1、毕业设计 文 献综 述 建筑环境与设备工程 空气调节系统的设计及节能措施 摘要： 空气调节系统一般均由空气处理设备和空气输送管道以及空气分配装置所组成，根据需要，它能组成许多不同形式的系统。在工程上应考虑建筑物的用途和性质，热湿负荷特点，温湿度调节和控制的要求，空调机房的面积和位置，初投资和运行维修费用等许多方面的因素，根据各个空调系统的分类及其优缺点，选定合理的空调系统。因此，我们必须研 究一下空调系统的分类及其特点。 1 关键词： 空调系统 节能措施 VRV 系统 室内空气品质 1空气调节系统的分类及特点 ： 1.1 按空气处理设备的集中程度分类 1.1.1 集中式空调系统 空气处理设备和
2、风机等集中设在空调机房内，通过送回风管道与被调节的各房间相连，对空气进行集中处理和集中分配。这类系统的空气处理设备能实现对空气的各种处理过程，可以满足各种调节范围和空调精度及洁净度的要求，也便于集中管理和维护，是工业建筑中工艺性空调与民用建筑中舒适性空调所采用的最基本的空调方式。 1.1.2 半集中式空调系统 通常把一次空气处理设备和风机、冷水机组等设在集中的空调机房内，而把二次空气处理设备设在空气调节区内。这类系统与集中式空调系统相比 较，省去了回风管道，送风管道断面积也大为减小，节省建筑空间，是目前各类建筑尤其是高层建筑中应用最广且发展较快的一种空调系统。 1.1.3 分散式空调系统 也局
3、部式或冷剂式空调系统。它是由分散设于各空气调节区的空气调节器就地处理空气，就地使用。空气调节器是将空气处理设备、风机和冷热源设备等组装在一起的机组。每一台机组即为一个局部式空调系统。这类系统一般不需要单独的机房，使用灵活，移动方便，可满足不同的空气调节区不同的送风要求，是家用空调及车辆空调的主工形式。 3 1.2 按负担室内热湿负荷所用的介质分类 1.2.1 全空气式空调系统 空气调节区的室内负荷全部由经过加热或冷却处理的空气来负担的空调系统。单风管系统、双风管系统、全空气诱导系统及变风量系统属于这类系统。 1.1.2 空气 -水式空调系统 空气调节区的室内负荷由经过处理的空气和水共同负担的空
4、调系统。独立新风加风机盘管系统、置换通风加冷辐射板系统及再热系统加诱导器系统属于这类系统。 1.2.3 全水式空调系统 空气调节区的室内负荷全部由经过加热或冷却处理的水负担的空调系统。无新风的风机盘管系统和冷辐射板系统属于这类系统。 1.2.4 冷剂式空调系统 以制冷剂的 “直接膨胀”作为吸收空气调节区室内负荷的介质的空调系统。商用单元式空调器和家用房间空调器属于这类系统。 3 1.3 按系统风量调节方式分类 1.3.1 定风量空调系统 通常的集中式空调系统，风机的送风量保持一定，通过改变送风温度来适应空气调节区的负荷变化，以调节室内的温湿度。这种系统称为定风量空调系统。 14 1.3.2 变
5、风量空调系统 通过改变送风量而保持一定的送风温度，适应空气调节区负荷变化，达到调节所需要的室内温湿度。这类系统称为变风量系统。 3 2空气调节系统 选择和设计 2.1 风管式空调系统 风管式空调系统负荷调节能力较差，机组只是根据回风参数控制压缩机的起停。机组送风量一般不能随房间空调负荷变化而变化，当一个房间需要送风时，其他不需要空调的房间同样有风送入。整体式机组应尽量靠近服务区域布置，以使送回风管尽量短直。由于空气处理设备置于整体式机组内，新风引入非常方便。对于层高较低的空调区域，如住宅，主风管尽量布置在走廊、客厅周边，以便于装饰处理，支管上均应设风量调节阀。送风口以侧送层百叶风口为主，也可根
6、据装潢需要，采用顶送散流器风口或条缝型风口等。 5 2.2 空气源冷热水机组 空气源冷热水机 组的压缩机分为定速和变速两种。对于定速冷热水机组，室内负荷变化容易造成压缩机频繁起、停，由于水系统规模小，应考虑系统的热稳定性要求，以免造成部分负荷时压缩机频繁起动。 6因此系统中宜设蓄储水箱，或加大供、回水温差的设定值。 对于冬季间歇运行，并且室外气温较低而致使系统容易结冰的地区，可以将蒸发器及循环水泵与室外主机分开而组成室内辅机。室内辅机与室外主机用制冷剂管连接。在寒冷地区，冬季室外温度较低，根据夏季冷负荷选用的冷热水机组，冬季供热量常常不能满足冬季热负荷的要求，此时应考虑选用辅助电加热来增加供热
