供热通风及空调发展史

建筑环境学李安桂2008BuiltEnvironment第一章绪论第一节建筑与环境的关系其次节建筑环境学主要内容第一节建筑与环境的关系建筑环境/过去/现在/将来HistoryofBuiltEnvironment建筑与环境建筑与环境的关系目前建筑环境发展中存在的问题高纬度地区，人类活动遗址热带雨林：建筑？建筑的出现：渐渐向两极移动现代技术的发展：人类活动遍布全球人类活动的发展人类漫长的发展史，从为了躲避自然环境对自身的损害栖树、岩洞而居到创建出各种各样的建筑物。河南偃师汤泉沟穴居遗址巢居建筑的起源创建适宜环境的建筑与人类文明的发展进步亲密相关世界上古文明的发源地都位于南北纬20－40之间古代文明与气候的关系用干雪沏成，厚度500ｍｍ的墙体可以供应较好的保温性能。当室外平均温度－30℃时可维持室内温度－5℃以上。爱斯基摩人的冰屋寒冷地区建筑屋顶表面温度室外空气温度室内空气温度埃及的民居巴格达地区的传统建筑干热地区建筑墙厚340-450mm，屋面厚度460mm，利用土坯热惯。室外日夜温差24℃，室内波动不到6℃。

土窑洞借助土壤大热惯性，达到冬暖夏凉的目的

气候与中国民居陕北土窑洞陕西绥德靠崖窑

中

国

四

合

院四合院建筑冬季有效地利用了太阳能采温煦抵抗北风侵袭，屋顶设计避开了夏季室内过热。

草原建筑蒙古包用木料、毛毡建立，造型独特，可抵抗沙暴和雨雪侵袭，冬暖夏凉。湿热地区民居干阑竹楼（云南）防雨，防湿和防热。布依族石屋（贵州）就地取材，冬暖夏凉，不怕火灾，隔音性能好。以八卦五行、河图洛书等易学文化为基础；留意建筑布局、空间分割、方位调整、色调运用认为不好的住宅物理环境对人的心理有影响，导致影响人的命运；涉及环境心理学、地理学、气象学、生态学、规划学、建筑学等；对自然现象说明不清的地方，陷入巫术、迷信对建筑环的相识——中国的风水说将现代科学手段和顺应自然的风水理论完备结合，创建良好的居住与生存环境。世界上唯一的一家七星级酒店——迪拜的柏兹酒店设计也运用了中国古代建筑哲学的金木水火土的五行理论。“天人合一”思想运用建筑环境发展中的问题空调采暖的普及使人们不再关切建筑的性能遍布全球的玻璃和钢筋盒子建筑建

筑

能

耗

现

状美国社会能耗比例世界能耗比例中国社会能耗比例环

境

污

染大量耗能＝污染环境H

V

A

C

发

展

史供暖发展史通风发展史空调发展史（制冷发展史）采暖在很早的时候，用烧火来御寒，以此来加热室内的空气。但这只局限于室内空气温度的变更，只是对室内空气温度这单一参数的调控。通风从古代的手摇扇手动通风发展到了机械通风，这也给空气调整系统的发展奠定了基本的条件，而后通风从机械通风到多元通风，进而又起先自然通风在建筑的中的利用，近年来置换通风的探讨及发展同样伴随着空气调整的进步。冷热源方面，制冷起先是用于对食物的贮存和保存，渐渐发展到了工业上的接受。在19世纪，第一次工业革命，蒸汽锅炉的产生及在西欧的发展与运用，给空气调整工程供应了热源和动力。HVAC概述供

热

发

展

史供热技术

供暖就是用人工方法向室内供应热量，保持确定的室内温度，以创建适宜的生活环境或工作环境的技术供热发展

局部供暖集中供暖区域供暖供

热

发

展

史

局部供热就是热媒制备、热媒输送和热媒利用三个主要部分在构造上都在一起的供暖系统。如烟气供暖，电热供温煦燃气供暖等。人类很早就起先以火的形式，获得热能来供暖。这种局部取暖装置，如火炉，火墙和火坑等。局部供热供

