空调房间送风状态的确定及送风量的计算
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2、⼯艺性空调的室内空⽓计算参数⼯艺性空调根据⼯艺要求,并考虑必要的卫⽣条件来确定。
具体情况可以参考《空⽓调节设计⼿册》电⼦部第⼗设计研究院编。
室外空⽓计算参数空调⼯程设计与运⾏中所⽤的⼀些室外⽓象参数⼈们习惯称之为室外空⽓计算参数。
室外⽓象参数就某⼀地区⽽已,有随季节变化、昼夜变化或者时刻在不断变化着,如全国各地⼤多数在7~8⽉份⽓温最⾼,⽽1⽉份⽓温最低;⼀天当中,⼀般在凌晨3~4点⽓温最低,⽽在下午14~15点⽓温最⾼。
室外空⽓计算参数的取值,直接影响室内空⽓状态和设备投资。
如果按当地冬、夏最不利情况考虑,那么这种极端最低、最⾼温、湿度要若⼲年才出现⼀次⽽且持续时间较短,这将使设备容量庞⼤⽽造成投资浪费。
因此,设计规范中规定的室外计算参数是按全年少数时候不保证内温、湿度标准⽽制定的。
当室内温、湿度必须全年保证时,应另⾏确定空⽓调节室外计算参数。
1、夏季室外空⽓计算参数(1)夏季空调室外计算⼲、湿球温度夏季空调室外计算⼲球温度采⽤历年不保证50h的⼲球温度;夏季空调室外计算湿球温度采⽤历年平均不保证50h的湿球温度。
(2)夏季空调室外计算⽇平均温度和逐时温度夏季在计算通过围护结构的传热量时,采⽤的是不稳定传热过程,因此必须知道设计⽇的室外平均温度和逐时温度。
夏季空调室外设计⽇平均温度采⽤历年平均不保证5天的⽇平均温度。
2、冬季空调室外计算温、湿度的确定冬季空调室外计算温度采⽤历年平均不保证1天的⽇平均温度;当冬季不使⽤空调设备送热风,⽽使⽤采暖设备时,计算围护结构的传热应采⽤采暖室外计算温度。
由于冬季室外空⽓含湿量远⼩于夏季,⽽且变化也很⼩,因此不给出湿球温度,只给出冬季室外计算相对湿度。
规定冬季空调室外计算相对湿度采⽤历年最冷⽉平均相对湿度。
空调房间负荷计算。
1.空气调节可以分为哪两大类,划分这两类的主要标准是什么?【答】空调系统可以分为舒适性空调和工艺性空调两大类型,主要标准是按照空气调节的作用或服务对象而划分的。
2.夏季空调室外计算干球温度是如何确定的?夏季空调室外计算湿球温度呢?【答】设计规范规定夏季空调室外计算干球温度采用历年平均不保证50 h 的干球温度,夏季空调室外计算湿球温度采用历年平均不保证50 h 的湿球温度。
3.冬季空调室外计算温度是否与采暖室外计算温度相同?为什么?【答】不相同。
冬季空调室外计算温度采用历年平均不保证1天的日平均温度,而采暖室外计算温度取冬季历年平均不保证5天的日平均温度。
4.室外空气综合温度的物理意义及其变化特征是什么?【答】建筑围护结构总是同时受到太阳辐射和室外空气温度的综合热作用,为方便计算建筑物单位外表面得到的热量而引入室外空气综合温度概念,其相当于室外气温由空调室外计算温度增加了一个太阳辐射的等效温度值,并减少了一个围护结构外表面与天空和周围物体之间的长波辐射的等效温度值。
其主要受到空调室外空气温度、围护结构外表面接受的总太阳辐射照度和吸收系数变化的影响,所以不同时间不同地点采用不同表面材料的建筑物的不同朝向外表面会具有不同的逐时综合温度值。
5.室内空气计算参数确定的依据是什么?【答】室内空气参数的确定主要依据室内参数综合作用下的人体热舒适、工艺特定需求和工程所处地理位置、室外气候、经济条件和节能政策等具体情况。
6.得热量\冷负荷\除热量【答】室内得热量是指某时刻由室内、室外各种热源散入房间的热量的总和,得热量可分为潜热得热和显热得热,而显热得热又可分为对流热和辐射热;室内冷负荷是指某时刻当空调系统运行以维持室内温湿度恒定时,为消除室内多余的热量而必须向室内供给的冷量;房间的除热量是指空调设备供给房间的实际供冷量。
7.室内冷负荷由哪些负荷所组成?照明散热、人体散热、室内用电设备散热、透过玻璃窗进入室内日射量、经玻璃窗的温差传热、维护结构不稳定传热。
送风状态的确定和送风量的计算(制冷论文)送风状态的确定和送风量的计算(制冷论文)空调房间的冷负荷与湿负荷,分别就是由空调系统通过送风消除的室内余热和余湿。
在计算出空调房间的冷负荷与湿负荷后,就已知道室内的余热和余湿了。
进一步要解决的问题应该是向空调房间送入什么状态的空气,才恰好消除室内的余热和余湿以维持室内所需的空气状态。
4.1 夏季送风状态的确定如下图所示,送风状态是借助湿空气的h-d图来确定的。
送风状态示意图按照设计要求,室内所需的温度和相对湿度是已知的。
据此,可以在h-d图上确定室内空气的状态点N。
设送风状态点为O,因为送入室内的空气是在吸收室内的余热和余湿D后,由状态点O变化到状态点N的,所以,O点在过点N且热湿比的过程线上。
