空调系统的分类 (1)按担负室内负荷介质不同分: ①全空气系统 定义:担负室内的介质全部为经过处理的空气。 特点:风管尺寸大,对层高有要求,一般大于3.9m。空调房间只有风管和风口,控制噪声容易。新风可以调节,有利于过度季节节能运行。除湿功能相对强。水系统相对简单。一般需要设空调机房。 适用:是目前广泛应用的形式之一,主要用在大空间场合,如:商场,影剧院、报告厅、大厅等。 典型代表:全空气一次回风系统。 ②全水系统 定义:担负室内负荷的介质全部为水。 特点:没有风管,对层高要求低,一般大于3.0m。空气处理设备布置在空调房间。水系统相对复杂。没有新风,室内空气卫生条件差。 适用:主要应用在多房间分割的宾馆、办公、写字楼等,但因没有新风,现在很少使用。 典型代表:风机盘管系统。 ③空-气水系统 定义:担负室内负荷的介质一部分为水,一部分为经过处理的空气。 特点:新风主要用于改善室内卫生条件,风管尺寸小,对层要求低,一般大于3.3m。空气处理设备布置在空调房间。水系统相对复杂。一般需要设新风机房。 适用:是目前广泛应用的形式之一,主要用在多房间分割的场合,如:宾馆,办公、写字楼等。 典型代表:风机盘管 新风系统。 ④冷剂系统 定义:担负室内负荷的介质为制冷剂。 特点:冷剂管尺寸小,对安装空间要求低。空气处理设备布置在空调房间。没有水系统。没有新风,卫生条件差。 适用:是目前广泛应用的形式之一,主要用在多房间分割的场合,如:宾馆,办公、写字楼等。 典型代表:分体空调、多联空调系统(可以配新风系统)。 (2)按风量是否变划分(对全空气系统) ①定风量系统:系统风量不随空调负荷变化。 ②变风量系统:系统风量随空调负荷变化。 (3)按水量是否变划分: ①定水量系统:系统水流量不随负荷变化。 ②变水量系统:系统水流量随负荷变化。 (4)按风速高低划分 ①低速风道系统:最大风速:8-10m/s。 ②高速风道系统:最大风速:10-20m/s。 (5)按风道数量划分(全空气系统) ①单风道系统:只有1个风道,冬夏转换,冷热共用。 ②双风道系统:2个风道,一个送冷风,一个送热风。 (6)其它系统 ①蒸发冷却系统:利用水蒸发吸热处理空气,不需要制冷机,主要用在气候干燥的地区。 ②温湿度独立调节系统:温度、湿度控制各自独立,一般新风担负湿负荷,常用溶液除湿,担负空调冷负荷的空气处理设备冷源水温可大幅度提高(提高蒸发温度),大大提高制冷机组能效比。 ③布袋式空调、毛细管辐射空调。 ④其它以冷热源形式命名的:如:热泵热泵空调(地源热泵、水源热泵空调)、蓄能空调(冰蓄冷、水蓄冷)、太阳能空调等。 全气空调系统 分类: (1)按风量是否变化:定风量系统、变风量系统。 (2)风量数量不同:单风道系统、双风道系统。 (3)按风速高低分:低速系统、高速系统。 按处理空气来源不同 ①直流式(全新风)系统 处理的空气全部来自室外。卫生条件最好,能耗最大。 主要用在室内空气不能循环利用的场所;春秋过度季节可以利用室外空气调节室内空气,(制冷机不运行)。 ②循环式(封闭式)系统 处理的空气全部来自室内循环空气。卫生条件最差,能耗最小。主要用在没有人或人停留短暂的场所。 ③回风式系统 处理的空气一部分来自室外,一部分部来自室内,新风的任务主要是改善室内卫生条件。 满足卫生条件的同时,为节能,应尽量利用室内空气。 回凤式系统又有:一次回风系统和二次回风系统,工程上广泛采用的是一次回风系统。 单风道定风量低速系统 (1)直流式: ①夏季-再热工况: 原理图式(设计空气处理方案),空气处理流程: i-d图表示,系统计算: 系统冷量:QL=Gw(iw-iL) 新风冷量:Qw=Gw(iw-iN) 再热量:Qr=Gw(iO-iL) 室内冷负荷:QN=GW(iN-iO),QL=QW QN Qr 系统冷量:选择空气处理设备的基本依据,一部分用来担负新风冷负荷,一部分用来再热,一部分用来担负室内冷负荷。 ②夏季-露点工况 原理图式: 空气处理流程,i-d图: 如何确露点;水温的影响;室内参数的偏离。 计算: QL=Gw(iw-iL);Qw=Gw(iw-iN) Qr=0;QN=GW(iN-iL);QL=QW QN Qr ③冬季-再热工况: 原理图式,空气处理流程: i-d图:露点控制、无露点控制。 系统计算:预热量;再热量;加湿量。 