热

发

展

史集中供暖是以城市热网、区域热网或较大规模的集中供暖为热源的供暖方式。19世纪初期，在欧洲起先出现了以蒸汽或热水作为热媒的集中式供暖系统。集中式供热方式起先于1877年，在美国纽约建成了第一个区域锅炉房向旁边14家用户供热。20世纪初期，一些发达国家利用内轮机的排气供热，其后发展成为热电厂。集中供暖瓦特独创的蒸气机城市热网各

国

集

中

供

热

发

展

史原苏联、东欧国家长期主动发展热电厂供热使得苏联的集中供热居世界首位。到现在为止莫斯科的集中供热系统是世界上规模最大的供热系统。城市集中供热普及率达到了100%。地处寒冷气候的北欧国家，如瑞典，丹麦，芬兰等国家，在其次次世界大战以后，集中供热事业发展快速，这三个国家以集中热水供暖为主；挪威石油、电资源丰富,主要接受集中热水供暖、电采暖;冰岛地热资源丰富,主要接受地热采暖;瑞典则主要为热泵供暖。西欧的英国主要实行集中供热；法国以电采暖为主。南欧的意大利、葡萄牙夏季燥热、冬季相对温煦,一般接受空调供暖。亚洲如日本、韩国只有公用建筑运用集中热水供暖。大量接受地板辐射热采暖是这两个国家室内采暖的主要特点。集中供暖锅炉家庭集中供暖与生活热水系统我

国

集

中

供

热

发

展

史我国能源相对匮乏，且利用率（32%）与世界发达国家（52%）差距很大，正大力发展城市集中供热，开展节约能源工作，并供应了相关法律保障实施到2003年，我国有315个城市建设了集中供热设施，已形成很大规模，并正向大型化发展。

区

域

供

暖

区域供暖一般是指单台容量在7~14MW（10~20t/h）以上的锅炉，热效率都在75%~80%左右，并配备有较完备的水处理装置和消烟除尘装置。城市建筑较为密集的区域可优先选用。区域供暖以北欧的丹麦和芬兰为主。丹麦70%的区域供热是由热电同供的热电厂(CHP)供应的,其生产效率约为90%。丹麦主动发展区域供热为采暖热源。芬兰的区域供热比例分别为47%,占供热的主导地位，在大城市接近90%。区域供热系统示意图热电机组的流程图区域供热厂中的总能系统现代制冷技术作为一门科学，是19世纪中期和后期发展起来的。1834年，美国人波尔金斯(Perkins)试制成功了第一台以乙醚为制冷剂的蒸气压缩式制冷机。1844年高里(Gorrie)在美国费城用封闭循环的空气制冷机建立了一座空调站。1859年法国人卡列(Carre)制成了氨水吸取式制冷机。1875年卡列和林德(Linde)用氨作制冷剂，制成了氨蒸气压缩式制冷机，从今蒸气压缩式制冷机始终占据统治地位。1910年左右，马利斯·莱兰克(MauriceL.ehlanc)在巴黎独创了蒸气喷射式制冷机，制冷发展史制冷技术发展制冷剂问题1930年以后，氟利昂制冷剂的出现和大量应用，曾使压缩式制冷技术及其应用范围得到极大的发展。由于氟利昂具有良好的热力性质，使制冷技术的发展进入了一个新的阶段。1974年以后，人类发觉氟利昂簇中的氯、氟碳化物(简称CFC)，能严峻地破坏臭氧层，危害人类的健康和破坏地球上的生态环境，是公害物质。因此削减和禁止CFC的生产和运用，已成为国际社会共同面临的紧迫任务，探讨和寻求CFC制冷剂的替代物，以及面对由于更换制冷剂所涉及到的一系列工作，也成为急需解决的问题。十多年来，世界各国都投入了大量的人力和财力，起先运用混合溶液作为制冷剂，使蒸气压缩式制冷的发展有了重大的技术突破。1987年，联合国环境署7月组织制订“关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书”。1995年，美国氟利昂CFC制冷剂停产，空调技术的发展渐渐走向了健康环保。制冷发展史制

