空调工程第二版黄翔主编

空调工程建筑环境与能源应用专业安徽建筑大学环能学院：王晏平《空调工程》教学大纲1基本信息课程性质：必修课课程类别：专业与专业方向课程学时：48学分：32选用教材《空调工程》（第2版）黄翔主编机械工业出版社2014年《空调工程》教学大纲3主要教学内容1绪论6空调系统2湿空气焓湿学基础7空调区气流组织3负荷计算及送风量确定8空调风系统设计4基本原理及处理过程9空调水系统设计5空气热湿、净化处理10运行调节、节能11空调系统消声减震《空调工程》教学大纲4实践性教学环节（1）课程设计：2周，小型公建空调系统设计。（2）实验：4学时。5考查方式（1）考查方式：考试课（2）成绩评定构成：根据考勤情况、课堂表现、作业完成情况、笔试成绩、实验成绩综合评定，其中笔试成绩占70%，实验成绩占10%，其余占20%。《空调工程》教学大纲6参考书目[1]赵荣义、范存养等，空气调节（第四版），中国建工出版社，2009。[2]陆亚俊等，暖通空调（第二版），中国建工出版社，2007。[3]何天祺，供热通风与空气调节（第二版），重庆大学出版社，2006。[4]马最良等，民用建筑空调设计（第二版），化学工业出版社，2010。[5]民用建筑供暖通风与空气调节设计规范（GB500736-2012。[6]公共建筑节能设计标准（GB50189-2005）。[7]全国民用建筑工程设计技术措施-暖通空调.动力分册-2009。[8]陆耀庆，实用供热空调设计手册，中国建筑工业出版社，2007。[9]全国勘察设计注册公用设备工程师暖通空调专业考试复习教材（第二版）中国建工出版社，2008。[10]地下建筑设暖通空调计手册，中国建工出版社，2002。[11]《暖通空调》等专业期刊。1绪论1.1空调定义、一般方法（1）定义：用人工的方法控制室内空气温度、相对湿度、流速、清洁度（洁净度、新鲜程度）、压力、气味等，满足人体舒适、健康要求及生产工艺要求。（2）一般方法：把一定量经过处理的空气送入空调房间，吸收余热、余湿、稀释有害物浓度、保持空气新鲜，然后排出或循环使用。（说明解释空气处理）1.2空调分类（1）按冷热源、空气处理是否集中分●集中式：冷热源集中、空气处理集中（★）●半集中式：冷热源集中、空气处理集中部分集中、部分分散（★）1绪论●分散式：冷热源与空气处理为一个整体，每个空调房间均须布置，如：分体式空调。注：说明解释①中央空调；②户式中央空调。（1）按用途分●舒适性空调：主要满足人体舒适感要求，对温、湿度精度要求不高。（★）●工艺性空调：主要有：①恒温恒湿空调：对温湿度精度有严格控制的要求。②净化空调：对室内灰尘、细菌浓度或个数等有严格控制要求。③除湿空调：对高湿环境湿度有控制要求。④人工气候室：用于科学实验，但自然界没有的特殊气候环境。1绪论1.3空调系统组成1绪论1绪论（1）空气调节系统●空气处理设备：热湿处理、净化处理。●空调风系统：空气输送分配。待处理空气-空气处理-空气输送分配（风管+风机+送风口）-空调房间-空气处理或室外（2）冷热源系统：为空气处理提供冷量或热量。●冷热源：制冷机组、锅炉等。●空调冷热水（媒）系统：冷热量输送、分配、调节。冷、热源-冷热量输送分配（水管+水泵或冷媒管路）-空气处理设备-冷热源●冷却水系统：水冷式制冷机组冷凝系统（风冷不需）。（3）冷凝水系统：空气冷凝水收集、排放系统。（4）空调自控系统1绪论1.4空调技术应用发展（1）历史●国外：起步于20世纪初（美国，开利），开始主要是工艺性空调应用工业领域，如：印刷、纺织行业，随后逐步应用公共建筑舒适性空调，如商场、酒店、办公等。●国内：起步于20世纪30年代，主要应用于少量的工业领域工艺性空调和重要的、高档的公共建筑领域舒适性空调。■1952年，我国高校开始创办供热供煤气及通风专业（哈工大、清华、同济、天大、西冶、湖大、重建工、太工，俗称老八校）1绪论■20世纪50年代-80年代初，空调技术应用受经济及技术条件限制，发展相对缓慢，主要是工业领域工艺性空调（如：纺织、烟草、电子等）及重要、高档公建舒适性空调。