图文讲解中央空调末端设备

风机盘管及风机盘管空调系统

      风机盘管系统是一种通常服务于建筑物周边区的全水系统。这是一种适用范围广并且经济的系统,可以用来处理建筑物中一些负荷特征不相同的独立控制区域。另外相对于其它集中空气处理系统,整座建筑物中只需要很少的空间放置设备,并且较其它空气处理系统而言,在已建成的建筑物中安装更为简单。

      以下的部分是对于这种系统的简单介绍,包括对于可切换的双管制系统、四管制系统和有辅助电加热的双管制系统的详细说明。并且列出它们的特性,以便设计者选择、评价、应用其基本系统形式或其它变化形式。

1.目前市场上风机盘管型式

2.风机盘管的结构

      ▶(1)风机,采用的风机有两种形式,即离心多叶式和贯流式风。

      ▶(2)风机电机,由于对机组噪声的要求,一般采用电容式电路,运转时以改变电机的输入电压来进行电机调速,借以改变机组的风量大小。

      ▶(3)盘管,一般采用铜管串铝片制成,盘管的排数一般为二排或三排。

      ▶(4)空气过滤器,过滤材料一般采用粗孔泡沫塑料或纤维织物制作。

      ▶(5)调节装置,一般机组具有三档变速调节风量。(高、中、低三档),调节风量范围为50%左右。

3.各型式风机盘管安装位置

4.风机盘管基本参数及相互转化关系

风机盘管基本参数:风量、供冷量、供热量、静压、噪声、水阻力、输入功率、供水量、进出水温差。

5.风机盘管空调系统

      风机及电机、盘管:冷却盘管,加热盘管,过滤器、箱体、冷凝水盘;控制阀(可选),房间或机内温度传感器(可选),新风阀(可选);辅选部分:设备为了增加某项目功能而辅选的配置。

6.可切换的两管系统

      可切换的两管制系统有一根供水管和一根回水管,连接在房间末端设备的盘管上面,两管制系统用于热负荷很小的温带地区。系统正常运行时,管路中有冷水或热水循环。但管路中不可能冷热水同时循环。系统必须每年切换两次,春季和秋季。这会造成在一年中的某些时间房间内达不到舒适状态,例如某些房间需要供热,而某些房间却需要制冷。有时候可以采用管道系统分区的方法解决这个问题,但也不是经常可行的。

      给两管制系统加一个辅助电加热盘管就可以解决这种达不到房间舒适条件的问题。这样就可以使系统一直用冷水,直至室外条件达到必须供热时,系统从制冷切换至供热。

一根供水管

一根回水管

向末端设备供应冷水或热水,中央水源一年须切换两次;—春季和秋季;

缺点:在春季和秋季—建筑物需同时供热和供冷;

适用于温带的气候环境

给末端设备加上一个电加热装置来解决切换问题。

7.无需切换的四管制系统

四管制风机盘管系统之所以如此命名,是因为它有冷水供水管和回水管,热水供水管和回水管,共四根管连接室内风机盘管装置。

室内装置可以选择两个带有阀门的盘管,或是进出口处均装有特殊三通阀的一个盘管。两种形式的选择仅仅取决末端设备和控制阀门的总费用的不同。

由于四管制系统可以使末端装置同时供热或制冷,因此室内始终保持令人满意的状态,无论室内负荷如何变化。

风机盘管系统的优缺点

风机盘管系统的优点:

  • 1.可直吹或接风管;

  • 2.控制系统简单;

  • 3.安装所占据的空间少;

  • 4.可以为冷水机组和锅炉选用合适的能源;

  • 5.可以向房间直接送新风;

  • 6.可关闭空闲房间的末端设备。

风机盘管系统的缺点:

      除了优点之外,还有几点内容也必须在选择系统之前做仔细考虑。如果忽略这些问题或是考虑不适当,则运行时会出现一些严重的问题。要确定室内风机盘管系统是否能够适用,达到所需要求,则必须首先确定是否可以满足系统的以下运行特点:

1.需要在室内维护管理;

2.室内末端设备有湿盘管(滋长细菌);

3.当采用墙洞引入新风时,烟囱效应及风压作用会影响其效果;

4.不可能使用高效过滤器和喷淋式盘管;

5.很多低功率因数的小马达造成电力输送效率低,并且增加能耗;

6.室内相对湿度控制不是很好。

风机盘管空调系统设计步骤

1.确定控制区域

2.计算出峰值冷负荷及热负荷

3.选择风机盘管末端设备

-选择末端设备产品的型式

-选择末端设备尺寸

4.选择末端设备的控制类型

5.布置冷冻水管路

6.布置冷凝水管路

7.选择冷水机组

8.选择辅助设备

选择最佳的风机盘管类型的方法

对于一般的住宅和办公建筑:

房间面积在20m2以下,可选用FP04;

25m2左右的选用FP06;

30m2左右的选用FP-08;

35m2左右的选用FP10。

房间面积较大时应考虑使用多个风机盘管,

房间单位面积负荷较大,对噪音要求不高时可考虑使用风量和制冷量较大的风机盘管。(以上为估算值)

空气处理机组与选型

      空气处理机组又称柜式风机盘管机组、柜式空调机组、变风量空调机组(加装控制箱)、新风机组(新风工况)、风柜、空气调节箱等,是由低噪音风机、表冷器、框架、面板及空气过滤器等部件组成。

空气处理机组的功能是对空气进行降温除湿,冷却干燥,加热加湿,净化过滤等处理,并把处理后的新鲜空气通过风管等送到空调区域。

1.空气处理机组的基本组成部分

2.确定使用的风机类型

3.按驱动形式可以分成

4.相同叶轮直径的风机

5.风机的参数及特性

风机的基本参数

      (1)风量Q—单位时间流过风机的空气量(m3/s,m3/min,m3/h);

      (2)风压H—当空气流过风机时,风机给予每立方米空气的总能量(kg·m)称为风机的全压Ht(kg·m/m3),其由静压Hs和动压Hd组成。即Ht=Hs+Hd;

      (3)轴功率P—风机工作有效的总功率,又称空气功率;

      (4)效率η—风机轴上的功率P除去损失掉的部分功率后剩下的风机内功率与风机轴上的功率P之比,称为风机的效率。

风机的相似理论

      风机的流量,运行压力,轴功率这三个基本参数与转速间的运算公式极其复杂,同时风机类负荷随环境变化参数也随之变化,在工程中一般根据风机的运行曲线,进行大致的参数运算,称之为风机相似理论:

Q/Qo=n/no

H/Ho=(n/n0o)2(ρ/ρo)

P/P0=(n/no)3(ρ/ρo)

式中:Q—风机流量;

H—风机全压;

n—转速;

ρ—介质密度;

P—轴功率。

风量Q与电机转速n成正比,Q∝n;风压H与电机转速n的平方成正比,H∝n2;轴功率P与电机转速n的立方成正比,P∝n3。

式中:P—风机电动机所需的输出轴功率(kW);

Q—风机风量(m3/s);

H—风机风压(kg/m2);

ηr—传动装置的效率,直接传动为1.0,皮带传动为0.9~0.98,齿轮传动为0.96~0.98;

ηF—风机的效率;

102—由kg·m/s变换为kW的单位变换系数。

6.空气处理机组选型需要了解的技术参数

组合式空调箱与选择

      是一种以水为冷媒,以水或蒸汽为热媒,以功能段为组合单元的中央空调设备,能完成空气的混合、过滤、净化、杀菌、输送、冷却、加热、去湿、加湿、消声等功能。

以下的部分是对于这种系统的简单介绍,包括基本的组合式空气处理机组分类,组合式机组各种功能段的作用,理解盘管的布置位置,确定使用的风机类型。

1.组合式空调箱的类别及适用场所

2.组合式空气处理机组的功能段

      新回风混合段;新风段;回风段;初效过滤段;中效过滤段;中间段;新回排风段;二次回风段;表冷段;加热段;喷淋段;挡水段;加湿段;全热回收段;新风机段;排风机段;送风机段;回风机段;消声段;杀菌段;送风段;中效出风段。

      混合段:一般情况下,采用齿轮对开式调节阀,风阀调节灵活。其流线型铝合金叶片可有效抑制涡流噪声,减少空气阻力损失。风阀可选择手动或电动风阀。机组预留足够的混合空间,使新风与回风混合充分、均匀。

      过滤段:本功能段既可提供常用舒适空调洁净度要求的过滤段,也可提供高洁净度级别要求的过滤段。包括了初效、中效、亚高效、高效过滤。

      在标准配置之外应可提供过滤器压差计和压差开关,压差开关可以控制压差报警器,实现过滤器压差报警。

此外,在系统停运时,初效段还可以有效地防止室外污染风的倒灌。中效段的主要控制对象是介于1一10μm之间的尘粒。中效段一般置于机组最后端,对末端高效(亚高效)过滤器起保护作用。

