《暖通空调》讲义[1].pdf

1 暖通空调教学计划 总学时：56（14 周*4 学时/周）序号 章 节 学 时 备 注 1 第 1 章 绪论 2 2 第 2 章 热负荷、冷负荷与湿负荷的计算 4 3 第 3 章 全水系统 8 4 第 4 章 蒸汽系统 2 自学为主 5 第 5 章 辐射采暖与辐射供冷 2 自学为主 6 第 6 章 全空气系统与空气-水系统 10 7 第 7 章 冷剂式空调系统 2 8 第 8 章 工业与民用建筑的通风 6 9 第 9 章 悬浮颗粒与有害气体净化 6 除尘器 10 第 10 章 室内气流分布 2 11 第 11 章 民用建筑火灾烟气的控制 2 自学 12 第 12 章 特殊建筑环境的控制技术 2 自学 13 第 13 章 冷热源、管路系统及消声减振 2 14 建筑节能 2 2 暖通空调讲义 本课程学习要求 第1章 绪论（2 学时）1采暖通风与空气调节的含义 人工环境技术 采暖（Heating）：向建筑物供给热量，保持室内一定温度。通风(Ventilating)：利用室外空气（新风）置换室内空气，以改善室内空气品质。通风功能举例 P1.其中，除去室内多余热湿量受室外空气状态的限制。空气调节(Air conditioning)：用技术手段对特定空间室内参数进行调节与控制，并提供足够量的新鲜空气。室内参数包括建筑热湿环境和空气品质等方面。暖通空调：HVAC(Heating,Ventilating and Air conditioning)2采暖通风与空气调节系统的工作原理 介绍工业建筑和民用建筑采暖通风空调系统。P2。提供冷量热量和风量，控制室内状态和空气品质。冷负荷、湿负荷、热负荷：概念 工作原理:通过采暖通风空调系统控制进出房间的热量、湿量和空气量，在所希望维持的特定空间室内状态范围内实现热量、湿量和风量的动态平衡。3采暖通风与空气调节系统的分类 按教材介绍 4采暖通风与空调技术的发展概况 第 2 章 热负荷、冷负荷与湿负荷计算（4 学时）房间热负荷、冷负荷与湿负荷的概念：P9 3 注：1）对建筑而言，热负荷主要在冬季过程，冷负荷主要在夏季过程，湿负荷不取决于季节，只取决于过程。2）上述负荷是暖通空调设计依据。其计算以室外气象参数和室内空气参数为依据。1室内外空气计算参数 1）室外空气计算参数：按采暖通风空调设计规范（GBJ19-87）规定。同规范(GBT19-87)中的“暖通空调设计计算室外气象参数”，按全年有少数时间不保证室内温湿度标准而制定。主要有 夏季空调室外计算干、湿球温度 用于计算夏季新风冷负荷 夏季空调室外计算年均温度和逐时温度 用于计算围护结构的非稳态传热量 冬季空调室外空气计算温度、相对湿度 用于计算围护结构的热负荷和新风热负荷 冬季采暖室外计算温度和冬季通风设计温度 用于计算通风量和通风冷负荷 2）室内空气计算参数：取决于舒适性、地区、节能等，参照采暖通风空调设计规范（GBJ19-87）规定。2 冬季建筑热负荷 基本耗热量（式 2-3）围护结构的耗热量度 朝向 构成 附加耗热量 风力 外门开户 门窗缝隙渗入冷空气的耗热量（式 2-4）高度 3 夏季建筑围护结构的冷负荷 含义：通过围护结构的传热量形成的冷负荷 计算方法：谐波反应法，冷负荷系数法等 外墙 （式 2-5）围护结构 屋面（顶）4 外玻璃窗 瞬变抟热（式 2-9）日射得热（式 2-13）内围护结构 2学时 4室内热源散热引起的冷负荷 对流成分：瞬时冷负荷 显热 辐射成分：滞后冷负荷（1）散热 潜热：瞬时冷负荷（2）人体散热形成的冷负荷 以成年男子散热量为基础 显热散热冷负荷 潜热散热冷负荷*CLQ：人体显热散热负荷系统的查表方法，附录2-23 在室内的总小时数：如剧院8：0012：00 旅馆客房 12：00 次日 10：00 等 分别为 4 小时，10 小时 每个人进入室内后的小时数：从计算时刻开始（即空调开始时刻起，有时了也需要推移一个时间间隔）到计算时刻为止的在室内时间。5 新风负荷 夏季空调新风冷负荷Qc,o=Mo(ho-hR)(式 2-25)冬季空调新风热负荷Qh,o=MoCp(to-tR)(式 2-26)*前者与焓差有关，降温与减湿是同一冷却过程中的两方面。后者只与温差有关，因为加热与加湿是独立的两个过程。6空调室内冷负荷与制冷系统冷负荷 任一时刻，房间得热量房间瞬时冷负荷（房间瞬时冷负荷之和的最大值即“室内冷负荷”）室内冷负荷+新风冷负荷+其它热源形成得冷负荷=制冷系统冷负荷 讲解教材图 2-1 练习：将教材例2-1 中“西安”改为“北京”，其余不变，再进行计算。