一、概述
(―)空氣調節的發展概況
空氣調節技術在本世紀初開始形成。人類為了生存,在取暖方麵取得很大的成功。一直到十九世紀末,集中供暖有了相當的發展。但隨著科學技術水平和人民生活水平的提高以及工業生產的發展,空調技術已在各個領域中被使用,空調技術在我國解放前是一項空白。解放後,隨著國民經濟的發展,空調技術也逐步發展起來,空調設備也已定型化、係列化,為保證產品質量,提高勞動生產率,空調技術的運用也愈益普遍。
但由於空調設備耗能大,受“能源危機”的影響,發達國家一方麵采取降低室內空氣環境溫度,另一方麵大力開發新能源,如:太陽能,地熱能等。同時為了節約能源,研究能源的節約、回收,改進能量轉換和傳遞設備的性能,提高係統能量的綜合利用和尋求耗能最少的運行技術等研究,也迅速發展起來。
在我國,空調耗能占的比例也很高,如電子工業的空調耗能占總能耗的40%以上。隨著四個現代化的發展和人民生活水平的提高,空調設備日益普遍地運用,在研究空調技術時,必須結合我國情況,吸取國外先進經驗,不斷提高空調技術的水平。
(二)空氣調節的任務和作用
“空氣調節”即以人工的方法創造和保持滿足一定要求的空氣環境。
也即指某一特定空間的空氣,對其溫度、濕度、潔淨度和空氣流動的速度,以及空氣的壓力、成分和氣味都提出一定的要求。一般即指前四種為“四度”。
空調分舒適性空調和工業空調兩種。
如各種精密機械和儀器的加工、裝配及應用都需要在空調的區域內,隨著科學技術的發展,電子工業產品高度微型化,不僅對空氣的溫度和濕度有一定的要求,同時對潔淨度也有非常嚴格的要求。這都屬於工業空調的範疇。
一些公共建築如體育館、禮堂、飯店等都對空氣的溫度、濕度、新鮮程度、流動速度和流動方向等都有不同的要求。此即舒適性空調。
綜上所述,空氣的環境用“四度”來衡量,而在室內外又由於各種因素產生熱、濕、灰塵等改變空氣的“四度”,為要保持所要求的空氣環境,必須控製和改變這些破壞空氣環境的危害因素。采用空氣調節就是重要措施之一。
空氣調節的基本內容包括:
①了解空氣環境的要求,如工業上常把20℃作為溫度基數,同時提出允許波動的範圍。如±1℃或土0.5℃它等。
②分析危害空氣環境的因素,計算出危害因素所產生的熱、濕、灰塵等的童,作為設計空調係統的原始依據。危害因素一般分二類:外部因素如太陽輻射熱,以及室內外溫差造成的熱傳遞等。內部因素如生產設備在生產過程中產生的熱、濕、有害氣體以及粉塵等,這些與生產的性質、規模以及人的活動狀況有關。
③確定及危害的措施,如工藝上減少散發的熱量和濕量,建築圍護結構采取保溫措施等,或采用專用設備——空氣調節裝置。
(三)空氣調節係統的組成及分類
為了使室內的空氣環境在溫度、濕度、潔淨度等控製在要求的範圍內,必須采用一套專用的裝置對空氣進行淨化、加熱、冷卻、幹燥、加濕等處理,而這套專用裝置即為空氣調節係統。根據對空氣處理方式的不同空氣調節係統可分為三類。
(1)集中式空氣調節係統
其特點是空氣處理係統集中在專用機房裏,處理空氣需要的冷源或熱源也有專用的集中機房(冷凍站或鍋爐房)。這種係統使於集中管理,處理的空氣量大,恒溫精度高。這種係統的噴霧段又分濕式處理和幹式處理二種。
(2)局部式空氣調節係統
將處理空氣用的冷源、熱源、處理設備等組裝在一個箱體裏,組成空調機組(空調器、空調箱等),直接安裝在需要空調的房間或相鄰的房間裏,就地處理室內的空氣。
(3)半集中式空調係統
經過集中式空調係統處理後的空氣,經誘導器再送到室內。其特點是可減輕集中式空調係統的負荷。
空調係統的組成必須有下列各種設備。
①空氣調節裝置有空氣過濾器、空氣冷卻器以及空氣加熱器等設備。
②輸送冷、熱量的裝置包括風機、風管、水泵、水管以及供熱、供冷的管道等。
③冷、熱源裝置有鍋爐、製冷裝置等。
④自動控製裝置為保持空調室內的溫、濕度,並實現係統的經濟運行,減輕工人的勞動強度,配備有自動調節閥以及電氣控製和顯示的儀器儀表等。
二、空氣的物理性質
(一)空氣的成分
環繞地球周圍的空氣層稱為大氣,由幹空氣和水蒸汽組成。
①幹空氣由若幹種氣體按一定比例組成的混合氣體。
氣中的氧是人類生存所必不可少的。在室內,人吸進氧,呼出二氧化碳,使空氣中的氧減少,二氧化碳增加,當到達一定程度時就要影響人的健康。有的生產過程還會產生有害的氣體或粉塵,汙染室內的空氣。為了維持適合於人的空氣環境,必須不斷地用室外空氣更換室內的汙濁空氣。潔淨度的含義一是含氧量是否正常,二是粉塵和有害氣體的濃度是否超過允許的範圍。
②濕空氣即幹空氣和水蒸汽的混合空氣,簡稱“空氣”。空氣中含水蒸汽的量少,即為幹燥,反之為潮濕。
③飽和空氣在一定溫度下,空氣中水蒸汽的含量達到最大值時的空氣。
此時,對應的溫度為飽和溫度。隨著降低空氣的飽和溫度,空氣中的水蒸汽有部分就:會冷凝成液體。利用這一特點,即可使用製冷裝置對空氣進行去濕處理。
④對空氣來說,溫度和壓力同樣是空氣的基本參數,但空氣的壓力包括水蒸汽分壓力和幹空氣的分壓力。
水蒸汽分壓力這個參數是空氣濕度的一個指標,大小反映了空氣中水蒸汽含量的多少,空氣的幹燥或加濕處理過程都和這個參數有關。
(二)濕度和露點溫度
(1)濕度
在空氣中水蒸汽含量的多少用下述幾個參數來表示。
飽和絕對濕度即為飽和空氣的絕對濕度。
(2)露點溫度
空氣在一定壓力和含濕量不變的條件下,含有的水蒸汽量達到飽和時的溫度稱為露點溫度。
當空氣的溫度降到露點溫度以下時,飽和空氣中的部分水蒸汽凝結成水珠,出現結露現象。空調就是利用露點溫度這個參數,來控製空氣中的相對濕度對空氣進行處理。
三、濕空氣的性質圖
濕空氣的主要狀態參數有:溫度,含濕量,大氣壓力,相對濕度,水蒸汽分壓力等。前三項為空氣的基本參數,它們決定了空氣的狀態,並由此計算出其餘的參數值。但這種計算非常麻煩,為解決這一矛盾,把在一定大氣壓力下空氣的各種參數間的相互關係用圖形表示出來。這對設計和運行管理人員來說,就方便多了。
(一)作用
①利用圖可根據已知的兩個參數比較簡便地確定空氣的狀態及其餘參數。