《空调技术与设备》课件

《空调技术与设备》课程介绍欢迎参加《空调技术与设备》课程学习本课程旨在系统地介绍空调技术的基本理论、设备构造和应用实践，帮助学员全面掌握空调系统的设计、安装和维护知识课程结构包括空调基础理论、系统分类、设备构成、设计计算、节能技术以及运维管理等模块，将理论与实践紧密结合，通过案例分析和工程实例提升学习效果随着全球气候变化和能源危机的加剧，高效节能的空调系统已成为建筑领域的重要发展方向本课程将帮助学员把握行业前沿技术，为未来职业发展奠定坚实基础空调基础知识概述空调定义行业现状应用领域空调系统是指用于创造和维持特定环境目前中国空调市场规模已超过5000亿空调广泛应用于民用建筑、工业设施、温度、湿度、洁净度和气流速度的设备元，年产量占全球70%以上随着城市交通工具、数据中心、医疗机构等领系统它最早可追溯到20世纪初，由威化进程加快和人民生活水平提高，空调域，不同场景对空调系统有着差异化的利斯·开利发明的现代空调系统奠定了行已从奢侈品变为生活必需品性能要求业基础空调的基本工作原理压缩过程制冷剂在气态下被压缩机压缩，温度和压力升高，变为高温高压气体冷凝过程高温高压气体在冷凝器中释放热量，冷却凝结成高压液体膨胀过程高压液体通过节流装置降压，温度急剧下降蒸发过程低温低压的液体在蒸发器中吸收环境热量，蒸发为气体返回压缩机，完成循环热力循环理论卡诺循环理想热力循环模型逆卡诺循环理论最高效率制冷循环实际蒸气压缩循环现代空调实际采用的热力循环热力学第二定律制约制冷效率的理论基础热力循环是空调工作的理论基础虽然卡诺循环提供了热力转换的理论极限，但实际空调系统采用的蒸气压缩循环存在不可逆损失，包括摩擦损失、传热不完全和制冷剂节流过程的不可逆性制冷系统的能效比COP是评价系统效率的重要指标，其理论上限由热源和冷源的温度差决定现代空调系统通过优化压缩机效率、减少管路压损和提高换热器效率等方式，不断提高实际COP值空气调节的基本过程冷却除湿空气通过冷表面，温度降低至露点以下，水蒸气凝结析出这一过程同时降低空气的显热和潜热加热通过加热器提高空气温度，增加空气显热含量，适用于冬季供暖或除湿后再热过程加湿向空气中喷入水分或水蒸气，增加空气湿度，提高舒适度，常用于干燥季节通风换气引入新鲜空气并排出污浊空气，保持室内空气质量，减少二氧化碳和污染物浓度空气调节的最终目标是创造舒适或满足特定工艺要求的环境条件舒适性空调主要关注人体舒适度，注重温湿度控制和气流组织；而工艺性空调则根据特定生产工艺或设备需求，对温度、湿度、洁净度等有更严格的控制要求热湿交换基本原理干球温度湿球温度空气本身的温度，反映显热含量蒸发冷却平衡温度，反映总热含量焓值相对湿度空气单位质量的总热量，包括显热和潜热空气中水蒸气含量与同温饱和状态的百分比焓湿图是表示湿空气热力性质的重要工具，横坐标通常为含湿量，纵坐标为焓值，同时还标有干球温度、湿球温度、相对湿度等曲线通过焓湿图可以直观地表示和分析各种空气处理过程在工程应用中，利用焓湿图可以方便地确定空调系统需要的焓差、处理风量以及冷热量需求例如，空气冷却除湿过程在图上表现为向左下方向的状态变化，其处理量可由风量和焓差计算得出空调负荷与冷热需求围护结构传热负荷通过墙体、屋顶、门窗等建筑围护结构传导的热量，与室内外温差和建筑材料导热性能密切相关太阳辐射得热负荷太阳直接辐射和散射辐射通过透明围护结构进入室内形成的热量，与建筑朝向、窗墙比和玻璃性能有关人体散热负荷人体新陈代谢过程产生的显热和潜热，与人数、活动强度和停留时间相关照明与设备负荷照明灯具和各类电器设备运行产生的热量，是现代建筑中重要的内部热源在综合分析建筑空调负荷时，还需考虑新风负荷、渗透负荷以及冷热负荷的不同时性和多样性实际工程中通常采用计算机软件进行动态负荷模拟，以更准确地预测全年冷热负荷变化规律冷负荷计算方法确定计算条件室内外设计参数与使用要求分项负荷计算围护结构、人员、设备等热负荷冷负荷峰值分析确定最大冷负荷及发生时间冷源容量确定考虑同时系数与安全裕量冷负荷计算方法主要有传热系数法、热时滞法和传递函数法传热系数法计算简单但精度较低；热时滞法考虑了蓄热效应，适用于周期性稳定工况；传递函数法则能更准确地反映动态热过程，是目前主流的计算方法在实际工程中，冷负荷峰值通常出现在夏季午后，但不同朝向的房间峰值出现时间各异北向房间往往在下午晚些时候达到峰值，而西向房间则在傍晚太阳辐射强烈时达到最大负荷合理利用这种时间差异，可以有效降低系统总装机容量热负荷计算方法恒定热负荷法间歇供暖修正法适用于连续运行的供暖系统，计算简单，考虑间歇运行的修正系数，适用于非连续以围护结构稳态传热为主要依据，考虑最运行的建筑，如办公楼、学校等不利气象条件•增加启动附加系数•计算公式简洁明了•降低能源消耗•不考虑室内热源影响•提高系统经济性•结果偏于保守动态热负荷法考虑建筑蓄热和热量时滞效应，计算复杂但更符合实际情况，适用于大型复杂建筑•使用计算机模拟•考虑太阳辐射变化•适应复杂工况热负荷计算是供暖系统设计的基础在严寒地区，热负荷主要来自围护结构传热和冷风渗透；而在内区，人员密集和设备运行产生的内部热量会抵消部分热负荷，甚至在冬季也可能需要冷却新风负荷与湿负荷30%新风能耗占比在现代公共建筑中的空调总能耗比例10-30m³/h人均新风量根据不同场所卫生标准要求2-5g/kg夏季室内外含湿差湿负荷计算的重要参数25-35%湿负荷比例在总冷负荷中的典型占比新风负荷是指为满足室内空气质量要求引入室外新鲜空气所需的冷热量在高温高湿地区的夏季，新风处理往往成为空调系统的主要负担，尤其是处理湿负荷所需的能量较大湿负荷来源包括人体呼吸和皮肤蒸发、开水面蒸发、渗透空气带入以及新风携带的水分在医院、游泳馆等场所，湿负荷控制尤其重要采用全热交换器、转轮除湿等技术可有效降低新风处理能耗空气处理流程与设备空气过滤去除空气中的尘埃、花粉和微生物等颗粒物温度调节通过冷热盘管改变空气温度湿度调节通过加湿器或除湿处理控制空气湿度空气输送风机驱动空气循环和分配空气处理设备包括初效、中效、高效过滤器，冷却盘管，加热盘管，加湿装置，风机以及消声减振装置等这些设备通常被集成在空气处理机组AHU中，形成一个完整的空气处理系统不同类型的建筑对空气处理有不同要求普通办公楼主要满足舒适性要求；医院手术室需要高度洁净的空气环境；工业洁净室则对空气温湿度和洁净度有极高标准空气处理流程的设计应根据具体应用场景合理配置空调系统分类按热量输送介质按服务范围•全空气系统•集中式系统•全水系统•分散式系统•