5 第 3 章 全水系统（8 学时）1 全水系统及其末端装置（2 学时）2 热水采暖系统（3.5 学时）3 全水风机盘管系统（0.5 学时）1全水系统及其末端装置 供热时，水热媒 供冷时，水冷冻水或冷媒 1）概述 组成：冷（热）源，输送管道、供冷（热）设备（末端装置）热水采暖系统：即供热的全水系统 全水空调系统：以全水风机盘管系统多见，既可用于夏季供冷，又可用于冬季供热。若仅用于冬季供热，比热水采暖系统造价高。2）全水系统的末端装置 散热器 暖风机 风机盘管 a）散热器 热工性能：传热系数 辐射散热器（以辐射为主，有对成分）散热器种类 对流散热器（主要是对流）柱型 铸铁散热器 翼型 新型钢制散热器 6 钢制散热器 光排管 铝合金散热器 塑料散热器 散热器的选择、布置：从传热系数、工作压力、外形结构等方面选择。沿外墙或外窗布置 散热器的选择计算：已知采暖设计热负荷 Q，查列等型散热器的传热系数 k，则接（式 3-2）计算所需传热面积 A。散热器接管方式 P37 图 3-6 b）暖风机 由通风机、电动机和空气换热器组成，室内使用。其余略讲。C）风机盘管 风机盘管机组（Fan coil unit）简称“风机盘管”（FCU）组成：通风机（带电动机）、盘管（换热器）结构形式：立式、卧式、壁挂式、立柱式、卡式 安装方式：明装、暗装及半明装。命名：风机盘管机组JBIT4283-91 规定 FP-进水方式 左：Z 安装方式 右：Y 结构型式 高档风量/100 或名义风量，风量单位 m3/h 基本数据：风量系列 12 种：250250m3/h 制冷量：1.4 13.3kW 供热量：2.1 19.95kW 噪声：约 40dB（A）风侧阻力：1040Pa 风侧阻力：200 400Pa 功率：30 300W 7 出风静压：60Pa 水压能力（最大工作压力）：1.02.1Mpa 此外，显热制冷量、水流量等。名义工况及其性能：名义工况 P42 i 显热 制冷量 o hi h0 全热制冷量 FCU 选择：型式。按夏季冷负荷来选择，校核冬季。对全热制冷量是和显热制冷量同时校核。设计工况为非名义时应进行工况换算。计算负荷应予以扩大后选型。2热水采暖系统 21 热水采暖系统的分类与特点 重力（自然）循环系统 图（P45）3-10 讲解 按系统中水的循环动力 机械循环系统 高温水系统：tw100，工业建筑多用 按供水温度 低温水系统：tw100，民用建筑多用 上供上回式：多用管材，另设放水阀 上供下回式：易排气，多用 按供回水方式 下供上回式：易排气。下供下回式：需设放气阀，多用 注：“供”是对散热器等组成的采暖系统而言供应热媒，而并非对“热源”，具有“进”的含义。“回”是回流热媒，也具有“出”的含义。“上”是指各楼层散热器的最顶层处。“下”是指各楼层散热器的最底层处。8 垂直式图 3-13（a）按散热器的连接方式 水平式图 3-13（b）单管系统（进出水管依次串联）按连接散热器的管道数量 双管系统（进出水管独立）同程式：各环路管路总长度基本相等 按并联环路水的流程 水力易平衡 异程式：各环路管路总长度不同 水力不易平衡 22 热水采暖系统的作用压头 1)作用压头，热水采暖系统的循环动力，系统工作时用于克服流动阻力损失。2)简单重力循环热水采暖系统的作用压头 Pg=gh(r-s)(以图 3-26 说明)供水密度 回水密度 冷却中心与加热中心高差 3)重力循环单管热水采暖系统的作用压头 图 3-27 Pg=gh1(1-s)+gh2(2-s)=gH1(1-2)+gH2(2-s)（注意记忆方法）引入：水的密度差与温度差的比例常数。rssstt 则上式 Pg=gH1(t2-t1)+gH2(ts-t2)=niiiittHg1)(1 式中：h为散热器间的垂直距离或第一层散热器与加热中心的垂直距离 H各层散热器到锅炉或加热中心的垂直距离 引入，热流量Q（W）及水流是Mp（/s）则 NiiigHQCMgP1 注：重力循环双管系统，水平式系统的重力作用压头（自学）4)机械循环热水采暖系统的作用压头。9 P=Pp+Pg,r 散热器冷却产生的重力压头，Pa 水泵提供的循环作用压头，Pa 23 热水采暖系统的水力计算 三种情况：（1）已知流量和总作用压头确定各段管径 （2）已知流量和管径确定系统压头 （3）已知流量和允许阻力损失确定容量（新值）方法：（1）等温降水力计算方法 （2）不等温降水力计算方法（1）等温降水力计算方法：原理：水流过各垂直主管（或水平系统的水平支路）的温降相等。