二級建筑師建筑結構與設備：空調系統(tǒng)及控制

一、空調系統(tǒng)的基本概念

空氣調節(jié)實現(xiàn)對某一房間或空間內的溫度、濕度、潔凈度和空氣流動速度進行調節(jié)與控制，并提供足夠量的新鮮空氣，簡稱空調，一般方法是對空氣進行過濾、冷卻去濕、加熱加濕等處理，主要設備包括：供冷(熱)設備，如冷(熱)源;輸送設備，如通風機、風管等;空氣處理設備，如加熱、加濕設備;其他輔助設備，如過濾器、消聲器、各種閥門等;自動控制設備，空調自動化的基礎。

(一) 舒適性空調和工藝性空調

1.舒適性空調(簡稱舒適空調)

指以室內人員為對象，創(chuàng)造舒適環(huán)境為目的的空調，由于人的舒適感在一定的空氣參數(shù)范圍內，所以這類空調對溫度和濕度的控制要求并不嚴格。人員長期逗留區(qū)域舒適性空調室內設計參數(shù)見表 5 一 2。

人員短期逗留區(qū)域空調供冷工況室內設計參數(shù)宜比長期逗留區(qū)域提高 1 ℃ 一 2 ℃ ，供熱工況宜降低 1 ℃ 一 2 ℃ 。短期逗留區(qū)域供冷工況風速不宜大于 0 . 5m / s ，供熱工況風速不宜大于 0 . 3m / S 。

輻射供冷室內設計溫度宜提高 0 . 5 ℃ 一 1 . 5 ℃ 。

國務院辦公廳發(fā)布的《關于嚴格執(zhí)行公共建筑空調溫度控制標準的通知》中規(guī)定：所有公共建筑內的單位，包括國家機關、社會團體、企事業(yè)組織和個體工商戶，除醫(yī)院等特殊單位以及在生產工藝上對溫度有特定要求并經批準的用戶之外，夏季室內空調溫度設置不得低于260C，冬季室內空調溫度設置不得高于200C.一般情況下，空調運行期間禁止開窗。

2.工藝性空調(又稱工業(yè)空調)

指以滿足設備工藝要求為主，室內人員舒適感為輔的具有較高溫度、濕度、潔凈度等級要求的空調系統(tǒng)。如工廠、倉庫、電子計算機房的空調。

工藝性空調室內設計溫度、相對濕度及其允許波動范圍，應根據生產工藝需要及健康要求確定。人員活動區(qū)的風速，在供熱工況時，不宜大于 0 . 3m / s ;供冷工況時，宜采用0.2m / s 一 0 . 5m / s 。

(二)按空氣處理設備的集中程度分類

空調系統(tǒng)根據冷熱源設置情況、建筑規(guī)模、負荷大小、房間使用要求、投資及運行管理需要等有多種不同的分類。按冷、熱源設置情況主要有以下二類：

1.集中式系統(tǒng)(全空氣系統(tǒng))

冷熱源集中設置，俗稱中央空調。夏季空調冷媒為冷凍水，一般供水溫度為7℃，回水溫度為12oC;冬季空調熱媒為熱水，一般供水溫度為60℃，回水溫度為50℃。

空氣集中于機房內進行處理(冷卻、去濕、加熱、加濕等)，而房間內又有空氣分配裝置。該系統(tǒng)可實現(xiàn)空氣的多種處理過程，便于管理和維修，常用于工業(yè)空調和民用建筑的公共場所，如商場、餐廳、影劇院、體育館等，缺點是風管占用空間大，需要專用的空調機房。

2.半集中式系統(tǒng)(空氣一水系統(tǒng)或風機盤管加新風系統(tǒng))

對室內空氣處理(加熱或冷卻、去濕)的設備分設在各個被調節(jié)和控制的房間內，而又集中部分處理設備，如冷凍水或熱水集中制備或新風進行集中處理等。機房面積小，可以滿足各個房間各自的溫濕度要求，施工安裝靈活，但維護管理不方便.對室內空氣品質要求高時難以滿足，冷凍水系統(tǒng)布置復雜，典型的半集中式系統(tǒng)如風機盤管空調系統(tǒng)，常用于辦公室及酒店客房。

3.分散式系統(tǒng)(或稱直接蒸發(fā)式)