7、 量。 1 水量控制一般有三种方式：一是变流量方式，流量方式是由室内温控器控制机组出水管上的电动二通阀的开启或关闭，当风机盘管停止运行时，该阀关闭。空调水总管上装设压差旁通阀，以稳定进入机组的流量。二是定流量方式，定流量方式是由室内温控器控制机组出水管上的电动三通阀开启或关闭；三是置于定流量与变流量之间的混合方式，该种方式中，离主机近的部分机组采用电动二通阀，其他机组则采用三通阀，此时可省掉压差旁通阀，采用此种方式时应注意二通阀与三通阀的数量配备。三通阀数量过少，有可能导致主机因水流量过低而停机。 1 2.3VRV 变制冷剂流量机组 VRV 系统设计时应考虑制冷剂泄漏的影响。 VRV 系统中制
8、冷剂管路较长，制冷剂量较多，施工不当会出现泄漏。 当计算结果大于危险浓度时，可以采取以下两种措施： 1）房间开设与外界相通的通风窗，通风面积应大于或等于地板面积的 15%； 2）设置制冷剂泄漏报警装置和与之联锁控制的排风机。 2 3空调系统节能的研究现状 现在空气调节系统创造的热湿环境带给人们的舒适和健康的同时 , 却使人类付出了消耗能源和环境污染的代价 . 据统计 , 空调系统的能耗所占比例为 50%, 所消耗的 电能或热能多数来自独立的工业锅炉或热电厂 , 燃烧排放则造成环境污染 , 加剧了温室效应 . 因而 , 如何解决满足室内环境舒适性与能源消耗和环境保护之间的矛盾 , 是一个非常重要
9、的问题 。 4 近年来，工程师又把目光转向了变风量系统。这主要有两大原因：一是国内目前的定风量系统和风机盘管系统暴露出一些缺点。由于我国目前舒适性空调系统都是没有末端再热的定风量系统，所以，一个送风参数不能满足不同房间的要求。风机盘管系统可以避免这个问题，但是凝水污染吊顶以及霉菌问题同样令人不能容忍。随着室内办公设备的增加、房间使用功能的 变化、房间格局的变化，空调系统也应当做相应改动，可是定风量系统和风机盘管系统改扩建较麻烦。 2 二是受到了变风量系统节能的诱惑。空调历来是个能耗大户，而其中风机能耗占较大一部分。因此，业主也希望采用变风量系统以节约运行费用尽管变风量空调系统与风机盘管加新风系
10、统相比有很强的技术优势，为何至今普及率仍较低？除了技术观念、设计、施工等因素外，设备国产化率低是一个重要原因。 VAV 系统的关键设备如变风量末端装置、变频器和 VAV 控制系统目前全部依赖进口，其价格和税收使广大中小业主望而生畏。智能控制理论正是针对被控 对象及其环境和任务的非线性和不确定性提出来的，在 VAV 空调系统的控制领域应当具有广阔的前景，因此研究和开发技术先进、价格合理的国产化变风量末端装置、变频器和 VAV 智能控制系统具有广阔的应用前景和应用价值。 2 随着人民生活水平的提高 , 室内空气品质越来越受到人们的重视。人的一生有 80%以上的时间都是在室内渡过 , 室内空气品质将
11、直接影响人们的身心健康、舒适感及工作效率。现在商场、办公楼和地铁站等公共建筑都安装了空调系统 , 分体空调也走进了千家万户 , 空调成为人们实现室内热舒适性环境的必备设备。然而这种 人工维持的热舒适与空气品质使得室内环境不再具有季节等自然特征 , 室内外环境存在较大的温度差异 , 这种违反自然气候变化规律的人工环境给人们带来了诸多生理或心理上的问题 , 如 空调病 。空调通风系统的自身污染 , 比如空调系统积尘 ; 冷却去湿盘管、冷凝水盘与排水水封容易积水 ; 在空调箱和管道内表面可能结露、空气过滤器表面可能受潮等 , 系统中的积尘与积水均为微生物的生存和繁殖创造条件 , 一旦条件成熟就会出现
