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实用文档《空气调节》 (本科用)一、 什么叫“空调”?空气调节(简称空调)是使室内空气温度、相对湿度、速度、压力、洁净度等参数保持一定范围内的技术。① 空调基数(温、湿度):是指在空调区域内,按设计规定所需保持的空气基准温度与基准相对湿度(或湿球温度)。② 空调精度:是指在空调区域内,空气温度(或相对湿度)偏离室内温、湿度基数的最大值(△ t=±℃,△φ=﹪)例:tn=20±0.1℃, φ=50±5﹪瑞士: ±0.001℃的实验室 , 美国: ±0.25﹪洁净度(0.1um10级)1、空调在世界上的发展十九世纪后期,法国的卡莱、美国的波义耳等发明氨压缩机。1906年,美国工程师克勒谋(C ramer)在纺织厂中用喷水室、过滤器等处理空气,并在 1906年提出“airconditioning”。1932年,开利尔 Carrier( 空气调节之父 )发明空调1901年——建立第一所暖通实验室② 1911年——绘制了湿空气的焓湿( i-d)图1922年——离心机压缩机代替往复式(活塞式)1937年——全空气系统发展到空气—水系统(诱导器)⑤六十年代——诱导器系统被风机盘管系统代替国际上三大空调制冷公司:开利尔Carrier、约克York、特灵Trane2、我国空调的发展三十年代,高峰时期,上海居亚洲之冠。高层旅馆、大电影院。1937年(抗战开始)、下坡路,发展终止。解放初期,恢复发展,1952年几所高校开设暖通专业,1963年,上海生产窗式空调。改革开放以后(八十年代初),空调建筑、空调制冷设备生产企业全面兴起,一发不可收拾。各高等院校、设计单位、施工单位、建设单位、科研机构对暖通专业人才大量需求。*全国高校:设有本科暖通专业 43所设有专科暖通专业 44所*“暖通空调”专业改名为“建筑环境与设备工程”专业包括:供热通风与空调工程、城市燃气工程、工业设备安装工程、供热空调与燃气工程、石油天然气储运工程等。*生产企业:①主机:江阴双良、长沙远大、大连三洋(溴化锂) 、上海合众-开利30HR、HK(活塞)、30GQ(风冷)、19XL(离心)、上冷、南冷(五洲)、武冷、重冷、北冷、天冷等捷风②末端:上海通惠-开利、启东风神、无锡申达、靖江希达、广东吉荣、上海新晃、八一、百富勒、福建扬帆、常州西武③房间机:春兰、华宝、科龙、格力、美的、伯乐、迎燕、华凌、飞鹿二、 空调的任务和作用空气调节的任务,就是在任何自然环境下,将室内空气的“四度”维持在某一程度范围内。1、 空调技术在名用与公共建筑的应用舒适性空调:保证人体卫生要求、舒适需要。如:住宅、商场、旅馆、餐厅、幼儿园、学校、医院等.实用文档2、空调技术在工业上的应用工艺性空调:保证生产工艺过程的顺利进行。①轻工业:纺织厂、合成纤维、印刷、食品工业、卷烟厂。②电子工业、仪表工业、精密机械工业等——恒温衡湿。③电子工业、医药工业、食品工业等——无菌净化空调。三、空调系统的组成1、处理空气部分:①进风、采风、新风引进口;②空气过滤:初、中、亚高、高效过滤器;③热湿处理:表面式换热器、喷水室等;④冷、热源:天然冷热源:深井水、太阳能人工冷热源:锅炉、制冷机2、输送空气部分:通风机、风管(道)、消声器、静压箱、风阀。3、在室内分配空气部分(控制气流组织,即空气分布):送、回风口的型式、数量、位置。4、运行调节部分:风阀、水阀、仪表、仪器、控制器、敏感元件、传感元件等。*空调系统分类:①集中式空调系统(全空气系统)②分散式空调系统(局部式)③半集中式空调系统:诱导式、风机盘管四、技术政策:节能(发展趋势)发达国家,空调电耗占全国总电耗的1/3—1/4。1、变风量系统→定风量系统2、高效换热器3、区域锅炉房代替分散性锅炉房4、开发新的制冷剂和高效的制冷机组5、空气—水系统代替全空气系统6、冰蓄冷的低温送风系统代替普通空调系统7、空调基数视国家具体情况而定8、空调精度不能盲目求高9、电脑辅助设计(CAD)、选型10、智能化空调系统五、本学期课程安排讲课:40学时,习题课:4学时实验课:6学时共计:50学时参考书:《采暖通风与空气调节设计规范》,建工出版社《实用供热空调设计手册》,陆耀庆,1995,建工出版社《民用建筑采暖通风设计技术措施》,建工出版社《冷负荷计算》专刊,1983第一章 湿空气的物理性质和焓湿图空气调节的主要任务:加热、冷却、加湿、减湿、净化过滤等。§1—1.湿空气的组成和物理性质一、湿空气的组成湿空气 干空气:大气中除去水蒸气和污染物质:N2、O2、Ar、CO2、Ne及微量元素。组成相对稳定,常作为计算含湿量、焓的基准水蒸汽:含量虽然少,但影响较大,而且变化。.