空气调节建工版01第一讲绪论

空气调节

Air-conditioning人类进入居住环境自由王国的一个重大飞跃河北建筑工程学院城市建设系——建环专业1第一讲绪论AC的发展历史

世界 中国 今后的展望2一．空调的世界历史沿革人类基本生存的需要经济发展的需要早期空调方法通风：靠建筑设计获得自然通风制冷 旧石器时代：收集和利用天然冷量新石器时代：规划和发展天然冷量1815年，BOSTON的FredericTudor开始用船向温暖地区运天然冰。1864年业务遍布南美、远东、中国、菲律宾、印度和澳大利亚。采暖：烧柴的壁炉烧柴和煤的铸铁采暖炉 蒸汽集中区域供暖系统3一．空调的世界历史沿革（6阶段）

阶段1.初期：采暖与通风为主1~4世纪,古罗马时代,据考察有将热空气从床下送入房间的装置18世纪的英国，由于工业革命的兴起,城市人口急剧膨胀，只有一部分人才有取暖19世纪后期，欧洲出现了保持人体舒适和维持健康的必要的通风换气法规4一．空调的世界历史沿革（6阶段）

阶段1.初期：采暖与通风为主古希腊人的采暖方式5一．空调的世界历史沿革（6阶段）

阶段2.1755－1875年，人工制冷史的初级阶段热力学理论WilliamCullen的学生JosephBlack(生于法国)创造了量热学（热量、温度、比热）物质的状态方程热力学第二定律1755年可以看作人工制冷史的起点1748年，WilliamCullen（苏格兰人，格拉斯哥大学教授）科学地观察到乙醚蒸发会引起温度的下降1755年，WilliamCullen发明了第一台采用减压水蒸发的制冷机，同时发表了“液体蒸发制冷”论文，开创了人工制冷的新纪元6一．空调的世界历史沿革（6阶段）

阶段2.1755－1875年，人工制冷史的初级阶段机械空调出现1805年 蒸汽压缩制冷被提出1834年 做出了蒸汽压缩制冷机械模型1850年代初 做了进一步的蒸汽压缩制冷实验1867年 在SanAntonio，D.Holden和J.Muhl建成蒸汽锅炉驱动的制冷装置1875年 Linde

制造出第一台甲醚压缩机1876年 Linde制造出氨压缩机1875年前

产生了四种制冷机：空气膨胀式制冷机、（氨）吸收式制冷机、蒸发式制冷机、水减压蒸发式制冷机，拉开人工制冷序幕7一．空调的世界历史沿革（6阶段）

阶段3.1875－1914年：制冷开始工业化制冷开始工业化1890年代中 出现最早的电动压缩机1890年代 蒸汽发动机成为制冷和通风(离心 风机)的动力发现与发明了各种制冷剂：NH3,SO2,CHClF2等制冷技术的广泛应用：酿造、食品、水产、肉食加工、冷藏链、土木工程、娱乐学术交流：1908年第一届国际制冷大会在法国巴黎召开，1909年，国际制冷学会成立81869年D.Holden设计的制冰装置9一．空调的世界历史沿革（6阶段）

阶段3.1875－1914年：制冷开始工业化1890年代中期出现的早期蒸汽驱动的风机10一．空调的世界历史沿革（6阶段）

阶段3.1875－1914年：制冷开始工业化

1890年代早期的电动制冷压缩机111890年代制作成了由风机和喷水室组成的空调系 统1900年已经正式使用并制作出机械冷却空气的系统1900年以后热风系统出现，与冷风系统合并1900s美国印刷厂采用风机和喷水室组成的空调系 统，应用于工业建筑1902年

开利(Willis.H.Carrier)在印刷厂首次应用了

空调装置；一．空调的世界历史沿革（6阶段）

阶段3.1875－1914年：制冷开始工业化12

一．空调的世界历史沿革（6阶段）

阶段4.1914－1945年：战争推进制冷发展压缩式制冷机称霸制冷行业氟利昂的出现回转式压缩机普及制冷进入日常生活家用冰箱、食品储藏柜、冷藏库、冷藏运输空调进入（美国）生活的各个领域电影院、交通运输工具、特殊场合（军事）13一．空调的世界历史沿革（6阶段）

