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幸运快三算号神器:技術導航 | 63張圖徹底搞懂暖通空調設計基礎

   日期:2020-02-28     來源:北方巨益工程    瀏覽:1093    
核心提示:暖通空調包括采暖、通風和空氣調節這三方面的技術。
 

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暖通空調定義

采暖——又稱供暖,指向建筑物提供熱量,保持室內一定溫度。


通風——用自然或機械的方法向空間送入和排除空氣的過程。

 

空氣調節——(簡稱空調),是為滿足生產、生活要求,改善勞動衛生條件,用人工的方法控制房間或密閉空間的空氣的物理和化學性質。

 

暖通空調包括采暖、通風和空氣調節這三方面的技術,縮寫為HVAC(Heating,Ventilating,Air Conditioning)。

物質狀態

固態、液態、氣態


液態汽化成氣態過程:吸熱;

氣態液化成液態過程:放熱;

固態熔化成液態過程:吸熱;

液體凝固成固態過程:放熱;

固態升華成氣態過程:吸熱;

氣態凝華成固態過程:放熱;

注:固態—液態轉換在冰蓄冷系統將會用到;改變狀態將會儲存大量的能量:潛熱。

 

比熱:使1g的某種物質溫度升高1℃所需的熱量。

 

顯熱:當物體吸熱(或放熱)僅使物體分子的熱動能增加(或減少),即僅是使物體溫度升高(或降低),并沒有改變物質的形態,那么它所吸收(或放出)的熱量。

 

潛熱: 當物體吸熱(或放熱)僅使物體分子的熱位能增加(或減少),使物體狀態發生改變,而其溫度不變,那它所吸收的(或放出)的熱稱為潛熱。

空調系統參數

溫度定義:溫度是用來表示物質冷與熱的程度。

 

分為干球溫度:干球溫度是溫度計在普通空氣中所測出的溫度,即我們一般天氣預報里常說的氣溫。

 

濕球溫度:指同等焓值空氣狀態下,空氣中水蒸汽達到飽和時的空氣溫度,在空氣焓濕圖上是由空氣狀態點沿等焓線下降至100%相對濕度線上,對應點的干球溫度。


用濕紗布包扎普通溫度計的感溫部分,紗布下端浸在水中,以維持感溫部位空氣濕度達到飽和,在紗布周圍保持一定的空氣流通,使于周圍空氣接近達到等焓。示數達到穩定后,此時溫度計顯示的讀數近似認為濕球溫度。

 

焓的定義:焓是熱力學中表示物質系統能量的一個狀態函數,常用符號H表示。數值上等于系統的內能U加上壓強p和體積V的乘積,即H=U+pV。焓的變化是系統在等壓可逆過程中所吸收的熱量的度量,也就是物質所帶能量的多少。 

 

濕空氣的焓:為干空氣的焓和相應水氣的焓之和,也常用干空氣為計算基準。一般規定0℃時干空氣和液態水的焓和,相對應水氣的焓值為零。

 

露點:將濕空氣在總壓和濕度保持不變的情況下冷卻,當濕空氣達到飽和時的溫度即為露點。若濕空氣的溫度降到露點以下,則所含超過飽和部分的水蒸汽將以液態水的形式凝結出來。


濕度的定義:又稱為含濕量,為單位質量干空氣所帶的水蒸汽質量。單位:g/kg

 

絕對濕度:以單位體積空氣中所含水蒸氣的質量來計算,單位:kg/m3 

 

相對濕度:為濕空氣中水氣的分壓與同溫度、同總壓下飽和空氣中的水氣分壓之比。

 

相對濕度是濕空氣飽和程度的標志。相對濕度愈低,距飽和就愈遠,該濕空氣容納水氣的能力就愈強。當相對濕度為100%時,濕空氣中的水氣已達飽和,該濕空氣不再能容納水氣,也就不能用途作干燥介質。絕對干空氣的相對濕度為零。

暖通空調常用單位及換算

1US.rt=3.517kW

1P=735W;制冷量中的1P約為2500W.

