暖通中央空调系统设计计算

1目录绪论第一章湿空气的物理性质及其焓湿图第二章空调负荷计算与送风量第三章空气的热湿处理第四章空气调节系统第五章空调房间的空气分布2第六章空调系统的运行调节第七章空气的净化与质量控制第八章空调系统的消声、防振与空调建筑的防火排烟第九章空调系统的测定与调整目录3绪论1、什么是空气调节

“使空气达到所要求的状态”或”使空气处于正常状态”。（1）处理方式：专用空调设备处理。（2）状态参数：温度、湿度、风速、清洁度。噪声和空气质量控制。（3）有冷热源：制冷机、锅炉。2、空调的历史及现状（1）空调的历史：加湿，冷热源，洁净技术，空气质量控制。4

（2）先生产后民用工艺空调20+0.2℃，65+5％舒适空调20℃，65％洁净空调主要控制灰尘的粒径和数量3、空调存在的问题空调适应不全代谢机能弱化、抵抗力下降能源问题能源消耗大环境问题破坏臭氧层、温室效应

室内环境新风量小、滋生细菌、负粒子绪论5绪论思考题：1.什么是空调调节？2.建筑空调大致可以分几类？3.空调的应用存在哪些问题？6第一章湿空气的物理性质及其焓湿图第一节湿空气的物理性质第二节湿空气的焓湿图第三节湿球温度与露点温度第四节焓湿图的应用第五节空气状态参数的计算法及另一种焓湿图7第一节湿空气的物理性质1.空气的组成:湿空气干空气：没有水蒸汽的空气。湿空气：含有水蒸汽的空气。2.空调的物理基础:

状态方程：P

V=m

R

T或P

v

=R

T

PgV=mgRgT

或Pgvg=RgT

PqV=mqRqT

或Pqvq=RqT

道尔顿定律：B=Pg+Pq8第一节湿空气的物理性质3.空气的状态参数及计算（1）湿空气的密度ρkg/m3

（2）湿空气的含湿量dkg/kg干或g/kg干9第一节湿空气的物理性质

（3）相对湿度φ％

（4）湿空气的焓ikj/kg干10第一节湿空气的物理性质思考题：1.什么是干空气和湿空气？2.空调的物理基础定律有哪些？3.i、d、φ物理意义、单位及计算公式？11典型集中式空调系统12集中式空调系统柜式吊装空调机组散流器13两管制风机盘管系统参见前图土木工程学院东北林业大学14格力数码多联空调机组15161718192021第二节湿空气的焓湿图1.什么是焓湿图根据i、d、t、φ、p关系式制成的图表。便于确定空气状态参数和空气处理过程。2.焓湿图的组成（1）等焓线（2）等湿线（等水蒸气分压线）（3）等温线（4）等相对湿度线22第二节湿空气的焓湿图

（5）热湿比线：角系数3.独立参数：如果两个参数能确定一个空气状态点，即互为独立参数，否则互为非独立参数。4.焓湿图的应用（1）已知t=20℃，φ=60％,确定i、d、p23第二节湿空气的焓湿图

（2）已知B=101325Pa，湿空气初参数ta=20℃，φ=60％，当加入10000kJ／h的热量和2kg／h湿量后，温度tb=28℃，求湿空气的终状态。5.焓湿图的修正已知t

和φ

，采用公式计算d值，沿等温线和按d值移动相对湿度线。24第三节湿球温度与露点温度1.什么湿球温度与干球温度的差值反应空气的相对湿度。2.热力学湿球温度在定压绝热条件下，空气与水充分接触达到的绝热饱和温度。理论上的湿球温度的最低值。（1）实验条件：定压绝热、充分接触25第三节湿球温度与露点温度

（2）理论关系式：（3）热湿比3.等湿球温度线近似为等焓线，独立参数。4.湿球温度的应用（1）已知B=101325Pa，空气tg=40℃，ts=30℃，确定空气状态参数（2）已知B=101325Pa，空气tg=40℃，d=15g/kg，确定空气ts26第三节湿球温度与露点温度5.露点温度对空气冷却结露温度，非独立参数。

