空调技术讲稿

绪论第1章空气与焓湿图第2章空调负荷与送风量第3章空气的热湿处理第4章空调冷热源第5章空调系统第6章空调风道系统设计第7章空调水系统及设计第8章空调房间的气流组织第9章室内空气质量与空气净化处理第10章空调系统消声与隔振第11章空调系统安装完工后的测定与调整第12章空调工程设计目录绪论空调的任务和技术手段空调的基本方法和系统组成空调的作用和应用空调技术的发展概况空调技术的发展方向空调的任务和技术手段•创造并保持能满足一定要求的特定空间空气环境空调的任务：•温度、湿度、流动速度、洁净度空调控制的基本参数：•采用热湿交换技术•采用气流组织技术•采用净化技术•采用换气技术空调的技术手段有：空调技术需要涉及以下主要内容：1.特定空间内、外干扰量的确定与计算2.空气的处理方法与装置的选择3.空调系统形式的确定与设计4.气流组织设计与风口选择5.空气的净化处理6.空调系统的消声、隔振、测试与调整空调的基本方法和系统组成空调的基本方法：以空气为介质，使送风参数不同来达到控制特定空间内空气参数的目的。典型建筑中央空调系统主要由四部分组成：1.流体输送与分配系统2.空气处理装置3.冷热源4.控制调节装置流体输送与分配系统空调风系统送风系统排风系统空调水系统空调的作用和应用空调的作用：I.对国民经济各行业的发展和人民物质文化生活水平的提高具有重要意义II.空调对各生产过程的稳定进行和保证产品质量和产量有重要作用III.空调对提高劳动生产率、保护人体健康、创造舒适的工作和生活环境有重要意义按照空调服务对象或用途不同可分为：◦舒适性空调：以满足人对特定空间内空气环境的舒适性要求为主要目的◦工艺性空调：以满足生产工艺和科学实验过程、设备运行和产品储存等对特定空间内空气环境的要求为主要目的，工作人员的舒适要求有条件时可兼顾空调的应用：空调技术的发展概况世界空调发展史◦1890：美国空调系统应用于工业和生活◦1906：在美国“空气调节”第一次出现◦1911：W.H.Carrier绘制了空气焓湿图，这是空调史上的一个重要里程碑中国空调发展史◦解放前，1930左右上海纺织厂开始应用带喷水室的空调系统◦解放后，50年代应用于纺织行业，80～90年代发展迅速空调技术的发展方向空调节能问题空调健康问题空调环保问题第1章空气与其焓湿图空气的组成与状态空气的状态参数空气的焓湿图及其应用1.1空气的组成与状态1、空气的组成•体积比：氮气约占78％；氧气约占21％；其他（一氧化碳，二氧化碳及惰性气体）约占1％•水蒸气按质量比约占0.01%~0.4%•空调技术中：湿空气＝干空气＋水蒸气2、空气中的水蒸气及其影响•空气中水蒸气的来源•影响空气水蒸气量的因素（共3点）•空气中水蒸气量的变化对空气的干燥和潮湿程度会产生重要影响（共5点）3、干空气干空气指除水蒸气以外的那部分空气。基本特征：①在常温常压下不发生相变②组成成分及比例不变③不可压缩在空气处理过程中，水蒸气含量变化较大，而干空气的成分和数量却保持相对稳定，可以作为一个整体来对待。因此通常以干空气为基数，可以在简化计算的同时，使计算更加精确。4、空气的状态与基本变化规律根据空气中水蒸气的不同状态，划分空气的不同状态：1.饱和空气：空气＝干空气＋干饱和蒸气＝饱和空气2.过饱和空气：空气＝干空气＋湿饱和蒸气＝过饱和空气3.不饱和空气：空气＝干空气＋过热蒸气＝不饱和空气三过程可以相互转化：以“雾”的形成和消失为例1.2空气的状态参数空气的状态参数：压力类、温度类、湿度类、能量类1.2.1空气的压力类参数空调压力概念在以下四个方面的应用：某些空调房间空气压力必须比另一些房间（散发污染源）的空气压力高空气潮湿状态程度可以用水蒸气分压力来定义不同的大气压力条件，空气的性质不一样，需查阅不同的焓湿图在设计风管的过程中，要用到空气全压、静压、动压的概念。