暖通空调知识点Word格式文档下载.docx

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按空气处理设备的集中程度分类；

按空调系统用途分类；

以建筑内污染物为主要控制对象的分类。

集中式空调系统的组成：

1.进风部分；

2.过滤部分；

3.加热和冷却部分连接；

4.加湿和减湿部分；

5.送风部分；

6.供水部分；

7.热回收装置；

8.热源部分；

9.冷源部分；

10.控制、调节装置。

第二讲冷热负荷和湿负荷计算

2.1室内外空气计算参数

室外计算参数的确定是一个相当重要的问题，为什么：

室外温度确定过低（冬季）、过高（夏季），不经济；

室外温度确定过高（冬季）、过低（夏季），达不到技术要求。

提出为什么，学习研究计算参数确定的特点。

（一）室外空气计算参数

1）夏季空调室外计算参数

*夏季空调室外计算逐时温度to.τ：

《规范》3.2.10条，可按下式计算：

*夏季室外计算平均日较差Δtd应按下式计算：

*夏季空调室外计算日平均温度用于计算夏季经由建筑围护结构传入室内的热量即逐时冷负荷。

2）冬季室外计算参数

*冬季空调室外计算温度、湿度的确定

*冬季围护结构传热按稳定传热计算，不考虑室外气温的波动，冬季空调供暖时，在计算围护结构传热和计算冬季新风热负荷：

统一采用冬季空调室外计算温度。

适用于：

计算冬季建筑热负荷及冬季新风热负荷

*冬季空调室外计算温度《规范》3.2.5条：

应采用历年平均不保证1天的日平均温度

*冬季空调室外计算相对湿度：

《规范》3.2.6条：

采用历年一月份平均相对湿度平均值

*冬季采暖室外计算温度的确定《规范》3.2.1条：

取历年平均不保证5天的日平均温度。

建筑物采用采暖系统供暖时计算围护结构的热负荷；

用于计算消除有害污染物通风的进风热负荷。

*冬季通风室外计算温度的确定《规范》3.2.2条：

取累年最冷月平均温度。

计算全面通风的进风热负荷。

3）通风室外计算参数

*夏季通风室外计算温度《规范》3.2.3条：

取历年最热月14时的月平均温度的平均值

*夏季通风室外计算相对湿度《规范》3.2.4条：

取历年最热月14时的月平均相对湿度的平均值。

消除余热余湿的通风及自然通风中的计算；

通风的进风需要冷却处理时的进风冷负荷计算。

（二）室内空气计算参数

空调房间的空气计算参数指标:

1）温度、湿度基数：

空调房间内需要保持的空气基准温度和基准相对湿度.

2）空调精度：

空气温、湿度偏离室内温、湿度基数的最大差值

3）举例

*舒适性空调的指标要求：

主要从人体舒适感出发确定室内温、湿度设计标准，对精度无要求

*工艺性空调的指标要求：

主要满足工艺过程中对温度和湿度基数的要求；

对空调精度的特殊要求；

并兼顾人体的卫生要求。

*降温空调：

规定温度、湿度的上限,不要求空调精度.

*恒温恒湿：

温度、湿度、精度都有严格要求.

*净化空调：

温度、湿度、空气中含尘粒有严格要求.

