一、空氣調(diào)節(jié)的定義
空氣調(diào)節(jié)是指用人工方法對受控區(qū)域內(nèi)空氣的溫度、濕度、速度及潔凈度進(jìn)行調(diào)節(jié)，以滿足人員和（或）工藝的要求。現(xiàn)代科技與生產(chǎn)的發(fā)展對室內(nèi)空氣環(huán)境不斷提出新的、更高的要求，所以在某些場合，特別是在潔凈室內(nèi)，還會對空氣的壓力、成分、噪聲等參數(shù)提出相應(yīng)的控制要求。所謂受控區(qū)域，可以是由圍護(hù)結(jié)構(gòu)所構(gòu)成的內(nèi)部空間整體，也可以是該空間中的部分區(qū)域。
根據(jù)不同的服務(wù)對象及使用要求，被調(diào)節(jié)參數(shù)的控制精度也不相同。例如對于一般的民用舒適性空調(diào)，室內(nèi)空氣溫度的控制精度可以在±2℃，而工藝性空調(diào)可能是±0.5℃，±0.1℃甚至更小；在舒適溫度范圍內(nèi)，空氣的相對濕度可以在30%～80%，但對紡織、印刷等工藝，相對濕度就有比較嚴(yán)格的要求；民用空調(diào)對空氣中可吸入顆粒物以質(zhì)量濃度0.15mg/m³為控制標(biāo)準(zhǔn)，而凈化空調(diào)則以大于等于某一控制粒徑的粒子計數(shù)濃度為控制標(biāo)準(zhǔn)；對空氣中有害氣體的控制標(biāo)準(zhǔn)也大不一樣，民用空調(diào)通常以有害氣體的ppm（10^-6體積分?jǐn)?shù)）值來控制，而凈化空調(diào)要用ppb（10^-9體積分?jǐn)?shù)）甚至ppt（10^-12體積分?jǐn)?shù)）來制定控制標(biāo)準(zhǔn)。不同的控制標(biāo)準(zhǔn)對系統(tǒng)的設(shè)計、設(shè)備的選擇及運(yùn)行控制方式等都會提出明顯不同的技術(shù)要求，同時也會對系統(tǒng)的造價和運(yùn)行能耗造成很大的不同。
空氣調(diào)節(jié)從學(xué)科與專業(yè)領(lǐng)域的劃分來說屬于暖通空調(diào)范疇，暖通空調(diào)的全稱是供熱、通風(fēng)及空氣調(diào)節(jié)，英文資料中用HVAC表示。供熱的主要任務(wù)是為用戶提供熱能，包括熱水、蒸汽等，可以用于生產(chǎn)需求，也可以用于室內(nèi)空氣環(huán)境控制。通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)都以空氣為調(diào)節(jié)處理對象，所以它們同屬“通風(fēng)工程”的范疇。但通風(fēng)主要以室內(nèi)空氣中的污染物為控制對象，采用通風(fēng)換氣手段以新鮮空氣來稀釋或置換室內(nèi)污染空氣，使室內(nèi)達(dá)到衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，同時對排出室內(nèi)的空氣進(jìn)行必要的凈化處理，使其達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，以保護(hù)大氣環(huán)境。
雖然采暖系統(tǒng)在冬季也在調(diào)節(jié)室內(nèi)環(huán)境的溫度，但它不能在夏季供冷，并且它不具備調(diào)節(jié)室內(nèi)空氣濕度的能力。作為完善的空調(diào)系統(tǒng)，必須具備能夠?qū)諝膺M(jìn)行冷卻和減濕的處理能力，這就使空調(diào)與制冷密切的聯(lián)系在一起了。絕大多數(shù)空調(diào)系統(tǒng)由于對冷量的穩(wěn)定和大負(fù)荷需求，采用了能耗與代價都比較高的人工制冷系統(tǒng)，少數(shù)采用自然冷源和非冷凍減濕的系統(tǒng)也得到了應(yīng)用。
二、空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的構(gòu)成及分類
1、空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的基本構(gòu)成
