《暖通空调》讲义[1].doc

如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流暖通空调讲义1【精品文档】第 36 页暖通空调教学计划总学时：56（14周*4学时/周）序号章 节学 时备 注1第1章 绪论22第2章 热负荷、冷负荷与湿负荷的计算43第3章 全水系统84第4章 蒸汽系统2自学为主5第5章 辐射采暖与辐射供冷2自学为主6第6章 全空气系统与空气-水系统107第7章 冷剂式空调系统28第8章 工业与民用建筑的通风69第9章 悬浮颗粒与有害气体净化6除尘器10第10章 室内气流分布211第11章 民用建筑火灾烟气的控制2自学12第12章 特殊建筑环境的控制技术2自学13第13章 冷热源、管路系统及消声减振214建筑节能2暖通空调讲义本课程学习要求第1章 绪论 （2学时）1 采暖通风与空气调节的含义人工环境技术采暖（Heating）：向建筑物供给热量，保持室内一定温度。通风(Ventilating)：利用室外空气（新风）置换室内空气，以改善室内空气品质。通风功能举例P1. 其中，除去室内多余热湿量受室外空气状态的限制。空气调节(Air conditioning)：用技术手段对特定空间室内参数进行调节与控制，并提供足够量的新鲜空气。室内参数包括建筑热湿环境和空气品质等方面。暖通空调：HVAC(Heating, Ventilating and Air conditioning)2 采暖通风与空气调节系统的工作原理介绍工业建筑和民用建筑采暖通风空调系统。P2。 提供冷量热量和风量，控制室内状态和空气品质。冷负荷、湿负荷、热负荷：概念工作原理: 通过采暖通风空调系统控制进出房间的热量、湿量和空气量，在所希望维持的特定空间室内状态范围内实现热量、湿量和风量的动态平衡。3 采暖通风与空气调节系统的分类按教材介绍4 采暖通风与空调技术的发展概况第2章 热负荷、冷负荷与湿负荷计算（4学时）房间热负荷、冷负荷与湿负荷的概念：P9注：1）对建筑而言，热负荷主要在冬季过程，冷负荷主要在夏季过程，湿负荷不取决于季节，只取决于过程。 2）上述负荷是暖通空调设计依据。其计算以室外气象参数和室内空气参数为依据。1 室内外空气计算参数1） 室外空气计算参数：按采暖通风空调设计规范（GBJ19-87）规定。 同规范(GBT19-87)中的“暖通空调设计计算室外气象参数”，按全年有少数时间不保证室内温湿度标准而制定。主要有夏季空调室外计算干、湿球温度用于计算夏季新风冷负荷夏季空调室外计算年均温度和逐时温度用于计算围护结构的非稳态传热量冬季空调室外空气计算温度、相对湿度用于计算围护结构的热负荷和新风热负荷冬季采暖室外计算温度和冬季通风设计温度用于计算通风量和通风冷负荷2） 室内空气计算参数：取决于舒适性、地区、节能等，参照采暖通风空调设计规范（GBJ19-87）规定。2 冬季建筑热负荷 基本耗热量（式2-3） 围护结构的耗热量度 朝向构成 附加耗热量 风力 外门开户门窗缝隙渗入冷空气的耗热量（式2-4） 高度3 夏季建筑围护结构的冷负荷 含义：通过围护结构的传热量形成的冷负荷 计算方法：谐波反应法，冷负荷系数法等 外墙 （式2-5）围护结构 屋面（顶） 外玻璃窗 瞬变抟热（式2-9）日射得热（式2-13） 内围护结构 2学时 4 室内热源散热引起的冷负荷对流成分：瞬时冷负荷 显热 辐射成分：滞后冷负荷（1）散热 潜热：瞬时冷负荷（2）人体散热形成的冷负荷以成年男子散热量为基础 显热散热冷负荷 潜热散热冷负荷*CLQ：人体显热散热负荷系统的查表方法，附录2-23在室内的总小时数：如剧院8：0012：00旅馆客房12：00 次日10：00等分别为4小时，10小时每个人进入室内后的小时数：从计算时刻开始（即空调开始时刻起，有时了也需要推移一个时间间隔）到计算时刻为止的在室内时间。