室内余热等于房间算出的空调冷负荷,余湿D等于算出的房间空调湿负荷,都是2016-全新公文范文-全程指导写作–独家原创已知的。
要确定O点还必须知道送风状态的某一参数才可以。
采用露点送风,利用机器露点可得送风点的温度,从而可确定送风点O。
舒适性空调对空调精度没有特殊严格要求,并且商场用建筑的散湿量一般都很小,热湿比。
因此,商用建筑的舒适性空调在确定送风状态点时,一般都可不精确计算热湿比,而是采用“机器露点”送风。
在本设计中采用露点送风。
《设计规范》要求在满足舒适和工艺要求的条件下,应尽量加大送风温差。
因为送风温差越大,系统经济性越高。
用允许的最大送风温差。
(对于舒适性空调,当送风高度小于5m时送风温差不宜大于10℃)确定送风温度,即取t= 的等温线与=90%~95%的等线的交点作为送风状态点O,如下图所示:“机器露点”送风(等d)线4.2 送风量的计算在h-d图上确定室内空气设计状态点N和送风状态点O 后,就可以查出这两点的焓值,和含湿量,。
(- )和(- )是送风状态为O的(1+d×)kg湿空气送入房间后变至状态点N时可吸收的余热和余湿。
由于d很小,工程上可以忽略,于是,要吸收余热和余湿D所需的送风量(kg/h)为:2016= /(- )=D/(- )×或体积流量(/h)= /1.2 (4-1)算出送风量后,校核空调房间的换气次数是否符合“设计规范”的规定。
第三章空调负荷计算与送风量确定第一节空调房间室内、外空气计算参数3.1. 1室内空气计算参数---------课件有误!(删除“舒适性空调”)1.舒适性空调的室内空气计算参数在舒适性空调中,涉及到热舒适标准与卫生要求的室内设计计算参数有6项:温度、湿度、新风量、风速、噪声声级、室内空气含尘浓度《室内空气质量标准》(GB/T18883-2002)规定的室内空气质量标准(表3-01)《采暖通风与空气调节设计规范》(GB50019-2003)规定的舒适性空调室内计算参数(表3-02)《公共建筑节能设计标准》(GB50189-2005)规定的公共建筑空调系统室内计算参数(表3-03)2. 工艺性空调的室内空气计算参数某些生产工艺过程所需的室内空气计算参数(表3-04)3.1.2 室外空气计算参数我国《采暖通风与空气调节设计规范》(GB50019-2003)中规定选择下列统计值作为室外空气设计参数:历年平均不保证1天的日平均温度作为冬季空调室外空气计算温度。
用累年最冷月平均相对湿度作为冬季空调室外计算相对湿度。
用历年平均不保证50小时的干球温度作为夏季空调室外计算干球温度。
用历年平均不保证50小时的湿球温度作为夏季空调室外计算湿球温度。
用历年平均不保证5天的日平均温度作为夏季空调室外计算日平均温度。
第二节得热量与冷负荷的关系房间得热量是指通过围护结构进入房间的,以及房内部散出的各种热量。
由两部分组成:一是由于太阳辐射进入房间的热量和室内外空气温差经围护结构传入房间的热量;另一部分是人体、照明、各种工艺设备和电气设备散入房间的热量。
按照现行的《采暖通风与空气调节设计规范》(GB50019-2003)上的规定,空调区的夏季计算得热量,应根据下列各项确定:通过围护结构传入的热量。
通过外窗进入的太阳辐射热量。
人体散热量。
照明散热量。
设备、器具、管道及其他内部热源的散热量。
食品或物料的散热量。
渗透空气带入的热量渗透空气带入的热量。
空调负荷计算与送风量空调房间冷(热)、湿负荷是确定空调系统送风量和空调设备容量的基本依据。
在室内外热、湿扰量作用下,某一时刻进入一个恒温恒湿房间内的总热量和湿量称为在该时刻的得热量和得湿量。
当得热量为负值时称为耗(失)热量。
在某一时刻为保持房间恒温恒湿,需向房间供应的冷量称为冷负荷,相反,为补偿房间失热而需向房间供应的热量称为热负荷,为维持室内相对湿度所需由房间除去或增加的湿量称为湿负荷。
得热量通常包括以下几方面:1.由于太阳辐射进入的热量和室内外空气温差经围护结构传入的热量,2.人体、照明设备、各种工艺设备及电气设备散入房间的热量。
得湿量主要为人体散湿量和工艺过程与工艺设备散出的湿量。
房间冷(热)、湿负荷量的计算必须以室外气象参数和室内要求维持的气象条件为依据。
第一节室内外空气计算参数一、室内空气计算参数空调房间室内温度、湿度通常田两组指标来规定,即温度湿度基数和空调精度。
室内温、湿度基数是指在空调区域内所需保持的空气基准温度与基准相对湿度,空调精度是指在空调区域内,在工件旁一个或数个测温(或测相对湿度)点上水银温度计(或相对湿度计)在要求的持续时间内,所示的空气温度(或相对湿度)偏离室内温(湿)度基数的最大差值。
例如,to=20±0.5℃和φo=50±5%,这样两组指标便完整地衷达了室内温湿度参数的要求。