所有风机盘管和风机都要用到出口全压这个选型参数1.2.1空气的压力类参数◦1、大气压力与空气的绝对压力•大气压力：地球表面单位面积上所受到大气的压力称为大气压力或大气压，用表示,单位为Pa•用弹簧压力表等仪表测得的空气压力值称为工作压力。工作压力大于0，称为表压力；若小于0，其绝对值称为真空度。•工作压力与绝对压力的关系：绝对压力＝工作压力＋当地大气压力•注意：绝对压力才是空气的状态参数Bp2、水蒸气分压力◦水蒸气分压力：空气中的水蒸气单独占有空气的体积，并具有与空气相同的温度时所具有的压力，通常用表示，单位为Pa。◦干空气分压力：空气中的干空气单独占有空气的体积，并具有与空气相同的温度时所具有的压力，通常用表示，单位为Pa。◦根据道尔顿分压力定律：qpgpqgBppp1.2.2空气的温度类参数◦1、干球温度表示用，单位为℃◦2、湿球温度湿球温度是空气的一个状态参数表示用，单位为℃,由湿球温度计测得湿球温度计测湿球温度的原理◦3、露点温度露点温度的概念表示用,单位为℃gtt或stLt1.2.3空气的湿度类参数1、含湿量◦定义：每千克干空气中含有的水蒸气量，即式中——含湿量，单位为kg/kg干；——空气中所含水蒸气的质量，单位为kg；——空气中所含干空气的质量，单位为kg干。gqmmddqmgm◦饱和含湿量：即饱和空气的含湿量，此量与温度相关，空气的温度越高，空气达到饱和状态时能容纳的水蒸气量越多，即饱和含湿量越大。2、相对湿度定义：空气中的水蒸气分压力与相同温度下的饱和空气的水蒸气分压力之比，即相对湿度可以直观的反映空气中水蒸气接近饱和的程度。此值为0，则为干空气；此值为100％，则是饱和空气。%100.bqqPP1.2.4空气的能量参数焓：即比焓或质量焓，是物质本身所包含的内部能量，用h表示。单位。以0℃的干空气和0℃的水的焓值为0作为基准，则空气的焓为：—含有1kg干空气的空气的焓，单位为—1kg干空气的焓，单位为—含湿量，单位为—1kg水蒸气的焓，单位为干kgkJ/qgdhhhhghdqh干kgkJ/干kgkJ/干kgkg/汽kgkJ/dtthKkgkJckgkJrttcrhtKkgkJcttchqpqpqppg)84.12500(01.1/84.10/250084.12500/01.1式中01.1..空气的焓值为水蒸气的比定压热容—℃时水的汽化潜热—空气的温度—干空气的比定压热容；—水1.2.5空气状态参数之间的关系◦1)含湿量与水蒸气分压力之间的关系：◦2)由水蒸气分压力和干球温度求相对湿度：◦3）由温度和含湿量求解焓：qqpBpd622.0%100bqqppdtth)84.12500(01.1◦4）由干球温度和相对湿度求解含湿量：◦5）由干球温度和湿球温度求解相对湿度：bqbqpBpd..622.0压力所对应的饱和水蒸气分湿球温度—sbqbqBsbqtpppttp.'..')(00065.01.3空气的焓湿图及其应用1.3.1焓湿图的组成1、焓湿图的绘制2、热湿比和热湿比线◦热湿比，即用空气状态变化前后的焓差比上含湿量差；连接空气状态变化前后状态点的直线为热湿比线，表示空气状态变化的方向和特征◦空气由状态A到状态B，其热湿比值为：◦ABABddhhdh1.3.2焓湿图的应用◦1.3.2.1确定空气的状态及查找参数；◦1.3.2.2表示空气状态变化过程；1、加热过程A—B:△t0,△h0,△d=0处理设备：(电)空气加热器2、冷却过程干冷A—C:△t0,△h0,△d=0处理设备：表面式冷却器，喷水室湿冷A—C”:△t0,△h0,△d0处理设备：表面式冷却器，喷水室3、等焓过程等焓减湿A—E:△d0,△t0,△h=0处理设备：固体吸湿剂等焓加湿A—D:△d0,△t0,△h=0处理设备：喷水室4、等温加湿A—F:△d0,△h0,△t=0处理设备：蒸汽加湿器，喷水室1.3.2