5 新风负荷 夏季空调新风冷负荷Qc,o=Mo(ho-hR) (式2-25) 冬季空调新风热负荷Qh,o=MoCp(to-tR) (式2-26)*前者与焓差有关，降温与减湿是同一冷却过程中的两方面。 后者只与温差有关，因为加热与加湿是独立的两个过程。6 空调室内冷负荷与制冷系统冷负荷任一时刻，房间得热量房间瞬时冷负荷（房间瞬时冷负荷之和的最大值即“室内冷负荷”）室内冷负荷+ 新风冷负荷+ 其它热源形成得冷负荷 = 制冷系统冷负荷讲解教材图2-1练习：将教材例2-1中“西安”改为“北京”，其余不变，再进行计算。第3章 全水系统（8学时）1 全水系统及其末端装置（2学时）2 热水采暖系统（3.5学时）3 全水风机盘管系统（0.5学时）1全水系统及其末端装置供热时，水热媒供冷时，水冷冻水或冷媒1）概述组成：冷（热）源，输送管道、供冷（热）设备（末端装置）热水采暖系统：即供热的全水系统全水空调系统： 以全水风机盘管系统多见，既可用于夏季供冷，又可用于冬季供热。若仅用于冬季供热，比热水采暖系统造价高。2）全水系统的末端装置散热器暖风机风机盘管 a）散热器热工性能：传热系数 辐射散热器（以辐射为主，有对成分）散热器种类 对流散热器（主要是对流） 柱型铸铁散热器 翼型 新型钢制散热器钢制散热器 光排管铝合金散热器塑料散热器散热器的选择、布置： 从传热系数、工作压力、外形结构等方面选择。 沿外墙或外窗布置散热器的选择计算： 已知采暖设计热负荷Q，查列等型散热器的传热系数k，则接（式3-2）计算所需传热面积A。 散热器接管方式P37图3-6b）暖风机 由通风机、电动机和空气换热器组成，室内使用。其余略讲。C）风机盘管 风机盘管机组（Fan coil unit）简称“风机盘管”（FCU） 组成：通风机（带电动机）、盘管（换热器） 结构形式：立式、卧式、壁挂式、立柱式、卡式 安装方式：明装、暗装及半明装。命名：风机盘管机组JBIT4283-91规定FP- 进水方式 左：Z 安装方式 右：Y 结构型式 高档风量/100或名义风量，风量单位m3/h基本数据：风量系列12种： 250250m3/h 制冷量： 1.413.3kW 供热量： 2.119.95kW 噪声： 约40dB（A） 风侧阻力： 1040Pa 风侧阻力： 200400Pa 功率： 30300W 出风静压： 60Pa 水压能力（最大工作压力）：1.02.1Mpa 此外，显热制冷量、水流量等。名义工况及其性能：名义工况P42 i显热制冷量 o hi h0 全热制冷量FCU选择：型式。按夏季冷负荷来选择，校核冬季。对全热制冷量是和显热制冷量同时校核。设计工况为非名义时应进行工况换算。计算负荷应予以扩大后选型。2热水采暖系统21 热水采暖系统的分类与特点 重力（自然）循环系统 图（P45）3-10讲解按系统中水的循环动力 机械循环系统 高温水系统：tw100，工业建筑多用按供水温度 低温水系统：tw100，民用建筑多用 上供上回式：多用管材，另设放水阀 上供下回式：易排气，多用按供回水方式 下供上回式：易排气。 下供下回式：需设放气阀，多用注：“供”是对散热器等组成的采暖系统而言供应热媒，而并非对“热源”，具有“进”的含义。“回”是回流热媒，也具有“出”的含义。“上”是指各楼层散热器的最顶层处。“下”是指各楼层散热器的最底层处。 