中央空调的工作原理及设计.doc

1空气调节的概念：在某一特定的空间内，对空气的温度、湿度、空气流动速度及洁净度（简称四度），进行人工调节，以满足工艺生产过程和人体舒适的要求，简称空调2空气调节的种类：舒适性空调和工艺性空调。 3空气调节的手段：换气方法、热湿交换方法、净化方法。 4空气调节的应用：公共及民用建筑、旅游、餐饮及购物场所、交通工具、制造业及计算机房等。 1.1.2空气调节的主要作用 1造成合适的室内气候 例如纺织车间、精密仪器生产车间、计量室、印染厂房、生化车间、制药厂、手术室、烧伤病房等，室内温湿度的变化、空气的洁净程度，都会直接影响产品的质量或威胁患者的生命安全，需要造成合适的室内气候，以利于工业生产和医疗工作的顺利进行。2创造舒适的室内环境万人大会堂、影剧院、体育馆、商场、旅馆、写字楼、候车室、宴会厅等公共建筑，适当的空气调节和通风换气，创造舒适的室内环境，以提高工作效率，增进人民身体健康。3创造特定的气候条件模拟太空环境以及一些特定的气候条件，以利于科学研究和实验的顺利进行4妥善保存珍贵文物为博物馆、图书馆创造合适的环境条件，使珍贵文物、图书、资料不受霉潮虫蛀，得以长期保存。1.1.3 空气调节的任务 空气调节的任务：在任何自然环境下，将室内空气控制在一定的温度、湿度、气流速度以及一定的清洁程度。 对一般空调，主要是控制空气的温度和相对湿度。对温度和相对湿度的要求通常用“空调基数”和“空调精度”来表示： 例如：tN=200.5 N=50%5% 其中：、%称为“空调基数”，0.5、5%则称为“空调精度”，即“允许波动范围”。 对室内温度和相对湿度需要严格控制的空调工程，称为“恒温恒湿”空调，根据空调精度的不同，又分为一般精度、较高精度和高精度三种。 不要求温、湿度恒定，以夏季降温为主的空调，称为舒适性空调。 不仅有温、湿度要求，而且对空气的含尘量、尘粒大小有严格要求的空调，称为净化空调。1.1.4 空调系统的分类 一、根据服务对象不同分： 1工艺性空调：工艺性空调是指主要用于工业和科学实验的空调系统。 2舒适性空调：以人体感觉舒适为标准的空调工程。 二、按空调设备的设置情况分： 1集中式空调：有集中的空气处理机房，对空气进行集中处理，然后由送风系统送入各个空调室内。2半集中式空调：除有集中的空气处理机房外，各空调房间内还设有二次空气处理设备，如风机盘管空调系统。 3全分散式空调：利用整体式空调器就地处理空气的一种局部空调方式，如窗式空调器、分体式空调器等。 三、按负担室内负荷所用的介质种类分： 1全空气系统：空调房间内的热、湿负荷全部由经过处理的空气来承担的空调系统。 2全水系统：空调房间内的热、湿负荷全部靠水作为冷热介质来承担的空调系统。 3空气水系统：空调房间内的热、湿负荷由经过处理的空气和水作为冷热介质来承担的空调系统。4制冷剂直接蒸发系统：由制冷系统的蒸发器直接在室内吸收房间内的热、湿负荷的空调系统。1.2.1通风的概念与作用 通风与空气调节是控制建筑热湿环境和室内空气品质的技术，同时也包含对系统本身所产生噪声的控制。1通风（Ventilation） 通风是为改善生产和生活条件，采用自然或机械的方法，对某一空间进行换气，以形成安全、卫生等适宜空气环境的技术。 2通风的功能主要有：提供人呼吸所需要的氧气；稀释室内污染物或气味；排除室内生产过程产生的污染物；除去室内多余的热量 （称余热）或湿量 （称余湿）；提供室内燃烧设备燃烧所需的空气。 1.2.2高层建筑的自然排烟 一、自然排烟的主要影响因素1风压风吹到建筑物外表面时，由于空气流动受阻，速度减小，部分动能转化为静压时产生的压力。在迎风面，室外压力大于室内压力，空气从室外渗透入室内；在背风面，由于空气的绕流作用，产生负压区，室外压力小于室内压力，空气从室内渗透入室外。2热压（烟囱效应）当室内温度高于室外气温时，在建筑物的竖井中（楼梯井、电梯井、设备管道井等竖向通道）有一股热空气柱上升，成为烟囱效应。热压作用随着室内外的温差和空气柱高度的增加而增大。3风压与热压综合作用建筑物总是受到风压与热压的共同作用，两者构成了渗风的总压差。在迎风面，无论热压的大小，都是下部渗入，上部渗出；当风压大得足以抵消热压的作用时，建筑物的整个迎风面都是渗入。在背风面，渗出风量最大在顶层，当风压很大时，建筑物的整个背风面都是渗出。当建筑物的下部或迎风面的房间发生火灾时，由于风压与热压的作用，其危害要比建筑物的上部或背风面的房间发生火灾所造成的损失要大得多。4通风空调系统当发生火灾时，空调系统的风机所提供的循环动力，以及由竖向风道产生的烟囱效应会使烟气沿着风道扩散，迅速蔓延到风道所能达到的地方。