空气-水系统•区域式系统•直接蒸发系统按控制方式按冷源类型•定风量系统•冷水机组系统•变风量系统•直膨式系统•变水量系统•蒸发冷却系统空调系统的选择应根据建筑类型、使用功能、气候条件、能源可用性、投资预算等多方面因素综合考虑每种系统都有其适用场合和优缺点，没有放之四海而皆准的最佳系统全空气系统简介全空气系统是指以空气为唯一热量传输介质的空调系统，所有的处理过程（冷却、加热、加湿、除湿、过滤）都在中央空气处理机组内完成，通过风管将处理后的空气输送到各个房间根据风管布置方式，全空气系统可分为单风管系统和双风管系统单风管系统结构简单，投资较低，但灵活性较差；双风管系统可实现各区域独立控制，但造价高、占用空间大根据气流组织方式，全空气系统可分为上送上回、上送下回、下送上回和下送下回等多种形式，选择时应考虑建筑结构、功能需求和气流组织效果适用场合包括大型商场、剧院、会议中心等人员密集区域全水系统简介系统特点管道布局全水系统以水为唯一输送热量的介质，通过输送冷热水到末端设全水系统的管道布局通常有二管制和四管制两种二管制系统一备来满足空调需求其特点是输送能耗低、占用空间小，但不能年中只能提供冷水或热水，季节转换时需要切换；四管制系统同直接处理新风和湿度时设有冷水和热水管路，可以同时满足不同区域的冷热需求典型末端装置是风机盘管（FCU），它由风机、盘管和过滤器组成，安装在需要空调的房间内用户可根据需要调节风速和水管道布置时应注意坡度、支架间距、保温和防结露等问题，合理流量来控制温度设置膨胀弯和补偿器以应对热胀冷缩，避免振动和噪声传递全水系统适用于分散控制需求强、新风需求少的场所，如酒店、办公楼和住宅建筑由于不能直接处理新风，通常需要配合独立的新风系统使用相比全空气系统，全水系统的初投资和运行成本通常较低，但维护管理相对复杂直接蒸发式系统分体式空调柜式窗式机屋顶机组/由室内机和室外机组成，室内机负责空气处将所有部件集成在一个箱体内，通过墙壁或一体化设计，集成制冷系统和空气处理系理，室外机包含压缩机和冷凝器通过铜管窗户安装结构紧凑，安装简便，但噪声较统，直接安装在屋顶占用室内空间小，维连接，制冷剂在其中循环流动安装灵活，大，美观性较差主要用于低预算项目或临护方便，适用于单层商业建筑如超市、工厂适用于小型场所，但新风处理能力有限时空调需求场合等可配置热回收装置提高能效直接蒸发式系统的主要优点是初投资低、安装简便、响应速度快，非常适合分散控制的场所缺点是制冷剂充注量大，对环境影响较大，系统可靠性和使用寿命通常低于水系统在多联机出现前，大型建筑很少采用直接蒸发式系统多联机系统VRV/VRF变频控制技术通过变频压缩机调节制冷剂流量，根据实际负荷需求精确控制系统容量，大幅提高部分负荷运行效率多室内机连接一台室外机可连接多台不同类型的室内机，通常比例为1:16至1:64，满足不同房间的独立控制需求同时制冷制热三管制系统可实现不同区域同时供冷供热，热回收功能利用释放的热量为需要加热的区域提供热源宽适应性范围可在极端外部环境下正常运行，部分产品在-25°C仍能提供充足供热，适应各种气候区域VRVVariable RefrigerantVolume或VRFVariable RefrigerantFlow系统是直接蒸发式系统的高级形式，结合了分体式空调的灵活性和中央空调的系统性能其关键技术是电子膨胀阀的精确控制和变频压缩机的容量调节与传统中央空调相比，多联机系统占用机房空间小，无需配置水泵和冷却塔，系统设计和安装相对简单近年来，随着技术进步和市场接受度提高，多联机系统在中小型商业建筑中的应用越来越广泛水系统空调与地源热泵常见空调末端设备风机盘管空气处理机组新风机组由风机、盘管、过滤器和控制系统组成的末端集成了过滤、冷却、加热、加湿、除湿等多种专门处理室外新鲜空气的设备，通常配备过装置，通过调节送入盘管的冷热水流量和风机功能的设备，可根据需要处理新风或回风按滤、加热/冷却以及能量回收装置随着人们对转速来控制房间温度按安装方式可分为吊顶结构形式可分为组合式和柜式，适用于对空气室内空气质量要求提高，新风机组在现代建筑式、立式、卧式等多种类型具有结构简单、品质要求较高的场所能提供精确的温湿度控中扮演着越来越重要的角色高效的热回收装控制灵活、投资省的特点制和较高的空气洁净度置可显著降低能耗选择合适的末端设备需要综合考虑建筑功能、空间限制、能耗要求和投资预算等因素现代末端设备越来越注重智能化和节能性，通过与楼宇自控系统联动，实现精确控制和能源优化管理送风口与回风口送风口类型回风口类型•散流器圆形、方形，适用于高大空间•格栅型美观简洁，阻力小•条缝型送风口线性布置，美观大方•百叶型可防雨，常用于外墙•旋流风口射程远，混合效果好•条缝型与建筑风格协调•百叶风口可调节风向，应用广泛•顶棚回风隐蔽性好，常用于吊顶•置换通风风口低速大风量，适合高大空间选型要点•风速控制避免噪声和气流感•射程计算确保气流到达目标区域•温差考虑避免不舒适感•布局合理防止短路和死角•美观协调与建筑风格一致送风口和回风口的设计直接影响空调系统的舒适性和能效良好的气流组织可以消除冷热感、避免气流直吹和死角，提高温度均匀性送风口的选择应考虑送风温度、气流射程、噪声控制和装饰效果等因素在大空间如展厅、会议厅等场所，宜采用射程较远的旋流风口；在要求静音的环境如图书馆、高级办公室，宜选用低噪声的散流器或条缝风口；在高大空间如工业厂房，置换通风可能是更好的选择冷却与加热器件盘管类型适用温度主要特点适用场合冷水盘管7-12°C换热效率高，结构紧大型中央空调系统凑热水盘管60-80°C加热均匀，控制方便集中供热系统蒸汽盘管100-150°C加热能力强，响应快工业厂房，需大量热量场所电加热器可达300°C安装简便，控制精确无集中热源或作为辅助热源直接蒸发盘管0-10°C无需中间热交换，效小型独立空调系统率高冷却盘管主要由铜管和铝翅片构成，通过增加翅片来扩大换热面积设计时应考虑风速、水速、排数等因素来优化换热性能和阻力损失常见问题包括结霜、结露和积尘，需通过定期维护和合理的控制策略来避免加热器件的选择应根据热源类型、温度要求和控制精度来确定热水盘管稳定可靠但升温较慢；电加热器响应迅速但运行成本高；蒸汽盘管热量大但控制较难在寒冷地区，空气处理机组通常设置预热和再热两级加热装置，以防冻结并提供精确温控空调系统管道与阀门管道材质管道设计要点常用阀门冷水管道常用材质包括镀锌钢管、管道设计需考虑流速控制（冷水管空调系统常用阀门包括截止阀、球不锈钢管、铜管和塑料管镀锌钢控制在

