空氣調(diào)節(jié)和空氣凈化的基礎(chǔ)知識

空氣調(diào)節(jié)和空氣凈化的基礎(chǔ)知識（一）空氣調(diào)節(jié)的基本概念1.空氣調(diào)節(jié)及其分類2.濕空氣的焓濕圖及其應(yīng)用=1\*GB2⑴濕空氣的焓濕圖=2\*GB2⑵焓濕圖中的名詞定義=3\*GB2⑶焓濕圖的應(yīng)用=4\*GB2⑷焓濕圖應(yīng)用的舉例3.空調(diào)送回風(fēng)的氣流組織（二）空氣凈化的基礎(chǔ)知識1.潔凈室及其四大要素2.潔凈室的應(yīng)用及其分類3.潔凈室與一般空調(diào)的差別4.工業(yè)潔凈室與生物潔凈室的差別5.潔凈室潔凈度的等級標(biāo)準(zhǔn)（一）空氣調(diào)節(jié)的基本概念1、空氣調(diào)節(jié)及其分類空氣調(diào)節(jié)就是使房間或封閉空間的溫度，相對濕度，潔凈度，和氣流速度等參數(shù)均達到給定要求的技術(shù)。也就是說，在人們的生活和工作以及生產(chǎn)和科研的某一個特定的空間內(nèi)其環(huán)境空氣的溫度，濕度，潔凈度，和氣流速度等構(gòu)成了該空間的空氣環(huán)境。采取必要的技術(shù)手段來創(chuàng)造和保持該空間內(nèi)要求的空氣環(huán)境就是空氣調(diào)節(jié)的任務(wù)。在空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，空氣處理設(shè)備即空調(diào)器是實現(xiàn)空氣熱，濕交換和空氣過濾凈化的核心部分。一個房間或一個空間，在一般情況下除了有來自該房間內(nèi)部的圍護結(jié)構(gòu)，人員，照明燈具及設(shè)備產(chǎn)生的熱，濕，粒子，微生物或其他有害物的干擾外，同時還有來自房間外部的大氣，太陽輻射等的干擾。為了消除上述來自室內(nèi)外的干擾，就必須采取必要的技術(shù)手段，用在空氣處理設(shè)備中經(jīng)熱，濕和過濾處理過的空氣來轉(zhuǎn)移，置換，稀釋和沖淡來自方方面面對房間空氣的干擾，來保證房間內(nèi)一定要求的空氣環(huán)境?？諝庹{(diào)節(jié)的原例圖見圖一和圖二。圖一空氣調(diào)節(jié)原理圖圖二凈化空調(diào)原理圖空氣調(diào)節(jié)按使用對象的不同又可劃分為舒適性空氣調(diào)節(jié)和工藝性空氣調(diào)節(jié)。舒適性空氣調(diào)節(jié)就是為了滿足人們的舒適要求而設(shè)置的空氣調(diào)節(jié)。工藝性空氣調(diào)節(jié)就是為了滿足生產(chǎn)工藝對環(huán)境空氣參數(shù)的要求而設(shè)置的空氣調(diào)節(jié)。環(huán)境空氣的溫濕度等參數(shù)均由生產(chǎn)工藝來決定。不同的生產(chǎn)工藝對環(huán)境空氣參數(shù)的要求也不相同。2、濕空氣焓濕圖及其應(yīng)用濕空氣的焓濕濕空氣就是我們生活和工作的環(huán)境空氣，就是生產(chǎn)和科學(xué)研究的環(huán)境空氣。其主要成份是干空氣和水蒸汽。所謂干空氣就是不含水蒸汽的空氣，其中有78%的氮氣，21%的氧氣和不足1%的氬氣，氖氣等惰性氣體和少量的二氧化碳。在濕空氣中雖然水蒸汽的含量非常少，但是它的作用卻非常大。從某種意義上說調(diào)節(jié)濕空氣中水蒸汽的含量就是空氣調(diào)節(jié)的重要任務(wù)之一。濕空氣的焓濕圖是用來表示濕空氣的溫度、相對濕度、含濕量和焓值等空氣狀態(tài)參數(shù)及其相互關(guān)系的線算圖。是在一定的大氣壓力的條件下，以焓值為縱坐標(biāo)含濕量為橫坐標(biāo)，其夾角為1350的線算圖。