建筑环境与设备主干专业课暖通空调含义和原理

1、建筑环境与设备主干专业课 暖通空调含义和原理（Heating，Ventilation & Air Conditioning）第一章 绪论 1-1 采暖通风与空气调节的含义 1-2 采暖通风与空调系统的工作原理 1-3 暖通空调系统的分类 1-4 暖通空调系统的组成 1-4 暖风空调技术的发展概况1-1 采暖通风与空气调节的含义一、建筑与建筑环境建筑环境在自然背景基础上，经人为改造、加工构建的凝聚着自然因素和社会交互作用的一种生存环境。由热湿环境、室内空气品质、室内光环境、声环境组成。1、建筑： 由围护结构构成的人类在其中生活与工作场所。2、围护结构 墙、顶、地面、门、窗等构筑物，分为外围护结构

2、与内围护结构。3、建筑环境： 建筑场内温度、湿度、空气洁净度、空气流动速度、声、光等组成。4、环境作用 关于人类的健康、寿命、工作效率、产品质量、科研进行等 舒适性：温湿度宜人，空气清新，光照柔和，宁静 舒适。 工艺性：生产与科学实验， 恒温：标准量具生产 ； 恒湿：纺织； 恒温恒湿：合成纤维生产； 洁净：电子工业、生物工程； 无菌：医药，医疗。 5、对环境的要求：二、采暖通风与空气调节1、采暖通风与空调：控制建筑热湿环境和室内空气品质的技术，保证建筑环境中部分指标要求。2、采暖（Heating）又称供暖定义：按需要给建筑物供给热能，保证室内温度按人们要求持续地高于外界环境。是人类最早期开始使

3、用的室内温度指标控制手段。分为 分散式：热源与散热设备在一处，火坑、火炉、火 墙、 火地。 集中式：热源与散热设备分开，目前楼房中。采暖系统的影响：舒适感（温度），卫生、美观、能量的有效利用。3、通风：（Ventilating）定义：向房间送入，或由房间排出空气的过程。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） 功能： 1.提供人呼吸需要的氧气； 2.稀释室内污染物或气味； 3.排除工艺过程产生的污染物； 4.除去室内多余的热量（余热）和湿量（余 湿）； 5.提供燃烧设备所需氧气。4、空气调节（Air Conditioning）简称空调定义：用来对房间或空间内的温

4、度、湿度、洁净度和空气流动速度进行调节，并提供足够量的新鲜空气的建筑环境控制系统。采用采暖，通风或空调要区别考虑。HVAC（Heating. Ventilating Air Conditioning）1-2采暖通风与空调系统的工作原理一、工作原理1、民用建筑（商用建筑、公共建筑）图1-1（表示对民用建筑室内环境进行控制的基本原理图）得热：人体、照明、电器、太阳辐射、室内外温差。得湿：洗涤、晾衣物、烹饪热负荷：为维持室内温度高于环境温度，向建筑物提供的热量冷负荷：为维持室内温度低于环境温度，所排走的热量。湿负荷：为维持室内所需要的湿度，所排走的湿量。暖通空调任务：向室内提供冷量、热量、加湿或减湿

5、，稀释室内的污染物，保证室内具有适宜的冷热舒适条件和良好的空气品质。2、工业建筑 特点（与民用建筑比）：空间大，人员密度小，不宜对全车间进行全面温、湿度控制（除一些特殊的生产工艺或热车间）。排风系统：为排除室内的有害气体，蒸气，固体颗粒等污染物，使室内污染物浓度达到要求所设立的通风系统。图1-1（b）暖通空调工作原理：当室内得到热量或失去热量时，从室内取走热量或向室内补充热量，当室内得到湿量或失去湿量时，从室内排走湿量或补充湿量，当有污染气体时，排走污染空气，补入等量的清洁空气。热平衡：使进出房间的热量相等。湿平衡：使进出房间的湿量相等。空气平衡：使进出房间的空气量相等 暖通空调气流特点：控制

6、对象不同，要求不同，所用方法不同，介质不同。课程内容：系统的基本组成，设备特点、工作原理，设计要点（负荷计算，水力计算，气流组织）1-3暖通空调系统的分类一、按对建筑环境控制功能分类。分两大类 （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（用1-1 （a）和采暖系统。 （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（图1-1（b）、 建筑防烟排烟系统等。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分为五大类（1）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（

