空调工程单元1 绪论.ppt

通风空调 主讲教师 战乃岩 TONGFENGKONGTIAO 通风空调 TONGFENGKONGTIAO 1绪论 目录 通风与空气调节的含义 通风与空气调节系统的工作原理 通风与空气调节系统的分类 1 1 1 2 1 3 1 4 通风与空调技术的发展概况 高纬度地区 人类活动遗址热带雨林 建筑 建筑的出现 逐渐向两极移动现代技术的发展 人类活动遍布全球 展发的动活类人 建筑 人们生活与工作的场所 大到自然界 小到教室 人类漫长的发展史 从为了躲避自然环境对自身的伤害 栖树 岩洞而创造出各式各样的建筑物 河南偃师汤泉沟穴居遗址 巢居 建筑的起源 用干雪沏成 厚度500 的墙体可以提供较好的保温性能 当室外平均温度 30 时可维持室内温度 5 以上 爱斯基摩人的冰屋 寒冷地区的建筑 屋顶表面温度 室外空气温度 室内空气温度 埃及的民居 巴格达地区的传统建筑 墙厚340 450mm 屋面厚度460mm 利用土坯热惯性 室外日夜温差24 室内波动不到6 干热地区的建筑 土窑洞借助土壤热惯性大 达到冬暖夏凉的目的 陕北土窑洞 陕西绥德靠崖窑 气候与中国居民 中国四合院 四合院建筑冬季有效地利用了太阳能采暖和抵御北风侵袭 屋顶设计避免了夏季室内过热 蒙古包 用木料 毛毡建造 造型独特 可抵御沙暴和雨雪侵袭 冬暖夏凉 草原建筑 湿热地区建筑 干阑竹楼 云南 防雨 防湿和防热 布依族石屋 贵州 就地取材 冬暖夏凉 不怕火灾 隔音性能好 建筑环境 特定建筑空间内部围绕人的生存与发展所必须的全部物质世界 包括热湿环境 室内空气品质 室内光环境 声环境 我们更侧重于室内热环境和空气品质 建筑环境控制方法 根据室内环境质量的不同要求 分别应用供热 通风与空调技术来消除各种干扰 进而在建筑物内建立并维持一种具有特定使用功能且按需调控的 人造环境 以八卦五行 河图洛书等易学文化为基础 注意建筑布局 空间分割 方位调整 色彩运用 认为不好的住宅物理环境对人的心理有影响 导致影响人的命运 涉及环境心理学 地理学 气象学 生态学 规划学 建筑学等 对自然现象解释不清的地方 陷入巫术 迷信 对建筑环境的认识 将现代科学手段和顺应自然的风水理论完美结合 创造良好的居住与生存环境 世界上唯一的一家七星级酒店 迪拜的柏兹酒店设计也运用了中国古代建筑哲学的金木水火土的五行理论 天人合一 思想运用 空调的普及使人们不再关心建筑的性能 遍布全球的玻璃和钢筋盒子建筑 建筑环境发展中的问题 建筑能耗现状 世界能耗比例 中国社会能耗比例 大量耗能 污染环境 环境污染 1 1通风与空气调节的含义 1 采暖 Heating 当室外空气温度低于室内空气温度时 房间通过围护结构及通风孔道形成热损失 为了保持室内一定温度 供暖系统就会将热源产生的具有较高温度的热媒通过输送管道送至用户 通过补偿热损失 达到维持室内温度参数在要求范围 组成 热源 散热设备 输热管道 附加设备 服务对象 寒冷地区民用建筑和部分工业建筑 2 通风 Ventilating 用自然或机械方法向某一房间或空间送入空气 和由某一房间或空间将污浊空气排出的过程 送入空气可以是处理的 也可以是不处理的 通过利用室外的新鲜空气置换建筑物内污浊的空气 以改善空气的品质 满足一定卫生 洁净度 同时废气排放也要符合卫生排放标准 功能 1 提供人呼吸所需要的氧气 2 稀释室内污染物或气味 3 排出室内工艺过程产生的污染物 4 除去室内多余热量 余热 和湿量 余湿 5 提供室内燃烧设备所需的空气 组成 风机 进排风装置 风道 空气净化设备 服务对象 民用建筑和一些轻度污染的工业厂房 3 空调 AirConditioning 将要送入的空气经过空气处理设备 过滤器 加热器 表冷器 喷水室 处理后达到空调房间要求的参数 温度 湿度 洁净度 空气流速 噪声 创造并维持这种环境 组成 空气送风部分 空气处理部分 空气输送部分 空气末端装置 空调房间 作为建筑环境的三个分支 既有共同点 又有不同点 他们经常被联系在一起 缩写HVAC 简称暖通空调 并不是在任何情况下三种都全部采用 1 2通风与空气调节系统的工作原理 夏季 室外由于太阳辐射得热和室内外空气温差引起向房间内传热 室内人员 照明 电子设备等也向房间散热 同时室内人员 水槽 设备 