第四章中央空调系统基本技术原理g

第4章中央空调系统基本技术原理中央空调是现代大型建筑物必须安装的设备之一，它能改善和提高人们工作和生活环境的质量,提高人们的工作效率。中央空调在给这些建筑物带来舒适的内部环境的同时，也消耗了巨大的能源，大大增加了我国的建筑能耗。据统计，目前我国建筑能耗约占全国总能耗的1/3，而中央空调系统的能耗又几乎占了建筑能耗的65％，并且还有继续上升的趋势。据统计，1999年全球中央空调产品中有80.4％以电力为能源，19.6％使用其他能源。我国中央空调用电负荷占电力总负荷地20％以上。1999年我国国内各类中央空调机组市场总规模为27358台，其中溴化锂吸收式冷温水机组2613台，离心式冷水机组583台，风冷式冷热水机组8530台，活塞式冷水机组4315台，螺杆式冷水机组2706台。近十年来，我国中央空调行业飞速发展，中央空调产品市场总需求量高速增长，每年增长率都超过10%，预计在2005年我国中央空调市场需求将达到200亿元，2010年将达到350亿元～400亿元。据统计，我国商业建筑中，设有中央空调系统的建筑面积约1.5×108m2，现有商业建筑的每年能源消耗费用就高达225亿元。按重庆和上海的统计，中央空调用电量已分别占全市总用电量的23%和31.1%，给各城市的供配电带来沉重的压力。随着现代化建设的发展，能源供应会更加紧张，将会导致影响国民经济的持续发展。因此，节约中央空调系统的能耗是刻不容缓的。为了节约中央空调系统的能耗，除了对建筑物围护结构进行节能设计、中央空调系统进行节能设计外，就应进一步的减少冷热负荷、提高冷热源效率、利用自然冷源、减少水泵电耗、减少风机电耗、改善运行管理和运行方式。充分运用现代科学技术成果，促进中央空调系统节能的技术进步。本书试图就中央空调系统的原理，近期开发的中央空调系统的节能技术和产品，作出较详细的论述，给读者提供一点参考意见，编著者也就达到目的了。4.1空气调节的基本知识空气调节是一门维持室内良好空气环境的工程技术，空气调节的主要研究对象是空气，因此熟悉和了解空气的物理性质是掌握空气调节的必要基础。4.1.1空气的组成与状态参数湿空气的组成人们日常所接触的无论是室内空气或室外空气，都是含有水蒸汽的空气，即湿空气。湿空气是由干空气和水蒸汽两部分所组成。绝对的干空气(即绝对不含水蒸汽的空气)在自然界几乎是不存在的，在空调系统中所处理的空气均为湿空气。干空气是一种包含有多种气体的混合物，其主要成分是氮(N2)和氧(O2)，此外还有氩(Ar)、二氧化碳(CO2)、氖(Ne)、氦(He)等十多种微量稀有气体组成。干空气中各组成成分是比较稳定的，按所占体积百分数表示，氮(N2)占78.09％，氧(O2)占20.95％，二氧化碳(CO2)占0.03％，其他所有气体占0.93％。湿空气中水蒸汽的含量是比较少的，它来源于地球表面江、河、湖、海水面的蒸发，各种生物的新陈代谢过程以及生产工艺过程。在湿空气中水蒸汽所占的百分比是不稳定的，它时常随着海拔、地区、季节、气候、湿源等各种条件而变化，尽管湿空气中水蒸汽的含量较少，但它对湿空气的状态变化影响极大。由于它可以引起湿空气干、湿程度的变化，并且对人体的舒适、产品的质量、工艺过程和设备的维护产生直接的影响。湿空气的状态参数湿空气的状态通常是用压力、温度、相对湿度、含湿量及焓等参数来描述和度量，这些参数称为湿空气的状态参数。（1）大气压力P地球表面单位面积上的空气压力称为大气压力，用符号P表示，单位为Pa或kPa。以纬度45°海平面上，空气温度为0℃时测得的平均大气压力等于760mmHg，即1.013×105Pa，称为一个标准大气压或物理大气压。大气压力不是一个定值，它随着各个地区海拔高度的不同存在差异，同时还随着季节、天气的变化稍有变化。例如，上海市海拔高度为4.5m，夏季大气压力为1005.3mbar，冬季大气压力为1025.1mbar；西安市海拔高度为396.9m，夏季大气压力为959.2mbar，冬季大气压力为978.7mbar；西宁市海拔高度为2261.2m，夏季大气压力为773.5mbar，冬季大气压力为775.1mbar。大气是由干空气和水蒸汽组成的混合气体，因此大气压力应为干空气分压力与水蒸汽分压力之和。而且空气中的水蒸汽与干空气处于均匀混合状态，占有相同的体积和具有相同的温度。空气中水蒸汽的含量越多，其分压力就越大。在一定的温度条件下，湿空气中的水蒸汽含量达到极限值时，称湿空气处于饱和状态，此时的空气称为饱和空气，此时的水蒸汽分压力称为饱和蒸汽分压力。饱和水蒸气分压力取决于其所处状态的温度。（2）温度T空气的温度是表示空气的冷热程度，温度是分子动能的宏观结果，分子动能越大，温度越高。要确定空气的温度就必须确定衡量空气温度的温标。目前国际上通常使用的温标有下列三种。1）摄氏温标：在标准大气压力下，将纯水的冰点定为摄氏0℃，纯水的沸点定为100℃，在冰点和沸点之间划分为100等份，每一等份为1℃，用t表示。2）绝对温标：又称国际温标，用T表示，单位符号为K（开尔文），它是以分子热运动平均动能趋于零的温度为起点，定为0K。在一个标准大气压下，将-273.16℃作为绝对温标的零度，将纯水的冰点定为273.16K，沸点定为373.16K。绝对温标与摄氏温标的关系是：T=273.16+t（K）3）华氏温标：在西方国家中，如英、美等国习惯采用华氏温标，用符号t表示，单位是℉。在一个标准大气压下，纯水的冰点和沸点分别为32℉和212℉。华氏温度与摄氏温度之间的换算关系为：t℃=5（t℉－32）/9（3）湿度湿空气中水蒸气含量的多少用湿度表示，有以下几种表示方法。1）绝对湿度：单位容积（1m3）湿空气中含有水蒸汽的质量称为湿空气的绝对湿度，单位是g/m3或kg/m3。2）含湿量：在湿空气中，每千克干空气所含有水蒸汽量称为含湿量，用符号d表示，单位是kg/kg或g/kg。如果1kg湿空气中水蒸汽含量为d，则其中干空气的含量则应为（1－d）kg。当大气压力一定时，湿空气中水蒸汽分压力的大小取决于含湿量，空气中水蒸汽分压力愈大，则其含湿量也愈大；如果其中含湿量不变，水蒸汽的分压力将随大气压力的增加而上升，随大气压力的减小而下降。3）饱和湿度：空气在一定的条件下只能容纳一定的水蒸汽量，当所容纳的水蒸汽量达到最大值时的空气称为饱和空气，此时的湿度称为饱和湿度。反之，空气中水蒸汽含量未达到最大值时，称为未饱和空气。空气的饱和状态与温度有关，如将某一温度条件下处于饱和状态的空气的温度升高，它将会变为未饱和空气。同样，如将某一温度条件下处于未饱和状态的空气的温度降到某一温度时，它则会变为饱和空气。4）相对湿度：在同温度条件下，湿空气中所含水蒸汽分压力与饱和水蒸汽分压力的比，或者说在同温度条件下，湿空气的含湿量与饱和状态时含湿量的比值称为空气的相对湿度，用Φ表示。空气的相对湿度表示空气中水蒸汽含量接近饱和时的含量。在相同温度条件下，空气的相对湿度越大，则空气中水蒸汽的含量也越大，环境就显得越潮湿，置于空气中的水就越不容易蒸发；反之，相对湿度越小，空气中水蒸汽含量就越少，环境就越干燥，吸湿能力就越大。（4）焓空气的焓表示单位质量的湿空气所含有的总热量（kcal或kJ），对含湿量为d克的湿空气，其焓等于1kg干空气的焓和d克水蒸汽的焓之总和，用h表示，即h=1.005t+d（2500+1.84t）kJ/kg或者h=0.24t+d（597.3+0.44t）kcal/kg由上式可知，空气的热焓值是由空气的温度和含湿量所决定的。在上式中1.005t+1.84td称为空气的显热量，因为它是以空气的温度形式表现出来的，由空气的温度所决定。上式中的2500d项称为空气的潜热，它是空气中水蒸汽本身所具有的热量，仅随空气的含湿量的变化而变化，而与其温度无关，表示水汽化时所需要的热量，因此称为潜热。