二、自然排烟的设置1自然排烟口：外窗、阳台、凹廊、排烟竖井以及房间或顶棚上设置的排烟口。2将排烟口设置在建筑物常年主导风向的负压区内。3在楼梯间及前室、消防电梯间前室、电梯与楼梯合用的前室设置可以开启的外窗，外窗应设置在各楼层的上方，并设有下部开启排烟窗的装置。1.2.3高层建筑的机械排烟 一、走道和房间的机械排烟竖向布置的走廊排烟系统：面积大、走廊长时，沿着竖向划分为几个排烟系统，风机设置在各个系统的最高排烟口上部。水平布置的房间走廊排烟系统：房间多，竖向布置有困难，各支管与干管的连接处安装防火阀（280）。二、中庭的机械排烟中庭是指与两层或两层以上的楼层相通，且顶部是封闭的筒体空间。中庭排烟口设置在中庭的顶棚上，或靠近中庭顶棚的集烟区，并安装排烟风机。 1.2.4通风空调系统的防排烟措施烟气是造成火灾死亡事故的主要原因，比例高达80空调风道是火灾蔓延和烟气传播的主要途径。 1通风空调系统风管应该尽可能按每个防火分区设置，竖向不宜超过五层。垂直风管应设置在管道井内，管道井每隔23层处用防火材料作防火隔断，以减少热压对烟气的传播。2通风空调系统风管不宜穿过防火分区或变形缝，如必须穿越时，应在靠近防火墙的风管上装设防火阀（70）。3厨房、浴室和厕所的排风管与竖向管道连接时，应采用防止回流的措施。4通风空调机房应与其他部分隔开，隔墙与楼板材料耐火材料。5风管、风机等采用非燃材料制作，保温和消声材料应采用非燃或难燃材料。6通风空调系统的送、回风总管，在穿越机房和火灾危险性高的房间的隔墙楼板，以及垂直风管与每层水平支管上，都要安装防火阀（70）。1.2.5防火分区与防烟分区 1防火分区为了把火灾控制在一定范围内，阻止火势蔓延扩大，用防火墙、耐火楼板、防火门等来隔断防火。 在建筑设计中，通常规定：楼梯间、通风竖井、风道空间、电梯、自动扶梯等作为防火分区。 每层楼作为一个竖向的防火分区，每层楼内包括楼梯、自动扶梯等部分。 每个防火分区的面积为1000、1500、500m2等。如有灭火设备，其面积可以增大一2防烟分区用墙、楼板、防火门、防烟幕墙等阻止烟气外逸，并在本防烟区内排烟，以防止烟气流入疏散通道。 规定：每层楼作为一个竖向的防烟分区，每层楼内，在每个防火分区再划分若干各防烟分区，注意防烟区不能跨越防火区。 每个防烟分区的面积为500m2。如有自动喷淋灭火设备，其面积可以增大一倍。 3安全分区用防火墙、防烟墙来隔开的走廊、楼梯间及其前室，是人员疏散的安全通道。 安全分区之间采用气密性高的防火墙分隔，墙上的门应采用防火门。每个安全分区应设置排烟口，排烟风机也不宜用同一台风机，最好划分23个系统。一、湿空气的组成 湿空气=干空气+水蒸气+污染物 1干空气：N278.09% O220.95% CO20.03% 看成理想气体 Ne 气体常数：Rg=287J/kg.k He 0.93% Ar2 水蒸气看成理想气体，气体常数461 J/kg.k3污染物 从空气调节的角度：湿空气干空气水蒸气（干空气成分基本不变，水蒸气变化大）二、湿空气的状态参数 1压力P（单位：帕，Pa） （1）大气压力：定义：地球表面的空气层在单位面积上所形成的压力称为大气压力； 特点：不是一个定值，随海拔高度变化而变化，随季节天气变化而变化。一个标准大气压为1atm101325Pa1.01325bar当地大气压干空气分压力水蒸气分压力 （BPg +Pq）其中水蒸气分压力（Pq）定义：湿空气中，水蒸汽单独占有湿空气的容积，并具有与湿空气相同的温度时，所产生的压力称为水蒸气分压力。 湿空气可看成理想的混合气体，湿空气的压力等于干空气的分压力与水蒸气的分压力之和： P（B）=Pg+Pq 湿空气中水蒸气含量越多，则水蒸气的分压力越大。2温度t（单位：摄氏温标 0C） t（）以水的冰点温度为起点0，水的沸点100为定点。3湿空气的密度 定义：单位容积空气所具有的质量，即（kg/m3) 计算式： 结论：湿空气比干空气轻。 阴凉天大气压力比晴天低。 夏天比冬天大气压力低。 标准状态下，干空气密度 干=1.205kg/m3，湿空气密度略小于干空气密度。 工程上取湿=1.2kg/m34含湿量d（单位：g/kg干空气）： 定义：对应于1千克干空气的湿空气所含有的水蒸气量。 d622g/kg干空气 在一定范围内，空气中的含湿量随着水蒸气分压力的增加而增加，但是，在一定的温度下，湿空气所能够容纳的水蒸气量有一个限度，即空气所达到饱和状态，成为饱和空气。相应具有饱和水蒸气分压力和饱和含湿量。空气温度与饱和水蒸气分压力、饱和含湿量的关系（B=101325Pa）表1-1空气温度t/0C 饱和水蒸气分压力Pq,b(饱和)/Pa饱和含湿量db(饱和)/g/kg（干空气）1020301225233142327.6314.7027.20从表1-1看出，当温度增加时，湿空气的饱和水蒸气分压力、饱和含湿量也随之增加。 