地面积水等也会向室内散湿 这样室内存在余热 余湿 如果不把这些热 湿排掉 必然导致室内温 湿度升高 冬季 建筑物向室外传递热量或向室内渗入冷风 如果不向房间补充热量 必然导致室内温度下降 冷负荷和湿负荷 为了维持室内温度 湿度 在夏季必须从房间内移出热量 提供冷量 或湿量 热负荷 冬季向房间提供热量 在民用建筑中 不仅有热 湿源 还有污染源 这就需要向房间送入新鲜空气 稀释或排除有害污染物 以创造并维持一个良好舒适的生活环境 工业建筑中 各种生产所需 使得生产车间产生大量粉尘 有害蒸汽 气体等 必须向房间通入新鲜空气来稀释 排放 符合卫生排放标准 工作原理 三个平衡 动态平衡空气平衡 单位时间内进风量 排风量热平衡 要求房间温度保持不变 必须使房间总得热量 总失热量湿平衡 要求房间湿度保持不变 必须使房间总得湿量 总失去湿量 1 3通风与空气调节系统的分类 1 按对建筑环境控制功能分类 以建筑热湿环境为主要控制对象的系统 空调系统 采暖系统 以建筑内污染物为主要控制对象的系统 通风系统 建筑防排烟系统 2 按承担室内热负荷 冷负荷 湿负荷介质分类 全水系统全空气系统空气 水系统冷剂系统蒸汽系统3 按空气处理设备的集中程度分类 集中式空调系统分散式系统半集中式系统 4 空调系统按用途分类 舒适性空调系统工艺性空调系统5 以建筑内污染物为主要控制对象的分类按用途分类 工业与民用建筑通风建筑防烟和排烟事故通风按通风服务范围分类 全面通风局部通风按空气流动的动力分类 自然通风机械通风 空调冷源和热源 为空气处理设备提供冷量及冷却送风空气 冷源 各类冷水机组 制冷系统的蒸发器热源 热泵型冷热水机组 各类锅炉 电加热器空气处理设备 将送风空气处理到规定状态 空气过滤器 空气冷却器 空气加热器 空气加湿器 喷水室空调风系统 送风系统 将处理过的空气送到空调区 风机 风管系统 室内送风口装置 排风系统 将空气从室内排出 并将风输送到规定地点 室内排风口装置 风管系统 风机 空调水系统 将冷媒水或热媒水从冷源或热源输送至空气处理设备 水泵 水管系统 空调的自动控制和调节装置 由于各种因素 空调系统的冷负荷是多变的 这就要求空调系统的工作状况要有变化 调节送风参数 送排风量 供水量 供水参数 1 4空调系统的组成 采暖在很早的时候 用烧火来御寒 以此来加热室内的空气 但这只局限于室内空气温度的改变 只是对室内空气温度这单一参数的调控 通风从古代的手摇扇手动通风发展到了机械通风 这也给空气调节系统的发展奠定了基本的条件 而后通风从机械通风到多元通风 进而又开始自然通风在建筑的中的利用 近年来置换通风的研究及发展同样伴随着空气调节的进步 冷热源方面 制冷起先是用于对食物的储藏和保存 逐渐发展到了工业上的采用 在19世纪 第一次工业革命 蒸汽锅炉的产生及在西欧的发展与运用 给空气调节工程提供了热源和动力 1 5通风与空调技术发展概况 供热技术供暖就是用人工方法向室内供给热量 保持一定的室内温度 以创造适宜的生活环境或工作环境的技术供热发展原始人烧火 火炉 火墙 火炕取暖 局部供暖 热水供暖 17 18世纪 以热水或蒸汽作为热媒的集中式供暖系统 19世纪 一些工业发达国家利用发电厂汽轮机的排气给生产 供暖 生活用热 20世纪 把原子能用于热电联产上 1965年 太阳能 风能 生物能 沼气 地热等可再生能源 现在 局部供暖集中供暖区域供暖 1 供热发展史 局部供热就是热媒制备 热媒输送和热媒利用三个主要部分在构造上都在一起的供暖系统 如烟气供暖 电热供暖和燃气供暖等 人类很早就开始以火的形式 获得热能来供暖 这种局部取暖装置 如火炉 火墙和火坑等 局部供热 集中供暖是以城市热网 区域热网或较大规模的集中供暖为热源的供暖方式 19世纪初期 在欧洲开始出现了以蒸汽或热水作为热媒的集中式供暖系统 集中式供热方式开始于1877年 在美国纽约建成了第一个区域锅炉房向附近14家用户供热 20世纪初期 一些发达国家利用内轮机的排气供热 其后发展成为热电厂 集中供暖 瓦特发明的蒸气机 城市热网 原苏联 东欧国家长期积极发展热电厂供热使得苏联的集中供热居世界首位 到现在为止莫斯科的集中供热系统是世界上规模最大的供热系统 城市集中供热普及率达到了100 地处寒冷气候的北欧国家 如瑞典 丹麦 芬兰等国家 在第二次世界大战以后 