1.2-

2.5m/s，热水管控制在阀、蝶阀、止回阀、电动调节阀和管价格低廉但易腐蚀；不锈钢管耐

0.5-

1.5m/s）、沿程阻力、局部阻平衡阀等截止阀和球阀多用于开腐蚀但价格高；铜管热传导性好，力以及水力平衡合理的管径选择关控制；电动二通和三通阀用于流适合小口径系统；PPR等塑料管安和布局可以降低初投资和运行能量调节；平衡阀用于系统水力平装方便但温度和压力适应性有限耗，减少噪声和振动衡；安全阀用于系统保护管道保温与防腐冷水管道需做防结露保温，常用材料包括橡塑保温、聚氨酯保温和玻璃棉等；热水管道保温主要目的是减少热量损失和保护人员安全保温层厚度应根据管径、温差和环境条件计算确定管道系统是空调水系统的血管，其设计和施工质量直接影响系统的运行效果和使用寿命管道安装时应注意支架间距、坡度控制、补偿器设置以及与建筑结构的协调管道压力试验和冲洗是确保系统质量的重要环节制冷压缩机类型与工作原理螺杆式压缩机涡旋式压缩机•螺旋转子啮合压缩•旋盘与定盘啮合压缩•运行平稳，噪声低•部件少，结构紧凑•容量调节灵活•效率高，噪声低往复式压缩机离心式压缩机•适用中大型系统•广泛用于小型系统•活塞运动压缩气体•COP