结论：B一定时，d随Pq升高而增大，反之亦然。 d一定时，Pq随B升高而上升，随B降低而下降。5相对湿度： 定义：表征湿空气中水蒸气接近饱和含量的程度。 相对湿度=100% =100% 空气=0时，是干空气，=100时为饱和湿空气。注意与d的区别：表示空气接近饱和的程度，空气在一定温度下的吸水能力，但并不反映空气中水蒸气的含量。d表示空气中水蒸气的含量，却无法直接反映出空气的潮湿程度和吸水能力。例如，A空气t100C，d7.63g/kg干空气； B空气t300C，d15g/kg干空气 A空气db(饱和)7.63g/kg干空气，=100为饱和空气； B空气db(饱和)27.20g/kg干空气，=55左右，为未饱和空气，具有较大吸湿能力。 结论：能表示空气的饱和程度，但不能表示水蒸气的含量。 d则相反，它能表示水蒸气的含量，但不能表示空气的饱和程度。6焓i（单位：kJ/kg干空气） 在空气调节中，空气的压力一般变化很小，近似于定压过程。而在定压过程中，可以直接用空气的焓变化来度量空气的热量变化。湿空气的焓是以1kg干空气作为计算基础，同时取00C的干空气和00C的水的焓为零，则含有1kg干空气的湿空气所具有的焓表示为i（kJ/kg干空气）；1kg干空气的焓表示为ig（kJ/kg干空气）；水蒸气的焓为表示iq（kJ/kg水蒸气）。 所以，i ig + diq （1.011.84d）t2500d（注：d以kg/kg干空气计算） 显热（随着温度变化的热量）潜热（00C的d千克水的汽化潜热，仅仅与d有关）例如，大气压为101325Pa，温度为200C，相对湿度为90，求湿空气的含湿量和焓。 解：查表1-1得，200C时饱和湿空气的水蒸气分压力Pq,b2331Pa，（1）由=100%得湿空气的水蒸气分压力为 PqPq,b0.923312097.9Pa（2）由d622/kg干空气得湿空气的含湿量为 d62213.2g/kg（干空气） （3）由i（1.011.84d）t2500d得湿空气的焓为 i（1.011.8413.2103）20250013.210 353.7kJ/kg（干空气）7湿空气的露点湿度tl定义：在含湿量不变的条件下，使未饱和空气冷却到饱和状态的温度叫做露点温度tl。 实例：秋季凌晨草地上挂露珠；冬季玻璃窗户上结冰花；夏季冷水管表面“出汗”等现象。 掌握露点温度的意义在于可以利用这个原理来完成空气冷却减湿的过程。 8空气湿球温度ts定义：用湿球温度计在空气中测量出来的湿度值，就称为湿球温度ts结论：空气中所含水蒸汽越少，则湿球温度越低，干、湿球温差就越大；反之，干、湿球温差越小，表明空气越湿润。12湿空气的焓湿图 由i1.01t+(2500+1.84t)d可知焓i由温度t和含湿量d决定； 由d622Pq,b/(BPq,b) 及 Pq,b由t决定可知当B一定时，相对湿度由温度t和含湿量d决定； 由d622可知当B一定时，水蒸气分压力Pq由d决定。 所以，在空气的6个状态参数t、d、B、I、Pq中，t、d、B是独立参数，其余参数可以从t、d、B三个独立参数计算出来。空调过程中取B为定值。说明：1焓湿图是在大气压力B为某个定值时做出的，如果B不同，则所求参数也不同。 在实际应用中，为避免图面过大，常将坐标d改为水平线。 2热湿比湿空气焓的变化量/含湿量的变化量湿空气的热量变化量/湿量变化量 i/d()Q/W（）, 1000i/d()。 热湿比说明空气状态变化的方向和特征，应用热湿比确定空气状态变化过程，热湿比在焓湿图上是空气初末状态连线的斜率。 3当大气压一定时，水蒸气分压力Pq与含湿量d是一一对应关系，在d轴的上方设一条水平线，标出与d所对应的Pq值。例题1：例如，大气压为101325Pa，温度为200C，相对湿度为90，用焓湿图查出湿空气的含湿量和焓。解：由温度200C，相对湿度为90在焓湿图上确定湿空气的状态点，由该点查出：湿空气的含湿量为d13.2g/kg（干空气）； 湿空气的焓为i53.7kJ/kg（干空气）。例题2：已知大气压力为101325Pa，在焓湿图上确定空气的状态参数。 1、t = 22 0C， = 65% 2、i45 kJ/kg（干空气）, d7.2g/kg（干空气）3、t = 22 0C，d7.2g/kg（干空气） 13焓湿图的应用 一、根据空气的干湿球温度在焓湿图上确定空气的状态和露点温度 1、干湿球温度计有两个温度计，一个测量空气的实际温度，称为干球温度t，另一个反映湿球纱布上热湿平衡的水温，即湿球纱布周围的饱和空气的温度，称为湿球温度ts。