圖中有等溫度線、等相對濕度線、等含濕量線和等焓值線。利用焓濕圖可以表示空氣調(diào)節(jié)處理過程中所發(fā)生的混合、加熱、冷卻、加濕、去濕等所有空氣處理過程，并且利用焓濕圖可以計算出空氣處理過程中所需要的冷量、加熱量、加濕量等各種用量。焓濕圖見圖三。圖三濕空氣的焓濕圖②焓濕圖中的名詞定義：a.干球溫度：就是用干球溫度計測出的空氣溫度。b.濕球溫度：就是用濕球溫度計測出的空氣溫度。也就是說將溫度計的水銀球用浸水的紗布包裹起來，所測得的穩(wěn)定的空氣溫度。從理論來說，濕球溫度就是室內(nèi)放置一盆水，水吸收空氣中的熱量后部分水蒸發(fā)成水蒸汽釋放到空氣中，增加空氣的潛熱，而空氣失去了熱量，溫度降低失去了空氣的顯熱。當(dāng)這一熱濕交換達到平衡以后，空氣所得的潛熱（水蒸汽）和所失的顯熱（溫度降低）達到平衡后，其空氣的總熱量（焓值）不變時，此時的水面空氣的溫度就是空氣的濕球溫度<即增加的潛熱等于失去的顯熱時>。濕球溫度也就是相對濕度100%時的飽和溫度。c.相對濕度：空氣中實際的水蒸汽的分壓力與同溫度下飽和狀態(tài)空氣的水蒸汽的分壓力之比。飽和水蒸汽的分壓力為100%。d.飽和水蒸汽的分壓力：空氣中的水蒸汽不斷增加達到飽和時，空氣中的水蒸汽就會凝結(jié)成水由空氣中分離出來，此時的溫度為飽和溫度，其相對濕度達到100%。e.露點溫度：是在一定大氣壓力的條件下，某含濕量下的未飽和空氣因溫度不斷地降低，相對濕度不斷增加，達到飽和狀態(tài)空氣中的水蒸汽凝結(jié)成水珠，從空氣中分離出來時的溫度叫露點溫度。也就是空氣中的水蒸汽分壓力隨空氣溫度降低不斷升高，達到飽和狀態(tài)（100%）時的溫度叫露點溫度。f.含濕量：即環(huán)境空氣中1公斤干空氣所含有水蒸汽的質(zhì)量（g）。g.熱濕比線：空調(diào)房間內(nèi)的全熱負(fù)荷與全濕負(fù)荷之比。在電子工業(yè)產(chǎn)熱量大、產(chǎn)濕量小的潔凈廠房一般的熱濕比8000~10000大卡/kg趨近正無窮大。對于醫(yī)院的潔凈手術(shù)部的潔凈手術(shù)室的熱濕比大約在1800~2400大卡/kg。因為人多，人的產(chǎn)濕量大，但熱負(fù)荷較小。焓濕圖的應(yīng)用在焓濕圖上可以劃出空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)中各種空氣處理的過程線，并且可以在線算圖上查出各種空氣處理過程的空氣參數(shù)和各種所需用量。a.等濕加熱：空氣含濕量不變條件下的加熱。環(huán)境空氣的干球溫度升高，相對濕度降低。如：空氣處理中用熱水和蒸汽為熱源的熱交換器加熱、電加熱器的加熱。為正的無窮大過程圖線。見圖四。b.等濕降溫：空氣含濕量不變條件下的降溫。環(huán)境空氣的干球溫度降低，相對濕度增加但并未到露點，沒有水凝結(jié)出來。如：空氣處理中的干表冷。即送入表冷器中的冷凍水的初溫高于空氣露點。此時為負(fù)無窮大的過程線。見圖五。圖四等濕加熱過程圖五等濕降溫過程c.等焓加濕：空氣的焓值不變條件下的加濕。即空氣和水直接并充分地進行熱交換的過程。水吸收空氣中的熱量后部分水被蒸發(fā)成水蒸汽進入空氣，空氣失去熱量溫度下降。最終達到空氣失去的熱量等于空氣中增加的水蒸汽的含熱量。其空氣的總熱量（焓值）不變。過程線是135o線，=0，過程線見圖六?？諝馓幚磉^程中淋水室（淋循環(huán)水）濕膜加濕、高壓噴霧加濕、超聲波加濕等加濕的過程線。d.生溫去濕：空氣的溫度不斷升高含濕量不斷降低的過程。固體化學(xué)去濕的過程就是生溫去濕的過程。即：固體吸濕劑吸收空氣中的水分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)放熱使空氣溫度升高，絕對含濕量降低，相對濕度也降低。過程線近似等焓線。常見的分子篩、氯化鋰、硅膠等固體吸濕就是生溫去濕過程。