一個完整的空調(diào)系統(tǒng)，特別是規(guī)模較大的系統(tǒng)要包括冷熱源（為系統(tǒng)提供穩(wěn)定的冷熱需求）、空氣處理末端設(shè)備（對空氣進(jìn)行熱濕及凈化處理）、空氣動力設(shè)備（提供空氣流動的動力，可能與末端設(shè)備組合在一起）、管路（將所有設(shè)備及部件連接成系統(tǒng)，包括管道、風(fēng)口、閥門、靜壓箱、消聲器等）、調(diào)節(jié)控制部件（為保證系統(tǒng)正常運(yùn)行的檢測與控制軟、硬件）等。當(dāng)然，并非所有的空調(diào)系統(tǒng)都是如此復(fù)雜的，許多商用、家用空調(diào)就要簡單得多，有些本質(zhì)上就是一個小型制冷系統(tǒng)，例如現(xiàn)在居民廣泛應(yīng)用的分體式空調(diào)器。
下圖為包含冷熱源設(shè)備在內(nèi)的空調(diào)系統(tǒng)的示意圖：

空調(diào)箱（稱為空氣處理設(shè)備或末端裝置）從新風(fēng)口25引入室外新風(fēng)，與來自回風(fēng)口24的室內(nèi)回風(fēng)混合，經(jīng)空調(diào)箱內(nèi)的空氣過濾器6、空氣冷卻器7、空氣加熱器9、空氣加濕器11處理后，由風(fēng)機(jī)14經(jīng)送風(fēng)口20送入室內(nèi)。制冷機(jī)組3向空調(diào)箱內(nèi)的空氣冷卻器提供冷凍水，鍋爐17向空調(diào)箱內(nèi)的空氣加熱器及空氣加濕器提供蒸汽，冷卻塔1將制冷機(jī)組的冷凝熱散發(fā)到大氣中。實際系統(tǒng)的冷熱源方案可以有多種選擇，例如可以采用熱水鍋爐為空氣加熱器提供熱水，而空氣加濕采用其它方案；也可采用冷熱源合一的熱泵機(jī)組，可以分別向空調(diào)箱提供冷凍水和熱水等。
2、空調(diào)系統(tǒng)的分類
這里討論的空調(diào)系統(tǒng)僅涉及空氣處理系統(tǒng)而不包括冷熱源，是傳統(tǒng)的分類方法。
（1）按空氣處理設(shè)備的設(shè)置情況分類
1）集中式系統(tǒng)
集中式系統(tǒng)中所有空氣處理設(shè)備（通常為組合式空調(diào)機(jī)組）集中于空調(diào)機(jī)房內(nèi)，經(jīng)過處理的空氣通過送風(fēng)管分送到各空調(diào)區(qū)域。大多數(shù)空調(diào)系統(tǒng)采用回風(fēng)，則回風(fēng)通過回風(fēng)管返回空調(diào)機(jī)房。集中式系統(tǒng)的本質(zhì)是空氣集中處理，在空調(diào)房間內(nèi)不再有二次空氣處理設(shè)備。集中式系統(tǒng)也就是全空氣系統(tǒng)，通常應(yīng)用于空氣處理要求比較高的科研、生產(chǎn)場合以及民用建筑內(nèi)的高大空間。集中式系統(tǒng)因為采用了由不同功能段組合而成的空調(diào)機(jī)組，所以可以根據(jù)需要實現(xiàn)對空氣完善的處理。在空調(diào)區(qū)域沒有冷凍水及冷凝水管道，避免了可能發(fā)生的漏水、滴水問題；室內(nèi)沒有濕表面，不易滋生細(xì)菌，衛(wèi)生條件比較好。但它需要空調(diào)機(jī)房，需要較高的建筑層高以布置送回風(fēng)管；當(dāng)處理風(fēng)量比較大時，對建筑、結(jié)構(gòu)及其它設(shè)備專業(yè)的要求比較高；由于采用回風(fēng)，所以不同空調(diào)區(qū)域的空氣會通過回風(fēng)相混合，存在交叉污染的可能；當(dāng)一個系統(tǒng)服務(wù)于多個要求不同的空調(diào)區(qū)域時，在分區(qū)域調(diào)節(jié)控制方面比較復(fù)雜，甚至?xí)y以達(dá)到控制要求。
2）分散式系統(tǒng)
分散式系統(tǒng)中空氣處理設(shè)備（通常為風(fēng)機(jī)盤管、室內(nèi)機(jī)等）分散設(shè)置在各空調(diào)區(qū)域內(nèi)，獨(dú)立的對該區(qū)域的空氣進(jìn)行處理，處理過程所需的冷熱工質(zhì)可以是集中供給的（如風(fēng)機(jī)盤管系統(tǒng)的冷熱水系統(tǒng)、多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)的冷劑系統(tǒng)等），也可以是獨(dú)立機(jī)組自帶的（如家用空調(diào)器等）。分散式系統(tǒng)有布置靈活、調(diào)節(jié)方便、節(jié)省空間等優(yōu)點，但也存在空氣處理標(biāo)準(zhǔn)與能力較低、濕度控制不佳、設(shè)備噪聲大、凝結(jié)水排放及與建筑裝修配合等問題。