      表冷段:表冷器的管材多为¢16铜管串铝片,换热盘管多为4、6、8排,一般3万风量以上的机组要采用两台以上的表冷器。

      表冷段用于对空调系统的新风、回风进行降温冷却处理。冷源一般为低温冷冻水(7~12℃),表冷器的管材多为¢16铜管串铝片,铝片片距3.0mm,采用二次翻边皱纹处理,以增加换热效果。换热盘管多为4、6、8排,最多不超过8排,如处理焓差过大,可设两段表冷段。表冷器组装方式和台数,根据处理风量的多少而确定,一般3万风量以上的机组要采用两台以上的表冷器。

加湿段:根据用户的不同使用要求配置不同型式的加湿器,主要的加湿型式包括:

加湿型式均可实现洁净加湿,前两种为等温加湿,后两种为等焓加湿;

北方地区常用加湿方式有:干蒸汽加湿和电加湿。

喷水段:在北方尤其是冬季,气候干燥,风沙大,室外空气含尘浓度高。经验表明,人为制造一个湿润的环境对进入机组的新风进行预处理,是合适的。

      电加热段:电加热装置采用低温带网眼的不锈钢管螺旋翅片加热元件,感温头及电控柜等元件组成。电加热元件固定在结实框架上。如选用电加热、电控柜由客户自行安装。

特征:

——分1~3级控制,满足不同的加热功率需求;

——高温保护,内装感温探头,高温时自动断电;

——与风机连动。

可选项:电加热控制柜。

警告:

——必须按照随机电路图接线,不可漏接、接错;

——必须定期检查以确保感温探头动作正常,以便高温时保护断路。

      风机段:风机采用双进风多翼离心式高效风机,风机要具有低噪音、高效率、运转平稳、振动小、强度好、轴承温升低、工作温度湿度范围大等特点;

      风机轴承应采用国际名牌产品,为气密型自动调心球轴承,正常使用期间可免保养;风机的传动形式主要采用外转子直接传动和皮带传动两种形式;

根据用户要求配用指定品牌电机或提高电机绝缘等级,以适合不同场合需求;

采用带传动风机,传动结构经精心设计,组装后进行二次动静平衡校验,以达到最好的传动效果;

风机和电机底座及风机出风口采用橡胶及防剪切弹簧减振器和帆布软接等措施降低振动和噪音;

      风机段是空调机组中较大的一个功能段。长度较长,风机压头一般在800~1000Pa之间,所需风机的尺寸、电负荷往往较大。风机段出风方向有竖向、水平两种。由于风机的叶片、电机、皮带及皮带轮等在高速运转时会有产生碎屑、溢出油滴等现象发生,从而影响机组内环境.因此在选用风机时应予以考虑。为减少振动造成的影响,风机应采取有效的减振措施(如设置减振器)。而中效段置于机组末端的目的之一,就是将机组运转过程中产生的微粒和微生物截留下来。

      加热段:用于空气的加热,热源可以是不同温度或压力的热水、蒸汽,或采用电加热管加热,可根据用户要求设计;

当采用风冷热泵机组供热水时,一般是直接利用表冷段的盘管供热,称为表冷加热段;

采用锅炉供热水或蒸汽时,则应另做专门的供热盘管,若供水温度不高于65℃时,也可以用表冷段的盘管供热,但应考虑对热水作软化及除氧处理。

      加热段用于空调系统的新风、回风进行升温加热处理。热源有三种:热水(95~70℃);低压蒸汽;电加热.加热段的换热盘管多为2、4排。

如采用热水,进水方式为下进上出;如采用蒸汽,进汽方式为上进下出。

挡水段:用于阻挡和分离气流中的水滴;表冷段、高压喷雾加湿器、喷淋段等均必须配置挡水段。

挡水段,挡水板材料多为ABS塑料或铝合金。表冷段的凝结水管带水封。

      消声段:一般采用阻性形消声器,段体内根据不同使用要求装设不同规格数量的片式消声器,以达到要求消声降噪要求;

      片式消声器要经国家权威噪声评定机构认可的产品,内部吸声材料为离心玻璃棉,外部护面层为多孔镀锌钢板,这种消声器对风道内的中高频噪音具有良好的消声效果。

      常见的消声器有管式、片式和格式、折叠式、弧形声流式、共振式、膨胀式、复合式等多种,其中前四种为阻性消声器.共振式和膨胀式为抗性消声器.复合式消声器由于集中了阻性、抗性消声器的优点,对从低频到高频范围内的噪声都有较好的消声效果,是一种宽频带消声器。