阶段4.1914－1945年：战争推进制冷发展1922年医院有了空调；1922年,由开利研制出了第一台离心式冷冻机14一．空调的世界历史沿革（6阶段）

阶段4.1914－1945年：战争推进制冷发展1907年在Chicago的CongressHotel采用喷水室空调系统，首次应用于民用建筑。

1919－1920芝加哥一电影院采用喷水室空调15一．空调的世界历史沿革（6阶段）

阶段5.1945－1975年：技术进步与推广在世界范围内，惊人的发明甚少，更多的则是技术的进步与推广制冷剂品种广泛增加蒸气压缩式制冷技术仍然占主导地位压缩机与部件的性能改善应用领域广泛化工工业冶金与机械工程公共工程运动场海水淡化污水净化人工降雨人工环境工程（空调工程）16一．空调的世界历史沿革（6阶段）

阶段6.1975年以后：普及与挑战现代空调技术高度发展，无处不在工业建筑： 电子、精密仪器、纺织、烟草、音像制品、 制药、化工、生物决定了产品质量商用建筑： 商场、影剧院、体育设施、写字楼、会议厅、 餐饮设施、娱乐设施决定了营业额居住建筑： 宾馆客房、住宅、医院病房、幼儿园决定 了居住者的健康交通工具： 飞机、船舶、火车、地铁、汽车决定了安 全与健康特殊用途： 手术室、实验室、果菜储藏、温室、宇 航、军事、核能决定性因素17一．空调的世界历史沿革（6阶段）

阶段6.1975年以后：普及与挑战在世界范围内，制冷技术得到普及与发展现有技术的普及、改进、发展高性能部件诞生智能化控制制冷面临的挑战环境保护ODP、GWP（GlobalWarmingPotential）关注原始技术方案节能节材系统与部件优化能源的综合利用18二、空调在中国的发展历史

清代 “冰窑”冬季贮冰夏季出售传统的采暖方式：炉子、火盆、火炕、火墙31年 上海纺织厂，采用深井水作冷源的 喷水室空调50年代 在多数北方主要城市建成城市热网80年代前采暖通风、工业空调为主85年 房间空调器需求量8万台80年代末舒适空调大发展，空调设备总产值 约5亿元19二、空调在中国的发展

家用空调器产量居世界首位，将近60％出口万台/年20每百户家用空调器拥有量广东省2004年：中国城镇69.8台/百户，日本248.6台/百户21二、空调在中国的发展高等教育发展：设置暖通空调专业的院校843906011014822三、空气调节的定义Air-conditioning广义 获得满意的建筑室内空气环境的手段狭义 采用人工或机械的主动手段获得满 意的建筑室内空气环境。不含被动 手段（没有自然获得）。更狭义 人工和机械的手段同时处理空气多个 参数(温度、湿度、速度、辐射、空 气质量等)获得满意的建筑室内空气环境。23三、空气调节的定义Air-conditioning24自然通风22℃29℃25机械通风风机19℃28℃26机械通风：有加热加热器－5℃18℃27冷却器35℃26℃机械通风：有降温，直流式空调28空气调节避免排风浪费能源，把部分室温空气循环使用保证一定量的新鲜空气空气处理设备变得更加复杂35℃26℃29四、空气调节的分类与处理参数工艺性空调应用场合：工业建筑，医院、实验室、演播室处理参数：温度、湿度、洁净度、风速、压力控制标准表达方式：空调基数＋允许波动范围精密仪器制造车间要求：温度200.1℃，相对湿度505％超大规模集成电路生产车间：洁净度标准为M1级(直径0.1m的尘粒个数<350粒/m3)合成纤维生产车间要求：相对湿度552％特点精度高难，对测量和控制设备及控制算法要求高参数少易，多数仅对一两个参数有高要求30四、空气调节的分类与处理参数舒适性空调（应用场合：商用建筑，民用建筑）处理参数：温度、湿度、风速(平均值、脉动频率、脉动幅度)、空气质量(新鲜度、气味、洁净度、VOC浓度、负离子含量)、平均辐射温度、噪声、压力等。控制标准表达方式：空调基数五星级宾馆客房：温度23~25℃，相对湿度50~60％，风速0.25m/s，新风量100m3/h，含尘量0.15mg/m3，噪声30dB特点：参数多难，参数间相关关系对人体感觉的影响复杂，新因素存在未知影响精度低易，人体有一定的容忍度31五．存在的问题和前沿研究的焦点我国单位面积建筑使用能量远低于发达国家，有很大的上升空间农村建筑：占比例60％只消耗了18％的建筑能耗城镇住宅建筑：2004年广东、浙江、江苏和湖北4省份住宅空调占全国城镇住宅空调总电耗47％长江流域有大量的新增采暖的要求，多采用热泵式家用空调器来解决大型公共建筑：1.25%的面积消耗10％的建筑能耗，而且新建大型公共建筑在快速增加32清华大学建筑节能研究中心33世界各国人均建筑能耗[kWh/(人年)]Annualbuildingenergyconsumptionpercapita[kWh/(capa)]全世界建筑能耗份额住宅商业建筑世界各国单位面积建筑能耗比较[kWh/(m2年)]Annualbuildingenergyconsumption