只有在空气中的水蒸汽凝结时才放出此项的热量。（5）湿球温度湿球温度是用湿球温度计在空气中测量出来的温度值。由于湿球上水分蒸发吸热，湿球表面的空气层温度下降，因此湿球温度一般总是低于同空气状态条件下的干球温度。干球温度与湿球温度之差称为干湿球温度差，它的大小取决于空气的相对湿度，空气越干燥，即相对湿度越小，其干湿球温度差也越大；相对湿度越大，干湿球温度差也越小；干、湿球温度值相等，说明空气已处于饱和状态，即相对湿度Φ=100％。（6）露点温度空气的饱和含湿量随着空气温度的下降而减少，如果对某一温度条件下的未饱和空气进行冷却降温处理，且使其本身的含湿量保持不变，当空气达到饱和状态时的温度称为露点温度。如果空气继续冷却降温，其中的水蒸汽将会凝结而从空气中析出，因此露点温度可以看作是空气结露与否的临界温度，它取决于空气中含湿量的多少。无论空气的温度高低，只要其含湿量相等，则它们的露点温度是一样的。4.1.2湿空气的焓（h）—湿（d）图及其应用湿空气的焓（h）—湿（d）图的组成湿空气状态参数的计算不是一件复杂的事，但是，在实际工作中，如果频繁地进行计算，终究很不方便。于是有人根据湿空气的4个状态参数（t、h、d、Φ）公式绘制成一种既能联系空气状态参数，又能表达空气状态的各种变化过程的线算图，即湿空气的焓（h）—湿（d）图。它是以焓（h）值为纵坐标，以含湿量（d）为横坐标绘制的。在某一大气压力条件下，它由空气的状态参数焓（h）、含湿量（d）、温度（t）、相对湿度（Φ）及水蒸汽分压力（Pq）等线组组成，示于图4.1。在h-d图上，任意一点都代表着空气的一个状态，它的各种状态参数均可由图查出。此外说明空气自一个状态到另一个状态的热湿变化过程，在h-d图的右下角还标有热湿比线ε。（1）等焓线（h）等焓（h）线是一组与纵轴夹角为135°的平行线，在纵坐标“0”点以上，h＞0；在“0”点以下，h＜0。（2）等含湿量线（d）等含湿量线是一组与纵轴平行且垂直于横轴的平行线。（3）等温线（t）图4.1湿空气的焓(h)-湿(d)图空气的温度t与焓值h成线性关系，因此在h-d图上等温线为一组近相互平行的直线。图4.1湿空气的焓(h)-湿(d)图（4）等相对湿度线在h-d图上，等相对湿度线为一组曲线，相对湿度值自左向右逐渐增大，Φ=100％的相对湿度线称为饱和曲线，该线的各点均表示饱和空气状态点。等湿线与饱和湿度线的交点即为空气状态的露点，等焓线与饱和湿度线的交点则为空气的湿球温度点。h-d图上的饱和曲线将h-d图划成两个区域，其上部为空气未饱和区，其下部为空气的过饱和区。处于过饱和区内空气中的水蒸汽，凝结成细小的水珠形成雾状，因此过饱和区又称为雾区。（5）水蒸汽分压力线（Pq）在横坐标含湿量线上方标出水蒸汽分压力值和该值相对应的且平行纵轴的一组平行线，即为水蒸汽分压力线。（6）热湿比线（ε）在空调运行过程中，被处理的空气常常由一个状态变为另一个状态，在其变化过程中，空气中的热和湿同时均匀地发生变化，那末在h-d图上将空气变化前后的两个状态点连成一条直线，即代表了空气状态变化过程和方向线，湿空气状态在变化前后的焓差（△h=h2-h1）和含湿量差（△d=d2-d1）的比值称为热湿比，用符号ε表示，即：ε=△h/△d热湿比在有些地方又称为空气状态变化前后的角系数。它表示空气状态变化的方向和特征。在空气状态变化过程中，无论其起始状态如何，只要其热湿比相等，它们的状态变化过程线（即热湿比线）均是一组平行线。在湿空气的h-d图上，湿空气在其变化前后如果△h=0，△d≠0，则ε=0；△h≠0，△d=0，则ε=∞。因此△h=0，即ε=0的热湿比线和△d=0，即ε=±∞的热湿比线相交，且将h-d图划分为四个部分，示于图4.2。在ε=0的热湿比线上，由下向上的空气变化过程为等焓去湿过程，由上向下为等焓加湿过程。在ε=∞的湿比线上，由上向下为空气的等湿降温过程。1）在h-d图上，当ε＞0即由0→∞时，称为第一分区（或第一象限），在此分区内的空气变化均为增焓加湿升温过程，即△h＞0，△d＞0。2）当ε＞0，即由∞→0时，称为第二分区（或第二象限），在此分区内的空气变化为增焓减湿过程，即△h＞0，△d＜0。图4.2焓(h)-湿(d)图的分区3）当ε＜0，且ε由0→-∞时，称为第三分区（或第三象限），在此分区内的空气变化为减焓减湿降温过程，即△h＜0，△d＜0。图4.2焓(h)-湿(d)图的分区4）当ε＜0，且ε由-∞→0时，称为第四分区（或第四象限），在此分区内的空气变化过程为减焓增湿过程，即△h＜0，△d＞0。应当指出，每一张h-d图只对应于一定的大气压力。如果大气压力不同，等相对湿度线也将发生相应的变化。如果h-d图上标明的大气压力与使用条件下的空气大气压相差不大（例如△P≤103Pa）时，则采用同一张h-d图，否则应使用与之相应的大气压值下的h-d图。h-d图的应用h-d图上每一个点都代表一种空气状态，同时空气的每一种状态都可以在h-d图上找到相应的位置。而且h-d图上每一条有向线段都代表一种空气的状态变化过程，空气的每一种状态变化过程都可以用h-d图上的有向线段来表示。因而湿空气的h-d图，在空调系统的运行分析及有关的计算中得到了广泛的应用，归纳起来，主要有以下几个方面。（1）确定空气的状态参数如果已知了空气状态参数（t、Φ、h、d）中任意两个独立的参数，即可由空气的h-d图确定其他有关参数，示于图4.3。[例4.1]已知空气的温度t=20℃，相对湿度Φ=60％，所在地区的大气压力B=740mmHg=101325Pa，试确定该状态空气的其余参数。[解]选用大气压力B=101325Pa的空气h-d图，根据t=20℃，Φ=60％决定空气状态点A。将A状态空气沿等湿线dA向下与饱和湿度线Φ=100％相交于C点，则交点C的温度即为A状态空气的露点温度，即t1=12℃，示于图4.4。过点A引等焓线（h=42.5kJ/kg）与Φ=100％相交，则交点B的温度即为A状态空气的湿球温度tS=15.2℃。（2）利用干湿球温度确定空气的状态图4.3状态与参数假定空气的干、湿球温度分别为t和tS，确定空气状态的方法为：在h-d图上沿tS线与饱和湿度线Φ=100％相交于B点，过B点沿等焓线与干球温度线t相交于A，则A点即为干球温度t，湿球温度tS的空气状态点，参看图4.4。图4.3状态与参数[例4.2]某地夏季大气压力P=98642Pa，某时刻室外干球温度tg=38.1℃，湿球温度tS=29℃，试确定空气的状态。[解]利用大气压P=98642Pa的h-d图，沿t=29℃的等温线与饱和湿度线相交于B点，过B点沿等焓线与t=38.1℃的等温线相交于A点，该点即为所求的空气状态点，由A点可知：Φ=52％，h=97.13kJ/kg，d=23g/kg。（3）空气状态变化过程在h-d图上表示图4.4由空气状态点确定t1图4.4由空气状态点确定t1和ts1）等湿加热过程在空调系统的空气处理过程中，常采用表面式空气加热器去加热空气，当空气通过加热器时，其本身获得了热量，提高了温度，但其含湿量没有变化，即△d=0，因此空气状态变化是等湿升温过程，其过程线为图4.5中的A→B，此时则有ε=+∞。2）等湿（干式）冷却过程如果在空调系统中使用表面式冷却器处理空气，且其表面温度高于空气的露点温度，但低于空气的干球温度时，则空气将在含湿量不变（△d=0）的情况下，被冷却而失去热量，即其焓值减少。因此，空气状态的变化为等湿、减焓、降温过程，如图4.5中的A→C，此时ε=－∞。