垂直式图3-13（a）按散热器的连接方式 水平式图3-13（b） 单管系统（进出水管依次串联）按连接散热器的管道数量 双管系统（进出水管独立） 同程式：各环路管路总长度基本相等按并联环路水的流程 水力易平衡 异程式：各环路管路总长度不同 水力不易平衡22 热水采暖系统的作用压头1)作用压头，热水采暖系统的循环动力，系统工作时用于克服流动阻力损失。2)简单重力循环热水采暖系统的作用压头 Pg=gh(r-s)(以图3-26说明 ) 供水密度 回水密度 冷却中心与加热中心高差3)重力循环单管热水采暖系统的作用压头 图3-27 Pg=gh1(1-s)+gh2(2-s) =gH1(1-2)+gH2(2-s) （注意记忆方法）引入：水的密度差与温度差的比例常数。则上式 Pg=gH1(t2-t1)+gH2(ts-t2)= 式中：h为散热器间的垂直距离或第一层散热器与加热中心的垂直距离H各层散热器到锅炉或加热中心的垂直距离引入，热流量Q()（W）及水流是M()p（/s）则注：重力循环双管系统，水平式系统的重力作用压头（自学）4)机械循环热水采暖系统的作用压头。 P=Pp+Pg,r 散热器冷却产生的重力压头，Pa 水泵提供的循环作用压头，Pa 23 热水采暖系统的水力计算 三种情况： （1） 已知流量和总作用压头确定各段管径 （2） 已知流量和管径确定系统压头 （3） 已知流量和允许阻力损失确定容量（新值） 方法： （1）等温降水力计算方法 （2）不等温降水力计算方法（1）等温降水力计算方法：原理：水流过各垂直主管（或水平系统的水平支路）的温降相等。以异程式系统为例：a）最不利环路的阻力损失： 局部阻力损失，Pa 管段长度，m 管段比摩阻， Pab）计算富裕压头值和富裕度 阻力损失，Pa=（P-H）/P×100%10% 作用压头（可资利用的），Pa 富裕度c）绘出最不利环路干线的压力和阻力变化图 图3-34d）计算其它立管的阻力损失及并联管路的阻力损失不平衡率。（2）不等温降水力计算方法 原理：按并联管路阻力损失相等的原则分配流量。比等温降方法能消除或减轻水力失调。介绍P66 图3-37计算例题（3）全水风机盘管系统1） 水系统的型式双管 三管：冷热水供水管分开，共用回水管 四管：垂直连接系统：图3-42（a）水平连接系统：图3-42（b） 同程式 异程式 计算方法与热水采暖系统类似，供回水温差5左右。管内流速1m /s以上。2） FC系统的调节 水量调节：温控电动二、三通阀风量调节：高、中、低或无级变速第4章 蒸汽系统（2学时）1、 蒸汽系统介绍 以图4-1为例，用汽（热）设备出口有：疏水器、凝结水箱、凝结水泵。目的是将回收的凝结水送回热力站或热源。蒸汽系统的特点：、 运行压力和对应的温度较高。、 相变放热，单位质量流量的热媒散热量大。且热媒平均温度为相应压力下的饱和温度。、 凝结水存在着“二次汽化”现象，和“跑、冒、滴、漏”问题。、 过热蒸汽系统压力变化比温度变化快，因此，不能采用改变热媒温度的质调节，只能采用间歇调节。、 蒸汽系统的热惰性较小，供汽热得快，停汽冷得快。2、 蒸汽采暖系统 分类：供汽压力高低 高压蒸汽采暖系统 P（表压）0.07Mpa，工业用 低压蒸汽采暖系统 P（表压）0.07Mpa，多用 真空蒸汽采暖系统 P （绝对）0.1Mpa， 少用立管数量 单管 双管凝结水回收方式 重力回水 机械回水凝结水是否通大气 开式系统（通大气） 闭式系统（不通大气）蒸汽干管位置 上供式，多用 中供式 下供式低压蒸汽采暖系统介绍，图4-2，重点是凝结水水管布置。散热器中空气比低压蒸汽重，聚集在中下部。