制冷原理与技术第一节集中式空调系统课件.ppt
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- 制冷 原理 技术 第一节 集中 空调 系统 课件
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1、第一节第一节 集中式空调系统集中式空调系统第二节第二节半集中式空调系统半集中式空调系统第四章第四章 空气调节的原理和技术空气调节的原理和技术 制 冷 原 理 与 技 术第四章 空气调节原理与技术空气调节原理与技术 依据对空气处理设备设置情况的分类方法,本章在将空调系统分成集中式、半集中式和分散式三种系统的基础上,对空气调节的原理与技术给予介绍。制 冷 原 理 与 技 术第一节 集中式空调系统集中式空调系统 本节主要介绍空气调节的基础知识、空调系统负荷的确定、新风量与总风量的确定、空气处理及其设备、空调系统、空调房间气流组织的主要内容。制 冷 原 理 与 技 术一、空气调节的基础知识一、空气调节
2、的基础知识w 为什么 首先首先 要全面了解空气的性质 空气调节的主要任务,就是在空气调节的主要任务,就是在所处自然环境下,使被调节空间所处自然环境下,使被调节空间的空气保持一定的温度、湿度、的空气保持一定的温度、湿度、流动速度以及洁净度、新鲜度。流动速度以及洁净度、新鲜度。制 冷 原 理 与 技 术w 湿空气的概念湿空气的概念w 湿空气的基本状态参数湿空气的基本状态参数w 湿空气的焓湿图湿空气的焓湿图w 湿球温度湿球温度w 焓湿图的应用焓湿图的应用本节主要介绍以下内容本节主要介绍以下内容 制 冷 原 理 与 技 术1.湿空气的概念湿空气的概念w 大气由一定量的干空气和一定量的水蒸气混合而成,我
3、们称其为湿空气。注注 意意 空气环境内的空气成分和人们平空气环境内的空气成分和人们平时说的时说的“空气空气”,实际是干空气加,实际是干空气加水蒸气,即湿空气水蒸气,即湿空气。制 冷 原 理 与 技 术2.湿空气的基本状态参数湿空气的基本状态参数压压 力力 密密 度度含含 湿湿 量量相相 对对 湿湿 度度焓焓露露 点点 温温 度度 由于空气和水蒸汽所组成的湿空气也应遵循理想气体的变化规律,所以适用以下公式本小节将以以上本小节将以以上公式为基本介绍公式为基本介绍PvRTmRTPV 或 制 冷 原 理 与 技 术压力压力由道尔顿定律分压定律由道尔顿定律分压定律 1niipp湿空气的总压力为湿空气的总
4、压力为p qgPPP或qgPPB水蒸汽分压力大小直接反映了水蒸汽含量的多少水蒸汽分压力大小直接反映了水蒸汽含量的多少 从气体分子运动论的观点来看 制 冷 原 理 与 技 术密度密度湿空气的密度干空气密度+水蒸气密度 TPTBTRPTRPqqqggqg00132.000348.0单位容积的湿空气所具有的质量,称为密度 制 冷 原 理 与 技 术含湿量含湿量在湿空气中与在湿空气中与lkg干空气同时并存的干空气同时并存的水蒸汽量水蒸汽量称为含湿量称为含湿量 gqmmd由Vg=Vq=V Tg=Tq=T,以及Rg=287 J(kgK)Rq46l J(kgK)gqgqgqqgpppppRpRd622.04
5、61287当大气压力B一定时,水汽分压力 只取决于含湿量d qP 制 冷 原 理 与 技 术相对湿度相对湿度湿空气湿空气的水蒸汽压力与同温度下的水蒸汽压力与同温度下饱和湿空气饱和湿空气的水蒸的水蒸气气压力压力之比之比%100.bqqPP湿空气的相对湿度与含湿量之间的关系可导出 bqbqbPBPd.622.0qqpBpd622.0bqbqPBP.622.0%100)()(.bqqbPBPBdd 制 冷 原 理 与 技 术焓焓干空气的焓干空气的焓 tCigpg.水蒸汽的焓水蒸汽的焓 tCtCigpgpq.2500(1+d)千克湿空气的焓为)千克湿空气的焓为)84.12500(01.1)2500(.
