空调工程第五章DOCWord文档格式.docx
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挡水板的过水量大小与挡水板的材料、形式、折角、折数、间距、喷水室截面的空气流速以及喷嘴压力等有关。
（2）喷嘴（图5-04）
我国于20世纪50年代广泛采用Y-1（仿原苏联）和3/8英寸喷嘴。
20世纪60～70年代采用青岛大喷嘴和BTL-1型（仿原西德）喷嘴。
20世纪80年代后采用Luwa型（仿瑞士）、LTG型（德国）、NTL型和FL型喷嘴。
20世纪90年代又开发了PX-1型、PY-1型和FD型三种大孔径离心式喷嘴。
其中PX-1型喷嘴是由西安工程大学（原西北纺织工学院）等单位开发研制的大雾化角强旋流离心式喷嘴。
流体动力式喷水室是撞击流理论与技术在空调工程中的应用。
撞击流喷嘴的特点是防止堵塞；
水膜雾化角可达180℃，覆盖面更宽且分散度均匀，在喷嘴密度较小的条件下，达到较高的热湿交换效率；
水流在直短管喷嘴中阻力小，与离心式喷嘴相比，所需的雾化水压低，喷水量较少，降低风机和水泵的能耗，调节灵活，通过调节喷嘴间的距离，便可改变水膜的厚度，从而满足粗喷和细喷的不同处理过程要求。
靶式喷嘴比对喷式喷嘴便于加工和安装，精度要求低，可避免对喷式喷嘴由于加工和安装精度不够，使两短管不在同一轴线上，从而影响雾化效果的不足。
对喷式撞击流喷嘴靶式撞击流喷嘴
（3）喷水排管（图5-07）
喷水室内喷嘴可布置成一排，二排或三排。
喷水方向可选择顺喷或逆喷。
（4）喷水室外壳
（5）附属装置
（6）喷水室定型产品
2.双级低速喷水室（图5-08）
这种使用同一水源的两级喷水室，实际上是两个单级喷水室在风路及水路两方面串联起来使用的，而且喷淋水与被处理空气呈逆流流动（相当于一个逆流式换热器），因此，具有热湿交换效率高，被处理空气的温降、焓降较大，大大节约天然冷源水用量，且空气的终状态一般可达饱和等特点。
3.单级高速喷水室
Luwa高速喷水室Carrier高速喷水室
4.填料式喷水室
玻璃丝盒填料式喷水室复合型填料式喷水室
5.1.3表面式热交换器
在空调工程中广泛使用表面式换热器。
表面式换热器因具有构造简单、占地少、水质要求不高、水系统阻力小等优点，已成为常用的空气处理设备。
表面式换热器包括空气加热器和空气冷却器两类。
前者用热水或蒸气做热媒，后者以冷水或制冷剂作冷煤。
因此，空气冷却器又可分为水冷式和直接膨胀式两类。
1．空气加热器
按照构造不同，空气加热器可分为翅片管式和光管式两类。
所采用的热媒可以是高（低）压蒸气，也可以是高（低）温水。
此外，在工艺性空调工程中，有时也采用电加热器。
翅片管式空气加热器光管式空气加热器电加热器
空气加热器应安装在集中式空气系统的空气处理机内，也可安装在进入空调房间前的送风管内，作为局部补充加热用，以调节房间的温度。
空气加热器可以垂直安装或水平安装，以蒸气为热媒的空气加热器水平安装时，应具有不小于0.01的倾斜度，以便顺利排除凝结水。
空气加热器的组合方式是沿空气流动方向，通过被处理空气量多时采用并联；
被加热空气温升大时采用串联。
实际应用中常采用串联、并联结合的方式，一般根据空气加热量的大小来决定。
在空气处理机内的空气加热器，应配置旁通风阀，以便对加热空气量和空气被加热的温度进行有效的调节和控制；
这样做也有利于降低非供暖季节里空气侧的压力损失。
水管路与空气加热器的连接方式见P133页。
2.空气冷却器
（1）空气冷却器的结构