实用文档新风(新鲜空气):①含氧比例高, CO2等较少;②粉尘和有害物质少;③负离子浓度(空气的维生素)较多;新风量的确定: ①卫生要求;②补充局部排风量;③房间正压要求;回风:质量较差,但利用能节省能量。二、湿空气的状态参数状态参数:大气压力、温度、比容(密度) 、含湿量、相对湿度、焓、水蒸汽分压力。由于湿空气中水蒸汽含量少,比容大,压力低,而且处于过热状态,故可视为理想气体。P ·V=RT 1 ㎏湿空气 R 干空气=287J/㎏·kP ·V=m·RT m ㎏湿空气 R 水蒸汽=461J/㎏·kP ·V0=m·R0T 1kmol 气体R 0:通用气体常数 8314.66J/kmol ·k(一)、压力(P)1、大气压力( B):地球表面上很厚的一层空气对地面形成的压力。标准大气压: 45°纬度海平面上的平均压力作为一个标准压力。1 个标准大气压力 =1.01325 ×105Pa上海:海拔 4.5m高:1.00500×105Pa(夏)、1.02500×105Pa(冬)5 5西宁:海拔 2261.2m高:0.773×10Pa(夏)、0.775×10Pa(冬):凡未指明是工作压力,均指绝对压力2、水蒸汽分压力:湿空气中水蒸汽单独占有容积,并具有与湿空气相同的温度时的压力 。道尔顿定律:混合气体总压力等于各组成气体分压力之和。大气压力(湿空气压力) =水蒸汽分压力 +干空气分压力P=P g+P q(二)、温度:开尔文温标 T(K)、摄氏温标 t(℃)t=T –273(三)、含湿量:空气湿度的表示:①含湿量 d; ②绝对湿度;③相对湿度φ;1、 绝对湿度:1米3湿空气中所含有的水蒸汽量,㎏ /m3湿空气;2、 含湿量(d):每Kg干空气所含有的水蒸汽量,㎏ /㎏干空气;mg㎏/㎏干空气d=mg利用理想气体状态方程,且V=Vg,Tq=Tgqd=0.662·Pq=0.662Pq㎏/㎏干空气=622Pqg/㎏干空气PgBPqBPq①当B一定时,Pq↑、→d↑②当d一定时,B↑、→Pq↑(四)、相对湿度:表示空气接近饱和的程度。(φ):湿空气的绝对湿度与同温度下的饱和绝对湿度之比值。或:湿空气中水蒸汽分压力和同温度下饱和水蒸汽分压力之比。.实用文档饱和绝对湿度:每 m3的饱和空气中所含有的最大水蒸汽量。Pq100%φ=Pq?b由含湿量公式:0.662Pq得:φd100%BPqdbd/db:湿空气的饱和湿度比;db:饱和含湿量含湿量的另一种形式:d=0.662ф·Pq·b㎏/㎏干空气B ф·P·qb(五)、焓(i) :指空气所含有的热量。焓差△i :反映了空气热量的变化。(1+d)㎏湿空气的焓:i=ig+d·ig=1.01t+d(2500+1.84t)=(1.01+1.84·d)·t+2500·dKJ/㎏干空气:2500:0℃时水的汽化潜热,KJ/㎏1.84:水的定压比热1.84KJ/㎏·℃1.01:干空气的定压比热1.01KJ/㎏·℃1.01t:干空气显热;1.84·d·t:水蒸汽显热(1.01+1.84·d)·t:显热;2500·d:潜热一组公式:1、含湿量:d=0.662Pq=ф·Pq·b0.662㎏/㎏干空气BPqBф·Pq·b2、相对湿度:φ=Pq100%Pq?bφd100%dbd/db:湿空气的饱和湿度比;db:饱和含湿量3、焓:i=1.01t+d(2500+1.84t)=(1.01+1.84·d)·t+2500·dKJ/㎏干空气§1—2.湿空气的焓湿图一、座标的选定t、d、B、φ、i、Pq和ρ(v)七个参数(ρ:1.26—1.12㎏/m3)三个基本参数:t、d、B,i与t有关,故一般用i代替t;i——纵座标;d——横座标;i与d夹角为135°等焓线——与横轴(d轴)平行;等含湿量线——与纵轴(i轴)平行;二、等温线i=1.01t+d(2500+1.84t)*:1.01t为截距2500+1.84t为斜率.实用文档t=const: 一组近似平行的直线三、等相对湿度线(φ =const )ф·Pq·b一组曲线;d=0.662Bф·Pq·bB=const、φ=const→d取决于Pq·bφ=0时:d=0即纵轴线;φ=100%时:d=0饱和湿度线;以下为过饱和区,——有雾区;以上为未饱和区,——湿空气区(过热状态) ;四、水蒸汽分压力线由:d=0.662Pq→Pq=B?d→Pq=f(d)(B=const)BPq0.622d在d轴上方设一水平线,即水蒸汽分压力线。五、热湿比线:(状态→另一状态)A→B热湿比ε:状态变化前后焓差和含湿量差的比值。iBiA△i/△d对G空气Qε=0.662dBdAWε:AB线的斜率,角系数,与起始点位置无关** :密度(比容):1.26—1.12 ㎏/m3, 取定值1.2㎏/m3Ai△d1—3.湿球温度和露点温度一、干、湿球温度计:酒精温度计和水银温度计(通风干、湿球温度计)二、湿球温度的概念: ts当水温降到某一数值时,空气向水面的温差传热恰好补充水分蒸发所吸收的汽化热,此时水温不再下降,这一稳定的温度称湿球温度。