1kcal=1.16W

華氏溫度(℉)=32+(9/5)攝氏溫度(℃)

1kg(kg力/cm2)=105Pa=1bar

1MPa=10kg力

1bar=14.5psi

流量(Q):1m3/h=16.67L/Min

能效比(EER:Energy Efficiency Ratio) =制冷量/輸入功率。能效比反映空調機組性能的重要指標,數值越大代表機組匹配性能越好,運行越經濟。

常用術語


各種建筑冷熱負荷概算



空調功能的分類

按室內空氣環境要求以及功能的不同可以分為:舒適性空調及工藝性空調。

 

舒適性空調: 能夠向人們提供一個適宜的工作環境或生活環境,從而提高工作效率或維護良好的健康水平的空調系統。

服務對象為:人。

適用場合:寫字樓、商場、劇院、酒店等等。


空調舒適性影響因素有哪些?

人體的冷熱感與溫度、濕度、風速、內表面溫度、活動量、衣著、年齡、性別、身體狀況等因素有關;濕度的影響與溫度有關。為滿足不同的需求,國家出臺空調舒適性的評價方法:

熱舒適性指標:

 PMV:預計平均熱感覺指數,7級:+3~3;代表熱、溫暖、較溫暖、適中、較涼、涼、冷

PPD:預期不滿意百分率;

PMV=0相當于PPD=5%;

 規范要求:PMV=±1     PPD≯27%

注:PMV是同一環境中大多 數人的冷熱感覺平均值。

 

工藝性空調:是能夠滿足室內生產、科研等工藝過程所要求的特定空氣參數的空調系統。

服務對象為:生產、科研、設備等工藝。

適用場所:研發實驗室、醫院手術室、紡織車間、電子產品車間等等


空調系統組成


▲空氣調節系統組成

01

冷熱源


02

熱泵


03

制冷系統


空調是怎樣制冷制熱的?為什么會制冷制熱?

低溫低壓的制冷劑蒸汽被吸入壓縮機,通過壓縮機進行壓縮,變成高溫高壓的制冷劑蒸汽被輸送到冷凝器,通過冷凝器進行冷凝(放熱),變成高溫高壓的制冷劑液體(熱量通過載熱劑進行釋放)。高溫高壓的制冷劑液體在通過節流閥(膨脹閥)降壓后,變為低溫低壓的制冷劑液體進入蒸發器,通過蒸發器進行蒸發(吸熱),變為低溫低壓的制冷劑氣體(冷量通過載冷劑進行能量釋放),進行再次制冷循環,周而復始。


04

冷媒輸配管道

冷媒輸配送管道(水系統)的功能是輸配冷熱能量,滿足末端設備或機組的符合要求。根據配送熱量的不同分為冷卻水系統和冷凍水系統。


空調水系統組成


空調冷卻水系統由冷卻水管道、冷卻泵、冷凝器、冷卻塔組成。


01

冷卻塔平衡管


02

冷凝器


冷卻水供水方式分類

空調冷卻水系統按照供水方式,可以分為:直流供水、循環供水。

 

直流式供水系統

冷卻水經冷凝器等用水設備后,直接排入下水道或河道,利用后的冷卻水可以綜合利用:比如生產、生活用水。


循環水冷卻系統:可分為自然通風冷卻循環系統與機械通風冷卻循環系統。

 

機械通風冷卻循環系統:采用自然冷卻或機械通風冷卻塔或噴射式冷卻塔,使冷卻水與機械通風接觸進行熱量交換。

 

冷卻塔水箱容積:不應小于系統流量的1.2倍。冷卻系統補水量一般為1%~2%系統流量。


空調冷凍水系統


空調冷凍水系統由冷凍水管道、冷凍泵、蒸發器、末端空調設備組成。


01

蒸發器


水系統分類

根據配置形式、水泵配置、調解方式等不同,可以分成不同的類型。

 

冷凍水系統分類

按照水系統是否與大氣相通,可以分為開式系統和閉式系統。


開式與閉式系統比較

開式系統:冷卻系統、水、冰蓄冷系統、生活供水等場合。

閉式系統:冷凍、供暖系統等場合。

 

