暖通空调工程设计方法与系统分析11042.pptx
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1、暖通空调工程设计方法与暖通空调工程设计方法与 系统分析系统分析 嘉兴学院建筑工程学院嘉兴学院建筑工程学院吴晓艳吴晓艳 2011.2开设本课程的意义开设本课程的意义 理论教学与实际工程设计的桥梁 对专业理论知识的进一步消化 对专业实际问题的初步接触本课程的内容本课程的内容 热湿环境与暖通空调系统的关系 设计必须遵守的规范、标准 工程设计的一般步骤、方法 典型工程的设计 系统的节能设计与运行 工程信息反馈 工程设计实例学时安排学时安排 32学时:理论22学时,上机10学时考试方式考试方式 闭卷考试评分标准评分标准 平时成绩:20%上机成绩:30%理论考试:50%绪论绪论一、什么是暖通空调一、什么是
2、暖通空调n采暖通风与空气调节采暖通风与空气调节nHVACnHeating、Ventilating&Air Conditioningn暖通空调的任务是什么?暖通空调的任务是什么?n维持一种维持一种室内环境室内环境,使其满足,使其满足n1、人的舒适与健康、人的舒适与健康n2、工业产品质量、工业产品质量n3、提高劳动效率、提高劳动效率1、采暖(、采暖(Heating)又称供暖又称供暖n定义:定义:按需要给建筑物供给热能,保证室内温度按人按需要给建筑物供给热能,保证室内温度按人们要求持续在高于外界环境。们要求持续在高于外界环境。n是人类是人类最早期最早期开始使用的室内温度指标控制手段。开始使用的室内温
3、度指标控制手段。n分类:分类:n分散式分散式:热源与散热设备在一处,火坑、火炉、火热源与散热设备在一处,火坑、火炉、火墙、墙、火地。火地。n集中式集中式:热源与散热设备分开,目前的楼房中。热源与散热设备分开,目前的楼房中。n采暖系统的影响:采暖系统的影响:舒适感(温度),卫生、美观、舒适感(温度),卫生、美观、能量的有效利用。能量的有效利用。2、通风(、通风(Ventilating)n定义定义:向房间送入,或由房间排出空气的过程。向房间送入,或由房间排出空气的过程。n目的目的:利用室外空气(称新鲜空气或新风)来置换建利用室外空气(称新鲜空气或新风)来置换建筑物内的空气(称室内空气)筑物内的空气
4、(称室内空气)n功能功能:提供人呼吸需要的氧气;提供人呼吸需要的氧气;稀释室内污染物或气味;稀释室内污染物或气味;排除工艺过程产生的污染物;排除工艺过程产生的污染物;除去室内多余的热量(余热)和湿量(余湿);除去室内多余的热量(余热)和湿量(余湿);提供燃烧设备所需氧气。提供燃烧设备所需氧气。3、空气调节(、空气调节(Air Conditioning)简称空调简称空调空调技术需要涉及以下主要内容空调技术需要涉及以下主要内容:1.特定空间内、外干扰量的确定与计算特定空间内、外干扰量的确定与计算2.空气的处理方法与装置的选择空气的处理方法与装置的选择3.空调系统形式的确定与设计空调系统形式的确定与
5、设计4.气流组织设计与风口选择气流组织设计与风口选择5.空气的净化处理空气的净化处理6.空调系统的消声、隔振、测试与调整空调系统的消声、隔振、测试与调整空调的基本方法和系统组成空调的基本方法和系统组成n空调的基本方法:以空气为介质,使空调的基本方法:以空气为介质,使送风参数不送风参数不同同来达到控制特定空间内空气参数的目的。来达到控制特定空间内空气参数的目的。n典型空调系统主要由四部分组成:典型空调系统主要由四部分组成:1.被调对象被调对象2.空气处理设备空气处理设备3.空气输送设备空气输送设备4.空气分配设备空气分配设备空调的系统组成空调的系统组成空调的系统组成空调的系统组成空调的系统组成空
