暖通空调工程设计方法与系统

暖通空调工程设计方法与系统分析

嘉兴学院建筑工程学院吴晓艳2011.2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

32学时：理论22学时，上机10学时考试方式

闭卷考试评分标准平时成绩：20%上机成绩：30%理论考试：50%绪论一、什么是暖通空调采暖通风与空气调节HVACHeating、Ventilating&AirConditioning暖通空调的任务是什么？维持一种室内环境，使其满足1、人的舒适与健康2、工业产品质量3、提高劳动效率1、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在高于外界环境。是人类最早期开始使用的室内温度指标控制手段。分类：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，目前的楼房中。采暖系统的影响：舒适感（温度），卫生、美观、能量的有效利用。2、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：

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（AirConditioning）——简称空调空调技术需要涉及以下主要内容：特定空间内、外干扰量的确定与计算空气的处理方法与装置的选择空调系统形式的确定与设计气流组织设计与风口选择空气的净化处理空调系统的消声、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：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。典型空调系统主要由四部分组成：被调对象空气处理设备空气输送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。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，有通风系统和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。制冷机循环示天意图全空气系耍统示意图全水系饰统示意闹图空气—狂水系统级示意图冷剂空赴调系统燃示意图冷剂空调毛系统示意轨图中央空规调系统箱示意图第一章卡热湿环政境1-1傅热湿环境预的构成及兄对人体的放作用一、热帽湿环境皆的构成人体与当外界的悲热交换显热交让换人体对流丙热交换呼吸对流谱热交换辐射热称交换潜热交廉换皮肤表面爱蒸发放热呼吸蒸伟发放热代谢热皇=蒸发散斑热+对流散车热+辐射丽散热+仙对外做掩功+身泼体蓄热动量热平衡鸦方程：人体蓄热泽量人体代谢巩产热量活动强距度M、着衣量Icltr人体对回外作功人体与非环境辐落射换热呼吸及其人体与付环境对渐流换热呼吸和皮升肤表面蒸眯发散热ｔ、v热湿环泉境的构般成：空气温岂度t、相对辈湿度、速度v、平均累辐射温艇度tr、人体着筑衣热阻和脏代谢率。平均辐射桶温度:一个假想虑的等温围倾合面的表火面温度，球它与人体社间的辐射火热交换量堆等于人体选周围实际龙的非等温蔬围合面与功人体间的假辐射热交宁换量。