建筑通风空调新技术及其运用

建筑安装工程新技术、新工艺及运用第1章建筑通风空调新技术及其运用主要内容第1章建筑通风空调新技术及其运用第2章建筑给排水实用新技术第3章建筑供配电新技术第4章仪表容器安装新技术第5章电梯安装新技术第6章智能建筑新技术第1章建筑通风空调新技术及其运用第1章建筑通风空调新技术及其运用1.1置换通风1.2地板送风1.3蓄能空调1.4工位空调1.5地源热泵1.6家用中央空调1.7太阳能空调1.8冷却吊顶1.9地板辐射采暖1.10变风量系统1.1置换通风1.1置换通风（DisplacementVentilation）1.1.1置换通风概况1.1.2置换通风的原理与特点1.1.3置换通风系统设计1.1.4置换通风的末端送风装置1.1.5置换通风的适用性分析1.1.6置换通风在工程中的实际应用1.1置换通风1.1.1置换通风概况置换通风并非新发明的通风方式，其简单的原理早就被人们认识，只是随着近年人们对环保和节能的重视，逐渐被重视起来。1978年，德国柏林的一家铸造车间首次采用了置换通风。北欧，约50％的工业通风、25％的办公室通风采用置换通风。置换通风在北欧国家已占据了50％的通风市场，新建的办公楼中约有50％～70％采用置换通风。在中国，也有一些工程开始采用置换通风，但由于没有成熟的设计规范和其本身的限制，置换通风在我国的应用还不是很多。1.1置换通风1.1.2置换通风的原理及特点置换通风以较低的温度从地板附近把空气送入室内，风速的平均值及紊流度均比较小，由于送风层的温度较低，密度较大，故会沿着整个地板面蔓延开来。（一）置换通风的原理1.1置换通风1.1.2置换通风的原理及特点（二）置换通风的特点置换通风以低速在房间下部送风，气流以类似层流的活塞流的状态缓慢向上移动，到达一定高度受热源和顶板的影响，发生紊流现象，产生紊流区。气流产生热力分层现象，出现两个区域：下部单向流动区和上部混合区。1.1置换通风1.1.2置换通风的原理及特点（二）置换通风的特点从理论上讲，只要保证热分离层高度位于人员工作区以上，就能保证人员处于相对清洁新鲜的空气环境中，大大改善人员工作区的空气品质；另一方面，只需满足工作区的温湿度即可，相对于混合通风，其具有节能潜力(空间越大，节能效果越显著)。1.1置换通风1.1.2置换通风的原理及特点（三）置换通风的特性在热分离层下部区域为单向流动区，在上部为混合区。室内空气温度分布和浓度分布在这两个区域有非常明显差异：下部单向流动区存在明显的垂直温度梯度和浓度梯度上部紊流混合区温度场和浓度场则比较均匀，接近排风的温度和浓度。1.置换通风房间室内温度、速度与浓度的分布2.置换通风房间的热力分层1.1置换通风1.1.2置换通风的原理及特点（三）置换通风的特性1.温度、速度与浓度的分布①DistributionofTemperature(温度分布)两个区域，三个温度段1.1置换通风1.1.2置换通风的原理及特点（三）置换通风的特性1.温度、速度与浓度的分布②DistributionofVelocity(速度分布)热羽流（活塞流）空气湖1.1置换通风1.1.2置换通风的原理及特点（三）置换通风的特性1.温度、速度与浓度的分布③DistributionofConcentrationofImpurities(浓度分布)1.1置换通风1.1.2置换通风的原理及特点（三）置换通风的特性2.置换通风房间的热力分层1.1置换通风1.1.2置换通风的原理及特点（四）置换通风的优点①节能性②通风性能：换气效率、通风效率③热工特性及室内空气品质①节能性1.1置换通风1.1.2置换通风的原理及特点（四）置换通风的优点换气效率：工作区某点空气被更新的有效性。通风效率：考察气流分布方式的能量利用有效性。