设 计 要 点：（1）、散热器的蒸汽流量M（/h）：（2）、蒸汽管路平均比摩阻：式中：沿程阻力损失占总阻力损失的百分数，取=60%P锅炉出口或用户入口为蒸汽表压力，Pa2000散热器入口预留蒸汽压力，Pa最不利蒸汽管的总长度，m（3）、水平供汽管必须有足够的坡度，并尽可能使蒸汽和沿途凝结水同向流动，蒸汽干管坡度i0.002，支管坡度i0.010.02。重力回水凝结水管坡度i0.005。（4）、蒸汽采暖系统的最大流速不超过表4-3（教材P81）（5）、重力回水凝结管管径的确定：表P4-23、 蒸汽在通风与空调系统中的应用（1）、用于空气加热（2）、用于空调热水的制取（汽水换热器）（3）、用蒸汽等温加湿空气 G 2 t1 t2 d1 d2 i1 i2 等温过程（4）、用于以热制冷的机组的热源（如LiBr制冷机组）4、 蒸汽采暖系统专用设备（自学）第5章 辐射采暖与辐射供冷（2学时）51 辐射采暖（供冷）的定义与辐射板的分类（1） 定义：依靠供热（冷）部件与围护结构内表面之间的辐射向房间供热（冷）的采暖（供冷）方式，称为辐射采暖（供冷）。供热（冷）部件称之为“辐射板”。（2） 辐射板的分类 埋管式 整体式 风道式 贴附式： 供热多用 单体式：供冷供热多用 悬挂式 吊棚式：供热、供冷均用52 辐射采暖系统（1） 辐射采暖的特点各房间围护结构内表面（包括供热部件表面）平均温度高于室内空气温度ts,m>tr，人体舒适度增加。沿房间高度方向温度均匀性提高（图5-8）热媒 ：热水（多用）、蒸汽、空气和电。（2） 热水辐射采暖系统采暖辐射板的加热管：图5-9、5-14（3） 设计计算a 辐射板的表面温度，参照俄罗斯标准：对地面采暖辐射板 托儿所、幼儿园 24 住宅 24 厂房 26 人员长期停留场所 26 人员短期停留场所 30 卫生间 31 对顶面采暖辐射板 层高 2.52.8 m时 28 2.93.0 m时 30 3.13.4 m时 33 3.56m时 36 对墙面采暖辐射 离地面高度 1m 95 13.5 m 45 > 3.5 不规定 b地面辐射板供热量 对于铝塑管采暖辐射板，可查附录5-3、5-4。c热水辐射采暖系统的管路系统设计要点 上供式 单管下供式 双管水流速不应小于0.25m/s 。53 辐射供冷多用：顶面式辐射板“冷却吊顶”或“冷却顶板”。特点：降低室内垂直温度梯度。舒适感提高；但表面温度应高于室内空气露点温度。故无除湿能力。常与新风系统结合应用。结构型式：P106 图5-20 一体式、单元式、镶嵌式水系统：供水温度16左右，供回水温差2，与新风水系统分别布置，介绍图5-23。第6章 全空气系统与空气水系统（10学时）一、全空气系统（6学时）1 1 分类： 定风量系统（CAV-constant Air Volume）按送风量是否恒定 变风量系统（VAV-variable Air Volume） 直流式系统或全新风系统：全新风按所使用空气的来源 封闭式系统或再循环式系统：全回风混合式系统或回风式系统：新风+回风12 送风量和送风参数的确定全空气系统的送风量即为空调房间的送风量空调房间的热湿平衡模型送风 R(n) Q()c M()w R 1S 全热平衡：M()S hS+Q()C=M()ShR M()s (显热平衡：MSCPts+Q()C,S=M()SCPtR) hs 湿热平衡：M()SdS+M()W=MSdR ds ts hR,dR,tR 则送风量：定义房间空气处理过程的热湿比：设计过程中，已知R、 求S和MS。 方法是由和选定的送风温差来确定R（解释与Ms的关系），用h-d图表示夏季和冬季空调过程如何确定送风参数和送风量，13 空调系统新风量的确定新风：室外新鲜空气（Fresh air）新风量多少的利弊分析。