6、调的系统组成空调的系统组成空调的系统组成空调的系统组成空调的系统组成空调的系统组成空调的系统组成空调的系统组成空调的系统组成二、暖通空调系统的分类二、暖通空调系统的分类1、按对建筑环境控制功能分类。、按对建筑环境控制功能分类。n分两大类分两大类n(1)热湿环境为主要控制对象热湿环境为主要控制对象的系统的系统主要控制主要控制 建筑物室内的温湿度,有空调系统和采暖系统。建筑物室内的温湿度,有空调系统和采暖系统。n(2)以污染物为主要控制对象以污染物为主要控制对象的系统的系统主要控主要控 制室内空气品质,有通风系统和建筑防烟排烟系统等。制室内空气品质,有通风系统和建筑防烟排烟系统等。n上述两大类的控
7、制对象和功能互有交叉。上述两大类的控制对象和功能互有交叉。二、按承担热负荷,冷负荷和湿负荷的介质分类二、按承担热负荷,冷负荷和湿负荷的介质分类n分为四大类分为四大类全水系统全水系统系统中全部用水承担室内的冷、热负荷,介质为系统中全部用水承担室内的冷、热负荷,介质为热水时,向室内提供热量,如热水供暖,为冷水时,(常称热水时,向室内提供热量,如热水供暖,为冷水时,(常称冷冻水)向室内提供冷量,承担室内冷负荷和湿负荷,风机冷冻水)向室内提供冷量,承担室内冷负荷和湿负荷,风机盘管系统。盘管系统。全空气系统全空气系统以空气为介质,向室内提供热量或冷量。如全以空气为介质,向室内提供热量或冷量。如全空气空调
8、系统,向室内提供处理后冷空气以除去室内显热冷空气空调系统,向室内提供处理后冷空气以除去室内显热冷负荷和潜热冷负荷。负荷和潜热冷负荷。空气水系统空气水系统以空气和水为介质,共同承担室内负荷。风以空气和水为介质,共同承担室内负荷。风机盘管机盘管+新风系统。新风系统。冷剂系统冷剂系统以制冷剂为介质,直接对室内空气进行冷却去湿以制冷剂为介质,直接对室内空气进行冷却去湿或加热,又称机组式系统。或加热,又称机组式系统。制冷机制冷机循环示意图循环示意图全空气系统示意图全空气系统示意图全水系统示意图全水系统示意图空气空气水系统示意图水系统示意图冷剂空调系统示意图冷剂空调系统示意图冷剂空调系统示意图冷剂空调系统
9、示意图中央空调系统示意图中央空调系统示意图第一章第一章 热湿环境热湿环境1-1 热湿环境的构成及对人体的作用热湿环境的构成及对人体的作用一、热湿环境的构成一、热湿环境的构成n人体与外界的热交换人体与外界的热交换q显热交换显热交换n人体对流热交换人体对流热交换n呼吸对流热交换呼吸对流热交换n辐射热交换辐射热交换q潜热交换潜热交换n皮肤表面蒸发放热皮肤表面蒸发放热n呼吸蒸发放热呼吸蒸发放热代谢热代谢热=蒸发散热蒸发散热+对流散热对流散热+辐射散热辐射散热+对外做功对外做功+身体蓄热量身体蓄热量n热平衡方程:热平衡方程:人体蓄人体蓄热量热量人体代谢人体代谢产热量产热量 活动强度活动强度M、着衣量、着
10、衣量Iclt tr r人体对外人体对外作功作功人体与环境人体与环境辐射换热辐射换热呼吸及人体呼吸及人体与环境对流与环境对流换热换热呼吸和皮呼吸和皮肤表面蒸肤表面蒸发散热发散热、vu热湿环境的构成:热湿环境的构成:空气温度空气温度t、相对湿、相对湿度度 、速度、速度v、平均辐射温度、平均辐射温度tr、人体着、人体着衣热阻和代谢率。衣热阻和代谢率。平均辐射温度平均辐射温度:一个假想的等温围合面的表面温度,它与人体间的一个假想的等温围合面的表面温度,它与人体间的辐射热交换量等于人体周围实际的非等温围合面与人体辐射热交换量等于人体周围实际的非等温围合面与人体间的辐射热交换量。间的辐射热交换量。=代谢热
11、代谢热=蒸发散热蒸发散热+对流散热对流散热+辐射散热辐射散热+对外做功对外做功+身体蓄热量身体蓄热量n热平衡方程:热平衡方程:人体蓄人体蓄热量热量人体代谢人体代谢产热量产热量 活动强度活动强度M、着衣量、着衣量Iclt tr r人体对外人体对外作功作功人体与环境人体与环境辐射换热辐射换热呼吸及人体呼吸及人体与环境对流与环境对流换热换热呼吸和皮呼吸和皮肤表面蒸肤表面蒸发散热发散热、vu热湿环境的构成:热湿环境的构成:空气温度空气温度t、相对湿、相对湿度度 、速度、速度v、平均辐射温度、平均辐射温度tr、人体着、人体着衣热阻和代谢率。衣热阻和代谢率。人体的正常温度:人体的正常温度:人体的正常温度:
