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中央空调操作教材
目录
第一章空气调节基础知识--------------------------------------1
第一节空气的组成与物理性质------------------------------------1
一、空气的组成------------------------------------------------1
二、湿空气的物理性质------------------------------------------2
第二节空气焓—湿图及空气的处理过程----------------------------4
一、空气焓—湿图及应用----------------------------------------4
二、空气的处理过程--------------------------------------------7
第二章空气调节系统简介--------------------------------------9
一、空气调节的任务和作用--------------------------------------9
二、空调系统的基本构成与工作原理------------------------------10
三、空调系统分类----------------------------------------------11
四、几种常见的空调系统----------------------------------------12
第三章中央空调冷水的制造与输送----------------------------14
第一节中央空调系统的基本概念----------------------------------14
一、中央空调的分类--------------------------------------------14
二、间接中央空调系统的构成------------------------------------15
三、中央空调系统的工作原理------------------------------------16
第二节空调冷水的制造------------------------------------------18
1、冷冻水的制造----------------------------------------------18
2、冷却水的制造----------------------------------------------20
第三节空调冷水的输送------------------------------------------24
一、空调水系统概述--------------------------------------------24
二、空调水系统的管路------------------------------------------26
三、空调水系统的承压与分区------------------------------------33
四、空调水系统管路的常用形式----------------------------------34
第四章中央空调系统运行管理---------------------------------38
第一节中央空调系统运行管理制度--------------------------------38
一、人员的管理制度--------------------------------------------39
二、设备的管理制度--------------------------------------------41
三、运行的管理制度--------------------------------------------46
第二节全空气空调系统的运行管理--------------------------------50
一、全空气空调系统启动前的准备工作----------------------------50
二、全空气空调系统的启动--------------------------------------50
三、全空气空调系统的运行调节----------------------------------51
四、全空气空调系统的停机--------------------------------------52
第三节风机盘管机组的运行管理----------------------------------54