a)水温的高低不影响tsb)t—ts:反映了空气相对湿度φ的大小;因此影响 ts的因素:①φ ②tt.实用文档三、ts在i—d图上的表示( ts=const近似等焓线)空气 水水汽化潜热 + 水本身的液体热A→S:△i=i s-i a=△d·c·ts=4.19 △d·ts因此εA →S= =4.19t s 焓略增加A100%tSSBtBε=0ε=4.19tS讨论:①实际的等ts线为ε=4.19ts线,而非ε=0(等焓)线②空调中,ts一般为≦30°,因此ε=4.19ts和ε=0接近③ts=0℃时,两线完全重合。四、露点温度tl:在空气的水蒸汽分压力Pq(或含湿量d)保持不变的情况下,空气温度下降,一直降到空气成为饱和状态时的温度。tl为结露与否的临界温度空调除湿机:ALB(除湿△d)②t l=f(d,Pq) →d 不变,则 tl为定值AtlLBd§1—4.焓湿图的应用一、空气状态变化过程在 i—d图上的表示方法.实用文档DⅡBε∞+Ⅰ=0=εt=constⅢAε∞=F0-ⅣG=EεC、用空气加热器加热空气(干式加热过程)——电加热器、表面式加热器→B因为d=const, △d=0,t ↑、i↑, △i>0所以ε=i→+∞d2、用表面式冷却器冷却空气(干式冷却、等湿冷却)A →Ct l <冷却器表面温度 tb<t( 空气温度)因为d=const,i ↓, △i>0 ,t↓所以ε= i →-∞d3、等焓减湿过程:用固体硅胶吸湿A →D因为i ≈const,d ↓,t ↑, △d<0 ,△i=0, 所以ε=04、等焓加湿过程:绝热加湿(用循环水喷淋空气 tw=ts)A →E因为i ≈const, △i=0,d ↑, φ↑,t ↓, △d>0 ,所以ε=0ε i d tⅠ >0 ↑ ↑ ↑(→↓)Ⅱ <0 ↑ ↓ ↑Ⅲ >0 ↓ ↓ ↓(→↑)Ⅳ <0 ↓ ↑ ↓5、湿式冷却(减湿冷却)→G表冷器且tb<tl②水温tw<tl, 喷淋△i〈0,△d<0, ε>06、干蒸汽加湿过程:增焓加湿(近似)等湿过程→Fi ↑, △i>0 ,△i≈△d·iq·d↑ t ≈constiq:水蒸汽焓(全热)二、两种不同状态空气混合过程的计算1、计算方法.实用文档ic=GA?iG
GB?iBGBdc=GA?dG
GB?dBGB2、作图法:三角形相似dd A
d BBCA i 100%iiBC dB dC iB iC GACA dC dA iC iA GB:1、C点称混合状态点2、混合点靠近质量大的点。两段长度比与两种空气质量成反比。第二章 室内冷(热)、湿负荷与送风器*冷负荷:消除余热所需的冷量。 (某一时刻为保持房间恒温恒湿需向房间供应的冷量。 )热负荷:补偿房间的热损失所需的热量。湿负荷:为维持室内相对湿度恒定所需除去的房间湿量。得热量:某一时刻进入房间的总热量。①围护结构温差传热和太阳辐射热;②生产设备散热、散湿和照明散热;③人体散热、散湿量;得湿量:某一时刻进入房间的总湿量①人体散湿量;②工艺设备散湿量;2—1.室内、外空气计算参数一、室内空气计算参数:t、φ广义包括:t、φ、d、v(速度)、P(余压)、dB(允许噪声)、洁净度t 、φ为空气状态参数,与负荷计算有关。本节讨论这两参数。:温湿度基数(室内):空调区域(或恒温区)内保持设计所要求的空气温度基数和相对湿度基数(基准值)。:空调精度(允许波动幅度):空调区域内,空气的温度和相对湿度在要求的持续时间内的允许波动幅度。如:tn=20±1℃, φn=50±10%(一)、人体热平衡和舒适感人体散热方式:对流( qd)、辐射(qF)、蒸发(qZ)显热传热:对流( qd)、辐射(qF)汽化潜热:蒸发( qZ)人体热平衡:qqMqWqdqFqZqch人体余热=产热-耗热=对流散热+辐射散热+蒸发热+蓄积热(体内)对流散热、辐射散热:可正、可负值.实用文档蒸发热 :汗液、呼吸影响人体舒适的因素:①tn(蒸发与对流) ②φn(蒸发) ③v( 蒸发对流)④tb: 周围物体表面温度(辐射)⑤生活习惯:人体活动、衣着、胖瘦、年龄、性别综合指标 :①有效温度(等效温度) fig2-1 、ASHRAE1972年②热舒适程度指标(新标准 ISO7730)PMV 和PPD指标PMV(PredictedMeanVote):对同一环境绝大多数人的冷热感觉PPD(PredictedPercentageofDissatisfied):预测不满意百分率推荐:PPD〈10%,-0.5<PMV<+0.5PMV=+3热(hot)PMV=+2暖和(warm)PMV=+1稍暖(slightlywarm)PMV=0适中、舒适(newtral)PMV=-1稍凉快(slightlycool)PMV=-2凉快(cool)PMV=-3冷(cold)(二)、室内空气计算参数:tn、φn《民用建筑采暖通风设计技术措施》P8.