=代谢热伯=蒸发散其热+对流散捡热+辐射牛散热+绒对外做绒功+身忽体蓄热替量热平衡方油程：人体蓄担热量人体代压谢产热帐量活动强引度M、着衣量Icltr人体对船外作功人体与环本境辐射换笑热呼吸及溜人体与软环境对筹流换热呼吸和航皮肤表拐面蒸发扶散热ｔ、v热湿环境惹的构成：空气温昆度t、相对湿之度、速度v、平均执辐射温旱度tr、人体着颂衣热阻和吉代谢率。人体的回正常温衔度：HotCold38oC32oC36.跑5~3串7℃人体与鉴非生物母体的区损别：人体的租温度和责散热量乌并不完灿全由环桥境因素溪决定，头在一定筑环境参摸数范围子内人体蔬的体温调亩节系统可以将人桑体的核心跑温度维持屑在一个适饼合于生存镇的较窄的盒范围内。自动散热沈调节方式血管扩目张，增秋加流向域皮肤层丛的血流撑，提高桌表皮温臣度出汗自动御寒辨调节方式血管收卫缩，减李少流向面皮肤层愿的血流吉，降低申表皮温肉度通过冷颤悼增加代谢回率蓄热量不培同时的生吴理现象S>0：体温升理高，40℃时，出汗捏停止；43.己5坟℃时，呼滨吸停止最，人死族亡。S<0朝:体温降低既，人体颤碰抖；34℃时，停止开颤抖；28℃时，呼须吸停止堵，人死承亡。人体感到垃舒适的必要条件：S=0湾（不巧冷不热熔）人体感到拍舒适的充分条默件：人体按正粉常比例散贷热人体正常娇的散热比锯例：对流散热/总散热辐射散热/总散热呼吸、无感觉蒸发散热/总散热25～30%45～50%25～30%各影响因泪素对人体形的作用是代紧密相关丝式的。在一定疑的气温枕下，相猎对湿度肃越大，行人体通毫过蒸发泰的散热捷量就越返少，越驱容易感烛到闷热遍，反之良通过蒸贼发的散烂热量越浑大，人装体就会敬感到凉朱爽；在一定猫的相对哀湿度下慰，气温煌越高通犁过对流蜂的散热时量越少泼，人体瓜感觉热禁，反之叔人体感除觉冷。当气温高永一点湿边度低一船点的热环姑境和气温低杆一点湿哑度高一慌点热环境辽可以对至人体有福相同的破热作用爱效果。显然，验组成热件环境的沟各影响屯因素的不同组合，热环落境对人惨体可以洽有不同陶的作用察效果，层但也可以有相旱同的作用炒效果。从暖秧通空调腹的角度誓来看，不同的组妹合暖通空乓调系统的侮能耗一般意是不同的。因此，采润用什么样贸的暖通空调帖方式、参数组合才能使人馒体更舒适、暖通辈空调系研统更易于实现、更节能成为热湿说环境在暖桂通空调领主域的应用免研究的主极要课题之懂一。影响热湿宁环境的各气因素的不器同组合可统以得到相枯同效应的国热湿环境粮。如何衡量这些因素镜对人体的浮共同作用孝效果，人蛇体在这个档环境中的林冷热感觉脾如何，如味何定量地锅表示？热湿环境洽评价1-2族热湿环境捧的评价方疯法与评价容指标反映人体滨对热湿环掩境的真实归感受一、预测平均徐冷热感PMV当S=0驾时：P.O.齐Fang闸er热舒适传方程SPMV昼：客观疼物理量感觉主观丝式定量表1.拒1丘P匪MV和处冷热感塘的程度仅对应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通过满开意度描溪述，由彻大量试津验获得PMVPPDPMVPPDPMV指边标只代表网了同一环毅境下绝大多贴数人的感觉址，不能链代表所忽有个人产的感觉碗。PPD是互通过概率拆分析确定橡某环境条些件下人群哲不满意的鹊百分数即便达到柴PMV裹＝0，仍雨然有5％班的人不满棒意。Fang键er：P巷MV＝－饱1～＋1表（PPD面≤27%堡）—满意圆（被“采筹暖通风与约空气调节岩设计规范茎”GB兆500运19-2船003引男用）ISO傻733门0：鼠PMV剖＝－0该.5～校＋0.高5（P弹PD≤催10%笨）—舒吊适环境参路数环境参数活动量衣着可以有多种组合届，达到同臣样的感觉垂PMV季节温度t相对湿度

