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空调与冷藏

摘要：对于空调的温度的进一步研究，冷热模式的调整与转换，温度的计算，空气的净化

关键词：空调，冷藏，系统设计，温度

介绍

一、空调

空调是同时调节空气的过程; 将其与室外空气相结合地分配到调节空间; 并且同时控制和维持所需空间的温度，湿度，空气流动，空气清洁度，声级和在预定限度内的压力差以用于乘员的健康和舒适，用于产品加工或两者。缩写HVAC＆R代表加热，通风，空调和制冷。 这些过程的组合等同于空调的功能。

1、空调系统

空调或HVAC＆R系统由按顺序排列的部件和设备组成，以便加热或冷却，加湿或除湿，清洁和净化，减少令人不快的设备噪声，运输经调节的室外空气和将空气再循环到调节空间，以及控制和 保持室内或封闭环境在最佳能源使用。

空调系统服务的建筑物的类型可以分类为：

bull;机构建筑，如医院和疗养院

bull;商业建筑，如办公室，商店和购物中心

bull;住宅建筑，包括三层或以下层高的单户和多户低层建筑

bull;制造建筑，制造和存储产品

在机构，商业和住宅建筑中，空调系统主要为居住者的健康和舒适。 它们通常被称为舒适空调系统。 在制造建筑物中，提供空调系统用于产品加工，或用于工人的健康和舒适以及加工，并且被称为处理空调系统。基于它们的尺寸，结构和操作特性，空调系统可以分类如下。

2、个人房间或个人系统。单独的空调系统通常采用单独的，独立的包装的室内空调（安装在窗户中或通过墙壁）或单独的室内和室外单元来服务单个房间。 “自包含，包装”是指工厂组装在一个包装中并准备使用。

3、空间系统或空间系统。这些系统的空调冷却，加热和过滤主要在调节空间内或上方进行。室外空气由单独的室外通风系统提供。

4、单一包装系统或包装系统。这些系统安装有单个独立的，工厂组装的封装单元（PU）或两个分离单元：室内空气处理器（通常具有管道系统）和室外冷凝单元（具有制冷压缩机和冷凝器）在图9.1.3中。在封装系统中，空气主要通过称为DX线圈的盘管中的制冷剂的直接膨胀来冷却，并且通过燃气炉，电加热或与制冷循环相反的热泵效应来加热。

5、中央水力或中央系统。中央系统使用来自中央工厂的冷却水或热水来冷却和加热空气处理单元（AHU）中的线圈处的空气，如图9.1.4所示。对于能量传输，水的热容量大约是空气的3400倍。中央系统是在现场组装和安装的构建系统。

6、包装系统只包括空气系统，制冷，加热和控制系统。中央和空调系统包括以下部分。

7、空气系统。空气系统也称为空气处理系统或空调或HVAC＆R系统的空气侧。其功能是调节空气，分配空气，并根据要求控制室内环境。空气系统中的主要设备是AHU或空气处理器;这两者包括风扇，线圈，过滤器，阻尼器，加湿器（可选），供应和返回管道系统，供应出口和返回入口和控制。

8、水系统。这些系统包括冷冻水，热水和冷凝器水系统。水系统由泵，管道工作和附件组成。水系统有时被称为中央或空间调节系统的水侧。

9、中央工厂制冷和供暖系统。在中央系统的中央设备中的制冷系统通常是具有室外冷凝单元的冷却器包的形式。制冷系统也称为中央系统的制冷侧。锅炉和附件构成用于中央系统的中央设备中的加热系统，并且直接燃烧式燃气炉通常是屋顶包装系统的空气处理器中的加热系统。

10、控制系统。控制系统通常包括传感器，基于微处理器的直接数字控制器（DDC），控制装置，控制元件，个人计算机（PC）和通信网络。根据1992年美国能源部能源信息管理局（EIA）1992年的商业建筑特性，对于总建筑面积的67,876百万平方英尺，其中57,041百万平方英尺或84％被冷却，61,996百万平方英尺或91％被加热，冷却的空调系统包括：