冷

发

展

史中国人很早就知道利用自然冰进行食品的冷藏和防暑降温，在《诗经》和《周礼》中就有了“凌人”和“凌阴”的记载。我国的制冷机制造工业起源于20世纪50年头末期，是在几个安装、修理厂的基础上发展起来的。从起先仿制生产活塞式制冷机，到自行设计和制造，并制定了有关的系列标准。目前已有活塞式、螺杆式、离心式、涡旋式、吸取式、热电式及蒸汽喷射式等类型的制冷装置，很多产品的质量和性能已接近和达到世界先进水平。我国的制冷装置主要用于工业生产和大型建筑的空调中。制冷装置用于生活中的比例快速提高，到20世纪末期，我国冷藏库的总库容量超过500万t；已分别拥有年生产1500万台电冰箱和房间空调器的生产实力，电冰箱和空调器的产量均居世界第一。我国制冷的发展通

风

发

展

史通风就是用自然通风或者是机械通风的方法，为某一房间或空间供应室外簇新空气以满足室内人员和生产过程的须要。最早的通风可以追溯到几千年前，当人类把火引入住宅后，发觉须要在屋顶开窗以便于排烟和给火的燃烧供应空气。这种对燃烧的限制给空间通风供应了最初的灵感（刺激）。原始的埃及人发觉在室内从事石刻的工匠比在室外的工匠更简洁患上呼吸系统疾病，对粉尘的限制成为了通风的其次大任务。大约两千年前，在古罗马、古希腊和中国，人们独创了手摇扇来使空气流淌，帮助人们度过燥热的夏季。这些早期的通风都是未经过处理的，目的只在于满足人最基本的生理须要。空

调

发

展

史空调起源主要历史人物空调发展大事记空

调

发

展

综

述空调起源空调的独创没有一个特定的日期，其发展，正如WillisCarrier所言，在相当长一段时间内“是自然的发展过程，是人类才智力求改善的结果”。虽然原始的空调形式出现于几百年甚至上千年前，但是其作为一门艺术和科学真正起先于19世纪末期。空

调

发

展

史我们现在所定义的空调出现于从18世纪90年头到19世纪初的一次科学技术的急速发展。19世紀，英国科学家及独创家麦克·法拉第(MichaelFaraday)，发觉压缩及液化某种气体可以將空气冷冻，此现象出現在液化亚摩尼亚蒸发时，当时其意念仍流于理论化。空

调

发

展

史JohnGorrie在1842年以压缩技术制造出冰块，并运用作冷冻空气以吹向患疟疾和黄热病的病人。为了挽救一些的渔民的生命而作的一次尝试，却变更了全世界人民的生活方式。LeonardoDaVinci在大约1500年制造了一台水动风扇用于他妻子闺房的通风；Dr.WilliamCullen在1775年独创了一台用于冷冻水的机器；JacrbPerkins在1834年取得了一台制冷机的专利权；

Dr.JohnGorrie（1802～1855）在1851年，Grorrie因为他的“第一个用于医学制冷和空调的机器”得到了8080号专利权，获得了确定。这台新机器给历史上第一个空调医院供应了冰和冷空气。这个过程是20世纪初广泛用于航海船只的压缩空气冰制冷机器的前身。正像瓦特兄弟独创蒸汽机变更了之前的陆地运输系统那样，JohnGorrie的成就变更了人类限制环境的实力。1972年，RaymondB.BeckerofGainesville,Fla.出版了《Gorrie,M.D.空气调整和医用制冷之父》。20年之后，美国最早的女工程师之一的MargaretIngels出版了《WillisHavilandCarrier，空调之父》空