实现方法: (2)循环式 ①夏季-再热工况: 原理图式(设计空气处理方案) 空气处理流程;i-d图; 系统计算: 系统冷量:QL=G(iN-iL) 新风冷量:Qw=0 再热量:Qr=G(iO-iL) 室内冷负荷:QN=G(iN-iO);QL=Qr QN ②夏季-露点工况: 原理图式(设计空气处理方案) 空气处理流程;i-d图表示。 系统计算: 系统冷量:QL=G(iN-iL) 新风冷量:Qw=0 再热量:Qr=0 室内冷负荷:QN=G(iN-iO);QL=QN (3)一次回风系统 ①夏季-再热工况: 原理图式(设计空气处理方案)。 空气处理流程;空气量平衡: G=GW Gh(对机组) G=Gh GP(对房间) 新风比:m=GW/G i-d图,系统计算; 混合点计算:m=GW/G=(iC-iN)/(iW-iN) iC=iN (iW-iN).m% 系统冷量:QL=G(iC-iL) 新风冷量:QW=GW(iW-iN) 再热量:Qr=G(iO-iL) 室内冷负荷:QN=G(iN-iO);QL=QW Qr QN 双风机系统: ②夏季-露点工况: 原理图及空气处理流程 i-d图;计算: ③冬季-再热工况: 原理图式,空气处理流程: i-d图: 加热量、加湿量计算: 冬季新风比、新风量: 新风比:m'=GW/G=(iN-iC')/(iN-iW') 新风量:GW'=G.m' A当m'>=m,取GW'作为冬季新风量。 B m'<m,取m作为冬季新风比,此时,新风须预热。 C iW'>=iW1:新风不须预热(调新风比)。 D iW'<iW1:新风须预热。 E iW1=iN (iN-iL)/m预热的分界线 。 表面式换热器处理空气: (4)二次回风系统: ①原理图式;②空气处理流程;③空气量平衡。 G=Gh1 Gh2 GP;G=GL Gh2;GL=GW Gh1。 ④与一次回风相比主要特点: 节省在热量;机器露点低,要求水温低; 处理风量减少,除湿能力降低。 (5)系统划分原则: 暖通规范规定,下列情况之一的宜分别独立设置系统: (1)使用时间不一致; (2)温、湿基数数和允许波动范围不同; (3)洁净度标准要求不同; (4)噪声标准要求不同,有消声要求和产生噪声的区域; (5)需要同时供冷供热的空调区域; (6)空气中含有易燃易爆物质的区域。 (7)应与建筑防火分区一致。 建议: (1)一个系统半径不宜过大,一般50-60m,不宜超过80m; (2)一个系统作用面积,不宜超过2000m2,1000-1500为宜。 (6)常用空调机组: ①柜式空调机组 国标《柜式风机盘管》JB/T9066-1999 组成与结构: 风机:离心式,1-3台; 表冷器:盘管,排数4-8; 类型:立式、卧式、吊装式。 主要技术参数: 风量:风量范围2000-50000m3/h; 风压:出口静压,一般在100-500Pa。 制冷量、制热量:标准工况下给出。 水流量、阻力: 电源:380V,50HZ; 选型:按风量选,校核冷量。按冷量选,校核风量。 修正:①进风工况不一致修正;②流量修正。 配管与控制 ②组合式空调机组 国标:《组合式空调机组》GB/T14294-2008 主要功能段:混合段、表冷段、加热段、加湿段、初效过滤、中效过滤、风机段、消声段、中间段等。 主要特点:功能多,用途广,可根据需要选择;处理风量大;模数化尺寸(保持迎面风速不变);外型行尺寸大;造价高。 设备选型: (1)根据空气处理需要配置各功能段。 (2)各功能段应进行计算选型,包括风机段,可以根据需要配置。 功能段选择示例:一次回风系统,要求初、中效滤2级过滤,冬季加湿。 (7)空调机房 ①作用:布置空调机组的专用房间。 ②数量:数量取决于空调系统的数量,可以1层1个、几个层、几层一个等。 ③位置要求: 便于取新风:一般靠外墙(也可竖井至屋顶室外),室外环境空气不能受污染、参数波动小; 便于空气输送、便于回风:应靠近空调区域。 面积:满足机组布置及安装、检修通道尺寸要求。 设计要点: 机组布置:检修通道,风管、水管阀门附件修空间。 新风口: 面积:一般宜按新风比50-100%计算,风速一般在2-4m/s,民用建筑建议2-3m/s。 位置要求:一层下边距地:硬地2.0m,绿地1.0m,可以贴梁下,楼层也可在窗台下。 回风口: 回风方式:集中回风、风管回风、吊顶回风、走廊回风。 有效面积:按最小新风比确定的回风量计算,风速控制在2-5m/s,(民用建筑,建议2.5m/s左右)。 出风口连接:弯头、静压箱(静压箱:均压、分配作用,按风速确定,风速一般1-3m/s。) 新风、回风进机组方式 设混风箱:新风、回风直接进混风箱(提倡做法) 空调机房当混风箱(不提倡) 配管:(略) 新风比调节措施:新、回风口均应设风量调节阀。 