实际上，t和ts较容易测量，所以用干湿球温度计测定空气状态成为常用的主要手段。2、根据空气的干湿球温度在焓湿图上确定空气的状态 方法一：等湿球温度线法 根据计算，周围空气经过湿球变成饱和空气的过程中，空气状态变化过程的热湿比为 4.19 ts 在焓湿图上，4.19 ts的线即为等湿球温度线。 在焓湿图上，作湿球温度ts的等温线与相对湿度100的饱和线交于B点，然后过B点作4.19 ts的等湿球温度线，等湿球温度线与干球温度t的等温线相交于A，则A点即为所求空气的状态点。方法二、等焓线法 由于湿球温度ts300C，热湿比4.19 ts的过程线与0的等焓线非常接近，所以在空调过程中用等焓线代替等湿球温度线。在焓湿图上，作湿球温度ts的等温线与相对湿度100的饱和线交于B点，然后过B点作0的等焓线，等焓线与干球温度t的等温线相交于C点，则C点即为所求空气的状态点。例题1：用干湿球温度计测得某一状态空气的干球温度t200C，湿球温度ts150C，试在焓湿图上确定空气状态点及空气的相对湿度、含湿量和焓。解：方法一：等湿球温度线法 在焓湿图上，作湿球温度ts150C的等温线与相对湿度100的饱和线交于B点，然后过B点作4.19 ts4.191563的等湿球温度线，等湿球温度线与干球温度t200C的等温线相交于A，则A点即为所求空气的状态点。在B101325Pa的焓湿图上查出： 空气的相对湿度为58.8，含湿量为8.5g/kg干空气，焓41.8kJ/kg干空气。方法二、等焓线法 在焓湿图上，作湿球温度ts150C的等温线与相对湿度100的饱和线交于B点，然后过B点作0的等焓线，等焓线与干球温度t200C的等温线相交于C点，则C点即为所求空气的状态点。在B101325Pa的焓湿图上查出：空气的相对湿度为58.9，含湿量为8.52g/kg干空气，焓41.8kJ/kg干空气。例题2、已知B101325Pa，干球温度t450C，湿球温度ts300C，试在焓湿图上确定该湿空气状态参数（h、d、）。解：方法一：等湿球温度线法在焓湿图上，作湿球温度ts300C的等温线与相对湿度100的饱和线交于B点，然后过B点作4.19 ts4.1930125.7的等湿球温度线，等湿球温度线与干球温度t450C的等温线相交于A，则A点即为所求空气的状态点。在B101325Pa的焓湿图上查出：空气的相对湿度为34，含湿量为20.6g/kg干空气，焓98.6kJ/kg干空气方法二、等焓线法 在焓湿图上，作湿球温度ts300C的等温线与相对湿度100的饱和线交于B点，然后过B点作0的等焓线，等焓线与干球温度t450C的等温线相交于C点，则C点即为所求空气的状态点。在B101325Pa的焓湿图上查出： 空气的相对湿度为34.8，含湿量为21.1g/kg干空气，焓100kJ/kg干空气。 3、根据空气的干湿球温度在焓湿图上确定露点温度 结露：某一状态的未饱和空气，在含湿量不变的情况下，把该空气的温度下降到某一临界温度tl时，空气达到饱和，当温度进一步下降，空气中多余的水份凝结出来，形成露水。 露点温度：某一状态的空气在含湿量不变的情况下，冷却到饱和状态（100）时所具有的温度。 露点温度是判断湿空气是否结露的依据，只要湿空气的温度大于或等于其露点温度，则不会出现结露现象。 在焓湿图上确定露点温度的方法：首先在焓湿图上确定空气的状态点A，查出其含湿量d，然后由A点沿等焓线d向下与100线交于L点，则L点对应的温度即为露点温度。例题1：用干湿球温度计测得某一状态空气的干球温度t200C，湿球温度ts150C，试在焓湿图上确定空气状态点及露点温度。解：在焓湿图上，作湿球温度ts150C的等温线与相对湿度100的饱和线交于B点，然后过B点作0的等焓线，等焓线与干球温度t200C的等温线相交于A点，则A点即为所求空气的状态点。在B101325Pa的焓湿图上查出： 空气的相对湿度为58.9，含湿量为8.52g/kg干空气，焓41.8kJ/kg干空气。 然后由A点沿等焓线d向下与100线交于L点，则L点对应的温度即为露点温度。 例题2、已知B101325Pa，干球温度t450C，湿球温度ts300C，试在焓湿图上确定该湿空气状态点及露点温度 。解：在焓湿图上，作湿球温度ts300C的等温线与相对湿度100的饱和线交于B点，然后过B点作0的等焓线，等焓线与干球温度t450C的等温线相交于A点，则A点即为所求空气的状态点。在B101325Pa的焓湿图上查出： 空气的相对湿度为34.8，含湿量为21.1g/kg干空气，焓100kJ/kg干空气。 然后由A点沿等焓线d向下与100线交于L点，则L点对应的温度即为露点温度。