以异程式系统为例：a）最不利环路的阻力损失：)(1iiniiZLRH 局部阻力损失，Pa 管段长度，m 管段比摩阻，Pa b）计算富裕压头值和富裕度 阻力损失，Pa=（P-H）/P100%10%作用压头（可资利用的），Pa 富裕度 c）绘出最不利环路干线的压力和阻力变化图 图 3-34 d）计算其它立管的阻力损失及并联管路的阻力损失不平衡率。（2）不等温降水力计算方法 10 原理：按并联管路阻力损失相等的原则分配流量。比等温降方法能消除或减轻水力失调。介绍 P66 图 3-37 计算例题 （3）全水风机盘管系统 1）水系统的型式 双管 三管：冷热水供水管分开，共用回水管 四管：垂直连接系统：图3-42（a）水平连接系统：图3-42（b）同程式 异程式 计算方法与热水采暖系统类似，供回水温差5左右。管内流速1m/s 以上。2）FC 系统的调节 水量调节：温控电动二、三通阀 风量调节：高、中、低或无级变速 第 4 章 蒸汽系统（2 学时）1、蒸汽系统介绍 以图 4-1 为例，用汽（热）设备出口有：疏水器、凝结水箱、凝结水泵。目的是将回收的凝结水送回热力站或热源。蒸汽系统的特点：、运行压力和对应的温度较高。11 、相变放热，单位质量流量的热媒散热量大。且热媒平均温度为相应压力下的饱和温度。、凝结水存在着“二次汽化”现象，和“跑、冒、滴、漏”问题。、过热蒸汽系统压力变化比温度变化快，因此，不能采用改变热媒温度的质调节，只能采用间歇调节。、蒸汽系统的热惰性较小，供汽热得快，停汽冷得快。2、蒸汽采暖系统 分类：供汽压力高低 高压蒸汽采暖系统 P（表压）0.07Mpa，工业用 低压蒸汽采暖系统 P（表压）0.07Mpa，多用 真空蒸汽采暖系统 P（绝对）0.1Mpa，少用 立管数量 单管 双管 凝结水回收方式 重力回水 机械回水 凝结水是否通大气 开式系统（通大气）闭式系统（不通大气）蒸汽干管位置 上供式，多用 中供式 下供式 低压蒸汽采暖系统介绍，图 4-2，重点是凝结水水管布置。散热器中空气比低压蒸汽重，聚集在中下部。设 计 要 点：（1）、散热器的蒸汽流量M（/h）：rQM6.3（2）、蒸汽管路平均比摩阻：)2000(PR 。12 式中：沿程阻力损失占总阻力损失的百分数，取=60%P锅炉出口或用户入口为蒸汽表压力，Pa 2000散热器入口预留蒸汽压力，Pa 最不利蒸汽管的总长度，m（3）、水平供汽管必须有足够的坡度，并尽可能使蒸汽和沿途凝结水同向流动，蒸汽干管坡度 i0.002，支管坡度 i0.010.02。重力回水凝结水管坡度 i0.005。（4）、蒸汽采暖系统的最大流速不超过表 4-3（教材 P81）（5）、重力回水凝结管管径的确定：表 P4-2 3、蒸汽在通风与空调系统中的应用（1）、用于空气加热（2）、用于空调热水的制取（汽水换热器）（3）、用蒸汽等温加湿空气 G 2 t1 t2 d1 d2 i1 i2 )()(84.12500121212qtddiddiiq 250026501212qiddii等温过程（4）、用于以热制冷的机组的热源（如 LiBr 制冷机组）4、蒸汽采暖系统专用设备（自学）13 第 5 章 辐射采暖与辐射供冷（2 学时）51 辐射采暖（供冷）的定义与辐射板的分类（1）定义：依靠供热（冷）部件与围护结构内表面之间的辐射向房间供热（冷）的采暖（供冷）方式，称为辐射采暖（供冷）。供热（冷）部件称之为“辐射板”。（2）辐射板的分类 埋管式 整体式 风道式 贴附式：供热多用 单体式：供冷供热多用 悬挂式 吊棚式：供热、供冷均用 52 辐射采暖系统（1）辐射采暖的特点 各房间围护结构内表面（包括供热部件表面）平均温度高于室内空气温度 ts,mtr，人体舒适度增加。沿房间高度方向温度均匀性提高（图 5-8）热媒：热水（多用）、蒸汽、空气和电。（2）热水辐射采暖系统 采暖辐射板的加热管：图 5-9、5-14（3）设计计算 a 辐射板的表面温度，参照俄罗斯标准：对地面采暖辐射板 托儿所、幼儿园 24 14 住宅 24 厂房 26 人员长期停留场所 26 人员短期停留场所 30 卫生间 31 对顶面采暖辐射板 层高 2.52.8 m 时 28 2.93.0 m 时 30 3.13.4 m 时 33 3.56m 时 36 对墙面采暖辐射 离地面高度 1m 95 13.5 m 45 3.5 不规定 b地面辐射板供热量 对于铝塑管采暖辐射板，可查附录 5-3、5-4。