（1）已知B=101325Pa，空气tg=40℃，φ=60％，确定空气tl。

（2）已知B=101325Pa，空气tg=40℃，tl=20℃，确定空气状态参数。27第三节湿球温度与露点温度思考题：1.公式中，Q、W的单位是什么？2.如何确定空气的ts？3.如何确定空气的tl？2829第四节焓湿图的应用一、空气处理过程在I-d图上的表示1、湿空气的加热过程（1）变化方向：A→B

（2）设备：电加热器、表冷器（热媒）2、湿空气的冷却过程（1）变化方向：A→C

（2）设备：表冷器（温度高于露点冷媒）3、等焓加湿过程（1）变化方向：A→E

（2）设备：水喷淋（等温水）30第四节焓湿图的应用4、等焓减湿过程（1）变化方向：A→D

（2）设备：固体吸湿剂5、等温加湿过程（1）变化方向：A→F

（2）设备：蒸气加湿6、冷却干燥过程（1）变化方向：A→G

（2）设备：水喷淋（温度低于露点冷媒)、表冷器（温度低于露点冷媒）31第四节焓湿图的应用7、象限区根据i、d划分四个区。32第四节焓湿图的应用二、不同状态空气的混合态在i-d图上确定1、混合点在非雾区的确定

2、混合点在雾区的确定

ic=id+4.19tΔd33第四节焓湿图的应用思考题：1、为什么空调室内机会产生凝结水。2、怎样确定混合后的空气状态。34第四节焓湿图的应用353637第二章空凋负荷计算与送风量第一节室内外空气计算参数第二节太阳辐射热对建筑的热作用第三节通过维护结构的得热量极其形成的冷负荷第四节室内热源、湿源形成的冷负荷与湿负荷第五节空调房间送风量的确定38第一节室内外空气计算参数一、室内空气计算参数

1、相关知识（1）人体热平衡

S=M-W-E-R-CS>0中暑S=0舒适S<0生病（2）舒适感

a.舒适感:对冷热的感觉或由冷热引起的机体反映

b.影响舒适感的因素：温度、相对湿度、风速、环境表面温度39第一节室内外空气计算参数

（3）有效温度图和舒适区

美国使用（4）PMV-PPD指标

a.PMV指标：热感觉标尺

b.PPD指标：不满意率（5）人体热舒适方程：反映M、ta、pa、tr、Icl、va之间定量关系。40第一节室内外空气计算参数3、室内空气计算参数（1）舒适性空调夏季温度22-28℃

相对湿度40-65％风速<0.3m/s

冬季温度18-24℃

相对湿度40-60％风速<0.2m/s

（2）工艺性空调由工艺专业提出，一般有基数和精度要求。41第一节室内外空气计算参数二、室外空气计算参数

1、室外气温、相对湿度的变化规律（1）日变化规律：周期性变化（2）季节变化规律

2、空调室外算参数（1）夏季室外计算干、湿球温度计算夏季新风冷负荷使用（2）夏季空调室外计算日平均温度和逐时温度计算室外综合温度使用

42第一节室内外空气计算参数

（3）冬季空调室外计算温度、相对湿度

a.计算冬季维护结构负荷

b.计算冬季新风负荷思考题：1、舒适性空调室内设计参数有哪些，值是多少？2、空调室外设计参数有哪些，如何使用？4344454647第二节太阳辐射对建筑物的热作用1、太阳的热辐射简介（1）太阳的热辐射透明度，路程、高度角、方位角确定空调计算日外墙太阳辐射强度（2）建筑受到的太阳辐射太阳直射、天空散射、地面反射材料有关，主要是颜色和粗糙度,用ρ表示。48第二节太阳辐射对建筑物的热作用2、太阳热辐射的确定根据地理位置确定透明度等级，根据当地大气压对透明度等级进行修正，根据修正后透明度等级、朝向和时刻确定热辐射。当地最大热辐射。3、室外空气综合温度