根据空调系统所服务对象的不同,可分为舒适性空调和工艺性空调。
前者主要从人体舒适感出发确定室内温、湿度设计标准,一般不提空调精度要求,后者主要满足工艺过程对温湿度基数和空调精度的特殊要求,同时兼顾人体的卫生要求。
(一)人体热平衡和舒适感人体靠摄取食物(糖、蛋白质等碳水化合物)获得能量维持生命。
食物在人体新陈代谢过程中被分解氧化,同时释放出能量。
其中一部分直接以热能形式维持体温恒定(36.5℃)并散发到体外,其它为机体所利用的能量,最终也都转化为热能散发到体外。
人体为维持正常的体温,必须使产热和散热保持平衡,人体热平衡可用下式表示:S=M-W-E-R-C(2—1)式中S——人体蓄热率,W/m2,第20页M--人体能量代谢率,决定于人体的活动量大小,w/m2,W--人体所作的机械功,W/m2,E--汗液蒸发和呼出的水蒸汽所带走的热量,W/m2,R--穿衣人体外表面与周围表面间的辐射换热量,W/m2,C——穿衣人体外表面与周围环境之间的对流换热量,W/m2。
空气调节期末复习知识点第一章湿空气的物理性质及其焓湿图1、空气调节的主要任务:在所处自然环境下,使被调节空间的空气保持一定的温度、湿度、流动速度以及洁净度、新鲜度。
2、湿空气:(1)概念:大气由一定量的干空气和一定量的水蒸气混合而成,我们称其为湿空气。
干空气可看作一个稳定的混合物;水蒸气含量较少,但其变化对湿空气的干燥及潮湿程度产生重要影响,是空调中的重要调节对象;常温常压下干空气、水蒸气均可近似看作理想气体。
(2)状态参数:压力 湿空气的压力的等于干空气的分压力与水蒸气的分压力之和;水蒸汽分压力大小直接反映了水蒸汽含量的多少;密度 湿空气的密度等于干空气密度和水蒸气密度之和;水蒸气密度小于干空气密度→湿空气密度小于干空气密度;实际计算中,在标准条件(101325Pa,20℃)下,可近似取ρ=1.2Kg/m3;含湿量 在湿空气中与lkg干空气同时并存的水蒸汽量称为含湿量;d=0.622*Pq/(B-Pq);当大气压力B一定时,水汽分压力Pq只取决于含湿量d ;相对湿度 湿空气的水蒸汽压力与同温度下饱和湿空气的水蒸气压力之比为相对湿度。
相对湿度值表征湿空气中水蒸气含量接近饱和含量的程度,能够比较确切地表示空气干燥和潮湿的程度焓 空气调节过程可近似为等压过程,比焓可以用来计算在定压条件下对湿空气加热或冷却时吸收或放出的热量。
干空气定压比热:1.01kJ/(kg.℃)液态水定压比热:4.19kJ/(kg.℃)水蒸气定压比热:1.84kJ/(kg.℃)水蒸气气化潜热计算:2500+1.84t=4.19t+r3、焓湿图:确定湿空气的状态及其变化过程的方法:公式计算;查表;查焓湿图。
概念 为了简化工程计算而发展的湿空气参数的图解表示法被称为焓湿图。
优点 计算简化;描述直观。
作用 确定湿空气的状态参数;表示湿空气的状态变化过程。
参数 焓湿图上的可以获取的参数:焓、含湿量、水蒸气分压力、相对湿度、温度、湿球温度、露点温度、热湿比;状态参数 独立状态参数:在B一定的条件下,在h , d , t , φ中,已知任意两个参数,则湿空气状态就确定了,亦即在h-d图上有一确定的点,其余参数均可由此点查出,因此,将这些参数称为独立参数。
空调房间送风状态的确定及送风量的计算3.7空调房间送风状态的确定及送风量的计算在已知空调区冷(热)、湿负荷的基础上,确定消除室内余热、余湿,维持室内所要求的空⽓参数所需的送风状态及送风量,是选择空⽓处理设备的重要依据。
3.7.1空调房间送风状态的变化过程在空调设计中,经常采⽤空⽓质量平衡和能量守恒定律来进⾏空调系统的⼀些能量问题分析图3-10表⽰⼀个空调房间的热湿平衡⽰意图,房间余热量(即房间冷负荷)为Q (kW),房间余湿量(即房间湿负荷)为W (kg /s),送⼊m q (kg/s)的空⽓,吸收室内余热余湿后,其状态由O(h O ,d O )变为室内空⽓状态N(h N ,d N ),然后排出室外。
图3-10 空调房间的热湿平衡当系统达到平衡后,总热量、湿量均达到了平衡,即总热量平衡 ??-==+O N m N m O m h h Q q h q Q h q (3-43) 湿量平衡 ??-==+O N m N m O m d d W q d q W d q (3-44)式中 m q ——送⼊房间的风量(kg/s ); Q ——余热量(kW );W ——余湿量(kg/s );O O d h ,——送风状态空⽓的⽐焓值(kJ/ kg )和含湿量(kg/kg );N N d h ,——室内空⽓⽐焓值(kJ/ kg )和含湿量(kg/kg )。
同理,可利⽤空调区的显热冷负荷和送风温差来确定送风量。
)(O N p m t t C Qq -= (3-45)式中 Q ——显热冷负荷(kW );C p ——空⽓的定压⽐热容[ 1.01 kJ/ (kg ?K)]。