3.5-

4.5•COP

3.2-

4.0•叶轮高速旋转产生离心力•结构简单，维修方便•适用大型系统•价格相对较低•振动小，寿命长•噪声和振动较大•部分负荷运行效率高•COP

2.8-

3.2•COP

4.5-

6.5压缩机是制冷系统的心脏，其性能直接决定系统效率现代高效压缩机广泛采用变频技术，能根据负荷需求自动调节运行频率，大幅提高部分负荷下的效率选择合适的压缩机类型应考虑系统容量、运行工况、节能要求和投资预算等因素蒸发器与冷凝器蒸发器冷凝器蒸发器是制冷系统中吸收热量的部件制冷剂在蒸发器中吸收环冷凝器是制冷系统中释放热量的部件高温高压气态制冷剂在冷境热量并蒸发为气态，带走热量实现制冷效果按结构可分为管凝器中释放热量并冷凝为液态根据冷却介质不同，分为风冷壳式、板式和翅片管式等式、水冷式和蒸发式冷凝器蒸发器设计的关键参数包括蒸发温度、换热面积和制冷剂流速风冷式冷凝器结构简单但效率较低；水冷式效率高但需配套冷却蒸发温度过低会降低系统效率但能加强除湿效果；面积过小会导塔和水泵；蒸发式兼具两者优点但水耗较大冷凝器的散热效果致换热不充分；流速过高会增加压力损失，过低则影响传热效直接影响系统的冷凝压力和能效比果蒸发器和冷凝器的维护对系统效率至关重要蒸发器表面积尘会降低传热效率并增加风阻；冷凝器结垢或散热不良会导致冷凝压力升高，增加能耗并缩短压缩机寿命定期清洗和检查这两个部件是空调系统维护的重点内容现代高效换热器采用微通道技术、强化传热表面和优化流道设计等方式提高传热效率，减小体积并降低制冷剂充注量，同时提高系统可靠性和环保性能节流装置与膨胀阀热力膨胀阀利用感温包感知蒸发器出口温度，通过毛细管与阀体相连控制开度具有自动调节能力，能适应负荷变化，是应用最广泛的节流装置电子膨胀阀采用步进电机或脉冲电机控制阀门开度，配合温度传感器和压力传感器精确调节制冷剂流量响应速度快，控制精度高，是高效节能空调的关键部件毛细管结构简单的细长铜管，依靠管内摩擦阻力降低制冷剂压力造价低廉但不能自动调节，主要用于小型定频空调定压膨胀阀保持蒸发器进口压力恒定，适用于蒸发温度要求稳定的场合，如精密空调和速冻设备节流装置的作用是降低高压液态制冷剂的压力和温度，同时控制进入蒸发器的制冷剂流量合适的节流装置能使系统在各种工况下保持最佳运行状态，提高能效并延长设备寿命节流装置常见故障包括热力膨胀阀感温包失效、阀座堵塞、电子膨胀阀控制电路故障等诊断方法包括观察蒸发压力、出口温度以及系统的过热度和过冷度维修时应注意系统清洁，避免杂质和水分进入系统制冷剂发展与环保趋势第一代制冷剂（）1830s-1930s早期使用的天然物质，如氨（R717）、二氧化碳（R744）、二氧化硫等制冷效果好但有毒或易燃，安全性较差第二代制冷剂（）1930s-1990s以氯氟烃（CFCs）和氢氯氟烃（HCFCs）为代表，如R