1、风机盘管机组的局部调节------------------------------------54
2、风机盘管加独立新风系统的运行调节--------------------------54
第四节冷水机组的运行管理--------------------------------------56
1、冷水机组起动前的检查与准备--------------------------------56
2、冷水机组的起动--------------------------------------------57
3、冷水机组的运行调节----------------------------------------58
4、冷水机组的停机操作----------------------------------------60
第五节空调辅助设备的运行管理----------------------------------62
1、风机的运行管理--------------------------------------------62
2、水泵的运行管理--------------------------------------------64
3、冷却塔的运行管理------------------------------------------66
第五章中央空调系统常见问题和故障的分析和解决方法--------71
1、柜式风机盘管和组合式空调机组常见问题和故障的分析和解决方法-71
2、单元式空调机常见问题和故障的分析与解决方法-----------------74
3、风机盘管常见问题和故障分析与解决方法-----------------------79
4、空调运行调节方面的常见问题和原因分析与解决方法-------------81
5、空调辅机常见问题和故障的分析与解决方法---------------------83
6、空调输配系统常见问题和故障的分析与解决方法-----------------90
------第一章-------------------------------------------
空气调节基础知识
--------------------------------------------------------
培训学习目标了解湿空气的组成及物理性质,掌握反映湿空气性质的状态参数。
了解焓湿图的组成方法,掌握使用焓湿图求解湿球温度和露点温度的方法。
了解空气处理的基本方法,熟悉空气处理过程在焓湿图上的表示方法。
第一节空气的组成与物理性质
一、空气的组成
自然界中的空气是一种由数量基本稳定的干空气和数量经常变化的水蒸气组成的混合物。
这种混合物称为湿空气,也就是我们常说的空气,真正意义上的干空气几乎是不存在的。
1.干空气
干空气是湿空气的主要组成部分,正常的空气成分按体积分数计算是:
氮(N2)约占78%,氧(O2)约占21%,稀有气体约占0.94%(氦He、氖Ne、氩Ar、氪Kr、氙Xe、氡Rn、以及不久前发现的Uuo7种元素),二氧化碳(C02)约占0.03%,还有其他气体和杂质约占0.03%,如:
臭氧(O3)、氧化氮(NO)、二氧化氮(NO2)等。
干空气的主要组成比例见表1-1。
表1-1干空气的组成比例
主要组成成分
相对分子质量
含量(体积分数)(%)
氮气
28.016
78.084
氧气
32.000
20.946
氩气
39.944
0.934
二氧化碳
44.010
0.033
2.湿空气
绝对的干空气在自然界中是不存在的,因为地球的表面的海洋、河流、湖泊占很大面积,每时每刻都有大量的水分蒸发到空气中,所以自然界中的空气都是湿空气,习惯上称为空气。
3.饱和空气
干空气具有吸收和容纳水蒸气的能力,并且在一定的温度下只能容纳一定量的水蒸气。
人们把在一定温度下水蒸气的含量达到最大限值时的空气称为饱和空气。
二、湿空气的物理性质
湿空气的物理性质通常用温度、压力、湿度、比焓和比体积等参数来描述,用这些参数反映空气所处的状态,我们把这些参数称为空气的状态参数
1.温度
温度是描述空气冷热程度的物理量,主要有三种标定方法:
摄氏温标t (单位℃)、华氏温标t (单位℉)和绝对温标T (单位K,又称热力学温标或开氏温标)。
摄氏温度和开氏温度之间的换算关系是
T=tC+273.15K≈tC+273K(1-1)
华氏温度和摄氏温度之间的换算关系是
tF=5/9tC+320F(1-2)
式中T——开氏温度;
tC——摄氏温度;
tF——华氏温度。
