二级建筑师建筑结构与设备考点：空调系统及控制

一、空调系统的基本概念

空气调节实现对某一房间或空间内的温度、湿度、洁净度和空气流动速度进行调节与控制，并提供足够量的新鲜空气，简称空调，一般方法是对空气进行过滤、冷却去湿、加热加湿等处理，主要设备包括：供冷(热)设备，如冷(热)源;输送设备，如通风机、风管等;空气处理设备，如加热、加湿设备;其他辅助设备，如过滤器、消声器、各种阀门等;自动控制设备，空调自动化的基础。

(一) 舒适性空调和工艺性空调

1.舒适性空调(简称舒适空调)

指以室内人员为对象，创造舒适环境为目的的空调，由于人的舒适感在一定的空气参数范围内，所以这类空调对温度和湿度的控制要求并不严格。人员长期逗留区域舒适性空调室内设计参数见表 5 一 2。

人员短期逗留区域空调供冷工况室内设计参数宜比长期逗留区域提高 1 ℃ 一 2 ℃ ，供热工况宜降低 1 ℃ 一 2 ℃ 。短期逗留区域供冷工况风速不宜大于 0 . 5m / s ，供热工况风速不宜大于 0 . 3m / S 。

辐射供冷室内设计温度宜提高 0 . 5 ℃ 一 1 . 5 ℃ 。

国务院办公厅发布的《关于严格执行公共建筑空调温度控制标准的通知》中规定：所有公共建筑内的单位，包括国家机关、社会团体、企事业组织和个体工商户，除医院等特殊单位以及在生产工艺上对温度有特定要求并经批准的用户之外，夏季室内空调温度设置不得低于260C，冬季室内空调温度设置不得高于200C.一般情况下，空调运行期间禁止开窗。

2.工艺性空调(又称工业空调)

指以满足设备工艺要求为主，室内人员舒适感为辅的具有较高温度、湿度、洁净度等级要求的空调系统。如工厂、仓库、电子计算机房的空调。

工艺性空调室内设计温度、相对湿度及其允许波动范围，应根据生产工艺需要及健康要求确定。人员活动区的风速，在供热工况时，不宜大于 0 . 3m / s ;供冷工况时，宜采用0.2m / s 一 0 . 5m / s 。

(二)按空气处理设备的集中程度分类

空调系统根据冷热源设置情况、建筑规模、负荷大小、房间使用要求、投资及运行管理需要等有多种不同的分类。按冷、热源设置情况主要有以下二类：

1.集中式系统(全空气系统)

冷热源集中设置，俗称中央空调。夏季空调冷媒为冷冻水，一般供水温度为7℃，回水温度为12oC;冬季空调热媒为热水，一般供水温度为60℃，回水温度为50℃。

空气集中于机房内进行处理(冷却、去湿、加热、加湿等)，而房间内又有空气分配装置。该系统可实现空气的多种处理过程，便于管理和维修，常用于工业空调和民用建筑的公共场所，如商场、餐厅、影剧院、体育馆等，缺点是风管占用空间大，需要专用的空调机房。

2.半集中式系统(空气一水系统或风机盘管加新风系统)

对室内空气处理(加热或冷却、去湿)的设备分设在各个被调节和控制的房间内，而又集中部分处理设备，如冷冻水或热水集中制备或新风进行集中处理等。机房面积小，可以满足各个房间各自的温湿度要求，施工安装灵活，但维护管理不方便.对室内空气品质要求高时难以满足，冷冻水系统布置复杂，典型的半集中式系统如风机盘管空调系统，常用于办公室及酒店客房。

3.分散式系统(或称直接蒸发式)

对室内进行热湿处理的设备全部分散于各房间内，如家庭中常用的房间空调器、电采暖器都属于此类系统。这种系统在建筑内不需要机房，不需要进行空气分配的风道，但维修管理不便，分散的小机组能量效率一般比较低，其中制冷压缩机，风机会给室内带来噪声。此系统设备成套，安装投产快，对改建、扩建项目适应性强。

4.诱导式系统

诱导式空调由一次风系统，诱导器及二次水系统三个主要部分组成，该系统由于初投资高，管道系统较复杂，噪声较大，目前民用建筑较少采用。

(三)按冷却介质分类

1.全空气系统

室内空调负荷全部由经过处理的空气来承担。根据风管流速，全空气系统可分为低速系统和高速系统，对于民用建筑，风速小于等于10m/s时为低速;大于12m/s为高速;对工业建筑，小于等于15m/s为低速;大于15m/s为高速。

2.全水系统

室内空调负荷全部由输送的冷、热水来承担。水的比热比空气大得多，因此，需要的水量及管道空间比全空气系统小得多。

3.空气——水系统

同时使用空气和水来承担室内空调负荷。这种系统既可解决全空气系统占空间太大的缺陷，又可解决全水系统通风换气差的弊端。

(四)空调负荷

空调负荷包括冬季热负荷和夏季冷负荷两类。冬季热负荷可参照11.1节有关内容。空调负荷主要指的是空调夏季冷负荷计算。

1.空调负荷计算的目的

空调房间的冷负荷计算是确定空调系统风量和选择空调末端装置的依据。空调系统的冷负荷是确定冷源容量、风管及水管尺寸、机房大小的依据。

2.空调冷负荷计算

空调房间的计算冷负荷主要由以下几项确定：通过围护结构传热形成的冷负荷;透过外窗太阳辐射热形成的冷负荷;其余还有人体、照明、设备、渗透空气等带人室内的热量、湿量形成的冷负荷。它按照各项逐时冷负荷的综合最大值确定。

空调系统的冷负荷，应根据所服务空调区的同时使用情况、空调系统的类型及调节方式，按各空调区逐时冷负荷的综合最大值或空调区夏季冷负荷的累计值确定，并应计人各项有关的附加冷负荷，包括新风冷负荷以及通风机、风管、水泵、冷水管和水箱温升等引起的附加冷负荷。

3.空调冷负荷的估算

在空调建筑初步设计阶段为了提供设计概算，进行冷、热源选择需对空调冷负荷事先进行估算。

(五)民用建筑常用的空调设备对空气处理的基本过程

在空调工程中，为了实现不同的空气处理方案，需要使用不同的空气处理设备，其中常用的是各种热湿交换设备，根据各种热湿交换设备的工作特点不同，可将它们分为两大类：直接接触式和表面式。

图5—5给出了民用建筑中最常用的空调方式，空气处理设备为表面式，风机盘管(FC)及冷风柜(AHU)都采用这种设备，其空气处理过程如下：

新回风混合过滤后，经过表冷器做进一步的处理，当表冷器通人冷水时，空气被冷却去湿;当表冷器通人热水时，空气被加热干燥。

图5-6中的组合式空调器中，空气处理设备采用直接接触式，空气通过喷淋室做进一步处理，由于空气和水直接接触，根据热湿交换理论可知，当在喷淋室中喷不同温度的水时，就可实现空气的多种处理过程。

空气处理过程包括：(1)冷却处理，热交换器中通过冷冻水或制冷剂;(2)加热处理，热交换器中通过热水或蒸汽，也可以用电加热;(3)去湿处理，通过制冷或吸湿剂;(4)加湿处理，通过喷蒸汽、喷水、湿膜、超声波等;(5)过滤处理，通过过滤器滤掉空气中的灰尘，分初效过滤(一般空调)、中效过滤(对空气中含尘量有要求时用)、高效过滤(净化空调用);(6)吸附处理，空气中存在异味、有毒、有害气体时，通过活性碳等吸附剂吸附空气中的有害气体。