12、R22等安全性好，性能稳定，但破坏臭氧层，已被国际公约禁用或限用第三代制冷剂（）1990s-2010s以氢氟烃（HFCs）为代表，如R134a、R410A等不破坏臭氧层但具有高全球变暖潜能值GWP，目前广泛使用但正逐步被限制第四代制冷剂（至今）2010s以氢氟烯烃（HFOs）和天然制冷剂为代表，如R1234yf、R1234ze、R290（丙烷）、R717（氨）、R744（CO2）等低GWP值，环保性能好，是未来发展方向《蒙特利尔议定书》和《基加利修正案》等国际公约对制冷剂的使用提出了严格要求中国已承诺于2025年开始削减HFCs的使用，并逐步采用环保替代品制冷剂的转型不仅涉及新物质的开发，还需要相应的系统设计、部件兼容性和安全标准的全面升级空调通风系统新风与排风系统设计管道系统设计设备选型与布置•风管尺寸与布局优化系统形式选择•新风机组容量与性能参数新风需求分析•送风口与排风口位置确定•集中式新风系统•过滤等级与净化要求•系统平衡与调试方法•根据人员密度和活动类型确定新风量•分散式新风系统•能量回收装置选择•防火与排烟系统协调•考虑污染物稀释和排除要求•混合式系统•设备布置与空间协调•参考国家标准和行业规范•新风与空调的集成方式有效的新风控制策略包括定时控制、CO2浓度控制、人员感应控制和多参数综合控制等现代新风系统越来越多地采用需求控制通风DCV技术，根据实际需求动态调节新风量，既保证室内空气质量又节约能源排风系统设计应重点考虑排风点位置、排风量计算和排风路径设计厨房、卫生间等特殊区域需要独立的排风系统，防止臭气和污染物扩散高层建筑的竖向排风道设计需特别注意防止串味和回流问题空调机房与冷热源空调机房是空调系统的核心区域，集中布置冷水机组、水泵、热交换器、控制柜等主要设备机房设计应考虑设备布局、维修空间、噪声控制、排水设施和通风散热等因素冷水机房内通常需要设置机械通风系统，保证空气流通并控制室温在设备允许范围内冷热源选择是空调系统设计的关键决策，影响系统的性能、能耗和运行成本冷源形式包括电动压缩式冷水机组、吸收式冷水机组和直接蒸发系统等；热源形式包括锅炉、市政热网、热泵和太阳能等选择时应综合考虑气候条件、能源价格、初投资、运行费用和环保要求等因素机房设计需注重安全性和可靠性，配置完善的消防、排水、防雷和应急系统设备基础需根据振动特性设计隔振措施，管道穿墙处需做隔振处理，以减少噪声和振动传递冷冻水系统设计系统形式水质管理节能优化冷冻水系统按循环方式可分为一次泵系统、一冷冻水系统的水质管理是影响系统效率和寿命冷冻水系统节能主要通过优化供回水温差、采次泵变流量系统、一次泵二次泵系统和分布式的关键因素良好的水处理可以防止结垢、腐用变频控制和提高自动化水平等方式实现增泵系统一次泵系统结构简单但控制灵活性蚀和生物污染常用水处理方法包括软化处大供回水温差可以减少水泵流量和能耗；变频差；一次泵二次泵系统投资较高但节能效果理、加药处理、过滤和旁流处理等系统应定水泵根据实际负荷调整转速，避免节流损失；好，适合大型系统；分布式泵系统在各末端设期进行水质检测，并根据结果调整处理方案自动控制系统能根据负荷分布优化运行策略，置小型水泵，控制精确但维护工作量大提高整体效率冷冻水系统设计还需注意水力平衡、管道布局和设备选型等细节合理的平衡措施能确保各末端获得设计流量；科学的管道布局可减少管长和局部阻力；正确的设备选型能在保证性能的前提下最大限度降低初投资和运行成本冷凝水排放系统冷凝水来源排水系统设计冷凝水主要来自空调冷却盘管表面的水蒸冷凝水管应采用不小于20mm的管径，坡气凝结在高温高湿地区，夏季每台空调度一般为1-2%，确保排水顺畅管道应采室内机每天可产生数十升冷凝水影响冷用绝热措施防止外部空气中的水汽在管外凝水产生量的主要因素包括空气湿度、温壁冷凝对于吊顶内的风机盘管和室内度设定点、蒸发器温度和风量等机，通常需要设置冷凝水提升泵将冷凝水提升后排出常见问题与解决冷凝水排放常见问题包括管道堵塞、水封失效导致漏气、排水坡度不足导致积水以及提升泵故障等解决方法包括定期清洗疏通管道、正确设置水封高度、严格控制安装坡度和选用可靠的提升装置等冷凝水管道应避免与电气设备交叉布置，防止漏水造成安全隐患穿越楼板或墙壁时应设置套管，套管高出地面20-30mm，防止楼层间渗水对于大型商业建筑，宜集中规划冷凝水立管，便于管理和维护冷凝水的回收利用是节水的有效途径收集后的冷凝水可用于景观灌溉、冷却塔补水或马桶冲洗水等非饮用用途在水资源紧缺地区，冷凝水回收系统可带来显著的环境和经济效益能耗分析与节能技术导论热回收与余热利用板式热交换器转轮式热交换器新排风热量交换效率30-60%热回收效率可达75%以上冷凝热回收装置热管式热交换器可回收压缩机废热制取生活热水无交叉污染，效率40-65%热回收技术是提高空调系统整体能效的重要手段在寒冷季节，新风预热系统利用排风中的热量预热新风，减少加热能耗；在炎热季节，排风的冷量可用于预冷新风，降低冷却负荷全热回收装置能同时回收显热和潜热，适用于温差大且湿度差异明显的工况余热利用的典型案例包括冷水机组冷凝热回收利用大型水冷冷水机组的冷凝热通常通过冷却塔排放至大气，若加装热回收装置，可将这部分热量用于生活热水预热或泳池加热等低温热源需求，显著提高系统整体能效在一些工业设施中，生产过程的余热也可通过吸收式制冷提供空调冷源，实现能源的梯级利用变风量系统VAV基本原理变风量系统根据实际负荷需求调节送风量，而保持送风温度相对恒定当负荷减小时，VAV末端装置关小风量调节阀，减少送风量；同时，送风机感应到系统压力变化，通过变频控制降低转速，节约风机能耗系统构成典型VAV系统由中央空气处理机组、变频送风机、风管系统、VAV末端装置和控制系统组成VAV末端有单风道型、带再热型和感应型等多种形式，不同场合选用不同类型以满足特定需求节能优势相比传统定风量系统，VAV系统在部分负荷运行时能显著节约能耗风机能耗与转速的三次方成正比，转速降低20%可节约约50%的风机能耗同时，送风量减少也降低了新风处理能耗和末端再热能耗应用注意事项VAV系统应用时需注意最小风量控制，确保满足新风需求和气流组织要求大型系统应采取静压优化控制，根据实际需求调整静压设定值风机选型应考虑全工况性能，确保在各种工况下高效稳定运行VAV系统在大型公共建筑中应用广泛，尤其适合负荷变化大、分区控制要求高的场所，如办公楼、剧院、会议中心等现代VAV系统通常与楼宇自控系统集成，实现更精细的控制和更高的节能潜力智能空调控制系统人工智能优化自学习算法预测能耗并优化运行云平台管理远程监控与大数据分析楼宇自控系统3集中管理与协调控制现场控制器4直接控制设备运行状态传感器网络收集温湿度等环境参数智能空调控制系统通过整合各种传感器、控制器和管理软件，实现空调设备的精确控制和优化运行现代系统已从简单的时间控制和温度控制发展到基于多参数的综合控制，不仅考虑温度，还包括湿度、CO2浓度、人员分布等因素物联网技术的应用使空调系统各组件能够实时通信和协同工作比如，基于室内人员分布情况动态调整各区域送风量；根据天气预报和历史用能模式预测未来负荷并提前调整系统状态；利用设备运行数据进行故障诊断和预测性维护，避免突发故障据统计，智能控制系统可为建筑节约15-30%的空调能耗高效送风与空气净化

