暖通空调工程设计方法与系统分析ppt课件.ppt
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1、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,?,HVAC,?,Heating,、,V
2、entilating&Air Conditioning,?,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(,Ventila
3、ting,),?,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(,Air Conditioning,),简称空调,空调技术需要涉及以下主要内容,:,1.,特定空间内、外干扰量的确定与计算,2.,空气的处理方法与装置的选择,3.,空调系统形式的确定与设计,4.,气流组织设计与风口选择,5.,空气的净化处理,6.,空调系统的消声、隔振、测试与
4、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:,1.,被调对象,2.,空气处理设备,3.,空气输送设备,4.,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
5、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
6、意图,全空气系统示意图,全水系统示意图,空气,水系统示意图,冷剂空调系统示意图,冷剂空调系统示意图,中央空调系统示意图,冷凝水管,空调机,新风,7C,制冷机的冷凝器,制冷机的蒸发器,32C,37C,12C,冷却水循环泵,空调房间,制冷机房,排风扇,送风口,冷冻水循环泵,冷水管,25C,回风口,24C,房,机,调,空,18C,送风管,消声器,热水循环泵,热水管,烟气,冷却水管,热湿空气,冷却塔,烟囱,热水锅炉,60C,55C,第一章,热湿环境,1-1,热湿环境的构成及对人体的作用,一、热湿环境的构成,?,人体与外界的热交换,?,显热交换,?,人体对流热交换,?,呼吸对流热交换,?,辐射热交换,?
7、,潜热交换,?,皮肤表面蒸发放热,?,呼吸蒸发放热,代谢热,=,蒸发散热,+,对流散热,+,辐射散热,+,对外做功,+,身体蓄热量,?,热平衡方程:,S,C,E,R,W,M,?,?,?,?,?,人体蓄,热量,人体代谢,产热量,?,活动强度,M,、着衣量,I,cl,t,r,人体对外,作功,人体与环境,辐射换热,呼吸及人体,与环境对流,换热,呼吸和皮,肤表面蒸,发散热,、,v,?,热湿环境的构成:,空气温度,t,、相对湿,度,?,、速度,v,、平均辐射温度,t,r,、人体着,衣热阻和代谢率。,r,t,?,?,k,j,nj,nj,t,F,1,),(,平均辐射温度,:,一个假想的等温围合面的表面温度,
8、它与人体间的,辐射热交换量等于人体周围实际的非等温围合面与人体,间的辐射热交换量。,=,代谢热,=,蒸发散热,+,对流散热,+,辐射散热,+,对外做功,+,身体蓄热量,?,热平衡方程:,S,C,E,R,W,M,?,?,?,?,?,人体蓄,热量,人体代谢,产热量,?,活动强度,M,、着衣量,I,cl,t,r,人体对外,作功,人体与环境,辐射换热,呼吸及人体,与环境对流,换热,呼吸和皮,肤表面蒸,发散热,、,v,?,热湿环境的构成:,空气温度,t,、相对湿,度,?,、速度,v,、平均辐射温度,t,r,、人体着,衣热阻和代谢率。,?,人体的正常温度:,Hot,Cold,38,o,C,32,o,C,3
9、6.537,人体与非生物体的区别:,人,体的温度和散热量并不完全,由环境因素决定,在一定环,境参数范围内人体的,体温调,节系统,可以将人体的核心温,度维持在一个适合于生存的,较窄的范围内。,?,自动散热调节方式,?,血管扩张,增加流向皮肤层的血流,提高表皮,温度,?,出汗,?,自动御寒调节方式,?,血管收缩,减少流向皮肤层的血流,降低表皮,温度,?,通过冷颤增加代谢率,S,C,E,R,W,M,?,?,?,?,?,?,蓄热量不同时的生理现象,S0,:,体温升高,,40,时,出汗停止;,43.5,时,呼吸停止,人死亡。,S0:,体温降低,人体颤抖;,34,时,停止颤抖;,28,时,呼吸停止,人死亡
10、。,S,C,E,R,W,M,?,?,?,?,?,人体感到舒适的,必要条件,:,S,=0,(,不冷不热),人体感到舒适的,充分条件,:,人体按正常比例散热,人体正常的散热比例:,S,C,E,R,W,M,?,?,?,?,?,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%,?,各影响因素对人体的作用是紧密相关的。,?,在一定的气温下,相对湿度越大,人体通过蒸发,的散热量就越少,越容易感到闷热,反之通过蒸,发的散热量越大,人体就会感到凉爽;,?,在一定的相对湿度下,气温越高通过对流的散热,量越少,人体感觉热,反之人体感觉冷。,?