上述公式均可⽤于确定消除室内负荷应送⼊室内的风量,即送风量的计算公式。
图3-11 为送⼊室内的空⽓(送风)吸收热、湿负荷的状态变化过程在h-d 图上的表⽰。
图中N 为室内状态点,O 为送风状态点。
热湿⽐或变化过程的⾓系数为sR O N d d h h W Q --==)(ε (3-46) 由上可得,送风状态O 在余热Q ,余湿W 作⽤下,在h-d 图上沿着过室内状态点N 点且/Q W ε=的过程线变化到N 点。
3.7空调房间送风状态的确定及送风量的计算在已知空调区冷(热)、湿负荷的基础上,确定消除室内余热、余湿,维持室内所要求的空气参数所需的送风状态及送风量,是选择空气处理设备的重要依据。
3.7.1空调房间送风状态的变化过程 在空调设计中,经常采用空气质量平衡和能量守恒定律来进行空调系统的一些能量问题分析 图3-10表示一个空调房间的热湿平衡示意图,房间余热量(即房间冷负荷)为Q (kW),房间余湿量(即房间湿负荷)为W (kg /s),送入m q (kg/s)的空气,吸收室内余热余湿后,其状态由O(h O ,d O )变为室内空气状态N(h N ,d N ),然后排出室外。
图3-10 空调房间的热湿平衡 当系统达到平衡后,总热量、湿量均达到了平衡,即总热量平衡 ⎪⎭⎪⎬⎫-==+O N m N m O m h h Q q h q Q h q (3-43) 湿量平衡 ⎪⎭⎪⎬⎫-==+O N m N m O m d d W q d q W d q (3-44)式中 m q ——送入房间的风量(kg/s ); Q ——余热量(kW );W ——余湿量(kg/s );O O d h ,——送风状态空气的比焓值(kJ/ kg )和含湿量(kg/kg );N N d h ,——室内空气比焓值(kJ/ kg )和含湿量(kg/kg )。
同理,可利用空调区的显热冷负荷和送风温差来确定送风量。
)(O N p m t t C Qq -= (3-45)式中 Q ——显热冷负荷(kW );C p ——空气的定压比热容[ 1.01 kJ/ (kg ⋅K)]。
上述公式均可用于确定消除室内负荷应送入室内的风量,即送风量的计算公式。
图3-11 为送入室内的空气(送风)吸收热、湿负荷的状态变化过程在h-d 图上的表示。
图中N 为室内状态点,O 为送风状态点。
热湿比或变化过程的角系数为sR O N d d h h W Q --==)(ε (3-46) 由上可得,送风状态O 在余热Q ,余湿W 作用下,在h-d 图上沿着过室内状态点N 点且/Q W ε=的过程线变化到N 点。
______________________________________________________________________________________________________空调新风量.送风量.回风量的定量标准.计算分析.应用及其若干问题探讨主要包括如下内容: (1)舒适性空调系统根据室内负荷或室内除湿要求进行送风量计算?(2)舒适性、洁净性空调系统根据国家标准和室内压力、排风量要求进行新风量计算? (3)洁净性空调系统根据室内洁净度要求的换气次数或截面风速进行送风量计算? (4)洁净空调气流组织如何进行分析?1、舒适性空调系统根据室内负荷或室内除湿要求进行送风量计算? (1)空调房间的送风量根据夏季L 最大的室内冷负荷进行计算:(m 3/h) ;(m 3/h) ;T Q :全热负荷,单位kcal ;h ∆:焓差,单位kcal /kg(DA);ρ:空气的密度,近似取1.204 kg/m 3(20℃) s Q :显热负荷,单位kcal ;t ∆:温差,单位℃;P C :空气比热,取0.24kcal /kg. ℃。
注:从上式可以看出,送风温差t ∆(n s t t -)数值的大小,对送风量及空调系统的投资和运行费有显著的影响。
因此,在满足舒适和工艺要求的条件下,应尽量加大送风温差,具体可按下表选取。
表1.1 送风温差表注:室温允许波动范围较小(±0.1~±0.2℃)的空调房间,当四周设置套间或空调房间邻接,且室内维护结构和局部热源的热扰量小于5.8W/(m 2·h),送风扰量在整个热扰中占较大比重时,可对空调房间采用不送风或减少送风量,只对套间送风的方法。
(2)空调房间如以除湿为主,送风量通常按照夏季最大室内散湿量(含湿量差)进行计算:L Q :潜热负荷,单位kcal ;x ∆:含湿量差,单位kg/kg(DA);2500:水的汽化潜热,即2500K J /kg 。
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二、夏季送风量和送风状态的确定