4）人体热平衡和舒适感：

人体维持正常的体温，必须使产热和散热保持平衡

*人体热量平衡表达式：

S＝M－W－E－R－C；

稳定环境条件状况下蓄热率：

S＝0。

*影响汗的蒸发强度的因素：

周围空气温度；

相对湿度；

空气的流动速度。

*t和φ对于室内舒适性的影响程度比较：

t>

φ

*室内空气计算参数的选择：

影响人体舒适感的因素；

室内空气温度；

室内空气相对湿度；

人体附近的空气流速；

室内空气新鲜程度；

围护结构内表面及其它物体表面温度；

人体活动量、衣着、人的年龄。

满足人体舒适感的有效温度区和舒适区：

见图。

◇满足人体舒适感的指标：

室内热环境的评价与测量的新标准化方法ISO7730，采用PMV－PPD指标来描述和评价热环境.；

推荐值：

PPD<

10%；

PMV值在－0.5~+0.5之间。

5）室内空气计算参数

*室内空气温度（tR）湿度（φR）确定考虑的因素：

室内各参数综合作用下的舒适条件；

室外气候；

经济条件；

节能要求。

舒适性空调室内计算参数：

《采暖通风与空气调节设计规范》。

*工艺性空调室内计算参数：

《采暖通风与空气调节设计规范》第3.1.3.2条：

室内温湿度基数及其允许波动范围应根据工艺需要并考虑必要的卫生条件规定；

人员活动区的风速：

冬季不宜大于0.3m/s，夏季宜采用0.2～0.5m/s，当室内温度>

30℃，可大于0.5m/s。

2.2设计热负荷的计算

★什么叫设计热负荷？

在设计室外温度t’o下，为了达到要求的室内温度tR，供暖系统在单位时间内向建筑物供给的热量Q’.