空气冷却器又称表面式冷却器（简称表冷器）。
目前空调工程中采用的空气冷却器大都属于翅片管式，构造：
空气冷却器的构造图各种翅片管的构造
大多数型号的空气冷却器若采用热水做热媒，也可作空气加热器用，但所采用的热媒是温度为65℃以下的热水（因为高于65℃的水易结垢）。
这种夏季作空气冷却器，冬季作空气加热器的装置称为冷热交换器（或称空气换热器、冷热两用换热器）。
（2）空气冷却器的安装
1）空气冷却器可以垂直安装，也可以水平安装或倾斜安装。
2）空气冷却器可以单台或多台组合使用，以满足冷量的要求。
3）空气冷却器（或空气换热器）与冷媒（或热媒）管路的连接也有并联与串联之分。
通常的做法是，相对于空气来说并联的空气冷却器（或空气换热器），其冷煤（或热媒）管路也应并联；
串联的空气冷却器（或空气换热器），其冷煤（或热媒）管路也应串联。
空气冷却器与冷媒管路的连接滴水盘和排水管的安装
4）为了使冷煤（或热媒）与被处理空气之间有较大的传热温差，最好让空气与冷煤（或热媒）之间按逆交叉流型流动，即进水管路与空气出口应位于同一侧。
（3）喷水式空气冷却器（图5-20）
为了克服空气冷却器不能对空气相对湿度进行调节，冬季无法对空气作加湿处理的缺点，同时也为了提高空气冷却器的传热能力，喷水式空气冷却器应运而生。
它是带喷水装置的空气冷却器。
即在空气冷却器前设置一排喷水管，向其外表面喷淋循环水。
实验证明，在其他条件相同的情况下，喷水式空气冷却器比不喷水的空气冷却器的热交换能力要大许多，从而扩大了空气冷却器处理空气的范围。
喷水式空气冷却器通常设置在空气处理机内。
《采暖通风与空气调节设计规范》（GB50019-2003）6.6.4规定：
当利用循环水进行绝热加湿或利用喷水提高空气处理后的饱和度时，可采用带喷水装置的空气冷却器。
（4）制冷剂直接膨胀式空气冷却器
有时为了减少制冷机房间面积，可把制冷相同的蒸发器放在空气处理机（室）内，直接冷却空气，这就是制冷剂直接膨胀式空气冷却器。
此外，在空调机组中冷却空气的蒸发器也都是制冷剂直接膨胀式空气冷却器。
制冷剂直接膨胀式空气冷却器和水冷式空气冷却器虽然功能和构造基本相同，但因为它又是制冷相同中的一个部件，因此在选择应用方面，也有一些特殊的地方。
《采暖通风与空气调节设计规范》（GB50019-2003）规定：
制冷剂直接膨胀式空气冷却器的蒸发温度应比空气的出口温度至少低3.5℃，在常温空调系统情况下，满负荷时，蒸发温度不宜低于0℃；
低负荷时，应防止表面结霜。
空气调节系统采用制冷剂直接膨胀式空气冷却器时，不得用氨做制冷剂。
5.1.4空气加湿器
空气的加湿方法有很多种，除了喷水室加湿外，还有干蒸汽加湿器，电热式加湿器和电极式加湿器等等温加湿及超声波加湿器、离心式加湿器、高压喷雾加湿器、湿膜加湿器、压缩空气喷雾加湿等等焓加湿两大类。
1.等温加湿型空气加湿器
（1）干蒸汽加湿器结构示意图实物照片
（2）电热式加湿器结构示意图实物照片
（3）电极式加湿器结构示意图实物照片
2.等焓加湿型空气加湿器
（1）超声波加湿器结构示意图实物照片
（2）离心式加湿器结构示意图实物照片
（3）汽水混合式加湿器结构示意图实物照片
（4）高压喷雾式加湿器结构示意图实物照片
（5）湿膜加湿器结构示意图实物照片国家空调设备检验中心对三种填料的检验结果
各种空气加湿器的性能特点（表5-02）
5.1.5除湿机
1.冷冻除湿机
降低空气含湿量的处理过程称为减湿（降湿、除湿）处理。
在某些生产工艺和产品贮存要求空气干燥的场合；