過程線見圖七。圖六等焓加濕過程圖七升溫去濕過程e.等溫加濕：空氣干球溫度不變條件下的加濕。向空氣中噴入水蒸汽的過程就是等溫加濕過程。空氣的溫度維持不變，直接將水蒸汽噴入空氣變成空氣中的水蒸汽?？諝馓幚碇谐Ｓ玫膰娬羝?、噴干蒸汽電極式、電熱式的加濕器。過程線見圖八。f.降溫去濕（降溫干燥）：空氣的溫度降低同時含濕量也減低的空氣處理過程。向空氣中噴淋低于空氣露點的冷凍水，或?qū)⒌陀诳諝饴饵c的冷凍水（冷媒）通入表面冷卻器，與空氣接觸后，使空氣溫度降低而且還使空氣中的水蒸汽遇冷凝結(jié)成水滴從空氣中分離出來，使空氣的溫度降低,絕對含濕量減少。這是空氣處理中最常用的降溫去濕的方法，也是冷凍去濕的方法。過程線見圖九。向空氣中噴淋液體吸濕劑的處理過程也是降溫去濕減焓過程，但工程中很少應(yīng)用。圖八等溫加濕過程圖九降溫去濕過程g.升溫加濕：向空氣中噴熱水的處理過程，是升溫加濕的過程。在工程中很少應(yīng)用。過程線見圖十。h.空氣的混合過程：兩種不同狀態(tài)的空氣混合時，其空氣的混合狀態(tài)點在兩種空氣狀態(tài)點的連線上。線段長度之比則為兩空氣質(zhì)量之比。其過程線見圖十一。圖十升溫加濕過程圖十一混合過程焓濕圖上幾種典型的空氣處理過程見圖十二。濕空氣狀態(tài)的各種參數(shù)，如：干球溫度，濕球溫度，露點溫度，相對濕度，含濕量和焓值等之間都是相互關(guān)連的，只要知道其中的兩，三個參數(shù)在焓濕圖上就可以確定濕空氣的狀態(tài)點。見圖十三。圖十二典型的空氣處理過程圖十三空氣狀態(tài)點參數(shù)的確定④焓濕圖的應(yīng)用舉例一個潔凈室的室內(nèi)參數(shù)為N，送風(fēng)參數(shù)為S，熱濕比為，送風(fēng)溫差為。全新風(fēng)系統(tǒng)。夏季室外計算參數(shù)為Ws，冬季室外計算參數(shù)為Wd?，F(xiàn)需將室外空氣處理到送風(fēng)參數(shù)點S后，用風(fēng)管送到潔凈室內(nèi)就能滿足潔凈室的溫、濕度要求?？梢圆扇∠旅娑喾N方法，對空氣進行熱，濕處理都能達到同一個目的。見圖十四。圖十四焓濕圖上的空氣處理過程如：夏季空調(diào)空氣處理過程可以有如下途徑來實現(xiàn)：a.WS→L→S用表冷器或淋水室將室外空氣降溫去濕減焓處理后再等濕再熱。b.WS→a→S用固體化學(xué)去濕將室外空氣生溫去濕再干冷降溫。c.WS→S用噴淋液體吸濕劑做降溫、去濕、減焓處理。又如：冬季空調(diào)空氣處理過程可以有如下途徑來實現(xiàn)：a.Wd→b→L→S先用加熱器對室外空氣預(yù)熱再等溫加濕（噴蒸汽）然后用加熱器再熱。b.Wd→c→L→S先用加熱器對室外空氣預(yù)熱再等焓加濕（濕膜等）然后用加熱器再熱。c.Wd→d→S先用加熱器對室外空氣加熱再等溫加濕（噴蒸汽）。d.Wd→L→S先用噴熱水對室外空氣升溫加濕然后再熱。S用加熱器加熱+部分空氣進行等焓加濕（用濕膜等方法）+再與未加濕部分空氣混合Wd→e→L1S用加熱器加熱+部分空氣進行等焓加濕（用濕膜等方法）+再與未加濕部分空氣混合e3、空氣調(diào)節(jié)的氣流組織空氣調(diào)節(jié)氣流組織設(shè)計的任務(wù)就是要合理地組織室內(nèi)空氣的氣流流動，使工作區(qū)的溫度，濕度，氣流速度和潔凈度能很好地滿足生產(chǎn)和科學(xué)研究以及人們舒適感的要求。氣流組織不合理不僅直接影響空調(diào)房間的空調(diào)參數(shù)和空調(diào)效果，而且還要空調(diào)系統(tǒng)的能耗。空調(diào)系統(tǒng)送風(fēng)口射出空氣射流是影響室內(nèi)氣流組織的主要因素，而空調(diào)回風(fēng)口，從流體力學(xué)角度是空氣的匯流，起回風(fēng)速度衰減很快，與其距離的平方成反比。