调

发

展

史开

利

与

空

调1901年，StuartWillis.Carrier博士在美国建立世界上第一所空调试验探讨室。1902年7月17日，开利博士为美国纽约市一家印刷厂设计了世界上公认的第一套科学空调系统——喷淋式热湿限制系统。空调行业将这项独创视为空调业诞生的标记。1906年，开利博士独创了世界上第一台喷淋式空气洗涤器，即喷水室。1906年，开利在Buffalo锻造公司风机手册上发表了第一个焓湿图。1911年12月，开利博士得出来空气干球、湿球和露点温度之间的关系，以及空气湿热、潜热和比焓值之间关系的计算公式。1911：开利向机械工程师美国分会发表论文《合理的温湿度公式》，成为空调行业最基本的理论。1922年，开利博士独创了世界上第一台离心式冷水机组。空调之父：WillisCarrier(1876-1950)1902年空调系统首次在印刷厂应用焓

湿

图科

学

空

调

的

发

明一套科学的空调系统必需具备四项功能，即限制温度、限制湿度、限制空气循环与通风和净化空气。——开利对空调的定义开利把技术命名为空气调整，并在同年将其用于专利申请中，作为“水调整”的代替品。1906年5月，美国的多面手工程师克勒谋(StuartW．Cramer)在一次美国棉业协会(ACMA)的会议上正式提出了“空气调整”(AirConditioning)术语，从而为空气调整命名。韦利士·加利亚将“空气调整”放进其1907年创办的公司名称：美国加利亚空气调整公司(今开利公司)。空调的独创已经列入20世纪全球十大独创之一，它首次向世界证明白人类对环境温度、湿度、通风和空气品质的限制实力。空

调

发

展

大

事

记1911年，芝加哥建立了第一座空调电影院，随后两座是在洛杉矶和纽约(1922年)。纽约空调电影院是第一座真正可以调整空气各种性能的电影院。HenryGalson设计出了第一台“人民的空调器”。1919年，美国布鲁克林的Abraham&Straus商店是第一家实现舒适空调的大型商店。空

调

发

展

大

事

记1920年就有一座教堂配备了舒适空调。1920年，巴西莫罗韦洛矿是第一个实现空调的矿井。自1925年到1931年，空调首次大规模的试验：估计美国约有400家电影院和剧场配备了舒适空调。1927--1928年，各类工厂尤其是卷烟厂和纺织厂，接受了空调。在法国，1927年巴黎旁边的一座医院，1932年一家电话交换局实现了空调。1912年芝加哥某饭店空调系统管道装置空

调

发

展

大

事

记在日本，1917年一家私人住宅实现了空调，1920年一家糖果厂实现了空调，1927年一家剧场实现了空调。1928年，有学者提出氟利昂CFC在制冷技术中的探讨。1928年，开利和其他人合力在通用汽车探讨试验室为冰箱合成CFC制冷剂。1928年，第一台电制冷自动售货机在纽约销售股份有限公司诞生。1929年在巴尔的摩-俄亥俄运行线上一辆火车餐车配备了舒适空调。空

调

发

展

大

事

记1930年的时候，空调首次应用在汽车中。1930年左右，空调在欧洲起先出现。在英国，第一座空调旅馆是伦敦的Cumberland旅馆。1931年在纽约-华盛顿线路上有一列火车全部实现舒适空调。1931年我国首先在上海的很多纺织厂安装了带喷水室的空调系统，其冷源为深水井。随后，几座高层建筑的大旅馆和几家所谓“首轮”电影院，先后设置了全空气式空调系统。有一家电影院和一家银行，还安装了离心式制冷机。空调系统第一次应用于汽车

空

调

发

展

大

事

记1932年，ReubenTrane独创了风机盘管机组。1937年，开利博士又独创了空气－水系统的诱导器装置，是目前常见的空调末端装置——风机盘管的前身。从1937年起就接受活动式空调机组使飞机在起飞前降温。1938年，华盛顿市府大厦配备了当时最大的空调装置(20930kW)。1945年以后，人们才大规模地实现私人小汽车的空调。1969年，空调技术应用在了宇航船系统中。1969年空调技术应用于航空事业（阿波罗登月飞船）