个人系统	192亿	(25%)
包装系统	347亿	(49%)
中央系统	140 亿	(26%)

空间调节系统包括在中央系统中。 部分冷却面积已计入单个和包装系统。 因此，这三个系统的总建筑面积超过了总冷却面积570亿平方英尺。

二、空调项目开发和系统设计

空调/ HVAC＆R系统的目标是提供一个健康和舒适的室内环境与可接受的室内空气质量，同时节能和成本效益。

ASHRAE标准62-1989将可接受的室内空气质量定义为“空气中的有害浓度没有已知的污染物，由认知当局确定，并且暴露的人中绝大多数（80％或更多）表示满意。

空调项目的开发和使用的基本步骤是设计，安装，调试，操作和维护。有两种类型的空调项目：设计投标和设计建造。设计投标项目将设计（工程顾问）和安装（承包商）职责分开。在设计 - 建造项目中，设计也由安装承包商完成。设计建造项目通常是一个小型项目或没有足够时间进行正常投标程序的项目。

在建筑业中，空调或HVAC＆R是机械服务之一;这些还包括管道，消防和自动扶梯。空调设计是从各种选择中选择最佳系统，子系统，设备和部件并准备图纸和规格的过程。 Haines（1994）在四个阶段总结了这一过程：收集信息，开发替代品，评估替代品，并销售最好的解决方案。 设计决定了系统的基本操作特性。 在空调系统设计和构造之后，改变其基本特性是困难和昂贵的。

成功项目的基础是设计师，承包商和操作员之间以及机械工程师，电气工程师，设施操作员，建筑师和结构工程师之间的团队合作和协调。现场经验对设计师有帮助。在开始设计过程之前，建议访问已经运行超过2年的类似项目，并与运营商讨论实际性能。

三、机械工程师的职责

设计投标施工项目的正常程序和机械工程师的职责是

1.所有者或开发者对项目的介绍

2.组织设计团队

3.确定设计标准和室内环境参数

4.冷却和加热负载的计算

5.选择系统，子系统及其组件

6.原理图布局的准备; 管道和管道的尺寸

7.合同文件的编制：图纸和规格

8.各承包商的竞争性投标; 评标; 谈判和修改

9.授予合同的咨询

10.安装监察，监督，检查; 审查车间图纸

11.调试监督

12.图纸改造至完工情况; 准备操作和维护手册

13.进行物业管理运作

四、设计文件

图纸和规格是施工合同的法律文件。 设计师通过这些文件将承包商或开发商的要求传达给承包商。 图纸和规格互为补充。图纸应清晰，完整地显示，定义和呈现工作。 应该绘制足够的计划和截面视图。 更常见的是，等轴测图用于显示水或供应，返回和排出空气的流程图。规范包括所有者和承包商，安装者或供应商之间的法律合同，以及技术规范，详细描述应使用何种材料和设备以及如何安装。

大多数项目现在使用由建筑规范研究所（CSI）开发的称为规格的主格式的格式。 它包括16个部门。 15000机械部分分为以下几部分：

章节	标题
15050	基本机械材料和方法
15250	机械绝缘
15300	消防
15400	管道
15500	加热，通风和空调
15550	发热
15650	制冷
15750	热转移
15850	空气处理
15880	空气分配
15950	控件
15990	测试，调整和平衡

每个部分包括一般考虑，设备和材料以及现场安装。 设计标准和选择的指示HVAC＆R系统性能的室内环境参数必须在第15500条的一般考虑中明确规定。

有两种类型的规范：性能规范，其主要取决于所需的性能标准，或者等于规范，其指定想要的供应商。 规范应以简单，直接，清晰的语言书写，不要重复。

五、计算机辅助设计和制图

随着PC的广泛接受和许多类型的工程软件的可用性，近年来计算机辅助绘图（CAD）和计算机辅助设计和绘图（CADD）的使用大大增加。根据1994年CADD在工程系统报告的设计公司的应用和用户调查（1994 [6]），“15％的设计公司现在在每一张桌子上都有一台计算机”，“高生产率的公司报告他们执行95％在CADD上“。文字处理软件广泛用于准备规格。