在地下工程（人工洞、洞库、国防工事、坑道等）的通风中；
在南方某些气候比较潮湿或环境比较潮湿的地区，都会碰到空气减湿问题。
空气的减湿方法有多种，除前面介绍过的喷水室和空气冷却器可实现对空气的降焓降温减湿处理外，空调工程中常用的空气除湿机有：
冷冻除湿机、转轮除湿机、热管除湿机和溶液除湿机等。
（1）普通冷冻除湿机
冷冻除湿机工作原理冷冻除湿机内空气的状态变化
KQF－6型空气除湿机结构示意图实物照片
（2）调温冷冻除湿机
该除湿机具有升温除湿，降温除湿和调温除湿的功能。
若按升温除湿过程（A-B）运行时，水冷式冷凝器停用（即停止向冷凝器供给冷却水），关闭直通截止阀13，打开直通截止阀6和7。
如按降温除湿过程（A-D）运行时停用风冷式冷凝器，关闭直通截止阀6和7，打开直通截止阀13，让水冷式冷凝器投入工作。
若按调温除湿过程（A-C）运行时，则让高温高压的氟利昂蒸气，部分由水冷式冷凝器进行冷凝，部分由风冷式冷凝器进行冷凝。
也就是说，进入风冷冷凝器的只是一部分氟利昂蒸气，所以它放给空气的只是一部分冷凝热，空气升温不大，借以达到调节除湿机出口的空气温度。
CT－20型调温除湿机调温除湿机流程调温除湿机内空气的状态变化结构示意图实物照片
2.转轮除湿机结构示意图实物照片
为了使固体吸湿剂除湿设备能够连续地工作，可以采用转轮除湿机。
它的主体结构和吸湿部件是不断转动着的蜂窝状干燥转轮。
该转轮是由特殊复合耐热材料制成的波纹状介质构成，波纹状介质中载有吸附干燥剂。
按照干燥剂的种类不同，干燥转轮有氯化锂转轮、高效硅胶转轮和分子筛转轮等三种，其中以氯化锂转轮和硅胶转轮使用最多。
每种转轮均能提供巨大的吸湿表面积（每立方米体积大约有300m2）所以除湿能力强。
就强度而言，氯化锂转轮不如硅胶转轮。
含有高度密封填料的固定隔板，将干燥转轮分为两个区：
一是处理空气用270℃扇形区域，占总面积的3/4；
另一是再生空气通过的90℃扇形区域，占总面积的1/4。
干燥转轮以8～10r/h的速度缓慢地转动着。
转轮除湿机的除湿量可以从以下两个方面进行调节：
一是控制处理风量的大小；
二是控制再生温度的高低。
对于前者，当要求除湿量大时，则让全部处理空气通过干燥（吸湿）转轮；
若要求除湿量减少时，则让部分处理空气从旁通风管流过。
对于后者，若要减少除湿量则应降低再生空气的温度，使再生区的载体内仍有少量水分未能排出，待转到吸湿区时，吸湿能力降低，除湿量减少。
转轮除湿机的主要特点是除湿量大，湿度可调，容易控制处理后空气的湿度；
对低温低湿空气除湿效果显著，是冷冻除湿法难以达到的；
吸湿转轮性能稳定，使用年限长，其运行可靠、易于操作、维护简便、设备体积小、安装简便。
转轮除湿机可应用于高湿地区的地下建筑工程（如地下冷加工车间、城市地下工程），有低温低湿要求的生产厂房（如制药工业、糖果食品工业等）和仓库，产品对环境空气有超低露点要求的场合（如锂电池生产及特殊的科学实验室），生产中干燥工艺相同（如感光材料，化纤或聚酯薄膜生产等）以及防潮工程和各种类型的地下洞库等。
3.热管除湿机
热管除湿机有升温型、调温型和降温型三种功能。
调温型热管除湿机和降温型热管除湿机又有水冷和风冷两种冷却方式，可满足用户各种场合的需要。
调温型热管除湿机具有升温、调温、降温三种除湿功能。
风冷调温型和风冷降温型热管除湿机的风冷冷凝器可直接放在楼顶或露台上，节省机房，面积，免去冷却塔、冷却水泵等设备及工程投资。
4.溶液除湿空调装置实物照片（图5-47）
目前，在大多数空调系统中，排热、排湿都是通过空气冷却器对空气进行冷却和冷凝来实现的。
