同济暖通空调工程设计方法与系统分析综述

《同济暖通空调工程设计方法与系统分析综述》由会员分享，可在线阅读，更多相关《同济暖通空调工程设计方法与系统分析综述（59页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、绪论 一、什么是暖通空调 n采暖通风与空气调节 nHVAC nHeating、Ventilating &Air Conditioning n暖通空调的任务是什么？ n维持一种室内环境，使其满足 n1、人的舒适与健康 n2、工业产品质量 n3、提高劳动效率 1、采暖（Heating）又称供暖 n定义：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。 n是人类最早期开始使用的室内温度指标控制手段 。 n分类： n分散式：热源与散热设备在一处，火坑、火炉、火 墙、 火地。 n集中式：热源与散热设备分开，目前的楼房中。 n采暖系统的影响：舒适感（温度），卫生、美观、 能量的有效利用

2、。 2、通风（Ventilating） n定义：向房间送入，或由房间排出空气的过程。 n目的：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） n功能： 提供人呼吸需要的氧气； 稀释室内污染物或气味； 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）； 提供燃烧设备所需氧气。 3、空气调节（Air Conditioning）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 2.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 4.气流组织设计与风口选择 5.空气的净化处理 6.空调系统的消

3、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，使送风参数不 同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： 1.被调对象 2.空气处理设备 3.空气输送设备 4.空气分配设备 空调的系统组成空调的系统组成 二、暖通空调系统的分类 1、按对建筑环境控制功能分类。 n分两大类 n（1）热湿环境为主要控制对象的系统主要控制 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的系统主要控 制室内空气品质，有通风系统和建筑防烟排烟系统等 。 n上述两大类的控制对象和功能互有交叉。 二、按承担热负荷

4、，冷负荷和湿负荷的介质分类 n分为四大类 全水系统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 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。 全空气系统以空气为介质，向室内提供热量或冷量。如全 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。 空气水系统以空气和水为介质，共同承担室内负荷。风 机盘管+新风系统。 冷剂系统以制冷剂为介质，直接对室内空气进行冷却去湿 或加热，又称机组式系统。 制冷机循环示意图 冷剂空调系统示意图 冷剂空调系统示意图 中央空调系统示意图 1-1 热湿环境的构成及对人体的作

5、用 一、热湿环境的构成 n人体与外界的热交换 q显热交换 n人体对流热交换 n呼吸对流热交换 n辐射热交换 q潜热交换 n皮肤表面蒸发放热 n呼吸蒸发放热 代谢热=蒸发散热+对流散热+辐射散热+对外做功+身体蓄热量 n热平衡方程： 人体蓄 热量 人体代谢 产热量 活动强度M、着衣量Icl t t r r 人体对外 作功 人体与环境 辐射换热 呼吸及人体 与环境对流 换热 呼吸和皮 肤表面蒸 发散热 、v u热湿环境的构成：空气温度t、相对湿 度 、速度v、平均辐射温度tr、人体着 衣热阻和代谢率。 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 辐射热交换量等于人体周围实际的非等

6、温围合面与人体 间的辐射热交换量。 = 代谢热=蒸发散热+对流散热+辐射散热+对外做功+身体蓄热量 n热平衡方程： 人体蓄 热量 人体代谢 产热量 活动强度M、着衣量Icl t t r r 人体对外 作功 人体与环境 辐射换热 呼吸及人体 与环境对流 换热 呼吸和皮 肤表面蒸 发散热 、v u热湿环境的构成：空气温度t、相对湿 度 、速度v、平均辐射温度tr、人体着 衣热阻和代谢率。 人体的正常温度：人体的正常温度： HotCold 38 oC32 oC 36.537 人体与非生物体的区别：人 体的温度和散热量并不完全 由环境因素决定，在一定环 境参数范围内人体的体温调体温调 节系统节系统可以

7、将人体的核心温 度维持在一个适合于生存的 较窄的范围内。 u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 温度 u出汗 u自动御寒调节方式 u血管收缩，减少流向皮肤层的血流，降低表皮 温度 u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， 40时，出汗停止； 43.5 时，呼吸停止，人死亡。 S0: 体温降低，人体颤抖； 34时，停止颤抖； 28时，呼吸停止，人死亡。 人体感到舒适的必要条件必要条件： S = 0（不冷不热） 人体感到舒适的充分条件充分条件： 人体按正常比例散热 人体正常的散热比例： 对流散热/总散热辐射散热/总散热 呼吸、

8、无感觉蒸 发散热/总散热 2530%4550%2530% u各影响因素对人体的作用是紧密相关的。 u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 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 量越少，人体感觉热，反之人体感觉冷。 u当气温高一点湿度低一点的热环境和气温低一点 湿度高一点热环境可以对人体有相同的热作用效 果。 u显然，组成热环境的各影响因素的不同组合， 热环境对人体可以有不同的作用效果，但也可 以有相同的作用效果。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。 u因此，采用什么样的

9、暖通空调方式、参数组合 才能使人体更舒适、暖通空调系统更易于实现 、更节能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。 u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。如何衡量这些因素对人体 的共同作用效果，人体在这个环境中的冷热感 觉如何，如何定量地表示？ 热湿环境评价 1-2 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 一、预测平均冷热感PMV 当S=0时： P.O.FangerP.O.Fanger热舒适方程热舒适方程 S PMV：客观物理量 感觉主观定量 表1.1 PMV和冷热热感的程度对应对应 PMV -3 -2 -1 0 +1 +2 +3 冷热

