主要空气处理设备

1.空气加热设备

常用的空气加热设备是空气加热器，主要有表面式加热器和电加热器两种。

表面式加热器是由多根带有金属肋片的金属管连接在两端的联箱内，热媒在管内流动并通过管道表面及肋片放热，空气通过肋片间隙与其进行热交换，从而达到加热空气的目的，如图5-3所示。表面式加热器是空调工程中最常用的空气处理设备，其优点是：结构简单、占地少、水质要求不高、水侧的阻力小。

图5-3 表面式加热器

除表面式加热器外，有时为满足送风的特殊要求，可在空气处理过程中采用电加热器进行空气加热处理。其加热均匀、迅速，效率高，结构紧凑，控制方便。

电加热器是指电流通过电阻丝并使其发热而加热空气的设备，在小型空调冬季空气处理或恒温湿及精度要求较高的大型空调局部空气加热中，常采用电加热器对空气进行加热处理。如安装在空调房间的送风支管上，作为控制房间温度的辅助加热器。电加热器分为裸线式和管式两种。裸线式电加热器的优点是：结构简单、热惰性小、加热迅速；缺点是：电阻丝容易烧断，安全性差，使用时必须有可靠的接地装置。管式电加热器的优点是：加热均匀，热量稳定，使用安全；其缺点是热惰性大，构造复杂。

2.空气冷却设备

空气冷却设备常用于夏季冷却空气处理，主要有表面式冷却器和喷水冷却器两种方法。

喷水室的空气处理方法是向流过的空气直接喷淋大量水滴，被处理的空气与水滴接触，进行热湿交换，从而达到要求的状态。喷水室由喷嘴、水池、喷水管路、挡水板以及外壳等组成，如图5-4所示。在喷水室横断面上均匀地分布着许多喷嘴，而冷冻水经喷嘴以水珠的形式喷出，充满整个喷水室间。当被处理的空气经前挡水板进入喷水室后，全面与水珠接触，它们之间进行热湿交换，从而改变了空气状态。经水处理后的空气由后挡水板析出所夹带的水珠，再进行其他处理，最后在通风机的作用下送入空调房间。喷水室喷水降温的优点是：能够实现多种空气处理过程，具有一定的空气净化能力，耗费金属最少，容易加工；缺点是：不但占地面积大，对水质要求高，水系统复杂，水泵电耗大，而且要定期更换水池中的水，清洗水池，耗水量比较大。目前它一般只在纺织厂、卷烟厂等以调节湿度为主要任务的场所大量使用。

图5-4 喷水室的构造

1—前挡水板；2—喷嘴与排管；3—后挡水板；4—底池；5—冷水管；6—滤水器；

7—循环水管；8—三通混合阀；9—水泵；10—供水管；11—补水管；12—浮球阀；

13—溢水器；14—溢水管；15—泄水管；16—防水灯；17—检查门；18—外壳

表面式冷却器简称表冷器，它的构造与表面式加热器构造相似，它是由铜管上缠绕的金属翼片所组成排管状或盘管状的冷却设备，管内涌入冷冻水，空气在管表面通过进行热交换冷却空气。因为冷却水的温度一般在7～9℃，所以夏季有时管表面温度低于被处理空气的露点温度就会在管表面产生凝结水滴，使其完成一个空气降温去湿的过程。其优点是：结构简单、运行安全可靠、操作方便；其缺点是必须提供冷冰水源，不能对空气进行加湿处理。表冷器在空调系统中被广泛使用。

3.空气加湿设备

对空气加湿的方法有很多，如喷水室加湿、喷蒸汽加湿及喷雾加湿等。

（1）喷蒸汽加湿。喷蒸汽加湿是把蒸汽直接喷入空气中对空气进行加湿。常用的喷蒸汽加湿设备有干蒸汽加湿器、电热加湿器等。

1）干蒸汽加湿器。如图5-5所示，为避免蒸汽喷管内产生凝结水，避免蒸汽接入管内的凝结水流入蒸汽喷管，在蒸汽喷管外设蒸汽保温套管。加湿蒸汽先经蒸汽喷管外的套管进入分离筒分离凝结水，然后再经调节阀孔进入干燥室，最后才到蒸汽喷管中去，以此保证喷出“干燥”的蒸汽。

2）电热加湿器。电热加湿器利用电能产生蒸汽，并直接混入空气中，有电热式和电极式两种。电热加湿器结构紧凑，且加湿量容易控制，但加湿量小，耗电量较大，因而多在小型独立式空调系统（如各种立柜式空调机组）中采用。