速度v夏季22～28℃40～65％≤0.3m/s冬季18～24℃30～60％≤0.2m/st：决定了魄能耗：决定了彻排汗气流形猎式干冷湿冷闷热《采暖针通风与灶空气调絮节设计玩规范》懒GB倍50知019沫-20涉03：应用调整参虹数获得追最经济幼而又舒殃适的热里环境设计及允预测应戏用设计参戏数(ta、a、va、tr、M、Icl)→摄预测待评价已有建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、新猎标准有灯效温度冠SET支*SET*羊：冷热感图觉及人手体与环肝境的热口交换量道与实际货环境等址同的相夺对湿度惭为50繁%的标紫准环境兴的气温。标准环境：相对湿院度50介%、风抖速0.杯1m/会s、人蜓体代谢犹量1.曲0me听t，着规衣热阻丛0.6观clo这的环境锯。输入值：实际气温t，平均灶辐射温椅度tr、风速v、相对湿外度、代谢量M、实际着箱衣热阻Icl由于在刻计算S担ET*温的过程担中，全隆部考虑吹了热环寇境的六架大要素跪，因而吼可以说明SET乐*比P混MV具冷有更加汇广泛的绑适用性脾。SET*绍=24℃SET被/℃1022.淹23014.彩517.525.634.537.报5冷颤身体慢慢附变冷血管收缩适中轻微出新汗，血拌管扩张出汗大量出汗调节失第调冷令人非颜常不满涨意凉令人不辞满稍凉令人有半些不满舒适令人满准意稍暖令人有些蜂不满温暖令人不舒流适和不满热令人非逢常不满很热很不舒适感觉生理反应SET*夸与生理、然感觉等的利关联1-3它热湿环境岸参数测量人体感觉臂冷热环境骗的基本要凳素如上所各述有：空俭气温度；堆相对湿度孟；风速；遮辐射温度融；着衣热谜阻；代谢叼量六大要虾素。这些要素道在不同的秩场合、不冤同的时间集，对环境枣和人体作壮用大小是璃不同的，桐有的因素在某种同场合是秋主要因楚素而在蛙另外的蛋场合就协成了次般要因素。如在全空气系喷统中，空气的丽温度、风速和湿度是主要屈因素；鸣而在辐射采暖页系统中主要搭的因素伶就成了气温、湿度和辐射温撑度了。介绍基本理要素的检夹测方法扬。一、温度热膨胀绝直读式吊温度计办、热电躁偶温度延计、电破阻温度镜计、非冒接触式峡等。1．温度腹的表示方铺法2．温股度计的闭种类通常采用膊水银温度午计或者是间已经用标补准温度计芝校正过的滨温度计。3．温伟度计的筹校正一、温度首先要选非择确定测点的胀位置。通常汉是在离地面l峡m到1.党5m的高度测倾量，这是关因为人在辅居室内活昌动的范围肚都在离地构面2m的失范围。在辈IS0塞7726堵中推荐室焰温的测定翁高度为离法地面0.1盗m，0.6牛m，1.1尖m，1.7m。对于不同杆的建筑、碰不同的空裤调系统、返在不同的讨时间其室构温的分布圆一般是不驴同的，因浅此，在进吧行室温测梦量时应根伴据具体需供要在有代表飞性的平泄面位置切和高度部位置上布置垒测点。4．室温夕的测定一、温度对于非稳态的坟室温测定，应喘选择热惰性徐较小的温度更计，如僚热电偶伟温度计孤。对于辐射影响梨较明显的场合贩，在测扶量室温权时要注析意防止盆辐射的要影响，们可以在弊测头罩上一愚个用黑距度较小线的铝箔垂作成的钱筒状物，但当测辜头直径小承于Φ0.醒1～0.迎2mm时雪可以不用妹辐射罩。4．室温牛的测定一、温出度热辐射份的测定蝇就是测号定与人汉体进行环辐射热辫交换的形墙壁、锡家具等表面的温随度，通过看计算求撇出辐射蜻热交换寺量和平接均辐射身温度，指或者测脸定空间充某点的慢辐射温室度或辐视射热量廊。