防火要求:空调机房的门为防火门,进出空调机房室内侧的风管、风口均应设70℃关闭的防火阀。 出风弯头连接,新、回风混合箱连接: 出风静压箱连接,新、回风空调机房直接混和: 变风量系统 (1)变风量原理 ①原理及公式:G=QX/(tN-tO);G=W/(dN-dO) 负荷变化时,改变风量,保持(tN-tO)或(dN-dO)不变。 ②i-d图分析: ③结论:单纯的变风量方法,不能同时保证室内的tN和ΦN,只能维持下一个参数不变,要保证两个参数不变必须采取辅助措施: 变风量控制室内tN,变露点控制ΦN; 变风量控制室内ΦN,变再热控制tN。 (2)变风量系统的特点: ①风量随负荷变化,节省再热和风机功率; ②风量不能过度减小,否则会影响气流组织和新风量。 ③室内温湿度同时要求保证时,不适合采用单纯的变风量方法,一般主要用于舒适性空调。 ④可减少总的装机容量10-30% ⑤可用于低温送风; ⑥与定风量系统相比,方便多房间温度控制(分区温度控制)。 ⑦自控要求高。 (3)改变风机风量的方法: ①改变风机转速(风机变频);②改变风机进口导叶角度;③调节出口风阀。 (4)变风量系统组成 ①空气处理设备:处理新风或新风与回风的混合空气。 ②送回风系统:输送分配集中处理后的空气。 ③变风量末端装置(也称VAV BOX),一般要求: 负荷变化时,能自动改变风量; 具有自平衡能力; 避免风口节流时产生的噪声; 最小风量限制功能。 (5)常用的变风量末端装置 ①单风道型(单纯的节流型) 压力有关型、压力无关型;基本型、再热型(带热水盘管)(查看暖通南社相关课件) ②风机动力型 风机串联型:一次风可最小新风运行;可用于低温送风系统;风机必须连续运行。 风机并联型:一次风可最小新风运行;可用于低温送风系统;风机可间歇运行。(低温送风:to<=10℃) 双风机型 (6)系统类型 主要有节流型和旁通型,后者不是真正意义的变风量,节流型系统与BOX密切相关。 变风量系统示意图: (7)VAV系统的控制方法 风机变频控制:定静压、变静压、总风量控制。 (8)设计要点: ①设备选型:按逐时;②风管:按末端最大风量累加×0.9确定,可以布置环状;③最小风量及新风量;④周边和内区;⑤低温送风。 风机盘管 新风系统 风机盘管: (1)风机盘管构造及类型 ①国标《风机盘管机组》GB/T19232-2003 ②构造与组成: 风机:离心、贯流:1-3台; 电源:220V,30-200W;表冷器:2-3排; 积水盘;回风箱;排气阀。 ③类型: 按出口静压:标准型、高静压型; 按安装形式:卧式暗装(明装)、立式暗装(明装)、卡嵌式(四面出风、二面出风)、壁挂、其它。 (2)主要技术参数 ①风量、制冷量、制热量: 按高、中、低三档给出,高档对应标准工况(同前回风工况)。 全冷量与显冷量:一般国外和部分国产给出。 显热比(SHF)与热湿比(εP) SHF=显热/全热;εP=2500(1-SHF)。 ②出口静压 标准型:12Pa;高静压型:30Pa、50Pa 流量、水阻力 额定流量:对应高档参数的流量,可作为水力计算流量。 阻力:额定流量下的阻力,一般10-30kPa。 ④承压:1.6M Pa。 (3)规格型号 ①国标:FP-xxx(xxx-风量x10,风量单位m3/h) ②国外:XXX-x00(XXX-型号,x00-英制单位风量) ③型号与风量: 注意:从控制噪声角度,尽量不选FP-136以后的。 (4)冷量调节方式 ①风量调节:手动三档(高、中、低);无极调速。 ②水量调节:改变进入表冷器水流量 电动二通阀:通断调节,水系统为变流量(提倡)。 电动三通阀:通断调节,水系统为定流量。 (5)配管与控制 (6)布置要求及形式 ①侧送:采用标准型,进深一般宜控制在7m内。 ②下送:一般接风管,采用高静压型。 (6)设备选型 ①按高档参数还是中档参数选? 高档参数选:冷量没有富余,运行噪声相对高,气流组织好,节省造价。 中档参数选:冷量有富余,运行噪声相对低,气流组织相对差,一般大一个型号。 ②选型计算 按风量选: 计算风量:GP=Qn/(iN-iO)(新风不担负室内负荷) 按计算风量选型,GP′(风盘风量)>=GP 计算冷量:QP=GP(iN-iO) 校核冷量:QP′(风盘冷量)>=QP 按冷量选: 计算冷量:QP=GP(iN-iO) 按计算冷量选型,QP′(风盘冷量)>=QP 校核风量:GP′>=GP=QP/(iN-iO) ②修正: 工况不一致的修正(样本修正给出系数) 室内状态点分析。 