在空调工程中,描述空气状态时常会用到干、湿球温度和露点温度。
干、湿球温度是用干、湿球温度计测量出来的,在室内通风处直接用温度计测得的温度称为干球温度,用符号tg表示;将温度计的感温球部分用湿纱布包裹起来,所测得的温度称为湿球温度,用符号tsh表示。
值得注意的是,风速的大小对所测得的湿球温度的准确性有很大的影响。
当流过湿球的风速较小时,空气与湿球表面热湿交换不完善,湿球读数偏高。
当风速在2.5~4m/s时,所测得的湿球温度几乎不变,而且数据比较准确。
露点温度是指,在一定大气压力下,保持空气的含湿量d不变,冷却空气达到饱和状态(即Φ=100%)时,所对应的温度称为该空气的露点温度,用符号tL表示。
露点温度只取决于该空气中的含湿量d,空气的含湿量d越大,则露点温度越高,反之亦然。
2.压力
空气的压力就是当地的大气压,用符号p表示。
常用单位有国际单位帕(Pa);工程单位kfg/cm2;液柱高单位毫米汞柱高和毫米水柱高。
由于空气是由干空气和水蒸气两部分组成,所以空气的压力为干空气压力和水蒸气压力之和,即
p=pg+pc(1-3)
式中p——大气压力;
pg——干空气压力;
pc——水蒸汽压力。
空气中的水蒸气是由水蒸发而来的。
在一定温度下,空气中的水蒸汽含量越多,空气就越潮湿,水蒸汽分压力也就越大,所以水蒸气分压力是反映空气中含水蒸气量的一个参数。
在空调系统中,空气的压力使用仪表测出来的,但是仪表显示的压力不是空气的绝对压力,而是与当地大气压力的差值。
只有空气的绝对压力才是其基本状态参数,一般情况下,凡是未指明的工作压力均应理解为绝对压力。
3.湿度
空气湿度是指空气中含水蒸气量的多少,有以下几种表示方法:
(1)含湿量d(绝对湿度)。
即每平方米空气中含有水蒸气的质量,用符号d表示,单位为kg/m3。
当大气压力p一定时,水蒸汽分压力pc只取决于含湿量d。
含湿量d随水蒸汽分压力pc的升高增大,反之亦然。
当含湿量d一定时,水蒸汽分压力pc随大气压力p的增加而上升,反之亦然。
(2)相对湿度。
为了能准确说明空气中的干湿程度,在空调中采用了相对湿度这个参数,它是空气的绝对湿度d与同温度下饱和空气的绝对湿度dB的比值,用符号Φ表示。
含湿量d能确切反映空气中含的水蒸汽量的多少,但不能反映空气的吸湿能力,不能表示湿空气接近饱和的程度。
相对湿度Φ能反映湿空气中水蒸汽含量接近饱和的程度,但不能表示水蒸汽的含量。
Φ值小,表示空气离饱和程度远,空气较为干燥,吸收水蒸汽能力强;Φ值大,表示空气更接近饱和程度,空气较为潮湿,吸收水蒸汽能力弱。
4.比焓
空气的焓值是指空气中含有的总热量,通常以干空气的单位质量为基准,称作比焓,工程上简称焓。
因此,空气的比焓是指1kg干空气的焓和与它相对应的水蒸气的焓的总和,用符号h示,单位是kj/kg。
在空调工程中,常用比焓的变化来判断空气得失热量的变化。
在压力不变的情况下,单位质量的空气在状态变化过程中热量的变化等于该过程始终状态的焓差。
在空气处理过程中,一般规定干空气在0℃时的焓值为基准点0kj/kg(计算的起点)
5.密度和比容
空气的密度是指每立方米空气中干空气的质量与水蒸气的质量之和,用ρ表示,单位为kg/m3。
空气的比容是指单位质量的空气所占有的容积,用符号ν表示,单位为m3/kg。
因此空气的密度与比容互为倒数关系。
第二节空气焓—湿图及空气的处理过程
一、空气焓—湿图及应用
在上节介绍的空气状态参数,如温度t、相对湿度Φ、含湿量d和比焓h是主要参数,它们直接反映了空气的状态。
在一定的大气压力下,已知其中任意两个参数,即可计算出其余的参数,但这些计算是相当繁杂的。
在实际的工作中,为避免繁杂的计算,人们把一定大气压力下,各种空气状态参数之间的相互关系,用一种图线表示出来,称为空气焓—湿图(即h—d图),如图1—1所示。
应用此图能比较全面简明地反映出空气的状态参数及变化过程。
图1—1空气焓—湿图
1.焓—湿图上的等参数线
(1)等焓线h等焓线是一组与纵坐标呈135°夹角相互平行的斜线,每条线代表一焓值且每条线上各点的焓值都相等。
(2)等含湿量线d等含湿量线是一组垂直于水平轴的直线,每条线代表一含湿量且每条线上各点的含湿量值都相等。
(3)等温线t等温线是一组斜线,,每条线代表一温度且每条线上各点的温度值都相等,但这些等温线之间彼此并不平行,温度越高等温线斜率越大。
在空调范围(-10~40℃)内,温度对等温线斜率的影响并不明显,所以等温线又近似平行。
(4)等相对湿度线Φ等相对湿度线是一组向上延伸的发散形曲线,每条线代表一相对湿度且每条线上各点的相对湿度都相等。
