暖通空调复习思考题及计算题

第一章绪论习题1-1空气调节可以分为哪两大类，划分这两类的主要标准是什么？【答】空调系统可以分为舒适性空调和工艺性空调两大类型，主要标准是按照空气调节的作用或服务对象而划分的。舒适性空调作用是维持良好的室内空气状态，为人们提供适宜的工作或生活环境，以利于保证工作质量和提高工作效率，以及维持良好的健康水平。而工艺性空调作用是维持生产工艺过程或科学实验要求的室内空气状态，以保证生产的正常进行和产品的质量。第二章室内热湿负荷计算2-1夏季空调室外计算干球温度是如何确定的？夏季空调室外计算湿球温度呢？【答】《采暖通风与空气调节设计规范》（GB50019—2003）规定夏季空调室外计算干球温度采用历年平均不保证50h的干球温度，夏季空调室外计算湿球温度采用历年平均不保证50h的湿球温度。2-2冬季空调室外计算温度是否与采暖室外计算温度相同？为什么？【答】不相同。冬季空调室外计算温度采用历年平均不保证1天的日平均温度，而采暖室外计算温度取冬季历年平均不保证5天的日平均温度。2-3室内空气计算参数确定的依据是什么？【答】室内空气参数的确定主要依据室内参数综合作用下的人体热舒适、工艺特定需求和工程所处地理位置、室外气候、经济条件和节能政策等具体情况。2-4室外空气综合温度的物理意义及其变化特征是什么？【答】建筑围护结构总是同时受到太阳辐射和室外空气温度的综合热作用，为方便计算建筑物单位外表面得到的热量而引入室外空气综合温度概念，其相当于室外气温由空调室外计算温度增加了一个太阳辐射的等效温度值，并减少了一个围护结构外表面与天空和周围物体之间的长波辐射的等效温度值。其主要受到空调室外空气温度、围护结构外表面接受的总太阳辐射照度和吸收系数变化的影响，所以不同时间不同地点采用不同表面材料的建筑物的不同朝向外表面会具有不同的逐时综合温度值。2-5在什么情况下对采暖室内外温差不需要进行修正？【答】当供暖房间并不直接接触室外大气时，围护结构的基本耗热量会因内外传热温差的削弱而减少，为此引入了围护结构的温差修正系数，其大小取决于邻室非供暖房间或空间的保温性能和透气状况。若邻接房间或空间的保温性能差，易于室外空气流通，则该区域温度接近于室外气温，温差修正系数亦接近于1。若已知冷测温度或用热平衡法能计算出冷测温度时，可直接用冷测温度代入，不再进行温差修正。2-6什么是得热量？什么是冷负荷？试简述二者的区别。【答】室内得热量是指某时刻由室内、室外各种热源散入房间的热量的总和，得热量可分为潜热得热和显热得热，而显热得热又可分为对流热和辐射热；室内冷负荷是指某时刻当空调系统运行以维持室内温湿度恒定时，为消除室内多余的热量而必须向室内供给的冷量；房间的除热量是指空调设备供给房间的实际供冷量。区别：大多数情况下，冷负荷与得热量有关，但并不等于得热。得热量中显热得热中的对流成分和潜热得热（不考虑围护结构内装修和家具的吸湿与蓄湿作用情况下）立即构成瞬时冷负荷，而显热得热中的辐射得热在转化成室内冷负荷的过程中，数量上有所衰减，时间上有所延迟，即冷负荷与得热量之间存在相位差和幅度差，这与房间的构造、围护结构的热工特性和热源的特性有关。2-7什么情况下，任何时刻房间瞬时得热量总和的数值等于同一时刻的瞬时冷负荷？【答】任一时刻房间的瞬时得热量的总和未必等于同一时刻的瞬时冷负荷，只有得热量中不存在以辐射方式传递的得热量，或围护结构和室内物体没有蓄热能力的情况下，得热量的数值才等于瞬时冷负荷。第三章空调送风量的确定与空气热湿处理过程3-1空调房间夏季设计送风状态点和送风量是如何确定的？【答】根据房间热量平衡关系式ONGiQGi得房间送风量为NOQGii，或根据湿量平衡关系式ON10001000ddGWG得房间送风量为NO1000WGdd。在系统设计时。空调冷、湿负荷、热湿比ε已知，室内状态点也是已知的，只要确定送风状态点，送风量即可确定。