c热水辐射采暖系统的管路系统设计要点 上供式 单管 下供式 双管 水流速不应小于 0.25m/s。53 辐射供冷 多用：顶面式辐射板“冷却吊顶”或“冷却顶板”。特点：降低室内垂直温度梯度。舒适感提高；但表面温度应高于室内空气露点温度。故无除湿能力。常与新风系统结合应用。结构型式：P106 图 5-20 一体式、单元式、镶嵌式 水系统：供水温度 16左右，供回水温差 2，与新风水系统分别布置，介绍图 5-23。15 第 6 章 全空气系统与空气水系统（10 学时）一、全空气系统（6 学时）11 分类：定风量系统（CAV-constant Air Volume）按送风量是否恒定 变风量系统（VAV-variable Air Volume）直流式系统或全新风系统：全新风 按所使用空气的来源 封闭式系统或再循环式系统：全回风 混合式系统或回风式系统：新风+回风 12 送风量和送风参数的确定 全空气系统的送风量即为空调房间的送风量 空调房间的热湿平衡模型 送风 1S 全热平衡：MS hS+QC=MShR Ms (显热平衡：MSCPts+QC,S=MSCPtR)hs 湿热平衡：MSdS+MW=MSdR ds ts hR,dR,tR 则送风量：)(,sRpcsRsRcttCsQddMwhhQsM 定义房间空气处理过程的热湿比：sRsRwCddhhMQ 设计过程中，已知 R、求 S 和 MS。方法是由和选定的送风温差 R(n)Qc Mw R 16 sRttts来确定 R（解释ts与 Ms的关系），用 h-d图表示夏季和冬季空调过程如何确定送风参数和送风量，13 空调系统新风量的确定 新风：室外新鲜空气（Fresh air）新风量多少的利弊分析。最小新风量的确定：（1）满足人群对空气品质的要求。（2）新定室内燃烧所耗空气和局部排风量。（3）保护房间正压。取 MAX（1）、（2）、（3）=Vmin,FA 在全空气系统中，还要使新风比（新风量/送风量）10%。14 定风量单风道空调系统 （1）全新风系统（直流式系统）夏季过程为例。过程表示方法：冷却去湿 W L R R S R W =100%Qc Mw L(S)W L 全新风系统 h-d 图 （2）再循环系统（封闭式系统）R 冷却去湿 R L R L AHU 17 再循环式系统 h-d 图（3）混合式系统（回风空调系统）机器露点：空气经冷却设备处理后的状态 风量平衡：（略）夏季工况 h-d 图：（即一次回风空调系统图，此处略教材 P115 图 6-5）（露点+再热或露点直接送风）Qc Mw 排风 M MR MR 新风 M H/C H CC H/C SF MS 过程能量平衡分析：QO=Qh+Qw+Qc(夏季)QH=QH1+QH2+QR+QW（冬季）新风负荷 室内冬季负荷 再热量 预热量 过程文字符号表示，h-d 图。再热式系统的冷热抵消现象，多消耗了冷热量。15 空调系统的运行调节 （2 学时）18(1)室内温湿度调节 以采用表冷器的定风量单风道空调系统为例（具有“机器露点”，又称“露点调节”）调节风量 当室内负荷（余热量、余湿量）变化时，可以通过 调节送风量 调节送风参数 来控制室内温湿度；变风量在后续章节讨论。显冷负荷变化时，定露点调节加热量（ts 调节）而调节送风参数 湿负荷变化时，变露点调节（ds 调节）如采用表冷器的再热式空调系统，当室内冷负荷Q。c ，M。w不变时的调节：C W R S 100%S （L）设计工况，调节工况 MwQc MsMwd不变，pcsQct,则定露点，增加再热量。调节加热量的方法见 P122，图 6-14。又如，采用表冷器的再热式空调系统，当室内冷负荷Q。c 不变，湿负荷M。w 减小时的调节。W C R S =100%S he 19 L hs L MwQc psccQh,不变 MsMwd，则机器露点 L 变为 L，必要时还需调节加热量（此处为“减小”）。调节机器露点需通过改变表器冷量实现，具体方法见 P123 图 6-17。（2）室外空气状态变化时的调节。室外空气（新风）状态及季节变化，对系统的空气处过程和设备容量需求产生影响。介绍单风道露点送风空气处理方案的分区（图 6-18）及其调节方案（表 6-2）1.6 定风量双风道空调系统（自学）1.7 变风量空调系统 原理：改变送风量，适应室内负荷变化，维持室内温度（或湿度）。