表1-3《实用供热空调设计手册》P653—654.表11.1—6夏冬夏冬客房:55—70%30—50%舞厅:65%50%24—26%22—24%酒吧:23%18%餐厅:65%40%办公楼:65%40%宴会厅:24—26%20—23%银行:26%20%商场:65%40%商业中心:70%35%服务机构:27%20—23%百货大楼:27%18%门厅走廊:65%30%影剧院:65%40%中庭四季厅:25—27%16—20%侯机楼:26%20%旅游宾馆分四个等级20%→17%(冬)可节省30%的能量23%(夏)二、室外空气计算参数(一)室外空气温、湿度变化规律(P37图)谐波:温度随时间按正弦或余弦规律变化的过程。*:设计夏季空调时,室外空气状态点应低于干、湿球温度而确定,不应由相对湿度而定。 (因为 i 与ts有关)(二)夏季室外空气计算参数1 、夏季空调室外计算干球温度: tw即:历年平均每年不保证 50小时的干球温度。《措施》附录 1:南京:35.2℃北京:33.8℃上海:34℃.实用文档2、夏季空调室外计算湿球温度: tW?S即:夏季室外平均每年不保证 50小时的湿球温度减去 0.5℃南京:tW?S=28.5℃北京:tW?S=26.5℃上海:tW?S=28.3℃3、夏季空调室外日平均温度: tW?P即:历年平均每年不保证 5天的日平均温度。南京:tW?P=31.2℃北京:tW?P=28.7℃上海:tW?P=30.7℃4、夏季设计日逐时气温:tW?,tW?由于围护结构对温度的衰减和延迟,传热是不稳定传热。①简谐波近似计算tW?:(认为15:00为最高气温)tW?=tW?P+A·cos(1215)12=W?P+A·cos(15225t)振幅:A=tW?max-tW?PtW?max:设计日最高气温,即tW②tW?=tW?max-?tW③tW?=tW?P-?tW:模比系数,以tW?max为基准的温度比例系数,P39,表2—1;:以tW?P为基准的模比系数,表2—2;tW:日较差,℃;历年最热月(7月)平均最高和平均最低温度之差,P39,表2—2;:计算夏季新风冷负荷和围护结构传热时,所采用的室外计算参数是不同的:围护结构穿热计算时,只需要使用干球温度,而与室外湿球温度无关;②新风负荷计算时,即在i—d图上进行时,要用空调室外计算干、 湿球温度进行,即:tw和 tW?S;.实用文档③围护结构穿热计算时,室外计算温度应采用瞬时值 tW?,而tW?与设计日最高温度 tW?max(即tW)和设计日平均温度(即 tW?P有关)。(三)、冬季:采用“稳定传热方法计算传热量”冬季空调室外计算温度:采用历年平均每年不保证一天的日平均温度。如无空调,只供暖,则用供暖室外计算温度(不保证5天),冬季空调室外计算相对湿度:采用历年一月份月平均相对湿度的平均值。§2—2.太阳辐射热一、太阳辐射热的基本知识(一)太阳辐射强度:太阳辐射:太阳以辐射形式放出去的能量。①大气层水蒸汽等的吸收;②云层中的灰层等(冰晶)折射或反射——散射辐射——少量达地;③透过大气层原方向直射辐射;辐射强度(I):每m3黑体表面在太阳照射下所获得的热量值。 Kw/㎡,W/㎡直射辐射:垂直于阳光的单位面积上、单位时间内所接受的太阳辐射能量值。散射辐射:垂直于单位面积地平面、单位时间接受来自大气各个方向的散射和反射的太阳辐射能量。(二)太阳辐射强度的影响因素1 、地球对太阳的相对位置:① 地理纬度:φ↑、β↓ →J ↓* :φ为纬度 ; ②季节β为高度角; ③昼夜:中午β↑→ J ↑、云量(透明度):100%云量时,直射辐射为0;二、建筑物表面所受到的太阳辐射强度 JJ JZ JS JD JC Jy KW/ ㎡*:JZ:直射辐射 JS:散射辐射JD:地面反射 JC:地面长波辐射Jy:建筑物有效辐射围护结构外表面所吸收的太阳辐射: P45.fig2 —10太阳光谱:① 紫外线:0.2—0.4um,1 —2%②可见光线: 0.4—0.76um,40 —46% 热效应③红外线:>0.76um,50 —52%波长:0.2—3.0um 峰值:0.5um附近反射吸收取决于:① 颜色 ②粗糙度白色表面:反射可见光线 90%;黑色表面:各种波长的辐射几乎全部吸收 ;抛光的铝铂:反射 70%的任意波长的光 ;吸收系数ρ=1 –反射率 ;三、室外空气综合温度假设靠近外墙有 tz来代表太阳辐射和空气传热的综合作用。.实用文档空气传热:q1=WtWW太阳辐射热:q2=ρ·I*:ρ为吸收系数所以表面吸收热:q=q1+q2=WtWW=WtWWW=WtZWtZ tW *: tZ为综合温度,相当于室外气温由原来的 tW值增加了一个太阳辐射的等效温度Wtd(当量温度也称等效温度,与表面、朝向有关 )W没有考虑围护结构外表面与天空和周围物体之间的长波辐射 tZ tWW只考虑了太阳的短波辐射:则:①对垂直面:tZtW(接受周围物体热等于向天空散热)W②水平面:tZtW-3.5℃W§2—3.