1、通风空调工程,Ventilating and Air Conditioning 郭敬红黑龙江八一农垦大学,课 程 介 绍,通风空调工程是建环专业方向重要的专业课课，包括通风工程、空气调节两门课，课程中有关建筑空间环境体系的内容进行综合提炼，并补充现代建筑环境的新理念而组成的一门新的专业技术课，是本专业的重要核心课程。,课 程 内 容,本课程主要讲授室内环境系统的建立与控制，室内热湿环境要求的供暖系统、空气调节系统的基本理论和设计计算方法，室内空气质量的控制方法与空气处理方法。,教 学 目 的,使学生具备建筑空间环境系统工程中的工程设计、施工管理、运行调试等方面的综合能力。,考 核 方 法,平时
2、成绩: 20% 出勤10% 作业及测验10%实验成绩：10%期末考试: 70%,前言,通风空调工程是主要专业课程之一，它涵盖了通风工程和空气调节工程的主要内容，主要阐述创造和维持建筑热、湿、空气品质环境的技术。系统地阐明通风与空调技术的基本理论与应用，并能反映出这门技术当代的发展水平。,第1章绪论,1.1通风与空气调节的含义1.2通风与空气调节系统的工作原理1.3通风与空气调节的分类1.4通风与空气调节技术的发展概况1.5存在的问题和前沿研究的焦点,1.1通风与空气调节的含义,建筑是人们生活与工作的场所。建筑环境对人类的寿命、工作效率、产品质量起着极为重要的作用。人们对现代建筑的要求，不只有挡
3、风遮雨的功能，而且还应是一个温湿度宜人、空气清新、光照柔和、宁静舒适的环境 。有些生产与科学实验 需要恒温、恒湿、无菌环境等。通风与空气调节是控制建筑热湿环境和室内空气品质的技术 ，同时也包含对系统本身所产生噪声的控制。,1.1采暖通风与空气调节的含义,通风(Ventilating)用自然或机械的方法向某一房间或空间送入室外空气，和由某一房间或空间排出空气的过程，送入的空气可以是处理的，也可以是不经处理的。空气调节(Air conditioning)实现对某一房间或空间内的温度、湿度、洁净度和空气流动速度等进行调节与控制，并提供足够量的新鲜空气。空气调节简称空调。,1.1采暖通风与空气调节的含
4、义,通风功能主要有：(1)提供人呼吸所需要的氧气；(2)稀释室内污染物或气味；(3)排除室内工艺过程产生的污染物；(4)除去室内多余的热量(称余热)或湿量(称余湿)；(5)提供室内燃烧设备燃烧所需的空气。,1.2 通风与空气调节系统的工作原理,在夏季，民用建筑中的人员、照明灯具、电器和电子设备都要向室内散出热量及湿量，由于太阳辐射和室内外的温差而使房间获得热量，如果不把这些室内多余热量和湿量从室内移出，必然导致室内温度和湿度升高。在冬季，建筑物将向室外传出热量或渗入冷风，如不向房间补充热量，必然导致室内温度下降。因此，为了维持室内温湿度，在夏季必须从房间内移出热量和湿量，称为冷负荷和湿负荷；在
5、冬季必须向房间供给热量，称之为热负荷。,通风与空气调节的任务就是要向室内提供冷量或热量，并稀释室内的污染物，以保证室内具有适宜的热舒适条件和良好的空气品质。,向房间送入一定量的室外空气，同时必有等量的室内空气通过门窗缝隙渗到室外，从而稀释了污染物；用风机盘管机组向房间供应冷量，或供应热量；送入室内的新风先经空气过滤器除去尘粒，并经冷却、去湿或加热、加湿处理，因此新风系统同时也承担了部分冷、热负荷。,通风与空气调节的工作原理是，当室内得到热量或失去热量时，则从室内取出热量或向室内补充热量，使进出房间的热量相等，即达到热平衡，从而保持室内一定温度；或使进出房间的湿量平衡，以保持室内一定湿度；或从室
6、内排出污染空气，同时补入等量的清洁空气，即达到空气平衡。 进出房间的空气量、热量以及湿量总会自动的达到平衡。任何因素破坏这种平衡，必将导致室内状态(温度、湿度、污染物浓度、室内压力等)的变化，并将在新的状态下达到新的平衡。,1.3通风与空气调节的分类,1.3.1 按对建筑环境控制功能分类(1)以建筑热湿环境为主要控制对象的系统主要控制对象为建筑物室内的温湿度，属于这类系统的有空调系统和采暖系统。 (2)以建筑内污染物为主要控制对象的系统主要控制建筑室内空气品质，如通风系统、建筑防烟排烟系统等。,(1)全水系统 (2)蒸汽系统 (3)全空气系统 (4)空气水系统 (5)冷剂系统,1.3.2 按承