3）等焓减湿过程如果在对空气的处理过程中使用固体吸湿剂（如硅胶）时，空气中的水蒸汽将会被硅胶所吸附，因此空气中的含湿量将会降低，空气失去潜热，而在水蒸汽凝结时所放出的汽化热又会使空气的温度有所升高，但在此过程中，空气的焓值基本不变，只是略为减少了凝结水带走的液体热，空气的变化过程可以近似地看作为等焓减湿升温过程，如图4.5中A→D，此时ε=0。4）等焓加湿过程图4.5空气的状态变化使用喷水室喷淋循环水处理空气时，水吸收空气中的热量而蒸发为水蒸汽，空气失去了显热量而使温度降低，水蒸汽散发到空气中，使空气含湿量增加，潜热量也增加。由于在变化过程中，尽管空气失掉显热，但又得到了潜热，因此空气的焓值基本不变，故此过程称为等焓加湿过程。由于在此处理过程中，与外部没有热量交换，又称为绝热加湿过程，此时循环水温度将稳定在空气的湿球温度上。如图4.5中A→E，由于空气状态变化前后的焓值相等，ε=0。图4.5空气的状态变化5）等温加湿过程向空气中喷入饱和水蒸汽即可实现空气的等温加湿处理过程。空气中增加水蒸汽后，其焓和含湿量都将增加，焓的增加值为加入水蒸汽的全热量。如果喷水的水蒸汽为100℃左右，则空气的处理过程线与等温线近似平行，因此可以认为是等温加湿过程，如图4.5中A→F。6）冷却去湿（干燥冷却）过程如果使用表面式空气冷却器处理空气，当表冷器的表面温度（即表冷器内的冷水温度或制冷剂蒸发温度）低于处理空气的露点时，随着空气温度的下降，其中的水蒸汽将会凝结而从空气中分离出来，从而使空气达到冷却去湿的目的。因此空气的变化过程为冷却去湿，如图4.5中的A→G，由于空气的焓值和含湿量都减少，因此ε＜0。如果使用低于空气露点温度的冷水对空气喷淋时，也可以实现上述处理过程。（4）两种不同状态空气的混合，混合状态点的确定在空调系统的运行调节过程中，为了节省能量的消耗，降低其运行费用，往往在条件允许时，采用新风与一次回风或二次回风进行混合的调节方式。此时存在确定其混合状态点及状态参数问题。设某空调系统在运行中，采用一次混合的运行调节方式，新风状态点为W，其状态参数为tW、hW、dW，且新风量为GW（kg/h），空调房间内的空气状态点为N，其状态参数为tN、hN、dN，且一次回风量为GN（kg/h），如图4.6所示。空调系统的处理风量G=GW+GN，由能量守恒定律可知，空气在混合前的总热量应等于混合后混合空气的热量，即：（GW+GN）h0=GWhW+GNhN（4.1）h0=（GWhW+GNhN）/（GW+GN）（4.2）混合状态点为O，其参数为tO、hO、dO，同理可有：dO=（GWdW+GNdN）/（GW+GN）（4.3）tO=（GWtW+GNtN）/（GW+GN）（4.4）将（4.2）、（4.3）、（4.4）式整理后，可得出下面关系式：（4.5）图4.6两种不同状态空气的混合由数学知识可知，两种状态的空气混合后，其混合状态点位于h-d图上两种空气状态点的连线上，如果用数学方法求出tO、hO、dO，则可以在h-d图上确定其状态点O的位置。图4.6两种不同状态空气的混合在空调系统的运行管理中，一般采用作图的方法去求出混合后状态点的位置，再查出其各参数值。其作图方法为：连结两种空气状态点W和N，使混合状态点O位于WN连线上，且使：OW/ON=GN/GW或OW/WN=GN/G于是混合状态点O的位置便可容易的确定了。[例4.3]某空调系统采用一次回风的空气处理方式，已知大气压力B=101325Pa，系统回风量GN=104kg/h，新风量GW=2.5×103kg/h，空调房间内的空气状态参数为：tN=20℃，Φ=60％；室外空气状态参数为：tW=35℃，ΦW=80％，求一次回风混合状态点的空气参数。[解]根据已知条件，在大气压力B=101325Pa的空气h-d图上，确定空调系统新、回风状态点W和N，并用直线连接W、N。按照两种不同状态空气混合的规律，其新、回风混合状态点O必位于直线WN上的某一位置，且将线段WN分成WO和ON两段，并两线段长度与风量成反比，即：WO/ON=GN/GW=104/2.5×103=4/1因此，将线段WN分成5等份，使ON=WN/5，从而确定O点。从空气的h-d图上可查出：hO=56kJ/kg，tO=23.1℃，dO=12.8g/kg。4.1.3空调系统的分类空气调节（简称为空调）就是把经过一定处理后的空气,以一定的方式送入室内，使室内的温度、相对湿度、流动速度和清洁度等控制在适当范围内的专门技术。通过空气调节的作用,可以在人们长期停留的地方保持适宜的气候条件,创造良好的劳动、工作和生活环境,或满足某些科学试验、工业生产过程的特殊要求。空调系统一般由由空气处理理设备、送送（回）风风机、送（回回）风通道道、空气分分配装置及及冷、热源源等组成。根根据需要，它它们能组成成不同形式式的系统。在在工程实际际中，应从从建筑物的的用途和性性质、热湿湿负荷特点点、空调机机房面积和和位置、初初投资和运运行维修费费用等许多多方面去考考虑，选择择合理的空空调系统。按照空调系统设设备情况，可可对空调系系统进行一一系列的分分类。根据服务务对象不同同分类（1）工艺性空调工艺性空调是指指主要用于于工业和科科学试验的的空调系统统。1）夏季以降温为为主的空调调，以保证证工人手中中不出汗为为主要目的的，对室内内温度和相相对湿度没没有严格的的精度要求求。例如，室室内温度、湿湿度参数分分别为：ttN=27℃～30℃ΦΦN=65％～70％2）恒温恒湿性空空调，对室室内温度和和相对湿度度均有严格格的精度要要求的空调调工程，常常用于精密密机械工业业以及一些些仪表计量量室等。例例如，室内内温度、湿湿度参数分分别要求为为：tN=23±1℃ΦN=60％±5％3）洁净空调，要要求空调房房间内空气气达到一定定洁净程度度的空调工工程，常用用于电子、精精密仪器实实验室、制制药车间和和医院手术术室等要求求无菌无尘尘的工业洁洁净室、生生物洁净室室等。4）人工气候，模模拟高温、高高湿或低温温、低湿以以及高空气气候环境，对对工业产品品进行质量量考核的空空调工程。（2）舒适性空调以人体感觉舒适适为标准的的空调工程程。按照处理理空气所采采用的冷、热热介质分类类（1）中央空调系统统通过冷、热源设设备提供满满足要求的的冷、热水水，并由水水泵输送至至各个空气气处理设备备中与空气气进行热交交换后，把把处理后的的空气送至至空气调节节房间。（2）分散式系统实际上这已经不不是空调设设计中的“系统”概念，它它是把冷热热源设备、空空气处理设设备及其输输送设备组组合成一体体，直接设设于空气调调节房间内内。其典型型的例子就就是直接蒸蒸发式空调调机组，如如窗式空调调机、分体体式空调机机等。（3）其它空调系统统近年来空调系统统和技术发发展，逐渐渐产生了一一些介于前前述两种系系统之间的的空调系统统，这些系系统既具有有中央空调调系统的某某些特点，又又有分散空空调的某些些特点，例例如，可变变冷媒流量量空调系统统和水源热热泵系统等等。按冷、热热介质的到到达位置分分类（1）全空气系统冷、热介质不进进入被空调调房间，而而只进入空空调机房，被被空气调节节房间的冷冷、热量全全部由经过过处理的冷冷、热空气气负担，被被空气调节节房间内只只有风道存存在。此系统的优点是是通风换气气次数多，人人体舒适性性较好。同同时，其检检修的工作作量极小，便便于施工及及使用过程程中的修改改变动。其其缺点是风风道占用空空间较大，输输送空气的的能耗相对对较高。（2）气—水系统空气与作为冷、热热介质的水水同时送进进被空气调调节房间，空空气解决房房间的通风风换气或提提供满足房房间最小卫卫生要求的的新风量，水水则通过房房间内的小小型空气处处理设备而而承担房间间的冷、热热量及湿负负荷。此系统的优缺点点与全空气气系统相反反。由于水水的比热较较大，输送送同样冷、热热量至同一一地点所需需的水管尺尺寸比风道道尺寸小得得多，因此此占用建筑筑空间相对对较小，也也有利于房房间内各小小型空调设设备的独立立控制。