送风量改变由“变风量末端机组（VAV Tenrmind Unit）或变风量末端”完成。VAV末端由室温相对湿度控制送风量，以维持室内温度（或湿度）。以单风道系统送风点不变为例（P130 图 6-25）。若Q。c，M。w-，则。因 )(.spscttCMQR，则Q。c时，M。s，可维持 tR-。如下图，但R。表现在M。w=M。s(dR-ds)，当M。s时M。w-，故 dR。同理，当M。w，Q。c-时，改变M。s（即），则可维持 dR-变化。若以相对湿度传感器来控制，则可能使R不变，但 tR变化（且 dR亦变化）c R R R =100%20 ts S VAV 末端 节流型 其中又分 压力有关型（室温为控制目标）旁通型 压力无关型（风量为控制目标）使用节流型 VAV 末端并对系统风机进行变转速（或入口导叶角度）调节，才能实现 VAV 系统的节能。系统总送风量（即系统风机）控制策略 定静压控制 变静压控制 直接风量控制 系统风量最小值通常为量大值的 4050%。当系统风量变化时，要注意控制新风量，要保证不低于最小新风量。1.8 全空气系统中的空气处理机组（AHU）卧式空调机组：水平组合 组合式空调机组：由各功能段组成 立式空调机组：垂直叠置 不带压缩机的 整体式空调机组 简述各功能段：空气过滤段、表冷器段（冷却盘管）、喷水室、空气加湿段、空气加热段、风机段、混合段、中间段等。2、空气水系统（4 学时）2.1 风机盘管系统 以风机盘管+独立新风系统为代表 W 2.1.1 新风系统 （1）新风送风方式 R C 送到 F、C 吸入端，少用，见右图 L 与 F、C 出风并列送出室内，多用 S（2）新风处理终状态点 新风处理终状态点含湿量低于 dR，承担室内湿负荷。下图 a 新风处理终状态焓为室内空气焓，不承担室内冷负荷。下图 b 21 根据R和风机盘管平均显热比 SHF 确定是新风的处理状态点 R W W R S M =100%C =100%C M hR S 图 a 图 b 重点介绍教材 P140 式（6-27）和例 6-2、例 6-3。2.2 诱导器系统（自学）2.3 空气水辐射板系统（自学）3、空调系统的自动控制（1 学时）重点介绍单风道定风量系统的控制系统（图 6-43）4、空调系统的选择与划分原则（自学）22 第 7 章 冷剂式空调系统（2 学时）1、空调机组的分类 单元柜式 恒温恒湿空调机 结构外形 窗式 用途 冷风机 分体式 房间空调器 专用空调（如烟厂、机房、低温、净化等）工作方式 热泵式 冷凝 水冷式 单冷式 介质 风冷式 2、房间空调器、单元式空调机组、VRV 系统（简单介绍）3、水环热泵空调系统 用水环路将小型水源热泵机组（水/空气热泵）并联在一起，构成一个以回收建筑块内余热为主要特点的热泵供冷/暖的空调系统。制冷 水源热泵 制热 四通换向阀：组成 水系统：辅助设备（包括冷却塔，知热设备，蓄热装置等）运行工况：（a）夏季热泵制冷运行，冷却塔工作，使水温35。P167 图 7-19（a）（b）部分热泵制冷、部分制热 热收支平衡时：冷却塔，辅助热源均不工作 P167 图 7-19（b）(c)(d)热大于冷时：冷却塔工作 水温 1332 冷大于热时：辅助热源工作 （c）冬季热泵制热：辅助热源运行，使水温13 水系统：同程、定压、排水/解水，排气、水处理、水泵及其附件。辅助设备：排热设备 冷却塔 地下水、河湖水、土壤、空气等，注意应用外部能源。23 加热设备 混合式水环热泵系统：举例 第 8 章 工业与民用建筑的通风（6 学时）1、工业与民用建筑中的污染物 气体 分类 蒸气 粉尘：100mm 以下，悬浮于空气 固体粒子 烟：0.5mm 以下 凝结固体烟雾：粒径 0.11mm 液态粒子 雾：粒径 550mm 大气中水蒸气凝结生成 霭(ai)：1100mm 液体破碎或蒸气凝结成的微小液滴 污染物的发生量：单位时间内产生的污染物质量或体积。污染物的浓度：体积浓度：空气体积污染物体积：PPm(10-6),PPb(10-9),%(10-2),L/m3 单位体积中污染的质量：mg/m3 单位体积中污染物的粒子数：粒/m3 污染物：CO2、CO2、P174176，Rn（氡），细菌、VOC（挥发性有机物），病原微生物。1、室内空气品质（IAQ）的评价与必需的通风量 建筑室内微气候：热环境、空气品质（卫生）、光线、噪声、环境视觉效果等。我国工业企业设计卫生标准（TJ36-79）规定了各种污染物在空气中最高允许浓度。