空

调

发

展

大

事

记其次次世界大战以来，空调在农业生产中得到了干脆的应用，首先是在人工气候室里。人工气候室里的试验装置可随意调整温度、湿度、照明度及大气中的化学成分等等，以探讨农作物的生长状况。这些环境模拟装置1945年以来发展很快。1948年，在美国加利福尼亚州北部，出现了纺织工人因为工作环境温度的恶劣而罢工要求安装空调系统的事务。1950年之后，专家学者也起先探讨人们在空调环境下的热舒适。1953年，公共汽车和小汽车实现空调。现代化飞机也接受空调，有的用空气循环，有的接受液化蒸汽压缩机。暖

通

空

调

专

业

的

发

展

美国英国俄罗斯日本中国美

国

美国没有独立的本专业，本专业的内容分布在建筑系和机械系。有的三年制地方高校设有供热通风与空调工程专业，基础理论学得不深，着重学习专业技术。三年毕业后在暖通空调行业就业，也可以进一步学习基础理论。美国实行学分制的高校在机械系的课程体系中设有暖通空调系统的相关理论，要求学暖通空调课程前需先修数学、物理、流体力学、工程热力学、传热学等课程。由于在美国此学科探讨的内容多是暖通的冷、热源设备，如制冷机、锅炉的构造原理等，而探讨系统较少。美国的这种培育模式有如下特点:由于本科阶段实际只完成专业基础课程，接触专业不多。因此毕业生就业面很宽，可以到制冷机厂工作，也可以到其它部门工作。这些部门先对毕业生进行专业培训后才让其工作。（2）由于专业侧重于设备制造，因此毕业生对机电一体化和新产品开发有较.多的理解，也是美国的暖通空调设备制造业始终居于世界领先的缘由。美国的培育模式也有致命的缺点，那就是学生对建筑不甚了解，不知暖通空调系统如何与建筑、结构相协调。因此，美国该专业的理论探讨和技术发展不及欧洲和日本。近些年来美国也已意识到此问题，一些著名高校如MIT，加州的Berkley都已成立了"BuildingTechnology"专业，专业范围与国内此专业基本相同。英

国英国(包括瑞典、丹麦等西欧、北欧国家)的教学模式与美国正好相反，学生大部分时间是学习专业课，基础课学时压至最低限(即“够用为度”)，其专业内容覆盖了全部形成建筑功能的环境设备系统(暖通空调，照明，音响)和公共设施系统(供电，通讯，消防，给排水，电梯)在专业教学中，暖通空调与建筑电气技术占了很大的比例。英国为“BuildingServises”，在二十多所高校中设置。教学质量被认可的学校其毕业生可在三年后成为注册设备师。由于学校具有雄厚的探讨力气和系统的人才培育模式，欧洲始终在此领域探讨和发展中处于领先地位。俄罗斯俄罗斯的供热、供燃气与通风专业成立于1928年，本科学制一般为五年.有四个特地化方向:(1)供暖、通风与空气调整；(2)供热、供燃气与锅炉设备；(3)大气环境疼惜；(4)建筑能量管理。他们始终认为，综合性是本专业的特点，本专业的工程系统设计是建筑的一部分。所以，七十多年坚持综合性的特点基本没作变更，只是增加了大气环境的内容.日