tz=tw+ρ*I/αw

tz=tw+ρ*I/αw-ε*ΔR/αw49第二节太阳辐射对建筑物的热作用思考题：

1.如何确定建筑（空调计算日）受到太阳辐射？2.建筑受到的热辐射与哪些因素有关？50515253第三节、第四节空调冷负荷计算一、空调冷负荷计算特点（1）得热量、冷负荷潜热：直接形成冷负荷得热量：显热：对流热直接形成冷负荷辐射热衰减和延迟（2）计算内容室外:维护结构（墙、窗、门、天棚、地面）、大门热风侵入54第三节、第四节空调冷负荷计算

室内：人(显热、湿量）、灯、设备、食物、水面(湿量）新风负荷:

（3）计算日逐时负荷，各项逐时负荷之和的最大值作为房间负荷。一般计算11:00-24:00每一小时的各项负荷。二、空调冷负荷计算方法

1982年通过评审:谐波反应法、冷负荷系数法

1、谐波反应法的基本原理和特性参数55第三节、第四节空调冷负荷计算ν—外墙对温度波衰减度，

ε—外墙对温度波延迟时间，hνf—内墙对辐射热的衰减度

εf

—内墙对辐射热延迟时间，hθl—负荷温差，ΔTτ-ε℃β—传热衰减系数β=αn/kνf2、冷负荷系数法的基本原理和特性参数

tl—冷负荷温度，℃

cl—冷负荷系数56第三节、第四节空调冷负荷计算三、冷负荷计算

1、维护结构得热冷负荷

a.外墙、天棚冷负荷

CLQτ=K*F*Δtτ-ε

57第三节、第四节空调冷负荷计算

b.外窗负荷（1）瞬时传导得热冷负荷计算：

CLQτ=K*F*Δtτ

58第三节、第四节空调冷负荷计算（2）日射得热冷负荷计算：

CLQτ=xg*xd*Cn*Cs*F*Jτ

xg—窗有效系数

xz—内遮阳系数59第三节、第四节空调冷负荷计算

c.外门冷负荷（1）瞬时传导得热冷负荷计算：

CLQ=K*F*Δtτ

（2）日射得热冷负荷计算：

CLQτ=xg*xd*xz*F*Jτ

（3）热风侵入冷负荷

ClQτ=G*(iw-in)d.地面负荷、临室负荷计算

舒适性空调不计算，工艺性空调根据需要按地带法算。

60第三节、第四节空调冷负荷计算

临室有空调内墙、窗、门负荷

Δt<3℃不计算；Δt>3℃按稳定传计算

临室无空调内墙、窗、门负荷计算确定临室温度，2、室内得热冷负荷基本公式：ClQτ=Q*JXτ-TQ—室内散热量

JXτ-T—负荷强度系数，JPτ-T、JLτ-T

、JEτ-Tτ—计算时刻

T—设备投入使用时刻61第三节、第四节空调冷负荷计算

投入使用小时数，连续使用小时数散热量：人Q=q*n*n’

灯Q=K*N

设备公式（2-80~83）3、室内湿负荷计算人W=w*n*n’

水槽公式（2-90）4、新风负荷（与系统形式有关）62第三节、第四节空调冷负荷计算4、新风负荷（与系统形式有关）无新风系统按0.2~0.5次/h换气计算风机盘管加新风按每人新风量计算

ClQτ=G*(iw-in)=ρw*L*(iw-in)

全空气系统根据焓湿图计算思考题：1、墙体的特性参数有哪些，意义是什么？2、空调冷负荷如何计算？空调热负荷如何计算？636465666768697071第五节空调房间送风量的确定一、夏季送风状态及送风量（1）确定回风状态N点和ε线（2）查表确定Δto（3）G=Q/（in–iw）