3）半集中式系統(tǒng)
半集中式系統(tǒng)是結(jié)合了上述兩種系統(tǒng)形式，既有集中也有分散的空氣處理設(shè)備。典型的代表是風(fēng)機(jī)盤管+新風(fēng)系統(tǒng)。部分空氣處理設(shè)備（如新風(fēng)空調(diào)機(jī)組）集中設(shè)備，如集中式系統(tǒng)將集中處理的空氣分送各空調(diào)區(qū)域；部分空氣處理設(shè)備（如風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組）分散設(shè)置，獨(dú)立設(shè)置各自區(qū)域的空氣，所以兼有上述兩種系統(tǒng)的優(yōu)缺點。帶有集中新風(fēng)處理系統(tǒng)的多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)也屬此列。
（2）按負(fù)擔(dān)室內(nèi)負(fù)荷的工作介質(zhì)分類
所謂負(fù)擔(dān)室內(nèi)負(fù)荷的工作介質(zhì)是指進(jìn)入空調(diào)室內(nèi)、攜帶室內(nèi)熱濕與污染負(fù)荷后離開室內(nèi)的介質(zhì)。
1）全空氣系統(tǒng)
全空氣系統(tǒng)中室內(nèi)負(fù)荷全部由送入室內(nèi)的經(jīng)過處理的空氣負(fù)擔(dān)，如圖a所示，屬于集中式系統(tǒng)。

夏季送入溫濕度較低的空氣，吸收了室內(nèi)的余熱和余濕后排出房間，冬季則相反。由于空氣的比熱較小，需要較大的空氣流量才能滿足消除負(fù)荷的要求，所以通常要求用斷面積較大的風(fēng)管，占用較多的建筑空間。
由于送入的空氣可以經(jīng)過集中凈化處理，送風(fēng)中的有害物含量較低，所以還可以有效消除室內(nèi)的污染負(fù)荷，實現(xiàn)較高的室內(nèi)潔凈度，這是其它形式的系統(tǒng)難以實現(xiàn)的。
根據(jù)送風(fēng)量是否可變，全空氣系統(tǒng)又分為定風(fēng)量系統(tǒng)和變風(fēng)量系統(tǒng)。定風(fēng)量系統(tǒng)控制比較簡單，通過調(diào)節(jié)送風(fēng)的溫度或間斷性送風(fēng)來適應(yīng)空調(diào)負(fù)荷的變化。變風(fēng)量系統(tǒng)可以采用調(diào)節(jié)送風(fēng)量（或結(jié)合調(diào)節(jié)送風(fēng)溫度）的方法適應(yīng)負(fù)荷變化，后者的調(diào)節(jié)效果優(yōu)于前者，但系統(tǒng)及控制要復(fù)雜得多。變風(fēng)量系統(tǒng)從理論上講要比定風(fēng)量系統(tǒng)節(jié)能，但若設(shè)計、安裝與調(diào)試存在問題，也可能達(dá)不到預(yù)期的節(jié)能效果。
2）全水系統(tǒng)
全水系統(tǒng)中室內(nèi)負(fù)荷全部由送入室內(nèi)的經(jīng)過處理的水負(fù)擔(dān)，如圖b所示，屬于分散式系統(tǒng)。夏季送入溫度較低的水，在室內(nèi)空氣處理設(shè)備中吸收了室內(nèi)空氣的余熱和余濕后排出房間。由于水的比熱遠(yuǎn)大于空氣，所以處理同樣的室內(nèi)負(fù)荷所需的水量遠(yuǎn)小于空氣量，水管的尺寸遠(yuǎn)小于風(fēng)管，可以少占空間與層高。但全水系統(tǒng)無法解決室內(nèi)的污染負(fù)荷，也不能對室內(nèi)空氣加濕，所以除了住宅等一些可以通過其它手段通風(fēng)換氣和濕度控制要求不高的場合，一般不單獨(dú)采用。由于水管進(jìn)入空調(diào)區(qū)域，還可能產(chǎn)生水滲漏等問題。
3）空氣-水系統(tǒng)