■20世纪90年代开始，随着我国的经济的飞速发展及技术进步以及人们对生活工作环境要求的不断提高，空调技术应用发展非常迅猛，尤其是民用建筑舒适性空调，大量普及，到目前为止，以夏热冬冷地区（室内环境相对恶劣）为例，空调建筑接近达100%(含分体空调），空调成为建筑的必须基本配置。1绪论（2）现状●节能建筑（节能50%）基本普及（民用建筑）。●空调建筑基本普及（民用建筑，含分体空调）。●室内空气品质有待进一步提高。●自控水平提高很快，但问题也不少。●可再生能源应用。●分布式能源。●建筑节能与暖通空调系统●热回收技术。1绪论（3）技术发展●设备、材料、方法。■高效换热：如何提高制冷机、换热器能能效。■制冷剂、管材。■新的方法，如：温湿度独立控制空调系统。●节能减排、可再生能源、低碳空调。●智能建筑、绿色建筑、生态建筑。●BIM技术应用●热回收技术。1绪论1.5如何学好本课程（1）专业基础（2）课外阅读：主要参考资料（3）专业素质●专业素质●职业敏感（4）热爱专业（5）专业特点及优势（6）发展前景2湿空气的焓湿学基础2.1湿空气状态参数（1）湿空气：含有水蒸汽的空气称为湿空气，不含水蒸气的空气称为干空气，自然界的空气一般均为湿空气。（2）状态参数●压力（P）：即大气压力：P=干空气压力（Pg)+水蒸气压力(Pq)(Pa)●温度（t）：℃℉、K●相对湿度（Φ）：反映湿空气吸收水蒸能力强弱的物理量，即反映了湿空气容纳水蒸气接近饱和的程度。Φ=0%，干空气，吸收水蒸气能力最强。0Φ100%，不饱和空气，百分数越大，越接近饱和，吸湿能力越弱。Φ=100%，饱和空气，吸收水蒸气能力达到饱和。2湿空气的焓湿学基础●含湿量（d）：指湿空气中水蒸气的含量多少，以1kg干空气为计算基础，单位为kg/kg干空气。●焓（i）：反应湿空气在某一状态下所具有的能量，其差值反映了湿空气从一种状态变成另一种状态热交换量的多少。湿空气状态变化发生的热量交换包括以下2个部分：①显热交换：与温度变化有关，推动力是温差。②潜热交换：即水蒸气凝结（放热）与水的蒸发（吸热）产生的热交换量，与温度变化无关，推动力是含湿量差。2者之和称为总热交换，推动总热交换的动力是焓差，焓的单位是KJ/kg干空气（以1kg干空气）。2湿空气的焓湿学基础●露点温度（tl）：不饱和空气保持含湿量不变，达到饱和时的温度，是空气是否结露（空气中水蒸气凝结成水）的界限温度。●湿球温度（ts）:不饱和空气与水接触进行绝热交换达到饱和时的温度，干、湿球温度差可以反映空气相对湿度大小。2湿空气的焓湿学基础2.2焓湿图及应用（1）焓湿图焓湿图是反映湿空气状态参数之间关系的工程线算图，是空调设计非常重要的工具。主要等值线：等温线、等相对湿度、线、等含湿量线、等焓线。2湿空气的焓湿学基础2湿空气的焓湿学基础（2）焓湿图应用●表示湿空气状态焓湿图上一点对应湿空气的一个状态，2个状态参数确定湿空气的状态点，已知状态点，可以求出其它状态参数。●露点温度（tl）●湿球温度（ts）●空气状态变化过程表示●典型空气状态变化过程Atd100%ttiAAslAA2湿空气的焓湿学基础Ntd100%iWtNNNNWWiWdWA100%tSBGFCDε=0t=常数i=常数d=常数ε=0状态变化过程表示典型空气状态变化过程2湿空气的焓湿学基础A-B:等湿加热A-C:等湿冷却A-D:绝热减湿A-E:绝热加湿A-F:等温加湿A-G:冷却减湿●热湿比：ε=Q/WQ:余热量（W）W：余湿量（kg）热湿比反映空气状态变化规程中热、湿交换的比例和方向。2湿空气的焓湿学基础●2种不同状态的空气混合混合点在饱和线上混合点在饱和线下3空调负荷计算及送风量确定3.0空调负荷（1）冷负荷：为维持室内设定温度，在某一时刻必须向室内提供的冷量（由空调系统带走的热量）。（2）热负荷：为维持室内设定温度，在单位时间内必须向室内提供的热量。