6、tdtdtCtCigpgp或dtdi2500)84.101.1(制 冷 原 理 与 技 术露点温度露点温度 温度下降到使得空气的温度下降到使得空气的d值等于表中某一饱和值等于表中某一饱和含湿量含湿量 值时,这值时,这 个所对应的温度称为该个所对应的温度称为该未饱和空气的露点温度未饱和空气的露点温度。bdbd 换言之,露点温度就是当湿空气下降换言之,露点温度就是当湿空气下降到一定温度,有凝结水出现时的温度到一定温度,有凝结水出现时的温度 lt表lt表出现结露现象无结露现象lt 制 冷 原 理 与 技 术3.湿空气的焓湿图湿空气的焓湿图 湿空气的焓湿图是在不同的大气压力B下,纵坐标是其焓值,横坐标
7、是含湿量值。制 冷 原 理 与 技 术焓湿图组成焓湿图组成等焓线 等湿线 1.d2.等温线等相对湿度线3.5.4.水蒸汽分压力线热湿比线0102030qP(10 Pa)500030002000100006000-2000 制 冷 原 理 与 技 术dAdBABiAiB100%空气状态变化在空气状态变化在i-d图上的表示图上的表示 制 冷 原 理 与 技 术28 C20 CABB4d20i 5000用线确定空气终状态用线确定空气终状态 制 冷 原 理 与 技 术4.湿球温度湿球温度w 湿球温度的概念在空气调节中至关重要至关重要 湿球温度是在定压绝热条件下,空气与水直线接触达到稳定热湿平衡时的绝热
8、饱和温度,也称热力学湿球温度。理论上理论上 制 冷 原 理 与 技 术绝热加湿小室绝热加湿小室 稳定流动能量方程式稳定流动能量方程式 2121)(iiddiwtwPPt1,d1i1t2,d2i2 制 冷 原 理 与 技 术4.19s(t)=0s=4.19t0st0st0st04.19s(t)iconsts=4.19t100%等湿球温度线等湿球温度线 制 冷 原 理 与 技 术s=4.19t=0AdAdStBtSBSiSiS 已知干湿球温度确定空气状态已知干湿球温度确定空气状态 制 冷 原 理 与 技 术5.焓湿图的应用焓湿图的应用w 湿空气的焓湿图不仅能表示其状态和各状态参数,同时还能表示湿空
9、气状态的变化过程变化过程,并能方便地求得两种或多种湿空气的混合状态混合状态。湿空气的加热过程 湿空气湿空气状态变化状态变化过程过程 等焓减湿过程等焓加湿过程湿空气的冷却过程 制 冷 原 理 与 技 术变化过程的特征表变化过程的特征表湿空气的加热过程湿空气的加热过程湿空气的冷却过程湿空气的冷却过程等焓减湿过程等焓减湿过程等焓加湿过程等焓加湿过程ABA B A C CEA E A D D等温加湿过程A F冷却干燥过程A G多变过程 FG 制 冷 原 理 与 技 术象 限热湿比状态参数变化趋势过程特征idt0 增焓增湿,喷蒸汽可近似实现等湿过程0 减焓,减湿0 减焓,增湿,降温i-d图中不同象限内湿
10、空气状态变化过程的特征图中不同象限内湿空气状态变化过程的特征过程图过程图 制 冷 原 理 与 技 术不同状态空气的混合态在不同状态空气的混合态在i-d图上的确定图上的确定两种状态的空气混合规律两种状态的空气混合规律 dAiAdBiBiCdCBCAACB 制 冷 原 理 与 技 术过饱和区空气状态变化过程图过饱和区空气状态变化过程图 ADCBictDidd100%制 冷 原 理 与 技 术二、空调系统负荷的确定二、空调系统负荷的确定 w 室内外空气计算参数室内外空气计算参数w 负荷计算负荷计算 制 冷 原 理 与 技 术1.室内外空气计算参数室内外空气计算参数1)室外空气计算参数)室外空气计算参