工程上常根据焓湿图和送风温差ONOttt来确定送风状态点，先确定送风状态点的温度，其所在的等温线与热湿比线的交点即为送风状态点O。送风量即可确定，如已确定出余热量中的显热量XQ，也可根据NO()XpQGctt求空调送风量。3-2冬、夏季空调房间送风状态点和送风量的确定是否相同，为什么？【答】不相同。夏季的确定如上题所述，但冬季通过围护结构的温差传热往往是由室内向室外传递，只有室内热源向室内散热。因此冬季室内余热量往往比夏季少得多，常常为负值，而余湿量则冬夏一般相同。这样冬季房间的热湿比值一般小于夏季，甚至出现负值，所以冬季空调送风温度tO大都高于室温tN。由于送热风时送风温差值可比送冷风时的送风温差值大，所以冬季送风量可以比夏季小，故空调送风量一般是先确定夏季的送风量，冬季即可采取与夏季相同风量，也可少于夏季风量。由于冬夏室内散湿量基本相同，所以冬季送风含湿量取值应与夏季相同。因此，过d0的等湿线和冬季的热湿比线的交点Od即为冬季送风状态点。故冬季送风量的确定通常有两种选择：①冬夏送风量相同，这样的空调系统称为定风量系统。定风量系统调节比较方便，但不够节能。②冬季送风量减少，采用提高送风温度、加大送风温差的方法，可以减少送风量，节约电能，尤其对较大的空调系统减少风量的经济意义更突出，但送风温度不宜过高，一般以不超过45℃为宜，送风量也不宜过小，必须满足最少换气次数的要求。3-3已知成都某工业车间为排除有害气体和维持正压的总排风量PG=1kg/s，冬季工作地点温度要求保持在0N16Ct，车间总的显热余热量kW62Q，假定这个车间设计有一套使用80%再循环空气的集中热风供暖系统来保证室内温度要求，其中设计新风量应能补偿全部排风量。要求确定该集中热风供暖系统所需机械送风量OG和送风温度Ot。【解】根据风量平衡关系，该系统新风量G新=PG=1kg/s由：OG=G新+G回，O=80%GG回，得OG=5kg/s根据显热余热量XONO()pQGctt得o0No062kW16C28.28C1.01kJ/(kgC)5kg/sxpQttGC3-4假定3-4题所说车间夏季显热余热量Q＝65kW，并按与冬季相同风量的集中空调系统来维持室温N=28t℃。要求确定该集中空|调系统所需的送风温度Ot。【解】由上题知：OG=5kg/s，其余步骤如上题，算得0O=15.13Ct3-5空调、通风房间新风供应的目的和意义是什么？房间设计最小新风量确定的原则和方法是什么？【答】通新风是改善室内空气品质的一种行之有效的方法，其本质是提供人所必需的氧气并用室外的污染物浓度低的空气来稀释室内污染物浓度高的空气，对改善室内空气品质起着重要作用。但在设计工况下处理新风十分耗能，因此在确定新风量时一方面要考虑改善室内空气品质，另一方面要考虑建筑能耗，房间新风量的合理确定通常应符合以下主要原则：①满足人的卫生要求，主要在于补充人体呼吸过程的耗氧量，同时将呼出的CO2或吸烟等产生的其他空气污染物稀释到卫生标准所允许的浓度范围；②足以补充房间局部排风量并维持其正压要求，空调房间为防止室外或邻室空气渗入而干扰室内温湿度与洁净度，还需要使用一部分新风来维持房间压力略高于外部环境“正压”状态。按以上原则确定的新风量中选出一个最大值作为房间（或系统）所需的设计新风量。3-6对旅馆客房等的卫生间，当其排风量大于民用建筑的最小新风量时，新风量该如何取值？【答】新风量应该取两者中的较大值，即按排风量进行取值。3-7某空调房间有10人从事轻体力劳动，室内允许空气含CO2的体积浓度为0.1%，室外空气中CO2的体积浓度为0.04%，求室内每人所需新风量。【解】由有关资料表5-17[3]查得从事轻体力劳动时，CO2发生量为0.0233m/(h)人（CO2的密度为1.977kg/m3），即12.6mg/s，房间内共有十人，共产生的CO2为126mg/s，空气密度为1.2kg/m3。