暖通空调-第二版陆亚俊

第一章绪论•§1-1采暖通风与空气调节的含义•§1-2采暖通风与空调系统的工作原理•§1-3暖通空调系统的分类•§1-4暖风空调技术的发展概况§1-1采暖通风与空气调节的含义一、建筑与建筑环境1、建筑：由围护结构构成的人类在其中生活与工作场所。2、围护结构墙、顶、在面、门、窗等构筑物，分为外围护结构与内围护结构。3、建筑环境：建筑场内冷、暖、湿度、空气洁净度、空气流速声、光等组成。4、环境作用关于人类的健康、寿命、工作效率、产品质量、科研进行等舒适性：温湿度宜人，空气清新，光照柔和，宁静舒适。工艺性：生产与科学实验，恒温：标准量具生产；恒湿：纺织；恒温恒湿：合成纤维生产；洁净：电子工业、生物工程；无菌：医药，医疗。5、对环境的要求：二、采暖通风与空气调节•1、采暖通风与空调：控制建筑热湿环境和室内空气品质的技术保证建筑环境中部分指标要求。2、采暖（Heating）——又称供暖•定义：按需要给建筑物供给热能，保证室内温度按人们要求持续在高于外界环境。•是人类最早期开始使用的室内温度指标控制手段。•分为分散式：热源与散热设备在一处，火坑、火炉、火墙、火地。集中式：热源与散热设备分开，目前楼房中。•采暖系统的影响：舒适感（温度），卫生、美观、能量的有效利用。•3、通风：（Ventilating）定义：向房间送入，或由房间排出空气的过程。•目的：利用室外空气（称新鲜空气或新风）来置换建筑物内的空气（称室内空气）•功能：1.提供人呼吸需要的氧气；2.稀释室内污染物或气味；3.排除工艺过程产生的污染物；4.除去室内多余的热量（余热）和湿量（余湿）；5.提供燃烧设备所需氧气。•4、空气调节（AirConditioning）——简称空调定义：用来对房间或空间内的温度、湿度、洁净度和空气流动速度进行调节，并提供足够量的新鲜空气的建筑环境控制系统。•采用采暖，通风或空调要区别考虑。•HVAC（Heating.VentilatingAirConditioning）§1-2采暖通风与空调系统的工作原理•一、工作原理•1、民用建筑（商用建筑、公共建筑）•图1-1（表示对民用建筑室内环境进行控制的基本原理图）得热：人体、照明、电器、太阳辐射、室内外温差。得湿：洗涤、晾衣物、烹饪热负荷：为维持室内温度高于环境温度，向建筑物提供的热量冷负荷：为维持室内温度低于环境温度，所排走的热量。湿负荷：为维持室内所需要的湿度，所排走的湿量。暖通空调任务：向室内提供冷量、热量、加湿或减湿，稀释室内的污染物，保证室内具有适宜的冷热舒适条件和良好的空气品质。•图1-1（a）控制方案介绍：•2、工业建筑•特点（与民用建筑比）：空间大，人员密度小，不宜对全车间进行全面温、湿度控制（除一些特殊的生产工艺或热车间）。排风系统：为排除室内的有害气体，蒸气，固体颗粒等污染物，使室内污染物浓度达到要求所设立的通风系统。•图1-1（b）•暖通空调工作原理：当室内得到热量或失去热量时，从室内取走热量或向室内补充热量，当室内得到湿量或失去湿量时，从室内排走湿量或补充湿量，当有污染气体时，排走污染空气，补入等量的清洁空气。热平衡：使进出房间的热量相等。湿平衡：使进出房间的湿量相等。空气平衡：使进出房间的空气量相等•暖通空调气流特点：控制对家不同，要求不同，所用方法不同，介质不同。•课程内容：系统的基本组成，设备特点、工作原理，设计要求（负荷计算，水力计算，气流设立）§1-3暖通空调系统的分类•一、按对建筑环境控制功能分类。•分两大类（1）热湿环境为主要控制对象的系统——主要控制建筑物室内的温湿度，有空调系统（用1-1（a））和采暖系统。（2）以污染物为主要控制对象的系统——主要控制室内空气品质，有通风系统（图1-1（b））建筑防烟排烟系统等。•上述两大类的控制对象和功能互有交叉。