建筑环境控制与暖通空调

何叶从长沙理工大学能源与动力工程学院2011年9月供暖通风与空气调节1第一章长沙理工大学能源与动力工程学院建筑环境控制与暖通空调21.1建筑环境控制的意义环境：周围的情况。 如自然环境、社会环境。建筑环境：建筑空间内的状况。 包括声、光、热、空气等。建筑环境控制：采用各种技术手段，在建筑空间内营造满足某种需求的人工环境。暖通空调：改善建筑内部热湿环境和空气品质的建筑环境控制与保障技术。建筑环境控制工程的任务： 创建健康、舒适、能够提高工作效率的建筑环境，满足人们生活、工作及其他活动中对室内环境品质的要求。暖通空调课程研究的主要内容；了解暖通专业技术发展的主要特征和趋势；要求掌握室内空气环境控制技术的主要系统组成、作用和分类。31.２空调的世界发展简史人类基本生存的需要⇒经济发展的需要1、早期空调方法：采暖通风为主。通风：靠建筑设计获得自然通风制冷旧石器时代：收集和利用天然冷量新石器时代：规划和发展天然冷量1815年，BOSTON的FredericTudor开始用船向温暖地区运天然冰。1864年业务遍布南美、远东、中国、菲律宾、印度和澳大利亚。采暖：烧柴的壁炉⇒烧柴和煤的铸铁采暖炉⇒蒸汽集中区域供暖系统。41.２空调的世界发展简史1～4世纪,古罗马时代,据考察有将热空气从床下送入房间的装置。18世纪的英国，由于工业革命的兴起,城市人口急剧膨胀，只有一部分人才有取暖。19世纪后期，欧洲出现了保持人体舒适和维持健康的必要的通风换气法规。古希腊人的采暖方式51.２空调的世界发展简史2、人工制冷的初始阶段：1755-1875热力学理论WilliamCullen的学生JosephBlack(生于法国)创造了量热学（热量、温度、比热）物质的状态方程热力学第二定律1755年可以看作人工制冷史的起点1748年，WilliamCullen（苏格兰人，格拉斯哥大学教授）观察到乙醚蒸发会引起温度的下降1755年，WilliamCullen发明了第一台采用减压水蒸发的制冷机，同时发表了“液体蒸发制冷”论文，开创了人工制冷的新纪元。61.２空调的世界发展简史机械空调出现1805年蒸汽压缩制冷被提出1834年做出了蒸汽压缩制冷机械模型1850年代初做了进一步的蒸汽压缩制冷实验1867年在SanAntonio，D.Holden和J.Muhl建成蒸汽锅炉驱动的制冷装置1875年Linde制造出第一台甲醚压缩机1876年Linde制造出氨压缩机1875年前产生了四种制冷机：空气膨胀式制冷机、（氨）吸收式制冷机、蒸发式制冷机、水减压蒸发式制冷机，拉开人工制冷序幕。1869年D.Holden设计的制冰装置71.２空调的世界发展简史制冷开始工业化1890年代中出现最早的电动压缩机1890年代蒸汽发动机成为制冷和通风(离心风机)的动力发现与发明了各种制冷剂：NH3,SO2,CHClF2等制冷技术的广泛应用：酿造、食品、水产、肉食加工、冷藏链、土木工程、娱乐。学术交流：1908年第一届国际制冷大会在法国巴黎召开，1909年，国际制冷学会成立81.２空调的世界发展简史３、制冷工业化1890年代制作成了由风机和喷水室组成的空调系统1900年已经正式使用并制作出机械冷却空气的系统1900年以后,热风系统出现，与冷风系统合并1900s美国印刷厂采用风机和喷水室组成的空调系统，应用于工业建筑。1902年开利(Willis.H.Carrier)在印刷厂首次应用了空调装置。1890年代中期出现的蒸汽驱动风机1890年代早期的电动制冷压缩机。91.