用于重现建筑图纸的绘图软件是CADD的基础。自动CAD（AutoCAD）是在建筑和工程设计公司中使用的领先的基于个人计算机的绘图工具软件。在Amistadi（1993）的“软件审查”中，风管设计是第一个与CAD集成的HVAC＆R应用程序。

bull;Carrier Corp. DuctLINK和Softdesk HVAC 12.0是两种最广泛使用的风管设计软件。两者都将使用CAD绘制的单线管道布局转换为具有配件，端子和扩散器的二维（2D）双线图。

bull;也可生产HVAC＆R设备，管道系统和管道配件的标签和时间表。

bull;DuctLINK和Softdesk还可以通过AutoCAD软件与建筑，电气和管道图纸连接。

管道系统设计和分析软件也可以与CAD集成。在肯塔基大学KYCAD / KYPIPE开发的软件用于大型水管系统的设计和诊断，具有广泛的水力建模能力，是最广泛使用的。 Softdesk AdCADD Piping是相对较新的软件;它用于2D和3D绘图，通过设计信息数据库链接到AutoCAD。

目前，用于空调和HVAC＆R的CADD的软件分为两类：工程和产品。工程类包括CAD（AutoCAD与管道和管道系统集成），负载计算和能量分析等。用于负载计算和能量分析的最广泛使用的软件是能源部DOE-2.1D，Trane公司的TRACE 600和载波校正软件负载计算，E20-II负载。产品类别包括选择，配置，性能，价格和维护计划。产品制造商为其特定产品提供包括数据和CAD图纸的软件。

六、代码和标准

代码是联邦，州或城市法律，要求设计者在不违反人们（包括居住者和公众）安全和福利的情况下进行设计。 必须遵守联邦和当地法规。 设计师应该完全熟悉相关代码。 HVAC＆R设计规范涉及结构和电气安全，防火和保护（特别是燃气或燃油系统），环境问题，室内空气质量和节能。

符合ASHRAE标准是自愿的。 然而，对于设计标准或性能没有包括在代码中，ASHRAE标准是否遵循或违反是至关重要的标准，如在最近的室内空气质量诉讼针对设计师和承包商的情况。

为了执行有效，高能效，安全和成本有效的空调系统设计，应不时参考以下ASHRAE标准：

bull;ASHRAE / IES标准90.1-1989，新建低层住宅建筑以外的新建筑的能效设计

bull;ANSI / ASHRAE标准62-1989，可接受的室内空气质量的通风

bull;ANSI / ASHRAE标准55-1992，人类居住的热环境条件

bull;ASHRAE标准15-1992，机械制冷安全规范

在地球表面之上是一层称为大气层的空气，或大气空气。低层大气或均质层由潮湿空气组成，即干燥空气和水蒸气的混合物。湿热法是研究潮湿空气的热力学性质的科学。它广泛用于说明和分析空调过程和循环的性能和热特性的变化。

干燥空气的组成在不同地理位置和不时地略微变化。按体积计干燥空气的近似组成为氮气，79.08％;氧，20.95％;氩气，0.93％。二氧化碳，0.03％;其它气体（例如氖，二氧化硫），0.01％。在0至100°F的温度范围内潮湿空气中包含的水蒸汽量变化，0.05〜3质量％。水蒸汽的变化对湿空气的特性具有关键的影响。理想气体的状态方程描述了热力学性质之间的关系

pv RTR或pV mRTR

p =气体压力, psf (1 psf = 144 psi)

v =气体比容积, ft3/lb

R =气体常数, ftlbf /lbm R

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