从从能耗来看看，输送同同样冷、热热量的距离离相同时，采采用水的能能耗大约只只有采用空空气的1//3。正是是这些优点点，自200世纪80年代以以来，民用用建筑中采采用最广泛泛的一种空空调系统。此系统也有下述述明显的缺缺点：一是是空气风量量通常按最最小新风量量设计，因因此人体对对新风量的的要求随系系统的安装装完成后就就无法再作作大的调整整，因而舒舒适性受到到限制；二二是水管进进入房间后后，由于施施工等方面面的原因，容容易造成漏漏水及夏天天冷水管滴滴凝结水的的问题，导导致检修工工作量加大大；三是水水管、风管管交叉进入入房间，因因而该系统统实际所占占用的建筑筑空间在某某些场合并并不一定显显示出比全全空气系统统具有明显显的优点。（3）直接蒸发式系系统在中央空调系统统中，通常常是用水为为冷、热介介质，即用用冷水机组组先把制冷冷（或用热热交换器等等换热设备备先把水加加热）后，送送至空气处处理设备中中与空气进进行热交换换。在这过过程中，很很显然存在在二次交换换所带来的的热损失，系系统运行效效率相对低低一些。而直接蒸发系统统则利用冷冷媒直接与与空气进行行一次热交交换，其热热效率显然然高于前者者,这将使得得在输送同同样冷（热热）量至同同一地点时时所用的能能耗更少一一些。当然然，由于直直接蒸发系系统在技术术上的原因因，其作用用范围比中中央空调系系统小得多多，因而在在局部小范范围的使用用相对更多多一些。随随着技术和和设备的发发展，相信信其应用范范围会越来来越大。4.2空空调负荷计计算4.2.1计算算空调负荷荷的目的空气调节的目的的是为了保保持室内良良好的空气气环境。然然而，当室室外空气温温度高于室室内温度时时，就有热热量从室外外通过墙壁壁、屋顶和和窗户传入入室内，如如不采取措措施消除这这一热量，室室内温度就就会上升；；当室外温温度低于室室内温度时时，热量将将从室内传传向室外，如如果不向室室内补充相相应的热量量，室内温温度就会降降低。此外外，由于室室内人体、灯灯光、用电电设备、生生产工艺过过程等散热热、散湿，也也会使室内内空气的温温度和含湿湿量发生变变化。总之，在在室内外热热、湿扰量量作用下，某某一时刻进进入空调房房间的总热热量和总湿湿量称为该该时刻的得得热量和得得湿量；从从空调房间间散失出去去的热量称称为耗热量量，某一时时刻为维持持房间恒温温恒湿而需需要空调系系统向室内内提供的冷冷量称为冷冷负荷；相相反，为补补偿房间失失热而需要要向室内提提供的热量量称为热负负荷。同样样，为维持持室内相对对湿度恒定定所需要除除去的湿度度称为湿负负荷。空调房房间的冷负负荷、热负负荷、湿负负荷的大小小，对空调调系统的规规模有着决决定性的影影响，它们们是确定空空调系统送送风量及空空调设备容容量的基本本依据。4.2.2空气气调节室内内外空气计计算参数的的确定室内空气气计算参数数的确定空调室室内空气计计算参数主主要是空气气温度t、相对湿湿度Φ、空气流流速v、洁净度度、允许噪噪声等。空空调室内空空气参数指指标是空气气温度、湿湿度基数和和空调精度度。舒适性性空调的室室内空气计计算参数是是从人体舒舒适感提出出的，其空空调精度要要求较低。工工艺性空调调，则主要要按工艺过过程的特殊殊要求提出出，其精度度要求较高高。另外，工工艺性空调调还必须兼兼顾人体卫卫生要求，即即人体舒适适感和人体体热平衡条条件。（1）人人体舒适感感及热平衡衡人在生生活活动过过程中，体体内经常会会产生一定定的热量和和湿量。这这些热量、湿湿量通过与与周围空气气及环境表表面之间，以以对流换热热及辐射换换热方式进进行热交换换。同时，又又通过汗液液和肺部呼呼出的水分分蒸发而散散热。如果果周围气象象条件与人人体扩散的的热量、湿湿量相当，即即保持稳定定的热平衡衡，人就感感到舒适。人人体与环境境之间的换换热方式均均符合物理理学基本定定律。可是是，人体为为适应环境境气候的变变化，其生生理机能又又有调节产产热率和散散热方式的的能力，从从而能适应应环境，保保持热、湿湿平衡的实实现。然而而，在极端端条件下，人人体生理机机能已无能能力取得热热平衡时，人人就会感到到热或冷。人在空空调环境的的舒适感和和热平衡是是两个含意意不同的概概念。热平平衡是人体体舒适感的的基本条件件，但在不同同气候环境境下，通过人体体热调节作作用达到了了热平衡，而人并不一定感到舒适。另外，保持人身舒适，也意味着环境气候条件必须固定在某一恒定的水平上，实际上人体热调节作用有可能在一定气候参数范围内得到舒适。从人体强健的意义上来说，气候条件有一定的波动，可以锻炼人体的热调节机能，提高人对环境的适应性。目前，国国内外普遍遍认为夏季季空气温度度在22℃～26℃的环境下下，人的生生理和主观观感觉反应应较舒适。而而人对高温温的适应性性一般为228℃～29℃，这是人人感觉舒适适与热的分分界点，也也是人体生生理活动由由正常转向向恶化的开开始。空气湿湿度对施加加于人体的的热负荷并并无直接影影响，但它它决定着空空气的蒸发发能力，因因而直接影影响人与环环境间湿、热热交换（蒸蒸发）的散散热效率。人人体热平衡衡部分借助助于肺部和和皮肤表面面汗液蒸发发而得到冷冷却。虽然然这种冷却却量不一定定高于汗液液的蒸发潜潜热，但这这一蒸发却却能散发人人体相当的的热量。特特别是在酷酷暑高温下下，若环境境空气湿度度过高，将将导致人体体蒸发散热热效率下降降，人体难难以实现热热平衡，引引起人的主主观不舒适适感。空调气气候环境的的空气流速速对人体的的影响，决决定着人体体对流换热热的程度和和人体湿热热交换的散散热效率。在在一定的高高气温和高高湿度环境境下，适当当提高空气气流速将加加强人体换换热，提高高人的舒适适性。实际上上，人体对对环境条件件的反应往往往不可能能用单一的的气候参数数（如t、Φ、v)来描述述。因为这这些因素通通常是同时时对人体施施加影响的的，而且任任一因素的的影响又取取决于其他他因素的水水平。例如如，在舒适适温度222℃～26℃条件下，湿湿度对人的的生理及主主观反应并并不明显，相相对湿度在在30％～85％变动动，几乎觉觉察不出。但但在温度高高于26℃后，湿度度对人体的的影响将逐逐渐明显，如如果能适当当提高空气气流速，则则人的生理理和主观感感觉反应就就舒适得多多。所以在在选择空调调气候环境境参数时，应应该把环境境因素对人人体反应的的综合影响响予以考虑虑。（2）室室内空气计计算参数的的确定确定空空调室内空空气计算参参数主要应应考虑空调调舒适条件件或工艺要要求，同时时还应考虑虑到室外空空气参数、冷冷热源供给给情况、经经济条件及及节能要求求等因素。舒适性性空调的作作用是维持持室内空气气具有使人人感觉舒适适的状态，以以保证良好好的工作条条件和生活活条件。舒舒适性空调调室内设计计参数可按按表4.1所给的的数据选用用。表4.1舒舒适性空调调的室内空空气设计参参数季节温度（℃）相对湿度（%）工作区风速（mm/s）夏季24～2840～60≤0.3冬季18～22高级建筑＞355≤0.2工艺性空调的作作用是满足足生产工艺艺过程对空空气状态的的要求，以以保证生产产过程顺利利进行。工工艺性空调调的室内空空气设计参参数主要取取决于工艺艺要求，随随着工业部部门的不同同有相当差差别。概括括起来，可可分为降温温性空调和和恒温恒湿湿性空调两两类。前者者目的在于于使工人操操作中手不不出汗，不不影响生产产工艺和产产品质量，夏夏季室温要要求不高于于26℃～28℃，相对湿湿度维持在在40％～60％，无无精度要求求；后者要要求比较高高，一般要要求温度基基数为200℃～25℃，精度为±1℃～±0.5℃甚至更低低，相对湿湿度的要求求也比较高高。不同类类型的公共共建筑和部部分生产车车间的空调调室内参数数的具体规规定可详见见《空气调调节设计手手册》。