第一讲绪论
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3
一．空调的世界历史沿革（6阶段）
阶段1. 初期：采暖与通风为主
z 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
z 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
z 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
4
一．空调的世界历史沿革（6阶段）
Linde 制造出第一台甲醚压缩机 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
7
一．空调的世界历史沿革（6阶段）
阶段3. 1875－1914年：制冷开始工业化
z 制冷开始工业化
– 1890年代中 出现最早的电动压缩机
阶段6. 1975年以后：普及与挑战
z 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
z 制冷面临的挑战
– 环境保护
z ODP、GWP z 关注原始技术方案
– 节能节材
z 系统与部件优化 z 能源的综合利用
18
3
二、空调在中国的发展
z 历史
z 清代 “冰窑”冬季贮冰夏季出售
– 通风：靠建筑设计获得自然通风 – 制冷
z 旧石器时代：收集和利用天然冷量 z 新石器时代：规划和发展天然冷量 z 1815年，BOSTON的Frederic Tudor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
z 冶金与机械工程
z 公共工程
z 运动场
z 海水淡化
z 污水净化
z 人工降雨
16
z 人工环境工程（空调工程）
一．空调的世界历史沿革（6阶段）
阶段6. 1975年以后：普及与挑战
z 现代空调技术高度发展，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：
– 特点
z 精度高 ⎯⎯ 难，对测量和控制设备及控制算法要求高 z 参数少 ⎯⎯易，多数仅对一两个参数有高要求
30
5
四、空气调节的分类与处理参数
z 舒适性空调（应用场合：商用建筑，民用建筑）
– 处理参数：
z 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。
阶段1. 初期：采暖与通风为主
古 希 腊 人 的 采 暖 方 式
5
一．空调的世界历史沿革（6阶段）
阶段2. 1755－1875年，人工制冷史的初级阶段
z 热力学理论
– William Cullen的学生Joseph Black(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
z 1890年代 制作成了由风机和喷水室组成的空调系统
z 1900年
已经正式使用并制作出机械冷却空气的系统
z 1900年以后 热风系统出现，与冷风系统合并
z 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
z 1902年
开利(Willis.H.Carrier)在印刷厂首次应用了 空调装置；
Hale Waihona Puke 221100118877
220022
117788
商业建筑 Commercial
33%
33 清华大学建筑节能研究中心
114400
7700
住宅
Residential
67%
00
美国
加拿大
日本
114466
西欧
城镇 Urban
6655
3030
中国
中国城镇
我国民用建筑的能耗构成
照明32.3%
空调采暖47.2%
炊事
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
17
一．空调的世界历史沿革（6阶段）
阶段2. 1755－1875年，人工制冷史的初级阶段
z 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San Antonio，D. Holden和 J. Muhl建
成蒸汽锅炉驱动的制冷装置
– 1875年 – 1876年
20
万台/年
6000
5710
5000
4000 3000 2000 1000
3500 3135
2333.64 1826.67 1337.64 1156.87 974.01 682.56 786.12
1.32 12.35 24.07 0
1980 1985 1990 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2007
阶段4. 1914 －1945年：战争推进制冷发展
z 1922年医院有了空调； z 1922年, 由
开利研制出 了第一台离 心式冷冻机
14
一．空调的世界历史沿革（6阶段）
阶段4. 1914 －1945年：战争推进制冷发展
1907年 在Chicago 的 Congress Hotel采用 喷水室空调系统，首次 应用于民用建筑。 →
z 传统的采暖方式：炉子、火盆、火炕、火墙
z 31年
上海纺织厂，采用深井水作冷源的 喷水室空调
z 50年代 在多数北方主要城市建成城市热网
z 80年代前 采暖通风、工业空调为主
z 85年
房间空调器需求量8万台
z 80年代末 舒适空调大发展，空调设备总产值 约5亿元
19
二、空调在中国的发展
家用空调器产量居世界首位，将近60％出口
9
一．空调的世界历史沿革（6阶段）
阶段3. 1875－1914年：制冷开始工业化
z 1890年代 中期出现的 早期蒸汽驱 动的风机
10
一．空调的世界历史沿革（6阶段）
阶段3. 1875－1914年：制冷开始工业化
z 1890年代早期的电动制冷压缩机 11
一．空调的世界历史沿革（6阶段）
阶段3. 1875－1914年：制冷开始工业化
– 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