新风供给方式 (1)新风不经处理:浴厕排风、开墙洞引入、风机集中引入等方式。 (2)新风集中处理:(独立新风系统) ①新风处理终态 新风处理到室内等温线 ,盘管担负一定的新风负荷,盘管湿工况。 新风处理到室内等焓线新风不担负室内负荷,盘管湿工况。 新风处理到室内等含湿量线,新风担负一定室内负荷,盘管湿工况。 新风处理到低于室内等含湿量线,新风担负湿负荷,盘管干工况。 ②新风处理终态分析 水温要求:tW1>tW2>tW3>tW4 实验结果:tW1=tN tW2=8-10℃;tW3=6-8℃;tW4=3-5℃。 结论: 处理到L1:要求水温高,盘管担负一定新风负荷。 处理到L2:要求水温略高于常规冷水机组出水温度(7℃),盘管不担负新风负荷,国内目前广泛使用的方法。 处理到L3:要求水温与常规冷水机组出水温度,基本一致,但新风担负一定室内负荷。 处理到L4:要求水温低于常规冷水机组出水温度,新风担负室内湿负荷。 ③新风送入房间方式 新风直接送入房间,且与盘管合用出风口; 新风直接送入房间,不与盘管合用出风口; 新风送入盘管尾部。 新风机组、风机盘管选型 (1)新风机组选型 ①计算新风系统新风量 ②新风机组选型: 按新风量选机组(整体式、组合式) 表冷器:夏热冬冷地区,建议一般选用6排管。 ③修正:设计工况与标准工况不一致的修正。 ④校核新风冷量 新风冷量:QW=GW(iW-iN) 样本供修正后的新风冷量QW′>=QW (2)风机盘管选型 以新风处理到室内等焓线,不担负室内负荷;新风直接送入房间并与盘管合用出风口为例。 ①空气处理流程;②i-d图;③选型步骤: 计算热湿比:ε=Qn/W 确定送风状态O:过室内状态点N做ε线与相对湿度线90%的交点,作为送风状态点O(按露点送风确定)。 计算房间送风量:G=Qn/(iN-iO) 计算盘管处理终态LP:按2种不同状态空气混合计算,已知新风处理终态L(室内状态点的等焓线与相对湿度90或95%的交点)、混合状态点O(送风状态点),求LP。iLP=iO-GW/GP(iL-iO) 计算盘管风量:GP=G-GW 计算盘管冷量:QP=GP(iN-iLP) 风机盘管选型:按风量或冷量选。 修正与校核。 新风机组与新风机房 (1)新风机组 结构类型:与空调机组同(柜式、组合式) 技术参数:即空调机组的新风工况 选型:按风量选,校核冷量。 配管控制:同空调机组,区别是一般控制出风温度。 (2)新风机房 设置:随新风系统,1层1个,1层几个,几层1个。 位置:便于取新风、便于空气输送。 面积要求:同空调机房 新风入口:位置、高度、风速、防冻要求。 冷剂空调系统 类式:(1)房间空调器系统;(2)单元空调机系统 (3)变制冷剂流量系统;(4)水环热泵系统。 主要特点: (1)体积小,自动化程度高,安装、使用简单; (2)直接蒸发,换热效率高; (3)一般为空气冷却,制冷性能系数低;冬季供热能力随室外温度降低减少,且需要除霜; (4)计费方便,便于分户计量。 多联空调系统: (1)原理 (2)组成: ①压缩机:涡旋式 变频:交流变频、直流变频 数码涡旋:通过负载和卸载的时间控制来实现能量调节的。 ①凝器(供冷为冷凝器,供热为蒸发器) 风冷(空气冷却),水冷,地源; ②内机(供冷为蒸发器,供热为冷凝器); ③媒管路:液管、汽管。 (3)室外机压缩机配置形式与能量调节 ①变频:变频 定频;双变频。 ②数码涡旋:数码 定频 变频压缩机:部分负荷时能效高; 数码:满负荷能效高。 (4)室外机容量范围与室内机形式 ①室外机容量范围 单台容量:8HP、10HP、12HP、16HP,1HP≈3000W; 最大模块组合:64HP; 可连接室内数量:13-64个。 ②室内机形式 卡嵌式:四面出风、两面出风; 卧式暗(明)装;立式暗(明)装;立式、壁挂。构造与风机盘管基本一样。 (5)工作环境要求: 制冷:-5~43℃;制热:-15~16℃ (5)多联机系统的主要特点 ①不需要另设热源,不需要制制冷机房、空调机房,对建筑条件要求低。 ②变频(或数码变容)调节,部分负荷能效高、运行节能,特别适合个别场合需要加班的场合(如:办公楼、写字楼等)。 ③体积小,自动化程度高,安装、使用简单。 ④直接蒸发,换热效率高。 ⑤计费方便,便于分户计量。 ⑥一般为空气冷却,制冷性能系数低;冬季供热能力随室室外温度降低减少,且需要除霜; ⑦随冷媒管长增加,能效衰减降低。 ⑧变频有一定电磁干扰。 ⑨单机组系统容量小。 ⑩不适合室外温度过低的地区使用,一般高于-15℃。 (6)新风供给方式 ①间歇开启门窗换气:不提倡 ②风机直接引入:不提倡 ③专用新风机组:(直接蒸发式,1拖1,或室外机带),按新风量选机组。 ④热回收式新风机组:利用室内排风处理室外新风,有全热回收型(有吸湿性)和显热回收型(无吸湿性),选用原则: 室内外温差大,含湿量差小的情况选用显热型。 要求新风和排风不直接接触的,选用显热型。 其它情况应尽量选用全热型。 选型计算:按风量选,按效率校核回收量,详见:06K301。 注意:由于效率问,室内排风不能将室外新风处理到室内等焓线,室内机需要承担一部分新风负荷。 (7)多联机系统设计要点: ①配管:长度、高差: a 最大连接管长:175m; b 室内外机最大落差: 室外机在上方:50m;室外机在下方:30m; c 室内机之间最大落差:15m。 ② 室内机、室内外机冷量配比 所谓室内机、室外机冷量配比即一个系统的室内机容量与室外机容量之比,宜按同时使用率确定: ③ 室外机冷量衰减修正:温度、连接率、管长、高差修正。 ④ 室外机制热量校核:冬季室外计算温度、除霜。 ⑤ GB50736-2012、《措施》09规定: 室内机选型应在负荷计算的基础上进行温度、连接率、连接管长、高差修正。 在冬季供热时,应根据室外气象条件和融霜条件对室外机制热量进行校核。 系统划分时,宜将经常使用的和不经常使用的房间组合在一起,使系统同时使用率或满负荷率在40-80%。 应优化室外机与室内机的配管,配管等效长度不宜超过70m。 ⑥ 室外机布置 屋顶、地面:不宜按厂家要求最小间距布置,保持气流畅通,避免短路。 不宜密集布置,避免夏季产生热岛效应。 空间受限时,应注意气流短路,适当抬高,必要时,应进行模拟。 设备阳台: 注意设导风,并应核算排风速度(宜>5m/s)。 条件允许时,应错位布置设备阳台或错位进风、排风路由,避免夏季形成热空气柱。 其它空调系统 辐射板空调: (1)空调系统 以辐射板为末端与新风系统相结合的半集中式空调,辐射板一般以水作为冷媒,属于空气-水系统,新风一般采用置换通风。 (2)辐射板的分类 ①冷辐射板:塑料或金属管埋在顶板或墙体中。 ②模块化辐射板产品:以塑料或金属管制成的模块化辐射板产品,安装在室内,形成冷辐射吊顶或墙壁。如所谓毛细管空调(塑料管,管径2-3mm)。 (3)特点: ① 冷却吊顶的传热以辐射为主,可降低室内垂直温度梯度,提高人体舒适感。 ② 供水温度较高,一般>16℃,可提高制冷机蒸发温度,从而提高制冷机能效。 ③ 冷却吊顶担负显热负荷,新风担负除湿任务,也是一定意义上的温湿度独立控制系统。 ④ 水温高、可用多种冷源形式,如天然冷源。 ⑤ 冷却吊顶表面温度要高于室内空气露点温度。 ⑥ 由于水温高,单位面积供冷能力受到一定限制,这种系统除湿、供冷能力较弱,不适合湿负荷大场合,一般适合冷负荷、湿负荷均较小的场所。 水环热泵空调: (1)原理:属于冷剂系统。 (2)水环热泵机组: ① 整体分体式:压缩机、冷凝器、蒸发器(空气处理); ② 分体式:压缩机 冷凝器、室内机(蒸发器)。 (3)应用形式 ① 内区供冷、外区供热(或同时供热供冷) ② 辅助热源(热源怎么样选?) ③ 单冷 (4)特点 ①水冷,能效相对高;②可实现同时供热供冷;③方便计量;④新风采用专用机组;⑤造价低。 蒸发冷却空调: 夏季室外计算湿球温度较低、干球温度日校差大的地区,空气冷却采用蒸发冷却处理空气。(如吐鲁番,干球35℃,湿球19℃) (1)直接蒸发冷却:湿度偏大,温降有限。 (2)2级蒸发冷却(间接):获得更大的温降。 温湿度控制系统: (1)空度控制:以空调末端(如干式风盘,冷辐射板等)承担室内显热负荷,控制房间温度,大幅度提高冷水机组蒸发温度(一般18/23℃)从而大幅度提高冷水机组能效,达到节能的目的。 (2)湿度控制:以新风承担室内湿负荷,控制房间的相对湿度,新风除湿的方法主要有: ①溶液除湿:热泵式溶液除湿机组。 ②冷冻除湿:常规的新风机组,也称为双冷源系统,低温(7/12℃)冷水机组承担新风除湿,高温(18/23℃)冷水机组承担显热负荷。 热泵式溶液除湿机组原理: 双冷源新风机组原理: 其它空调: (1)与冷热源形式无关的其它空调系统 ①低温送风系统:送风温度一般在4-12℃(常规14-18℃)。 一类低温送风:4-6℃,需用特出风口,一般不推荐。 