根据“公共建筑节能设计标准”(GB 50189-2005)和“采暖通风与空气调节的设计规范”(GB 50019-2003)中的规定:当送风口高度≤5米时C
t C °≤≤°1050当送风口高度>5米时
C
t C °≤≤°15100送风温差的大小与送风方式关系很大
对于混合式通风可加大送风温度置换通风方式,送风温差不受限制
舒适性空调,送风高度小于或等于5m时,不宜大于10ºC;送风高度大于5m时,不宜大于15ºC;
空调系统夏季送风温差,应根据送风类型、安装高度和气流射程长度以及是否贴附等因素确定。
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冬季通过围护结构的温差使传热往往是由内向外传递的,只有室内热源向室内散热,因此,冬季室内余热量往往比夏季少得多,有时甚至为负值,而余湿量冬夏一般相同
冬季ε小于夏季,甚至为负值
送风温度t 0’接近或高于室温t N ,i 0’>i N 送热风时Δt>送冷风Δt,G 冬<G 夏
冬季送风量也要满足最小换气次数,冬i 0<45°C 冬季送风状态点的含湿量与夏季相同
三、冬季送风量与送风状态的确定
空调送风量是先确定夏季送风量,冬季可采取与夏季送风量相同,也可以低于夏季送风量
对于全年定风量系统,冬季的送风量往往采取夏季的送风量对较大的空调系统减少风量,提高送风温度,节能效果明显按照已知送风量和冬季房间热湿比计算冬季送风状态参数
冬季送风温度以不超过45°C为宜,必须满足最少换气次数
根据Q=-1.105kW, W=0.264g/s, 确定冬季送风状态和送风量
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如何正确计算空调负荷与送风量为维持某一环境,单位时间内,从某一空间除去(或加进)的热量(显热和潜热),称为空调负荷。
空调房间的负荷来源于房间外部和内部:如:温差传热、太阳辐射热、设备散热散湿、人体散热散湿等。
空调负荷是空调工程设计中最基本的、也是最紧要的数据之一,它的数值直接影响到空调方案的选择,空调和冷热源等设备容量的大小,进而影响到工程投资费用、设备能耗、系统运行费用以及空调的使用效果。
室内外空气计算参数在设计一个中央空调系统时,首先要明确设计目标和设计的条件,即:空调系统要将室内空气掌控在什么状态之下(表示这个状态的空气参数称为空调设计室内空气计算参数);空调系统需要在什么气象条件下运行(表示这个气象条件的空气参数称为空调设计室外空气计算参数)。
要除去空调房间内部和外部干扰源所造成的影响也与室内外空气参数有关,因此在讨论空调负荷的计算问题之前,首先要了解空调设计计算用的室内外空气参数及确定方法。
(一)空调室内空气参数的确定:室内空气计算参数重要是指作为空调工程设计与运行掌控标准而采纳的空气温度、相对湿度和空气流速等室内空气的掌控参数。
与空气有关的因素影响人的热舒适性原因:1)温度——人体对于温度较为敏感,而室内温度对人的热舒适性的影响是通过与人体表面皮肤的对流换热和导热来实现的。
2)相对湿度——出汗是人体在任何气温下都存在的生理机能,只是在气温较低时出汗量较少,往往感觉不到出汗。
而相对湿度重要影响人体表面汗液的蒸发,即影响蒸发散热量的多少。
相对湿度过高不仅会使人感到气闷,而且汗液不易蒸发;相对湿度过低又会使人感觉干燥,引起皮肤干裂,而且易引发呼吸系统疾病。
3)气流速度——气流速度对人的热舒适性最明显的影响是在夏季送冷风时,假如冷空气的流速过大,造成吹冷风的感觉时,会极不舒适,严重时还会致人生病。
室内空气计算参数可分为两类:1)在民用建筑和工业企业辅佑襄助建筑中以保证人体舒适、健康和提高工作效率为目的的“舒适性环境空气参数”;2)在生产厂房以及一些讨论、试验环境或设施中以侧重充足生产工艺过程和试验过程的空气环境需求为目的的“工艺性环境空气参数”。
第一章室内污染物的控制与通风学习目标:通过本章的学习,全面了解自然通风和机械通风的组成和工作原理,熟悉建筑物的防火排烟系统在通风、空调系统中的应用,具有一般建筑物通风的设计计算能力。
小结:本章主要介绍了室内污染物的来源与危害,建筑物通风的分类、概念和工作原理,防火排烟系统的概念和作用原理,并讨论了建筑物通风和防火排烟系统的设计方法。
在学习本章时应掌握和理解以下几点:一、熟悉室内污染物的分类、来源及危害,理解室内空气品质的概念及其评价方法。
二、掌握局部通风的概念、组成、工作原理及特点,熟悉空气幕和外部吸气罩的设计计算方法。
三、掌握全面通风的分类和全面通风换气量的确定方法,理解置换通风的概念和作用原理,熟悉气流组织的类型及设计计算原则,利用空气质量平衡和热平衡方程熟练进行全面通风系统的设计计算。