★设计热负荷是供暖系统设计的最基本依据：

影响供暖系统方案的选择：

影响供暖管道管径的确定；

影响散热器等设备的确定；

影响供暖系统的使用和经济效果；

设计热负荷包括那些内容？

★设计热负荷包括的内容：

1）建筑物或房间内失热量Qsh：

围护结构传热耗热量：

Q1；

门、窗缝隙渗入室内的冷空气的耗热量：

Q2；

门、孔洞及相邻房间侵入的冷空气的耗热量：

Q3；

水分蒸发的耗热量：

Q4；

由外部运入的冷物料和运输工具的耗热量：

Q5；

通风耗热量Q6。

2）得热量Qd：

生产车间最小负荷班的工艺设备散热量：

Q7；

非供暖通风系统的其他管道和热表面的散热量：

Q8；

热物料的散热量：

Q9；

太阳辐射进入室内的热量：

Q10；

其它途径散失和获得的热量：

Q11。

一般民用建筑、办公楼设计热负荷，失热量只计算前三项耗热量；

得热量只考虑太阳辐射进入室内的热量。

住宅建筑中由其它途径的得热量：

如：

人体散热量、餐饮、照明散热量一般散发量不大，且不稳定，通常可不予计入。

对没有设置通风系统的建筑物，设计热负荷为：

Q’＝Q’sh－Q’d＝Q’1＋Q’2＋Q’3－Q’10

★在工程设计中，计算供暖系统的设计热负荷时，围护结构传热常分成基本耗热量和附加（修正）耗热量两部分进行计算：

Q1’＝Q’1.j＋Q’1.x

★围护结构的基本耗热量——Q’1.j

*在工程设计中，将不稳定传热问题按一维稳定传热过程简化计算，假设各参数不随时间变化。

*围护结构的基本耗热量：

*整个建筑物或房间的基本耗热量Q’1·

j，等于各部分q’的总和

*说明：

室内计算温度tR是指距地面2m以内人们活动地区的平均空气温度；

室外计算温度t’o.w，根据《规范》采用历年平均不保证5天的日平均温度温差修正系数α；

传热系数k值：

根据围护结构材料查有关设计手册。

★围护结构的附加（修正）耗热量——Q’1.x

*按基本耗热量的百分率进行修正

1）朝向修正耗热量——如何对朝向进行修正更好？

规范规定：

北、东北、西北：

0～10%；

东南、西南：

－10～－15％；

东、西：

－5％；

南：

－15～－30％。

2）风力附加耗热量

*K值的计算中,αo是对应风速约为4m/s的计算值，对不避风的高地、河边、海岸、旷野上的建筑物、特别突出的建筑物,才考虑垂直外围护结构附加5～10％。

3）外门开启附加（冷风侵入耗热量）

*在风压和热压的作用下，冷空气由开启的外门侵入室内，加热这部分冷空气的耗热量：

*流入的冷空气量Vao不易确定，可采用下式计算：

Q’3＝xmQ’1·

jm（W）

式中：

Q’1·

jm－外门的基本耗热量；

xm－考虑冷风侵入的外门附加率。

4）高度附加耗热量：

当房间高度>

4m时，每高出1m应附加2％，总附加不应>

15％。

★围护结构总耗热量——Q’1

（W）

j－围护结构的基本耗热量；

x－围护结构的附加（修正）耗热量；

xch－朝向修正率％；

xf－风力附加率％；

xm－外门开启附加率％（冷风侵入耗热量）；

xg－高度附加率％。

★冷风渗透耗热量—Q’2

影响冷风渗透耗热量的因素：

门窗构造及朝向；

室外风向和风速；

室内外空气温度；

建筑物高低及建筑物内部通道状况。

★冷风渗透耗热量Q’2的计算方法

*缝隙法计算多层建筑的冷风渗透耗热量：

*冷风渗透空气量：

V＝Llm3/h

*冷风渗透耗热量：

*换气次数法计算冷风渗透耗热量（民用建筑）：

*百分数法计算冷风渗透耗热量（工业建筑）：

渗透耗热量占围护结构总耗热量的百分率

★冬季建筑设计热负荷——Q’：

Q’＝Q1’＋Q’2＝Q’1.j＋Q’1.x＋Q’2

★高层建筑供暖设计热负荷计算方法

*热压作用：

冬季建筑物的内外温度不同,存在空气的密度差,引起空气通过建筑物内部楼梯间等竖直贯通通道上升，然后在顶层一些楼层的门窗缝隙排出.

*定义：

由密度差引起空气流动的压力称为热压.