11、,当,气温高一点湿度低一点,的热环境和,气温低一点,湿度高一点,热环境可以对人体有相同的热作用效,果。,?,显然,组成热环境的各影响因素的,不同组合,,,热环境对人体可以有不同的作用效果,但也,可,以有相同的作用效果,。从暖通空调的角度来看,,不同的组合暖通空调系统的能耗一般是不同的,。,?,因此,采用什么样的,暖通空调方式,、,参数组合,才能使人体,更舒适,、暖通空调系统更,易于实现,、,更节能,成为热湿环境在暖通空调领域的应用研,究的主要课题之一。,?,影响热湿环境的各因素的不同组合可以得到相,同效应的热湿环境。如何,衡量,这些因素对人体,的共同作用效果,人体在这个环境中的冷热感,觉如何,
12、如何定量地表示?,热湿环境评价,1-2,热湿环境的评价方法与评价指标,反映人体对热湿环境的真实感受,一、预测平均冷热感,PMV,S,C,E,R,W,M,?,?,?,?,?,当,S=0,时:,0,),(,?,cl,r,I,t,v,t,M,f,?,P,.O.Fanger,热舒适方程,S,M,PMV,0275,.,0,),036,.,0,exp(,303,.,0,?,?,?,S,?,PMV,:客观物理量,?,感觉主观定量,表,1.1 PMV,和冷热感的程度对应,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
13、,?,5,?,25,?,75,?,99,?,),(,0275,.,0,),036,.,0,ex,p(,303,.,0,cl,r,I,M,t,v,t,f,S,M,PMV,?,?,?,?,?,通过满意度描述,由大量试验获得,),(,),02179,03353,.,0,(,exp,95,100,2,4,PMV,f,PMV,PMV,PPD,?,?,?,?,?,PMV,?,PPD,PMV,P,P,D,?,PMV,指标只代表了同一,环境下,绝大多数人,的感,觉,不能代表所有个人,的感觉。,?,PPD,是通过概率分析确,定某环境条件下人群不,满意的百分数,?,即便达到,PMV,0,,仍,然有,5,的人不满意
14、,。,?,Fanger,:,PMV,1,1,(,PPD27%,),满意(被“采,暖通风与空气调节设计规范”,GB 50019-2003,引用),?,ISO7330,:,PMV,0.5,0.5,(,PPD10%,),舒适,环境参数,),(,cl,r,I,M,t,v,t,f,PMV,?,?,环境参数,活动量,衣着,可以有多种组合,达到同样的感觉,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/s,t,:决定了能耗,?,:决定了排汗,气流形式,干冷,湿冷,闷热,采暖通风与空气调节设计,规范,GB 50019-2003
15、,:,应用,?,调整参数获得最经济而又舒适的热环境,?,设计及预测应用,设计参数,(,t,a,、,?,a,、,v,a,、,t,r,、,M,、,I,cl,),预测待建,建筑室内热环境舒适性程度,并不断修改参数,达到,ISO,。,?,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、新标准有效温度,SET*,?,SET*,:,冷热感觉及人体与环境的热交换量与实际环,境等同的相对湿度为,50%,的标准环境的,气温,。,?,标准环境,:,相对湿度,50%,、风速,0.1m/s,、人体代谢量,1.0met,,着衣热阻,0.6clo,的环境。,?,输入值,:,实际气温,t,,
16、平均辐射温度,t,r,、风速,v,、相对,湿度,?,、代谢量,M,、实际着衣热阻,I,cl,?,由于在计算,SET*,的过程中,全部考虑了热环境的六,大要素,因而可以说,SET*,比,PMV,具有更加广泛的适,用性。,SET*=24,SET/,10,22.2,30,14.5,17.5,25.6,34.5,37.5,冷颤,身体,慢慢,变冷,血管收,缩,适中,轻微出,汗,血,管扩张,出汗,大量,出汗,调节,失调,冷,令人非常,不满意,凉,令人,不满,稍凉,令人有,些不满,舒适,令人,满意,稍暖,令人有,些不满,温暖,令人不舒,适和不满,热,令人非,常不满,很热,很不,舒适,感,觉,生,理,反,应,
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