（3）湿负荷：为维持室内的相对湿度，需要从房间除去(或加入）的湿量。3.1室内外空气计算参数（1）室外空气计算参数●变化规律：日变化、季节变化、年变化。●确定原则：不保证原则3空调负荷计算及送风量确定●暖通规范（GB50736-2012）规定（4.1.1-4.1.10条）●确定方法①计算法：GB50736-2012附录B②查取法：GB50736-2012附录A,如：合肥市。③注意：a气象资料的权威性；b没有气象资料的地点的处理：地理纬度相近、气候条件相近。(2)室内设计标准●空调区域：距室内地坪2米以内的区域。●空调基数与精度：如：tn=25±1℃,50±5%●确定依据：满足人体舒适感要求和生产工艺要求。●影响因素:温度、相对湿度、流速、表面温度、衣着热阻等。3空调负荷计算及送风量确定●暖通规范（GB50736-2012-3.02条)●确定方法：主要考虑一下方面因素确定①房间（建筑）的使用功能以及标准（档次）要求②生活水平及习惯③各类建筑规范的相应要求④节能要求●注意①节能与舒适要求；②节能设计标准要求；③工艺与舒适要求。3空调负荷计算及送风量确定3.2得热量与热负荷的关系（1）得热量①外扰：室外空气温度；太阳辐射热②内绕：人体、照明、设备（电热、电动、电子）散热。（2）得热分类●得热：对流、辐射●得热：显热（与温度变化有关），潜热（与温度变化无关，与含湿量变化有关）。（3）的热形成冷负荷的过程3空调负荷计算及送风量确定得热量形成冷负荷过程3空调负荷计算及送风量确定热量时间蓄热量需除去的蓄热量太阳辐射得热实际冷负荷日射瞬时得热-冷负荷关系3空调负荷计算及送风量确定热量时间开灯关灯瞬时得热蓄热量实际冷负荷需除去的蓄热量灯光瞬时得热-冷负荷关系3空调负荷计算及送风量确定●材料蓄热能力越强，冷负荷衰减越大，滞后时间越长。●蓄热能力与材料容量有关，热容越大，蓄热能力越强。●热容量=材料重量乘比热（建筑比热差距不大）。太阳辐射得热轻型结构中型结构重型结构热量时间日射瞬时得热-材料容量-冷负荷关系3空调负荷计算及送风量确定3.3围护结构负荷计算方法（1）稳定传热与不稳定传热（2）得热量与冷负荷是否区分●当量温差法（1946年，美国）:逐时计算，得热=冷负荷●谐波分解法(50年代，前苏联):逐时计算，得热=冷负荷●反应系数法(1968年，加拿大):逐时计算，得热≠冷负荷-改进：传递函数法（1978年)●谐波反应法（我国，82年，基础-谐波分解法）●冷负荷系数法（我国，82年，基础-传递函数法）●其它方法3空调负荷计算及送风量确定3.4空调冷负荷计算（1）冷负荷系数法计算围护结构空调冷负荷①外墙、屋顶温差传热形成的冷负荷●计算公式：CL=KF(twl-tn)K:传热系数，一般由建筑节能计算给出F：传热面积tn：空调室内设计（计算）温度twl:逐时冷负荷计算温度●热作用：（室外空气温差和太阳辐射热，即综合温度：tz=tw+ρJ/αw；3空调负荷计算及送风量确定●冷负荷计算温度的定义及来源twl=CL/K●地点、外表面放热系数、吸收系数不同时的修正；②玻璃窗温差传热形成冷负荷●计算公式：CL=KF(twl-tn)K:传热系数，一般由建筑节能计算给出。F：传热面积；tn：空调室内设计（计算）温度twl:玻璃窗逐时冷负荷计算温度●热作用:室外空气温度；●冷负荷计算温度的定义及来源：twl=CL/K●地点不同时的修正。3空调负荷计算及送风量确定③日射得热形成冷负荷●透过玻璃窗的得热量：q=qt+qαqt：透过玻璃窗直接进入室内的太阳辐射热qα：玻璃吸收太阳辐射热传入室内的热量●日射得热因数由于窗类型、遮阳设施、太阳入射角及强度等因素组合太多，无法用数学函数表达，工程上采用所谓对比的计算方法，即采用计算固定条件下的日射得热量。▲条件：标准玻璃：3mm，普通平板玻璃外侧放热系数：18.6内侧放热系数：8.7。▲日射得热因数：透过标准玻璃的（以夏季7月为代表）日热射的热量，称为日射得热因数：Dj=qt+qα3空调