z 精密仪器制造车间要求： 温度20±0.1℃，相对湿度50±5％ z 超大规模集成电路生产车间： 洁净度标准为M 1级(直径
≥0.1μm的尘粒个数<350粒/m3) z 合成纤维生产车间要求：相对湿度55±2％
24
4
自然通风
机械通风
22℃
29℃
19℃
风机
28℃
25
26
机械通风：有加热
机械通风：有降温，直流式空调
－5℃
18℃
35℃
26℃
加热器
冷却器
27
28
空气调节
35℃
26℃
空气处理 设备变得 更加复杂
z 避免排风浪费能源，把部分室温空气循环使用
z 保证一定量的新鲜空气
29
四、空气调节的分类与处理参数
z 工艺性空调
z 大型公共建筑：1.25%的面积消耗10％的建筑能 耗，而且新建大型公共建筑在快速增加
32
世世界界主各要国国家人年均人建均筑建能筑能耗耗[k[WkWhh//((人人年.年)])] Annual building energy consumption per capita [kWh/(cap⋅a)]
0 1977
43 1997
60 1999
2003
2004
2007
2000
90
83
62
21
22
高等教育发展：设置暖通空调专业的院校
三、空气调节的定义⎯⎯Air-conditioning
z 广义 z 狭义
z 更狭义
获得满意的建筑室内空气环境的手段
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
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)
23
三、空气调节的定义⎯⎯Air-conditioning
方
法
广义 狭义 更狭义
供冷、净化空调： 多参数处理
√
√
√
散热器采暖： 单一温度处理
√
√
机械通风： 单一洁净度处理
√
√
建筑设计 (绝热、遮阳、蓄热等) √
其它自然手段 (自然通风、自然采 √ 光、太阳能采暖等)
照明家电
6%
14%
生活热水 15%
住宅用电量 10‾30kWh/m2年 34
电梯、卫生20.5%
采暖空调 65%
大型办公楼
大型公共建筑用电量 100‾300kWh/m2年
90年代末上海公共建筑一次能源消耗比例
% 宾馆 商场 办公楼 医院
空调 46.1 40.5 49.7 30.3
照明 13.5 33.7 33.3 13.9
一．空调的世界历史沿革（6阶段）
阶段1. 初期：采暖与通风为主
z 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
z 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
z 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
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一．空调的世界历史沿革（6阶段）
Linde 制造出第一台甲醚压缩机 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
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一．空调的世界历史沿革（6阶段）
阶段3. 1875－1914年：制冷开始工业化
z 制冷开始工业化
– 1890年代中 出现最早的电动压缩机
阶段6. 1975年以后：普及与挑战
z 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
z 制冷面临的挑战
– 环境保护
z ODP、GWP z 关注原始技术方案
– 节能节材
z 系统与部件优化 z 能源的综合利用
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二、空调在中国的发展
z 历史
z 清代 “冰窑”冬季贮冰夏季出售
– 通风：靠建筑设计获得自然通风 – 制冷
z 旧石器时代：收集和利用天然冷量 z 新石器时代：规划和发展天然冷量 z 1815年，BOSTON的Frederic Tudor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
z 冶金与机械工程
z 公共工程
z 运动场
z 海水淡化
z 污水净化
z 人工降雨
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z 人工环境工程（空调工程）
一．空调的世界历史沿革（6阶段）
阶段6. 1975年以后：普及与挑战
z 现代空调技术高度发展，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：
– 特点
z 精度高 ⎯⎯ 难，对测量和控制设备及控制算法要求高 z 参数少 ⎯⎯易，多数仅对一两个参数有高要求
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四、空气调节的分类与处理参数
z 舒适性空调（应用场合：商用建筑，民用建筑）
– 处理参数：
z 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。
阶段1. 初期：采暖与通风为主
古 希 腊 人 的 采 暖 方 式
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一．空调的世界历史沿革（6阶段）
阶段2. 1755－1875年，人工制冷史的初级阶段
z 热力学理论
– William Cullen的学生Joseph Black(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
z 1890年代 制作成了由风机和喷水室组成的空调系统
z 1900年
已经正式使用并制作出机械冷却空气的系统
z 1900年以后 热风系统出现，与冷风系统合并
z 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
z 1902年