室外空气气设计计算算参数的确确定计算通通过围护结结构传入室室内的热（冷冷）量时，或或计算加热热与冷却进进入室内的的新风所需需要的热量量与冷量时时，都要以以室外设计计参数为计计算依据。然然而，室外外空气状态态在一年中中、一月中中甚至在一一天中也是是一直在变变化着的，采采用怎样的的状态作为为设计依据据呢？根据据《暖通空空调设计规规范》有关关规定确定定的部分城城市空调室室外设计参参数参见表表4.2。表4.2我我国主要城城市空调室室外空气设设计参数地名大气压（Pa）室外计算干球温温度(℃)夏季室外计算湿湿球温度(℃)冬季室外计算相相对湿度（%）室外平均风速((m/s))冬季夏季冬季夏季冬季夏季齐齐哈尔10039198792-2830.622.9712.83.2哈尔滨10012598392-2930.323.4743.83.5长春9945897725-2630.524.2684.23.5沈阳10212599992-2231.425.4643.12.9大连10132599458-1428.425585.84.3乌鲁木齐9519293459-2734.118.5801.73.1西宁7746077327-1525.916.4481.71.9兰州8505984260-1330.520.2580.51.3银川8985988392-1830.622581.71.7西安9785895859-835.226671.82.2呼和浩特9012688926-2229.920.8561.61.5包头9039289059-2230.921553.23.2太原9332591859-1531.223.4512.62.1北京102391100125-1233.226.4452.81.9天津102658100525-1133.426.9533.12.6石家庄10172599592-1135.126.6521.81.5济南10199199858-1034.826.7543.22.8青岛102525100391-92926645.74.9上海102658100525-43428.2753.13.2徐州102258100125-834.827.4642.82.9南京102525100391-63528.3732.62.6无锡102791100391-433.428.4744.13.8合肥102391100258-73528.2752.52.6杭州102525100258-435.728.5772.32.2宁波10132599992-334.528.5782.92.9南昌10185899858-335.627.9743.82.7福州10132599592435.228742.72.9厦门10145899992633.427.6733.53郑州10132599192-735.627.4603.42.6洛阳10092598792-735.927.5572.52.1武汉102391100125-535.228.2762.72.6长沙10159199458-335.827.7812.82.6汕头101858100525632.827.7792.92.5广州10132599992533.527.7702.41.8海口1015911002581034.527.9853.42.8桂林10025898525033.927713.21.5南宁10119199592534.227.5751.81.6成都9939294792131.626.7800.91.1重庆9799296392236.527.3821.21.4贵阳8972688792-33023782.22昆明8119380793125.819.9682.51.8拉萨6506165194-822.813.52.2.3空调室外外计算温度度的简化统统计方法表4..2中列出出城市的空空调冬季、夏夏季室外计计算温度，《采采暖通风与与空气调节节设计规范范》建议也也可以按以以下所述的的简化统计计方法确定定。（1）冬季空调室外外计算温度度，可按下下式确定：：twk=0..30tllP+0..70tPP·min（4.6）式中twk为冬冬季空调室室外计算温温度（℃）；tlPP为累年最最冷月平均均温度（℃）；tP··min为累累年最低日日平均温度度（℃）。（2）夏夏季空调室室外计算干干球温度，可可按下式确确定：ttwg=0..47trrp+0..53tmmax（4.7）式中twg为夏夏季空调室室外计算干干球温度（℃）；trpp为累年最最热月平均均温度（℃）；tmaax为累年年极端最高高温度（℃）。（3）夏夏季空调室室外计算湿湿球温度，可可按下式确确定：tws=0..72tss·rp+0..28tss·max（4.8）tws=0..75tss·rp+0..25tss·max（4.9）tws=0..80tss·rp+0..20tss·max（4.10）式中tws为夏夏季空调室室外计算湿湿球温度（℃）；ts··rp为累年年最热月平平均温度和和平均相对对湿度相对对应的湿球球温度（℃），可在在当地大气气压下的hh-d图上上查得；ts··max为累累年极端最最高温度和和最热月平平均相对湿湿度相对应应的湿球温温度(℃),可在当当地大气压压下的h--d图上查查得。注：公公式（4.8）是用用于北部地地区，公式式（4.9）是用用于中部地地区，公式式（4.10）适适用于南部部地区。（4）夏夏季空调室室外计算日日平均温度度，可按下下式确定：：ttwp=0..80trrp+0..20tmmax（4.11）式中twp为夏夏季空调室室外计算日日平均温度度（℃）；trpp，tmax同式（4.7）。4.2.3空调调室内冷（热热）、湿负负荷计算目前世世界上普遍遍应用的空空调冷负荷荷计算方法法有4种：反应应系数法、谐谐波反应法法、传递函函数法、冷冷负荷系数数法。19982年由由我国原城城乡建设环环保部主持持，评议通通过了谐波波反应法和和冷负荷系系数法这两两种负荷计计算方法。空调房房间的得热热量通常由由以下几个个方面组成成：1）由由于太阳辐辐射进入房房间的热量量和室外空空气温差经经围护结构构传入房间间的热量。2）人人体、照明明、各种工工艺设备和和电气设备备散入空间间的热量。空空调房间的的得湿量主主要为人体体散湿、工工艺过程和和工艺设备备散发出来来的湿量。某一时时刻由室外外进入室内内的热量和和室内热源源散发的热热量，共同同构成了该该时刻的瞬瞬时得热量量。瞬时得得热量中，包包含有潜热热和显热两两部分热量量，显热又又由对流热热和辐射热热两部分组组成。瞬时时得热量中中的潜热和和显热中的的对流热，可可以立即构构成瞬时冷冷负荷；而而显热中得得辐射热，必必须投射到到围护结构构和家具等等蓄热体表表面上，只只有当蓄热热体表面因因吸热而温温度升高，高高于室内温温度时，蓄蓄热体表面面的热量才才会以对流流的方式传传给周围空空气，形成成房间的瞬瞬时冷负荷荷。由于辐辐射热形成成的冷负荷荷，不仅在在数量上小小于对流热热，而且在在时间有所所滞后，这这是由围护护结构和家家具的蓄热热特性所决决定的，所所以空调室室内的得热热量一般总总是高于冷冷负荷，除除非当围护护结构和家家具完全没没有蓄热能能力时，得得热量才会会等于冷负负荷。空调房房间冷（热热）、湿负负荷是确定定空调系统统送风量和和空调设备备容量的基基本依据。空调室内内夏季冷负负荷（1）通过外墙和屋屋顶得热形形成的冷负负荷当室外外空气温度度高于室内内空气温度度时，热量量就从室外外通过外墙墙或屋顶传传入室内。这这一传热量量的大小除除了与室内内外空气温温度差成正正比外，还还与外墙或或屋顶的构构造情况如如厚度、材材料性质、传传热系数KK、内外表表面空气流流速等因素素有关。此此外，由于于室外空气气温度的逐逐时变化，而而且同一时时刻不同朝朝向的围护护结构外表表面所接受受的太阳辐辐射强度也也不一样，使使通过外墙墙和屋顶得得热量的计计算十分复复杂，再加加上墙体和和屋顶自身身的蓄热和和放热特性性，使这一一得热量所所形成的冷冷负荷的计计算显得相相当繁琐。