二、利用热湿比在焓湿图上确定空气的状态变化 例题：已知B101325Pa，湿空气的初参数tA200C，A60，当加入10000kJ/h的热量和2kg/h湿量后，温度tB280C，求湿空气的终状态。B解： 方法一：平行线法 在焓湿图上，根据湿空气的初参数tA200C，A60找到空气状态点A。 求热湿比i/d()Q/W（）10000/25000kJ/kg过A点作与热湿比线的平行线，即为状态A的变化方向，此线与温度tB280C的等温线的交点B，即为湿空气的终状态点。由B点查出：B51%，dB12g/kg干空气，iB59kJ/kg干空气。 方法二：辅助点法 在焓湿图上，根据湿空气的初参数tA200C，A60找到空气状态点A。 求热湿比i/dQ/W10000/25000kJ/kg 任取d4g/kg干空气0.004kg/kg干空气 则有i50000.00420kJ/kg干空气 在焓湿图上，做出d4g/kg干空气等焓湿线和i20kJ/kg干空气等焓线的交点C，C称为辅助点。点A与点C的连线与终态温度tB280C的等温线的交点B，则点B为所求的湿空气的终状态点。查得iB59kJ/kg干空气。三、利用焓湿图确定两种不同状态空气混合后的状态 设有两种状态的空气混合，A状态的质量为GA，B状态的质量为GB，混合后的状态为C。根据混合定律，混合点C在焓湿图AB的连线上，所分成两段直线的长度之比与参与混合的两种空气质量成反比，即混合点靠近质量大的空气状态的一端。 例题：某空调系统采用新风和部分室内回风混合处理后送入空调房间。已知大气压力B101325Pa，回风量GA2000kg/h，回风状态tA200C，A60。新风量GB500kg/h，回风状态tB350C，B80。试确定混合后空气的状态。解： 1在焓湿图上，根据已知状态参数找到状态点A和B，并以直线相连。 2混合点C在AB上的位置应符合 3将AB线段分成五等分，则C点应在接近A状态（质量重）的一等分处。 4查焓湿图得tC23.10C，iC56kJ/kg干空气，dC12.8g/kg干空气，C73。一、计算空调冷（热）、湿负荷的目的 为了保持室内良好的空气环境，及时消除室内、外干扰因素而形成的冷（热）、湿负荷，必须进行空调负荷计算，以便选取合适的空气处理设备以及制冷机。 二、室内空气计算参数 1、舒适性空调 根据我国采暖通风与空气调节设计规范（GBJ1987）中的规定： 夏季：温度2620C，相对湿度4065，风速0.3m/s； 冬季：温度2020C，相对湿度4060，风速0.2m/s。 2、工艺性空调 由生产工艺过程的特殊要求决定。 32室外空气计算参数的确定 确定室外空气计算参数的作用： （1）计算通过围护结构传入室内的热量或室内传至室外的热量时，要以室外空气计算温度为依据； （2）加热或冷却满足卫生和正压需要的新风所需要的热量或冷量与室外空气计算干湿球温度有关。 一、夏季空调室外空气计算参数 1、夏季空调室外空气计算干湿球温度 确定夏季空调室外空气计算干湿球温度的作用：（1）作为新风符合的计算温度；（2）作为围护结构传热的最高计算温度；（3）确定室外新风状态点。 2、夏季空调室外空气计算日平均温度和逐时温度 其作用是：计算围护结构传热应当考虑室外温度的波动的影响以及围护结构对温度的衰减和延迟作用，应按照不稳定传热计算。因此，除了干球温度以外，还需要知道设计日的室外日平均温度和逐时温度。 二、冬季空调室外空气计算参数 1、冬季空调室外空气计算干球温度 冬季空调系统加热加湿所需费用小于夏季冷却减湿费用，为了便于计算，冬季围护结构传热可按稳定传热计算，而不考虑室外气温的波动，只给定一个室外空气计算干球温度作为来计算围护结构传热和新风负荷。 2、冬季空调室外空气计算相对湿度 由于冬季室外空气的含湿量远较夏季小，其变化也很小，只采用室外空气计算相对湿度确定室外新风计算状态。 以上室外空气计算参数均可以在空气调节设计手册中查到。 24空调房间的冷（热）、湿负荷计算 一、瞬时得热量与冷负荷的关系及计算结论：得热量和冷负荷有时相等，有时不等。围护结构的蓄热特性决定了两者的关系。对流得热可直接形成冷负荷，而辐射得热先传给室内物体蓄热，不能立刻成为冷负荷。当室内物体的蓄热饱和后，辐射得热才全部成为冷负荷。 计算方法概述： 40年代美国人麦克和威特提出当量温差法； 50年代前苏联人什克洛维尔等人提出谐波分解法； 以上两种计算负荷计算方法的共同特点是认为：得热量=冷负荷，空调负荷往往偏大。 1968年，加拿大学者斯蒂芬森和米克尔提出反应系数法，掀起了革新负荷计算方法的研究，即不但考虑空调室外气温的波动，而求考虑围护结构等物体的蓄热、放热特性，认为：得热量冷负荷，得热量冷负荷。 