ASHRAE62-1989 标准提出了合格的空气品质定义：空气中没有浓度达到有权威机构确定的有害程度指标的已知污染物，并且在这种环境中人均绝大多数（80%或更多）没有表示不满意。（采用了客观+主观的评价方法）。稀释 CO2所需的通风量（新风量）：)/(CocqV 24 室内外 CO2浓度差 标准男子 CO2发生量，6.710-5M 新陈代谢率 W/m2 V见表 8-1、2-2 2、全面通风和稀释方程 全面通风又称：“稀释通风”则室内污染物浓度 c 随时间变化规律（或称“全面通风稀释方程”）)exp()exp(1)(VrvVCzVrvVvVpQCCio 房间体积 Vr，室内污染物浓度 C。上述方程的 c-曲线为：其中：vVpQCo为时，室内污染物浓度稳定值。VrvV为换气次数 n。室内污染物允许浓度 Cmax及Q已知，则所需通风量 coCpQvVmax 未参与稀释污染物而排出的风量 定义：通风效率Ev=vVveVvV 排风污染物浓度 则EvCoCCocevVEvcoCpQvV)()()(maxmax 可得：CoCCoCeEvmax 4、全面通风系统（略）25 机械进风系统 机械通风 机械排风系统 自然通风 5、局部通风与事故通风（略）局部送风系统 局部排风系统 事故通风：临时、紧急情况下应用。6、排风罩（简单介绍）7、空气幕 空气幕：利用条状喷口送出幕状气流，用以隔断另一气流。对于单吹式（下送或侧送）空气幕，若需阻挡风量oV，则空气幕的出风速度 bcBbcBVVco/1/空气幕喷口宽度 空气幕射程方向大门宽度 空气幕效率 8、自然通风基本原理 风压 热压（1）热压作用下的自然通风 如左图，室温 ti外温 to。室内外压力沿高度变化直线斜率不等。交点 A 对应的高度为内外压力相等的高度，称对应的平面为中和面。在下部孔 1，Po,1Pi,1 进风 在上部孔 2，Po,2pi,2 出风 因为该通风动力是室内外温差引起的压力差，故称为“热压差作用下的自然通风”。热压作用产生的通风效应又称“烟囱效应”。孔口在压差作用下的通风量1902111PAV，2912222PAV 26 必然存在21VV，中和面高度oiTTAMAMHh22211)(11 (式 8-48)（2）风压作用下的自然通风 建筑物在风力作用下，迎风面产生正压，背风面产生负压。建筑物四周风力产生的附加压力值即风差Pw=k202w 风速 空气动力系数 建筑物正压侧进风，负压侧排风，这种现象称为“热压作用下的自然通风”。进排风量npuAV)2(（3）热压和风压共同作用下的自然通风。（略）9、热车间的自然通风（和隔热）只讲述热车间自然通风计算。散热量的有效系数 清除余热量所需的通风量)(orpnttCQmM或)(oephttCQM 显热 工作区温度 排风温度 若有机械通风和热压作用的自然通风，则自然通风量eMMnM 机械通风量 pPuAnM/)(2 （进出风口通式）然后 )11(ioTTKhP （进出风口通式）2/)(eriTTT 求解上述方程组，确定 A1、A2 10、改善室内空气品质的综合措施。（略）27 第9章 悬浮颗粒与有害气体净化（6 学时）主要讲授 9.1、9.2、9.3 和 9.7（旋风除尘器）、9.9（电除尘器）其余内容以自学为主。1、工业建筑的除尘系统 组成：排尘罩、风机及风道、除尘器、粉尘收集与输送装置等。除尘系统相当于一个局部机械排风系统。风道：（1）直径：圆形风管，推荐值如 P209。（2）风速：排风支管风速较高，见表9-1 集合管风速较低，3m/s。（3）敷设：尽可能垂直或 45以上角度倾斜敷设。粉尘的收集与处理。（略）2、悬浮颗粒分离机理和设备分类（1）悬浮颗粒分离机理（除尘机理）重力：依靠重力使 50100m 以上粉尘尘粒自然沉降。离心力：圆围运动时含尘空气中的 10m 以上粉尘在离心力作用下从气流中分离出来 惯性碰撞：质量或速度较大的尘粉由于惯性碰撞到捕获物。接触阻留：扩散：0.3m 尘粉依布朗运动“扩散”碰撞到捕获物。静电力：带电尘粒在静电力作用下从气流中分离。凝聚：使小尘粒凝聚增大再用其它方法除去 28 筛滤作用：纤维网孔阻留尘粒 解释图 9-3 除尘机理示意图 （2）悬浮微粒捕集设备的分类 按除尘机理分：重力除尘：重力沉降室 惯性力除尘：惯用性除尘器 离心力除尘：旋风除尘器 过滤除尘：袋式除尘器，纤维过滤器等 洗涤除尘：自激式除尘器 静电除尘：电除尘器 根据气体净化程度分：中净化：净化后完全含尘浓度100200mg/m3 细净化：超净化：除 1m 以下细尘粒 粗净化：除粗大尘粒 根据过滤器效率分（针对空气过滤器），空气净化课程已讲，此处略。