这种方式使得空调盘管表面潮湿，容易产生霉菌，从而成为生物污染源。
与此同时，为了满足除湿的要求，还需要把空气冷却到很低的温度，这样导致的低温、高湿度，不仅会造成能源的浪费，还会让人感到不适。
此外，常规中央空调的空气过滤器尽管有时起到了净化空气的作用，但其本身就“藏污纳垢”，就是一个污染源。
这些污垢一经挥发，容易产生二次污染。
要解决空气质量就得加大新风量，而新风量的增加意味着高能耗。
污染源和高耗能是目前中央空调存在的和亟待解决的问题，并正在被越来越多的人所认识。
除了以上的问题外，冷却除湿（冷凝除湿）方法还存在空气处理过程的显热与潜热比与室内热湿负荷不匹配的问题。
通过冷却方式对空气进行除热、除湿，其吸收的显热与潜热比只能在一定的范围内变化。
而建筑物实际需要的显热与潜热比却在较大的范围内变化。
室内的湿负荷产生于人体，当室内人数不变时，潜热量不变，但显热却随着气候、室内设备状况等的不同大幅度变化。
或者室内人数有可能大幅度变化，但很难与显热量的变化呈正比。
室内显热与潜热的比值是不断变化的，而空气冷却除湿处理过程的显热与潜热比值基本固定不变，对于这种不匹配问题，往往是仅满足室内温度的要求，而不顾湿度的要求，造成室内相对湿度过高或过低。
在某些情况下，为协调热湿之间的矛盾，还需要对降温除湿的空气进行再热，造成不必要的能源浪费。
最好的方法就是寻找新的除湿方式，实现不依赖于降温的独立除湿方式。
溶液式除湿与转轮除湿机理完全相同，不同之处在于用溶液代替了固体转轮，同时溶液除湿还具有净化空气的作用。
这一方式在国外至少已有50年的历史，由于可以改变溶液浓度、温度和气液比，它与转轮除湿相比，还可实现对空气的加热、加湿、降温、除湿等各种处理过程。
但是由于除湿和再生过程中空气和溶液产生了大的温度变化，导致其能源利用率甚至低于转轮，这就制约了它的诸多优点的发挥。
要想提高它的性能，必须使吸湿和再生两个过程在接近等温的状态下进行。
采取的措施之一可以是使空气－溶液接触表面同时作为换热表面，在表面的另一侧接入冷水或热水，实现吸收或补充相变热的目的，从而实现接近等温的吸湿和再生过程。
或者采用带有中间换热器的溶液－空气热湿交换单元，实现等温状态下的减湿和加湿处理。
目前，一种较好的空气除湿方法是经过改进的溶液除湿方法，应用于空调系统中具有广阔的发展前景。
这就是基于溶液除湿的温湿度独立控制空调系统，其工作原理如图（溶液调湿机组夏季工作原理图动画）
（溶液调湿新风机冬季原理图动画）
（温湿度独立控制空调系统工作原理）（典型应用）
此外，近年来，随着新材料与膜分离技术的发展，出现了一种比较新颖的除湿方法，即膜法除湿。
它是利用膜的选择透过性进行除湿，具有除湿过程连续进行、无腐蚀问题、无需阀门切换、无运动部件、系统可靠性高、易维护、能耗小等优点，使得空气除湿方法有了重大发展。
典型除湿方法的比较（表5-03）
5.1.6空气蒸发冷却器
蒸发冷却是利用水蒸发吸热，具有冷却功能这一众所周知的物理现象。
水在空气中具有蒸发能力。
在没有别的热源条件下，水与空气的热湿交换过程是空气将显热传递给水，使空气的温度下降。
而由于水的蒸发，不但空气的含湿量要增加，且进入空气的水蒸气带回一些汽化潜热。
当这两种热量相等时，水温达到空气的湿球温度。
只要空气不是饱和的，利用循环水直接（或通过填料层）喷淋空气就可获得降温的效果。
在允许条件下可以利用该空气作为送风以降低室温，这种处理空气的方法称为蒸发冷却。
蒸发冷却空气处理方法主要只适用于东西北地区。