图5-5 干蒸汽加湿器

（2）喷雾加湿。喷雾加湿设备是将常温的水喷成雾状直接进入空气中的加湿设备。利用高速喷出的压缩空气引射出水滴，并使水雾化而进行加湿的方法称为压缩空气喷雾加湿。

4.空气除湿设备

对于空气湿度比较大的场合，往往需对空气进行减湿处理，可以用空气除湿设备降低湿度，使空气干燥。空气的减湿方法有加热通风法、冷却除湿机减湿法、吸湿剂减湿和转轮除湿机减湿等。

（1）加热通风法减湿是向空调房间送入热风或直接在空调房间进行加热来降低室内空气相对湿度的方法。实践证明，当室内的含湿量一定时，空气的温度每升高1℃，相对湿度约降低5％。但空气的等湿升温过程并不能减少含湿量，只能降低相对湿度，即不能真正除湿。如果加热的同时又送以热风，则可把水分带出室外，这就能达到真正减湿的目的。这种方法的优点是：方法简单、投资少、运行费用低；缺点是：相对湿度控制不严格。

（2）冷却除湿机减湿是利用制冷设备来除掉空气中水分的方法。冷却除湿机一般做成机组的形式，它由制冷压缩机、蒸发器、冷凝器、储液器、过滤干燥器、电磁阀、膨胀阀和风机组成。

冷却除湿机的优点是：除湿性能稳定可靠，管理方便，只要有电源的地方就可以使用，特别适用于需要除湿升温的地下建筑；缺点是：初投资和运行费用高，噪声大。冷却除湿机宜在温度为15～35℃、相对湿度50％以上的条件下工作，不宜用在温度4℃以下的场合。如果温度过低，蒸发器表面会结霜，影响传热，增大空气流通的阻力，除湿能力降低。

（3）吸湿剂减湿是指利用吸湿剂的作用，使空气中的水分被吸湿剂吸收或吸附的过程，有固体吸湿剂和液体吸湿剂之分。

常用的固体吸湿材料有硅胶、铝胶和活性炭等。由于固体吸湿剂在吸湿达到饱和后将失去吸湿作用，因此采用固体吸湿方法时必须设置一套完整的吸湿及再生系统（通常利用干燥器使吸湿剂脱水再生），并要求吸湿和再生系统之间能自动转换。

常用的液体吸湿材料有氯化锂、三甘醇及氯化钙水溶液等。液体吸湿剂吸收水分后，溶液浓度降低，吸湿能力下降，因此，需对吸湿后的溶液加热浓缩，去除水分，提高浓度后继续使用。使用液体吸湿法时应采取防止盐类腐蚀设备的措施。

（4）转轮除湿机减湿工作原理如图5-6所示。在转轮除湿机内部，转轮以8～12r／h的速度缓慢旋转，当潮湿空气进入转轮的处理区域时，空气中水分子被转轮内的吸湿剂吸收，变成干的空气。同时在再生区域，另一路空气先经过再生加热器后变成高温空气（一般为100～140℃）并穿过吸湿后的转轮，使转轮中已吸附的水分蒸发，从而恢复了转轮的除湿能力；同时，再生空气因蒸发了转轮的水分而变成湿空气，被再生风机排到室外。

图5-6 转轮除湿机工作原理

5.空气净化设备

空调的任务之一是保证被处理的空气有一定的洁净度，因此在空调系统中，必须设置各种形式的空气净化处理设备。空气净化包括除尘、消毒、除臭以及离子化等，其中除尘是最常见的空气净化工作，除尘最常用的方法就是空气过滤。空气过滤主要是将大气中有害的微粒（包括灰尘、烟尘）和有害气体（烟雾、细菌、病毒）通过过滤设备处理，从而降低或排除空气中的微粒。