目前世界上普遍应用的计算方法有4种： 反应系数法 谐波反应法（频率相应法） 传递函数法（瞬态响应法） 冷负荷系数法 我国目前普遍采用的负荷计算方法是：谐波反应法和冷负荷系数法 我们重点介绍的是目前设计院广泛采用的一种冷负荷系数法简化计算方法二、空调房间冷负荷计算项目 （一）计算围护结构传热及窗户传热形成的冷负荷Q1 1外墙和屋顶传热引起的瞬间冷负荷Q11； 2玻璃窗传热引起的瞬间冷负荷Q12； 3窗户因日射得热形成的冷负荷Q13； 4内围护结构传热形成的冷负荷Q14。 （二）室内热源散热所形成的冷负荷和湿负荷Q2 1设备散热形成的冷负荷Q21； 2照明散热形成的冷负荷Q22； 3人体散热形成的冷负荷Q23； 4人体散湿形成的湿负荷Q24； 5其他湿源散湿形成的湿负荷及潜热冷负荷Q25。 所以，空调房间总冷负荷Q1 Q2 （Q11 Q12 Q13Q14）（Q21 Q22 Q23 Q24 Q25） 1、简单估算法 空调系统的冷负荷包括：外围护结构传热、太阳辐射热、空气渗透、人体散热、照明散热、室内其他射散热引起的冷负荷。估算时，以围护结构和室内人员为基础。 建筑物总的冷负荷Q（Qw116.3n）1.5 W 其中，Qw为整个建筑围护结构引起的总冷负荷； n为建筑物内的总人数； 1.5为新风负荷系数。 2、单位面积冷负荷指标法 建筑物总的冷负荷Q单位面积冷负荷指标建筑物的总建筑面积 注：（1）单位面积冷负荷指标有上下限值，建筑物的总建筑面积小于5000平米时，取上限值，大于10000平米时，取下限值。 （2）按上述的指标确定的冷负荷即是制冷机的容量，不必再加上系数。 （3）应考虑地方差别。 例题：某综合楼内的各类房间的面积为：餐厅1000m2，商场500 m2，办公室1600 m2，会议室400 m2，客房4000 m2，走廊500 m2，楼梯间240 m2。试估算该楼的空调冷负荷，并折算成冷负荷的综合指标。 解：查建筑物空调冷负荷指标地统计值，按照单位面积冷负荷指标法计算。 建筑物总面积为 1000500160040040005002408240 m2 该建筑物总面积在500010000 m2之间，指标值取上下限的平均值。 该建筑物总冷负荷为 10002655002251600105400250400095 265000112500168000100000380000 1025500W1025.5kW 折算为冷负荷的综合指标 1025500W/8240 m2124.45W/ m2 空调系统中常常利用送入一定质量和一定状态的空气来消除室内的余热量（即室内冷负荷）和余湿量（即人体的湿负荷和敞开水面的湿负荷） 一、夏季空调房间的送风状态和送风量 假设空调房间的冷负荷为Q（kW），湿负荷为W（kg/s），送入的空气状态为O（i0，d0），送风量质量为G（kg/s），其中i0，d0的单位为（kJ/kg干空气，kg/kg干空气）。送入的空气吸收室内的余热量和余湿量后，变为状态N（iN，dN），并从房间排出。 以送入的空气为研究对象，根据热湿平衡原理： Gi0QGiN（热平衡公式）；Gd0QGdN（湿平衡公式） 化简得到送入空气由点O（i0，d0）变为点N（iN，dN）的状态变化方向： 所以，点O和点N均位于Q/W的热湿比线上，而且夏季供冷，点O一定在点N的下方。 设计规范根据空调房间恒温精度要求，对送风温差和换气次数给出了以下推荐值： 室内温度允许波动范围（0C） 送风温差t0（0C） 换气次数（次/h） 0.10.20.51.01.0 233661015 1502085 注：换气次数是衡量空调房间送风量的指标，其定义为：。 选定了送风温差后，即可按下列步骤确定送风状态和送风量： 1. 在焓湿图上找出室内空气状态点N； 2. 求热湿比Q/W，通过点N画出的过程线； 3. 选定送风温差t0，求送风温度t0等温线与的过程线的交点O即为送风状态点； 4. 利用Gi0QGiN（热平衡公式）或Gd0QGdN（湿平衡公式）求送风量。 二、冬季空调房间的送风状态和送风量 冬季，通过围护结构的温差传热往往由内向外传递，只有室内热源向室内散热，因此冬季室内余热量比夏季少的得多，有时甚至是负值。而余湿量冬夏两季一般相同，所以，冬季房间的热湿比值常常小于夏季甚至是负值。在过程上，应用较多的是全年固定送风量，即冬季采用与夏季一样的送风量，全年余湿量不变，则过夏季送风状态点O的等含湿量线与冬季热湿比线的交点O即为所求的冬季状态点。 例题：某空调房间，夏季总余热量Q3314W，总余湿量W0.264g/s，冬季总余热量Q1105W，总余湿量W0.264g/s，要求全年维持的空气状态为tN（221）0C， N（555）。