四、理解热压和风压作用下自然通风的工作原理,熟悉自然通风的设计计算原则和设计计算方法。
五、掌握防火分区、防烟分区、加压送风防烟和疏导排烟等基本概念,理解烟气的危害和防排烟的重要性,熟悉烟气的流动与控制原则以及建筑物的防火排烟系统在通风、空调系统中的应用。
本章重点:1、室内空气品质的概念及其评价。
2、局部通风、全面通风和自然通风的概念、工作原理及特点。
3、局部通风、全面通风和自然通风的设计计算方法。
4、防火分区、防烟分区的概念,加压送风量和机械排烟量的确定方法。
5、建筑物的防火排烟系统在通风、空调系统中的应用。
计算题详解:1-6 已知某房间散发的余热量为160kW ,一氧化碳有害气体为32mg/s ,当地通风室外计算温度为31℃。
如果要求室内温度不超过35℃,一氧化碳浓度不得大于1mg/m 3,试确定该房间所需要的全面通风量。
【解】 据题意得一氧化碳p1y ≤1 mg/m 3,考虑送风中不含有一氧化碳,故0s1=y 。
(1)消除余热所需的全面通风量:()()=-⨯+⨯=-ρ=313531273353011160sp p 1.t t C QL 34.1 m 3/s(2)稀释一氧化碳所需的全面通风量:=⎪⎭⎫⎝⎛-⨯=-=01326s1p112y y kx L 192m 3/s (取6=k )或 =⎪⎭⎫⎝⎛-⨯=-=013210s1p112y y kx L 320m 3/s (取10=k )(3)该房间所需要的全面通风量取(1)和(2)中的最大值:192m 3/s (取6=k )或320m 3/s (取10=k )。
第3章空调负荷计算与送风量的确定1.影响人体舒适感的因素有哪些?答:影响人体舒适感的因素有很多,其中空气温度、空气流速、空气相对湿度直接决定了人体汗液蒸发强度。
除了以上的三者外, 空气的新鲜程度, 衣着情况, 室内各表面(墙面、家具表面等)的温度高低等对人的感觉也有影响。
2.在确定室内计算参数时,应注意些什么?答:确定室内设计计算参数时, 既要满足室内热舒适环境的需要, 又应符合节能的原则。
3.为了保持人的舒适感,在以下条件发生变化时,空气干球温度应作什么变化?①人的活动量增加;②空气流速下降;③穿的衣服加厚;④周围物体表面温度下降;⑤空气相对湿度φ下降。
答:以夏季为例分析干球温度变化:①降低;②降低;③降低;④升高;⑤升高。
4.每天的气温为什么呈现周期性变化?答:由于地球每天接受太阳辐射热和放出热量形成白天吸收太阳辐射热;夜晚地面向大气层放热;于是每天的气温呈周期性变化。
5. 夏季空调室外计算湿球温度是如何确定的?夏季空调室外计算干球温度是如何确定的?理论依据是什么?它们有什么不同?答:夏季空调室外计算湿球温度采用历年平均不保证50小时的湿球温度。
夏季空调室外计算干球温度采用历年平均不保证50小时的干球温度。
即每年中存在一个干球温度,超出这一温度的时间有50 h, 然后取近若干年中每年的这一温度值的平均值。
不保证50小时,是以每天4次(2、8、14、20时)的定时温度记录为基础,以每次记录代表6小时进行统计。
6. 冬季空调室外计算参数是否与夏季相同?为什么?答:不同。
冬季采用空调室外计算干球温度和相对湿度作为计算参数。
夏季采用空调室外计算干球温度和湿球温度作为计算参数。
由于冬季空调系统加热加湿所需费用小于夏季冷却减湿的费用,为了便于计算, 冬季围护结构传热量可按稳定传热方法计算, 不考虑室外气温的波动。
因而可以只给定一个冬季空调室外计算温度作为计算新风负荷和计算围护结构传热之用。
另外, 由于冬季室外空气含湿量远较夏季小, 且其变化也很小, 因而不给出湿球温度, 只给出室外计算相对湿度值。
3.7空调房间送风状态的确定及送风量的计算在已知空调区冷(热)、湿负荷的基础上,确定消除室内余热、余湿,维持室内所要求的空气参数所需的送风状态及送风量,是选择空气处理设备的重要依据。
3.7.1空调房间送风状态的变化过程在空调设计中,经常采用空气质量平衡和能量守恒定律来进行空调系统的一些能量问题分析 图3-10表示一个空调房间的热湿平衡示意图,房间余热量(即房间冷负荷)为Q (kW),房间余湿量(即房间湿负荷)为W (kg /s),送入m q (kg/s)的空气,吸收室内余热余湿后,其状态由O(h O ,d O )变为室内空气状态N(h N ,d N ),然后排出室外。
图3-10 空调房间的热湿平衡 当系统达到平衡后,总热量、湿量均达到了平衡,即总热量平衡 ⎪⎭⎪⎬⎫-==+O N m N m O m h h Q q h q Q h q (3-43) 湿量平衡 ⎪⎭⎪⎬⎫-==+O N m N m O m d d W q d q W d q (3-44)式中 m q ——送入房间的风量(kg/s ); Q ——余热量(kW );W ——余湿量(kg/s );O O d h ,——送风状态空气的比焓值(kJ/ kg )和含湿量(kg/kg );N N d h ,——室内空气比焓值(kJ/ kg )和含湿量(kg/kg )。