12、微生物污染 ,一般称为 二次污染 。空调系统新风量不足、新风品质、气流组织以及空调系统的二次污染都对室内 空气品质有较大影响。文中仅从空调系统的设计方面进行分析。 6 4研究前景展望 随着人类活动对生态环境的改变和破坏的日益加深 , 已经非常有必要重新审视空调制冷技术的应用给人们带来的利与弊。 11智能建筑能够创造一个良好的环境，使建筑物占有者的工作效率达到最大，同时以最小的人时消耗保证有效的资源管理。智能建筑是智力劳动场所，所以其环境设计的原则就是“以人为本”，一切围绕着为用户创造舒适环境、提高用户的工作效率进行。其中，暖通空调行业扮演着一个举足轻重的角色。 智能建筑内部房间多，负荷变化大；
13、同时，由于空调耗 能一般占整个大厦的 40% 以上，节能问题日益突出。在各种空调方式中， VAV 空调系统 (变风量空调 )有其自身的优点：节能潜力大，控制灵活，可避免冷冻水、冷凝水上顶棚的麻烦等。因此在美国、日本、香港、新加坡等地得到了广泛的应用。然而 VAV 系统需要精心设计、精心施工、精心调试和精心管理，否则有可能产生新风不足、气流组织不好、房间负压或正压过大、噪声偏大、系统运行不稳定、节能效果不明显等一系列问题。 VAV 并不是一项“新技术”， V A V 在 60 年代起源于美国，距今已有三十多年的历史。我国在七十年代即有人研究 VAV 系统的开发和应用，并在地下厂房、纺织厂、体育馆
14、等建筑中采用过 VAV 系统。然而说 VAV 是经过多年实践检验的“老技术”也不太确切， VAV 系统的末端装置和控制系统本身，以及 VAV系统的应用环境都发生了很大的变化。 2 随着空调应用的日益普及，空调领域作为耗能大户应从设计、运行等方面特别注意节能的问题，不断提高空调系统的节能设计水平、节能运行管理水平，采用各种节能措施降低空调系统的运行能耗和费用，改善空调系统的节能效果，这对于节约能源、保护环境、促进国民经济的可持续发展都具有十分重要的意义。只要暖通空 调专业的工作者共同不懈努力，空调系统的节能降耗就可以做得更好。 8 总结 对于设计舒适性中央空调的目的就是为了改善室内空气品质，满足
15、人体热舒适性的要求，而其中送风过程中如果选择的气流组织形式不当就会给人带来不适，且加重室内环境污染程度。因而，合理的选择空调系统就变的尤为的重要。在了解有关资料后对于当前的研究进程有了一定的了解，能够扩展知识面。同时，在设计时能多加考虑，避免盲目设计而影响后期设计的进程。 参考文献 1 朱颖心 .建筑环境学 M.第二版 .北京 :中国建筑工业出版社 ,2005,131-132. 2 鲁娟 , 李明海 , 任庆昌 . 变风量空调系统智能控制技术研究 J. 中国勘察设计 , 2006. 3赵荣义 ,范存养 ,薛殿华等 .空气调节 M.第四版 .北京 :清华大学出版社 ,2008.169-170.
16、4王雪锦 , 洪静 , 周艳霞 , 袁霞 . 中央空调系统节能探讨 J. 河北建筑工程学院学报 , 2005, (03) 5 陈凤章 . 空调系统的选择 J. 机电设备 , 1991, (02) 6彭一晟 , 韩如冰 . 空调系统对室内空气品质的影响分析 J. 山西建筑 , 2007, (21) 7Shan K.Wang.Hand book of Air Conditioning and Refrigeration(Second Edtion) Mc Graw-Hill,2000 8 张天伟 , 张吉光 , 韩海涛 . 空调系统的节能措施 J. 制冷与空调 (四川 ), 2005, (01) 9王培 .对影响室内空气品质因素的分析 J .山西建筑 ,2006,32(22),355-356. 10 杨昌智 , 叶国栋 . 空调系统的作用点及其舒 适性节能性探讨 J. 暖通空调 , 2002, (03) 11 戎卫国 , 李永安 , 张建明 . 空调系统热力学分析与节能 J. 暖通空调 , 2006, (11)