.3确定两种不同状态空气混合后的状态点根据能量守恒和质量守恒定律：由上两式，导出：混合点C就在AB连线上且有：CmBmABmBAmACmBmABmBAmAdqqdqdqhqqhqhq)()(mBmABmBAmACmBmABmBAmACqqdqdqdqqhqhqhmBmAqqACBC第2章空调负荷与送风量2.1室内外空气计算参数2.2太阳辐射对建筑物的热作用2.3空调负荷2.4空调房间送风量和送风状态点的确定2.1室内外空气计算参数2.1.1室内空气计算参数◦舒适性◦工艺性1、热舒适性与室内空气计算参数影响人热舒适性的因素复杂，先后引入了热强度指标；等感温度；有效温度；人体舒适区等方法来描述（1）人体热平衡与热舒适感人体温度应维持在36.5~37℃，人体才感觉舒适。影响人体舒适感的因素有：1）室内空气温度2）室内空气相对湿度3）人体附近气流速度4）围护结构内表面及室内其他物体表面的温度5）衣着情况及衣服的保温性和透气性6）人的活动情况7）人的年龄和身体状况8）种族和个体的习惯人体的散热方式有：对流；辐射；热传导；蒸发（2）等效温度图和舒适区图中紫色粗实线为等效温度线；t=25℃,φ＝50％的交点对应25℃的等效温度线。该线上对应的点都具有不同的温度和相对湿度，但各点给人的冷热感觉相当于t=25℃,φ＝50％时的感觉。从图中可知，当φ较低时，t较高。注意绘图条件：菱形区域（空气流速0.15m/s,0.6~0.8clo,静坐）平行四边形区域(空气流速0.15m/s,0.8~1clo，静坐但活动量稍大)（3）人体热平衡方程和PMV-PPD指标人体热平衡方程：人体产热－对外做功消耗－体表扩散失热－汗液蒸发失热－呼吸的显热和潜热交换＝通过衣服的换热＝在热环境内通过对流和辐射的换热Franger提出PMV-PPD指标评价方法人对热环境的满意程度用数值进行量化的评价值见右图PMV（预期平均评价）指标有六个因素：①人体活动强度②衣着情况③空气温度④空气湿度⑤空气流速⑥环境平均辐射温度PMV能代表大多数人对同一热环境的热舒适感觉，由于个体差异，总有少数人对该环境并不满意，所以引入了PPD（预期不满意百分比）指标。ISO7730标准中采用了PMV-PPD指标描述和评价热环境，提出的推荐值为：PMV在-0.5~+0.5之间，PPD≤10％，即相当于人群中允许有10％的人感到不满意国家标准：PMV在-1~+1之间，PPD≤27％，即相当于人群中允许有27％的人感到不满意（4）舒适性空调室内空气计算参数的确定确定室内空气计算参数，需考虑以下几点：舒适性条件室外气象条件经济条件节能要求具体参见《采暖通风与空气调节设计规范》（GB50019-2003）2、工艺性空调室内空气计算参数的确定•规定温度和湿度的上限值一般降温空调•对温度和湿度精度有严格要求恒温恒湿空调•对温度和湿度精度有严格要求•对含尘大小和数量有严格要求净化空调工艺性空调的具体参数由生产工艺给定，同时要兼顾劳动保护条件，工艺区风速参见《采暖通风与空气调节设计规范》（GB50019－2003），即冬季不宜大于0.3m/s，夏季宜采用0.2~0.5m/s，当室内温度高于30℃时，可大于0.5m/s某些生产工艺过程所需的室内空气参数见表2－53、空调基数和空调精度◦空调基数：指空调区域内，按设计规定所需保持的空气基准温度和基准相对湿度；◦空调精度：指在空调区域内温度和相对湿度允许的波动范围◦例如：）％＝（℃550)122(NNt2.1.2室外空气计算参数◦室外空气计算参数指与空调系统设计与运行有关的一些室外气象参数，如：1、室外空气温湿度的变化规律（1）室外空气温度的日变化室外温度以24小时为周期波动，波动规律基本符合正弦（余弦）变化规律：夜晚，由于地面向大气层放热，凌晨四五点气温最低；白天，由于地面获得太阳辐射，到下午两三点气温最高，风向，