二类低温送风:6-8℃,一般与冰蓄冷结合。 三类低温送风:9-12℃,一般与冰蓄冷结合,也可与常规空调结合。 ②送风方式 诱导箱、混合箱:一次风与室内空气混合。 低温专用风口;VAV系统。 (2)与冷热源形式无关的空调系统 ①热泵空调 空气源;水源;土壤源;污水源;太阳能。 ②蓄能空调:冰蓄冷;水蓄冷。 ③非电类空调:溴化锂吸收式;太阳能。 ④大温差空调:水温:5/13℃。 节能:降低水泵流量-降低水泵功耗,大于机组能效降低带来的能耗增加,节能率可达15%左右。 空调区气流组织 气流组织(空气分部)的任务 (1)任务:合理地组织室内空气的流动与分布,使室内工作区的温度、相对湿度、和洁净度能更好的的满足人体舒适感要求和工艺要。 (2)方法:根据空调区对温湿度参数、允许风速、噪声标准、空气质量、温度梯度、空气分布特性指标(ADPI)等要求,进行设计计算。 (3)影响气流组织的主要因素 ①送风口的形式、位置; ②送风射流:形式、参数(送风温度、出口流速等); ③回(排)风口的位置; ④房间的几何形状; ⑤污染源的位置、性质。 送风口气流运动规律 送风射流分类: ①根据雷诺数大小有:层流和紊流; ②根据射流与周围空气温度:等温射流和温差射流; ③根据射流发展是否受:自由射流、受限射流。 送风射流运动规律: (1)等温自由紊流射流 ①轴心流速衰减规律 vx/vo=0.48/(a.x/do 0.147) vo:射流出口流速,m/s; vx:射程x处的轴心流速,m/s; x:计算断面距风口的距离m; a:风口紊流系数,反映出口断面流速不均性; do:送风口直径或当量直径。 ②结论 提高出口流速或减小风口紊流系数,可以增大射程; 如需增大扩散角θ,即增大射流与周围空气的混合能力,可以选用a较大的风口。 (2)温差射流 ①热射流与冷射流:射流出口温度高于室内空气温度为热射流,低于室内空气温度为冷射流。 ②轴心温差衰减规律 ΔTx/ΔTo=0.35/(a.x/do 0.147) ΔTo:射流出口温度与室内空气温度之差,K; ΔTx:射程x处的轴心流速,m/s; X:计算断面距风口的距离m; ③结论: 射流温度场与速度场有相似性; 热量扩散比动量扩散快:ΔTx/ΔTo=0.73(vx/vo) ①流弯曲 判据:阿基米德数:Ar=g do (To-Tn/(vo2 Tn ) a To>Tn,Ar >0,热射流,射流上弯; b To<Tn,Ar <0,冷射流,射流下弯; c To=Tn, |Ar |<0.001,可忽略射流弯曲,看成等温射流。 射流弯曲轴心轨迹 a 方程: yi/do=(xi /do )tgβ Ar (xi /do cosβ)2 (0.51 a xi/do cosβ 0.35) 轴心轨迹图: (3)受限射流 ①轴对称射流 ②贴附射流: 无因次距离: x′=ax0/(Fn)0.5 或 x1′=ax/(Fn)0.5 a x′≤0.1时,射流扩散规律与自由射流同, x′=0.1的界面称为第Ⅰ临界断面。 b x′>0.1时,射流扩散受限,当x′=0.2时,射流流量达到最大,射流断面稍后达到最大,为第Ⅱ临界断面。 回流区最大回流平均流速 vhp/vo.Fn0.5/do=0.69 Fn:垂直射流的空间断面面积; Fn0.5/do:射流自由度。 (4)多股平行射流: 无因次距离: x′=ax0/(Fn)0.5 或 x1′=ax/(Fn)0.5 a x′≤0.1时,射流扩散规律与自由射流同, x′=0.1的界面称为第Ⅰ临界断面。 b x′>0.1时,射流扩散受限,当x′=0.2时,射流流量达到最大,射流断面稍后达到最大,为第Ⅱ临界断面。 回流区最大回流平均流速 vhp/vo.Fn0.5/do=0.69 Fn:垂直射流的空间断面面积; Fn0.5/do:射流自由度。 (4)多股平行射流: 无因次距离: x′=ax0/(Fn)0.5 或 x1′=ax/(Fn)0.5 a x′≤0.1时,射流扩散规律与自由射流同, x′=0.1的界面称为第Ⅰ临界断面。 b x′>0.1时,射流扩散受限,当x′=0.2时,射流流量达到最大,射流断面稍后达到最大,为第Ⅱ临界断面。 回流区最大回流平均流速 vhp/vo.Fn0.5/do=0.69 Fn:垂直射流的空间断面面积; Fn0.5/do:射流自由度。 (4)多股平行射流: 回风口气流运动规律: (1)点汇 回风口近似点汇,距点汇不同距离的各等速球面上流量相等,随着离开点汇的距离增大,流速呈二次方衰减:v1/v2=(r2/r1)2 (2)实际回风口vx/vo=0.75(10x F)/F 对室内气流分布的要求与评价 要求: (1)温度梯度要求 ①ISO 7730标准:工作区内,距地面上方1.1m和0.1m之间的温差不应大于3℃。(坐立) ②ASHRAE 55-92标准:工作区内,距地面上方1.8m和0.1m之间的温差不应大于3℃。(站立) (2)空调区允许风速 ①舒适性空调:冬,≯0.2m/s;夏,≯0.3m/s。 ②工艺性空调:冬,≯0.3m/s;夏,0.2-0.5m/s。 评价及指标 (1)吹风感和空气分布特性指标 ①吹风感(有效吹风温度) θ=(tx-tr)-7.8(vx-0.15) tx、tr:室内某地点的温度与室内平均温度℃; vx:室内某地点的风速,m/s。 θ=-1.7~1.1℃,vx<0.35m/s,大部人感觉舒适,小于下限时有吹冷风感。 θ用于评价工作区任一点的吹风感。 ②空气分布特性指标(ADPI):用于整个工作区的评价。 ADPI=(-1.7<θ<1.1)的测点数/总测点数×100% (2)不均匀系数 空调区内选择n个测点,分别测的各点的温度ti和风速vi,则: 平均温度:tP=∑ti/n 平均风速:vP=∑vi/n 对应均方根偏差:为σt、σv 温度不均匀系数:kt=σt/tP 速度不均匀系数:kv=σv/vP kt、kv越小,气流均匀性越好。 (3)能量利用系数及通风效率 ①能量利用系数:ηN=(tP-tO)/(tN-tO) tP、tN、tO:分别为排风温度、空调区空气平均温度、和送风温度(℃)。 ηN反映了不同气流组织情况下的能量利用有效性。 当tP<tN时,ηN<1,说明余热未被有效排出,能量利用有效性低。 ②通风效率:ηT=(CP-CO)/(CN-CO) CP、CN、CO:分别为排风污染物浓度、空调区空气平均污染物浓度、和送风污染物浓度(mg/m3)。 ηT的大小反映了室内污染物移除迅速程度。 混合通风,当CP≈CN,ηT≈1,对于接近活塞流的置换通风,ηT≈1-4。 (4)空气龄与换气效率 ①空气龄 定义:指空气质点自进入室内至到达室内某点所经历的时间。空气龄评价了空气流动状态的合理性。 空气龄短越,说明到达该处的空气可能被掺混的污染物少,排出污染物能力强。 空气龄概念抽象,实际测量困难,一般用测量示踪气体的浓度变化确定局部平均空气龄。 ②换气效率 定义:空气最短滞留时间与实际全室平均滞留时比。 是评价换气效果优劣的指标,与污染物无关。 是基于空气龄的指标,反映了空气流动状态的合理性,理想的气流分布,ηa=1;一般情况下,ηa<1。 送回风口的型式 (1)百叶风口 ①单层百叶 结构 特点:叶片可以上下(或左右)旋转调节气流角度,也可加调节阀,调节风量。 应用场合:排风口、回风口、送风口。 应用方式:侧向、水平。 格栅风口: ②单层百叶 特点:叶片可以上下(或左右)旋转调节气流角度,也可加调节阀,调节风量。 应用场合:送风口、回风口。 应用方式:侧向、水平(下送)。 (2)散流器风口 ①散流器类型 按形状分:方形、圆形、条形。 按气流流型分:平送(贴附射流)、下送。 ②型式:方形直片式。 圆形:直片式、盘式: 下送型、条形: (3)喷口、旋流风口 ①喷口,形式: 应用:高大空间,如展厅、机场、体育馆、影院等。 ②旋流风口 带起旋器旋流风口:气流旋转送出,衰减快,适合大温差或地板送风。 妥思旋流风口 特点:可根据送风温度自动调节叶片角度,满足不同温度时的送风要求。 目前广泛用于大空间下送风场合。 (4)其它类型风口 ①孔板:局部孔板、全面孔板 气流流型:近似平行流,一般用于高精度或净化空调。 ②置换通风口: 送风出口流速:0.25m/s左右(层流) 空气湖;热烟羽流:流量随高度增加。 热力分层:热烟羽流量=送风量 上部:紊流混合区;下部:单向流清洁区 气流组织形式 侧送式: (1)形式 ①单侧送、单侧回: ②双侧送: ③喷口送风: ③中送上排下回:分层空调。 ④水平单向流。 (2)特点(不含单向流) ①空调区处在回流区 ②送风射流一般设计成贴附射流(不含中送式、喷口侧送)。 ③射流衰减充分,空调区温湿度均匀。 下送式(顶送式): (1)散流器送风 (2)孔板送风、垂直单向流: 下部送风: 气流组织计算: 侧送风: (1)要求: ①送风射流一般设计成贴附射流:射程长,射流衰减充分; ②工作区在回流区:射流经过充分衰减,温度场、速度场均。 (2)出口风速vo ①控制噪声要求:一般vo=2~5m/s ②满足空调区允许风速要求:0.2~0.3m/s 最大回流平均流速:(vhp /vo).