集中供热事业发展迅速 这三个国家以集中热水供暖为主 挪威石油 电资源丰富 主要采用集中热水供暖 电采暖 冰岛地热资源丰富 主要采用地热采暖 瑞典则主要为热泵供暖 西欧的英国主要采取集中供热 法国以电采暖为主 南欧的意大利 葡萄牙夏季炎热 冬季相对温暖 一般采用空调供暖 亚洲如日本 韩国只有公用建筑使用集中热水供暖 大量采用地板辐射热采暖是这两个国家室内采暖的主要特点 集中供暖锅炉 家庭集中供暖与生活热水系统 我国能源相对匮乏 且利用率 32 与世界发达国家 52 差距很大 正大力发展城市集中供热 开展节约能源工作 并提供了相关法律保障实施到2003年 我国有315个城市建设了集中供热设施 已形成很大规模 并正向大型化发展 区域供暖一般是指单台容量在7 14MW 10 20t h 以上的锅炉 热效率都在75 80 左右 并配备有较完备的水处理装置和消烟除尘装置 城市建筑较为密集的区域可优先选用 区域供暖以北欧的丹麦和芬兰为主 丹麦70 的区域供热是由热电同供的热电厂 CHP 提供的 其生产效率约为90 丹麦积极发展区域供热为采暖热源 芬兰的区域供热比例分别为47 占供热的主导地位 在大城市接近90 区域供热系统示意图 热电机组的流程图 区域供热厂中的总能系统 区域供暖 现代制冷技术作为一门科学 是19世纪中期和后期发展起来的 1834年 美国人波尔金斯 Perkins 试制成功了第一台以乙醚为制冷剂的蒸气压缩式制冷机 1844年高里 Gorrie 在美国费城用封闭循环的空气制冷机建立了一座空调站 1859年法国人卡列 Carre 制成了氨水吸收式制冷机 1875年卡列和林德 Linde 用氨作制冷剂 制成了氨蒸气压缩式制冷机 从此蒸气压缩式制冷机一直占据统治地位 1910年左右 马利斯 莱兰克 MauriceL ehlanc 在巴黎发明了蒸气喷射式制冷机 2 制冷发展史 制冷剂问题1930年以后 氟利昂制冷剂的出现和大量应用 曾使压缩式制冷技术及其应用范围得到极大的发展 由于氟利昂具有良好的热力性质 使制冷技术的发展进入了一个新的阶段 1974年以后 人类发现氟利昂簇中的氯 氟碳化物 简称CFC 能严重地破坏臭氧层 危害人类的健康和破坏地球上的生态环境 是公害物质 因此减少和禁止CFC的生产和使用 已成为国际社会共同面临的紧迫任务 研究和寻求CFC制冷剂的替代物 以及面对由于更换制冷剂所涉及到的一系列工作 也成为急需解决的问题 十多年来 世界各国都投入了大量的人力和财力 开始使用混合溶液作为制冷剂 使蒸气压缩式制冷的发展有了重大的技术突破 1987年 联合国环境署7月组织制订 关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书 1995年 美国氟利昂CFC制冷剂停产 空调技术的发展逐渐走向了健康环保 制冷发展史 中国人很早就知道利用天然冰进行食品的冷藏和防暑降温 在 诗经 和 周礼 中就有了 凌人 和 凌阴 的记载 我国的制冷机制造工业起源于20世纪50年代末期 是在几个安装 修理厂的基础上发展起来的 从开始仿制生产活塞式制冷机 到自行设计和制造 并制定了有关的系列标准 目前已有活塞式 螺杆式 离心式 涡旋式 吸收式 热电式及蒸汽喷射式等类型的制冷装置 许多产品的质量和性能已接近和达到世界先进水平 我国的制冷装置主要用于工业生产和大型建筑的空调中 制冷装置用于生活中的比例迅速提高 到20世纪末期 我国冷藏库的总库容量超过500万t 已分别拥有年生产1500万台电冰箱和房间空调器的生产能力 电冰箱和空调器的产量均居世界第一 我国制冷的发展 3 通风发展史 最早的通风可以追溯到几千年前 当人类把火引入住宅后 发现需要在屋顶开窗以便于排烟和给火的燃烧提供空气 这种对燃烧的控制给空间通风提供了最初的灵感 刺激 原始的埃及人发现在室内从事石刻的工匠比在室外的工匠更容易患上呼吸系统疾病 对粉尘的控制成为了通风的第二大任务 大约两千年前 在古罗马 古希腊和中国 人们发明了手摇扇来使空气流动 帮助人们度过炎热的夏季 这些早期的通风都是未经过处理的 目的只在于满足人最基本的生理需要 4 空调发展史 空调起源空调的发明没有一个特定的日期 其发展 正如WillisCarrier所言 在相当长一段时间内 是自然的发展过程 