空气调节的原理与分类

1.空气调节的基本原理

空气调节(简称空调)是一门应用技术，它用来维持良好的室内空气条件，以改善和提高建筑物的使用功能。一座现代建筑应当是舒适的、健康的和节能的。舒适的建筑是指该建筑物内有良好的热环境(室内空气温度、湿度、空气流动速度、洁净度、新鲜度等)，以保证室内人员有良好的生活条件和工作条件。有时保持适宜的室内环境是为了满足生产工艺要求，以保证产品质量。健康的建筑是指该建筑内的空气有足够好的品质，不包含过量的、对人体有害的物质(微生物、挥发性有机气体、等)，以防引起室内人员有“病态建筑综合症”。节能的建筑是指以最少的能耗来维持最佳的室内环境。以上诸方面无不与空调有关。

2 空气调节的分类

1.按空气调节的作用分类

(1)舒适性空调其作用是维持良好的室内空气状态,为人们提供适宜的工作或生活环境,以利于保证工作质量和提高工作效率,以及维持良好的健康水平。舒适性空调一般规定夏季空气温度t=26~27°C、相对湿度φ=50%~60%;冬季空气温度=18~22°C、相对湿度φ=40%~50%。空气流速夏季为0.2~0.5m/s，冬季为0.15~0.3m/s。

(2)工艺性空调 其作用是维持生产工艺过程要求的室内空气状态，以保证生产的正常进行和产品的质量。恒温、恒湿空调是工艺性空调的一种，它的作用是将室内空气的温度和湿度恒定在某一规定值，且只允许在一限定的范围内有所波动。

工艺性空调的室内空气参数主要决定于工艺要求，各工业部门差别甚大。例如电子工业生产车间:夏季温度t≯26~28℃，冬季温度t=16~18°C，相对湿度φ=40%~60%;机械工业部分精加工车间冬、夏季温度t=(20+1)℃，相对湿度φ=40%~65%;计量室冬、夏季温度t=(20±1~2)℃，相对湿度φ<70%;光学仪器车间夏季温度t=(22~24±2)°C，相对湿度φ<65%;纺织工业夏季温度t=28~30°C，相对湿度φ=55%~70%，冬季温度t=20~22°C，湿度φ=55%~70%等。   

2.按处理空气设备的集中程度分类

(1)集中式空调系统空气处理设备和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。这类系统的应用型式有单风管系统、双风管系统和变风量系统。

(2)半集中式空调系统通常把一次空气处理设备和风机、冷冻机等设在集中的空调机房内，而把二次空气处理设备设在被调节房间内。带新风的风机盘管空调系统、诱导式空调系统和末端再热式系统是这类系统的应用型式。

集中式系统和半集中式系统通常统称为中央空调系统。

3)局部式空调系统由分散设于各空调房间的空调机组就地处理空气，就地使用。空调机组是将空气处理设备、风机和冷热源设备等组装在一起的机器。每一台机组即为一个局部式空调系统。

3.按负担空调负荷所用的工作介质分类

(1)全空气式空调系统由经过处理的空气负担室内全部空调负荷，这类系统称为全空气系统。单风道系统、双风道系统、全空气诱导系统及变风量系统属于全空气式空调系统。

(2)空气一水式空调系统由经过处理的空气和水共同负担室内空调负荷的系统，称为空气一水式空调系统。全新风系统加风机盘管系统，再热系统加诱导器系统是这类系统的应用型式。   

(3)全水式空调系统全部由经过处理的水负担室内空调负荷的系统，称为全水式空调系统，无新风的风机盘管系统和冷辐射板系统属于这类系统。

(4)冷剂式系统直接以制冷剂作为吸收房间空调负荷的介质,这类系统称为冷剂式空调系统。单元式空调器、窗式空调器和分体式空调器属于这类系统。

4.按系统风量调节方式分类

(1)定风量空调系统通常的集中式空调系统:风机的风量保持一定，通过改变水量而改变送风温度，来调节室内的温湿度。这种系统称为定风量空调系统。

(2)变风量空调系统通过改变送风量而保持一定的送风温度，适应室内负荷的变化，达到调节所需要的室内参数。这类系统称为变风量空调系统。

5.按利用回风分类

(1)封闭式空调系统全部利用空调房间回风循环使用，不补充新风，这种系统称为封闭式空调系统，又称再循环空气空调系统。这类系统可以节能，但不符合卫生要求，只在无人操作的环境中应用。