7、常称冷冻水），向室内提供冷量，承担室内冷负荷和湿负荷，如风机盘管系统。（2）蒸汽系统：以蒸汽为介质向建筑物供应热量，蒸汽供暖系统，暖风机系统；也可用于空气处理机中加热、加湿空气；加热全水系统的水，热水供应的水。（3）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。（4）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（图1-1（a）（5）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。三、按空气处理设备的集中程度分类三类（1）集中式系统空气集中于机房内进行处理（冷却、加热、去湿、加

8、湿、过滤等），房间内只有空气分配装置。全空气系统大部分属于集中式系统；机组式系统中，若采用大型带制冷机的空调机也属集中式。 特点：要占用机房面积，控制、管理比较方便。（2）半集中式系统对空气的处理的设备分设在各个被调节和控制的房间内，又集中部分处理设备，如冷热水制备或新风集中处理（图1-1（a）。全水系统、空气水系统、水环热泵系统（见7-6）、变制冷剂流量系统（见）都属这类系统。特点：占用机房少，易满足房间各自温湿度控制要求，管理维修的不方便，有风机的有噪音。（3）分散式系统热湿处理设备全部分散于各房间内，分体空调电暖器，窗式空调。特点：不需专用机房，空气、水系统，维修管理不变，不美观，效率较

9、低有噪音。四、空调系统按用途分类（两类）（1）舒适性空调保证创造舒适健康环境的空调系统，民用建筑，商用建筑，公共建筑，住宅，办公楼等见教材/特点：温度、湿度精度要求不高。（2）工艺性空调为生产工艺过程和科学实验创造必要环境条件的空调系统。特点：按工艺类型不同，功能，系统形式的差别很大，精度有时要求较高。 电子：含尘浓度 组织：相对湿度 计量室：温度 医药：无菌五、以污染物为主要控制对象的分类（一）按用途分类 （1）工业与民用建筑通风治理生产过程和人员活动 所产生的污染物为目标的通风系统。 （2）建筑防烟类和排烟控制建筑火灾烟气系统，创 造无烟的人员疏散通道或安全区的通风系统。应急 通风。 （3

10、）事故通风排除突发事件产生的有燃烧，爆炸危 害或有毒害的气体，蒸气的通风系统，一般设于机 房。（二）按通风的服务范围分类 （1）全面通风对整个房间或车间进行全面通风换气 的方式，送入新风，稀释污染物浓度，把含污染物 的空气排到室外，使整个房间或车间污染物浓度达 卫生标准要求，又称为稀释通风。 （2）局部通风仅控制室内局部地区的污染物的扩散 或局部区域的污染物达标的通风。分为局部排风或 送风。（三）按空气流动的动力分类 （1）自然通风依靠室外风力造成的风压，或空 内外温差造成的热压使室外空气进入室内，室 内空气排到室外，较经济，不耗能，但可靠性 差，不好控制。 （2）机械通风依靠风机的动力来使空

11、气流动。可 靠性高，但需要设备投入，耗能。冷热源： 是空气处理所必须的 冷源制冷课程，热源锅炉课程风系统 风机，风口，风管空气处理设备 空调机组、设备，（加热、冷却、加湿、除湿、净化过滤）水系统 冷冻水系统，冷却水系统，凝结水系统 泵、管道控制调节装置 人工调节、自动控制，智能化控制、远程控制等1.4 暖通空调系统的组成空气处理单元，管道，风口 空调处理单元空调处理单元控制特定空间指房间、厂房等1-5 暖风空调技术的发展概况一、暖通空调发展简史1、历史；本专业有悠久的历史，伴随着人类使用火开始，人类开始了采暖的使用。后发展为火坑、炉、地、墙均属辐射采暖。蓄水冷却。2、发展、近代采暖发展起源于1

12、673年，英国工程师发明了热水在管内流动以加热房间，这是热水采暖的雏形，但是标志性突破，由直接利用间接利用，1784年英国开始应用蒸汽采暖，1904年纽约交易所建成空调系统，目前已相当普及。3、我国发展：建国后20世纪50年代，主要是采暖通风，工艺性空调，当时依托前苏联技术。60-70年代蒸汽采暖向热水采暖转化，集中供热，加热器，散热器、热水锅炉。1975年颁布工业企业采暖通风和空气调节设计规范80-90年代发展最快，空调由工业民用，目前考虑可持续性发展，节能，新能源开发利用，环保。HAVC的发展历程 社会进步与发展： 原始古代近代现代（文明）伴随科技进步与发展 庇护所舒适建筑节能建筑健康建筑