3、除尘器与空气过滤器的技术性能指标 除尘器的性能指标：除尘效率、压降和处理风量。空气过滤器性能指标：过滤效率、压降和容尘量、风量。（1）除尘器：进风含尘量 全效率：除尘量 出风含尘量 iiooiiicCVCVCVMM 分级效率：多级除尘器串联时，全效率)1()1()1(121n 穿透率 29 在dc 粒径范围内，除尘量 g/s 分组效率：iccMM=iicMnM 在dc 的粒径范围内，进入除尘器的粉尘量 g/s 全效率与分组效率的关系：nnccccnnnn,33,22,11,niiicn1,某粒径范围的粒尘占总粉尘的比例 阻力：处理风量 略 （2）空气过滤器性能指标（略）4、旋风除尘器 工作原理：利用气流旋转过程中作用在尘粉上的惯性离心力，使尘粒从气流中分离，达到除尘效果。旋风除尘器内气流流动：进气从上至下的圆周运动（外涡旋）从下至上的圆周运动（内涡旋）排气 旋风除尘器内流场分布：见教材 P225 图 9-22 总结（1）在圆筒体，不同高度横断面沿半径方向切向速度、径向速度分布大体相同；在圆锥体，则变化较大。（2）轴心处静压为负，排灰口（排尘口）处全压亦可能为负。（3）除主旋气体外，存在径向和轴向涡流，降低除尘效率。分类（略）影响旋风除尘器性能因素：（1）进口流速（处理风量）：通常在 1520m/s。旋风除尘器的气体流速与效率和阻力的关系曲线：图9-25。30 由已知工况的性能数据可推导未知工况的性能：5.0)(100100abbaVV 2)(baabgbgabaVVTTPP 下标 a：已知工况 气体密度 b：未知工况（2）尘粉尘粒 由图 9-26（-dp粉径）可知，dp10um 时较低，dp在 2030um 时可达 90%以上，捕集大粉径有效。（3）粉尘密度 图 9-27，粉尘密度，但增幅减小。dp效小时，密度影响较大。（4）排尘口密封性 漏风时，。若漏风 10%15%，则0。5、电除尘器 原理：利用高压电场作用使空气电离和粉尘荷电，在电场中荷电粉尘向电荷相反的电极运动而沉积在电极上，达到粉尘和气体分离的目的。示意图：P9-30 电除尘的四个过程：（1）气体电离。（2）悬浮尘粒荷电。（3）荷电尘粒向电极运动。（4）荷电尘粉沉积在电板上。电除尘器的分类：（略）P231 基本结构及其功能：供电机组和低压控制装置（或称“供电装置”）：产生高压直流电。AC/DC 电晕极：P234 图 9-35 电除尘器本体 收尘极：P235 图 9-36 气流分布板 31 储灰系统 粉尘比电阻对除尘器性能的影响：比电阻：物体长度为 1，横截面积为 1 时的电阻 与比电阻关系：104 二次扬尘 正常 B C 反电晕 D A 各区（A、B、C、D）分析见 P236 二次扬尘：低比电阻粉尘列达收尘板后易于放电成中性并脱落。产生二次扬尘，且同性电荷相斥降低除尘效率。反电晕：收尘板表面高比电阻粉尘局部放电阻象。对于高比电阻粉尘，不宜直接采用常规除尘器来捕集。应采取措施，如“喷雾增湿或逆风预热。第 10 章 室内气流分布（2 学时）空气分布又称“气流组织”1、对室内气流分布的要求（1）满足温度梯度要求 如：ASHRAE55-92标准：1.8m 与 0.1m 之间温差大于 3。（2）满足工作区风速要求 如：0.20.5m/s ASHRAE用有效吹风温度EDT(Effective Draft Temperature)来判断是否有吹风感，定义式：32 EDT=(tx-tm)-7.8(UX-0.15)(-1.7,1)且 Ux0.35 则舒适。室内平均温度 某地点的温度和风速 EDT 用于判断工作区任何一点是否有吹风感。ADPI（Ain Diffusim Performance Index）气流分布性能指标 定义：工作区风各点满足 EDT 和风速要求的点占总点数的百分比。用于评价整个工作区的气流分布。（3）通风效率 Ev 未参与稀释污染物直接排出的风量。P182 8.3 节，定义.Ev=vcevVVV 即：实际参与稀释的风量占总送风量之比。可得：CoCCoCeEvmax 在转移热量的通风和空调系统中，通风效率中的浓度可用温度来取代，移之为“温度效率ET”或称“能量利用系数”排风温度 ET=tsttste 送风温度 工作区温度 Ev、ET则需风量，节能。