热工环境一讲PPT课件

-,1,-,2,第三部分：热工环境与空调供暖系统,-,3,综述：采暖、通风、空调三个部分是各自独立又相互关联的内容。采暖（heating）：供暖，向建筑室内供给热量以保持温度，这是人类最早期行为之一；通风（ventilating）：用自然或机械力向某一房间送入室外新鲜空气，称为新风，来置换室内空气；其目的分为：1，供氧；2，稀释污染物；3，除热、除湿（加湿）；4，供给燃烧或生产过程所需的空气量。空气调节（aircondition）：实现对温度、湿度、洁净度和空气流动速度等空气品质的综合调节控制。采暖、通风、空调三者综合为HVAC暖通空调。,-,4,第十章：室内热工环境基本计量与评价,-,5,第一节：室内气候因素室内热环境是由室内空气的温度、湿度、气流速度以及壁面的辐射温度等综合而成的一种室内气候。我们所希望的室内热环境，应该是在热湿综合效果方面适合工作和生活需要的综合、协调、共生的环境。,-,6,一、与室内热环境有关的物理量1、温度：温度是分子动能的宏观度量。温度的衡量是温标，国际通用温标是摄氏温标符号t，单位是度；另外一种温标为开尔文。人体有一个温度适应域，而且与周围环境及气候的变化相关，冬季如果长期待在超过25的房间会感到头昏脑胀、反应迟钝；反之，温度过低则脉搏、呼吸减缓，皮肤、神经紧张，体力消耗大，学界将人的冷耐受与热耐受的上下线分别定义为11和32。我国建筑实践中，对场所温度要求为夏季26-28，冬季为18-22。依据场所实际要求微调。,-,7,2、相对湿度：饱和湿空气：在一定温度下，空气中水蒸气的量是有一个最大的限度的，超过这个限度，多余的水蒸气就会凝结出来，当空气中水蒸气的含量达到这一极限的时候，该空气称为饱和湿空气。饱和状态下的空气中水蒸气的分压力称为饱和水蒸气分压力。,-,8,2、相对湿度：所谓相对湿度，就是空气中水蒸气分压力与同温度下饱和水蒸气分压力的比值空气接近饱和的程度。表示方式为RH。,我国建筑规范中规定相对湿度，夏季为40%-60%，冬季为35%。,-,9,相对湿度有什么意义？1）相对湿度过低，会导致：粉尘与污染物增加；特定病菌滋生（流感）；呼吸系统免疫力下降；2）相对湿度过高，会导致：夏季，人体排汗困难；冬季增加热传导，使人觉得阴冷、抑郁；3）相对湿度与很多事物高度相关，如古画收藏、文物保护等，任何物质的性状都存在于特定温湿度状态下，对于很多精工行业、烟草包装行业，对于相对湿度都有严格的要求；4）相对湿度也有一个上下限的耐受值，分布为30%和80%；同时，人的体感是温湿度相互作用的结果。,-,10,3、空气平均流速：周围空气的流动速度是影响人体对流散热和水分蒸发散热的主要因素之一。流速大，散热强，反之亦然。我国规定夏季室内平均流速为0.2-0.5m/s,冬季为0.15-0.3m/s。平均流速与两个方面的内容有关：新鲜空气供给量（置换量）；散热蒸发量。,4、维护结构内表面及其他表面温度：露点：空气湿度达到饱和时的温度；对含有一定水蒸气的空气来说，在气压不变的情况下，降低温度至空气结露时的温度就是露点温度。在其他条件不变的情况下，室内界面温度高低与人的冷热感相关度很大；我国规定，夏季室内界面温度不得高于室外计算最高温度，冬季室内界面温度不得低于露点温度。,-,11,二、人与室内热环境,-,12,人体新陈代谢过程中的产热量人体食物氧化过程在单位时间内放出的热量称为新陈代谢率，单位为w/m，新陈代谢率因人的活动量而异，其释放的能量除了部分用于对外做功的耗能以外，大部分转化为人体内部的热量，以辐射、对流和蒸发的方式散发的环境中。,-,13,对流散热量人体与周围空气存在温差的情况下，就会产生对流换热；主要取决于衣体表面与空气温差以及空气流动速度；体表温度高于环境温度，人体散热，反之吸热。,-,14,辐射换热量辐射存在于实体间，主要取决于体表与壁面或家具等的相互关系，体表温度高则散热，反之得热；,蒸发换热量由有感的汗液蒸发散热和无感的呼吸、皮肤隐汗蒸发散热组成；由呼吸引起的散热量与新陈代谢率成正比；隐汗散热取决于皮肤表面和周围空气中的水蒸气压力差；有感的汗液蒸发是靠皮下汗腺分泌汗液散热，因此，它与空气的流速、从皮肤经衣服到周围空气的水蒸气压力分布、衣服对水蒸气的渗透阻力、体表与空气温度差等因素引起；,-,15,热舒适：人体内产生的热量向环境散发的热量相等，即保持热平衡；人体的得失散热取决于上面各项热量得失的综合结果；即使人体体温恒定于36.5左右。