11、数2)室外空气综合温度)室外空气综合温度3)室内空气计算参数)室内空气计算参数 制 冷 原 理 与 技 术室外空气计算参数室外空气计算参数 夏季空调室外计算干、湿球温度夏季空调室外计算干、湿球温度 夏季空调室外计算日夏季空调室外计算日平均温度平均温度和逐时温度逐时温度mnnnnwAAt10,)cos()22515cos()(.max.pwwpwwtttt 制 冷 原 理 与 技 术室外空气综合温度室外空气综合温度外表面单位面积上得到的热量外表面单位面积上得到的热量Itqwww)()(wwwwIt)(wzwt综合温度综合温度 wwzItt为完善,作以下修改为完善,作以下修改wwwzRItt 制
12、冷 原 理 与 技 术室内空气计算参数室内空气计算参数 舒适性空调室内温、湿度标准舒适性空调室内温、湿度标准 工艺性空调室内温、湿度标准工艺性空调室内温、湿度标准夏季夏季冬季冬季温 度 应采用2428 相对湿度 应采用4065%风 速 不应大于0.3ms 温 度 应采用1822 相对湿度 应采用4060%风 速 不应大于0.2ms 工艺性空调可分为一般降温性空调、恒温恒湿空调和净化空调等。制 冷 原 理 与 技 术2.负荷计算负荷计算1)室外扰量形成的负荷)室外扰量形成的负荷2)室内扰量形成的负荷)室内扰量形成的负荷 3)室内湿源散湿形成的湿负荷)室内湿源散湿形成的湿负荷 4)再热负荷)再热负
13、荷 5)室内负荷与制冷系统负荷)室内负荷与制冷系统负荷 6)空调负荷的概算指标)空调负荷的概算指标 制 冷 原 理 与 技 术室外扰量形成的负荷室外扰量形成的负荷 太阳辐射热太阳辐射热 室内外温差的传导热室内外温差的传导热 补充新鲜空气带来的负荷补充新鲜空气带来的负荷maxBZjLQQFC DC)(ndfctttAKQ1000()xxwNQm ii 制 冷 原 理 与 技 术室内扰量形成的负荷室内扰量形成的负荷 人体的散热人体的散热照明灯具散热照明灯具散热用电设备散热用电设备散热QDnN QsnN其他设备散热其他设备散热设备、照明和人体在室内散热形成的室内冷负荷设备、照明和人体在室内散热形成的
14、室内冷负荷Q TQQ JXRSNSPRPQQQq n nq n nRSNSPRPQQQq n nq n n 制 冷 原 理 与 技 术室内湿源散湿形成的湿负荷室内湿源散湿形成的湿负荷敞开水槽表面散湿量敞开水槽表面散湿量 地面积水蒸发量地面积水蒸发量)(,BBFppWqbq510)00363.0(计算方法与水槽蒸发量计算方法相同计算方法与水槽蒸发量计算方法相同 制 冷 原 理 与 技 术再热负荷再热负荷1000()zsLQm ii室内负荷与制冷系统负荷室内负荷与制冷系统负荷以上介绍的热负荷的总和称室内负荷以上介绍的热负荷的总和称室内负荷QN NRDSqBCQQQQQQQ制冷系统热负荷制冷系统热负
15、荷 ONXZQQQQ 制 冷 原 理 与 技 术空调负荷的概算指标空调负荷的概算指标 夏季空调制冷系统负荷概算指标夏季空调制冷系统负荷概算指标 冬季采暖负荷的概算指标冬季采暖负荷的概算指标 办公楼 95115(Wm2)超高层办公楼 105145(Wm2)旅馆 70 95(Wm2)餐厅 290350(Wm2)百货商店 210 240(Wm2)医院 105130(Wm2)剧场 230350(Wm2)办公楼、学校 60 80(Wm2)医院 6580(Wm2)旅馆 6070(Wm2)餐厅 115140(Wm2)剧场 95115(Wm2)制 冷 原 理 与 技 术三、空调系统新风量与总风量的确定三、空调