對室內進行熱濕處理的設備全部分散于各房間內，如家庭中常用的房間空調器、電采暖器都屬于此類系統(tǒng)。這種系統(tǒng)在建筑內不需要機房，不需要進行空氣分配的風道，但維修管理不便，分散的小機組能量效率一般比較低，其中制冷壓縮機，風機會給室內帶來噪聲。此系統(tǒng)設備成套，安裝投產快，對改建、擴建項目適應性強。

4.誘導式系統(tǒng)

誘導式空調由一次風系統(tǒng)，誘導器及二次水系統(tǒng)三個主要部分組成，該系統(tǒng)由于初投資高，管道系統(tǒng)較復雜，噪聲較大，目前民用建筑較少采用。

(三)按冷卻介質分類

1.全空氣系統(tǒng)

室內空調負荷全部由經過處理的空氣來承擔。根據風管流速，全空氣系統(tǒng)可分為低速系統(tǒng)和高速系統(tǒng)，對于民用建筑，風速小于等于10m/s時為低速;大于12m/s為高速;對工業(yè)建筑，小于等于15m/s為低速;大于15m/s為高速。

2.全水系統(tǒng)

室內空調負荷全部由輸送的冷、熱水來承擔。水的比熱比空氣大得多，因此，需要的水量及管道空間比全空氣系統(tǒng)小得多。

3.空氣——水系統(tǒng)

同時使用空氣和水來承擔室內空調負荷。這種系統(tǒng)既可解決全空氣系統(tǒng)占空間太大的缺陷，又可解決全水系統(tǒng)通風換氣差的弊端。

(四)空調負荷

空調負荷包括冬季熱負荷和夏季冷負荷兩類。冬季熱負荷可參照11.1節(jié)有關內容?？照{負荷主要指的是空調夏季冷負荷計算。

1.空調負荷計算的目的

空調房間的冷負荷計算是確定空調系統(tǒng)風量和選擇空調末端裝置的依據?？照{系統(tǒng)的冷負荷是確定冷源容量、風管及水管尺寸、機房大小的依據。

2.空調冷負荷計算

空調房間的計算冷負荷主要由以下幾項確定：通過圍護結構傳熱形成的冷負荷;透過外窗太陽輻射熱形成的冷負荷;其余還有人體、照明、設備、滲透空氣等帶人室內的熱量、濕量形成的冷負荷。它按照各項逐時冷負荷的綜合最大值確定。

空調系統(tǒng)的冷負荷，應根據所服務空調區(qū)的同時使用情況、空調系統(tǒng)的類型及調節(jié)方式，按各空調區(qū)逐時冷負荷的綜合最大值或空調區(qū)夏季冷負荷的累計值確定，并應計人各項有關的附加冷負荷，包括新風冷負荷以及通風機、風管、水泵、冷水管和水箱溫升等引起的附加冷負荷。

3.空調冷負荷的估算

在空調建筑初步設計階段為了提供設計概算，進行冷、熱源選擇需對空調冷負荷事先進行估算。

(五)民用建筑常用的空調設備對空氣處理的基本過程

在空調工程中，為了實現(xiàn)不同的空氣處理方案，需要使用不同的空氣處理設備，其中常用的是各種熱濕交換設備，根據各種熱濕交換設備的工作特點不同，可將它們分為兩大類：直接接觸式和表面式。

圖5—5給出了民用建筑中最常用的空調方式，空氣處理設備為表面式，風機盤管(FC)及冷風柜(AHU)都采用這種設備，其空氣處理過程如下：

新回風混合過濾后，經過表冷器做進一步的處理，當表冷器通人冷水時，空氣被冷卻去濕;當表冷器通人熱水時，空氣被加熱干燥。

圖5-6中的組合式空調器中，空氣處理設備采用直接接觸式，空氣通過噴淋室做進一步處理，由于空氣和水直接接觸，根據熱濕交換理論可知，當在噴淋室中噴不同溫度的水時，就可實現(xiàn)空氣的多種處理過程。

空氣處理過程包括：(1)冷卻處理，熱交換器中通過冷凍水或制冷劑;(2)加熱處理，熱交換器中通過熱水或蒸汽，也可以用電加熱;(3)去濕處理，通過制冷或吸濕劑;(4)加濕處理，通過噴蒸汽、噴水、濕膜、超聲波等;(5)過濾處理，通過過濾器濾掉空氣中的灰塵，分初效過濾(一般空調)、中效過濾(對空氣中含塵量有要求時用)、高效過濾(凈化空調用);(6)吸附處理，空氣中存在異味、有毒、有害氣體時，通過活性碳等吸附劑吸附空氣中的有害氣體。