12、人体的正常温度:HotCold38 oC32 oC36.537人体与非生物体的区别:人体与非生物体的区别:人人体的温度和散热量并不完全体的温度和散热量并不完全由环境因素决定,在一定环由环境因素决定,在一定环境参数范围内人体的境参数范围内人体的体温调体温调体温调体温调节系统节系统节系统节系统可以将人体的核心温可以将人体的核心温度维持在一个适合于生存的度维持在一个适合于生存的较窄的范围内。较窄的范围内。u自动散热调节方式自动散热调节方式u血管扩张,增加流向皮肤层的血流,提高表皮血管扩张,增加流向皮肤层的血流,提高表皮温度温度u出汗出汗u自动御寒调节方式自动御寒调节方式u血管收缩,减少流向皮肤层的血
13、流,降低表皮血管收缩,减少流向皮肤层的血流,降低表皮温度温度u通过冷颤增加代谢率通过冷颤增加代谢率蓄热量不同时的生理现象蓄热量不同时的生理现象S0:体温升高,体温升高,40时,出汗停止;时,出汗停止;43.5 时,呼吸停止,人死亡。时,呼吸停止,人死亡。S0:体温降低,人体颤抖;体温降低,人体颤抖;34时,停止颤抖;时,停止颤抖;28时,呼吸停止,人死亡。时,呼吸停止,人死亡。人体感到舒适的必要条件必要条件必要条件必要条件:S=0(不冷不热)(不冷不热)人体感到舒适的充分条件充分条件充分条件充分条件:人体按正常比例散热人体按正常比例散热人体正常的散热比例:人体正常的散热比例:对流散热对流散热/
14、总散热总散热辐射散热辐射散热/总散热总散热呼吸、无感觉蒸呼吸、无感觉蒸发散热发散热/总散热总散热2530%4550%2530%u各影响因素对人体的作用是紧密相关的。各影响因素对人体的作用是紧密相关的。u在一定的气温下,相对湿度越大,人体通过蒸发在一定的气温下,相对湿度越大,人体通过蒸发的散热量就越少,越容易感到闷热,反之通过蒸的散热量就越少,越容易感到闷热,反之通过蒸发的散热量越大,人体就会感到凉爽;发的散热量越大,人体就会感到凉爽;u在一定的相对湿度下,气温越高通过对流的散热在一定的相对湿度下,气温越高通过对流的散热量越少,人体感觉热,反之人体感觉冷。量越少,人体感觉热,反之人体感觉冷。u当
15、当气温高一点湿度低一点气温高一点湿度低一点的热环境和的热环境和气温低一点气温低一点湿度高一点湿度高一点热环境可以对人体有相同的热作用效热环境可以对人体有相同的热作用效果。果。u显然,组成热环境的各影响因素的显然,组成热环境的各影响因素的不同组合不同组合,热环境对人体可以有不同的作用效果,但也热环境对人体可以有不同的作用效果,但也可可以有相同的作用效果以有相同的作用效果。从暖通空调的角度来看,。从暖通空调的角度来看,不同的组合暖通空调系统的能耗一般是不同的不同的组合暖通空调系统的能耗一般是不同的。u因此,采用什么样的因此,采用什么样的暖通空调方式暖通空调方式、参数组合参数组合才能使人体才能使人体
16、更舒适更舒适、暖通空调系统更、暖通空调系统更易于实现易于实现、更节能更节能成为热湿环境在暖通空调领域的应用研成为热湿环境在暖通空调领域的应用研究的主要课题之一。究的主要课题之一。u影响热湿环境的各因素的不同组合可以得到相影响热湿环境的各因素的不同组合可以得到相同效应的热湿环境。如何同效应的热湿环境。如何衡量衡量这些因素对人体这些因素对人体的共同作用效果,人体在这个环境中的冷热感的共同作用效果,人体在这个环境中的冷热感觉如何,如何定量地表示?觉如何,如何定量地表示?热湿环境评价热湿环境评价1-2 热湿环境的评价方法与评价指标热湿环境的评价方法与评价指标反映人体对热湿环境的真实感受反映人体对热湿环
17、境的真实感受一、一、预测平均冷热感预测平均冷热感PMV当当S=0时:时:P.O.FangerP.O.Fanger热舒适方程热舒适方程热舒适方程热舒适方程S PMV:客观物理量:客观物理量感觉主观定量感觉主观定量表表1.1 PMV和冷热感的程度对应和冷热感的程度对应PMV -3 -2 -1 0 +1 +2 +3冷热感非常冷冷有点冷不冷不热 有点热 热非常热不满足率99 75 25 5 25 75 99通过满意度描述,由大量试验获得通过满意度描述,由大量试验获得PMV PPDPMVPPDuuPMVPMV指标只代表了同一指标只代表了同一指标只代表了同一指标只代表了同一环境下环境下环境下环境下绝大多数