通过围护结构的得热量及其形成的冷负荷一、 概述(一)得热量、冷负荷的基本概念1 、得热量:房间某一时刻所得的最大热量。(包括:门窗进入的太阳辐射、灯光散热、人体、机械散热)辐射热:非瞬时热 蓄热得热:① 显热对流热②潜热:进入室内的湿量带入的热量:对流热和潜热属于瞬时得热(冷负荷)2、冷负荷:为维持室温恒定而在某一时刻向房间供应的冷量(应从房间除去的热量) 。得热量 ≠冷负荷只有当:① 只有对流热或潜热,无辐射热时;②围护结构、家具无蓄热能力时;在以上两种情况下,得热量 =冷负荷、除热量:空调设备的实际供冷量系统运行的开始:除热量=冷负荷+自然温升>冷负荷②运行稳定后:除热量 =冷负荷图分析:① 冷负荷峰值(衰减) =60%得热峰值②峰值迟后(滞后).实用文档* :冷负荷与围护结构蓄热能力(热容量 =重量×比热)有关:灯光照明散热与冷负荷*:几种得热因素:*1:透射的太阳辐射热:辐射热(100%)、对流热(0%)、潜热(0%)*2:新风:对流热、潜热*3:灯对流热辐射热荧光灯50%50%白炽灯20%80%*4:人体:辐射热(40%)、对流热(20%)、潜热(40%)(二)、计算方法概述①稳定传热:假定室内外空气温度和围护结构内各点温度都不随时间而变化,则传热量也不随时间而变。②不稳定传热:随时间而变的传热过程。1、50年代:稳定传热计算:Q=KF(tW–t)n2、引进苏联的谐波分解法(不稳定法):认为:冷负荷=得热量,因此计算的冷负荷比实际偏大。3、动态负荷法计算:1968年,加拿大:D.G.Stephenson,G.P.Mitalas①反应系数法:基于频率响应的谐波反应法。全年能耗减少20—40%②七十年代初:Z——传递函数法(冷负荷系数法)。基于瞬态响应的传递系数法,以离散量代替连续的瞬态值。我国:78.4—82.6:建设部评议通过了两种方法:①谐波反应法②冷负荷系数法二、用“冷负荷系数法”(传递函数法)计算夏季空调冷负荷①房间冷负荷的构成:房间得热量:①通过围护结构传入室内的热量;②通过外窗进入室内的太阳辐射热量;③人体散热量;④照明散热量;⑤设备、器具、管道、材料及其它室内热源散热;⑥食品或物料带入室内的热量;⑦渗入室内空气带入的热量(无正压时);⑧伴随各种散湿过程产生的潜热量;房间计算冷负荷应为以上各种逐时计算、逐时相叠加,找出综合最大值。②空调系统冷负荷的构成应根据各房间的同时使用情况,空调系统的类型及调节方式,按各房间逐时冷负荷的综合最大值或计算冷负荷的累加值确定,并计入新风冷负荷以及通风机、风管、水泵、冷水管和水箱的温升引起的附加冷负荷。(一)通过屋盖(或外墙)传热形成的逐时冷负荷LQ KF tl? tn:传热系数,W/㎡·K,《专刊》表3—1,3—2分为Ⅰ→Ⅵ类tl?:冷负荷温度逐时值,℃,《专刊》表3—3,3—4,取决于地理位置、朝向、构造、外表面颜色、粗糙度、蓄热特性。.实用文档《专刊》条件:北京(北纬 39°48′)七月份, tP=29℃tW?max=33.5℃,室外日温度波幅 9.6℃, W 18.6W/㎡·Kn 8.7W/ ㎡·K, =0.9**: 用表3—3、3—4时需要修正*:① 不同地点: tl?的修正:td表3—5(以北京为例)*:② 制表时: W 18.6W/㎡·℃,则 tl?=k?tl?,k:表3—6*:③ 制表时:外墙和屋面的吸收系数, =0.9kl:表3—7因此修正后:tl?= tl? td ·k ·klLQ KF t l? tN(二)通过玻璃窗进入室内热量 ⑴温差传热⑴透射日射⑵透热⑵吸收再放热 以对流和辐射1 、透过无外遮阳玻璃窗的太阳辐射得热形成的冷负荷LQ F·Dj?max·CLQ·CS·Cn·Ca①F:(与课本不同,课本中指净有效面积),窗口面积,㎡;②Dj?max:日射得热因素的最大值,W/㎡;教材附录2—2,《专刊》附录2—1(P7);表中条件:*①:标准玻璃(3mm厚普通平板玻璃);*①:无内遮阳设施时;实际玻璃窗:Dj?max·CZ,CZ=CS·Cn③CS:窗玻璃的遮挡系数,《专刊》P7表2—2实际窗玻璃的日射得热S=标准"窗玻璃的日射得热Cn:内遮阳设施的遮阳系数,表2—3;⑤Ca:窗的有效面积系数, P2—4;窗口与净有效面积;.实用文档⑥CLQ:冷负荷系数,表 2—5,2—6,2—7,2—8;北区:27°30′(北纬)以北: 北京属北区南区:27°30′(北纬)以南:2、玻璃窗传热形成的逐时冷负荷(内外温差传热)LQ KF tl? tNK :P73, 表3—8、3—9.①:窗框修正系数3—10;②:内遮阳修正:⑴单层:传热系数减少25%;双层:传热系数减少15%tl?:玻璃窗的冷负荷计算温度的逐时值(表 3—11)tl?的地点修正:td(表3—12)(三)通过内围护结构的传热冷负荷当空调房间与邻室温差大于 3°时,需计算:LQKFtlstNtls:邻室计算温度,tls=twp+tls=tls-twp①内墙、楼板、内窗、内门;邻室发热量:
tls很少(走廊、办公室)<11.6W/m30—2℃11.6—23W/m33℃23—116W/m35℃②吊顶及通风屋顶屋顶的传热系数K<1.16W/㎡·℃K<1.16W/㎡·℃(吊)屋顶内无通风5—78—10吊顶内有通风3—56—8③通过地面传热形成的冷负荷*1:若无外墙,不进行计算;*2:有外墙,只计算距外墙2m以内的面积;LQ KF twp t j tN例题2—6:外墙形成的逐时冷负荷的简化计算:
tj=16℃以240mm砖墙为例:传热的延迟在8小时以上,而且衰减很大,由此引起的冷负荷的最大时刻与外窗、屋盖的负荷最大时刻均错开,所以可以简化计算:考虑不稳定因素的稳定方式;LQ KF twp tzp tNtwp tzp:日平均综合温度.实用文档tzp:由太阳辐射热形成的附加温升值,℃外表面太阳辐射吸 墙的朝向收系数ρ 南 东南、西南 东、西 东北、西北 北0.65 4.5 6 6.5 5 30.75 5.2 7 7.5 6 3.5夏季围护结构的冷负荷:LQ LQ 外墙 LQ 外窗 LQ 屋盖 LQ 内窗LQ 内墙 LQ 门 LQ 楼板 LQ 地面2—4.室内热源、湿源的散热散湿形成的冷负荷和湿负荷室内热源:①对流热(瞬时冷负荷)辐射热室内热源:① 工艺设备 ⑴电动设备⑵电热设备②照明灯 ⑴白炽灯⑵荧光灯③人体室内湿源:① 人体散湿②工艺设备散湿一、室内热源散热量(一)工艺设备散热量1 、电动设备 ⑴电动机本身温度升高散热;⑵所带动的设备散热;工艺设备实际耗功率(电动机输出功率)⑴电机的散热量:Q 1000 N r
NS=10001·NS(W)NS=n1·n2·n3·N(N为电机额定功率即安装功率)n1:安装系数:最大实耗功率与安装功率之比;n1=0.7—0.9n2:同时使用系数:即同时使用的安装功率与总安装功率之比,n2=0.5—0.8n3:负荷系数:每小时的平均实耗功率与设计最大实耗功率之比。反映了平均负荷达到最大负荷的程度,一般n3=0.5,精密机床n3=0.15—0.4电机的散热量:Q10001n1·n2·n3·N(W).实用文档⑵工艺设备散热量:Q1000NS1000·n1·n2·n3·N如与电动机设于同一房间时:Q1000·n1·n2·n3·N/2、电热设备散热得热1000n1·n2·n3·n4·N(W)无保温密闭罩时:Qn4:考虑排风带走的热量系数,n4=0.5(通风保温系数)3、电子设备:Q10001n1·n2·n3·N这里:n3:①一般仪表:0.5—0.9②电子计算机: 1.0(二)照明得热:稳定得热:白炽灯:荧光灯:
1000NQ 1000 n1·n2·NN :照明灯具所需功率;n1:镇流器消耗功率系数,① 明装在空调房间: 1.2②暗装在顶棚内: 1.0n2:灯罩隔热系数 ①灯罩有通风小孔: 0.5—0.6② 无孔:0.6—0.8(三)人体散热与散湿:1 、人体散热 ①显热 ⑴辐射成分(40%)⑵对流成分(20%) 瞬时冷负荷②潜热(40%)⑴显热散热:Q q·n·n′q:成年男子散热(显热) 《课本》P66表2—13《专刊》P28表4—2nn
:室内总人数;′:群集系数。考虑各类人员(男、女、成、儿童)组成比例的系数。《教材》表2—14或《专刊》表 4—3⑵潜热散热(瞬时冷负荷):Q q′·n·n′.实用文档q′:成年男子的散热(潜热)2、散湿量:W0.001g·n·n′kg/hg:一名成年男子的小时散湿量。《教材》2—13、《专刊》4—2二、室内热源散热形成的冷负荷①工艺设备散热②照明散热③人体显热散热,均有对流和辐射成,分,类似于外围结构传热形成的冷负荷。LQ Q ·C LQ (W)CLQ:工艺设备、照明、人体显热散热冷负荷系数。 《专刊》表 4—1,4—4,4—5,4—6或《教材》附录2—14,2—15,2—16三、其它湿源散湿量及冷负荷、敞开水槽表面散湿量及潜热冷负荷①湿量:W F ·g kg/h F :蒸发表面积,㎡;g: 单位水面的蒸发量,《实用手册》P736 表11.4—25②潜热冷负荷:LQ 0.28 · ·W ( :汽化潜热: KJ/Kg)、食物散湿量及潜热冷负荷①散热量:W0.012·n·n′(n为总人数)kg/h②潜热冷负荷:LQ688W③显热冷负荷:按每位就餐客人 9W考虑、渗入空气散湿量及潜热冷负荷①散湿:W0.001GdW②潜热冷负荷:LQ0.28Gi③显热冷负荷:LQ0.28Gt
d nW iW t