Φ=100%曲线称为饱和空气状态线,该曲线把焓—湿图分为两部分:
曲线上方位空气的未饱和部分;曲线下方为过饱和状态部分,过饱和状态的空气是不稳定的,往往出现凝露现象,形成水雾,故这部分也称为雾状区域。
(5)水蒸气分压力线pc在横坐标含湿量线上方水平线上标出的水蒸气分压力与含湿量为一一对应关系,即水蒸气分压力取决于含湿量,等水蒸气分压力线与等含湿量线平行。
(6)热湿比线ε热湿比ε是湿空气状态变化时其焓的变化(△h)和含湿量的变化(△d)的比值,它描绘了湿空气状态变化的方向,故又称“角系数”。
热湿比ε就是空气状态变化前后两点连线的斜率。
2.空气焓—湿图的应用
(1)确定空气的状态参数
在焓—湿图上的每个点都代表空气的一个状态,只要知道空气状态参数h、d、t、Φ中的任意两个参数,即可利用焓—湿图确定其他参数。
确定方法如如图1-2所示。
如已知空气的温度与湿度,求其焓值与含湿量,可先找出t=20℃,Φ=70%,两线的交点A,再过A点分别沿等焓线、等含湿量线查出空气的h=46kj/kg,d=10.02g/kg。
图1—2空气状态参数的确定
(2)确定空气的湿球温度
湿球温度的形成过程是由于纱布上的水分不断蒸发,湿球表面形成一层很薄的饱和空气层,当达到稳定时,这层饱和空气的温度就是湿球温度。
这时,空气传给水的热量又全部由水蒸气返回到空气中,所以湿球温度的形成可近似看成是一个等焓过程。
因此,求湿球温度的方法就是:
从空气状态点沿等焓线下行与相对湿度Φ=100%饱和线的交点所对应的温度,即为湿球温度tsh,确定方法如图1-3所示。
图1—3空气湿球温度tsh的确定
(3)确定空气的露点温度
由露点温度的定义知:
在保持空气的含湿量d不变的情况下,冷却空气,使其达到饱和状态Φ=100%时的温度为露点温度tL。
确定方法如图1-4所示。
沿空气状态点A的等含湿量线下行交等相对湿度线Φ=100%于L点,点L对应的等温线温度即为A点的露点温度。
图1—4空气露点温度tL的确定
二、空气的处理过程
中央空调的任务是通过采用一定的技术手段,在某一特定空间内,对空气环境(温度、湿度、洁净度及空气流动速度)进行处理,使其达到并保持在一定范围内,以满足工艺过程和人体舒适的要求。
空气的处理过程主要包括加热、冷却、加湿、减湿四种处理方法,如图1-5所示。
图1—5空气处理过程在焓—湿图上的表示
1.等湿加热(也叫做干式加热)处理
在空调中,常用电加热器或热水(蒸汽)加热器来处理空气,使空气获得热量,温度升高,但含湿量保持不变。
此时,空气呈等湿、增焓、升温过程,如图1-5中A→B所示。
2.冷却处理
(1)等湿冷却(也叫干式冷却)处理用表面式冷却器或蒸发器处理空气时,如果冷却器或蒸发器表面温度低于空气温度但又高于空气的露点温度时,就可以使空气冷却降温,但空气中的水蒸气不会凝结,空气的含湿量保持不变。
此时,空气呈等湿、减焓、降温过程,如图1-5中A→C所示。
(2)减湿冷却处理用表面冷却器或蒸发器冷却空气时,如果表面式冷却器或蒸发器表面温度低于所处理空气的露点温度,则空气的温度下降,空气中多余的水蒸气被析出,使空气的含湿量减小。
此时,空气呈减湿、减焓、降温过程,如图1-5中A→D所示。
3.加湿处理
在冬天,室外空气的含湿量一般比室内空气含湿量低,为了保证相对湿度的要求,往往要对空气进行加湿。
(1)等温加湿处理等温加湿可通过向空气喷水蒸气而实现,加湿用的蒸汽可使用电加湿器产生,也可兼用锅炉产生的低压蒸汽,空气加湿后,空气的含湿量增加,焓值也增加,但温度近似不变,如图1-5中A→F所示。
(2)等焓加湿处理在某些集中式空调系统中,用喷水室对空气进行喷淋加湿(包括采用二流体等加湿方式),在加湿过程中,用温度等于空气的湿球温度的循环水喷淋加湿空气,空气温度降低,而相对湿度增加,空气传给水的热量仍由水分蒸发返回到空气中,因此空气的焓值不变,如图1-5中A→E所示。
------第二章-------------------------------------------
空气调节系统简介--------------------------------------------------------
培训学习目标空调是空气调节的简称,中央空调系统操作人员需要了解空气调节的任务和作用,掌握空调系统的基本构成及其工作原理;操作者同时还需简单了解一下空调系统的分类及常见的几种空调系统。
一、空气调节的任务和作用
1.空气调节的任务
空气调节简称空调,是通过采用一定的技术手段,在某一特定空间内,对空气环境(温度、湿度、洁净度及空气流动速度)进行调节和控制,使其达到并保持在一定范围内,以满足工艺过程和人体舒适的要求。
