一、空氣調節(jié)的定義
空氣調節(jié)是指用人工方法對受控區(qū)域內空氣的溫度、濕度、速度及潔凈度進行調節(jié)，以滿足人員和（或）工藝的要求。現代科技與生產的發(fā)展對室內空氣環(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，還會對空氣的壓力、成分、噪聲等參數提出相應的控制要求。所謂受控區(qū)域，可以是由圍護結構所構成的內部空間整體，也可以是該空間中的部分區(qū)域。
根據不同的服務對象及使用要求，被調節(jié)參數的控制精度也不相同。例如對于一般的民用舒適性空調，室內空氣溫度的控制精度可以在±2℃，而工藝性空調可能是±0.5℃，±0.1℃甚至更??；在舒適溫度范圍內，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格的要求；民用空調對空氣中可吸入顆粒物以質量濃度0.15mg/m³為控制標準，而凈化空調則以大于等于某一控制粒徑的粒子計數濃度為控制標準；對空氣中有害氣體的控制標準也大不一樣，民用空調通常以有害氣體的ppm（10^-6體積分數）值來控制，而凈化空調要用ppb（10^-9體積分數）甚至ppt（10^-12體積分數）來制定控制標準。不同的控制標準對系統(tǒng)的設計、設備的選擇及運行控制方式等都會提出明顯不同的技術要求，同時也會對系統(tǒng)的造價和運行能耗造成很大的不同。
空氣調節(jié)從學科與專業(yè)領域的劃分來說屬于暖通空調范疇，暖通空調的全稱是供熱、通風及空氣調節(jié)，英文資料中用HVAC表示。供熱的主要任務是為用戶提供熱能，包括熱水、蒸汽等，可以用于生產需求，也可以用于室內空氣環(huán)境控制。通風與空氣調節(jié)都以空氣為調節(jié)處理對象，所以它們同屬“通風工程”的范疇。但通風主要以室內空氣中的污染物為控制對象，采用通風換氣手段以新鮮空氣來稀釋或置換室內污染空氣，使室內達到衛(wèi)生標準，同時對排出室內的空氣進行必要的凈化處理，使其達到排放標準，以保護大氣環(huán)境。
雖然采暖系統(tǒng)在冬季也在調節(jié)室內環(huán)境的溫度，但它不能在夏季供冷，并且它不具備調節(jié)室內空氣濕度的能力。作為完善的空調系統(tǒng)，必須具備能夠對空氣進行冷卻和減濕的處理能力，這就使空調與制冷密切的聯系在一起了。絕大多數空調系統(tǒng)由于對冷量的穩(wěn)定和大負荷需求，采用了能耗與代價都比較高的人工制冷系統(tǒng)，少數采用自然冷源和非冷凍減濕的系統(tǒng)也得到了應用。
二、空氣調節(jié)系統(tǒng)的構成及分類
1、空氣調節(jié)系統(tǒng)的基本構成
一個完整的空調系統(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）、空氣處理末端設備（對空氣進行熱濕及凈化處理）、空氣動力設備（提供空氣流動的動力，可能與末端設備組合在一起）、管路（將所有設備及部件連接成系統(tǒng)，包括管道、風口、閥門、靜壓箱、消聲器等）、調節(jié)控制部件（為保證系統(tǒng)正常運行的檢測與控制軟、硬件）等。當然，并非所有的空調系統(tǒng)都是如此復雜的，許多商用、家用空調就要簡單得多，有些本質上就是一個小型制冷系統(tǒng)，例如現在居民廣泛應用的分體式空調器。
下圖為包含冷熱源設備在內的空調系統(tǒng)的示意圖：

空調箱（稱為空氣處理設備或末端裝置）從新風口25引入室外新風，與來自回風口24的室內回風混合，經空調箱內的空氣過濾器6、空氣冷卻器7、空氣加熱器9、空氣加濕器11處理后，由風機14經送風口20送入室內。制冷機組3向空調箱內的空氣冷卻器提供冷凍水，鍋爐17向空調箱內的空氣加熱器及空氣加濕器提供蒸汽，冷卻塔1將制冷機組的冷凝熱散發(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組，可以分別向空調箱提供冷凍水和熱水等。