(2)直流式空调系统全部使用新风，不使用回风系统，称这类为直流式系统，又称为全新风系统这种系统能量损失很大，只在有特殊要求的有毒车间或无菌手术室等场合应用。

(3)混合式空调系统部分利用回风,部分利用新风的系统称为混合式空调系统。大多数空调系统属于这类系统。常用的有一次回风系统、-二次回风系统。

6.按风管中风速分类

(1)低速系统主风管风速民用建筑低于10m/工业建筑低于15m/s。

(2)高速系统主风管风速民用建筑高于12m/s，工业建筑高于15m/s。通常采用20~35m/s。这样可减小管道截面积，少占空间，但耗能大，噪声大，需降低噪声。高速系统往往与诱导式系统一同采用。   

3常用空调系统的特点及适用条件

1.常用空调系统的特点

(1)集中式空调系统的特点

1)空气处理设备和制冷设备集中布置在机房，便于集中管理和集中调节。

2)过渡季可充分利用室外新风，减少制冷机运行时间。

3)室内温、湿度和空气清洁度可以严格控制。

4)使用寿命较长。

5)空调系统可以采取有效的防振消声措施。

6)机房面积较大、层高较高。风管布置复杂占用建筑空间较多、安装工作量大、施工周期较长。

7)对于房间热湿负荷变化不一致或运行时间不一致，系统运行不经济。

8)风管系统各支路和风口的风量不易平衡。各房间之间由风管连通，不利于防火。

(2)风机盘管空调系统的特点

1)与集中式空调系统相比，仅需要新风空调机房，机房占地面积小，层高也较低。风机盘管布置在空调房间内占据空间有限。

2)仅需新风系统，风管截面较小，容易布置。

3)盘管既可通冷水又可通热水，冬夏季兼用。

但盘管易结垢，影响传热效率。

4)运行灵活，可自行调节各房间负荷，节能效果好。但不能实现全年多工况节能运行调节。

5)安装投产时间较短，使用寿命较长。   

6)风机盘管分散布置，风管、水管，凝水管等管线布置较复杂，水系统易漏水，维护管理较麻烦。

7)难于满足温、湿度和清洁度的严格要求。

8)风机盘管要求采用低噪声风机。

(3)单元式空调器的特点

1)成套空调机组可分散安装于空调房间内，也可就近设空调机房，占地面积较小，机房层高较低。

2)风管系统小，风管短、风量易调节。机组直接设于房间内时不需要风管系统。房间之间互不连通，有利防火。

3)运行灵活，可自行调节适应各房间负荷的变化，实现节能。

4)安装投产快，尤其适应于旧建筑改造工程，

5)不能实现全年多工况节能运行调节。过渡季不能利用全新风，能耗大。

6)分散布置，维护管理较麻烦。机组布置于房间内。噪声和振动难以处理。分体式机组噪声虽小，但制冷剂易泄漏，维修工作增加，无新风补充

7)难于满足温、湿度和清洁度的严格要求

2.几种典型空调系统的运用条件

(1)集中式空调系统的适用条件

1)空调房间面积大，适合于布置风管系统。

2)多层、多室建筑，热湿负荷变化情况相类似。

3)空调新风量要求变化大。

4)房间温、湿度、清洁度、噪声、振动要求严格控制。

5)全年需多工况节能运行调节。   

6)有条件采用天然冷源的。

(2)半集中式空调系统的适用条件

1)空调房间面积大，但不易布置集中风管系统。

2)多层、多室建筑，层高较低，热湿负荷不一致，要求参数不同。

3)室内温、湿度控制精度要求:t≥±1℃，φ≥±10% 。

4)要求各空调房间不串通。

5)要求调节风量。

(3)分散式空调系统适用条件

1)各空调房间面积小，工作班次和参数要求不一致。

2)空调房间布置分散。

3)工艺变更可能性较大。

4)旧建筑改建层高限制。

5)不具备设置集中冷热源条件。