（1）接触法测定周围和表面的温积度注意：①翼使测头尽徐量细小；逮②测点应晃尽量选择尝能代表表氏面温度的鞋点；③测婆头要与表坝面充分接做触；④测伸量信号引标出线从测躲点沿着表芒面要达2菌0cm左娇右；⑤尽分可能消除离干扰表面班温度的影展响。5．辐射盖的测定一、温度（2）非接触法测定周围宴表面温度采用红外线介辐射温浊度计测量周围饰表面温度咳的一种方香法。由于庸它不接触况周围表面骄，因而不虹影响表面樱温度，更姐加简便地趴测定。分为点测型和测量表峡面温度分临布的热画像拐型。5．辐射跃的测定一、温任度（3）黑球温度苹计黑球温度遥计是通过蒸测量无发旱热球的辐秆射与对流陆达到热平倒衡时的温抗度，从而目求出平均韵辐射温度性。由黑球敬温度tg、气温ta、和风速v的测定值己可以计算厘出平均辐愿射温度tr。这个平均拨辐射温度tr，由于乐球和人壶体的大俱小、形押状都有播明显的兴不同，钩因此严妇格地讲遍它与环及境对人砖体的平披均辐射使温度是嘴不同的稻。但是往对于一咐般的室芳内环境欲它和人顶体的感届觉比较微接近，域因而可谁以近似使用。特别是侵当气流速辛度很小时配，其表示器的温度与育环境对人聋体的作用迎温度基本忧一致。5．辐射请的测定一、温始度（3）黑球温度桃计由于球内蒜的空气有紧一定的热勾容量，因封而测量具徐有一定的延迟性，使用炉时要考限虑测定捷时间。腿同时，骆读取数抹据时人体不页要长时蔽间地靠权近温度程计，还要避绞免靠近其撇他发热体糖。5．辐射悦的测定干湿球屑温度计黑球温密度计二、湿乒度绝对湿诸度：单位质量衫的干空气始中含水蒸冰气的量。相对湿船度：一定的幕温度下耀空气中物的水蒸部气分压味力和同掠温度下恼空气中焦水蒸气备的饱和东分压力退之比的录百分数孤。露点温惯度：当水蒸气远分压力与殖某一温度喷下所对应氧的水蒸气爬饱和分压役力相等时再，所对应炊的这个温卵度就是这肯个水蒸气旁分压力下义的露点温售度。1．湿信度的表京示二、湿度(1)阿斯曼通任风干湿球供温度计测量空气海的干、湿忙球温度，每据此计算母或从h-d图上查旁得空气夕的湿度歪。(2)电阻式湿率度计利用陶殿瓷等对茂水蒸气德有很好阶的附着佳性，附雁着水蒸烟气量的墓改变引贩起电阻丑变化的陪特性来眠测量湿锋度。(3)电容式葬湿度计利用电容片随湿度的构变化而改酬变的特性腊进行湿度裁测量。(4)毛发式湿垃度计毛发和蠢植物纤启维等会盗随周围壁湿度的洪变化而铺长度会肤伸缩。2．湿度虚计的种类二、湿汪度在室内对劝湿度进行蚂简易测定貌的场合，李通常采用数字式湿度计个。采用阿芒斯曼通择风干湿董球温度拣计测量谊湿度时膏，为了掉使其达准到平衡败，每点很测量需炒要3～5m呀in以上。即满使是采用名电阻和电诞容式湿度传计，也要旅考虑时间摩延滞性问塌题。3.湿度的测陵量三、空气旷流速空气的绣流速是蜜形成热缴环境的悼四个基且本要素宜之一，评同时还初直接关浓系到室尿内热量蔑及粉尘绿、有害伶气体等污染物裕的扩散。空气的遇流速主要般以平均风帽速进行评办价。1．风拥速仪的哲种类机械式风粮速仪、热茅线风速仪勇、测压管贪、激光多声普勒测速钥技术三、空冷气流速气流速卷度的测浸量高度妥，以离地面1拘0cm和100～新120c望m的高度为衬好。在这活两个高度丙位置正好则是坐着的忧人着衣量拐少的脚踝格关节部和秧裸露的脖脊子、头的丈部位，这计些部位对极气流十分拖敏感。除了人员拴的工作位呆置等具有购代表性的戚位置外，印在近壁面差和空调系号统吹出口蜘下方及近糖旁处也需安设立测定须点。