18、人绝大多数人绝大多数人绝大多数人的感的感的感的感觉,不能代表所有个人觉,不能代表所有个人觉,不能代表所有个人觉,不能代表所有个人的感觉。的感觉。的感觉。的感觉。uuPPDPPD是通过概率分析确是通过概率分析确是通过概率分析确是通过概率分析确定某环境条件下人群不定某环境条件下人群不定某环境条件下人群不定某环境条件下人群不满意的百分数满意的百分数满意的百分数满意的百分数uu即便达到即便达到即便达到即便达到 PMV PMV0 0,仍,仍,仍,仍然有然有然有然有5 5的人不满意的人不满意的人不满意的人不满意。uFanger:PMV11(PPD27%)满意(被满意(被“采采暖通风与空气调节设计规范暖通风
19、与空气调节设计规范”GB 50019-2003引用)引用)uISO7330:PMV0.50.5(PPD10%)舒适舒适环境参数环境参数环境参数环境参数活动量活动量衣着衣着可以有可以有多种组合,达到同样的感觉多种组合,达到同样的感觉PMV季节季节温度温度t相对湿度相对湿度 速度速度v夏季夏季 222840650.3m/s冬季冬季 182430600.2m/st:决定了能耗决定了能耗 :决定了排汗决定了排汗气流形式气流形式干冷干冷湿冷湿冷闷热闷热采暖通风与空气调节设计采暖通风与空气调节设计规范规范 GB 50019-2003:应用应用u调整参数获得最经济而又舒适的热环境调整参数获得最经济而又舒适的
20、热环境u设计及预测应用设计及预测应用 设计参数设计参数(ta、a、va、tr、M、Icl)预测待建预测待建建筑室内热环境舒适性程度,并不断修改参数建筑室内热环境舒适性程度,并不断修改参数达到达到ISO。u评价已有建筑热环境舒适性评价已有建筑热环境舒适性 对民用建筑进行民意测验对民用建筑进行民意测验室内热环境舒适性室内热环境舒适性评价。评价。二、新标准有效温度二、新标准有效温度SET*SET*:冷热感觉及人体与环境的热交换量与实际环冷热感觉及人体与环境的热交换量与实际环境等同的相对湿度为境等同的相对湿度为50%的标准环境的的标准环境的气温气温。标准环境标准环境:相对湿度相对湿度50%、风速、风速
21、0.1m/s、人体代谢量、人体代谢量1.0met,着衣热阻,着衣热阻0.6clo的环境。的环境。输入值输入值:实际气温实际气温t,平均辐射温度,平均辐射温度tr、风速、风速v、相对、相对湿度湿度 、代谢量、代谢量M、实际着衣热阻、实际着衣热阻Icl由于在计算由于在计算SET*的过程中,全部考虑了热环境的六的过程中,全部考虑了热环境的六大要素,因而可以说大要素,因而可以说SET*比比PMV具有更加广泛的适具有更加广泛的适用性。用性。SET*=24SET*=24SET/1022.23014.5 17.525.634.5 37.5冷颤冷颤身体身体慢慢慢慢变冷变冷血管收血管收缩缩适中适中轻微出轻微出汗
22、,血汗,血管扩张管扩张出汗出汗大量大量出汗出汗调节调节失调失调冷冷冷冷令人非常令人非常不满意不满意凉凉凉凉令人令人不满不满稍凉稍凉稍凉稍凉令人有令人有些不满些不满舒适舒适舒适舒适令人令人满意满意稍暖稍暖稍暖稍暖令人有令人有些不满些不满温暖温暖温暖温暖令人不舒令人不舒适和不满适和不满热热热热令人非令人非常不满常不满很热很热很热很热很不很不舒适舒适感觉感觉生理反应生理反应SET*与生理、感觉等的关联与生理、感觉等的关联1-3 热湿环境参数测量热湿环境参数测量u人体感觉冷热环境的基本要素如上所述有:空气温人体感觉冷热环境的基本要素如上所述有:空气温度;相对湿度;风速;辐射温度;着衣热阻;代谢度;相对
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- 暖通 空调 工程设计 方法 系统分析 11042
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