是人类智慧力求改善的结果 虽然原始的空调形式出现于几百年甚至上千年前 但是其作为一门艺术和科学真正开始于19世纪末期 我们现在所定义的空调出现于从18世纪90年代到19世纪初的一次科学技术的急速发展 我们现在所定义的空调出现于从18世纪90年代到19世纪初的一次科学技术的急速发展 19世紀 英国科学家及发明家麦克 法拉第 MichaelFaraday 发现压缩及液化某种气体可以將空气冷冻 此现象出現在液化亚摩尼亚蒸发时 当时其意念仍流于理论化 JohnGorrie在1842年以压缩技术制造出冰块 并使用作冷冻空气以吹向患疟疾和黄热病的病人 为了拯救一些的渔民的生命而作的一次尝试 却改变了全世界人民的生活方式 LeonardoDaVinci在大约1500年制造了一台水动风扇用于他妻子闺房的通风 Dr WilliamCullen在1775年发明了一台用于冷冻水的机器 JacrbPerkins在1834年取得了一台制冷机的专利权 Dr JohnGorrie 1802 1855 在1851年 Grorrie因为他的 第一个用于医学制冷和空调的机器 得到了8080号专利权 获得了肯定 这台新机器给历史上第一个空调医院提供了冰和冷空气 这个过程是20世纪初广泛用于航海船只的压缩空气冰制冷机器的前身 正像瓦特兄弟发明蒸汽机改变了之前的陆地运输系统那样 JohnGorrie的成就改变了人类控制环境的能力 1972年 RaymondB BeckerofGainesville Fla 出版了 Gorrie M D 空气调节和医用制冷之父 20年之后 美国最早的女工程师之一的MargaretIngels出版了 WillisHavilandCarrier 空调之父 1901年 StuartWillis Carrier博士在美国建立世界上第一所空调试验研究室 1902年7月17日 开利博士为美国纽约市一家印刷厂设计了世界上公认的第一套科学空调系统 喷淋式热湿控制系统 空调行业将这项发明视为空调业诞生的标志 1906年 开利博士发明了世界上第一台喷淋式空气洗涤器 即喷水室 1906年 开利在Buffalo锻造公司风机手册上发表了第一个焓湿图 1911年12月 开利博士得出来空气干球 湿球和露点温度之间的关系 以及空气湿热 潜热和比焓值之间关系的计算公式 1911年 开利向机械工程师美国分会发表论文 合理的温湿度公式 成为空调行业最基本的理论 1922年 开利博士发明了世界上第一台离心式冷水机组 空调之父 WillisCarrier 1876 1950 1902年空调系统首次在印刷厂应用 开利与空调 科学空调的发明 一套科学的空调系统必须具备四项功能 即控制温度 控制湿度 控制空气循环与通风和净化空气 开利对空调的定义开利把技术命名为空气调节 并在同年将其用于专利申请中 作为 水调节 的代替品 1906年5月 美国的多面手工程师克勒谋 StuartW Cramer 在一次美国棉业协会 ACMA 的会议上正式提出了 空气调节 AirConditioning 术语 从而为空气调节命名 韦利士 加利亚将 空气调节 放进其1907年创办的公司名称 美国加利亚空气调节公司 今开利公司 空调的发明已经列入20世纪全球十大发明之一 它首次向世界证明了人类对环境温度 湿度 通风和空气品质的控制能力 空调发展大事记 1911年 芝加哥建立了第一座空调电影院 随后两座是在洛杉矶和纽约 1922年 纽约空调电影院是第一座真正可以调节空气各种性能的电影院 HenryGalson设计出了第一台 人民的空调器 1919年 美国布鲁克林的Abraham Straus商店是第一家实现舒适空调的大型商店 1912年芝加哥某饭店空调系统管道装置 空调发展大事记 1920年就有一座教堂配备了舒适空调 1920年 巴西莫罗韦洛矿是第一个实现空调的矿井 自1925年到1931年 空调首次大规模的试验 估计美国约有400家电影院和剧场配备了舒适空调 1927 1928年 各类工厂尤其是卷烟厂和纺织厂 采用了空调 在法国 1927年巴黎附近的一座医院 1932年一家电话交换局实现了空调 在日本 1917年一家私人住宅实现了空调 1920年一家糖果厂实现了空调 1927年一家剧场实现了空调 1928年 有学者提出氟利昂CFC在制冷技术中