冷凍水系統分類

按照空調水系統的回水布管方式,可以分為同程式和異程式兩種回水方式。


同程系統:系統較大、熱負荷分散不均等場合。

異程系統:系統較小、熱負荷分散較均勻的場合。

 

冷凍水系統分類

按照水系統管道配置的多少,可以分為兩管制、三管制、四管制以及分區兩管制方式。

各管制系統比較

多管制系統實用場所

兩管制系統:適用于同一熱源,采暖供冷不同時使用的場合;如地 源熱泵、北方地區。

 

三管制系統:能量損耗較大,采用該種方式較少。

 

四管制系統:采用兩個熱源(冷機+鍋爐)存在同時供冷供熱場所。如辦公室和實驗室混用的建筑場所等。

 

分區空調系統:采用兩個熱源(冷機+鍋爐)存在同時供冷供熱場所。如建筑物單層面積較大的商場等。

冷凍水系統分類


▲定流量和變流量系統比較

定流量系統:熱負荷變化較小的車間、潔凈室、商場、車站、劇院等等場所。該系統節能空間較小。

 

變流量系統:適用于熱量變化較大酒店、客房等場所。該系統存在較大節能空間。

 

冷凍水系統分類

按照能源側與負荷側是采用合用同一循環系統還是采用兩個循環系統,可以分為單式泵和復式泵兩種系統。



▲單式泵和復式泵的比較

單式泵:適用于系統較小、熱負荷均勻的場所。如:潔凈室、車間等場所。

復式泵:適用于系統較大、各區域系統需求較大的場所。如:市政熱力、科技園區等。

 

水系統設計參數

管道沿程阻力一般為100~300Pa/m,通常最大值不應超過400Pa/m

局部阻力因設備不同而不同:

冷水機組蒸發器阻力:30~80kPa          

冷凝器阻力:50~80kPa

吸收式機組蒸發器阻力:40~100kPa

冷凝器阻力:50~100kPa

風機盤管阻力表冷器阻力:10~20kPa

熱交換器阻力:20~80kPa

熱交換器阻力:20~50kPa

冷卻塔阻力:20~80kPa

自動控制閥門阻力:30~50kPa

 

系統流速選擇:

水泵吸水管:1.2~2.1m/s

水泵出水管:2.4~3.6m/s

一般供水管:1.5~3.0m/s

排水管:1.2~2.0m/s

自來水供水管:0.9~2.0m/s

 

冷卻水管道流速:

管徑:DN≤250 流速:1.5~2.0m/s

管徑:250 <DN <500 流速:2.0~2.5m/s

管徑:DN≥500 流速:2.5~3.0m/s

空調水系統的水質管理

嚴格控制和管理水系統中的水質,控制和管理水系統中的水在運行中不被污染,采取合理的水處理方法和防止污染的措施。

 

1. 管道和設備表面沉淀的水垢和水渣,影響導熱;

2. 腐蝕金屬,縮短系統壽命;

3. 不溶解雜質在管道內沉積,減小通流面積,增大水流阻力,增及運行費用;

4. 開式系統水與空氣接觸,空氣中的雜質、細菌會進入水系統。引起空氣污染,影響人的身體健康、促進腐蝕、產生粘泥和水藻可堵塞管路。

 

閉式水系統的水質控制:

冷凍水系統多為閉式水系統,該系統不與空氣接觸,只有補給水會給循環水帶入溶解氧而引起腐蝕。冷凍水溫比較低(7℃/12℃),腐蝕速度很慢,只要向系統系統中投入腐蝕抑制劑作為防腐蝕的水處理技術措施,就可以滿足防腐要求。系統停止運行時,系統要充滿水。該系統不需要為防止結垢和抑制水藻而進行添加藥劑。

 

開式系統的水質控制:開式水系統與空氣接觸容易產生結垢、腐蝕、粘泥和水藻。對開式系統要采水處理技術措施。

 

防結垢水處理方法:排污法、酸化法、軟化水以及投入阻垢劑。

 

防腐蝕水處理方法:系統中投入腐蝕抑制劑的藥物,如:有機磷酸鹽、聚丙烯酸、聚丙烯酸鈉、聚磷酸鹽等。

 