(Fn0.5 /d)=0.69 vhp取0.2~0.3m/s,则vo=(0.29-0.43).(Fn0.5/do)。 (3)轴心温差Δtx:应满足空调精度要求,即Δtx≤空调精度: ①舒适性空调:Δtx =1℃ ②高精度空调:Δtx =(0.4~0.8)倍的空调精度。 (4)贴附长度x′:取决阿基米德数Ar,Ar越小,x′越长。 ①相对射程x′/do与Ar的关系: x′/do=53.291e-85.53Ar 或由x′/do-Ar曲线(教科书图8-72)反映。 ②贴附长度x′,由上式或曲线查取计算。 ③贴附长度x′应≥射程x。 (5)房间高度要求H′为保证空调区处在回流区,需要有一定混合层高度,因此房间最小高度为: H′=h 0.07x s 0.3(m) 式中,0.07x:射流向下扩展的距离,0.3:安全裕量。 (6)设计计算步骤(空调精度≥±1℃) ① 计算房间要求射程x;x=A-0.5-0.5 (m) ② 根据精度空调确定Δtx、选取送风温差Δto; ③ 根据Δtx/Δto~x/do公式或曲线(教科书图8-83)确定相对射程x/do ④ 根据相对射程x/do、要求的射程x,计算风口最大直径dmax,确定风口实际尺寸do(≤dmax)。 ⑤ 确定出口风速vo 假定风口数量n; 计算风口实际出口风速:vo=L/Ψ.F.n L:房间风量;Ψ:风口有效面积系数,可查产品样本,一般取0.72-0.82;F:风口面;n:风口数量。 计算射流自由度:Fn0.5/do,根据公式: vo=(0.29-0.43).(Fn0.5/do ) 校核工作区风速,不满足则重新确定风口数量或面积。 ⑥ 校核贴附长 计算Ar: Ar=gdo Δto/vo2Tn 根据公式或曲线确定实际贴附长度x′ 校核:x′≥x ⑦ 校核房间高度 计算要求房间高度:H′=h s 0.07x 0.3 校核:H≥H′ 散流器(平送)送风: (1)散流器布置 ① 布置形式:对称或梅花形; ② 送风面积长宽比:1:1.5; ③ 布置间距:中心距墙:≮1.0m;间距:3~6m。 (2)计算方法: ①速度衰减方程 vx/vo= K.F 0.5/(x xo) x:以散流器中心为起点的水平距离; vx:在x处的最大风速,vo:出口风速(喉部),m/s; xo:原点距散流器中心的距离,多层锥面取0.07; F:散流器的有效流通面积,m2; K:系数,盘式1.1,多层锥面1.4。 ②水平射程 定性:L/2; 设计要求射程x:x=0.75(L/2) 计算射程x′:散流器中心到风速为0.5m/s处的射程: x′=KvoF0.5/0.5-xo ③室内平均流速vm对于等温射流: vm=0.381rL/(L2/4 H2)0.5 L:散流器服务区边长,m;H:房间净高,m; r:射程与边长L之比; rL:为射程,射程为散流器中心到风速为0.5m/s处的距离,一般把射程控制在L/2的75%。 对于温差射流:送冷风增加20%;送热风减少20%。 ③轴心温差衰减:Δtx /Δto ≈vx/vo (3)设计步骤 ①布置散流器; ②预选散流器:确定数量,风量。 ③校核射程:计算x′、x, x′应≥x。 ④校核室内平均风速:计算vm满足工作区允许风速。 ⑤校核轴心温差衰减Δtx:满足空调精度要求。 喷口送风: (1)方式:侧喷(送风高度:一般6-10m),下喷。 (2)影响喷口送风的因素:位置、Ar、vo。 (3)喷口侧送 ①射流轴心轨迹:y=x.tgα±K1.Ar(x/cosα)3 K1=0.42/K。 送冷风取“ ”;送热风取“-”。 ②射流轴心风速:vx/vo=K/(x/do) K:射流常数,参见教材。 ③轴心温度衰减 Δtx/Δto )=0.83vx/vo (4)喷口下送 ①轴心流速衰减 vx/vo=K.do/x.(1±1.9Ar/K(x/do))1/3 ②轴心温度衰减:Δtx/Δto=0.83vx/vo (5)设计步骤 ①确定喷口直径do和喷口角度α,一般送冷风α=0°,送热风α=15-30°。 ②根据房间尺寸计算要求的射程x和落差y,y=喷口高度-工作区高度 ③计算Ar ④根据Ar定义式计算vo ⑤根据do、vo确定喷口个数。 ⑥计算并校核工作区风速是否满足要求,不满足要求重新调整(do、y)计算。 本文来源:亦杰物业 |
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