为了简简化使用计计算，综合合考虑了上上述诸多因因素，通过过计算机的的回归整理理，可用一一个当量室室外温度即即冷负荷计计算温度ttlf,来概括所所有的室外外因素的作作用。只要要知道了tt1f,就可以用用下式来计计算通过外外墙或屋顶顶得热造成成的室内冷冷负荷。LLQwτ=KF[[(tlff+td)-tN]（4.12）式中LQwτ为为计算时刻刻通过外墙墙或屋顶得得热形成的的冷负荷（W)；K为外外墙或屋顶顶的传热系系数[W//（m2·℃）]；F为建建筑物外墙墙或屋顶的的传热面积积（m2）；tlff为外墙或或屋顶冷负负荷计算温温度（℃）；td为为冷负荷计计算温度ttlf关于地地区的修正正值；tN为为室内空气气设计温度度（℃）。本章中中所引用的的各种系数数和参数除除特殊说明明外，其他他的具体数数值可从《空空气调节设设计手册》中中查得。（2）通通过外窗得得热形成的的冷负荷在室内内外温差作作用下，玻玻璃窗瞬变变传热引起起的冷负荷荷可按下式式计算：LQQτ=KF((twτ-tN)（4.13）式中LQτ为玻玻璃窗瞬变变传热引起起的冷负荷荷（W）；K为玻玻璃的传热热系数，单单层窗K==5.8WW/(m22·℃),双层窗窗K=2..9W/((m2·℃)；F为窗洞的面积（m2);twτ为计算时刻室外外空气温度度（℃）；tN为为室内空气气设计温度度。（3）通过玻璃窗户户进入室内内的太阳辐辐射热形成成的冷负荷荷太阳光光照射在玻玻璃表面上上，有相当当一部分热热能直接透透过玻璃进进入室内，一一小部分在在透过玻璃璃时被玻璃璃吸收，还还有一小部部分被玻璃璃外表面反反射到室外外环境中去去。这3部分太阳阳辐射热与与玻璃的性性质、层数数有关。所所以，进入入室内的太太阳辐射热热的多少取取决于多种种因素，如如玻璃外表表面的太阳阳辐射强度度、玻璃的的性质、层层数、遮阳阳设施等，因因而使得热热量的计算算过程甚为为繁复。为了简简化计算，综综合考虑各各种因素的的影响，制制成方便表表格，这样样就可以按按下式来计计算通过玻玻璃窗的太太阳辐射得得热量：QQτ=qfτ·F·CS·Cn（4.14）式中Qτ为计算算时刻通过过玻璃窗进进入室内的的太阳辐射射得热量（W）；qfττ为计算时时刻通过单单层3mmm层普通玻玻璃进入室室内的太阳阳辐射热（W/m2）；F为窗窗洞面积（m2）；CS为为玻璃类型型修正系数数；Cn为为遮阳系数数。（4）室内热源散热热形成的冷冷负荷室内热热源包括人人体散热、照照明散热及及工艺设备备散热。室室内热源散散出的热量量包括显热热和潜热两两部分，显显热散热中中对流热即即刻形成瞬瞬时冷负荷荷，而辐射射热部分则则先被围护护结构等物物体表面所所吸收，然然后再缓慢慢地逐渐散散出，形成成滞后冷负负荷。潜热热散热会即即刻形成瞬瞬时冷负荷荷。所以，室室内热源散散热形成的的冷负荷并并不等于其其得热量，而而是小于得得热量。但但在舒适性性空调工程程设计中，为为了简化计计算，常常常近似地认认为室内热热源得热量量就等于其其形成的冷冷负荷。1）人人体散热与与散湿舒适性性空调常常常会因为人人体散热和和散湿而形形成主要的的空调负荷荷，如会场场、舞厅、影影剧院、体体育馆、候候车室、百百货商场等等人员密集集的场所。人人体向室内内空气以显显热和潜热热的方式同同时散发着着热量和湿湿量，人体体通过对流流、传导或或辐射等方方式散发出出来的热量量，能直接接影响空气气的温度，故故称为显热热；而潜热热是指人体体散发的湿湿量，即水水蒸汽所包包含的气化化热。人体散散热和散湿湿量与性别别、年龄、衣衣着以及环环境条件等等多种因素素有关，一一般认为，成成年女子的的散热、散散湿量约为为男子的885％，儿儿童则约为为75％。为为了实际计计算方便，可可以成年男男子为基础础，乘以考考虑了各类类人员组成成的比例系系数，称为为群集系数数，用下列列公式来计计算人体的的散热量或或散湿量：：人体体散热量QQQ=qnnn′（4.15）人体体散湿量WWW=wnnn′（4.16）式中q为不同室室温和劳动动性质时成成年男子散散热量（WW）；w为不不同室温和和劳动性质质时成年男男子散湿量量（g/hh）；n为室室内全部人人数；n′为为群集系数数。2）照照明灯具散散热照明灯灯具在使用用时消耗电电能，这些些电能最终终都转化为为热能散发发在室内，所所以只要知知道了照明明灯具的电电功率，就就可以计算算其得热量量。根据照照明灯具的的类型，其其得热量为为：白炽灯灯Q=NN(W))（4.17）荧光灯灯Q=nnN(WW)（4.18）式中N为照明灯灯具的电功功率；n为荧荧光灯镇流流器消耗功功率系数，当当镇流器在在空调房间间内时，取取n=1..2,当镇镇流器暗装装在顶栅之之内时，可可取n=11.0。3）用用电设备散散热用电设设备的散热热量包括电电热设备的的散热量和和电动设备备的散热量量。电热设设备消耗的的电能，最最终也转化化为热能，散散发给空气气。如果没没有局部通通风设备将将这些热量量排除，电电能转化的的热量将会会全部散发发在室内，即即：Q=NN（4.19）式中Q为电热设设备散热量量（kW）；N为室室内同时使使用的电热热设备的实实际使用功功率的总和和（kW）。电动设设备是指由由电动机拖拖动的生产产设备。无无论这些生生产工艺设设备是怎样样工作的，电电动机消耗耗的电能最最终也必然然全部都变变成热能。如如果电动机机与生产工工艺设备都都在空调房房间内，这这些热量就就全部散发发在室内，其其散热量计计算公式如如下：Q=NN（4.20）式中Q为电动设设备散热量量(kW)；N为同时使用的电电动机实际际输入功率率（不是铭铭牌功率）的的总和(kW)。如果生产工艺设设备在空调调房间内，而而电动机在在房间外，则则生产工艺艺设备在空空调房间的的散热量为为：Q=ηηN（4.21）式中η为电动机效率。空调室内内冬季热负负荷空气调调节系统冬冬季的加热热、加湿所所耗费用远远小于夏季季的冷却、去去湿所耗费费用。为便便于计算，冬冬季可按稳稳定传热方方法计算传传热量，而而不考虑室室外气温的的波动。其其计算方法法与采暖耗耗热量计量量方法相同同，只是采采用冬季空空调室外计计算温度，而而不采用采采暖室外计计算温度，且且因为空调调室内压力力稍高于大大气压力，故故无需计算算冷风渗透透所形成的的热负荷。空调系统统湿负荷计计算空调系统的湿负负荷主要来来自人体散散湿和工艺艺设备散湿湿。（1）人人体散湿人体散散湿参见前前述人体散散热与散湿湿有关内容容，人体散散湿量可按按（4.16）式式计算。（2）敞敞开水槽表表面散湿量量敞开水水槽表面散散湿量按下下式计算W=β(Pqb-Pq)FP//B(kkg/s))（4.22）式中Pqb为相相应于水表表面温度下下饱和空气气的水蒸汽汽分压力（Pa）；Pq为为空气中水水蒸汽分压压力（Paa）；F为蒸蒸发水槽表表面积（mm2）；P为标标准大气压压力，其值值是1011325PPa；B为当当地实际大大气压力（Pa）；β为蒸蒸发系数[[kg/((N·s)]。β按下下式确定：：β=（α+0.0003633v）×10-5式中α为不同水温下的的扩散系数数[kg//(N·s)]，按按表4.3的规定定；v为水面上空气流流速（m//s）。表4.3不不同水温下下的扩散系系数水温（℃）＜30405060708090100α[kg/(N··S)]0.00430.00580.00690.00770.00880.00960.01060.01254.2.4空调调房间的送送风量和新新风量空调房间间夏季送风风量和送风风状态参数数的确定在已知知空调冷（热热）、湿负负荷的基础础上，计算算送入空调调室内的空空气量和空空气状态参参数，是选选择空气处处理设备的的重要依据据。