(一)暖通空調(diào)系統(tǒng)的基本組成
一個完整獨(dú)立的空調(diào)系統(tǒng)基本可分為三大部分,分別是:冷熱源及空氣處理設(shè)備、空氣和冷熱水輸配系統(tǒng)、室內(nèi)末端裝置。
圖8-4是一個典型的空調(diào)系統(tǒng)組成示意圖,夏季由制冷設(shè)備(冷源)提供冷水或液態(tài)制冷劑,冬季由鍋爐(熱源)提供熱水或蒸汽。通過冷熱水輸配系統(tǒng)將冷熱水送至空調(diào)機(jī)組(空氣處理設(shè)備)將空氣處理到送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn),通過空氣輸配系統(tǒng)將處理后的空氣送入室內(nèi)消除熱濕負(fù)荷,或者將冷熱水送至房間末端設(shè)備(空氣處理設(shè)備)換熱來滿足房間負(fù)荷要求。局部處理方式a和集中處理方式b可以分別獨(dú)立使用,也可以聯(lián)合使用。
圖8-4 空調(diào)系統(tǒng)組成示意圖
(二)工作原理
空調(diào)系統(tǒng)的工作原因主要是制冷原理,也就是逆卡諾循環(huán)。下面圖為“卡諾循環(huán)”示意,逆卡諾循環(huán)為其相反循環(huán),但原理是一樣的。
卡諾循環(huán)是由四個循環(huán)過程組成,兩個絕熱過程和兩個等溫過程。它是1824年n.l.s.卡諾(見卡諾父子)在對熱機(jī)的最大可能效率問題作理論研究時提出的??ㄖZ假設(shè)工作物質(zhì)只與兩個恒溫?zé)嵩唇粨Q熱量,沒有散熱、漏氣、摩擦等損耗。為使過程是準(zhǔn)靜態(tài)過程,工作物質(zhì)從高溫?zé)嵩次鼰釕?yīng)是無溫度差的等溫膨脹過程,同樣,向低溫?zé)嵩捶艧釕?yīng)是等溫壓縮過程。因限制只與兩熱源交換熱量,脫離熱源后只能是絕熱過程。
(三)主要的系統(tǒng)類型
1.按使用目的分類
舒適性空調(diào)——要求溫度適宜,環(huán)境舒適,對溫濕度的調(diào)節(jié)精度無嚴(yán)格要求、用于住房、辦公室、影劇院、商場、體育館、汽車、船舶、飛機(jī)等。
工藝性空調(diào)——對溫濕度有一定的調(diào)節(jié)精度要求,另外空氣的潔凈度也要有較高的要求。用于電子器件生產(chǎn)車間、精密儀器生產(chǎn)車間、計算機(jī)房、生物實驗室等。
2.按設(shè)備布置情況分類
集中式(中央)空調(diào)——空氣處理設(shè)備集中在中央空調(diào)室里,處理過的空氣通過風(fēng)管送至各房間的空調(diào)系統(tǒng)。適用于面積大、房間集中、各房間熱濕負(fù)荷比較接近的場所選用,如商場、超市、餐廳、船舶、工廠等。系統(tǒng)維修管理方便,設(shè)備的消聲隔振比較容易解決,但集中式空調(diào)系統(tǒng)的輸配系統(tǒng)中風(fēng)機(jī)、水泵的能耗較高。圖8-4中,如果沒有空氣局部處理a,只有集中處理b來進(jìn)行空氣調(diào)節(jié),此系統(tǒng)就屬于集中式。
半集中式空調(diào)——既有中央空調(diào)又有處理空氣的末端裝置的空調(diào)系統(tǒng)。這種系統(tǒng)比較復(fù)雜,可以達(dá)到較高的調(diào)節(jié)精度。適用于賓館、酒店、辦公樓等有獨(dú)立調(diào)節(jié)要求的民用建筑,半集中式空調(diào)的輸配系統(tǒng)能耗通常低于集中式空調(diào)系統(tǒng)。常見的半集中式空調(diào)系統(tǒng)有風(fēng)機(jī)盤管系統(tǒng)和誘導(dǎo)式空調(diào)系統(tǒng)。圖8-4中既有空氣局部處理a,又有集中空氣處理b共同作用,此系統(tǒng)就屬于半集中式。