解法1：室内允许的CO2的体积浓度为0.1％=0.1×104×44/22.4，即2c=1964.29mg/m3室外空气中的CO2的体积浓度为0.04％，即0c=785.71mg/m3由公式：33320126mg/s3600385m/h1964.29mg/m785.71mg/mMLcc故，平均室内每人所需新风量为13138.5m/h10LL解法2：320100.023383(m/h)(0.10.04)/100MLcc故，每人所需新风量为38.33m/h注意：单位换算1％=104ppm=10L/m3，即1m3空气中含有10LCO2。ppm即一百万体积的空气中所含污染物的体积数，温度为25℃，压力为760mmHg时，//ppm31mgm1分子量22.4=3-8某空调系统服务于三个空调房间，它们的最小送风换气次数、人数、房间空气容积见表3.2：每人最小新风量为303m/h，试确定空调系统的总新风量和新风比。表3.2题3-9表房间甲乙丙房间容积m3200400100最小换气次数次/h855人数人4204【解】将该空调系统作为集中空调系统进行处理，系统示意图大致如下：各房间的送风量：L甲=200m38次/h=16003m/hL乙=400m35次/h=20003m/hL丙=100m35次/h=5003m/h所以系统的总风量：L=L甲+L乙+L丙=41003m/h，所有房间的新风量之和：33W30(4+20+4)=840=m/hm/hL未修正的系统新风量在送风量中的比例：33840m/h20.5%4100m/hX需求最大的房间的新风比：3330m/h2030%2000m/hZ则修正后的系统新风比为：10.2050.22710.2050.3XYXZ修正后的系统新风量为：3W41000.227931m/hLLY3-9空气处理热湿基本过程有哪些？试针对各种基本过程尽可能全面地提出采用不同设备、介质和必要技术参数的各种热湿处理方案。【答】空气热湿处理基本过程见图3.2。①等湿加热（AB）：使用以热水、蒸汽等作热媒的表面式换热器及某些换热设备，通过热表面对湿空气加热，使其温度升高、焓值增大，而含湿量不变。这一过程又称为“干加热”，热湿比为+∞。②等湿冷却（AC）：使用以冷水或其它流体作热媒的表面式冷却器冷却湿空气，当其冷表面温度等于或高于湿空气的露点温度时，空气温度降低、焓值减小而含湿量保持不变。这一过程又称为“干冷却”，其热湿比为-∞甲乙丙ε0ε=﹣∞Cε=+∞d=常数i=常数ε=0t=常数DBGEFAε0ε0ε0图3.2空气热湿处理过程③等焓加湿（AE）：使用喷水室以适量的水对湿空气进行循环喷淋，水滴及其表面饱和空气层的温度将稳定于被处理空气的湿球温度ts，空气温度降低、含湿量增加而焓值基本不变。水分在空气中自然蒸发亦可使空气产生同样的状态变化。这一过程又称为“绝热加湿”，热湿比近似为0。④等焓减湿（DA）：使用固体吸湿装置来处理空气，湿空气的含湿量降低、温度升高而焓值基本不变，热湿比近似为0。⑤等温加湿（AF）：使用各种热源产生蒸汽，通过喷管等设备使之与空气均匀混合，空气含湿量和焓值增加而温度基本不变，该过程近似等温变化。⑥冷却干燥（AG）：利用喷水室或表冷器冷却空气，当水滴或换热表面温度低于湿空气之露点温度时，空气将出现凝结、脱水，温度降低且焓值减小。3-10试在i-d图上分别画出下列各空气状态变化过程：a．喷雾风扇加湿b.硅胶吸湿c.潮湿地面洒水蒸发加湿d.电极式加湿器加湿e.电加热器加热【答】a、d过程为等温加湿，见图3.2中的AF过程；b过程为等焓减湿，见图3.2中的DA过程；c过程为等焓加湿，见图3.2中的AE过程；e过程为等湿加热，见图3.2中的AB过程3-11针对夏季空调传统热湿处理方案，构建一种无需使用人工冷源的低能耗节能空调方案，并与传统方案进行技术、经济分析与比较。【答】夏季传统热湿处理方案在i-d图上的表示如图？？中WLO过程，该处理过程分为喷水室冷水喷淋或表冷器间接冷却(WL