设某空空调室内总总冷负荷为为∑Q，总湿负负荷为∑W,为了保保持室内空空气状态参参数焓为hhN，含湿量量dN，需要向向房间送入入焓为hoo、含湿量量为do的G(kgg)空气，以以吸收室内内的冷（热热）、湿负负荷。根据据热湿平衡衡原理，送送风气流所所吸收的热热量和湿量量，必等于于室内的冷冷负荷和湿湿负荷：G((hN-ho)=∑Q(4.23）G((dN-do)=∑W（4.24）图4.7送风状态点的确定如果已已知送风量量状态参数数do和ho,就可可以计算出出送风量GG：图4.7送风状态点的确定G=∑Q/(hhN-ho)或G=∑W/(ddN-do)((4.25）空气状状态过程的的热湿比线线ε：εε=∑Q/∑W=(hhN-ho)/(ddN-do)（4.26）于是，可可以按下述述步骤确定定空调房间间夏季送风风状态点：：（1）在h-d图上上定出室内内空气状态态点N(hhN,dN),过N点作一条ε=∑Q/∑W的热湿比比线，如图图4.7所示。（2）确确定送风温温差△t0=tN-t0人们根根据实践经经验，按不不同的使用用对象规定定了合适的的送风温差差示于表44.4。表4.4由由空调精度度确定送风风温差空调精度△t00（℃）送风温差△t00（℃）换气次数（次//h）±0.1～0..22～3150～20±0.53～6＞8±1.06～10≥5＞±1.0≤15（3）确确定送风温温度t0=tN-△t0在h-d图上，tt0线与ε线的交点点就是送风风状态点OO。送风状状态点O（hO，dO）确定之之后，代入入（4.25）式式便可以求求出所需要要的送风量量G。对于无无精度要求求的舒适性性空调系统统，送风状状态点不受受送风温差差限制，故故可采用最最大温差送送风，即露露点送风。过过室内状态态点N作热湿比比线ε，与90％～95％相对对湿度线交交点L，L点即可作作为该系统统的送风状状态点，示示于图4.8。空调房间间冬季送风风量和送风风状态参数数的确定图4.8露点送风在冬季季，通过围围护结构的的温差传热热往往是由由室内向室室外传递，只只有室内热热源向室内内散热。因因此，冬季季室内余热热量往往比比夏季少得得多，常常常为负值，而而余湿量则则冬夏一般般相同。这这样，冬季季房间的热热湿比值一一般小于夏夏季，常常常出现负值值，所以冬冬季空调送送风温度tt0’大都高于于室温tN，即t0′＞tN。图4.8露点送风由于送送热风时，送送风温差可可比送冷风风时的温差差值大，所所以冬季送送风量可比比夏季小，故故空调送风风量一般是是先确定夏夏季送风量量，冬季既既可采用与与夏季相同同送风量，也也可少于夏夏季送风量量。全年采采取固定送送风量的空空调系统称称为定风量量系统。定定风量系统统调节比较较方便，但但不够节能能。若冬季季采用提高高送风温度度、加大送送风温差的的方法，可可以减少送送风量，节节约电能。但但送风温度度不宜过高高，且送风风量也不宜宜过少，必必须满足最最少换气次次数的要求求。新风量GGW的确定一般情况下，送送风空气由由新风和回回风组成，示示于图4.9。图4.9新风+回风系统由于空调系统中中，新风的的热、湿处处理消耗能能量很多，所所以，使用用的新风量量愈小，就就愈经济。但但是，实际际上减少新新风量会受受到限制的的，新风量量太小，会会使室内空空气品质不不能满足卫卫生要求，或或不能保持持空调房间间“正压”要求。一一般规定，空空调系统中中新风量占占总送风量量不应低于于10％。图4.9新风+回风系统（1）对对民用建筑筑空调，每每人最小新新风两按表表4.5的规定定。表4.5民民用建筑空空调最小新新风量[mm3/(人·h)]建筑类别影剧院体育馆百货商场办公室会议室餐厅一般病房高级客房最小新风量8.58.08.52550201730备注不吸烟不吸烟不吸烟不吸烟大量吸烟少量吸烟不吸烟少量吸烟（2）生生产厂房应应按补偿排排风（包括括局部排风风和全面排排风），保保持室内55Pa～10Paa“正压”要求以及及保证每人人不小于330m3/h的新风风量等计算算风量的最最大值，若若其最大值值仍不足总总送量的110％，则则新风量应应按总送风风量的100％计算，以以确保卫生生和安全。（3）对某些特殊空空调，则要要根据室内内的生产工工艺要求来来确定新风风量。例如如，某些生生图4.10全新风系统产或工作过程会会散发出有有害气体、细细菌等污染染物，这时时为防止交交叉感染，空空调送风中中不能含回回风，其结结果是新风风量必须等等于送风量量，即全新新风系统，示示于图4.10。图4.10全新风系统冷（热热）负荷简简化计算方方法空调系统统夏季冷负负荷简化计计算方法空调房房间夏季冷冷负荷应严严格按照本本节第4.2.33节规定的的方法去计计算，当计计算条件不不具备时，可可采用下列列简化计算算方法。（1）简简化计算法法以外围围护结构和和室内人员员两部分为为基础，把把整个建筑筑物看成一一个大空间间，按各朝朝向计算冷冷负荷，再再加上在室室人员按每每人1166W计算人人体的散热热，然后将将计算结果果乘以新风风负荷系数数1.5，即即为建筑物物的总冷负负荷。Q=(∑∑QWw+1166n)×1.5（4.27）式中Q为建筑物物空调系统统总冷负荷荷（W）；∑QWW为整个建建筑物围护护结构引起起的总冷负负荷（W）；n为建建筑物内总总人数。建筑物物围护结构构包括各朝朝向的外墙墙和屋顶，可可用下列公公式计算整整个围护结结构引起的的总冷负荷荷：∑QW=∑KiFi[(tlff+td)-tN]（4.28）式中Ki为外墙墙或屋顶的的传热系数数[W/((m2·℃)]；Fi为为该建筑物物外墙或屋屋顶的传热热面积（mm2）；tlff为冷负荷荷计算温度度（℃）；td为为冷负荷计计算温度ttlf关于地地区的修正正值（℃）；tN为为室内空气气设计温度度（℃）。（2）冷冷负荷指标标估算法如果为为了预先估估算空调工工程的设备备费用，而而时间上又又不允许按按以上简化化计算法计计算空调建建筑的总冷冷负荷，则则可根据在在实际工作作中积累的的空调负荷荷概算指标标作粗略估估算。空调调负荷概算算指标是指指折算到建建筑物每11m2空调面积积所需制冷冷机或空调调器提供的的冷负荷值值。空调冷冷负荷指标标估算法是是以旅馆为为基础，对对其他建筑筑物乘以修修正系数β：旅馆81W/mm2～93W//m2（中外合合资旅游旅旅馆目前提提高到1005W/mm2～116WW/m2）办公楼β=1.22图书馆β=0.55（按总面面积）商店β=0.88（只营业业厅空调）β=1.5（全部空调）体育馆β=3.00（按比赛赛馆面积))β=1.55(按总建建筑面积）大会堂β=2.00～2.5影剧院β=1.22（电影厅厅空调）β=1.55～1.6（大大剧院空调调）医院β=0.88～1.0建筑物物总面积小小于50000m2时，宜取取上限值；；大于100000m2时，宜取取下限值。对对于单层住住宅或楼房房局部居室室空调，冷冷负荷指标标宜取1774W/m2～209WW/m22。注意，按按上述概算算指标确定定的冷负荷荷，即是空空调器或制制冷机的容容量，不必必加系数。空调系统统冬季热负负荷简化计计算民用建建筑空调系系统冬季热热负荷，可可按冬季采采暖热负荷荷指标估算算后，再乘乘以空调系系统冬季用用室外新风风量的加热热系数1..3～1.5即可可。冬季采采暖热负荷荷估算方法法有两种：：（1）窗窗墙比公式式法当已知知外墙面积积、窗墙比比及建筑面面积时，采采暖供热指指标可按下下式估算：：qq=1.1163(662+1..5)A((tN-tW)/F（4.29）式中q为建筑物物采暖热负负荷指标（W/m2）；62为为外窗面积积与外墙面面积（包括括窗在内）之之比；A为外外墙总面积积（包括窗窗）（m2）；F为总总建筑面积积（m2）；tN为室内采采暖设计温温度（℃）；tW为冬季空空调室外计计算温度（℃）。