人体因自身具有对环境的生理调节能力；如：环境过冷时，靠皮肤毛细血管收缩减少血液流量从而使得皮肤温度下降，减少散热量；环境过热时，血管扩张，血液流量增多皮肤温度升高，大量出汗，争取热平衡；是如果调解过程中人体的皮肤温度和汗液蒸发率超过生理所允许范围时，人体会感到不舒服；当环境调解速度超过人体自身自然反应速度时，人体也会感到不适,-,16,第十一章：空调设备第一节：空调及其系统,-,17,一、传热方式传热是指物体内部或者物体与物体之间热能转移的现象。传热的基本方式分为：导热、对流与辐射1，导热：温度不同的质点（分子、原子、自由电子）在热运动中引起的热能传递现象。只有在密实的固体中才存在单纯的导热过程。,-,18,2，对流对流是由于温度不同的各部分之间发生相对运动、相互掺和而产生的热能传递。对流只发生在流体之间。3，辐射凡是温度高于绝对零度的物体，都会向外辐射电磁波，其中，0.8-600m之间的电磁波称为红外线，照射物体能产生热效应。通常把波长0.4-40m范围内的电磁波称为热射线，因为它照射到物体的热效应特别显著。热射线的传播过程称为热辐射。,-,19,二、冷负荷与空调房间的得热量空调房间的得热量是指某一时刻通过围护结构和内部发热设备等进入空调房间的总热量；空调冷负荷是指某一时刻为保持空调房间空气温度、湿度、清洁度等的不变，需要供给房间的冷量。空调冷负荷的组成：1，室内负荷：分为外界通过围护结构的传热形成的冷负荷及照明、人体及发热设备造成的负荷；2，新风负荷：为了满足卫生要求而向空调房间输入的新鲜空气制冷所需负荷；3，系统负荷：风道系统和水道系统自身的各种得热、热损失等。,-,20,三、空调系统的分类空调系统分类的方式有多种，以冷媒分类最常见：（冷媒、热媒：采暖或空调系统中传递热能的媒介物）全空气系统：只用空气作冷媒；全水系统（风机盘管系统FCU）：只用水作为冷媒；空气水系统：风机盘管加冷却处理后的空气；冷剂系统：以冷剂循环为媒介，内装制冷机的空调器系统。,-,21,另外的分类,1，中央集中式,分散处理式,-,22,另外的分类2，定风量系统变风量系统；空调系统通过改变风量来改变温湿度控制，传统中说的变频空调，是指通过改变压缩机工作频率的方法来改变制冷量的空调；空调温湿度控制的方法多样，它是衡量空调系统的重要内容。3，单制(单参数)与双制（双参数）：是否能具有制冷或制热的双重功能；4，全新风系统（直流系统）再循环方式（封闭式系统）回风式系统（混合系统）：新风系统中是否加入循环回风的区别。,-,23,四、空调制冷的基本原理无论是中央空调或分体机，空调制冷的基本原理都是利用气、液相位变化过程中吸热、放热的原理：气体液化放热，液体气化吸热。,高压气态,高压的液体,低压的气体,低压气态,-,24,-,25,氟利昂制冷剂氟利昂能够成为制冷剂是因为其沸点极低，同时在高压下又极易液化；如：氟利昂R12（冰箱制冷剂）为-30，氟利昂R22为-40左右；这保证其一旦释放压力，在很低温度下即可气化吸热。,-,26,冷却水、气,冷冻水,制冷机组,空调机组,-,27,制冷机组,活塞式冷水机组,螺杆式冷水机组,-,28,制冷机组,离心式冷水机组,吸收式冷水机组,-,29,五、全空气系统全空气系统是完全由空气来负担房间的冷负荷的系统，其空气的冷却、去湿处理完全集中于空调机房内，因此也常称为集中空调系统。热源和冷源可以临近空调机房，也可以置于较远距离的地方。,制冷机组（安全隐患、噪声）,空调机房（噪声）,末端处理装置（风口等）,-,30,空调机组在（全）空气系统中，送入各区的空气在机房内集中进行处理。对空气进行处理的设备成为空气处理机组，简称为空调机组。,整体式空调机组,-,31,空调机组的基本组成：过滤、表冷（加热）、加湿（除湿）、消声、风机等多个组成部分。,回风,新风,过滤,表冷,表冷,喷水,加热,送风,检修,-,32,空气过滤段：对空气的灰尘进行过滤的阶段。有初效过滤、中效过滤和深度过滤的不同阶段，依据具体要求状况设置。充当过滤器的有板式（多层金属网、合成纤维、玻璃纤维等）及无纺布袋式过滤器两种。,-,33,表冷器段与加热段：又可称为冷却盘管或加热盘管，它通常是翅片管型从而增加空气接触面。,接入管,联通循环管,翅片管型式,-,34,喷水室:通过水与空气接触来改变空气温度与湿度的方法。优点：通过控制水温来控制空气温度；同时加湿或减湿功能缺点：相对表冷器，占地更大，系统更复杂。,-,35,加湿段与减湿段：不改变温度，只改变湿度。