当地大气压101325Pa，求冬夏两季的送风状态和送风量。 解：1、确定夏季的送风状态和送风量 （1）求热湿比 （2）求送风温度t0，取送风温差t080C，则t0228160C。 （3）确定送风状态点O，由tN（221）0C， N（555）在焓湿图上确定室内空气状态点N，通过该点作12600的过程线。该过程线与t0140C等温线的交点O即为送风状态点。查焓湿图得室内空气状态参数（iN46kJ/kg干空气，dN9.3g/kg干空气）；送风状态参数（i036kJ/kg干空气，d08.5g/kg干空气）。（4）计算送风量2、确定冬季的送风状态和送风量（考虑全年送风量不变情况）（1）求热湿比（2）确定送风状态点O及送风参数 由于冬夏余湿量相同，室内状态参数相同，所以含湿量也相同，即d0d08.5g/kg。过N点作4190的过程线，与等含湿量线d0交于O点即为冬季送风状态点。 查焓湿图得：io=49.35kJ/kg干空气，t028.50C。2.4.3 新风量GW 的确定 一般说来，空调系统新风量愈小则愈经济，但实际上不能无限制地减少新风量。新风量太少，会使室内空气品质满足不了卫生要求，或不能保证空调房间的“正压”要求。一般规定，空调系统中新风量占总风量的百分数不应低于10%。 （1）节能设计标准关于公共建筑空调新风量的规定参见下表： 建筑类型与房间名称 新风量m3/(h.p)旅 游 旅 馆 客房 5星级 504星级 403星级 30餐厅、宴会厅、多功能厅 5星级 304星级 253星级 202星级 15大堂、四季厅 45星级 10商业、服务 45星级 2023星级 10美容、美发、康乐设施 30旅店 客房 13级 304级 20文化娱乐 影剧院、音乐厅、录像厅 20游艺厅、舞厅（包括卡拉OK歌厅） 30酒吧、茶座、咖啡厅 10体育馆 20商场（店）、书店 20饭馆（餐厅） 20办公 30学校 教室 小学 11初中 14高中 17（2）生产厂房空调 若以上三项中的最大值仍不足总送风量的10%，则以GW =10%G确定。 （3） 洁净空调 根据生产工艺要求确定新风量，一般采用全新风系统。 计算新风冷负荷 根据室外空气的夏季空调计算干球温度tw和湿球温度tws确定新风状态点W，在焓湿图上查出新风的焓iw(kJ/kg干空气)； 根据室内空气的设计温度tn和相对湿度n，确定回风状态点（即室内设计状态点）N，在焓湿图上查出回风的焓in(kJ/kg干空气)；则新风冷负荷QWGW（iwin ）KW。 例题：有一餐厅，同时在室内最多人为40人，室内要求维持温度tn260C和相对湿度n60。室外温度tW340C和相对湿度W70。大气压力101325Pa，试计算空调新风冷负荷。 解：从大气压力101325Pa的焓湿图上查出 iw96.5kJ/kg干空气，iw59kJ/kg干空气 取新风量qW=20m3/h人，设常温下空气密度为1.2kg/m3, 所以，空调新风冷负荷为 QWGW（iwin ）0.27（96.559）kw10.1KW41空气调节系统的分类 一、空调系统的组成由冷热源、空气处理设备、空气输送管道和空气分配装置组成。（一）按空气处理设备的位置划分1、集中式空调系统：冷热源由集中设置的冷冻站、锅炉房、热交换站集中供给；所有的空气处理设备（风机、冷却器、加湿器、过滤器等）都设置在一个集中的空调机房里。2、半集中式空调系统：冷热源由集中设置的冷冻站、锅炉房、热交换站集中供给；设置空调末端装置分散在空调房间，如风机盘管空调系统。集中式空调系统和半集中式空调系统又统称为中央空调系统。3、分散式空调系统：冷热源、空气处理设备、空气输送管道集中设置在一个箱体内，组成一个紧凑、课单独使用的空调系统。如窗式空调器、分体式空调器、柜式空调器。（二）按负担室内热湿负荷所用的介质划分1、全空气空调系统：空调房间的热湿负荷全部由经过处理的空气来消除的空调系统，如集中式空调系统。2、空气水空调系统：由空气和水共同负担空调房间的热湿负荷，如新风加风机盘管空调系统。3、制冷剂空调系统：把制冷系统的蒸发器直接放在空调机房来吸收房间的热湿负荷，如窗式空调器、分体式空调器、柜式空调器。1、变风量空调系统（VAV系统）：不改变送风状态，只改变末端装置的风量来调节空调房间的温度，20世纪70年代发展起来，广泛应用于发达国家的办公楼、旅馆、医院和商业中心。2、可变冷媒流量系统（VRV系统）：通过变频控制制冷剂的流量，进而调节不同空调房间的供冷量或供热量的空调系统，由日本大金公司于1982年首先推出，应用于商业办公楼、别墅等商用或家用中央空调。