kg/hNn:G:单位时间渗入室内的总空气量,kg/hG G1 G2G1:通过开启外门渗入:G1 n1·V1· W(n1为小时人流量)G2:通过门、窗渗入:G2 n2·V2· W.实用文档(房间容积,m3)n2 :换气次数(指渗入风)表 11.4 —24:冷负荷计算例题:假定南京地区有一顶层空调房间,如图。采用顶部风机盘管加新风系统,室内保持正压,不考虑空气渗透负荷。室内设计温度 tn=27℃。房间南向有一5mm厚普通玻璃的单层钢框外窗,内挂尼龙绸白色窗帘。东外窗构造同南外窗,只是内侧装活动铝百叶帘。房间有两名男子工作, 200W白炽灯照明,同时使用系数n2=0.8,500W用电设备,按电热设备考虑,同时使用系数 n3=0.5,通风保温系数n4=1.0(不考虑排风带走热)。人员、设备与灯具的工作时间为:上午 8:00—12:00,下午2:00—6:00,按《专刊》中,各围护结构为:屋面:表 3—2中8号,保温层为加气 ,厚200mm,外表面为深色:ρ =0.9;外墙为:表 3—1中3号,370墙;楼板为 1.33W/㎡·K,内墙为 K=2.70W/㎡·K西邻通风良好的非空调房间, 走廊有空调,楼下为散热量约 20W/㎡的非空调房间,试求房间的逐时冷负荷与计算冷负荷。走廊(北)邻室层高:2.8m窗高:2.5m
05210054052180020008004500一、夏季送风状态(o点)及送风量的确定送风tεN(λd)△ttφQWtO排风i(id)Li△d1、空气热平衡:GioQGiNiNioQ,GQGiNiO*:说明:1kg送入空气量吸收了Q/G的热量后,焓由ioiN2、空气湿平衡:Gd0WGdN10001000dNd0W1000 G.实用文档GQkg/sd0dN*:说明1kg送入空气量吸收了W/G的湿量后,含湿量由dodN3、热湿比(角系数):QiNi0WdNd0/1000**:①iN io越大,即io越小(t0 )室内温、湿度分布的均匀性、稳定性越差,还有淌水。
G 人的感觉②iNio越小,即O接近N点,送风量G大,管道、设备投资越多。4、送风温差(t0tNt0)和换气次数n,换气次数:房间通风量L(m3/h)和房间体积V(m3)的比值,即nL(次/h)V*:t0f(空调房间的恒温精度),而t0大小又影响n值,《教材》表2—18;计算的n值如小于表中值,则取表中值。5、确定送风状态点O和送风量①确定N点;②过N点画ε线;③选择△t0t0tNt0例题《教材》2—8ε线O点GQ④Kg/siNiO二、冬季送风状态与送风量的确定因为冬季余热 << 夏季余热,甚至为负值。余湿相同。所以冬季ε<夏季ε,甚至ε <0,又因为冬季△ t0可大些,所以 G冬<G夏 一般按夏季风量设计,冬季采用同风量。教材例题 2—9例题:某房间要求维持 tN=26.0±1.0℃, N
60%,经计算有冷负荷Q=10kw(8600kcal/h)和湿负荷∑W=0.00272kg/s(9.8kg/l),试确定空调送风量, P=101325Pa。.实用文档Q10解:①该房间的热湿比值是:W3670KJ/Kg0.00272②在焓湿图上定出室内状态点N,然后在右下角的半圆中找出数值为3670KJ/Kg的ε线,并平移到通过N点的位置。③选定送风温差为△t0=6℃,则送风温度为20℃,在i—d图上找到等温线t0=20℃与热湿比线ε的交点,为送风点0,该点的参数为:i0=38.9KJ/Kg,d0=0.0073KJ/Kg干空气④送风量:GQ100.535kg/siO58.4iN38.9或GW0.00272dO0.01260.513kg/sdN0.0073室内空气的露点温度由i—d图,tL=17.7℃,送风温度高于露点温度,需再热。:空调负荷的概算指标:所谓空调负荷的概算指标,是指折算到每㎡空调面积所需的制冷系统或供热系统的负荷值。①:夏季空调制冷系统冷负荷指标:办公楼(全部):95—115W/㎡;医院(全部):105—130W/㎡超高层办公楼:105—145W/㎡;剧场(观众厅):230—350W/㎡旅馆(全部):70—95W/㎡;公寓、住宅:80—90W/㎡旅馆中的餐厅:290—350W/㎡;体育馆(观众席):180—350W/㎡百货商店(全部):210—240W/㎡; 休息厅(允许吸烟):300—400W/㎡旅馆小会议厅(允许少量吸烟) :200—300W/㎡旅馆大会议厅(允许少量吸烟) :150—180W/㎡②:冬季供暖负荷的指标:办公楼、学校:60—80W/㎡;餐厅:115—140W/㎡;医院:65—80W/㎡;剧场:95—115W/㎡旅馆:60—70W/㎡;①:以上指标中,冷负荷指标乘以面积即是制冷机的容量.②:以上指标中,热负荷指标乘以面积后,即为供暖系统的容量,但如冬季仍用空调,则应考虑新风冷负荷,即以上数据乘以1.3—1.5系数。