η1ε≈100％(a)活塞流通风(b)置换通风η1ε≈50％(d)上送上回η≈1ε＝50％(c)顶送上回η1ε＝50～100％常见送回风形式的换气效率②通风性能：换气效率、通风效率1.1置换通风1.1.2置换通风的原理及特点（四）置换通风的优点③热工特性及室内空气品质1.1置换通风1.1.3置换通风末端设备装置的研发第一代末端送风装置：主要考虑将新鲜空气以非常平稳而均匀的状态送入室内。第二代置换通风末端送风装置：着眼点是在不影响舒适性并保证室内空气品质高于混合通风系统的基础上提高系统的制冷能力。第三代末端送风装置：设有特殊的空气喷射器，可以将大量的室内空气与一次气流混合，提高了送风的冷却能力。1.1置换通风1.1.3置换通风末端设备装置的研发第一代末端送风装置第一代置换通风末端装置主要考虑将新鲜空气以非常平稳而均匀的状态送入室内。1.1置换通风1.1.3置换通风末端设备装置的研发第一代末端送风装置优点：系统简单，造价低。缺点：a、为保证近风口区域没有吹风感，需增大送风面积以减小出风口速度，造成建筑物有效使用面积的减小。b、近地面处空气温度较低，而上部空间温度较高，存在明显的垂直温度梯度，会造成一定的头暖脚凉的不舒适感。c、系统所能提供的冷量较小，不能满足负荷较大的场合。1.1置换通风1.1.3置换通风末端设备装置的研发第二代末端送风装置第二代末端送风装置主要是在不影响舒适性并保证室内空气品质高于混合通风系统的基础上提高了系统的冷却能力。在单纯依靠置换送风无法保证制冷效果的场合下，就需要有其他介质来承担部分冷负荷。目前使用效果最佳的是以水作冷媒的冷却顶板系统。1.1置换通风1.1.3置换通风末端设备装置的研发第二代末端送风装置冷却顶板主要是利用冷辐射进行传热，且冷辐射可以进一步削减垂直温度梯度，从而可以提高舒适度。国外大量研究表明冷却顶板所占制冷份额上限为50%~55%比较适合。冷却顶板设计中有一点不容忽视，即应防止结露。冷却顶板温度一般为16℃左右，经过处理的送风温度应低于14℃。1.1置换通风1.1.3置换通风末端设备装置的研发第三代末端送风装置设有特殊的空气喷射器，喷射器可以安装在送风末端装置内，也可以在送风管内。室内空气与一次空气的大量掺混，可能会带来换气效率的下降，但只要将空气的混合限制在人员活动区域，其通风效率、换气指数还是要比传统的混合通风要高。第三代末端送风装置目前还在研制之中，产品的成熟尚待时日。1.1置换通风1.1.4置换通风在工程中的实际应用1、厂房南京爱立信通讯设备有限公司上海松江TigerPark公司厂房空调轿车车身车间2、剧院上海大剧院、乌鲁木齐新中剧院、国家大剧院3、体育馆、音乐厅广州新体育馆、深圳文化中心音乐厅1.1置换通风1.1.4置换通风在工程中的实际应用1、厂房1.1置换通风1.1.4置换通风在工程中的实际应用1、厂房1.1置换通风1.1.4置换通风在工程中的实际应用1、厂房1.1置换通风1.1.4置换通风在工程中的实际应用1、厂房1.1置换通风1.1.4置换通风在工程中的实际应用1、厂房1.1置换通风1.1.4置换通风在工程中的实际应用1、厂房1.1置换通风1.1.4置换通风在工程中的实际应用2、上海大剧院座椅送风1.1置换通风1.1.4置换通风在工程中的实际应用座椅送风1.1置换通风1.1.4置换通风在工程中的实际应用座椅送风1.1置换通风1.1.4置换通风在工程中的实际应用部分图片1.1置换通风1.1.4置换通风在工程中的实际应用部分图片1.2地板送风1.2地板送风1.2.1地板送风概况1.2.2地板送风的特点1.2.3地板送风系统的分类1.2.4地板送风口的形式1.2.5地板散流器的形式1.2.6地板送风系统的设计要求1.2.7地板送风系统应用范围1.2.8地板送风设计工程实例1.2地板送风1.2地板送风1.2.1地板送风概况地板送风空调系统(UFAD)的概念最早提出是在20世纪60年代的德国。20世纪80年代中期，英国伦敦的Lloyds大楼和中国香港汇丰银行地板送风空调系统的成功设计，引起了人们的普遍关注，并纷纷对此展开了研究。目前，地板送风在德国、瑞士、荷兰、日本及加拿大等国均有应用。