二、按承担热负荷，冷负荷和湿负荷的介质分类•分为五大类（1）全水系统：——系统中全部用水承担室内的冷、热负荷，介质为热水时，向室内提供热量，如热水供暖，为冷水时，（常称冷冻水）向室内提供冷量，承担室内冷负荷和湿负荷，风机盘管系统。（2）蒸汽系统：——以蒸汽为介质向建筑物供应热量，蒸汽供暖系统，暖风机系统，也可用于空气处理机中加热，加湿空气，加热全水系统的水，热水供应的水。（3）全空气系统——以空气为介质，向室内提供热量或冷量。如全空气空调系统，向室内提供处理后冷空气以除去室内显热冷负荷和潜热冷负荷。（4）空气－水系统——以空气和水为介质，共同承担室内负荷。风机盘管+新风系统（图1-1（a））（5）冷剂系统——以制冷剂为介质，直接对室内空气进行冷却去湿或加热，又称机组式系统。三、按空气处理设备的集中程度分类•三类（1）集中式系统——空气集中于机房内进行处理（冷却，加热去湿加湿过滤等）房间内只有空气分配装置，全空气系统大部分高于集中式系统，机组式中，若采用大型带制冷机的空调机也属集中式，要占用机房面积，控制管理比较方便。（2）半集中式系统——对空气的处理的设备分设在各个被调节和控制的房间内，又集中部分处理设备，冷热水制备，新风集中处理（图1-1（a））全水系统，空气——水系统，，水环热泵系统（见7-6）变制冷剂流量系统（见7.5）都属这类系统。•特点：占用机房少，易满足房间各自温湿度控制要求，管理维修的不方便，有风机的有噪音。（3）分散式系统——热湿处理设备全部分散于各房间内，分体空调电暖器，窗式空调。•特点：不需专用机房，空气、水系统，维修管理不变，不美观，效率较低有噪音。四、空调系统按用途分类（两类）•（1）舒适性空调——保证创造舒适健康环境的空调系统，民用建筑，商用建筑，公共建筑，住宅，办公楼等见教材/•特点：温度、湿度精度要求不高。•（2）工艺性空调——为生产工艺过程和科学实验创造必要环境条件的空调系统。•特点：按工艺类型不同，功能，系统形式的差别很大，精度有时要求较高。电子：含尘浓度组织：相对湿度计量室：温度医药：无菌五、以污染物为主要控制对象的分类•（一）按用途分类（1）工业与民用建筑通风——治理生产过程和人员活动所产生的污染物为目标的通风系统。（2）建筑防烟类和排烟——控制建筑火灾烟气系统，创造无烟的人员疏散通道或安全区的通风系统。应急通风。（3）事故通风——排除突发事件产生的有燃烧，爆炸危害或有毒害的气体，蒸气的通风系统，一般设于机房。（二）按通风的服务范围分类（1）全面通风——对整个房间或车间进行全面通风换气的方式，送入新风，稀释污染物浓度，把含污染物的空气排到室外，使整个房间或车间污染物浓度达卫生标准要求，又称为稀释通风。（2）局部通风——仅控制室内局部地区的污染物的扩散或局部区域的污染物达标的通风。分为局部排风或送风。（三）按空气流动的动力分类（1）自然通风——依靠室外风力造成的风压，或空内外温差造成的热压使室外空气进入室内，室内空气排到室外，较经济，不耗能，但可靠性差，不好控制。（2）机械通风——依靠风机的动力来使空气流动可靠性高，但设备费，耗能。§1-4暖风空调技术的发展概况•一、暖通空调发展简史•1、历史；本专业有悠久的历史，伴随着人类使用火的开始，人类开始了采暖的使用。后发展为火坑、炉、地、墙均属辐射采暖蓄水冷却。•2、发展、近代采暖发展起源于1673年，英国工程师发明了热水在管内流动以加热房间，这是热水采暖的雏形，但是标法性突破，由直接利用——间接利用，1784年英国开始应用蒸汽采暖，1904年纽约交易所建成空调系统，目前已相当普及。•3、我国发展：建国后20世纪50年代，主要是采暖通风，工艺性空调，当时依托前苏联技术。•60-70年代蒸汽的热水采暖转化，集中供热，加热器，散热器、热水锅炉。•1975年颁布《工业企业采暖通风和空气调节设计规范》80-90年代发展最快，空调由工业——民用，目前考虑可持续性发展，节能，新能源开发利用，环保。