=W/（dn–dw）*100072第五节空调房间送风量的确定二、冬季送风状态及送风量（1）确定Δd或Δt

（2）ε线为负值（3）冬季G比夏季G小，空调风系统按夏季计算（4）G=Q/（in–iw）

=W/（dn–dw）*100073第五节空调房间送风量的确定思考题：1.工艺性空调的夏冬季送风量如何确定？2、舒适性空调是否需要确定送风量？7475第三章空气的热湿处理

第一节空气热湿处理的途径及使用设备的类型第二节空气与水直接接触时的热湿交换第三节用喷水室处理空气第四节用表冷器处理空气第五节空调设备76第一节空气热湿处理的途径及使用设备类型

一、空气热湿处理的各种途径

1、空气热湿处理的各种途径:2、多种途径，与使用设备有关，

3、需经济技术比较确定

77第一节空气热湿处理的途径及使用设备类型

二、空气热湿处理的类型介质（冷热媒）：水、蒸气、水溶液（有机或无机）、制冷剂。

1、接触式热湿交换设备：喷水室、加湿器，吸湿剂等。

2、表面式热式交换设备：空气加热器、空气冷却器（表冷器）等。78第二节空气与水直接接触时的热湿交换

一、空气与水直接接触时的热湿交换原理１、热湿交换原理显热交换取决温差，质交换取决水蒸汽分压２、换热扩大系数３、热平衡微分关系式79第二节空气与水直接接触时的热湿交换

二、空气与水直接接触时的状态变化过程

1、水对空气处理的七种可能过程

80第二节空气与水直接接触时的热湿交换

2、空气与水直接接触时的状态实际变化过程

(a)冷水顺流、(b)冷水逆流、(c)热水逆流81第二节空气与水直接接触时的热湿交换

三、热、湿交换的相互影响及同时进行的热湿传递过程

1、刘伊斯关系式

2、麦凯尔方程82第三节用喷水室处理空气

一、喷水式的构造和类型

1、喷水式的构造

83第三节用喷水室处理空气

2、喷水式的类型84第三节用喷水室处理空气

二、喷水室的热工计算方法原理：热质交换系数法、换热效率法

目的：设计性计算、校核性计算85第三节用喷水室处理空气

1、全热效率E和通用效率E’

（1）全热交换效率E冷却减湿

E=1-（ts2-tw2)/(ts1-tw1)绝热加湿E=1-（t2-ts1)/(t1-ts1)

86第三节用喷水室处理空气

（2）通用热交换效率E’冷却减湿E’=1-（t2-ts2)/(t1-ts1)绝热加湿E’=1-（t2-ts1)/(t1-ts1)

87第三节用喷水室处理空气

2、影响喷水效果的因素及实验效率

（1）质量流速

νρ=G/(3600*f）（2）喷水系数

μ=W/G

（3）结构特性喷嘴排数、喷嘴密度、喷水方向、排管间距、喷嘴孔径、初参数影响88第三节用喷水室处理空气

全热效率E=A（νρ）mμn

通用效率E’=A’（νρ）m’μn’

代表结构特征三、喷水室的计算按设计手册例题计算

89第四节用表冷器处理空气一、表冷器的构造和类型

1、表冷器的构造

90第四节用表冷器处理空气2、表冷器的类型冷媒介质：普通表冷器、直接蒸发式、喷水式表冷器使用状态：干式、湿式

91第四节用表冷器处理空气二、表冷器的热工计算方法

Q=K*F*Δtd干式湿式

92第四节用表冷器处理空气干式湿式

93第四节用表冷器处理空气

2、E，E’效率法

94第四节用表冷器处理空气

2、表冷器的阻力

风阻力水阻力

95第五节空调设备一、基本设备

1、喷水室

2、表冷器

96第五节空调设备

3、电加热器等湿加热

97第五节空调设备

4、加湿器等温加湿等焓加湿

98第五节空调设备5、减湿器:

等焓减湿、降温减湿、升焓减湿

99第五节空调设备

二、空调机组

1、组合式空调机组

100101102第五节空调设备

2、新风机组

103第五节空气调节设备

3、风机盘管

104105106107108109110111112113冷却塔示例114冷却塔示例（1）115冷却塔示例（2）116冷却塔示例（3）117冷却塔示例（4）118冷却塔安装位置示例（5）冷却塔冷却塔119冷却塔示例（6）冷却塔120第四章空气调节系统第一节空气调节系统的分类第二节新风量的确定和空气平衡第三节普通集中式空调系统第四节变风量系统第五节半集中式系统系统第六节局部空调机组121第一节空气调节系统的分类一、按空气处理设备的设置情况分类

(一)集中系统:所有空气处理设备都设在集中空调机房(机组)内。

(二)半集中系统:除了空调机房(机组)外，还有设在调房间内的末端装置。

(三)全分散系统(局部机组):把冷、热源和空气处理、输送设备集中设在一起，形成一个紧凑的空调系统。122第一节空气调节系统的分类二、按负担室内负荷所用的介质种类分类

(一)全空气系统：全部使用空气作冷热量载体来负担空调的室内负荷。

(二)全水系统：全部使用水作冷热量载体来负担空调的室内负荷。

(三)空气—水系统：同时使用空气和水作冷热量载体来负担空调的室内负荷。123第一节空气调节系统的分类

(四)冷剂系统：使用制冷剂作冷热量载体来负担空调的室内负荷。三、根据集中式空调系统处理的空气来源分类

(一)封闭式系统：没有新风量

(二)直流式系统：全部使用新风

(三)混合式系统：使用部分回风，使用部分新风124125126127128集中式空调系统柜式吊装空调机组散流器129两管制风机盘管系统参见前图土木工程学院东北林业大学130格力数码多联空调机组131第二节新风量的确定和空气平衡一、新风量的确定（一）卫生要求：一般按大于等于30m3／h·人，体育馆、会场按7～15m3／h·人。（二）补充局部排风量：新风量不小于局部排风量。（三）保持空调房间的“正压”要求：按风缝隙法计算。132第二节新风量的确定和空气平衡

（四）不小于系统循环风量的10％

133第二节新风量的确定和空气平衡

最小新风量:以它们之中最大风量作为空调系统新风量。134第二节新风量的确定和空气平衡二、空调系统的空气平衡（一）单风机系统：投资省，新风量增加房间正压增加。（二）双风机系统：投资大，新风量增加房间正压不变。135第三节普通集中式空调系统全空气系统一次回风系统、二次回风系统一、一次回风系统（一）夏季处理过程

1、处理过程136第三节普通集中式空调系统2、状态点确定室内设计参数tn、φ确定N点计算ε=Q/W，画出热湿比线根据空调精度确定Δto根据新风比m确定c点根据90-95%相对湿度线和等湿线确定L点

137第三节普通集中式空调系统3、风量确定

Gw—最小新风量

G

—循环风量

G1—回风量G1=G-Gw138第三节普通集中式空调系统

4、冷量计算表冷负荷Q0=G*(ic-il)

全热负荷Q1=G*(in-io)

新风负荷Q2=Gw*(iw-in)

再热负荷Q3=G*(io-il)Q0=Q1+Q2+Q3139第三节普通集中式空调系统

（二）冬季处理过程

1、处理过程

2、状态点确定

W、G冬夏不变，Δd=W/G*10003、新风及新风预热新风比>miw1<iw1预热140第三节普通集中式空调系统

（三）冬夏室内状态点不同的处理过程

1、夏季处理过程：露点送风

2、冬季处理过程：

N点冬夏不同，如果G、W不变，由Δd=W/G*1000确定O点

141第三节普通集中式空调系统二、二次回风系统（一）夏季处理过程

1、处理过程

2、状态点确定142第三节普通集中式空调系统3、风量确定Gw—最小新风量G=Q全冷/(in-io)=W/(dn-do)=Q显冷/(cp*Δt)G=Gw+G1+G2143第三节普通集中式空调系统4、冷量确定表冷负荷Q0=（Gw+G1）*(ic-il)