最小新风量的确定：（1）满足人群对空气品质的要求。（2）新定室内燃烧所耗空气和局部排风量。（3）保护房间正压。取MAX（1）、（2）、（3）=Vmin,FA在全空气系统中，还要使新风比（新风量/送风量）10%。14 定风量单风道空调系统（1） 全新风系统（直流式系统）夏季过程为例。过程表示方法：冷却去湿 W L RR S ·R W=100% Q()c M()wL(S)AHU W L 全新风系统h-d图（2） 再循环系统（封闭式系统） R ·冷却去湿 R L R L ·再循环式系统h-d图（3） 混合式系统（回风空调系统） 机器露点：空气经冷却设备处理后的状态风量平衡：（略） 夏季工况h-d图：（即一次回风空调系统图，此处略教材P115图6-5）（露点+再热或露点直接送风） Q()c M()w 排风 M() M()RM()R新风 M() H/C H CC H/C SF M()S过程能量平衡分析：QO=Qh+Qw+Qc(夏季) QH=QH1+QH2+QR+QW（冬季） 新风负荷 室内冬季负荷 再热量 预热量过程文字符号表示，h-d图。再热式系统的冷热抵消现象，多消耗了冷热量。15 空调系统的运行调节 （2学时）(1) 室内温湿度调节以采用表冷器的定风量单风道空调系统为例（具有“机器露点”，又称“露点调节”） 调节风量当室内负荷（余热量、余湿量）变化时，可以通过 调节送风量 调节送风参数来控制室内温湿度；变风量在后续章节讨论。 显冷负荷变化时，定露点调节加热量（ts调节）而调节送风参数 湿负荷变化时，变露点调节（ds调节） 如采用表冷器的再热式空调系统，当室内冷负荷Q(。)c ，M(。)w不变时的调节： C W R S 100% S （L） 设计工况 ， 调节工况 不变，则定露点，增加再热量。调节加热量的方法见P122，图6-14。又如，采用表冷器的再热式空调系统，当室内冷负荷Q( 。)c不变，湿负荷M( 。)w减小时的调节。 W C R S =100%SheL hs L 不变，则机器露点L变为L，必要时还需调节加热量（此处为“减小” ）。调节机器露点需通过改变表器冷量实现，具体方法见P123图6-17。（2） 室外空气状态变化时的调节。 室外空气（新风）状态及季节变化，对系统的空气处过程和设备容量需求产生影响。 介绍单风道露点送风空气处理方案的分区（图6-18）及其调节方案（表6-2）1. 6定风量双风道空调系统（自学）1. 7变风量空调系统原理：改变送风量，适应室内负荷变化，维持室内温度（或湿度）。送风量改变由“变风量末端机组（VAV Tenrmind Unit）或变风量末端”完成。VAV末端由室温相对湿度控制送风量，以维持室内温度（或湿度）。以单风道系统送风点不变为例（P130图6-25）。若Q( 。)c，M( 。)w-，则。因 ，则Q( 。)c时，M(。)s，可维持tR-。如下图，但R。表现在M(。)w=M(。)s(dR-ds)，当M(。)s时M(。)w-，故dR。同理，当M(。)w，Q( 。)c-时，改变M(。)s（即），则可维持dR-变化。若以相对湿度传感器来控制，则可能使R不变，但tR变化（且dR亦变化） c RRR =100% ts S VAV末端 节流型 其中又分 压力有关型（室温为控制目标） 旁通型 压力无关型（风量为控制目标）使用节流型VAV末端并对系统风机进行变转速（或入口导叶角度）调节，才能实现VAV系统的节能。系统总送风量（即系统风机）控制策略 定静压控制 变静压控制 直接风量控制系统风量最小值通常为量大值的4050%。当系统风量变化时，要注意控制新风量，要保证不低于最小新风量。