13、可持续（绿色）建筑。(1) 原始阶段： 洞室、火坑、煽风、天然水利用(2) 初级阶段： 15世纪末通风机诞生：第一台通风机意大利达芬奇设计的 19世纪锅炉、制冷机诞生 19世纪后半叶欧美纺织业迅速发展（工业AC）20世纪初开始 形成“专门技术” 20世纪20年代 氟利昂工质及压缩机出现应用开始普及到舒适性AC （中国约30年代上海纺织厂）两位科技奠基人： （美）多面手工程师克勒谋 （Cramer） （美）“空调之父”开利 （Carrier）湿空气的热力参数计算公式，焓湿图（3）现代暖通空调： 背景动因： 20世纪50年代高层建筑热全空气系统-水系统 20世纪70年代节能热能源危机、SBS、IA

14、Q 20世纪80年代新技术革命智能建筑 20世纪90年代信息革命HVAC的意义与作用综上所述，HVAC正是人与环境这对矛盾对立统一关系历经漫长岁月发展所凝聚而成的一种重要的环境与保障技术。 人类改造客观环境的能力取决于社会生产力和科学技术的发展水平。AC17,-Fans, 1831， AC18,-Cooling systems, 1831- A M Perkins (Boiler)， 19021904，Belfast，1903-Carrier,1920Effective temperature chart, ASHRAE was founded in 1894 空调发展取决于时代的社会生产力和

15、科学技术的发展水平1902, A C Systems with air conditioned parts was built up in a press factory in USA .1919, A C Systems with air conditioned parts was built up in a cinema in USA .1931, First A C Systems with air conditioned parts was built up in a Shanghai Textile Factory, China .1 空气处理方法2 如何改变室内温度的？背景：高新技

16、术应用、信息产业兴起（舒适、健康、安全、高效率） 智能建筑出现； 高质量环境要求：舒适、节能、健康、安全、高效率、环保。 舒适建筑 节能建筑 健康建筑观念的提出。人民在高质量环境需求与节能环保之间寻求最佳平衡 可持续（绿色）建筑概念。最新“绿色建筑”概念正是人们在高质量环境需求与节能、环保之间寻求最佳平衡。 空调的目的：为人类享用的“奢侈品” 创造价值、谋求发展的“必需品”。 空调的功能：趋于复杂多样化，“舒适性”与“工艺性”已紧密交融。 节能观念：以降低环境或抑制能量需求来换取节能（不可取）应通过综合资源规划（IRP）方法和能源需求侧管理（DSM）技术的应用，提高建筑的能量效率，用有限的资源

17、和最小的能量消费代价获得最大的社会、经济效率，满足日益增长的环境需求暖通空调用能形态与能源技术提高常规能源（电、化石燃料）利用效率，节能，多元化用能，替代能源。 发展热电联供与总能系统（TES），区域供冷（暖）。 开发燃料电池、光电池，热泵技术，热回收技术，低能耗供冷技术，贮能（蓄冷）技术。 空调冷、热源设备机组化、自动化，工质替换，性能提高，效率提高，热泵化（一体化），风冷化，热回收型，蓄冷（热）型。暖通空调设备高性能，高可靠性，高效节能，降噪，紧凑，轻量，智能化，绿色化。暖通空调新系统、新技术由传统方式个性化、集约化、节能化、智能化、绿色化。诸如： 热回收、VWV、VAV、VRV、VCS、

18、森林浴暖通空调自动化背景：微电子、计算机、通讯、网络技术的快速发展。 自动化仪表：传统基地式单元式组合组装电子式（功能模块式）直接数字控制（DDC）式总体分散型。自控系统：单回路多回路。常规模拟仪表微型计算机。空气调节系统应用简介Brief Introduction to AC Uses舒适性空调的应用教室空气调节系统应用简介Brief Introduction to AC UsesWIDETH & LENGTH-WISE 3 SECTIONS,RESPECTIVELY舒适性空调的应用教室空气调节系统应用简介Brief Introduction to AC Uses 舒适性空调的应用教室空气调节系统应用简介Brief Introduction to AC Uses舒适性空调的应用教室温度的改变空气调节系统应用简介Brief Introduction to AC Uses舒适性空调的应用教室温度的改变空气调节系统应用简介Brie