1.空气蒸发冷却器的分类
空气蒸发冷却器可分为直接蒸发冷却器、间接蒸发冷却器和复合蒸发冷却器三种形式。
直接蒸发冷却器通过与水的直接接触来冷却空气，或者通过一个展开的湿表面材料来冷却。
这种直接蒸发冷却方式，在降低空气温度的同时，使空气的含湿量和相对湿度有所增加，实现了加湿，所以这种用空气的显热换得潜热的处理过程，既可称为空气的直接蒸发冷却，又可称为空气的绝热（等焓）降温加湿，故适用于低湿度地区，如我国海拉尔——锡林浩特——呼和浩特——西宁——兰州——甘孜一线以西地区（如甘肃、新疆、内蒙、宁夏等省区）。
（图5-50）
间接蒸发冷却技术是利用一股辅助气流先经喷淋水（循环水）直接蒸发冷却，温度降低后，再通过空气－空气换热器来冷却待处理空气（即准备进入室内的空气），并使之降低温度。
由此可见，待处理空气通过间接蒸发冷却所实现的便不再是等焓加湿降温过程，而是减焓等湿降温过程，从而得以避免由于加湿，而把过多的湿量带入室内。
间接蒸发冷却器适用于低湿度地区和中等湿度地区，要求较低含湿量或比焓的场合，如我国哈尔滨——太原——宝鸡——西昌——昆明一线以西地区（图5-51）
复合蒸发冷却器则是将直接蒸发冷却和间接蒸发冷却组合起来应用的多级蒸发冷却器。
2.直接蒸发冷却器
（1）单元式直接蒸发冷却器结构示意图实物照片
（2）组合式空气处理机组的蒸发冷却段（图5-54）
（3）直接蒸发冷却器填料性能
1）气流阻力最小。
2）有最大的空气－水接触面积。
3）气流阻力、空气－水接触面积及水流等的均匀分布。
4）能阻止化学或生物的分解退化。
5）具有自我清洁空气中的尘埃的能力。
6）经久耐用，使用周期性能保持稳定。
7）投资低。
3.间接蒸发冷却器
（1）板翅式间接蒸发冷却器结构示意图实物照片
（2）管式间接蒸发冷却器结构示意图实物照片
（3）热管式间接蒸发冷却器结构示意图实物照片
4.复合式蒸发冷却器
（1）间接蒸发冷却器+直接蒸发冷却器
冷却塔供冷型间接蒸发冷却器＋直接蒸发冷却器结构示意图实物照片
板式间接蒸发冷却器＋直接蒸发冷却器结构示意图实物照片
（2）冷却塔供冷型间接蒸发冷却器+其它型式间接蒸发冷却器+直接蒸发冷却器
两级间接与直接复合的三级蒸发冷却器结构示意图实物照片
（3）间接蒸发冷却器+机械制冷空气冷却器+直接蒸发冷却器结构示意图
5.空气蒸发冷却器的性能评价
（1）直接蒸发冷却器的性能评价
直接蒸发冷却器是空气直接通过与湿表面接触使水分蒸发而达到冷却的目的，其主要特点是空气在降温的同时湿度增加，而比焓值不变，其理论最低温度可达到被冷却空气的湿球温度。
被冷却空气在整个过程的焓湿变化如图冷却过程焓湿图，温度由tg1沿等焓线降到tg2，其热湿交换效率（饱和效率）为公式
直接蒸发冷却空调的经济性能评价指标，即EERDEC，可表述为式公式5-03
（2）间接蒸发冷却器的性能评价
间接蒸发冷却器是通过换热器使被冷却空气（一次气流）不与水接触，利用另一股气流（二次气流）与水接触让水分蒸发吸收周围环境的热量而降低空气和其他介质的温度。
一次气流的冷却和水的蒸发分别在两个通道内完成，因此间接蒸发冷却的主要特点是降低了温度并保持了一次气流的湿度不变，其理论最低温度可降至蒸发侧二次气流的湿球温度。
一次气流在整个过程的焓湿变化如冷却过程焓湿图，温度由tg1沿等湿线降到tg2，其热湿交换效率为公式5-04
5.1.7空调排风热回收装置（武汉市建筑设计院的新风换气机）
在空调技术中，由于新风冷（热）负荷在建筑物空调负荷中所占比例较大，对新风的热能回收的各种空气热能回收器就成为应用最多的热回收设备。