（2）单单位面积热热指标比当只要要知道总建建筑面积时时，其采暖暖指标可参参考下列数数值：住宅447W/m2～70W//m2办公楼楼、学校58WW/m22～81W//m2医院、幼幼儿园64W//m2～81W//m2旅馆558W/m2～70W//m2图书馆馆47W//m2～76W//m2商店664W/m2～87W//m2单层住住宅881W/m2～105WW/m22影剧院院93W//m2～116WW/m22大礼堂堂、体育馆馆1116W/m2～163WW/m22总建筑面积大，外外围护结构构热工性能能好，窗户户面积小，采采用较小的的指标；反反之，采用用较大的指指标。此外，上上述热指标标已包括管管道损失在在内，可用用它直接作作为选锅炉炉的热负荷荷，不必再再加系数。4.3中央央空调系统统的冷热源源中央央空调系统统的冷源在目前前条件下，人人工制冷都都是采用液液体气化时时要吸收热热量的特性性，使被冷冷却介质温温度降低，达达到制冷目目的。要使使致冷剂液液体不断地地气化，不不断吸热而而连续制冷冷，构成制制冷循环，则则必须给制制冷系统提提供一定的的能量。目目前常用的的制冷方式式主要有两两种形式：：压缩式制制冷和吸收收式制冷。压缩式制制冷的基本本原理压缩式制冷的基基本原理示示于图4.11。图4.11压缩式制冷循环基本原理示意图从图44.11可以以看出，压压缩式制冷冷系统主要要由压缩机机、冷凝器器、膨胀阀阀（或称节节流阀）和和蒸发器四四大部分组组成。这些些设备用管管道依次联联结而成一一个封闭系系统。系统统在工作时时，压缩机机将蒸发器器内所产生生的低压（低低温）制冷冷剂蒸气吸吸入压缩机机气缸内，由由于压缩机机运转的机机械能转化化为制冷剂剂蒸气的内内能，使制制冷剂蒸气气的温度和和压力均升升高，当压压力到稍大大于冷凝器器内的压力力时，高温温高压制冷冷剂气体排排至冷凝器器。因此，压压缩机起着着对制冷剂剂气体的压压缩和输送送作用。在在冷凝器内内，温度和和压力较高高的制冷蒸蒸气与温度度比较低的的冷却水（或或空气）进进行热交换换，而被冷冷凝成液体体。制冷剂剂液体在经经膨胀阀节节流降压后后，进入蒸蒸发器，在在蒸发器内内吸收被冷冷却物体的的热量而气气化。这样样，被冷却却物体（水水、盐水或或空气）便便得到冷却却。蒸发器器中所产生生的制冷剂剂蒸气又被被压缩机抽抽吸。因而而制冷剂便便在系统中中经过压缩缩、冷凝、节节流、气化化过程，不不断完成制制冷循环。图4.11压缩式制冷循环基本原理示意图目前，在在中央空调调系统中，压压缩式制冷冷是应用最最广泛的一一种制冷方方式，压缩缩式制冷机机主要有活活塞式制冷冷压缩机、离离心式制冷冷压缩机和和螺杆式制制冷压缩机机。近年来来新研制的的涡旋压缩缩式制冷机机，已开始始在一些小小型机组上上逐渐应用用。图4.12活塞式压缩机工作原理示意图活塞式冷冷水机组图4.12活塞式压缩机工作原理示意图活塞式式冷水机组组由活塞式式制冷压缩缩机、冷凝凝器、热力力膨胀阀、蒸蒸发器等组组成，并配配有自动能能量调节和和自动安全全保护装置置。活塞式制冷压缩缩机的工作作原理图示示于图4.12。其工作过程包括括吸气、压压缩、排气气三个过程程。吸气：：由图4.12可知知，当活塞塞向下运动动时，排气气阀片在自自重和弹簧簧的作用下下关闭，汽汽缸内压力力迅速下降降，当汽缸缸内压力低低于吸气压压力P1时，由于于压力差的的作用，吸吸气阀片打打开，吸气气过程开始始。当活塞塞运动到下下止点时，吸吸气过程完完成。压缩：：当活塞向向上运动时时，进入汽汽缸内的制制冷剂气体体受到压缩缩，这时吸吸气阀片在在汽缸压力力增大的作作用下迅速速关闭。随随着活塞的的向上运动动，汽缸内内的压力和和温度均相相应升高。当当汽缸内压压力达到排排气压力PP2时，压缩缩过程结束束。排气：：当活塞继继续向上运运动时，汽汽缸内制冷冷剂气体的的温度和压压力继续升升高，且大大于排气压压力P2时，排气气阀片打开开，进行排排气。当活活塞到达上上止点时，排排气过程结结束。在排排气过程中中压力不变变。由于活活塞式制冷冷压缩机，在在运行过程程中存在着着余隙容积积，有少部部分制冷剂剂气体无法法排出，其其压力与排排气压力相相等，排气气阀片在自自重和弹簧簧力作用下下关闭。活塞式式制冷压缩缩机的曲轴轴每旋转一一周，每一一个汽缸即即进行一次次吸气、压压缩和排气气过程。活塞式式制冷压缩缩机的主要要特性：（1）采采用普通金金属材料制制造，加工工容易，因因而价格相相对便宜。制制冷量在550kW以以下时，比比离心式和和螺杆式制制冷机便宜宜，广泛用用于柜式空空调机、房房间空调器器以及冷负负荷在3552kW以以下的空调调系统中。（2）压压力范围广广，不随排排气量而变变，能适应应比较宽广广的冷量要要求，适用用于中小容容量的空调调系统。（3）与与其他形式式制冷机相相比，其制制冷系数稍稍低。但与与离心式制制冷机相比比，容易获获得高的压压缩比，且且不会出现现喘振，故故可用于550kW以以下的空气气热源热泵泵。（4）采采用多机头头，高速多多缸（转速速14000r/miin～20000r/miin,缸数数6个～12个），短短行程，大大缸径，可可以提高单单机容量和和部分负荷荷时的调节节性能。（5）采采用标准化化生产的模模块式冷水水机组，体体积小、重重量轻、噪噪声低、占占地小，可可以组合成成多种容量量。（6）由由于往复运运动的惯性性力大，转转速不能太太高，因此此单机容量量较小。（7）对对于单机头头，转速不不变的机组组，只能用用改变汽缸缸工作个数数来调节冷冷量。当冷冷负荷减少少时，通过过能量调节节机构使压压缩机部分分汽缸卸载载。由于卸卸载汽缸中中仍有气体体在流动，活活塞仍在做做往复运行行，需耗费费能量，故故用能量机机构调节冷冷量时，所所耗功不是是随冷量的的减少以相相同比例递递减，因此此部分负荷荷下的调节节性能较差差。活塞式式冷水机组组用于民用用建筑中的的单机制冷冷量范围大大约为300kW～300kkW左右。近近年来，为为了满足民民用建筑规规模日益增增大的要求求，活塞式式冷水机组组容量有不不断增加的的趋势。最最常见的增增大制冷机机组容量的的方法就是是采用多台台压缩机联联合运行的的方式，通通称为多机机头机组。例例如，300HK系列列多机头活活塞式机组组，单台压压缩机制冷冷量为1116kW，目目前最大可可组合8台压缩机机运行，使使机组总制制冷量达到到930kkW。多机机头机组的的另一个优优点是在运运行过程中中可对各台台压缩机进进行单台独独立起停控控制，以适适应负荷变变化的需要要，如300HK系列列中8机头机组组的调节范范围为122.5％～～100％。虽虽然这种调调节方式是是步进式的的，对于大大多数民用用建筑的空空气调节系系统来说，其其适应性是是相当好的的。在一些些国外产品品中，压缩缩机的台数数组合更多多，总制冷冷量也更大大，可达11500kkW以上。活塞式式冷水机组组的性能系系数COPP值较低，约约为3.66左右，常常用的制冷冷剂为R22和R12。机组组可为空调调系统提供供5℃～12℃左右的冷冷媒水，适适用于单机机容量小于于580kkW的中小型型空调系统统。表4.6示出LSJJ系列活塞塞式冷水机机组主要技技术参数。表表中的制冷冷量是指冷冷却水进口口温度为332℃，出口温温度为366℃，冷媒水水出口温度度为7℃时的制冷冷量。当冷冷却水进、出出口温度不不是上述规规定值时，要要想保持冷冷媒水出口口温度不变变，则需要要改变冷却却水的流量量。螺杆式冷冷水机组螺杆式式冷水机组组由螺杆式式制冷压缩缩机、冷凝凝器、蒸发发器、热力力膨胀阀、油油分离器以以及自控元元件和仪表表等组成。螺杆式式制冷压缩缩机是回转转式压缩机机的一种，与与活塞式压压缩机同属属于容积式式压缩机的的范畴。从从压缩气体体的原理来来看，活塞塞式与螺杆杆式有共同同的特点，即即都是依靠靠容积的变变化而压缩缩气体；其其不同之处处