99.97%过滤效率HEPA对

0.3微米颗粒物的去除率13-16洁净室值MERV医疗和精密电子行业标准

2.5PM

2.5主要空气质量指标（微米）300-500值CADR空气净化器的洁净空气输出率m³/h高效送风技术旨在以最小的能耗提供最佳的空气分布和热舒适性新型送风方式包括置换通风、辐射板冷却和个人送风系统等置换通风利用温度分层原理，从地面低速送入冷风，形成垂直温度梯度，既提高舒适度又降低能耗；辐射板系统通过冷水盘管嵌入天花板或墙面，利用辐射换热原理控制室内温度，避免了气流感空气净化技术包括机械过滤、静电除尘、活性炭吸附、光催化氧化和负离子净化等现代空调系统通常采用多级过滤，如粗效（G1-G4）、中效（M5-M6）和高效（F7-F9）过滤器组合使用在对洁净度要求特别高的场所，如医院手术室和电子洁净车间，还需使用HEPA或ULPA过滤器室内空气质量标准主要考察颗粒物、CO

2、甲醛、TVOC等指标，不同场所有不同的限值要求新风能量回收技术回收装置类型回收效率适用场合优缺点板式热交换器显热45-65%洁净要求高场所无交叉污染，冬季易结霜转轮式全热交换器全热70-80%商业、办公建筑回收效率高，有少量渗漏热管式换热器显热50-65%工业、医疗场所无活动部件，可靠性高溶液循环系统全热60-75%新排风距离远场所可远距离传输，控制复杂热泵型回收系统全热≥100%高端商业建筑能效高，投资大新风能量回收技术通过回收排风中的热量和湿度，显著降低处理新风所需的能源在寒冷干燥地区，全热回收装置可同时回收显热和潜热，效果最佳；在温和气候区，显热回收可能已经足够；而在炎热潮湿地区，潜热回收对节能尤为重要能量回收系统设计需考虑排风与新风的布局、防冻措施、清洗维护空间以及控制策略等因素在过渡季节，当室外温度适宜时，应采用旁通模式，关闭回收装置以减少阻力损失现代能量回收装置越来越注重自清洁功能和低压损设计，以确保长期高效运行地热与屋顶光伏结合空调系统原理系统组成应用案例地热与光伏结合空调系统利用地下恒温土壤作典型系统包括地埋换热器、水源热泵机组、光中国多个绿色建筑示范项目采用了此类系统，为热交换介质，通过地源热泵提取或排放热伏发电系统、蓄能装置和控制系统地埋换热如珠海横琴绿色金融岛、天津生态城、北京零量；同时，屋顶光伏装置将太阳能转化为电能器可采用垂直埋管、水平埋管或能量桩等形碳示范楼等实际运行数据表明，与传统系统驱动热泵运行这种组合利用了两种可再生能式；光伏系统与电网并网，多余电力可回馈电相比，综合节能率可达40-60%，同时显著减源，实现高效的供冷供热网或储存在蓄电池中；智能控制系统协调各部少碳排放，符合国家双碳战略要求分工作，最大化系统整体效益国家出台的相关政策为此类系统提供了有力支持，包括可再生能源建筑应用专项资金、光伏发电上网电价补贴以及绿色建筑评价标识加分等激励措施随着技术进步和成本下降，多能互补系统在中国建筑领域的应用前景广阔空调系统噪声控制噪声来源控制技术空调系统噪声主要来自五个方面机械噪声如压缩机、风机和水噪声控制技术主要包括隔声措施如在机房墙体和设备外壳采用泵运行产生的振动；气流噪声主要由风管中的气流湍动产生；水隔声结构；吸声措施如在风管内壁贴吸声材料；消声措施如在风流噪声来自管道系统；电磁噪声来自电机和变压器；结构传递噪管系统设置消声器；减振措施如在设备基础设置减振器；阻尼措声是通过建筑结构传播的振动转化为噪声施如在管道支架使用阻尼材料其中气流噪声与风速的六次方成正比，是风管系统最主要的噪声设计中应遵循先隔离、后消声的原则，先控制振动源，再在传来源送风口处的高速气流形成的湍流也是室内噪声的重要组成播路径上采取措施合理选择设备和合理布局是噪声控制的基础部分工作空调噪声控制应按照《民用建筑隔声设计规范》的要求进行设计和验收不同功能区域有不同的允许噪声标准，如卧室和医院病房一般要求噪声级控制在30-35dBA，办公室为40-45dBA，商场和餐厅可放宽至50-55dBA现代建筑对噪声控制要求越来越高，特别是高档住宅、酒店和会议中心等场所良好的声环境设计不仅需要控制噪声级，还需考虑噪声频谱特性，避免低频噪声和纯音噪声造成的不适感空调水系统自动控制传感器控制器执行器监控软件水系统自动控制的眼睛，包括温系统的大脑，接收传感器信号并系统的手臂，执行控制器发出的系统的管理员，提供人机交互界度传感器、压力传感器、流量传发出控制指令现代控制器多采命令水系统中常用的执行器包面和数据管理功能通过图形化感器和水位传感器等温度传感用PLC或DDC形式，具有强大的括电动阀门、变频水泵和电动调界面直观显示系统运行状态，支器监测供回水温度；压力传感器数据处理能力和网络通信功能节阀等电动阀门控制水流通持参数调整、报警管理、数据记监测系统压力和管网压差；流量控制器可实现PID控制、逻辑控制断；变频水泵调节水流量；电动录和趋势分析等功能先进的监传感器测量水流量；水位传感器和时序控制等多种控制方式，确调节阀精确控制水流分配和混合控软件还具备能效分析和优化建监测水箱和冷却塔水位保系统按照最优工况运行比例议功能水系统自动控制的核心策略包括冷水机组群控、冷冻水温度重置、变频水泵压差控制和末端需求响应等冷水机组群控根据负荷变化启停机组并平衡运行时间；冷冻水温度重置根据实际需求动态调整出水温度；变频水泵压差控制根据末端需求调整水泵转速；末端需求响应将室内舒适度与能源消耗相平衡现代系统普遍采用分层控制架构，底层实现设备直接控制，中层负责系统协调，顶层实现整体优化和能源管理各层级之间通过标准通讯协议如BACnet、Modbus或LonWorks实现无缝集成，构建一个高效、可靠的自动控制网络工业与特殊用途空调技术洁净室空调服务于半导体、制药、精密仪器等行业的特殊空调系统，对温湿度控制精度、空气洁净度和压差控制有极高要求采用高效过滤器和层流送风等技术，确保关键生产环境符合严格标准医用空调应用于医院手术室、ICU、负压隔离病房等区域的专用空调系统特点是高度洁净、严格温湿度控制和合理气流组织，在防止院内感染和保障医疗安全方面发挥关键作用恒温恒湿空调用于博物馆、档案馆、精密仪器室等场所，要求全年维持稳定的温湿度环境常采用双冷源双风机系统或转轮除湿等技术，实现精确的湿度控制，波动范围通常控制在±1°C和±3%RH以内低温工艺空调服务于冷库、速冻隧道等低温环境的特殊系统，工作温度可低至-40°C以下需要特殊的防冻设计、除霜技术和材料选择，确保在极端条件下可靠运行特殊用途空调系统与常规舒适性空调的主要区别在于更高的控制精度要求、更严格的可靠性标准、更专业的设计规范和更复杂的系统结构这类系统通常采用冗余设计，确保在关键设备故障时仍能维持基本功能，避免对生产过程造成严重影响随着工业