空气过滤器按作用原理可分为金属网格浸油过滤器、干式纤维过滤器和静电过滤器三种，按照过滤灰尘颗粒直径的大小可分为初效、中效和高效过滤器三种。

（1）初效过滤器主要用于过滤粒径大于5.0μm的大颗粒灰尘。

（2）中效过滤器主要用于过滤粒径大于1.0μm的中等粒子灰尘。

（3）高效过滤器主要用于过滤粒径小于1.0μm的粒子灰尘。

实践表明，过滤器不仅能过滤掉空气中的灰尘，还可以过滤掉细菌。

初、中效过滤器材料多数采用化纤无纺布滤料，亚高效过滤器多数采用聚丙烯超细纤维滤料，高效过滤器采用超细玻璃纤维滤纸。对大多数舒适性空调系统来说，设置一道初效过滤器，将空气中大颗粒灰尘过滤掉即可。对某些空调有一定的洁净要求，但洁净度指标还达不到最低级别洁净室的洁净度要求，在这种系统中需设置两道过滤器，即第一道为初效过滤器，第二道为中效过滤器。而对于空气洁净度要求较高的空调系统，应从工艺的特殊要求出发，除了设置上述两道空气过滤器外，在空调送风口前需再设置第三道过滤器，即高中效、亚高效或高效过滤器。

6.空气消声设备

空调系统的消声措施主要包括减少系统噪声的产生和在系统中设置消声设备（消声器）两个方面。可采取的措施有以下几种。

（1）选用低噪声风机，并尽量使其工作点接近最高效率点。

（2）适当降低风道中的气流速度。对一般消声要求的系统，主风道中的气流速度不宜超过8m／s，有严格消声要求的系统不宜超过5m／s。

（3）电动机与风机最好采用直接传动，如无法做到，则采用带式传动。将风机安在减振基础上，并且进、出气口与风道之间采用柔性连接（软接）；在空调机房内和风道中粘贴吸声材料，以及将风机安装在单独的小室内等。

消声器的种类很多，按消声的原理主要有以下几类。

（1）阻性消声器。阻性消声器把多孔松散的吸声材料固定在气流管道内壁，当声波传播时，将激发材料孔隙中的分子振动，由于摩擦阻力的作用，声能转化为热能而消失，从而起到消减噪声的作用，如图5-7（a）所示。这种消声器对于高频和中频噪声有良好的消声性能，但对低频噪声的消声性能较差，适用于消除空调通风系统及以中、高频噪声为主的各种空气动力设备的噪声。

图5-7 消声器的构造示意图

（a）阻性消声器；（b）抗性消声器；（c）共振消声器

（2）抗性消声器。抗性消声器的气流通过截面突然改变的风道时，将使沿风道传播的声波向声源方向反射回去而起到消声作用。如图5-7（b）所示，这种消声器对低频噪声有良好的消声作用。

（3）共振消声器。共振消声器中小孔处的空气与共振腔内的空气构成一个弹性振动系统。当外界噪声的振动频率与该弹性振动系统的固有频率相同时，引起小孔处的空气柱强烈摩擦，声能就因克服摩擦阻力而消耗。如图5-7（c）所示，这种消声器有消除低频噪声的性能，但频率范围很窄。

（4）宽频带复合式消声器。宽频带复合式消声器是上述几种消声器的综合体，以便集中它们各自的性能特点以弥补单独使用时的不足。如阻性、抗性复合式消声器和阻性、共振复合消声器等。这些消声器对于各种频率的噪声均有良好的消声作用。

7.空调系统减振设备

空调系统中的通风机、水泵、制冷压缩机等设备产生的振动，会传至支撑结构（如楼板或基础）或管道，并引起后者振动。这些振动有时会影响人的身体健康或影响产品的质量，甚至还会危及支撑结构的安全。空调系统减振的措施如下。

（1）为减弱风机等设备运行时产生的振动，可将风机固定在钢筋混凝土板上，下面再安装隔振器，如图5-8（a）所示；有时，也可将风机固定在型钢支架上，下面再安装隔振器，如图5-8（b）所示。

图5-8 风机隔振台座示意图

（a）风机固定在钢筋混凝土板上；（b）风机固定在型钢支架上

1—减振器；2—型钢支架；3—混凝土支墩；4—支承结构；5—钢筋混凝土板

钢筋混凝土台座的质量较大，台座振动小，运行比较平稳，但制作复杂，安装也不太方便；型钢台座质量轻，制作、安装方便，应用比较普遍，特别是当设备设置在楼层或屋顶时，较多采用这种台座，但台座振动较前者大。

（2）管道振动是由于运行设备的振动及输送介质（气体、液体）的振动冲击所造成的。为减少管道振动时对周围的影响，除了在管道与运行设备的连接处采用软接头外，还要每隔一定距离设置管道隔振吊架或隔振支承。在管道穿过墙、楼板（或屋面）时，采用软接头连接。