防水藻、粘泥處理辦法:常用藥劑有氧化型和非氧化型兩大類。比如:液氯、次氯酸鈉和二氧化氯。

水系統設備日常維護

冷卻塔的檢修

檢查風機功能,調整軸承和皮帶松緊度;

檢查散水和噴霧狀態是否正常;

檢查流入冷卻塔的水是否均勻;

檢查填料是否完好;

檢查水質是否合格;

檢查水滴是否飛濺,漂移量是否過大;

檢查水箱浮球或繼電器是否正常;

水箱底部是否漏水。

 

水泵

檢查水泵的聯軸器、止回閥、軸承是否正常;

檢查水泵的減振器、軟連接是否正常;

檢查水泵運轉是否有噪音或震動

檢查水泵的排氣旋塞、啟動旋塞、密封墊是否正常

檢查電機絕緣是否正常。

 

冷凍機日常維護

檢查節油器浮子功能是否正常。

檢查壓縮機、蒸發器、冷凝器、油泵以及冷媒管道的密封性。

檢查系統制冷劑的壓力是否正常。

檢查油位是否正常。

電機絕緣電阻是否正常。

檢查各繼電器是否運轉正常。


 

冷水機組定期保養

對機組的密封部件進行檢查、鑒定和調整。

對溫度計、壓力表、油壓計進行檢測。

對冷凝器進行清洗。

壓縮機油更換。

對電機絕緣進行檢測等。


空調通風系統


空調通風系統由空氣處理設備、空氣分配裝置以及配調節對象組成。

01

空氣處理

等濕降溫:

用表面式冷卻器或直接蒸發式表冷器對空氣進行冷卻時,如果表冷器的表面溫度低于空氣溫度但又沒有達到露點溫度時,就可以使空氣冷卻降溫而保持其含濕量不變,因而表冷器上沒有冷凝水出現,這個過程叫等濕冷卻過程,也叫干冷過程。

 

 等濕加熱:

利用加熱器(熱水加熱器、蒸汽加熱器、電加熱器)加熱空氣使空氣的溫度升溫,但在升溫過程中空氣的含濕量d沒有發生變化,這就是等濕加熱過程。


等焓加濕:

在絕熱過程中,空氣的溫度和濕度發生變化,而焓值近似不變 的過程。濕膜加濕或超聲波加濕、高壓噴霧加濕等型式都是等焓加濕過程。

 

等溫加濕:

空氣溫度基本保持不變的加濕過程。如干蒸汽加濕、電極加濕。等溫和等焓加濕就是看加濕過程有沒有相變。


02

空氣處理設備


03

空氣(過濾)處理



注:粉塵濃度:大0.4~7.0mg/m3,中0.41~0.6mg/m3,小0.3mg/m3以下。

04

?表冷器(冷熱)


05

加濕器


06

熱回收裝置(轉輪)


07

空氣輸配管道


08

空氣氣流組織

側向送風

氣流組織方式:側送上回;側送下回。

適用場合:跨度有限、高度不太低的空間,如客房、辦公室、小跨度中庭等一般空調系統。

 

散流器下送風

氣流組織方式:上送下回或上送上回。

適用場合:大跨度、高空間,如購物中心,大型辦公室,展館等一般空調。

 

噴口送風

特點:出口風速高,射程長,一般同側回風,工作區在 回流區。   

氣流組織方式:上送下回式 。 

適用場合:空間較大的公共建筑物如影劇院、體育場館、車站、中庭。

 

下送風

氣流組織方式:下送上回。

適用場合:IT機房、等設備熱量大的場合。

 

氣流組織方式:上送下回或上送側回。

適用場合:實驗室、精密機房、潔凈室等。

空調風系統日常維護

空氣處理機組。

葉輪清掃。

軸承檢查。

皮帶松緊度調整以及更換。

空氣過濾器的清洗和更換。

壓力表、溫度計的檢查和檢測。


風道、送回風口檢修

送風口檢修:送風口容易粘附灰塵,影響室內空氣環境衛生,1次/年。

回風口檢修:送風口容易粘附灰塵,影響室內空氣環境衛生,2次/年。

風道檢修:風道內積塵情況檢查,風閥、導流片消聲設備以及法蘭檢查。


通風系統VAV

全空氣系統分為變風量系統(VAV)和定風量系統(CAV)。定風量系統的風量為空調房間的最大熱負荷,當房間負荷小于最大值時,造成能量浪費。

 