4.0和智能制造的发展，工业空调系统也朝着自动化、智能化方向发展通过物联网技术实现设备状态监测和能耗分析，进一步提高运行可靠性和能源利用效率数据中心专用空调冷热通道布局1服务器机柜按行排列，形成专用冷热通道高密度制冷每机柜散热可达15-30kW，需专用解决方案全年可靠运行24/7N+1或2N冗余设计确保不间断服务优化PUE能效指标持续改进，降低运营成本数据中心空调系统面临着高散热密度、全年不间断运行和严格温湿度控制的挑战现代数据中心空调通常采用机房专用空调（CRAC）或行级空调（CRAH）解决方案，前者基于直接蒸发式制冷，后者使用冷冻水系统，各有优势为提高能效，新一代数据中心越来越多地采用自然冷却技术，根据外部气候条件自动切换自由冷却模式，大幅降低制冷能耗数据中心温湿度管理标准已从传统的严格控制（22±1°C，50±5%RH）发展为更广泛的许可范围（18-27°C，20-80%RH），这一变化基于ASHRAE TC

9.9对IT设备耐受性的研究，为节能提供了更大空间气流管理是数据中心空调的核心，通过冷热通道隔离、封闭冷通道和地板下送风等技术，提高冷却效率并防止气流短路和热点形成高效节能空调技术发展趋势自然冷源利用地源、水源和空气源的综合协同利用，最大限度减少机械制冷需求数字孪生技术建立空调系统虚拟模型，实现精准仿真和预测性维护低碳制冷剂GWP值接近于零的新型环保制冷剂广泛应用人工智能控制深度学习算法优化系统运行，实现全工况高效运行近年来，中国政府出台了一系列促进空调节能的政策法规，如《绿色高质量发展的意见》、《民用建筑节能设计标准》和《公共建筑节能改造技术规范》等这些政策为行业发展指明了方向，推动了技术创新和市场转型碳达峰碳中和目标的提出，进一步加速了空调行业的绿色转型，高效节能产品的市场份额持续扩大热泵技术作为高效利用可再生能源的解决方案，正迎来蓬勃发展新一代热泵突破了传统工作温度限制，在-25°C的严寒环境下仍能高效运行，为北方地区清洁供暖提供了新选择同时，模块化、小型化设计理念日益盛行，便于系统维护和灵活扩容，适应建筑使用模式的动态变化空调系统方案设计流程项目调研与需求分析收集建筑功能、使用特点、地理气候和业主需求等信息，明确设计目标和约束条件这一阶段需与业主和建筑师密切沟通，了解建筑空间划分和使用要求负荷计算与参数确定计算冷热负荷，确定室内外设计参数，为系统选型提供基础数据计算需考虑建筑朝向、围护结构、内部热源和使用时间等因素，结果应包含显系统形式选择热、潜热和峰值出现时间根据建筑特点和需求，确定空调系统类型和冷热源形式考虑因素包括初投资、运行费用、控制灵活性、空间要求和环境影响等采用技术经济比设备选型与布置较法评估不同方案优劣选择主要设备型号和参数，确定设备布置和管道系统布局需注意设备匹配性、维修空间和管线协调初步确定自控方案和节能措施方案优化与文档编制优化系统设计，编制设计说明、图纸和估算表与其他专业协调解决冲突，形成最终设计文件提交业主审批并根据反馈进行调整完善空调系统方案设计是一个反复迭代的过程，需要在满足功能需求、节约能源、降低成本和提高舒适度之间寻求最佳平衡设计人员应具备跨学科知识，了解建筑、结构、电气和给排水等相关专业，确保方案的综合性和可行性主要设计计算与软件能耗模拟软件流体分析协同设计CFD BIM如DOE-