      中效出风段:一般配置在净化空调机组上,如药厂、食品厂、医院使用的有较高洁净级别要求的组合式空调机组上,本功能段具有中效过滤和静压箱的作用。

      杀菌段:一般配置在净化空调机组上,如生物实验室、医院手术室等对空气含菌量有特殊要求的场所,本段采用高透紫率的紫外线杀菌灯,或光触媒纳米杀菌器。

      预热加段:冬季严寒的北方地区,处理室外新风的热负荷大,对空气预热是必要的。预加热段的设计可参考加热段,不过处理的风量要小,仅处理室外新风。

      喷水段:在北方尤其是冬季,气候干燥,风沙大,室外空气含尘浓度高。经验表明,人为制造一个湿润的环境对进入机组的新风进行预处理,是合适的。

      其他功能段:除上述功能段外,根据生产工艺和使用要求的不同,机组还常常包括中间段,均流段、喷水段、预加热段、二次回风段等等。

      中间段的设置,一方面便于机组内设备的检修和更换,另一方面还可以起到均衡气流的作用。过滤器、表冷及加热器、风机等功能段前后,通常视需要设置中间段.均流段通常设在风机段之后,风机出口的高速气流经均流段和导流板后趋于平衡,能大大提高换热和过滤效果。

3.组合式空调箱应要了解的技术参数

4.理解盘管的布置位置

      冷却盘管是使用冷冻水(称为冷冻水冷却盘管)或蒸发液体制冷(“直接膨胀”也称为“干式膨胀”或“DX”冷却盘管)的。排数、肋片间距、肋片设计、肋片材料、回路数、DX盘管是否是分体式等都是可以选择的。

盘管的排数从2到12排,舒适性空调多数情况下使用4、6、8排。

      肋片通过机械方式连接在盘管表面上,增加表面的有效传热。一般间距为每寸管道有8-14片。通常使用的肋片有两种基本类型。最早的是螺旋型的肋片,最近的是使用平肋片,盘管管子被嵌入薄片中,嵌入以后,每根管子都会被膨胀,以达到与肋片的紧密的机械连接。

      冷却盘管的管子和肋片的材料一般均是铝和铜。商用舒适性空调使用铜管、铝肋片。铜肋片价格较贵,使用有限,但是当盘管暴露在硫化氢、二氧化硫或高浓度的二氧化碳中时,需使用铜肋片。当用水喷林盘管时,,最好使用铜肋片,尽管铜管、铝肋片在无腐蚀时应用很成功,但在有高度腐蚀气体(例如在工艺过程中遇到的气体)的情况下,还要在铜管上涂上防腐层。这些情况我们都应当单独进行考虑。

      冷却盘管和加热盘管布置在空调箱的盘管段。盘管段中加热盘管相对于冷却盘管的位置,取决于HVAC系统中加热盘管的使用情况。加热盘管可以和冷却盘管一起放置在盘管段或它可单独安装在加热段.

预热盘管:

      北方气候下,当有大量的室外冷空气被吸入盘管时,冷却盘管就有被结冻的可能性。为了保护冷却盘管,在冷却盘管的上游布置一个加热盘管,称为预热盘管。预热盘管可在空气流经空气处理器时把它加热到冻结温度之上.

      另一种方法是在新风段布置一个预热盘管.

      还有一种方法是在空调箱中布置有两个预热盘管。一个是布置在新风管道上,加热空气到冻结温度之上。另一个布置在盘管段来加热新回风,以达到合适的送风温度。

      再热盘管:

当加热盘管布置在冷却盘管的下游时叫做再热盘管,并有两种功能:冷却盘管为了控制湿度就有可能将空气过冷,为了防止空调区过冷,再热盘管则加热送风。

在冬季需要加热时盘管可作为热源为空调区提供热量。

流体媒质:冷却时,流体是冷冻水。加热时,流体是热水或蒸汽,在一些情况下根本没有流体,而是用电加热器。

5.组合式空调箱组合的控制部分

      通常,空调箱由生产厂商提供,而控制系统由控制承包商现场安装。现在,由于DDC系统的普及,控制系统越来越趋向于由空调箱生产商提供,并在厂内安装。这种控制常被称为“产品一体化控制”(PIC)。除了必须现场安装的传感器(如室内空调箱的室外空气传感器)外,所有的传感器和执行元件由生产厂家在厂内安装。可以有两种方式安装包括处理器和输入、输出模块的DDC控制板:

      1.由工厂来安装:这种方法是把控制板安装在空调箱的外面,所有的传感器和执行机构的接线由工厂完成。这种方法减少了安装费用,但把设备放置于工作区域时却带了一些问题,控制板会受到其它设备的阻挡,出现太接近墙、其它设备和柱子等问题。