變風量系統特點:

A、區域溫度控制

B、運行費用低、裝機容量小

C、有利于房間的靈活分割

D、濕度控制能力差

E、系統初投資較大


空氣調節系統分類

集中式空氣調節系統:

這種系統冷熱源集中設置在冷凍站、鍋爐房,空氣處理設備集中組成空調箱設置在機房內,通過空氣輸送管道、空氣分配裝置、自動控制裝置來分配空氣,調節室內空氣參數。

適用于商場、寫字樓、機場、車站、劇院等

 

半集中式空調處理系統:

這種系統有集中設置的冷熱源,集中設置的空調新風機處理新風?;褂蟹稚⑸柚迷誑盞鞣考淠詰畝未磣爸枚懶⒋硎夷誑掌蚨岳醋約寫砩璞傅目掌鶻徊講鉤浯?。如:風機盤管加新風系統;多聯機加新風系統。適用場所:寫字樓、實驗室、IT機房等

 

分散式式空調處理系統:

該系統又稱局部空調系統,是將冷熱源、空氣處理設備、空氣輸送管道集中在一個空調機組內,每個房間的空氣分別有各自的整體式或分體式空調器獨立處理。如:風機盤管、分體空調、柜式空調。適用場所:客房、住宅、IT機房等

 

全空氣系統:

空調房間的熱濕負荷全部由集中處理的空氣來承擔。通常此類空調系統占用較大的建筑空間。適用場所:商場、車站、劇院、機場、車間、潔凈室等。

 

全水空調系統:

空調房間的熱濕負荷全部由冷、熱水來承擔。這種系統本身無通風換氣裝置保證房間內的空氣品質,需要另加換氣裝置。適用場所客房、酒店、醫院住院部等。

 

空氣水空調系統:

空調房間的熱濕負荷由處理的空氣和水共同承擔。此類系統一般由處理的空氣承??盞鞣考淥璧耐ǚ緇黃男路綹漢?,有處理的水承??盞鞣考淠詰娜?、濕負荷。適用場所實驗室、寫字樓、餐廳派餐區等。

 

制冷劑系統:

空調房間的熱濕負荷由設置于空調房間的蒸發器(夏季)、冷凝器(冬季)內部的制冷劑直接承擔。常見分體空調、柜式空調和多聯機空調。適用場所住宅、客房、網絡機房、配電室等。

 

封閉式系統:

這種系統空調箱所處理的空氣全部來自空調房間的再循環空氣。能量損耗少,空氣質量差。適用于適用于地下等戰備工程、無人場所以及很少有人進入的倉庫等。


直流式系統:

這種系統空調箱所處理的空氣全部來自室外,吸收余熱余濕和室內有害氣體后全部排至室外。適用于不允許采用回風的場所。如實驗室、潔凈室、核工廠、散發大量有害氣體的車間。系統能量損耗大,空氣質量好??砂滄叭然厥兆爸?。


回風式系統:

這種系統空調箱所處理的空氣一部分為室外新風,一部分為室內回風,既滿足衛生條件有經濟合理,用途廣泛。根據回次數的多少可分為一次回風和二次回風系統。適用于寫字樓、商場、劇院等場所。


回風系統

一次回風系統是室外新風和室內回風在進入空調箱之前混合的空調系統。


二次回風系統顧名思義就是室內回風使用兩次,在進入回風箱之前進行混合的是一次回風,在空調箱之后與一次回風混合的為二次回風。

 

二次回風可以代替再熱器。但是機器的露點溫度較低,制冷機效率下降。


新風量的確定

空調系統的新風量是指為了保證空調房間的空氣品質,必須送入的一定量的室外新鮮空氣。它的大小與室內空氣品質和能量消耗有關。新風量送入的原則:

 

A、滿足衛生條件

稀釋CO2和室內污染物。

 

B、補充局部排風量

空調房間有局部排風時,補償排風量。

 

C、保證房間的正壓要求

為防止室外未經處理的空氣在室外風壓的作用下滲入空調房間干擾空調房間溫濕度或破壞室內空氣的潔凈度,系統利用一定的新風來保證正壓。一般不小于5~10Pa。5Pa時相當于門縫壓出風速為2.85m/s,過大壓力人體感覺不適。

 

D、空調系統的新風量標準

工業空調系統的新風量應補償排風以及保證室內正壓所需風量和保證人員所需最小新風量兩者中的較大值。一般不小于30m3/(人·h)。

噪音的產生和傳播

通風系統產生噪音的因素很多,如:

葉片形式、風量、風壓等。

風管內氣流壓力發生變化引起風管振動。

風機、水泵運轉振動等。

 

通風空調系統的風機、空調機組、水泵、制冷壓縮機都是產生振動的振源。


消聲設備


空調系統防火排煙


機械排煙系統基本要求

A、機械排煙量

1、機械排煙按部位排煙時(中庭除外),每平米地板面積不小于60m3/h。

2、只有一個排煙系統時或一個防煙分區時,系統最小排風量不小于7200m3/h。

3、當一個排煙系統負責多個防煙分區或房間或走道時,系統排煙量按照負擔的最大面積房間的單位面積的排煙量不下于120m3/h。

排煙口風速不小于10m/s。

 

B排煙口位置

必須設在頂棚或靠近頂棚(800mm以內)的墻上,若頂棚超過3m時,可設在距地2.1m的高度上。

 

C、排煙風管材料

排煙風管應有一定的耐火、絕熱性能。我國規定不然材料。

 

D、排煙風機

必須滿足在280℃高溫環境下,連續運行30min。

空調系統調試

空調調試測試儀器:

溫度儀:水銀溫度計、熱電偶溫度計、電阻溫度計;

濕度儀:干濕球溫度計、通風干濕溫度計、濕敏電阻濕度計;

測壓計:畢托管和液體壓力計;

風速儀:葉輪風速儀、轉杯式風速儀、熱電風速儀去;

振動儀:軸承振動儀。


1、通風機單機空載試運轉

運轉前軸承加潤滑油。

檢查各項安全措施。

設備轉動時,葉輪是否有卡摩現象。

檢查設備運轉方向是否正確。

設備減振器是否位移。

軸承溫度是否過高(滑動軸承≤70℃;滾動軸承≤80℃)。

 

2、水泵單機無負荷試運轉

水泵試運轉前應注油并填滿填料;

法蘭連接并密封裝置不得滲漏;

葉輪與殼體不應相摩擦;

各部分閥門應靈活;

葉輪旋轉方向正確。

 

3、空調機內表冷器和噴水裝置試運轉

檢查各管道水壓正常,是否滲漏;

表冷器水排放是否通暢;

噴淋裝置噴嘴是否齊全;

擋水板過水量是否正常;

加濕水泵是否運轉正常。

 

4、空調過濾裝置試運轉是否按設計和產品說明書進行安裝

5、制冷機組試運轉

6、冷卻塔試運轉

檢查風機轉向是否正確;

布水器的布水是否均勻;

補水系統是否正正常。

空調系統空載聯合運轉

聯合試運轉是在系統無負荷的情況下,同時啟動運行。在進入正常運行階段,應進行以下項目測試和調整:

1、通風機的風量、風壓、轉速以及電流;

2、風系統以及風口的風量測試和平衡,偏差不應大于10%;

3、制冷系統壓力、溫度、流量和冷熱量的測試與調整,各項參數符合相關技術文件。

注:系統聯合調試運行不小于8h。

 

空調系統帶生產符合綜合性能調試

根據工藝和設計要求應進行以下測試和調整:

1、室內空氣參數的測定和調整;

2、室內氣流組織的測定;

3、室內潔凈度和正壓的測定;

4、室內噪聲的測定;

5、BA參數整定和聯動調試。


 

 
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