*建筑物内外空气密度差和高差形成的理论热压计算式：

有效热压差计算式：

热压差系数cr＝0.2～0.5

*风压作用：

风速随高度增加，风速随高度增加的变化规律：

规范：

城市的冬季平均风速υo是对应的基准高度：

ho=10m的数值

对于不同高度h处的室外风速υh的计算式：

空气会经过迎风面方向的门窗缝隙渗入，背风向的缝隙渗出，其渗入量取决于门窗两侧的风压差。

门窗两侧的风压差：

*风力单独作用产生的单位缝长渗透空气量：

*热压与风压共同作用：

*理论推导在风压和热压共同作用下建筑物各层各朝向的门窗冷风渗透量假设条件：

建筑物各层门窗两侧的△Pr仅与该层所在的高度位置、竖井内外空气密度差、cr值的大小有关,与门窗所在朝向无关；

建筑物各层不同朝向的门窗,风压作用所产生的冷风渗透量是不相等的,需要考虑渗透空气量的朝向修正系数。

★主导风向n<

1时：

★热压产生的风量：

★任意朝向门窗由于风压与热压共同作用的渗透风量：

★根据式：

★有：

★

令

★

设：

★门窗缝隙渗入室内的冷空气的耗热量：

★C值的计算：

围护结构类型简介：

图示。

2.3空调冷负荷的计算

一、概述

★得热量和冷负荷的基本概念

*得热量：

某一时刻由室外和室内热源散入房间的热量总和

└→组成：

潜热量：

围护结构的湿传递、室内湿源

显热量：

对流得热；

辐射得热

*冷负荷：

为持续保持室温恒定,在某时刻需向房间供应冷量,或需从室内排除的热量。

*瞬时冷负荷：

瞬时得热中以对流方式传递的显热得热和潜热得热部分,直接分散到房间空气中,立刻构成房间瞬时冷负荷。

★什么是得热量？

*得热量：

某时刻进入房间的总热量。

*得热量来源于：

室内外温差传热；

太阳辐射进入热量；

室内照明、人员、设备散热。

*得热量分为：

按是否随时间变化分：

（1）稳定得热；

（2）瞬变得热；

按性质不同分：

（1）显热得热；

（2）潜热得热

★什么是显热量？

*显热量：

（1）对流热量：

室内热源的对流散热；

通过围护结构导热形成的围护结构内表面与室内空气之间的对流换热；

（2）辐射热量：

透过窗玻璃进入到室内的太阳辐射、照明器具的辐射散热。

瞬时得热与瞬时冷负荷的关系：

通过墙体、屋顶的得热量及其形成的冷负荷

★室内热源形成的冷负荷，分析讨论：

*任意时刻房间瞬时得热量的总和未必等于同一时间的瞬时冷负荷

*什么情况下瞬时得热量＝瞬时冷负荷？

？

*实际冷负荷的峰值比太阳辐射的峰值低，且出现的峰值也迟于太阳辐射热的峰值

*什么原因？

*灯光散热比较稳定，其冷负荷的形成？

★综述：

空调负荷计算必须考虑围护结构的吸热、蓄热和放热过程，不同性质的得热量所形成的室内逐时冷负荷不同，必须分别计算，然后再取逐时各冷负荷分量之和。

二、空调冷负荷的计算方法

*计算方法概述：

当量温差法；

谐波分解法；

反映系数法：

计算中将得热量与冷负荷区别对待；

Z传递函数法：

提出了适合手算的方法

三、冷负荷系数法计算空调冷负荷

*基本概念：

不考虑外扰是否呈周期变化；

不用傅立叶级数表示；

用时间序列表示外扰变化。

*冷负荷系数法的计算特点：

*将围护结构或空调房间连同室内空气视为热力系统

*将外扰或室内得热量作为系统的输入

*围护结构内表面的传导得热或房间冷负荷为系统的输出

*冷负荷系数法的计算方式

*通过冷负荷温度与冷负荷系数直接从各种扰量值求得各分项逐时冷负荷

*计算时按条件查出相应的冷负荷温度与冷负荷系数,用稳定传热公式计算出传入和日射形成的冷负荷.

2.4室内热源散热引起的冷负荷

*室内热源的特点：

设备、照明和人体散热得热出现的时间取决于室内设备启用时间、开灯时间和人员在室内停留时间的长短；

在该段时间内，得热量是一常量；

扰量的时间曲线认为是有规则的矩形波。

☆室内热源散热形成的冷负荷：

*设备、照明、用具的实际显热散热量

*电动设备

*当工艺设备及其电动机都放在室内时：

*当工艺设备在室内，而电动机不在室内时：

*当工艺设备不在室内，而只有电动机放在室内时：

*电热设备的散热量：

*无保温密闭罩的电热设备：

*电子设备：

☆照明散热形成的冷负荷：

*白炽灯

*荧光灯

☆人体散热形成的冷负荷

*人体显热散热引起的冷负荷：

*人体潜热散热引起的冷负荷：

2.5湿负荷

*人体散湿量：

*敞开水表面散湿量：

2.6新风负荷

*夏季空调新风冷负荷计算式：

*冬季空调新风冷负荷计算式：

2.7空调室内的冷负荷与制冷系统的冷负荷

3．第三讲全水系统

3.1全水系统概述

全水系统的类型：

热水供暖系统；

全水空调系统；

全水系统组成：

分析各种系统的教学图例，讲解各种系统得类型、作用及特点。

1）特点：

用水作为介质传递室内热负荷的系统。

末端装置分为：

自然对流——空气靠密度差产生的重力压头驱动下流过末端装置与水进行热交换；

强制对流——空气靠风机的机械动力流过末端装置与水进行热交换。

2）优点：

P313）缺点：

P32

3.2全水系统的末端设备

1）热水供暖系统的散热设备：

铸铁散热器；

钢制散热器；

铝制散热器；

不锈钢散热器

◇对散热器的基本要求：

热工性能：

传热系数K值越高越好；

经济方面：

成本低，经济性能好；

安装使用和工艺方面的要求：

强度、承压、组合、尺寸等；

卫生和美观：

外表面光滑、不积灰易清扫，不影响房间观感；

使用寿命长：

不易被腐蚀和破坏.