本日本在四十多所高校中设置此专业。日本的暖通空调(建筑设备)作为方向设在高校的建筑系中。在一年级即设置建筑环境工学概论，二年级设置建筑环境工学、建筑设备等课程。三年级以后才分成建筑学、建筑结构、建筑设备三个方向。相对而言，日本的建筑设备专业与建筑的结合更为紧密，日本的建筑设备系统设计也特殊严谨完善。目前，日本在空调领域的探讨发展渐渐达到世界最高水平。欧洲及日本型的教学模式具有如下特点:(1)学生不仅有建筑的整体观念，而且还有建筑室内环境(声、光、热)的系统学问，这样培育出来的毕业生对建筑的相识比较全面。由于学生对建筑及建筑设备系统有较深的理解，因此，无论学生从事设计还是管理都能较好处理建筑与设备系统之间的各种关系，如窗墙比、机房占地、技术夹层空间、运行节能、系统优化等。雄厚的探讨力气加上系统的人才培育模式，致使日本始终处于本专业领域的前列，尤其在空调领域的系统探讨上已渐渐成为世界最高水平.

中

国1952年，我国高校起先创办暖通专业，当时的正式的专业名称为“供热、供煤气及通风”。为了造就专业师资队伍，高教部首先在哈尔滨工业高校招收探讨生。1953年第一位应聘的苏联暖通专家德拉兹多夫来华，他和他的中国探讨生在哈工大组成了第一个暖通教研室。探讨生的主要任务就是以苏联的供热供煤气及通风专业为模式，边学边干，在我国创办这个专业。从教学支配、课程设置到每一个教学环节的支配和要求，从试验室到教材的建设，还有主要专业基础课和专业课的教学内容，都要一一学习。一边听苏联专家讲课，一边给本科学生讲课，一边自己做课程设计、毕业设计,一边指导本科生做设计，同时还要在专家指导下设计专业试验室，准备开出教学试验。为了扩大这个专业师资队伍的培育，高教部又从全国各地抽调了一批老师来进修，他们没有时间再先学习一年俄语，只好通过探讨生间接向苏联专家学习。这些人后来都成为各高校创建暖通专业的中坚力气，其中如：叶龙、于广荣、王建修、吴增菲、郁履方等。此后，在哈工大接着招收了几届这样的探讨生，陈沛霖、田胜元等暖通专业著名教授都是从这些探讨生班毕业的。暖通专业的摇篮

中

国首批开办暖通专业的学校除了哈尔滨工业高校，还有清华高校，同济高校和东北工学院。东北工学院1955年毕业的第一届本科生是我国最早毕业的本科生，哈工大的第一届本科生毕业于1956年。1955年以后哈工大培育出来的温强为、张福臻、王建修、陈在康分别在天津高校、太原工学院、重庆建筑工程学院（1956）和湖南高校（1958）负责筹划创建新的暖通专业学科点，这就是高校同行中常说的暖通专业“老八校”。哈工大的土木系后来单独建立了哈尔滨建筑工程学院，也就是现在的哈尔滨建筑高校，其暖通专业也就伴同调整到哈建大了。东北工学院的建筑系调整到西安冶金建筑学院，也就是现在的西安建筑科技高校，其暖通专业也伴同调整。重庆建筑工程学院和太原工学院则分别改名为现在的重庆建筑高校和太原工业高校。暖通专业老八校中

国暖通专业创办初期，由于没有阅历，一切都先从苏联照搬过来，教学支配、课程设置、教学环节支配、教学大纲基本上是参照苏联模式制定的，教材也是把苏联的翻译过来运用，来不及翻译的则由哈工大影印原版书作为内部资料供各校老师参考自编讲义。经过几年实践，发觉了不少问题，首先是支配总学时太多，教学内容也有很多不切合我国具体状况，特殊是在1958年全国掀起教化革命，各校起先进行教学改革，有关土建方面的课程，如:结构力学，工程结构，测量学等都被砍去，供煤气也被分出，供暖通风由一门课变成了供暖、工业通风和空气调整三门课。这个时期，没有统一的教学支配和教学大纲，教材也是各校自编讲义，专业名称改为“供热与通风”，后来又叫“供热通风与空调工程”。暖通专业的发展中

国

直到1963年，在全国“调整、巩固、充溢、提高”方针的指引下，暖通专业阅历了一次规范化的整顿。在建工部的领导