2、空調系統(tǒng)的分類
這里討論的空調系統(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）按空氣處理設備的設置情況分類
1）集中式系統(tǒng)
集中式系統(tǒng)中所有空氣處理設備（通常為組合式空調機組）集中于空調機房內，經過處理的空氣通過送風管分送到各空調區(qū)域。大多數空調系統(tǒng)采用回風，則回風通過回風管返回空調機房。集中式系統(tǒng)的本質是空氣集中處理，在空調房間內不再有二次空氣處理設備。集中式系統(tǒng)也就是全空氣系統(tǒng)，通常應用于空氣處理要求比較高的科研、生產場合以及民用建筑內的高大空間。集中式系統(tǒng)因為采用了由不同功能段組合而成的空調機組，所以可以根據需要實現對空氣完善的處理。在空調區(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；室內沒有濕表面，不易滋生細菌，衛(wèi)生條件比較好。但它需要空調機房，需要較高的建筑層高以布置送回風管；當處理風量比較大時，對建筑、結構及其它設備專業(yè)的要求比較高；由于采用回風，所以不同空調區(qū)域的空氣會通過回風相混合，存在交叉污染的可能；當一個系統(tǒng)服務于多個要求不同的空調區(qū)域時，在分區(qū)域調節(jié)控制方面比較復雜，甚至會難以達到控制要求。
2）分散式系統(tǒng)
分散式系統(tǒng)中空氣處理設備（通常為風機盤管、室內機等）分散設置在各空調區(qū)域內，獨立的對該區(qū)域的空氣進行處理，處理過程所需的冷熱工質可以是集中供給的（如風機盤管系統(tǒng)的冷熱水系統(tǒng)、多聯機系統(tǒng)的冷劑系統(tǒng)等），也可以是獨立機組自帶的（如家用空調器等）。分散式系統(tǒng)有布置靈活、調節(jié)方便、節(jié)省空間等優(yōu)點，但也存在空氣處理標準與能力較低、濕度控制不佳、設備噪聲大、凝結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備。典型的代表是風機盤管+新風系統(tǒng)。部分空氣處理設備（如新風空調機組）集中設備，如集中式系統(tǒng)將集中處理的空氣分送各空調區(qū)域；部分空氣處理設備（如風機盤管機組）分散設置，獨立設置各自區(qū)域的空氣，所以兼有上述兩種系統(tǒng)的優(yōu)缺點。帶有集中新風處理系統(tǒng)的多聯機系統(tǒng)也屬此列。
（2）按負擔室內負荷的工作介質分類
所謂負擔室內負荷的工作介質是指進入空調室內、攜帶室內熱濕與污染負荷后離開室內的介質。
1）全空氣系統(tǒng)
全空氣系統(tǒng)中室內負荷全部由送入室內的經過處理的空氣負擔，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荷的要求，所以通常要求用斷面積較大的風管，占用較多的建筑空間。
由于送入的空氣可以經過集中凈化處理，送風中的有害物含量較低，所以還可以有效消除室內的污染負荷，實現較高的室內潔凈度，這是其它形式的系統(tǒng)難以實現的。
根據送風量是否可變，全空氣系統(tǒng)又分為定風量系統(tǒng)和變風量系統(tǒng)。定風量系統(tǒng)控制比較簡單，通過調節(jié)送風的溫度或間斷性送風來適應空調負荷的變化。變風量系統(tǒng)可以采用調節(jié)送風量（或結合調節(jié)送風溫度）的方法適應負荷變化，后者的調節(jié)效果優(yōu)于前者，但系統(tǒng)及控制要復雜得多。變風量系統(tǒng)從理論上講要比定風量系統(tǒng)節(jié)能，但若設計、安裝與調試存在問題，也可能達不到預期的節(jié)能效果。
2）全水系統(tǒng)