,蒸汽加湿器,减湿：通过盐水（氯化钙、氯化锂等溶液）表面空气饱和水蒸气分压力低于一般空气饱和水蒸汽分压力而产生湿传递的现象，移出湿度。,-,36,风机段：离心风机，效果高、噪声低。其他可能有的设置：消声段、混合段、检修段等。,-,37,全空气方式的分类：按照参数种类1，单风管方式：只供给一种风，冷风或者暖风；2，双风管方式：机房处理两种参数的空气，以双风管送出，在各自房间按照要求以比例混合送入室内；3，多区方式：处理两种参数，在机房内按照分区要求混合好比例后分别送出。,单参数方式,双参数方式,-,38,六，空气水系统1，FCU系统风机盘管系统（fancoilunit）：风机+盘管（表冷器）风机盘管系统是当前最为流行的一种空调方式；安装便捷，有明装、安装、立式、卧式等多种形式；当风机盘管负担全部冷、暖负荷时，就成为全水系统；当风机盘管与新风系统结合运行时，归入空气水系统。,-,39,风机盘管基本构造,风机,水槽,排水管,表冷器盘管,-,40,风机盘管类型,卧式暗装,顶吸式（嵌入式）,立式明装,卧式明装,-,41,-,42,-,43,风机盘管系统的调节方法：1，风量调节：通过风机电机高中低档位的转速调节来达到调节室温的目的；优点是简单，缺点是精度低；2，水量调节：通过控制系统水量及水温来调节；因此，风机盘管分为双水管、三水管和四水管方式。双水管：一根供水管，一根回水管，一种水温参数；三水管：两根进水管（冷热），一根回水管，可设定多种参数适应多分区需求，但混合损失大；四水管：两根进水，两根回水，冷热独立；初装费用大，占空间多，但更加节能。,-,44,风机盘管系统的新风供给方式：1，渗入新风：设排风口，造成室内负压促使新风从门窗缝隙渗入，但受风压、热压影响比较多，同时新风无过滤；2，引入新风：在外墙开洞将新风引入风机盘管机组内，问题同上；3，风机盘管加新风系统：设独立新风系统，引入室内与盘管机组的回风混合后再送出。,-,45,新风管,进水管,排水管,出风口,-,46,送、回风口：侧送风口：将气流横向送出的风口；多层多种窗叶调节；可调节性强。,-,47,散流器：安装在顶部的送风口，自上而下送出气流；形式很多，气流呈辐射状扩散。,-,48,孔板送风口：经过很多小孔进入房间，送风均匀，适应于精度控温及要求气流稳定度高的场所。,-,49,喷射式送风口：渐缩圆锥台，无叶片阻挡，噪声低，射程长，适应大空间，但应保持与人群角度与距离。,-,50,回风口：对房间气流组织影响较小，所以相对简单；一般适宜较低风速，所以尺度相对较大；回风口内有时需设置过滤装置。,-,51,七、冷剂方式,冷剂式空调系统是指空调房间的负荷由制冷剂直接承担的系统；可以将制冷系统的蒸发器或冷凝器直接安装于室内；其容量范围小的不足3kw，大的可超过300kw；目前常见类型包括：房间空调系统；单元式空调系统；变制冷剂空调系统（VRV系统）；水环热泵空调系统,-,52,（一）房间空调器窗式空调,-,53,分体空调,-,54,-,55,机壳,-,56,导风板,-,57,冷凝器,-,58,室内机主控面板,-,59,室内机主控面板,-,60,贯流风扇,-,61,-,62,-,63,-,64,-,65,-,66,-,67,（二）一拖多机组,-,68,（三）集约化的单元式空调机组,-,69,关于房间空调器的选择：1，COP（cofficientofperformence）指标：空调能效比，即制冷量功率/电功率；目前我国空调效能比平均为2.6，日本为4.5-5之间；我国能效比划分为五级，A级最高为3.4以上，E级最低为2.6。,-,70,2，空调制冷量的估算：一般家庭冷负荷一般按照120-180w/m计算，考虑经常开窗换气又希望迅速制冷的情况，可按照180w/m估算；通常说的一匹的制冷量为2324w，（2200-2600w一般均称为一匹）。如：房间面积25m，25140=3500w2324约等于1.5匹。,-,71,（四）VRV系统变制冷剂流量系统（variablerefrigerantvolume）。采用一台室外机与多台室内机连接，室外机与室内机之间有气管、液管和PVC排水管连接。VRV系统目前有：变频控制方式、变容控制方式和两者结合的控制方式多种。变频控制方式：通过改变压缩机功率来改变空调制冷量的方式；相对于定频空调，系统更加稳定、空气温度波动小且更加节能。,-,72,VRV系统优势：1，以制冷剂作为介质，其每公斤传送的热量是水的10倍-20倍，因此，是节能模式，又大大削减了对建筑的限制；几十年来几十万瓦的空调系统都需要采用