二級建筑師建筑結構與設備考點：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(jīng)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(jù)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(jù)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(jīng)過處理的空氣來承擔。根據(jù)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(jù)。空調系統(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(jù)。

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(jù)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(jù)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(jīng)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(jù)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。