10、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 PMV PPD PMV PPD uuPMVPMV指标只代表了同一指标只代表了同一 环境下环境下绝大多数人绝大多数人的感的感 觉，不能代表所有个人觉，不能代表所有个人 的感觉。的感觉。 uuPPDPPD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 满意的百分数满意的百分数 uu即便达到即便达到 PMVPMV0 0，仍，仍 然有然有5 5的人不满意的人不满意。 uFanger：PMV11（PPD27%）满意（被“采 暖通风与空气调节设计规范”

11、GB 50019-2003引用） uISO7330： PMV0.50.5（PPD10%）舒适 环境参数 环境参数活动量衣着 可以有多种组组合，达到同样样的感觉觉PMV 季节温度t相对湿度 速度v 夏季 222840650.3m/s 冬季 182430600.2m/s t：决定了能耗 ：决定了排汗 气流形式 干冷 湿冷 闷热闷热 采暖通风风与空气调节设计调节设计 规规范 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 u设计及预测应用 设计参数(ta、a、 va、 tr、 M、 Icl) 预测待建 建筑室内热环境舒适性程度，并不断修改参数 达到ISO。 u评价已有建

12、筑热环境舒适性 对民用建筑进行民意测验室内热环境舒适性 评价。 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 境等同的相对湿度为50%的标准环境的气温。 标准环境：相对湿度50%、风速0.1m/s、人体代谢量 1.0met，着衣热阻0.6clo的环境。 输入值：实际气温t，平均辐射温度tr、风速v、相对 湿度 、代谢量M、实际着衣热阻Icl 由于在计算SET*的过程中，全部考虑了热环境的六 大要素，因而可以说SET*比PMV具有更加广泛的适 用性。 SET*=24SET*=24 SET/ 1022.23014.5 17.525.634.5 37.5 冷颤身体 慢

13、慢 变冷 血管收 缩 适中轻微出 汗，血 管扩张 出汗大量 出汗 调节 失调 冷冷 令人非常 不满意 凉凉 令人 不满 稍凉稍凉 令人有 些不满 舒适舒适 令人 满意 稍暖稍暖 令人有 些不满 温暖温暖 令人不舒 适和不满 热热 令人非 常不满 很热很热 很不 舒适 感觉生理反应 SET*与生理、感觉等的关联 1-3 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 温度；相对湿度；风速；辐射温度；着衣热阻；代 谢量六大要素。 u这些要素在不同的场合、不同的时间，对环境和 人体作用大小是不同的，有的因素在某种场合是主 要因素而在另外的场合就成了次要因素。 u如在全空气系统中，空气

14、的温度、风速和湿度是 主要因素；而在辐射采暖系统中主要的因素就成了 气温、湿度和辐射温度了。 n介绍基本要素的检测方法 。 一、温度 u热膨胀直读式温度计、热电偶温度计、电阻温度计、 非接触式等。 1温度的表示方法 2温度计的种类 u通常采用水银温度计或者是已经用标准温度计校正过 的温度计。 3温度计的校正 一、温度 u首先要选择确定测点的位置。通常是在离地面lm到 1.5m的高度测量，这是因为人在居室内活动的范围 都在离地面2m的范围。在IS0 7726中推荐室温的测 定高度为离地面0.1m，0.6m，1.1m，1.7m。 u对于不同的建筑、不同的空调系统、在不同的时间 其室温的分布一般是不

15、同的，因此，在进行室温测 量时应根据具体需要在有代表性的平面位置和高度 位置上布置测点。 4室温的测定 一、温度 u对于非稳态的室温测定，应选择热惰性较小的温度 计，如热电偶温度计。 u对于辐射影响较明显的场合，在测量室温时要注意 防止辐射的影响，可以在测头罩上一个用黑度较小 的铝箔作成的筒状物，但当测头直径小于0.1 0.2mm时可以不用辐射罩。 4室温的测定 一、温度 u热辐射的测定就是测定与人体进行辐射热交换的墙壁 、家具等表面的温度，通过计算求出辐射热交换量和 平均辐射温度，或者测定空间某点的辐射温度或辐射 热量。 u（1）接触法测定周围表面的温度 u注意：使测头尽量细小；测点应尽量选

16、择能代表 表面温度的点；测头要与表面充分接触；测量信 号引出线从测点沿着表面要达20cm左右；尽可能消 除干扰表面温度的影响。 5辐射的测定 一、温度 u（2）非接触法测定周围表面温度 u采用红外线辐射温度计测量周围表面温度的一种方法 。由于它不接触周围表面，因而不影响表面温度，更 加简便地测定。 u分为点测型和测量表面温度分布的热画像型。 5辐射的测定 一、温度 u（3）黑球温度计 u黑球温度计是通过测量无发热球的辐射与对流达到热平衡时 的温度，从而求出平均辐射温度。 u由黑球温度tg、气温ta、和风速v的测定值可以计算出平均辐 射温度tr。 u这个平均辐射温度tr，由于球和人体的大小、形状都有明显 的不同，因此严格地讲它与环境对人体的平均辐射温度是不 同的。但是对于一般的室内环境它和人体的感觉比较