perfloorarea[kWh/(m2a)]城镇Urban6521014070018720217814630182067774160305219城镇20000150001000050000743162333我国民用建筑的能耗构成住宅用电量10~30kWh/m2年大型办公楼大型公共建筑用电量100~300kWh/m2年3490年代末上海公共建筑一次能源消耗比例35存在的问题（2）都市环境污染空调排热造成的城市热岛效应空调室外设备产生的噪声污染地球温室效应(CO2排放)臭氧层被破坏(CFC物质)病态建筑综合症：建筑的非天然环境影响居住者健康封闭空间新风不足，VOC及致病微生物排除不良稳态的室内热湿环境使人体热调节功能退化

36存在的问题（2）微生物积聚的空气冷却器积尘的风道成为二次空气污染源37存在的问题（3）当前我国面临的问题建设高速发展与技术储备、政策配套不成熟的矛盾粗放型的空调系统设计方法导致高能耗与低环境品质盲目复制西方国家的空调系统形式变风量系统加末端再热住宅建筑采用集中空调炒作“零能耗”概念技术的误用低密度地区推广区域供冷高密度地区推广地源热泵消耗高品质化石能源去获取低品位的可再生能源38存在的问题（4）当前我国面临的人才问题缺乏高质量的设计咨询人员暖通空调系统与手机、冰箱等产品的根本性区别是什么？没有标准化的系统，具体问题具体分析是灵魂缺乏系统分析能力，难以应付特殊工程缺乏高质量的施工人员有施工，没调试缺乏高质量的运行管理人员能够开关机，保证设备能运转，不能保证优化运行缺乏高水平的产品开发人员复制国外产品，缺乏独立知识产权的技术39前沿研究的焦点（1）环境保护与可持续发展资源与传统能源的合理利用，新的建筑设备与系统新能源、天然能源和多种能源的综合应用建筑环境控制与建筑设计紧密结合，主动＋被动如何实现“舒适＋健康”？新的空气处理流程和系统，达到降低过程能量损失的目的新末端设备的开发：满足人的热舒适与IAQ（IndoorAirQuality）要求高水平的系统设计：Designbysimulation通过建筑热模拟设计系统的全年运行方案通过CFD（computationalfluiddynamics）设计手段提高室内热环境与空气质量环境40前沿研究的焦点（2）该技术发展的难点高水平的设计要考虑自然的、人为的、社会的、经济的、心理的等等因素，以及涉及使用者的行为学、人体工程学等知识，绝对不是现有技术的堆砌或者仅仅满足标准和规范的要求。由于涉及的人员量大面广，新技术的采用要谨慎、保证可靠。41六.关于本课程——第一专业课专业课有什么不同于以往基础课的特点？基础课＝科学 专业课＝技术培养运用基础课的理论分析解决本专业问题的能力涉及的基础理论知识范围极广，非一两本教材可涵盖。要求对以往学习的理论知识融会贯通，灵活运用作业以思考题、应用分析题为主考核与评价考察理解和融会贯通的程度、分析问题的能力。平时成绩与期末考试成绩结合，2：842基础课与专业课基础课与专业课之间的互动关系基础课是制造砖石，专业课是用砖石盖房子专业课也需要传授一定的知识，但只相当于粘合砖石的灰沙，而更重要的是学会盖房子的方法专业课的学习反过来会促进理论基础的扎实盖房子的时候能够发现砖石是不是够多，是不是够结实基础课专业课43六．关于本课程本课程与其它课程的关系课程关系框图拓宽、前沿和理论提高课测量技术建筑概论数理化电学热学力学建筑环境学制冷技术、通风供热、锅炉建筑自