空氣-水系統(tǒng)中室內(nèi)負(fù)荷由送入室內(nèi)的經(jīng)過處理的空氣和水共同負(fù)擔(dān)，如圖c所示。屬于半集中式系統(tǒng)。這種系統(tǒng)形式上兼有上述兩種系統(tǒng)的優(yōu)點，既可減少對空間的占用，調(diào)節(jié)方便靈活，又能滿足室內(nèi)的衛(wèi)生要求，所以應(yīng)用十分廣泛。典型的有風(fēng)機(jī)盤管+新風(fēng)系統(tǒng)，還有誘導(dǎo)器系統(tǒng)及輻射供熱供冷+新風(fēng)系統(tǒng)。
4）制冷劑系統(tǒng)
制冷劑系統(tǒng)中室內(nèi)負(fù)荷全部由送入室內(nèi)的制冷劑負(fù)擔(dān)，如圖d所示，屬于分散式系統(tǒng)。設(shè)于室內(nèi)的空氣處理裝置在夏季實質(zhì)上是制冷系統(tǒng)的蒸發(fā)器，對于熱泵式機(jī)組冬季轉(zhuǎn)換為冷凝器。窗式空調(diào)器、分體式空調(diào)器（一拖一、一拖多）、柜式空調(diào)器以及多聯(lián)機(jī)均屬此類系統(tǒng)。如果另外配置了集中的新風(fēng)處理系統(tǒng)，則成為空氣-制冷劑系統(tǒng)，應(yīng)歸入半集中式系統(tǒng)。
（3）按送風(fēng)空氣的來源分類
1）封閉式系統(tǒng)
封閉式系統(tǒng)中所有送風(fēng)都來自于室內(nèi)回風(fēng)，如圖a所示：

空氣處理設(shè)備不處理室外新風(fēng)。由于是對室內(nèi)空氣循環(huán)使用，所以系統(tǒng)耗冷、熱量少，比較節(jié)省，但室內(nèi)污染無法排除，空氣質(zhì)量難以保證。如果要長期使用，必須考慮空氣的凈化與再生問題。在大多數(shù)住宅和少數(shù)辦公、商業(yè)等建筑中應(yīng)用的前提是具備開門窗通風(fēng)換氣的條件。這種系統(tǒng)主要應(yīng)用于特殊場合，如潛艇、人防工程的戰(zhàn)時隔絕式通風(fēng)等。
2）直流式系統(tǒng)
直流式系統(tǒng)中所有送風(fēng)都來自于室外新風(fēng)，如圖b所示?？諝馓幚碓O(shè)備不處理室內(nèi)回風(fēng)。由于采用全新風(fēng)，室內(nèi)空氣質(zhì)量可以得到較好的保證，避免了采用回風(fēng)可能造成的交叉污染。但系統(tǒng)耗冷、熱量大、能耗高，所以通常只用于室內(nèi)散發(fā)有害物量大、危險性大、不允許采用回風(fēng)的場合。為了節(jié)能，條件允許時可以考慮對排風(fēng)采用合適的熱回收技術(shù)。
3）混合式系統(tǒng)
混合式系統(tǒng)中送風(fēng)部分來自于室內(nèi)回風(fēng)，部分采用室外新風(fēng)，如圖c所示?？諝馓幚碓O(shè)備處理來自新風(fēng)與回風(fēng)的混合空氣。這種系統(tǒng)形式具備了上述兩種系統(tǒng)的優(yōu)點，兼顧節(jié)能與健康，是目前應(yīng)用較廣泛的形式。
（4）按服務(wù)對象分類
1）工藝性空調(diào)
工藝性空調(diào)為工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科研、軍事、航天等領(lǐng)域的生產(chǎn)科研過程提供滿足特定要求的空氣環(huán)境。根據(jù)具體工藝要求，所控制的環(huán)境參數(shù)及精度、系統(tǒng)形式與技術(shù)含量有很大差別。如果上述環(huán)境中有操作人員，還必必須考慮人員的健康與舒適要求。
2）舒適性空調(diào)
舒適性空調(diào)為人員工作和生活提供健康舒適的空氣環(huán)境，有時也稱為民用空調(diào)。通常應(yīng)用于公共建筑、辦公樓、學(xué)校與住宅等。與工藝性空調(diào)相比，其系統(tǒng)形式及控制要求相對簡單。
有些工程對象中同時包含上述兩類系統(tǒng)，例如工業(yè)企業(yè)中也有辦公樓、食堂、宿舍等。具體工程應(yīng)采用什么類型的空調(diào)系統(tǒng)要根據(jù)具體情況而定，除了滿足必要的環(huán)境條件外，還要考慮周邊環(huán)境、建筑、結(jié)構(gòu)、能源供應(yīng)、造價、運(yùn)行費(fèi)用、運(yùn)行管理、使用壽命、環(huán)境友好性等許多因素。同類工程的技術(shù)方案可能有相似性。同一工程中可以包含不同類型的空調(diào)系統(tǒng)。