全热负荷Q1=G*(in-io)

新风负荷Q2=Gw*(iw-in)Q0=Q1+Q2144第三节普通集中式空调系统

5、二次回风系统的特点节约冷量和再热量、适合低含湿量、适合循环风量大的场所1454.关于二次回风系统哪些说法是正确的？（）A．它是VAV系统B．ε值越大越适用C．节约冷量和热量D．适用于循环风量大的场所146第三节普通集中式空调系统

（二）冬季处理过程

147第三节普通集中式空调系统三、系统划分和分区处理148149全空气系统示意150典型集中式空调系统151双风道系统示例152

153第四节变风量系统

变风量系统:又称VAV系统,采用减小送风量(送风参数不变)的方法来保持室内温度不变,节约再热量和冷量，减少处理风量，从而节省再加热量、减少了制冷机的冷量和降低风机功率。

154第四节变风量系统155变风量系统一、变风量系统的特点（1）节约再热量、节约再热量抵消的冷量。（2）减小风量时，过度季除湿效果变差。（3）减小风量时，新风量减小、影响室内空气品质。（4）减小风量时，影响室内气流分布。（5）设备造价高。156第四节变风量系统二、变风量的系统形式（一）单风道变风量系统1、系统形式:157第四节变风量系统2、变风量末端装置：压力有关型、压力无关型。3、风量调节：定风压法、变风压法。4、设计特点与适用性：（1）总冷负荷按各房间逐时最大值计算，再确定总风量。（2）根据新风量和最小送风量确定新风比，最小送风量一般不小于最大风量的40%。（3）难以保证气流分布和气流再热。158第四节变风量系统(二)风机动力型变风量系统1、串联式风机动力型2、并联式风机动力型

159第四节变风量系统3、特点：能够保证气流分布、能够保证室内空气的冷却加热，缺点是风机产生噪声。（三）其它类型变风量系统（传统型）

1、节流型

2、旁通型

3、诱导型160第四节变风量系统1、节流型161第四节变风量系统2、旁通型162第四节变风量系统3、诱导型1635.关于变风量系统哪些说法是正确的？（）A．节约再热量B．送风支管上装有温控阀C．有调节风量的末端装置D．易使空气分布状况恶化164第五节半集中式系统系统

半集中式系统：有集中的空调机房，又有分散在各空调房间的空气再处理设备。165第五节半集中式系统

166第五节半集中式系统系统

一、风机盘管系统（一）风机盘管

167第五节半集中式系统系统

（二）新风供给168第五节半集中式系统系统（三）空气处理过程1、空气处理过程2、风机盘管冷量计算

Gw—最小新风量

G=Q/(in-io)G=Gw+GFQ0=GF*(iN-iM)Q2=Gw*(iw-il)3、确定风机盘管型号

Q0*(1.1～1.2)按中挡冷量确定盘管型号169第五节半集中式系统系统(四）空调水系统

1、分类二管制、三管制、四管制定水量系统、变水量系统开式系统、闭式系统170第五节半集中式系统系统171第五节半集中式系统系统2、水系统形式(1)管道形式同程式、异程式一次泵、二次泵(2)流量调整盘管调整、区域调整、分集水器调整172173第五节半集中式系统系统3、水力计算（1）凝水管按负荷查表（2）供回水管

流速法确定管径、根据平均比摩阻和长度确定阻力（3）坡度坡向排水点174第五节半集中式系统系统二、诱导器系统（IDU）（一）工作原理（二）局部设备（三）系统形式

175第五节半集中式系统系统三、辐射板系统176第五节半集中式系统系统三、辐射板系统特点：1、供冷自上而下、舒适感好。

2、