舒适空调一般指夏季室内温度为24℃~28℃,相对湿度40%~65%,空气平均流速小于0.3m/s;冬季室内温度为18℃~22℃,相对湿度40%~60%,空气平均流速小于0.2m/s。
洁净度是指在保证房间空气的温湿度符合要求的同时,对房间空气的压力,噪声,尘粒大小、数量也有严格要求。
随着科学技术的发展和人们生活水平的提高,中央空调的应用越来越普遍。
在各类建筑中,中央空调系统已经成为现代化建筑技术的重要标志之一,是现代建筑创造舒适、高效的工作和生活环境所不可缺少的重要基础设施。
但中央空调在给人们带来舒适的内部环境的同时,也带来了巨大的能源消耗,大大的增加了建筑物的运营成本。
清华大学建筑学院在全国各大城市对近300个大型公建项目进行能耗调查时则发现,空调能耗占大型公建总能耗的40%~60%。
在能源日趋紧张的今天,采用新技术、新工艺以最小的能源消耗满足工作和生活环境也中央空调操作人员的重要任务之一。
2.空气调节要解决的问题
(1)外部扰量的干扰
一年四季气候的变更,使室外气象参数发生很大的变化,空调系统应随其变化做相应的调整。
室外空气状态的变化,主要从两方面来影响室内空气状态:
一方面是当空气处理设备不作相应的调节时,会引起空调系统送风参数的变化,从而造成空调房间内空气状态参数的波动;另一方面,由于室外气象参数的变化引起围护结构传热量的变化,从而引起室内负荷的变化,导致室内空气状态的波动。
(2)内部扰量的干扰
空调系统的设备容量是在空气处于设计参数下选定的,并且能满足室内最大负荷的要求。
但是室外空气的状态参数在一年四季中并不总处于设计状态参数下,所以室内的冷热负荷也并不总是最大值,都在不停的发生变化。
如果空调系统不作相应的调节,室内参数将发生变化,一方面达不到设计参数的要求,另一方面也浪费空调装置的冷量和热量。
3.空气调节主要作用
空气调节对国民经济的发展和人民物质文化生活水平的提高有着重要作用。
其主要应用于以下几个方面:
(1)创造合适的室内气候环境,以利于工业生产和科学研究,保证某些需要特定气候的工业生产和科学实验的进行。
(2)创造舒适的“人工气候”,以利于人们的生活、学习和休息。
(3)改善火车、汽车及飞机等的内部气候条件,为人们提供合适的旅途环境,保证健康旅行。
(4)提供适应于特殊医疗的气候条件,以利于病员的有效医治及手术、医疗过程的安全。
(5)为珍贵物品、图书及字画等的收藏创造条件,以期长久保存。
(6)为文娱活动、艺术表演及体育比赛等提供了良好条件。
二、空调系统的基本构成与工作原理
1.空调系统的构成
空调系统由冷热源系统、空气处理系统、能量输送分配系统和自动控制系统等四个子系统组成。
冷热源系统属于空调系统的附属系统,它负责提供空气处理过程中所需的冷量和热量。
空气处理系统与能量输送分配系统负责完成对空气的各种处理和输送,是空调系统的主要环节。
自动控制系统用于对空调房间内的空气温度、湿度及所需的冷热源的能量供给进行自动控制。
2.空调系统的工作原理
热源系统的工作原理是利用热媒的循环将热量从热源输送到空气处理系统中,通过热交换设备提供空气调节过程中所需的热量。
冷源系统的工作原理是利用制冷装置产生冷量,利用冷媒的循环将冷量输送到空气处理系统中,通过热交换设备提供空气调节过程中所需的冷量。
空调系统包括三大独立的管路循环,即制冷工质的循环、热媒的循环和冷媒的循环。
制冷工质在制冷装置中是制冷剂,它用其他能量作为动力,形成高温区和低温区。
高温区的工质向热媒传送高温热量,使热媒温度升高;低温区的工质吸收冷媒中的热量,使冷媒温度降低。
对工质的要求是性能稳定,安全高效,无污染。
工质在制冷机中,温度、压力处于由高到低,又由低到高地不停变化,形成一个独立的、封闭的管路循环系统。
热媒,即输热介质,负责把工质中的热量连续不断地输送出去,通常是水、水蒸气或空气。
冷媒,即输冷介质,负责把被工质冷却的介质连续不断地输送出去,通常是水、盐水或空气。
空调制冷系统中常用的冷媒是水,这种水称为冷冻水。
热媒和冷媒的循环有封闭的,也有开放的。
三、空调系统分类
1.按照使用目的分
(1)舒适空调:
要求温度适宜,环境舒适,对温湿度的调节精度无严格要求,用于住房、办公室、影剧院、商场、体育馆、汽车、船舶及飞机等。
舒适空调的目的是使室内空气具有良好的参数,向人们提供一个适宜的工作或生活环境,从而有利于提高工作效率或维持良好的健康水平。
(2)工艺空调:
对温度有一定的调节
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