[科普中国]-集中式空调系统

简介

集中式空调系统又称中央空调，所有空气处理设备（风机、过滤器、加热器、冷却器、加湿器、减湿器和制冷机组等）都集中在空调机房内，由冷水机组、热泵、冷、热水循环系统、冷却水循环系统（风冷冷水机组无需该系统）、以及末端空气处理设备，如空气处理机组、风机盘管等组成。

集中式空调系统的设计建筑集中式空调系统设计步骤：

一是了解及掌握建筑所处的地区、环境，确定出来精确的室外空气冬夏设计参数；

二是了解及掌握建筑所需具备的用途，确定出来精确的室内空气冬夏设计参数；

三是精确计算、统计出来建筑的各种参数和湿热负荷；

四是根据以上数据确定出来冬夏送风状态和送风量；

五是在依据经验和原理的前提下，寻找出来最为恰当的空调系统方式；

六是确定空调设备的型号、送回风口型式及空调水管道；

七是选择出正确、高效的风机和水泵、制冷机和锅炉。

空调系统设计

通过组合式空气处理机组和风管送回风设备的共同使用，来确保集控楼电子设备间及集中控制室的室内温湿度达到标准要求。通过卡式风机盘管的使用，来确保交接班室、热控检修间和走道的室内温湿度达到标准要求。

一是空调风系统：集控楼使用的空调系统是集中式的，也就是所说的低速单风道全空气空调系统。具体的实施过程为，首先要完善的处理空气，然后才能在风道系统的应用下把高质量的空气带入空调房，这样便能更好地实现对环境的控制。

二是空调水系统：包括冷热水系统、冷凝水系统，以及加湿水系统。就冷热水系统来说，使用的是机械循环两管制闭式系统，管道使用的是不燃型保温材料。

防排烟系统

在集中控制室和电子设备间里配备有大量的电气设备和电子元件，这些装置主要是用来保证在火灾发生时能够及时报警和火灾后及时排烟的。为此，该工程在集中控制室及电子设备间分别设有独立的机械排烟系统。当发生火灾后能够保证火势被扑灭后及时利用排烟风机进行有效的排烟，另外，还可以通过送风机的使用把室外新风送入室内。

集中式空调系统部分设备的选择下面我们将就一些具体的设备进行选择举例：制冷主机的确定：空调冷负荷的确定是通过建筑空调面积和房间功能的研究来计算出来的，然后把这些空调冷负荷进行统计、总结1。

（1）水泵的确定

一是水泵流量的确定，包括冷却水流量（通常使用产品提供的具体参数）以及冷冻水流量（只有在不考虑使用率的前提下，才使用产品提供的具体参数）；

二是水系统水管径的确定，在计算的时候主要关注的是流速的大小，当流速不到1.0m/s的时候就使用不超过DN100的管径，当流速超过1.5m/s的时候就使用大于DN250的管径，而在这两个流速之间的时候就使用DN100到DN250范围内的管径；

三是水泵扬程的确定（水冷螺旋机组为例）：通常选取水阻力在5m到7m的蒸发和冷凝器，冷冻水泵扬程在26~35mH2O范围内，冷却水泵扬程在17~26mH2O范围内。另外，补水水泵扬程指的是补水管路的阻力损失，通常情况下在3~5mH2O范围内。

（2）冷却塔的确定

冷却塔主要包括了圆形逆流冷却塔和方形横流冷却塔两种类型，就工程所需冷却塔的台数而言，它和制冷主机是一样的，就冷却塔的水流量而言，它是冷却水系统水量的1.2倍。

（3）电子水处理仪和水过滤器的确定

首先它们都是在依照管段管径的前提下进行设计和选择的。它们的不同之处在于，冷却水系统离不开电子水处理仪，而对于冷冻水系统来说就没有这个必要了。

（4）全自动软化水装置的确定

通过自动软化水装置的配备，可以使工程在遇到水质较硬或者系统较大的情况下得到更好地成果，该装置的选择主要依照的是系统补水量的参数，如装置小的话就不能在短时间内完成补水环节2。