（4）空气龄（Age of air）空气质点的空气龄简称空气龄，定义：空气质点自进入房间至到达室内某点所经历的时间。局部平均空气龄，定义：某一微小区域中各空气质点的空气龄的平均值。用A表示。排风口污染物浓度 室内污染物允许浓度 室外污染物浓度 33 示踪气体浓度法测：)()(oCdcoA 全室平均空气龄：定义，全室各点的局部平均空气龄的平均值。vdVV1 房间体积 局部平均滞留时间（Residence time）：r房间内某区域内气体离开房间前在室内滞留时间。r-A=某微小区域空气流出室外的时间 理论上空气在室内的最短滞留时间为：n(亦称名义时间常数)NVVn1 换气次数 风量 空气龄短，空气到达某区时，混参的污染物少，排污能力强。评价了空气流动状态的合理性。（5）换气效率a 定义：空气最短的滞留时间n与实际全室平均滞留时间r之比，即：2nrna a反映了空气流动状态的合理性。改整值=1。2、典型气流分布模式（1）简介送风口、回风口 送风口类型：扩散型（1）按送风气流的流动状况 轴向型 孔板（2）按风口结构：百叶风口、喷口（轴向型，远距离送风，冷热送风均可）、散流器、旋流式风口（扩散型，大温差、低层高空间送风）百叶风口 单层 34 （扩散型）双层 冷热送风均可 平送流型，送冷风 散流器 下送流型（流线型），冷热送风 圆盘型，冷热送风 方型 散流器 圆型 （3）按安装位置 顶送 侧送 地送 回风口：是一个汇流流场，风速衰减快，对室内气流影响较送风口小。类型有格栅或百叶。（2）气流分布模式举例：侧送风 顶送风 下部送风 侧送风：按 P249 介绍图 10-9 的 7 种气流分布。重点是各种气流分布的 EV、a特征。几种侧送风气流分布模式评价分析 顶送风：按 P250 介绍图 10-10 的 4 种气流分布模式，特别介绍 EV、a。下部送风：地板送风或下部低速侧送风。介绍其中的“置换通风”气流分布，特点：近似单向气流，其 EV、ET都很高，6.05.0a，宜送冷风，不宜送热风。35 3、室内气流分布的设计计算 气流分布设计的目的是布置风口，选择风口规格、校核室内气流速、温度等。（1）侧送风的计算 自由射流：受限等温射流：图 10-12 解释 a、射流受限程度：射流自由度：odA/风口当量直径 b、回流区即工作区最大平均速度与风口出口风速 Vo 的关系：69.0max.oodAVVr C、允许最大出风口风速 V0,max=(0.290.43)odA/受限非等温射流：射流贴附长度与阿基米德数 Ar(浮力和惯性力的无因次比值)有关，见表 10-2，温度表减规律见表 10-1。侧送风房间高度最低值 H=h+0.07X+S+0.3 安全系数 风口中心离顶棚高度 射流贴附长度 工作区高度 1.82.0m 侧送风的气流分布设计计算详细步骤见 P253254.气流分布模式 气流分布特点 性能指标 应用 1(a)上侧送同侧下侧回（同侧上送下回）工作区处于回流区,工作区风速较低,温湿度较均匀 通风效率EV1 温度效率ET1 换气效率Ta0.5 恒 温 恒 湿 房间，大空间可两侧并用 2(b)上侧送对侧下侧回 工作区处于回流和涡流区 EV1 小 型 空 调 房间 3(c)上侧送同侧上部回风（同侧上送上回）类 a EV1 55.02.0a 小型房间，大空 间 可 两 侧并用 4(f)中部侧送风下部回风,上部排风 类 a 由于上部空间等不予控制,排风口与工作区不关联,故不用EV描述 高 大 厂 房 多采 用 两 侧 对称并用 5(g)水平单向流 在房间垂直气流的断面上p,t,v,分布均匀 从回风口至送风口 EV 1，1a 洁净空调 36（2）散流器送风的计算 以多层平行叶片和盘式散流器送风为例。设计计算步骤：布置散流器预选散流器校核射流射程和室内平均风速，两个公式 a）散流器射流的速度衰减方程：ooxxAKVVx （圆形多层锥面和盘式散流器）b）室内平均风速Vm（m/s）与房间大小、射流的射程之间的关系：22)_4/2(381.0YHLrLVm 设计方法见例 10-2 第11章 民用建筑火灾烟气的控制（自学）第12章 特殊建筑环境的控制技术（2 学时）一、洁净室 已在空气洁净技术课程中讲解过。自学 二、恒温恒湿空调 空调基数、空调精度的概念、恒温恒湿空调概念。P282 恒温恒湿空调系统的形式：全空气CAV。带压缩机的恒温恒湿空调机：用于湿负荷变化较小的场合 以冷冻水作冷却介质的恒温恒湿空调：表冷+再热用于湿负荷变化较小场合 喷水室+再热用于