第二章热负荷、冷负荷与湿负荷计算§2-1室内空气计算参数：§2-2冬季建筑的热负荷§2-3夏季建筑围护结构的冷负荷§2-4室内热源散热引起的冷负荷§2-5湿负荷§2-6新风负荷§2-7空调室内冷负荷与制冷系统的冷负荷§2-8计算举例1、冷负荷：为保证房间或物体低于周围环境温度所需供应的冷量，称为冷负荷。2、热负荷：为保证房间或物体高于周围环境温度所需供应的热量，称为热负荷。3、湿负荷：为了维持房间温度恒定需从房间除去湿量称为湿负荷。•4、正确确定冷热湿负荷的意义：负荷计算是暖通空调设计的依据，关系到环境指标保证设备畜量大小、方案确定，系统管道大小等。•5、冷、热、湿负荷计算依据：室外气象参数和室内需求保持的参数。§2-1室内空气计算参数：•一室外空气计算参数：•（1）室外空气计算参数：指在负荷计算中所采用的室外空气参数。•（2）确定室外空气计算参数：按现行的《采暖通风与空气调节设计规范》（GBJ19-87）中规定的计算参数，见附录2-1。•（3）我国确定室外空气计算参数的基本原则：按不保证天数法即全年允许有少数时间不保证室内温湿度标准，若必须全年保证时，参数需另行确定。•（4）室外空气计算参数的分类：1、夏季空调室外计算干、湿球温度•《规范》确定，夏季空调室外计算干球取室外空气历年平均不保证50h的干球温度；湿球温度也同样。•历年平均：指1950～1980三十年平均。•用途：用于计算夏季新风冷负荷。•2、夏季空调室外计算日平均温度和逐时温度：•①空调因围护结构传热负荷计算原理：按不稳定传热过程计算，因此，须知夏季空调室外计算日平均温度和逐时温度•②逐时温度确定原则：dmottt.mot.—逐时温度℃—夏季空调室外计算日平均温度，规范规定取历年平均不保证5天的日平均温度℃，见附录2-1。—室外空气温度逐时变化系数，按表2-1确定；—夏季空调室外计算平均日较差，℃按附录2-1或下式计算式中夏季空调室外计算干球温度tdt52.0t..dmosottdmottt.•3、冬季空调室外空气计算温度、相对湿度①冬季空调室外空气计算温度的用途：在冬季利用空调供暖时，计算围护结构的热负荷和新风负荷均用此温度。②确定原则：规范规定历年平均不保证1天的日平均温度作为冬季空调室外空气计算温度。见附录2-1③相对湿度：《规范》规定，采用历年一月份平均相对湿度的平均值作为冬季空调室外空气计算相对湿度。4.冬季采暖室外计算温度和冬季通风设计温度①采暖室外计算温度的确定：《规范》规定取历年平均不保证5天的日平均温度。②通风室外计算温度的确定：取累年最冷月平均温度。③采暖室外计算温度的用途：用于计算建筑物围护结构的热负荷及消除有害物通风的进风热负荷（也即供暖系统设计热负荷），④通风室外计算温度的用途：计算全面通风的进风热负荷。•5、夏季通风室外计算温度和夏季通风室外计算相对湿度：①通风室外计算温度的确定《规范》规定取历年最热月14时的月平均温度的平均值。②通风室外计算相对湿度的确定：取历年最热月14时的月平均相对湿度的平均值。③温度及湿度用途：计算消除余热余湿的通风及自然通风进风需冷却时，进风冷负荷也采用。二、室内空气计算参数•室内需空气计算参数选择考虑因素：1、房间使用功能对舒适性的要求。主要因素是空气温度、湿度和气流速度，其次为衣着，空气新鲜程度，室内各表面的温度，人员活动情况等。2、地区、冷热湿情况、经济条件和节能要求等因素。《规范》对舒适性空调采暖、室内计算参数如下：见P10下部具体见表2-2，表2-3•工艺性见参考文献〖4〗§2-2冬季建筑的热负荷•采暖设计热负荷的确定依据：按平衡原理，即•热负荷=失热量-得热量•民用建筑：失热量：围护结构耗热量、由门窗缝隙渗入冷空气外门开启侵入冷空气。得热量：太阳辐射•工业建筑：失热量：除上述民用建筑失热量项目，还有冷物料运输工具、水分蒸发。得热量：设备散热，热物料一、围护结构的耗热量•围护结构耗热量包含内容：①围护结构温差传热量。②缝隙渗入冷空气。③外门开启侵入。④太阳辐射。•上述代数和，分为基本耗热量和附加耗