2、EnergyPlus、DeST和eQUEST等，用如Fluent、Phoenics和Airpak等，用于空气流动如Revit MEP、MagiCAD和AutoCAD MEP等，于建筑全年动态负荷计算和能耗分析这些软件通过和温度分布的精确模拟通过计算流体力学原理，分实现三维空调管线设计和碰撞检查BIM技术将设详细的气象数据和建筑模型，模拟不同设计方案的能析室内气流组织效果，预测可能出现的问题如气流短备、管道和附件集成在统一模型中，提高设计效率并源性能，为节能设计提供定量依据路、死区或温度不均等减少施工阶段的返工设计计算的关键步骤包括确定室内外参数、计算围护结构热负荷、统计内部热源、计算新风热湿负荷、确定系统形式、计算管道风道尺寸、确定设备容量和选型、检核各项技术经济指标等每个步骤都有相应的计算方法和标准可遵循现代设计实践越来越强调集成化工作流程，将负荷计算、设备选型、系统设计和能耗分析等环节紧密结合，通过参数化设计快速评估不同方案同时，设计软件也在向云计算和人工智能方向发展，提供更智能的设计建议和决策支持空调系统安装要点设备安装管道安装风管安装•严格按设备技术文件要求进行基础制作•按设计坡度安装，确保排气和排水•保证风管接缝严密，防止漏风•设备就位后校正水平和垂直度•管道支架间距符合规范要求•按设计要求设置防火阀和排烟阀•设置减振装置，避免振动传递•预留管道热胀冷缩的补偿空间•风管穿越防火分区处理符合消防要求•确保足够的维修空间和进风出风空间•阀门安装高度适宜，便于操作•风管与设备连接处设置柔性接口•冷水机组和水泵对中安装，减少管道应力•保温层应连续完整，避免冷桥和结露•保温材料燃烧性能满足规范要求空调系统安装质量控制的关键点包括材料进场验收、隐蔽工程验收、设备开箱检查、管道系统压力试验、风管系统严密性测试以及各类阀门和仪表校验等这些环节需建立完善的记录和验收制度，确保质量可追溯现代空调安装越来越重视工厂化预制和装配式施工，如风管和水管的预制加工、模块化机房设计等，可显著提高施工效率和质量稳定性同时，BIM技术在施工阶段的应用也日益广泛，通过三维可视化指导现场安装，减少错误和返工运行调试与验收单机调试•各设备单独试运行检查•电机转向与相序检查•保护装置动作测试•检查设备运行参数系统联合调试•冷热源系统调试•水系统平衡调节•风系统平衡调节•自控系统功能测试性能测试•设备能效测试•室内环境参数测试•系统可靠性测试•噪声和振动测试系统验收•资料检查与汇总•功能演示与确认•验收记录与备案•移交运行管理空调系统调试是保证系统性能达标的关键环节水系统调试重点是管网水力平衡，确保各支路流量符合设计要求；风系统调试则需关注风量分配和室内气流组织，避免局部过冷过热自控系统调试需验证各控制回路的响应特性和稳定性，确保在各种工况下可靠运行验收阶段常见问题包括资料不完整、调试不充分、控制参数设置不合理、噪声超标和能效达不到设计要求等解决这些问题需系统性分析原因，有针对性地进行调整和改善高质量的调试和验收不仅是工程交付的要求，更是确保后续运行安全可靠的基础运营管理与节能运维空调系统运营管理的核心是建立科学的运行计划和定期维护制度日常巡检重点包括设备运行状态检查、系统参数记录和异常情况记录，确保及时发现并处理潜在问题预防性维护则按照设备厂商建议和实际运行情况制定计划，包括过滤器更换、传动部件润滑、电气接点检查和水质处理等工作能耗监控系统是节能运维的重要工具，通过实时记录和分析各系统能耗数据，发现能效偏离并采取优化措施常见的节能运维策略包括优化运行时间计划，避免不必要的设备运行；根据实际负荷调整设备运行台数和参数；定期清洗热交换设备，保持高效换热；季节性检查和调整，适应气候变化需求现代建筑越来越多地采用能源管理系统EMS集成能耗监测、故障诊断和优化控制功能，实现更主动、更精细的运维管理，提高运行效率的同时延长设备使用寿命常见故障分析与维修故障现象可能原因检查方法处理措施制冷量不足制冷剂泄漏、过滤器检查系统压力、温补充制冷剂、清洗过滤堵塞、蒸发器结霜差、过热度器、除霜并检查原因压缩机不启动电源故障、保护装置检查电压、电流、保恢复电源、排除保护动动作、控制电路故障护设置、控制回路作原因、修复控制电路系统噪声异常机械松动、轴承损听诊法定位、振动测紧固部件、更换轴承、坏、制冷剂流动异常量、系统参数检查调整制冷剂充注量送风温度波动传感器故障、控制阀检查传感器信号、阀校准或更换传感器、维异常、自控参数不当门动作、PID参数修阀门、优化控制参数空调系统故障诊断应遵循先宏观后微观，先电气后机械，先控制后工艺的原则，避免盲目拆卸和更换部件现代空调设备大多配备自诊断功能，能提供初步故障代码和位置，但深入分析仍需专业维修人员结合系统知识和经验判断预测性维护是当前空调维修领域的发展趋势，通过监测设备运行参数的变化趋势，预测可能出现的故障，在故障发生前采取维修措施常用的预测手段包括振动分析、温度监测、电流谱分析和油液分析等这种方法能显著减少设备意外停机，降低维修成本，提高系统可靠性行业标准与法规总结与展望理论基础系统设计热力学与传热学原理是空调技术的根基多样化的系统满足不同建筑和气候需求节能环保设备选型绿色低碳是行业发展的必然趋势合理匹配设备是系统稳定高效的保障本课程系统介绍了空调技术的基本原理、系统设计、设备选型和运维管理等知识通过学习，学生应掌握热湿交换基本理论，理解不同空调系统的特点和适用范围，能够进行基本的负荷计算和系统设计，并了解节能技术和智能控制的发展趋势未来空调技术将向更高效、更智能、更环保的方向发展第四代制冷剂、热泵技术、可再生能源利用和人工智能控制等新技术将推动行业变革建议学生在课程学习之外，积极参与实践项目，关注行业最新动态，不断拓展知识面，为未来职业发展打下坚实基础。