因此回風(fēng)口的位置對室內(nèi)氣流組織的影響比較小。空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的氣流組織形式主要有：上送下回，上送下側(cè)回，上送上回，側(cè)上送側(cè)下回等形式。見圖十五。圖十五空氣調(diào)節(jié)的氣流組織（二）空氣凈化的基礎(chǔ)知識1．潔凈室及其四大技術(shù)要素根據(jù)生產(chǎn)和科研的要求對室內(nèi)空氣環(huán)境的潔凈度、溫度、相對濕度以及壓力、噪聲、振動、靜電等參數(shù)都進行控制的房間叫潔凈室或潔凈廠房。潔凈室的四大技術(shù)要素就是：粗效，中效和高效三級過濾，足夠的凈化送風(fēng)量，室內(nèi)正壓的建立和維持，以及終端高效或超高效過濾器的設(shè)置。2．潔凈室的應(yīng)用和分類當(dāng)今潔凈室已廣泛地應(yīng)用在電子、航天、機械、化工、制藥、食品、醫(yī)療、生物工程……各行各業(yè)。而且，隨著國民經(jīng)濟和科研事業(yè)的飛速發(fā)展，潔凈室的應(yīng)用將越來越廣泛，越來越重要，潔凈室可按氣流流型和使用用途以及控制的主要對象來分類。=1\*GB2⑴、潔凈室按氣流流型來劃分單向流（層流）潔凈室，其中又分垂直單向流潔凈室和水平單向流潔凈室。圖十六單向流氣流流型非單向流（亂流）潔凈室圖十七非單向流氣流流型混合流潔凈室圖十八混合流氣流流型矢流（對角流）潔凈室圖十九矢流氣流流型各種氣流的特點、創(chuàng)造的潔凈度、應(yīng)用范圍和投資運行費?！鴨蜗蛄鳉饬鞯膬艋硎腔钊蛿D壓原理，把灰塵從一端向另一端擠壓出去，用潔凈氣流置換污染氣流。包括有垂直單向流和水平單向流。垂直單向流是氣流以一定的速度（0.25m/s~0.5m/s）從頂棚流向地坪的氣流流型。這種氣流能創(chuàng)造100級、10級、1級或更高潔凈級別。但其初投資很高、運行費很高，工程中盡量將其面積壓縮到最小，用到必須用的部位。水平單向流是氣流以一定的速度（0.3m/s~0.5m/s）從一面墻流向?qū)γ娴膲Φ臍饬髁餍汀Ｔ摎饬骺蓜?chuàng)造100級的凈化級別。其初投資和運行費低于垂直單向流流型?！菃蜗蛄鳉饬鞯膬艋硎窍♂屧?。一般型式為高效過濾器送風(fēng)口頂部送風(fēng)；回風(fēng)的型式有下部回風(fēng)、側(cè)下部回風(fēng)和頂部回風(fēng)等。依不同送風(fēng)換氣次數(shù)，實現(xiàn)不同的凈化級別，其初投資和運行費用也不同?！旌狭鳉饬魇菍⒋怪眴蜗蛄骱头菃蜗蛄鲀煞N氣流組合在一起構(gòu)成的氣流流型。這種氣流的特點是將垂直單向流面積壓縮到最小，用大面積非單向流替代大面積單向流以利節(jié)省初投資和運行費。▲舉例給出不同氣流流型的送風(fēng)量、耗冷量、初投資和運行耗電的具體指標(biāo)見表一，此指標(biāo)是以電子工業(yè)潔凈廠房為代表，具體數(shù)據(jù)有參考價值，但不能隨便套用。表一不同潔凈級別潔凈廠房的送風(fēng)量、冷量投資耗電的指標(biāo)氣流流型潔凈級別（級）送風(fēng)量（m/s）（次/h）耗冷指標(biāo)（W/m2）投資指標(biāo)

（元/m2）耗電指標(biāo)（W/m2）單向流垂直10100>0.25m/s1300~150010000~130001.25~1.35水平100>0.3m/s800~10005000~60000.9~1.0非單向流100050~60次/h600~7002800~30000.25~0.331000025~30次/h500~6002000~22000.22~0.2610000015~20次/h350~4001400~16000.13~0.16注：表中的送風(fēng)量、單向流以斷面風(fēng)速表示，非單向流以換氣次數(shù)表示。