其中北美地区地板送风系统已占办公楼空调系统的40%。1.2地板送风1.2地板送风1.2.1地板送风概况原理：UnderfloorAirDistributionSystem(UFAD系统)，将冷风通过地面散流器送出并在顶棚处回风，由地面至顶棚全面气流流型，是由浮力驱动的空气流动形成的，并有效地除去被调空间的余热量。1.2地板送风1.2地板送风1.2.1地板送风概况地板送风系统从地板下部空间送风；供冷时的送风温度较高(一般为17～18℃)；在同一大空间内可以形成不同的局部气候环境；室内气流分布为从地板至顶棚的下送上回气流模式。1.2地板送风1.2地板送风1.2.2地板送风的特点(1)改善热舒适性允许个别室内人员控制局部热环境，改善热舒适；热负荷的增减对工作区的变动影响较小。1.2地板送风1.2地板送风1.2.2地板送风的特点(2)改善通风效率与室内空气品质换气效率：混合式50%；下送风50%—100%。通风效率：混合式≤100%，实际只50%—70%；下送风≥100%，通常100%—200%。1.2地板送风1.2地板送风1.2.2地板送风的特点(3)减少能耗与顶部送风相比，供冷时送风温度较高(16～18％)，可减少能量使用；下送风可节能25％—50％（负荷小；施工安装简单；制冷机效率高；过渡季易用自然能）。(4)建筑物的寿命周期费用较少空气处理设备和风管尺寸减小，节省了安装空间；相应地可减小建筑物的层高，降低造价。1.2地板送风1.2地板送风1.2.2地板送风的特点(5)降低建筑层高1.2地板送风1.2地板送风1.2.2地板送风的特点(6)施工安装方便，便于清洗风口的位置可适应房间布置、装修、用途等方面的变化；便于线缆与设备的接入/出；与其它管路在空间上无矛盾；对吊顶高度无要求；装修易与建筑配合；无管道穿建筑麻烦；无凝水和渗漏水对办公设施和装修的烦扰；无维修不便等。1.2地板送风1.2地板送风1.2.2地板送风的特点(7)缺点b.扬尘问题：下送风时风从下向上吹出，处理不当，会将地面上的微尘吹起，使室内空气品质得不到改善反而恶化。a.风感问题：下部送风时风口到人的距离要比上送风时近，吹出的气流衰减距离短，容易引起风感。1.2地板送风1.2地板送风1.2.3地板送风系统的分类（1）按照送风房间的类型分类①大面积区域送风。②分室送风。③混合式送风。（2）按照地板下的设置分类①地板下设风管的送风方式②地面压出式直接送风(静压箱内为正压)③地板下设混风箱和风机④地面与吊顶送风相结合方式，即所谓的“工作与环境”相结合的空调方式(Task/ambientairconditioning，TAC)。1.2地板送风1.2地板送风1.2.4地板送风口的形式（1）按气流方向分类①旋流型风口②指向性风口：适用于TAC送风，方向和流量均可依照个人需要调整。（2）按装置高低分类①与地面相平的送风口；②伸出在地面上的送风口，如用于TAC的风口，通常安装在办公桌附近。（3）按送风口的分布分类①分散布点型：是目前应用最广的型式；②全面出风口型1.2地板送风1.2地板送风1.2.5地板散流器的形式（1）旋流地板散流器（2）VAV地板散流器（3）条型地板格栅1.2地板送风1.2地板送风1.2.6地板送风系统的设计要求（1）送风温度的控制：制冷时，其送风温度保持在17～18℃。（2）最佳热力分层高度的确定：分层高度通常为1.2～1.8m。（3）垂直温差的控制：按国际标准ISO7730，标高0.1m和1.1m之间的垂直温差不得超过3℃(这实际上考虑坐姿情况)。美国ASHRAE55-1992标准建议0.1m和1.8m之间的垂直温差不得超过3℃(这实际上考虑站立情况)。（4）静压箱高度的确定（5）静压箱内风管的设计（6）地板散流器的位置确定（7）工作区风速的要求1.2地板送风1.2地板送风1.2.7地板送风系统应用范围（1）最适合采用地板送风系统的空间：计算机房与其它信息技术或电子设