同理,可利用空调区的显热冷负荷和送风温差来确定送风量。
)(O N p m t t C Qq -= (3-45)式中 Q ——显热冷负荷(kW );C p ——空气的定压比热容[ 1.01 kJ/ (kg ⋅K)]。
上述公式均可用于确定消除室内负荷应送入室内的风量,即送风量的计算公式。
图3-11 为送入室内的空气(送风)吸收热、湿负荷的状态变化过程在h-d 图上的表示。
图中N 为室内状态点,O 为送风状态点。
热湿比或变化过程的角系数为sR O N d d h h W Q --==)(ε (3-46) 由上可得,送风状态O 在余热Q ,余湿W 作用下,在h-d 图上沿着过室内状态点N 点且/Q W ε=的过程线变化到N 点。
图3-11 送风状态的变化过程 3.7.2夏季送风状态的确定及送风量的计算在系统设计时,室内状态点是已知的,冷负荷与湿负荷及室内过程的角系数ε也是已知的,待确定量是m q 和O x 的状态参数。
从图3-10上可以看到,送风状态点在通过室内点N x 、角系数为εx 的线段上。
如果预先选定送风温度,则送风状态点的其他参数就可以确定,继而可根据公式(3-43)或公式(3-44)确定送风量。
工程上常根据送风温差Ox x N O t t t -=∆来确定O x 点。
送风温差对室内温、湿度效果有一定影响,是决定空调系统经济性的主要因素之一。
在保证既定的技术要求的前提下,加大送风温差有突出的经济意义。
送风温差加大一倍,系统送风量可减少一半,系统的材料消耗和投资(不包括制冷系统)约减少40%,而动力消耗则可减少50%;送风温差在4℃~8℃之间,每增加1℃,风量可减少10%~15%。
所以在空调设计中,正确的决定送风温差是一个相当重要的问题。
但送风温度过低,送风量过小则会使室内空气温度和湿度分布的均匀性和稳定性受到影响。
因此,对于室内温、湿度控制严格的场合,送风温差应小些。
对于舒适性空调和室内温、湿度控制要求不严格工艺性空调,可以选用较大的送风温差。
根据《公共建筑节能设计标准》(GB50189-2005)和《采暖通风与空气调节设计规范》(GB50019-2003)中的规定,当送风口高度≤5m 时,5℃≤O t ∆≤10℃;当送风口高度>5m 时,10℃≤O t ∆≤15℃。
送风温差的大小与送风方式关系很大,对于不同送风方式的送风温差不能规定一个数字。
所以确定空调系统的送风温差时,必须和送风方式联系起来考虑。
对混合式通风可加大送风温差,但对置换通风方式,送风温差不受限制。
目前,对于舒适性空调或夏季以降温为主的工艺性空调,工程设计中经常采用“露点”送风,即取空气冷却设备可能把空气冷却到的状态点,一般为相对湿度90%~95%的“机器露点”Lx(见图3-10)。
工艺性空调的送风温差宜按表3-30确定。
室温允许波动范围/℃ 送风温差/℃ 每小时换气次数n /(次/h )>±1.0≤15 ±1.06~9 5(高大空间除外) ±0.53~6 8 ±0.1~0.2 2~3 12(工作时间不送风的除外)量(m3/h )与空气调节区体积(m3)的比值。
用符号n (次/h )表示。
换气次数和送风温差之间有一定的关系。
对于空调区来说,送风温差加大,换气次数即随之减小。
采用推荐的送风温差所算得的送风量折合成换气次数应大于表3-30推荐的n 值。
表中所规定的换气次数是和所规定的送风温差相适应的。
另外《采暖通风与空气调节设计规范》(GB50019-2003)上还规定,对于舒适性空调系统每小时的换气次数不应小于5次;但高大空间的换气次数应按其冷负荷通过计算确定。
实践证明,在一般舒适性空调和室温允许波动范围>±1.0℃工艺性空调区中,换气次数的多少,不是一个需要严格控制的指标,只要按照所取的送风温差计算风量,一般都能满足室内要求,当室温允许波动范围≤±1.0℃时,换气次数的多少对室温的均匀程度和自控系统的调节品质的影响就需考虑了。
对于通常所遇到的室内散热量较小的空调区来说,换气次数采用规范中规定的数值就已经够了,不必把换气次数再增多,不过对于室内散热量较大的空调区来说,换气次数的多少应根据室内负荷和送风温差大小通过计算确定,其数值一般都大于规范中规定的数值。
选定送风温差之后,即可按以下步骤确定送风状态和送风量(见图3-12):1) 在h-d 图上找出室内空气状态点N x 。
2) 根据算出的余热Q 和余湿W 求出热湿比Q W ,并过N x 点画出过程线ε。