利用这类设备可对空调排风中的热能进行回收，从而降低新风冷（热）负荷。
《公共建筑节能设计标准》（GB50189－2005）规定建筑物内设有集中排风系统且符合下列条件之一时，宜设置排风热回收装置。
排风热回收装置（全热和显热）的额定热回收效率不应低于60％。
1）送风量大于或等于3000m3/h的直流式空调系统，且新风与排风的温度差大于或等于8℃。
2）设计新风量大于或等于4000m3/h的空调系统，且新风与排风的温度差大于或等于8℃。
3）设有独立新风和排风的系统。
1．空调排风热回收装置的类型
2．板式热回收装置（图5—69）
这类热回收分显热回收型和全热回收型。
显热回收型一般用铝箔做成平板状，平板间距4～8mm，阻力为200～300Pa，热回收效率为40％～60％。
全热回收型则是采用不燃性矿物纤维作为基材，经加工制成吸湿、透湿性能良好的纸状波形皱褶状。
当温度和湿度不同的两股气流相间通过各自的流道时，通过传导进行显热交换，同时，也在水蒸气分压力差的作用下透过薄的纸状层进行质交换（湿交换）。
板翅式全热交换效率随通过换热元件的风量增大而减小，随风量比的增大而增大。
一般显热回收效率可达75％，潜热回收效率为60％左右。
在推荐的迎面风速下的阻力为200～300Pa。
目前，这类热回收器在空调工程中应用最多的是全热回收型通风换气机。
它是由相应容量的换热单元，配置必要的排风机和新风机，组成的一个整体式通风换气机组，具有热回收功能，可吊挂或落地安装在空调房间内外，能以较小的能耗实现密闭空调房间充分的通风换气。
（图5—69'
）（组合式空调机组组合节能（演示））
3．转轮式热回收器
4．热管式热回收器
5．其它型式的热回收器
第二节空气的净化处理设备
5.2.1空气净化处理设备的类型
空气净化设备可按室内污染物存在的状态分为处理悬浮颗粒物的除尘式和处理气态污染物的除气式两类。
5.2.2除尘式空气净化处理设备
1.纤维过滤器
（1）过滤器的分类（表5-04）
（2）过滤器的性能指标
表征空气过滤器性能的主要指标为过滤效率、过滤器阻力和容尘量。
（3）常用过滤器的型式、滤材及性能（表5-05）
（4）过滤器的标准和效率检测方法
（5）常用空气过滤器
1）粗效过滤器尼龙网粗效过滤器的外形图板式过滤器的外形图
2）中效过滤器袋式过滤器的外形图中效过滤器的外形图密褶式过滤器的外形图
3）亚高效空气过滤器亚高效过滤器的外形图
4）高效空气过滤器有隔板高效过滤器的外形图无隔板高效空气过滤器过滤器的外形图
2．驻极体静电过滤器（纤维—静电过滤器）
驻极体静电过滤器的滤尘机理是利用滤料纤维本身带电，通过荷电纤维（驻极体）的库仑力实现对灰尘的捕获。
在驻极体静电过滤器中极化的纤维通常带有几百甚至上千伏电压，纤维间隙的电场可达每米几十兆伏甚至更高，由于静电的排斥作用使纤维扩散成网状孔洞，间隙尺寸远大于粉尘的尺寸，形成了纤维间距比粉尘尺寸大得多的开式结构。
当灰尘经过过滤器时，静电力不仅能有效地吸引带电粉尘，而且以静电感应效应捕获感应极化的中性粒子。
3．CosaTron（使带电微粒中性化）装置
CosaTron装置设有3个具有污染物激励概念的空间。
第一个装有CosaTron电极网的风管箱段，位于滤网和盘管之间,第二个是被进行空气调节的空间，第三个是混气箱空间。
（图5-78）
5.2.3除
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