2）散热器的种类：

图示

3）散热器选用注意的问题：

应注意满足热工、经济、卫生和美观等方面的基本要求；

散热器的工作压力不得超过制造厂规定的压力值；

在民用建筑中,宜采用外形美观,易于清扫的散热器；

在含有粉尘的建筑环境中,应采用易于清扫的散热器；

在具有腐蚀性气体的建筑物或湿度较大的房间宜采用铸铁散热器；

钢制散热器用于热水采暖系统时,应采取防腐措施。

4）散热器的布置

（1）散热器一般布置在外墙窗下,明装设置,特殊要求的可以暗装,并应与建筑相配合；

（2）为防止散热器冻裂,两道外门之间不准设置散热器,楼梯间散热器的立、支管应单独设置,且不设调节阀；

（3）同室或邻室的散热器可以串联布置；

（4）楼梯间散热器尽量布置在底层和按一定比例布置于下部各层；

（5）铸铁散热器的组装片数不宜过多。

散热器的布置图示

5）散热器的计算：

根据建筑物或房间所需热量确定散热器的面积。

计算步骤：

①计算供热管道的散热量；

②计算进入散热器的实际热媒温度tsg；

③根据tsg值，计算传热系数k或Q值；

④扣除相应管道的散热量后，再确定散热器的面积。

散热面积的计算：

散热器内热媒平均温度tm：

散热器k值的计算：

实验室数据得到的关系式.

修正系数：

散热器组装片数修正系数β1；

散热器连接形式修正系数β2；

散热器安装形式修正系数β3。

影响k值的主要因素和其它因素：

∆t、K值、Q值；

水流量、散热器表面涂层等.

供暖管道散热量：

6）辐射板：

7）暖风机：

暖风机供暖的特点：

室内空气由吸入口进入机组，流经空气换热器被加热，从出风口送入室内，从而造成室内空气循环。

暖风机供暖的优点：

供暖量大；

占地小；

启动快；

能迅速提高室温。

暖风机采暖方案：

暖风机供给全部采暖耗热量，适用于气候比较温暖的地方；

暖风机供给部分采暖耗热量，用散热器采暖系统维持最低室内温度（值班采暖）其余热量由暖风机供给。

暖风机采暖系统的设计内容：

确定暖风机型号、台数；

暖风机的布置方案；

暖风机的计算；

暖风机台数计算：

暖风机进口空气温度≠15℃时的修正；

小型暖风机的射程。

暖风机的设计要求：

暖风机的送风温度≮35℃；

暖风机的送风温度≯70℃；

室内空气循环次数：

≮1.5次/h；

每台暖风机的热媒进出口应设阀门。

8）散热设备的比较：

（1）钢制散热器比铸铁散热器金属耗量少，耐压强度高,外型美观,但水容量较少,热稳定性差,容易被腐蚀；

（2）不锈钢散热器不易被腐蚀,外形美观,但造价较高.

（3）铝制散热器重量轻,外表美观,辐射系数比钢、铁的小,造价较高,容易被腐蚀.

（4）塑料散热器多用于辐射地板,热水温度较低.

（5）暖风机对流换热效率高,但舒适性较差.

3.3空调水系统的末端设备

1）风机盘管：

立式、卧式——明装、暗装；

卡式——暗装；

规格：

FP-3.5～20，三档风量，用高档转速下风机盘管的风量标注其规格；

标准型机组、高静压机组。

名义风量下的机外静压：

标准型：

0pa或10~20pa；

高静压型：

30~60pa。

机组输入功率：

30~170W；

50~270W

机组噪声：

小于FP-6.5,≤39dB；

大于FP-6.5,>

40dB；

风机盘管大水侧阻力约为10~40kPa

风机盘管的选择与安装：

便于维护、清洗与检修；

尽量选择明装、落地式明装；

机组颜色应于房间色调一致；

考虑送风出口有余压——保证有足够的循环风量；

噪音的要求；

进、出水管采用橡胶软接头连接；

进出水管均需安装阀门；

防止盘管堵塞：

供水管安装过滤器；

避免堵塞凝结水管：

应有较大的坡度,不小于0.01,管径应大一些

机组供电：

单独回路，不与照明回路相连

机组承压：

>

系统最大工作压力1.0MPa、1.6MPa、2.1MPa

按风机盘管中档风量的制冷量来选择：

全热制冷量：

显热制冷量：

供热量：

名义工况与设计工况：

风机盘管的选择：

按夏季负荷选择机组；

:

进风温度不同,制冷量不同,参见样本标准工况；

β1积灰附加夏季10％,冬季15％,冬夏两季使用20％；

β2间歇使用附加20％；

中档风量为高档风量的85％；

明装盘管：

按中档选取,富余的15％可以作为间歇附加,再考虑积灰附加即可；

暗装盘管：

按中档选取,并同时考虑β1β2

宜同时对全热制冷量和显热制冷量进行校核

显热制冷量必须满足显热冷负荷的要求

2）室内机型式图示

3.4热水采暖系统的分类与特点

1）分类

按热媒温度不同分类：

低温水供暖系统，95/70℃~85/65℃；

高温水供暖系统：

100~130/70~80℃。

按系统循环动力不同分类：

重力循环系统；

机械循环系统。

按供回水方式不同分类：

上供下回；

上供上回；

下供下回；

下供上回。

按散热器的连接方式不同分类：

垂直式系统；

水平式系统。

按连接散热器的管道数量分类：

单管系统；

双管系统。

按并联环路水的流程分类：

同程式系统；

异程式系统。

讲解：

采暖工程系统图－实例

3.5高层建筑热水采暖系统

考虑因素：

建筑楼层较高，系统的水静压力较大；

散热设备的承压能力；

外管网压力

型式：

分区式供暖系统：

垂直方向分区；

双线式系统：

垂直双线式；

水平双线式；

单、双管混合式系统。

3.6分户热计量采暖系统

分户热计量的目的和意义：

按用户的实际耗热量计费，节约能源，满足用户对采暖系统多方面的功能要求；

系统型式：

水平式系统；

水平式系统型式；

水平单管系统，水平单、双管系统，水平放射式系统。

3.7热水采暖系统作用压头

重力循环热水采暖系统的作用压头存在于重力循环热水采暖系统；

也存在于机械循环热水采暖系统。

特点：

重力循环作用压头较小；

可以引起机械循环采暖系统的水力失调

一、重力循环热水采暖系统的作用压头

1）重力循环工作原理：

锅炉加热，水温升高，密度减小，热水沿干管上升，散热器回水密度较大，促使回水流入锅炉。

2）主要形式：

双管上供下回式；

单管顺流式上供下回式，用图示讲解。

3）循环作用压力：

两侧压差：

重力循环作用压头的大小取决于：

冷却中心与加热中心高差h对应的水柱密度差。

4）单管顺流式作用压头计算式：

N组串联：

在低温水采暖系统中，水的密度差与温度差成正比

5）单管跨越管式

跨越式单管系统重力作用压头注意hi和Hi的取法.

第一层散热器进出水温差：

第二层散热器进出水温差：

多层散热器的单管顺流式系统重力作用压头计算式：

6）重力循环双管热水采暖系统的作用压头

第一层：

第二层：

通过各层散热器的重力作用压头计算式：

设计计算时取第一层散热器重力作用压头为计算值

7）水平式热水采暖系统作用压头计算式

8）单管系统与双管系统的比较：

采用表格型式列举比较

二、机械循环热水采暖系统的作用压头

1）作用压头：

由水泵扬程和重力作用压头合成

2）机械循环双管热水采暖系统：

一条立管或一条水平支路上各散热器回路的机械循环作用压头相等,而重力作用压头是不相等的。

3）机械循环单管热水采暖系统：

◆建筑物各部分楼层相同时：

各立管产生的重力作用压头近似相等，则不考虑重力作用压头

◆建筑物各部分楼层不同时：

需考虑重力作用压头

4）单管