测量时芹，对于纳平均流再速的测甲定要考视虑到风湾速仪的敢时间延撤滞性；驶对于测雄量风速剃变动的斯场合要废使用反伙应时间吵短的风陷速仪。2.拢室内空耕气流速寒的测定四、着衣拉量冬天我们赞穿着毛衣展等就是为筐了防止热哀的散发，热此时毛衣孔等起着热匪阻的作用害，表示着旅衣热阻的方单位是clo值，1鬼clo漆相当于皱男性穿闻着西装矛时的热坝阻。1cl溜o＝影0.协155夹(m2•℃/豆W)clo值体越大衣服似的热阻越伤大。1．着衣门量及热阻四、着衣拔量(1)温度测强定法在十分平勉静的环境挑中测量被绝试验者着旗衣的表面成温度tcl、衣服然内的皮辞肤温度tsk及作用酸温度to（当气温砌和作用幸于人体多的平均萌辐射温粉度相等弯时可以云用空气侄温度代新替），根据及热平衡从贺下式求出斯全体着衣赤的热阻c救lo值：2．着鞋衣热阻额(cl透o值)搜的测定h——人体跳的综合换圾热系数，W／村(m2·℃)；在气温为20～25℃时，着衣内皮肤温度的经验值如下：男性：女性：四、着衣踢量(2)衣服重输量测定侵法在气温2恩0℃，相怨对湿度6夕0％～6流5％的恒陵温恒湿环级境中称取屠其重量w绕(g)，驶然后按下秋面的计算俯式求得其衔clo值锋：男性衣杀服，且敞W≤3莫000耳g，(cl冶o)女性衣目服，且餐W≤2对000规g，(cl扰o)式中W—望—衣服总牲重量，g宗。2．着衣尊热阻(c般lo值)寸的测定四、着衣饭量(3)多件衣服供的clo筹值已知单齐件衣服煮的cl轮o值Iclo，绞i，则多件厅衣服的热碧阻值可按茎下式计算希：男性衣服师，总热阻含不超过l种clo时费，(clo躬)女性衣胶服，总叶热阻值驴不超过向lcl萌o时，(cl驴o)2．着银衣热阻渔(cl站o值)踪蝶的测定五、代谢童量影响因素秘多：精神活动：脑的供能量来喝源主要铲靠糖氧蛋化释放刘能量，彻安静思牵考时影号响不大拉，但精湿神紧张齐时，产感热量增欣多，能摇量代谢肤率增高掠。食物的特搂殊动力效培应：进食后浩，机体内气能产生额启外热量，亲称为食物弃的特殊动鸽力效应。邪其中蛋白宿质最强，担脂肪次之肃，糖类最苏少。环境温度：人在锦安静状拔态下，明在22钟.5～佳35℃的环捆境中最汤为稳定咳。环境妙温度过尸低可使期肌肉紧赴张性增洁强，能全量代谢祥增高。抽环境温厚度过高巾，可使铅体内物努质代谢魔加强，攀能量代暖谢也会安增高。五、代棕谢量性别：男性柱高于女挠性年龄：少年虫高于老钢人肌肉活动：它对袜能量代螺谢的影个响最为显晃著。主要以篮增加肌肉砍耗氧量而炉做功，使各能量代谢鬼率升高。代谢率贺单位道met醉：1幼met羞=书58.车2W夸/m2，即成鄙年男子吹静坐时牙的代谢站率。一般室内尖运动代谢叹率多在5足met萝以下。五、代谢漠量测定各盾种场合镜代谢量森的方法拴有直接祥法和间隙接法。(1)直接法直接测量振人体各部菌分向外界兴散发的能出量，包括哀辐射、对爱流、蒸发盆、做功等须。当人体租的体温恒膨定时，代钞谢量和散宗发量相等毛。(2)间接法通过测定喝人体氧气摄劈燕入量来测定粘人体代狭谢量的装方法。通过测古量呼吸雹量和呼妙气中氧造气和二卸氧化碳塑的浓度币，算出争氧气的央摄入量按，从而副计算出不代谢量顶。M——人储体的代器谢量，醋met漠；RQ——呼曲吸商，型被摄取归的O2量和排出尚的CO2量的比牺，一般发在0.流7～1帖.0之俗间，安腾静时为柱0.8壳3，重副作业时锅接近1被.0；VO2——O2的消耗量研，L／m疯in；Ad——是斯人体的萍体表面和积，辉，伶m2；Wt——体重裂，kg；