1.8全空气系统中的空气处理机组（AHU） 卧式空调机组：水平组合 组合式空调机组：由各功能段组成 立式空调机组：垂直叠置不带压缩机的 整体式空调机组简述各功能段：空气过滤段、表冷器段（冷却盘管）、喷水室、空气加湿段、空气加热段、风机段、混合段、中间段等。2、空气水系统（4学时）2.1风机盘管系统以风机盘管+独立新风系统为代表 W2.1.1新风系统 （1） 新风送风方式 R C送到F、C吸入端，少用，见右图 L 与F、C出风并列送出室内，多用 S（2） 新风处理终状态点 新风处理终状态点含湿量低于dR，承担室内湿负荷。下图a 新风处理终状态焓为室内空气焓，不承担室内冷负荷。下图b 根据R和风机盘管平均显热比SHF确定是新风的处理状态点 R W W R S M =100% C =100% C M hR S 图a 图b重点介绍教材P140式（6-27）和例6-2、例6-3。2. 2诱导器系统（自学）2.3空气水辐射板系统（自学）3、空调系统的自动控制（1学时）重点介绍单风道定风量系统的控制系统（图6-43）4、空调系统的选择与划分原则（自学）第7章 冷剂式空调系统（2学时）1、空调机组的分类 单元柜式 恒温恒湿空调机结构外形 窗式 用途 冷风机 分体式 房间空调器专用空调（如烟厂、机房、低温、净化等）工作方式 热泵式 冷凝 水冷式 单冷式 介质 风冷式2、房间空调器、单元式空调机组、VRV系统（简单介绍）3、水环热泵空调系统 用水环路将小型水源热泵机组（水/空气热泵）并联在一起，构成一个以回收建筑块内余热为主要特点的热泵供冷/暖的空调系统。 制冷 水源热泵 制热 四通换向阀：组成 水系统：辅助设备（包括冷却塔，知热设备，蓄热装置等）运行工况：（a）夏季热泵制冷运行，冷却塔工作，使水温35。P167图7-19（a） （b）部分热泵制冷、部分制热 热收支平衡时：冷却塔，辅助热源均不工作 P167图7-19（b）(c)(d) 热大于冷时：冷却塔工作 水温1332 冷大于热时：辅助热源工作 （c）冬季热泵制热：辅助热源运行，使水温13水系统：同程、定压、排水/解水，排气、水处理、水泵及其附件。辅助设备：排热设备 冷却塔地下水、河湖水、土壤、空气等，注意应用外部能源。 加热设备混合式水环热泵系统：举例第8章 工业与民用建筑的通风（6学时）1、 工业与民用建筑中的污染物 气体分类 蒸气 粉尘：100mm以下，悬浮于空气 固体粒子 烟：0.5mm以下 凝结固体烟雾：粒径0.11mm 液态粒子 雾：粒径550mm 大气中水蒸气凝结生成霭(ai)：1100mm 液体破碎或蒸气凝结成的微小液滴污染物的发生量：单位时间内产生的污染物质量或体积。污染物的浓度：体积浓度：PPm(10-6),PPb(10-9),%(10-2),L/m3单位体积中污染的质量：mg/m3单位体积中污染物的粒子数：粒/m3污染物：CO2、CO2、P174176，Rn（氡），细菌、VOC（挥发性有机物），病原微生物。1、 室内空气品质（IAQ）的评价与必需的通风量建筑室内微气候：热环境、空气品质（卫生）、光线、噪声、环境视觉效果等。我国工业企业设计卫生标准（TJ36-79）规定了各种污染物在空气中最高允许浓度。ASHRAE62-1989标准提出了合格的空气品质定义：空气中没有浓度达到有权威机构确定的有害程度指标的已知污染物，并且在这种环境中人均绝大多数（80%或更多）没有表示不满意。（采用了客观+主观的评价方法）。稀释CO2所需的通风量（新风量）： 室内外CO2浓度差 标准男子CO2发生量，6.7×10-5M 新陈代谢率W/m2见表8-1、2-22、 全面通风和稀