      2.现场安装:在这种方法中,除了那些需要现场安装的传感器外(如室外空气传感器),所有的传感器和执行器由厂商来安装。控制板将被单独运到空调箱的安装现场进行安装,或是安装在毗邻的墙面上。这个方法使使用者可以灵活地确定控制板的位置,特别适用于空间较为紧凑的机房。

6.组合式空调箱选择的一般原则

      选择空调箱的第一个步是确定设备的基本尺寸。所需的空气量是由负荷计算得到的。根据生产厂商和设计者的最大限制条件确定通过盘管的平均风速后,就可以选择最小和最便宜的空调箱了。风速高时,从空气中冷凝出来的水就有可能被带入后面的风管中。因此,厂商和设计者之间必须就最大风速达成一致。

      大部分的生产厂家在设计和检测空调箱时所采用的最大面风速为2.5m/s。工程师经常使用的面速度在2.0~2.5m/s之间。

这样,将根据负荷计算出来的风量除以最大面风速,就可以确定最小的盘管迎风面积。选用设备的断面积只要不小于该面积就可以了。

      下一步,应该选择冷却盘管。负荷计算为特定的盘管确定了需要的进出口条件。盘管应该按比例吸收显热和潜热,使送风空气在吸收室内的热湿负荷后,能保证室内空气的状态达到要求。

      再根据负荷计算确定的进出口条件下,可以选择满足总显热负荷的盘管。盘管的性能参数确定以后,必须检查并确定盘管的性能是否满足或超过总的盘管负荷,以保证盘管能够满足房间的潜热负荷的要求。

      还有其它一些限制因素可能影响到盘管的选择。对于冷冻水盘管,包括冷水的进水温度(通常为7℃)、冷冻水的温升,还有最大的流量或压降。

通常,盘管的排数、每英寸肋片数、回路数等参数可以组合成满足要求的多种结构形式,这时候,往往选择价格最低的一种。

整个过程可以简单归纳如下:

1-根据面风速确定设备尺寸

2-性能参数的限制

3-选择盘管的冷冻水进水温度

4-选择满足总显热负荷的盘管

5-满足或超过盘管总负荷

6-选择最便宜的设备

诱导器与空气幕

1.诱导器

半集中式空调系统在送风支管末端装有诱导器的空调系统,称为诱导式空调系统。

      其原理为:经过集中处理的一次风首先进入诱导器的静压箱,然后通过静压箱上的喷嘴以很高的速度(20~30m/s)喷出。由于喷出气流的引射作用,在诱导器内部造成负压区,室内空气(又称二次风)被吸人诱导器内部,与一次风混合成诱导器的送风,被送人空调房间内。诱导器内部的盘管可用来通入冷、热水,用以冷却或加热二次风,空调房间的负荷由空气和水共同承担。

诱导式空调系统的特点和适用性:

      (1)将诱导式空调系统的一次风作为新鲜空气送人空调房间,一般可以满足对空气的卫生要求;其二次风通过诱导器在室内循环,因此系统不用回风风道,从而消除了各空调房间空气的相互干扰。

      (2)诱导式空调系统的一次风,采用高速送风的方式,其送风风道的横截面积为普通全空气系统的1/3,从而节省了建筑空间,旧建筑物加装空调系统时很适宜采用。

      (3)诱导式空调系统冬季不使用一次风时,将盘管内通上热水就成了自然对流的散热器。

      (4)诱导式空调系统的二次风,只能采取粗过滤方式,因而不适于用在净化要求高的房间。

      (5)诱导式空调系统由于诱导器中喷嘴处的风速比较大,因此运行时有一定的噪声。不适合用在噪声标准要求严格的房间。

2.空气幕

      空气幕是利用条形空气分布器喷出一定速度和温度的幕状气流,借以封闭建筑物的大门、门厅、通道、门洞、柜台等的特殊通风系统和设备。

      既能防止室外的冷、热空气侵入室内,又能阻止灰尘,有害气体,昆虫的进入,对维持室内或某一工作区域一定的环境条件起到良好的效果。

空气幕的选用原则

空气幕的设计参数(温度和风速)

地域气候特点

周围环境

其他特殊要求等。

商店营业厅开启频繁的主要大门应设置风幕:

一、严寒地区,大中型商店营业厅,当不可能设置门斗或前室时,可设热风幕;

二、寒冷地区,经过技术经济比较认为合理时,可设热风幕;

三、设有空气调节时,大中型商店应设空气幕,小型商店可设空气幕。

       由上而知,从专业的角度上来看,末端就是完成对空气进行降温、加热、加湿和除湿以及过滤等处理过程所采用相应设备的组合。


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