16、系统新风量与总风量的确定w 总风量总风量w 新风量新风量 制 冷 原 理 与 技 术1.总风量总风量w 计算要求 在已知空调房间冷(热)湿负荷的基础上,需要确定消除室内余热、余湿以维持空调房间所要求的空气参数所需的送风状态及送风量。w 计算方法空调房间送风状态的变化过程空调房间送风状态的变化过程夏季送风量和送风状态的确定夏季送风量和送风状态的确定冬季送风量与送风状态的确定冬季送风量与送风状态的确定 制 冷 原 理 与 技 术空调房间送风状态的变化过程空调房间送风状态的变化过程总热平衡总热平衡 湿平衡湿平衡 NGiQGi0QGiiN0或NGdWGd0GWddN0或由两个平衡由两个平衡00)(dd
17、WiiQGNN00ddiiWQNNio do()ntCQW排风排风送风送风iN dN(100%)n 制 冷 原 理 与 技 术夏季送风量和送风状态的确定maxotdodnioinoNotot送风量送风量)(oNiiQG)(oNddWG或换气次数换气次数 VLn 制 冷 原 理 与 技 术冬季送风量与送风状态的确定022 cL0d022 c036 c028.5 cnd0d0dni0i0i4190 制 冷 原 理 与 技 术2.新风量新风量w 确定新风量的依据有下列三个因素 卫生要求卫生要求 保持空调房间的保持空调房间的“正压正压”要要求求补充局部排风量补充局部排风量 制 冷 原 理 与 技 术空
18、调系统的空气平衡关系空调系统的空气平衡关系 正压正压L0.9L渗透渗透0.1SLL0.1WLL 制 冷 原 理 与 技 术四、空气处理及其设备四、空气处理及其设备w 为满足空调房间送风参数的要求,在空为满足空调房间送风参数的要求,在空调系统中必须有相应的热质处理设备,调系统中必须有相应的热质处理设备,以便能对空气进行各种热质处理,使之以便能对空气进行各种热质处理,使之达到所要求的送风状态,本章将介绍对达到所要求的送风状态,本章将介绍对空气进行各种处理的方法和过程及其有空气进行各种处理的方法和过程及其有关的设备知识关的设备知识 制 冷 原 理 与 技 术1空气处理过程空气处理过程 季节季节 空空
19、 气气 处处 理理 途途 径径 处处 理理 方方 案案 说说 明明 夏季夏季 (1)WLO(2)W1O(3)WO 喷淋室喷冷水喷淋室喷冷水(或用表面冷却器或用表面冷却器)冷却减湿冷却减湿加热器再热加热器再热固体吸湿剂减湿固体吸湿剂减湿表面冷却器表面冷却器等湿冷却等湿冷却液体吸湿剂减湿冷却液体吸湿剂减湿冷却 冬季冬季(1)W2LO(2)W3LO(3)W4O(4)WLO (5)W5L O 5 加热器预热加热器预热喷蒸汽加湿喷蒸汽加湿加加热器再热热器再热加热器预热加热器预热喷淋室绝热加湿喷淋室绝热加湿加热器再热加热器再热加热器预热加热器预热喷蒸汽加湿喷蒸汽加湿喷淋室喷热水加热加湿喷淋室喷热水加热加湿