第四章、空气调节系统4—1.空调系统的分类空气调节系统:①空气处理部分(热、湿、过滤)空气输送部分(风道、送回风机、消声器、静压箱)③空气分配部分(送、回风口)④自动调节和控制部分(供、回水温度、流量风阀等)一、按空气处理设备分空调系统: ①集中式系统:单风管、双风管、变风量系统②半集中系统(半分散式) :末端再热式、风盘系统、诱导式③全分散系统(局部空调机组) :单元式空调器窗式空调器.实用文档分体式空调器半导体空调器二、按负担室内负荷所用的介质种类分:空调系统: ①全空气系统(低速集中式、双风管高速系统) :风道断面大;②全水系统:只有水管占空间,不能解决通风排气;③空气—水系统:诱导系统和带新风的风盘系统;④冷剂系统:(分散安装的局部机组)不宜作集中式,(因为冷剂管道不能太长)三、集中式空调系统根据处理空气的来源分:集中式系统:① 封闭式系统(100%的再循环空气):能耗最省、卫生差、地下阴蔽所和仓库。②直流式系统(100%全新风):能耗最大。放射性实验室及散发大量有害物的车间。③混合式系统:一部分新风、一部分回风。§4—2.新风量的确定和空气平衡空调系统中的新风占送风量的百分数 ≮10%确定依据如下 :一、卫生要求1、民用建筑①影剧院、博物馆、体育馆、商店:≮ 8m3/h·人(无烟)②办公室、餐厅、舞厅、会议室、图书馆、医院门诊和普通病房≮ 17m3/h·人(无烟)③旅馆客房:≮ 30m3/h·人(少量吸烟)以上估计皆是偏保守的值。或根据每人所占地板面积:3推荐值m/h·人每人占地板面积 (㎡/人) 最小新风 不吸烟 吸烟(m3/h·人)3 40.7 61.2 81.46 25.6 38.5 51.19 18.7 28.1 37.412 14.4 21.6 28.832、生产厂房:≮ 30m/h·人二、补充局部排风量三、保持房间的“正压”要求:△ P=5—10Pa ≯50Pa( 门打不开)≯90Pa( 人耳疼)*:1 、新风量 LW取 ①10%②卫生要求 中的最大值。③补风+ 正压2、定新风量和变新风量1 )定新风量:全年新风量不变 单风机系统;2 )变新风量:冬夏季最小新风量,过渡季全新风量 双风机系统,以保证室内恒定正压。.实用文档4—3.普通集中式空调系统——全空气系统新、回风混合式②冬、夏季冷、热风合用一风道③低风速 ≮8m/s④大段面一、一次回风系统(一)、i—d图上表示(夏季)W混合干燥冷却加热εNNC(喷淋、表冷)LO(吸余热、湿)GW新风百分比 m%=G(二)、夏季设计工况冷量制冷设备所需的冷量(制冷能力)εWCN△ t0o90--95%L(C点→L点)=G( iC iL)=G( iC iN)+G( iN iO)+G(iO iL)KWG(iCiN)即Q1,G(iNiO)即Q2,G(iOiL)即Q3Q1:即房间计算冷负荷;Q2:新风冷负荷:Q2=GW(iW iN) G(iC iN)Q3:再热冷负荷;*:机器露点直接送风( Q3=0)送风温差允许较大(舒适性空调均如此) ,即用最大送风温差送风。(三)、一次回风系统的冬季处理过程W'混合绝热加湿加热ε'NC'LO'N(吸余热、湿).实用文档ε' ONc' EW'
90--95%LiC'=i △ d dd0 G冬G夏d0dNW1000G由d0和ε’确定O’点→L(若W冬W夏,则L冬L夏)iLic'C’点C'N100%校核:≥新风百分比m%,满足则可,不满足就要预热。W'NGWCNiNiC(iCiL)因为GW'NiNiW'所以iW'iNG(iNiL)iiNiLGWN可以作为判断依据m%’→E喷蒸汽例题:(四)、冬夏季室内参数不同时二、二次回风系统(一)、装置图式和在 i—d图上夏季处理过程W混合C冷却干燥L混合εNON一次N二次①过N点作ε的平行线,取△t0得O点,与φ=90—95%的交点为L点;②计算喷水室风量GL(新风和一次回风)ON iGL GNL i
NioGQiLkg/sNiNiL③求一次回风量 G1, 确定混合(一次)点 C:.实用文档G1GLGWiCG1iNGWiW和NW的交点得C点(或作图确定C点)G1GW④C→L即冷却干燥;⑤消耗冷量:QOGL(iCil)(KW)GL(iCiN)GL(iNiL)GW(iW iN)为新风负荷; GL (iN iL)为房间负荷:相同条件下(N、W、O、ε及室内冷负荷相同)比一次回风系统节省再热冷负荷,但机器露点温度低(当ε≠∞),故系统运转效率较差,而且天然冷源受限制。(二)、冬季、夏季同一机器露点的冬季工况预热W1一次绝热加湿L二次再热ε'O'NW'N混合CN混合O(吸余热、湿)iNiCGW(iCiL)iW1iN(G1GW)(iNiL)iNiW1G1GWGW又因为(
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