3) 根据所选定的送风温差O t ∆,求出送风温度O t x ,过O t x 的等温线和过程线εx 的交点O x 即为送风状态点。
4) 按式(3-43)或(3-44)计算送风量。
图3-12确定夏季送风状态的h-d 图 【例3-3】 某空调区夏季总余热量Q =3906W ,总余湿量W =0.310⨯10-3 kg/s ,要求室内全年保持空气状态为:t Nx =(22±1) ℃,ϕNx =(55±5)%,当地大气压力为101325Pa ,求送风状态和送风量。
【解】(1) 求热湿比 12600310.03906===W Q x ε (2) 在h-d 图上(图3-13)确定室内状态点N ,通过该点画出εx =12600的过程线。
取送风温差 O t ∆=8℃,则送风温度Ox t =22℃-8℃=14℃,得送风状态点O x 。
在h-d 图上查得:h Ox = 35.6 kJ/ kg ;d Ox = 8.5 g/kg ;h Nx = 45.7 kJ/ kg ;d Nx = 9.3 g/kg(3) 计算送风量按消除余热即式(3-43)计算:kg/s 387.0kg/s 6.357.45906.3=-=-=x O Nx m h h Q q按消除余湿即式(3-44)计算:图3-13 例3-3d h - 图 kg/s 387.0kg/s 5.83.9310.0=-=-=Ox Nx m d d W q 按消除余热和余湿所求送风量相同,说明计算无误。
送风温度确定后,不用查h-d 图的办法,通过联解以下三个方程式也可以求出m q 、h Ox 、d Ox 三个未知数,而且用计算法确定送风状态的参数和送风量更准确。
联立方程式如下:()⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧++=-=-=100084.1250001.11000x O Ox Ox Ox Ox Nx m Ox Nx m d t t h d d W q h h Q q (3-47) 上式的已知参数为:Q 、W 、h Ox 、d Ox 、t Ox ,未知参数为m q 、h Ox 、d Ox 。
读者可利用该方程式重新计算例题3-3。
3.7.3冬季送风状态的确定及送风量的计算在冬季,通过围护结构的温差传热往往是由室内向室外传递,只有室内热源向室内散热。
因此冬季室内余热量往往比夏季少得多,常常为负值,而余湿量则冬夏一般相同。
这样冬季房间的热湿比值一般小于夏季,甚至出现负值,所以冬季空调送风温度t Od 大都高于室温t Nd 。
由于送热风时送风温差值可比送冷风时的送风温差值大,所以冬季送风量可以比夏季小,故空调送风量一般是先确定夏季送风量,冬季既可采取与夏季相同风量,也可少于夏季风量。
这时只需要确定冬季的送风状态点。
全年采取固定送风量的空调系统称为定风量系统。
定风量系统调节比较方便,但不够节能。
若冬季采用提高送风温度、加大送风温差的方法,可以减少送风量,节约电能,尤其对较大的空调系统减少风量的经济意义更突出。
但送风温度不宜过高,一般以不超过45℃为宜,送风量也不宜过小,必须满足最少换气次数的要求。
【例3-4】 仍按上题基本条件,如冬季余热量Q = -1298.9 W ,余湿量W = 0.310 kg/s ,试确定冬季送风状态及送风量。
【解】(1) 求冬季热湿比εdkJ/kg 4190310.09.1298-=-==W Q d ε (2) 全年送风量不变,计算送风参数由于冬夏室内散湿量基本上相同,所以冬季送风含湿量取与夏季相同。
即d Od = 8.5 g/kg 。
在h-d 图上过N 点作εd = -4190kJ/kg 的过程线(图3-14),该线与d Od = 8.5 g/kg 的等含湿量线的交点O d 即为冬季送风状态点。
由h-d 图查得:h Od = 49 kJ/kg ;t Od =27.1℃。
图3-14 例3-4 d h -图 另一种解法是,全年送风量不变,则送风量为已知,送风状态参数可由计算求得,即:kJ/kg 49kJ/kg 387.02989.17.45=⎥⎦⎤⎢⎣⎡+=+=W Q h h Nd Od此时,在h-d 图上作kJ/kg 49 =Od h 的等焓线与d Od = 8.5 g/kg 的等含湿量线,两线的交点即为冬季送风状态点O d 。
或者将kJ/kg 49 =Od h 和d Od = 8.5g/kg 代入比焓的定义式()Od Od Od Od d t t h 84.125001.01 ++=,即可求出t Od =27.1℃。
3.8新风量的确定和风量平衡新风量的多少,是影响空调负荷的重要因素之一。
新风量少了,会使室内卫生条件恶化,甚至成为“病态建筑”;新风量多了,会使空调负荷加大,造成能量浪费。
长期以来,普遍认为“人”是室内仅有的污染源。