开利(Willis.H.Carrier)在印刷厂首次应用了 空调装置；
Hale Waihona Puke 221100118877
220022
117788
商业建筑 Commercial
33%
33 清华大学建筑节能研究中心
114400
7700
住宅
Residential
67%
00
美国
加拿大
日本
114466
西欧
城镇 Urban
6655
3030
中国
中国城镇
我国民用建筑的能耗构成
照明32.3%
空调采暖47.2%
炊事
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
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一．空调的世界历史沿革（6阶段）
阶段2. 1755－1875年，人工制冷史的初级阶段
z 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San Antonio，D. Holden和 J. Muhl建
成蒸汽锅炉驱动的制冷装置
– 1875年 – 1876年
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万台/年
6000
5710
5000
4000 3000 2000 1000
3500 3135
2333.64 1826.67 1337.64 1156.87 974.01 682.56 786.12
1.32 12.35 24.07 0
1980 1985 1990 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2007
阶段4. 1914 －1945年：战争推进制冷发展
z 1922年医院有了空调； z 1922年, 由
开利研制出 了第一台离 心式冷冻机
14
一．空调的世界历史沿革（6阶段）
阶段4. 1914 －1945年：战争推进制冷发展
1907年 在Chicago 的 Congress Hotel采用 喷水室空调系统，首次 应用于民用建筑。 →
z 传统的采暖方式：炉子、火盆、火炕、火墙
z 31年
上海纺织厂，采用深井水作冷源的 喷水室空调
z 50年代 在多数北方主要城市建成城市热网
z 80年代前 采暖通风、工业空调为主
z 85年
房间空调器需求量8万台
z 80年代末 舒适空调大发展，空调设备总产值 约5亿元
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二、空调在中国的发展
家用空调器产量居世界首位，将近60％出口
9
一．空调的世界历史沿革（6阶段）
阶段3. 1875－1914年：制冷开始工业化
z 1890年代 中期出现的 早期蒸汽驱 动的风机
10
一．空调的世界历史沿革（6阶段）
阶段3. 1875－1914年：制冷开始工业化
z 1890年代早期的电动制冷压缩机 11
一．空调的世界历史沿革（6阶段）
阶段3. 1875－1914年：制冷开始工业化
– 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
z 精密仪器制造车间要求： 温度20±0.1℃，相对湿度50±5％ z 超大规模集成电路生产车间： 洁净度标准为M 1级(直径
≥0.1μm的尘粒个数<350粒/m3) z 合成纤维生产车间要求：相对湿度55±2％
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自然通风
机械通风
22℃
29℃
19℃
风机
28℃
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机械通风：有加热
机械通风：有降温，直流式空调
－5℃
18℃
35℃
26℃
加热器
冷却器
27
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空气调节
35℃
26℃
空气处理 设备变得 更加复杂
z 避免排风浪费能源，把部分室温空气循环使用
z 保证一定量的新鲜空气
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四、空气调节的分类与处理参数
z 工艺性空调
z 大型公共建筑：1.25%的面积消耗10％的建筑能 耗，而且新建大型公共建筑在快速增加
32
世世界界主各要国国家人年均人建均筑建能筑能耗耗[k[WkWhh//((人人年.年)])] Annual building energy consumption per capita [kWh/(cap⋅a)]
0 1977
43 1997
60 1999
2003
2004
2007
2000
90
83
62
21
22
高等教育发展：设置暖通空调专业的院校
三、空气调节的定义⎯⎯Air-conditioning
z 广义 z 狭义
z 更狭义
获得满意的建筑室内空气环境的手段
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
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)
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三、空气调节的定义⎯⎯Air-conditioning
方
法
广义 狭义 更狭义
供冷、净化空调： 多参数处理
√
√
√
散热器采暖： 单一温度处理
√
√
机械通风： 单一洁净度处理
√
√
建筑设计 (绝热、遮阳、蓄热等) √
其它自然手段 (自然通风、自然采 √ 光、太阳能采暖等)
照明家电
6%
14%
生活热水 15%
住宅用电量 10‾30kWh/m2年 34
电梯、卫生20.5%
采暖空调 65%
大型办公楼
大型公共建筑用电量 100‾300kWh/m2年
90年代末上海公共建筑一次能源消耗比例
% 宾馆 商场 办公楼 医院
空调 46.1 40.5 49.7 30.3
照明 13.5 33.7 33.3 13.9
