空调系统的设计步骤（图学空调系统基础知识）

传热的基本概念：

无论是在两物体之间还是在同一物体内，只要存在温差，热能就会从一个区域传到另一个区域。

影响传热的因素：

人体会产生热量，多余的热量需向体外排放。

环境（空气）温度影响热传导：

空调系统的基本知识：

空调系统的本质：

完整的空调系统：

舒适空调的七个指标：干球温度，相对湿度，气流速度，空气洁净度，噪音，异味，辐射。

室内空气循环：

其它循环：冷冻水循环与冷却水循环；室外空气循环；冷媒循环（制冷循环）。

空调系统的分类：

根据供应到空调区域的可控流体种类，可以划分几种典型的类别：

全空气系统，冷水系统，空气-水系统，直膨系统。

全空气系统：

（制冷模式下）经过冷却和除湿的空气被送到空调区域以吸收热量和水份；

空调区域需要保持舒适性：温度24℃，相对湿度50%

送风温度：10-12℃。

盘管的表面比空气温度低；

盘管冷却空气的同时对空气除湿；

水份被排走，热量由盘管经由介质带走。

冷却除湿的空气经过风管系统传送到空调区域；

风管需要绝热；送风的动力是风机，送风口需要散流器以保证舒适性。

回风口：以排除空调区域的热空气；

回风管：输送热空气以便再次冷却；

回风风机：必要时安装；

当热空气再次回到盘管时，空气的循环就完成了。

过滤器：去除空气中的粉尘和悬浮物

风阀：控制排风的排量和新风的引入量

新风：保证空气品质，去除异味

AHU：盘管、过滤器和风机通常做在一起，称为空气处理设备AHU。

AHU中盘管的冷源是某种形式的冷水机组，热量是从盘管转移到制冷设备的。

冷水机组上通过冷凝器连接冷却水管、冷却水泵和冷却塔；

热量通过冷却塔转移到室外空气中。

在制热模式下，最常见的方法是通过锅炉引入热水到盘管中，热量由锅炉热水提供或者作为补充。

集中式空气处理设备：

盘管，风机，过滤器，排风风阀，新风风阀，送风风管与散流器，回风风管与回风口、（回风风机）；

冷媒管路或水管系统；

制冷设备，排热设备；

供热设备（锅炉）。

冷水系统：

冷水作为可控流体通向空调区域，每一个空调空间需要一个小型空气处理设备。

空气处理设备由以下部件组成：盘管，风机，过滤器。

风机驱动回风通过盘管，空气通过盘管时将热量传递给冷水（大约7℃），空气通过盘管后被冷却并除湿，冷空气进入空调空间与房间空气混合并吸收热量。

热量通过冷水管路传递给制冷设备；在制热模式下，由锅炉提供热水给盘管。

空气-水系统：

在冷水系统中，没有新风，由此想到空气-水系统；

在冷水系统的基础上，采用独立新风系统为房间提供新风。

水泵与应用：

水泵的术语：

确定水泵的压头：

泵的压头被分为吸入压头和输出压头。水柱是有重量的。当系统是开式系统时水泵必须克服以上压头。下面介绍的是在不同情况下，如何确定水泵的总压头。

水泵的吸入压头等于吸入静压、作用在被抽吸水面上的压力、管路的沿程阻力和动压头的总和。输出压头的组成同样。不过，水泵吸入口的压头组成是关键。它取决于吸入管路和吸入面是高于还是低于水泵的中心线。

水泵的性能曲线：

泵性能的典型特性通过下面的图表描述出来。

扬程——流量曲线是由制造厂商通过固定转数、叶轮尺寸和外壳尺寸的标准实验得出的。

对于离心泵，当流速增大时，它的扬程逐步减小。

典型的水泵性能曲线：

平坦型与陡降型水泵性能曲线：

水泵的功率：

轴功率：马达输送功率＝流动功率/水泵效率；

效率由测试决定。

水泵的规格：

相似定律：

水泵给予水速度，然后把速度转换成压力，它的运转根据一组“相似定律”。

这些定律如下所示：

1-流量与转速成正比。

2-流量与叶轮直径成正比。

3-压头与转速的平方成正比。

4-压头与叶轮直径的平方成正比。

5-轴功率与转速的立方成正比。

6-轴功率与叶轮直径的立方成正比。

这些定律在估计一个已知的泵在不同转速或不同叶轮直径下的性能时是非常有用的。

如果相似律用于计算在一个管路系统中由于改变泵的速度或叶轮直径导致的新情况，它先假定系统阻力特性曲线是已知的。系统阻力会以抛物线形式随着流量平方而变化。

水泵选择过程：

串联水泵(两相同水泵）：

两台相同的泵串联；扬程是同一流量下的两倍；

绘图得到串联泵的性能曲线。

并联水泵(两相同水泵)：

两个相同的水泵并联；总流量等于一台流量的两倍；

绘图得出水泵并联性能曲线。

冷却塔与应用：

冷却塔的性能(蒸发冷却)：

蒸发式冷却，作为前面已经讨论过的话题，使用循环水喷淋以使空气达到饱和状态。我们将依照我们迄今所获得的知识在此原理上进一步深化。

假设喷淋水和排出空气的温度与进气温度具有相同的湿球温度。

空气被冷却和加湿变成与进口空气湿球温度相同温度的饱和空气。下页在焓湿图上表示了蒸发式冷却。这一过程是沿着进入空气的湿球线发生的，而且接近于饱和线。

减少的显热正好等于使空气饱和的潜热量。

如果能获得低于进口空气露点温度的连续的喷淋水，空气就能通过喷淋水冷却和除湿。让水在低于露点温度时冷却，一种方式是用制冷系统中的冷冻水。另一种方式是用再循环水喷淋的冷却盘管。

喷淋式盘管在夏季运行时可提高冷却盘管的性能和提供精确的温湿度控制。在冬天这个过程刚好相反，可对空气升温和加湿。在这个例子中，加热喷淋水使出口空气的湿球温度高于进口空气。热的喷淋水被冷却，同时散热和加湿空气。

冷却塔的术语：

计算冷却塔的换热：

冷却塔的热负荷是冷水机组中的冷凝器排除的那部分热量。对于冷却塔，有一些常用的术语：

冷却塔的流量；

冷却塔进出水的温差；

冷却塔运行湿球温度：经过冷却塔的水接近空气的湿球温度。在选择冷却塔时，我们需要确定冷却塔能正常运行的最不利条件。这样，我们所关心的湿球温度就不是平均湿球温度。

冷幅：定义为冷却塔的出水温度和0.4%不保证湿球温度之差值。7F或是8F的冷幅是较为典型的。

1华氏度(℉)=-17.2222222摄氏度(℃)

带有冷却塔的冷水机组循环中，冷却塔必须排除冷却器中冷凝产生的热量。冷凝产热（要除去全部的热量）等于蒸发器吸热加上压缩机的压缩热。制冷设备的效率影响冷却塔的散热量/每冷吨。

制冷设备的冷凝热/冷量比由设备本身性能决定。所以制冷设备效率越高，冷却塔的尺寸越小。

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