系统运行控制就组合式空气处理机组而言，通过表冷器冷却循环空气和热水加热循环空气两种功能的恰当使用，可以保证室内空气温湿度在冬夏季都达到要求标准。

另外，该工程还配备了空气处理机组和新风阀门，它们的合理使用能够控制室内正压值不超出10～30Pa范围之外，这样可以有效的禁止室外灰尘进入室内。

最后，空调系统还设置有全新的自动控制系统，它能够对空调系统的一些关键参数进行自动的监测、显示和调节，并且在参数超限或者设备出现异常的时候及时报警2。

节能方式集中式空调系统的几种常用的节能方式：改善围护结构，削减建筑负荷；回收排风能量，减少新风负荷；利用新风供冷，少用人工冷源；合理供冷供热，控制混合损失。

（1）新型围护结构——呼吸幕墙

现代建筑立面追求通透化，采用大面积玻璃幕墙。为了解决其与空调负荷之间的矛盾，欧洲较早地采用了双层围护结构方式：外层为透明结构，两层玻璃之间相距0.5～2m，中间设有可调节的遮阳百叶，在我国俗称为呼吸幕墙。有些呼吸幕墙按楼层分段，也称为通风窗。按照不同的配置，呼吸幕墙可以实现下列一种或多种。

呼吸幕墙功能：

1) 外呼吸幕墙功能(见图1)。

外呼吸幕墙有上、下可开闭的通风口，夏季，室外空气由下部通风口进入，升温后靠浮力由上部通风口排至室外，可调节的百叶遮挡直射阳光。冬季，关闭上、下风阀，幕墙内空气不流通，起到保温作用。

2) 内呼吸幕墙功能(见图2)。

夏季，室内排风经呼吸幕墙内腔带走热量，由排风机排到室外；可调节的遮阳百叶起到遮阳作用。冬季，室内排风经呼吸幕墙内腔后作为回风，起到隔热、日射热回收的作用。

3) 通风功能(见图3)。

在过渡季，内、外呼吸幕墙夜间可利用卫生间等排风机动力，将新风从通风口引入室内带走热量；白天，新风从通风口进入，与回风混合后可实现新风供冷。

（2）排风热回收

在空调系统、新风空调系统中，采用全热或显热交换器回收排风中的余热量，可以有效地减少新风负荷，是常用的节能方法。全热交换器的芯材由不燃吸湿性材料或带吸湿性涂层的材料构成。夏季时，低温低湿的排风通过芯材，使芯材冷却。同时，由于水蒸气分压力差的作用，芯材释放出部分水分。当被冷却除湿后的芯材与高温高湿的新风接触时，吸收新风中的热量与水分，使新风降温减湿。因此，全热交换器比显热交换器更为常用。

（3）新风供冷

新风供冷是自然冷却的一种形式，利用新风供冷的设备国外称为空气节能器(air economizer)，其直接利用室外低温、低焓空气供冷，全部或部分替代人工冷源，达到节能的目的。自然冷却的另一种形式是利用室外低温空气通过冷却水间接冷却空调冷水，这种设备国外称为水节能器(water economizer).

（4）控制室内冷热混合损失

小型建筑和内热负荷很小的无内区建筑冬季无需供冷；采用了通风窗、双层围护结构的建筑，消除了建筑外区热负荷，冬季也无需供暖。二者室内不存在冷、热气流的混合现象。而在大型高标准的办公、商业建筑中，冬季内、外区负荷明显，供冷、供热同时进行。

总结

空调系统节能措施的特点是，系统运行工况与气候有关，随室外空气参数变化，实行自动控制。因此空调系统设计在一开始就必须考虑好工况转换、运行策略以及检测控制方法。这足空调专业的难点、重点，也是它的有趣之点3。