２空调的世界发展简史4、战争推进制冷发展：1914-1945压缩式制冷机称霸制冷行业氟利昂的出现回转式压缩机普及制冷进入日常生活家用冰箱、食品储藏柜、冷藏库、冷藏运输空调进入（美国）生活的各个领域电影院、交通运输工具、特殊场合（军事）1922年医院有了空调；1907年在Chicago的CongressHotel采用喷水室空调系统，首次应用于民用建筑。1919－1920芝加哥一电影院采用喷水室空调。开利1922年研制的第一台离心冷冻机1907年喷水室空调系统101.２空调的世界发展简史５、技术进步与发展：1945-1975在世界范围内，惊人的发明甚少，更多的则是技术的进步与推广制冷剂品种广泛增加蒸气压缩式制冷技术仍然占主导地位压缩机与部件的性能改善应用领域广泛化工工业冶金与机械工程公共工程运动场海水淡化污水净化人工降雨人工环境工程（空调工程）111.２空调的世界发展简史６、1975以后，高度发展，无处不在。工业建筑电子、精密仪器、纺织、烟草、音像制品、制药、化工、生物－－决定了产品质量商用建筑商场、影剧院、体育设施、写字楼、会议厅、餐饮设施、娱乐设施－－决定了营业额居住建筑宾馆客房、住宅、医院病房、幼儿园－－决定了居住者的健康交通工具飞机、船舶、火车、地铁、汽车－－决定了安全与健康特殊用途手术室、实验室、果菜储藏、温室、宇航、军事、核能－－决定性因素121.２空调的世界发展简史６、1975以后，高度发展，无处不在。在世界范围内，制冷技术得到普及与发展现有技术的普及、改进、发展高性能部件诞生智能化控制制冷面临的挑战环境保护ODP、GWP关注原始技术方案节能节材系统与部件优化能源的综合利用131.３我国的空调发展简史国内空调发展历史皇宫“冰窑”冬季贮冰夏季使用，传统的采暖方式：炉子、火盆、火炕、火墙。1949年以前，只有在大城市的高级建筑物中才有供暖系统或空调的应用。上海大光明影院是最早采用集中空调的建筑物（1931年）50年代前苏联援建，带入暖通空调技术，建立了采暖、通风和制冷设备的制造厂，在多数北方主要城市建成城市热网。50年代在全国8所院校相继设置“供热、供暖气与通风”专业。60~70年代，热水供暖、城市集中供热发展迅速，1975年颁布了《工业企业采暖通风和空气调节设计规范》。80年代前采暖通风、工业空调为主，85年房间空调器需求量8万台，80年代末舒适空调大发展，空调设备总产值约5亿元。90年代后期进入普通家庭。141.３我国的空调发展简史家用空调产量世界首位，60%出口。151.3空气调节的意义广义获得满意的建筑室内空气环境的手段狭义采用人工或机械的主动手段获得满意的建筑室内空气环境。不含被动手段更狭义人工和机械的手段同时处理空气多参数(温度、湿度、速度、辐射、空气质量等)161.3空气调节的意义工艺性空调应用场合：工业建筑，医院、实验室、演播室处理参数：温度、湿度、洁净度、风速、压力控制标准表达方式：空调基数＋允许波动范围精密仪器制造车间要求：温度20±0.1℃，相对湿度50±5％超大规模集成电路生产车间：洁净度标准为M1级(直径≥0.1μm的尘粒个数<350粒/m3)合成纤维生产车间要求：相对湿度55±2％特点精度高－－难，对测量和控制设备及控制算法要求高参数少－－易，多数仅对一两个参数有高要求171.3空气调节的意义舒适性空调（应用场合：商用建筑，民用建筑）处理参数：温度、湿度、风速(平均值、脉动频率、脉动幅度)、空气质量(新鲜度、气味、洁净度、VOC浓度、负离子含量)、平均辐射温度、噪声、压力等。控制标准表达方式：空调基数五星级宾馆客房：温度23‾25℃，相对湿度50‾60％，风速≤0.25m/s，新风量100m3/h，含尘量0.15mg/m3，噪声30dB特点：参数多－－难，参数间相关关系对人体感觉的影响复杂，新因素存在未知影响精度低－－易，人体有一定的容忍度181.4存在的问题