20、加热加热器再热器再热 加热器预热加热器预热一部分喷淋室绝一部分喷淋室绝热加湿热加湿与另一部分未加湿的与另一部分未加湿的空气混合空气混合 表表4-13 空气处理各种途径的方案说明空气处理各种途径的方案说明 制 冷 原 理 与 技 术100%W1L 夏季空夏季空 气气 处处 理理 途途 径径 O 制 冷 原 理 与 技 术 冬季空冬季空 气气 处处 理理 途途 径径 W2345OLt0 制 冷 原 理 与 技 术2空气处理设备空气处理设备w 为了实现不同的空气处理过程就要采用不同的空气处理设备 加热设备、冷却设备、加湿设备及减湿设备加热设备、冷却设备、加湿设备及减湿设备 等等包括包括w 作为热湿交
21、换的介质 水、水蒸汽、液体吸湿剂和制冷剂水、水蒸汽、液体吸湿剂和制冷剂 制 冷 原 理 与 技 术两类热湿交换设备两类热湿交换设备 w 根据工作特点的不同可分为两大类:直接接触式热湿交换设备表面式热湿交换设备特特 点点 与空气进行热湿交换的介质与被处理的空气直接接触,做法是让空气流经热湿交换介质的表面或将热湿交换介质喷淋到空气中间去。特特 点点 与空气进行热湿交换的介质不与空气直接接触。空气与介质间的热湿交换是通过设备的金属表面来进行的。制 冷 原 理 与 技 术五、空气调节系统五、空气调节系统w空调系统的分类空调系统的分类w普通集中式空调系统普通集中式空调系统 制 冷 原 理 与 技 术1.
22、空调系统的分类空调系统的分类 w 空调系统的分类方法有很多,下面首先介绍空调系统的分类情况。空气处理设备的集中程度集中式空调系统集中式空调系统 半集中式空调系统半集中式空调系统分散式空调系统分散式空调系统 负担室内热湿负荷的所用介质不同全空气系统全空气系统全水系统全水系统空气空气水系统水系统 冷剂系统冷剂系统 制 冷 原 理 与 技 术(d)冷剂系统(b)全水系统(a)全空气系统(c)空气-水系统 制 冷 原 理 与 技 术中央空调系统简介中央空调系统简介 w 中央空调系统是一种几种处理和分配冷量的空调系统,通常有三种方式对室内空气进行降温和升温处理:w 1.水管路送至各个房间的末端(风机盘管
23、)w 2.风管道送至各个房间的风口w 3.制冷剂直接进入每个房间的末端 制 冷 原 理 与 技 术水管路送至各个房间的末端(风机盘管)半集中式系统半集中式系统 制 冷 原 理 与 技 术风管道送至各个房间的风口户式中央空调大楼中央空调室内走冷媒管室内走冷媒管制冷剂直接进入每个房间的末端户式中央空调或商用空调 制 冷 原 理 与 技 术大楼中央空调常见形式w 其中室内回风和室外新风混合后经过处理再通过送风管道送到每个空调房间是一种常见的方式。w 回风和新风再送入每个房间之前必须通过集中的空气处理装置(组合式空调箱)进行降温/升温、加湿/去湿处理,再通过主风道和各个支管风道送入每个空调房间,以保证
24、房间所要求的温度和湿度要求 空调箱AHU回风管新风管送风管 制 冷 原 理 与 技 术新风回风集中空气处理装置功能示意图 制 冷 原 理 与 技 术空调系统使用的空气来源空调系统使用的空气来源 封闭式系统封闭式系统 直流式系统直流式系统 回风式系统回风式系统 NNOONONOOO冷却器冷却器过滤器过滤器风机风机NCC 制 冷 原 理 与 技 术2.普通集中式空调系统普通集中式空调系统 w 一次回风一次回风 回风与室外新风在喷水室回风与室外新风在喷水室(或表面式或表面式空气冷却器,简称表冷器空气冷却器,简称表冷器)前混合前混合。w 二次回风二次回风 回风与新风在喷水室(或表回风与新风在喷水室(或
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