局部式空調(diào)——每個房間都有各自的設(shè)備處理空氣的空調(diào)。空調(diào)器可直接裝在房間里或裝在鄰近房間里,就地處理空氣。適用于面積小、房間分散、熱濕負(fù)荷相差大的場合,如辦公室、機(jī)房、家庭等。其設(shè)備可以是單臺獨(dú)立式空調(diào)機(jī)組,也可以是由管道集中給冷熱水的風(fēng)機(jī)盤管式空調(diào)器組成的系統(tǒng),各房間按需要調(diào)節(jié)本室的溫度。圖8-4中如果沒有集中空氣處理b,只有局部空氣處理a,則該系統(tǒng)屬于局部式。
3.按照承擔(dān)負(fù)荷介質(zhì)分類
全空氣系統(tǒng)——僅通過風(fēng)管向空調(diào)區(qū)域輸送冷熱空氣,如圖8-5 (a)所示。全空氣系統(tǒng)的風(fēng)管類型有:單區(qū)風(fēng)管、多區(qū)風(fēng)管、單管或雙管、末端再熱風(fēng)管、定空氣流量、變空氣流量系統(tǒng)以及混合系統(tǒng)。在典型的全空氣系統(tǒng)中,新風(fēng)和回風(fēng)混合后通過制冷劑盤管處理后再送人室內(nèi),對房間進(jìn)行采暖或制冷。圖8-4中如果只有集中處理b進(jìn)行空氣調(diào)節(jié),就屬于全空氣系統(tǒng)。
全水系統(tǒng)——房間負(fù)荷由集中供應(yīng)的冷、熱水負(fù)擔(dān)。中央機(jī)組制取的冷凍水循環(huán)輸送到空氣處理單元中的盤管(也稱為末端設(shè)備或風(fēng)機(jī)盤管)對室內(nèi)進(jìn)行空氣調(diào)節(jié),如圖8-5(b)所示。采暖是通過熱水在盤管中的循環(huán)流動來實現(xiàn)。當(dāng)環(huán)境只要求制冷或采暖、或采暖和制冷不同時進(jìn)行時,可以采用兩管制系統(tǒng)。采暖所需的熱水是由電加熱器或鍋爐制取,利用對流換熱器、腳踢板熱輻射器、翅片管輻射器、標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)機(jī)盤管等進(jìn)行散熱。圖8-4中如果只有冷媒水進(jìn)行局部空氣處理a,就屬于全水系統(tǒng)。
空氣一水系統(tǒng)——空調(diào)房間的負(fù)荷由集中處理的空氣負(fù)擔(dān)一部分,其他負(fù)荷由水作為介質(zhì)進(jìn)入空調(diào)房間,對空氣進(jìn)行再處理,如圖8-5(c)所示。屬于空氣一水系統(tǒng)的有末端再熱系統(tǒng)、新風(fēng)十風(fēng)機(jī)盤管系統(tǒng)、帶盤管的誘導(dǎo)系統(tǒng)。圖8-4中,如果既有b處理過的空氣承擔(dān)部分負(fù)荷,又有a處理過的冷凍水承擔(dān)部分負(fù)荷,此時為空氣一水系統(tǒng)。
直接蒸發(fā)式機(jī)組系統(tǒng)——又稱冷劑式空調(diào)系統(tǒng),空調(diào)房間的負(fù)荷由制冷劑直接負(fù)擔(dān),制冷系統(tǒng)蒸發(fā)器(或冷凝器)直接從空調(diào)房間吸收(或放出)熱量,如圖8-5 (d)所示。其機(jī)組組成為:空氣處理設(shè)備(空氣冷卻器、空氣加熱器、加濕器、過濾器等)通風(fēng)機(jī)和制冷設(shè)備(制冷壓縮機(jī)、節(jié)流機(jī)構(gòu)等)。圖8-4中只有冷媒局部換熱a作用,而且冷媒為液態(tài)制冷劑時,就屬于直接蒸發(fā)式系統(tǒng)。