表中冷量指標(biāo)一般指電子工業(yè)潔凈廠房。表中的初投資包括潔凈廠房的圍護、冷凍供應(yīng)系統(tǒng)、空調(diào)凈化系統(tǒng)，不含土建結(jié)構(gòu)和自動控制的投資。表中的耗電量系指制冷系統(tǒng)和空調(diào)送風(fēng)系統(tǒng)耗電，不含電加熱和電加濕的耗電量。=2\*GB2⑵、按使用的用途或控制的主要對象劃分①工業(yè)用潔凈室：以控制灰塵為主要對象。用于電子、航天、機械、化工、化學(xué)制藥……。②生物潔凈室：以控制細菌（微生物）為主要對象。用于生物制藥、醫(yī)療、食品、生物工程、動物飼養(yǎng)、生物安全等……。3．潔凈室與一般空調(diào)的差別見表二表二潔凈室與一般空調(diào)的差別比較項目一般空調(diào)凈化空調(diào)原理送風(fēng)和室內(nèi)空氣充分混合以達到室內(nèi)溫濕度均勻亂流為稀釋原理，層流為活塞原理，送出的潔凈室空氣先達工作區(qū)，罩籠潔凈工作區(qū)目的為了控制溫度、濕度、風(fēng)速和空氣成份的目的除了一般空調(diào)的目的之外，更重要的是控制粒子的濃度手段粗、中效過濾加熱濕交換除空調(diào)手段外還要加高效、超高效過濾器，對微生物還要有滅菌措施送風(fēng)量（次/h）一般降溫空調(diào)8~10次/h一般恒溫空調(diào)10~15次/h單向流400~600次/h非單向流15~60次/h初投資（元/m2）一般降溫500元/m2一般恒溫800元~1000元/m2單向流5000~15000元/m2非單向流1500~3000元/m2運行耗電（Kw/m2）一般降溫0.04~0.06Kw/m2一般恒溫0.08~0.10Kw/m2單向流0.9~1.35Kw/m2非單向流0.13~0.33Kw/m2冷量指標(biāo)（W/m2）一般降溫150~200W/m2一般恒溫200~250W/m2單向流800~1500W/m2非單向流350~700W/m24．工業(yè)潔凈室與生物潔凈室的差別見表三表三工業(yè)潔凈室與生物潔凈室的差別表比較項目工業(yè)潔凈室生物潔凈室研究對象（主要）灰塵、粒子只有一次污染。微生物、病菌等活的粒子不斷生長繁殖，會誘發(fā)二次污染（代謝物、糞便）?？刂品椒▋艋胧┲饕遣扇∵^濾方法。粗、中、高三級過濾，粗、中、高、超高四級過濾和化學(xué)過濾器等。主要是采?。虹P除微生物生長的條件，控制微生物的孳生、繁殖和切斷微生物的傳播途徑。過濾和滅菌等?？刂颇繕?biāo)控制有害粒徑粒子濃度?？刂莆⑸锏漠a(chǎn)生、繁殖和傳播，同時控制其代謝物。對生產(chǎn)工藝的危害關(guān)鍵部位只要一顆灰塵就能造成產(chǎn)品的極大危害。有害的微生物達到一定的濃度以后才能夠成危害。對潔凈室建筑材料的要求所有材料（墻、頂、地等）不產(chǎn)塵、不積塵、耐磨擦所有材料應(yīng)耐水、耐腐且不能提供微生物孳生繁殖條件。對人和物進入的控制人進入要換鞋、更衣、吹淋。物進入要清洗、擦拭。人和物要分流，潔污要分流。人進入要換鞋、更衣、淋浴、滅菌；物進入要擦拭、清洗、滅菌；空氣送入要過濾、滅菌，人物分流，潔污分流。檢測灰塵粒子可用粒子計數(shù)器檢測瞬時粒子濃度并顯示和打印。微生物檢測不能測瞬時值，須經(jīng)48小時培養(yǎng)才能讀出菌落數(shù)量。5．潔凈度的等級標(biāo)準(zhǔn)ISO-14644ISO-14644是國際標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)在美國、歐洲、日本、俄羅斯和我國都采用此標(biāo)準(zhǔn)，美國原來應(yīng)用的是美國聯(lián)邦標(biāo)準(zhǔn)209A、B、C、D、E，現(xiàn)在美國也不用了。原來我們熟悉的100級、1000級、1