全水系統(tǒng)中室內負荷全部由送入室內的經過處理的水負擔，如圖b所示，屬于分散式系統(tǒng)。夏季送入溫度較低的水，在室內空氣處理設備中吸收了室內空氣的余熱和余濕后排出房間。由于水的比熱遠大于空氣，所以處理同樣的室內負荷所需的水量遠小于空氣量，水管的尺寸遠小于風管，可以少占空間與層高。但全水系統(tǒng)無法解決室內的污染負荷，也不能對室內空氣加濕，所以除了住宅等一些可以通過其它手段通風換氣和濕度控制要求不高的場合，一般不單獨采用。由于水管進入空調區(qū)域，還可能產生水滲漏等問題。
3）空氣-水系統(tǒng)
空氣-水系統(tǒng)中室內負荷由送入室內的經過處理的空氣和水共同負擔，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，調節(jié)方便靈活，又能滿足室內的衛(wèi)生要求，所以應用十分廣泛。典型的有風機盤管+新風系統(tǒng)，還有誘導器系統(tǒng)及輻射供熱供冷+新風系統(tǒng)。
4）制冷劑系統(tǒng)
制冷劑系統(tǒng)中室內負荷全部由送入室內的制冷劑負擔，如圖d所示，屬于分散式系統(tǒng)。設于室內的空氣處理裝置在夏季實質上是制冷系統(tǒng)的蒸發(fā)器，對于熱泵式機組冬季轉換為冷凝器。窗式空調器、分體式空調器（一拖一、一拖多）、柜式空調器以及多聯機均屬此類系統(tǒng)。如果另外配置了集中的新風處理系統(tǒng)，則成為空氣-制冷劑系統(tǒng)，應歸入半集中式系統(tǒng)。
（3）按送風空氣的來源分類
1）封閉式系統(tǒng)
封閉式系統(tǒng)中所有送風都來自于室內回風，如圖a所示：

空氣處理設備不處理室外新風。由于是對室內空氣循環(huán)使用，所以系統(tǒng)耗冷、熱量少，比較節(jié)省，但室內污染無法排除，空氣質量難以保證。如果要長期使用，必須考慮空氣的凈化與再生問題。在大多數住宅和少數辦公、商業(yè)等建筑中應用的前提是具備開門窗通風換氣的條件。這種系統(tǒng)主要應用于特殊場合，如潛艇、人防工程的戰(zhàn)時隔絕式通風等。
2）直流式系統(tǒng)
直流式系統(tǒng)中所有送風都來自于室外新風，如圖b所示。空氣處理設備不處理室內回風。由于采用全新風，室內空氣質量可以得到較好的保證，避免了采用回風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散發(fā)有害物量大、危險性大、不允許采用回風的場合。為了節(jié)能，條件允許時可以考慮對排風采用合適的熱回收技術。
3）混合式系統(tǒng)
混合式系統(tǒng)中送風部分來自于室內回風，部分采用室外新風，如圖c所示?？諝馓幚碓O備處理來自新風與回風的混合空氣。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，是目前應用較廣泛的形式。
（4）按服務對象分類
1）工藝性空調
工藝性空調為工農業(yè)生產、科研、軍事、航天等領域的生產科研過程提供滿足特定要求的空氣環(huán)境。根據具體工藝要求，所控制的環(huán)境參數及精度、系統(tǒng)形式與技術含量有很大差別。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
舒適性空調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。通常應用于公共建筑、辦公樓、學校與住宅等。與工藝性空調相比，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。具體工程應采用什么類型的空調系統(tǒng)要根據具體情況而定，除了滿足必要的環(huán)境條件外，還要考慮周邊環(huán)境、建筑、結構、能源供應、造價、運行費用、運行管理、使用壽命、環(huán)境友好性等許多因素。同類工程的技術方案可能有相似性。同一工程中可以包含不同類型的空調系統(tǒng)。