42 普通集中式空调系统 4.2.1概述 1定义：有集中的空气处理机房，各空调房间的冷（热）、湿负荷全部由经过处理的空气来承担的空调系统。 2系统的基本组成 空气处理部分：包括空气过滤器、空气冷却器、空气加热器、空气加湿器等各种热、湿处理设备。3应用场合：空调面积大，各空调房间热湿负荷的变化规律相近，各房间使用时间较一致的场合。4根据新风、回风的混合过程不同，分为一次回风系统和二次回风系统。一次回风系统：新风、回风在喷水室（表冷器）前混合一次后，经过喷水室（表冷器）送入末端装置的集中式空调系统。二次回风系统：新风与回风在喷水室（表冷器）前混合一次后，经过喷水室（表冷器）再与部分回风混合后才送入末端装置的集中式空调系统。5系统实例例一：单风机一次回风系统组合式空调机组： 例二：双风机二次回风系统组合式空调机组：例三：双风机一次回风系统组合式空调机组：6空气输送部分：包括送风机、回风机、送风管道、回风管道、排风管道以及风量调节阀、防火阀和消声设施等。 空调系统的送风机和回风机多采用压头比较高的离心式风机。排风机一般采用压头较低的轴流式风机.7空气分配部分：包括各种形式的送、回风口。4.2.2 系统的分类 1、直流式系统 2、封闭式系统 3、混合式系统 一次回风系统 二次回风系统结论：一次回风系统适用场合：对于夏季只作降温用的空调系统，如果对送风温差没有限制，允许直接用机器露点送风，宜采用一次回风系统； 二次回风系统适用场合：对于室内温度场要求均匀、送风温差小、风量较大而又不采用再热器的空调系统，宜采用二次回风系统。 一个典型中央空调系统构成图 某工厂恒温横湿空调系统 4.2.3 空调房间的气流组织 常见的气流组织方式侧向送风散流器送风孔板送风喷口送风（集中送风）地板送风一、侧向送 气流组织方式：上送上回；上送下回。适用场合：跨度有限、高度不太低的空间，如客房、办公室、小跨度中庭等一般空调系统；以及空调精度t=1或t0.5的工业建筑。风口类型：常用百页风口侧向送风设计参考数据：（1）送风温差一般在610以下；（2）送风口速度在25m/s之间；（3）送风射程在38m之间；（4）送风口每隔25m设置一个；（5）房间高度一般在3m以上，进深为5m左右；（6）送风口应尽量靠近顶棚，或设置向上倾斜1520的导流叶片，以形成贴附设流。二、散流器送风 1散流器平送 流组织方式：上送下回或上送上回 适用场合：大跨度、高空间，如购物中心，大型办公室，展馆等一般空调； 空调精度t=1或t0.5的工艺性空调。 风口类型：方形、圆形、条缝型散流器 散流器送风设计参考数据： （1）平送：用于一般空调以及要求较高面积不大的恒温车间： 送风温差610 喉部风速=25m/s散流器间距36m，中心距墙1m。 （2）下送：有高度净化要求的空调房间： 房间高度3.54.0m喉部风速=23m/s散流器间距3m三、孔板送风 气流组织方式：上送下回 类型：全面孔板：开孔率50% 局部孔板：开孔率50%适用场合：适用于高精度空调或净化空调，房间高度5m；空调精度t=1以及 空调精度t0.5；单位面积送风量大，工作区要求风速小的空调环境。 孔板送风设计参考数据： （1）孔板材料：镀锌钢板、不锈钢板、铝板、硬质塑料板等； （2）稳压层净高应不小于0.2m； （3）孔径一般为46mm； （4）孔间距为40100mm； 全面孔板平行流特殊要求： （1）孔口气流速度3m/s； （2）送风温差3； （3）单位面积送风量大于60m3/（m2.h） （4）均匀送风。 四、喷口送风 特点：出口风速高，射程长，一般同侧回风，工作区在 回流区。 气流组织方式：上送下回式。 适用场合：空间较大的公共建筑物如影剧院、体育场馆。 设计参考数据： （1）送、回风口布置在同一侧； （2）出风速度一般为：410m。 五、地板送风 特点：送风温差小，送风速度小，节能舒适。 气流组织方式：下送上回。 适用场合：有夹层地板可供利用的空调空间、以节能为目的的高大空间。 设计参考数据： （1）送风温差一般以23为宜； （2）送风速度一般不超过0.50.7m/s。六、其他送风方式座椅送风 七、回风口 设置位置：房间下部离地面0.15m。 回风口风速：34m/s。 特例：走廊回风回风通过百叶风口，以1.01.5 m/s的速度进入走廊，再由走廊集中抽回到回风系统。适用场合：空调精度1，有走廊可供利用的场合。43风机盘管空调系统（1学时） 一、风机盘管空调系统的组成和特点 1、风机盘管空调系统的组成 （1）风机盘管机组：将流过盘管的室内空气冷却、减湿冷却或加热后送入室内，消除空调房间的冷热湿负荷。 （2）新风系统：保证卫生，给空调房间补充一定的新风量，对于集中设置的新风系统，还可以负担一部分新风和房间热湿负荷。 （