7、担室内热负荷、冷负荷和湿负荷的介质分类,全 水 系 统全部由水负担室内空调负荷，单一的风机盘管机组系统。由于水的比热大于空气的比热，在相同情况下空调系统所占用的建筑空间较少。这种系统不能解决空调房间的通风换气问题，一般不单独使用。,蒸汽系统 以蒸汽为介质，向建筑供应热量。可直接用于承担建筑物的热负荷。例如蒸汽采暖系统、以蒸汽为介质的暖风机系统等；也可以用于空气处理机组中加热、加湿空气；还可以用于全水系统或其他系统中的热水制备或热水供应的热水制备。,全空气系统 全部由集中处理的空气负担室内空调负荷，如一次回风系统。由于空气的比热小，通常这类空调系统需要占用较大的建筑空间，但室内空气的品质有保障。
8、,空 气 水 系 统由处理过的空气和水共同负担室内空调负荷，如新风机组与风机盘管机组并用的系统。这种系统有效地解决了全空气系统占用建筑空间多和全水系统不能通风换气的问题。在对空调精度要求不高和舒适性空调的场合广泛地使用这种系统。,冷 剂 系 统将制冷系统的蒸发器直接放在室内吸收余热余湿的空调系统，例如单元式空调系统、窗式空调器、分体式空调器。这种系统的优点在于能量利用率高、占用建筑空间少、布置灵活，可根据不同房间的空调要求自动选择制冷或供热。,(1)集中式系统 (2)分散式系统 (3)半集中式系统,1.3.3 按空气处理设备的集中程度分类,集中系统 将空气处理设备及其冷热源集中在专用机房内，经
9、处理后的空气用风道分别送往各个空调房间。这样的空调系统称为集中式系统。 这是一种出现最早、迄今仍然广泛应用的最基本的系统形式。,集中空调系统示意图,分散式方式 将空气处理设备、冷热源设备和风机紧凑地组合成为一个整体空调机组，可将它直接装设于空调房间，或者装设于邻室，借较短的风道将它与空调房间联系在一起。这种空调方式称为全分散式或局部式空调方式。例如窗式空调器、分体式空调器。,半集中系统 既有对新风的集中处理与输配，又能借设在空调房间的末端装置（如风机盘管）对室内循环空气作局部处理，兼具前两种系统特点的系统称为半集中式系统。 风机盘管加新风空调系统是目前应用最广、最具生命力的系统形式。,(1)舒
10、适性空调系统：以确保人体舒适、健康和高效工作为目的。(2)工艺性空调系统 ：以确保产品质量和生产工艺操作过程的特定要求为目的。,1.3.4 空调系统按用途分类,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。,舒适性空调控制标准表达方式：空调基数例如五星级宾馆客房标准为：温度2325，相对湿度5060，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
11、易，人体有一定的容忍度,工艺性空调特点 a. 精度高 难，对测量和控制设备及控制方法要求高 b. 参数少 易，多数仅对一两个参数有高要求,舒适性空调的应用教室,舒适性空调的应用办公室,1.3.5按集中系统处理的空气来源分类,（1）封闭式系统（2）直流式系统（3）混合式系统,封闭式系统 所处理的空气全部来自空调房间的再循环空气而没有室外空气补充。该系统应用于密闭空间且无法或不需采用室外空气的场合。这种系统消耗冷、热量最省，但卫生条件差，仅应用于战时隔绝通风情况下的地下蔽护所等战备工程及很少有人进出的仓库等。,直流式系统所处理的空气全部来自室外，送风吸收余热余湿后全部排到室外。与封闭式系统相比具有
12、完全不同的特点。这种系统应用于不允许采用回风的场合，如放射性实验室及散发大量有害物的车间等。为了回收排出空气的冷量或热量，可以在系统中设置热回收装置。,混合式系统它所处理的空气部分来自室外，部分来自空调房间。这种系统既能满足卫生要求，又经济合理，是应用最广泛的一种系统。,1.3.6.1 按用途分类 (1)工业与民用建筑通风以治理工业生产过程和建筑中人员及其活动所产生的污染物为目标的通风系统。 (2)建筑防烟和排烟 以控制建筑火灾烟气流动，创造无烟的人员疏散通道或安全区的通风系统。 (3)事故通风 排除突发事件产生的大量有燃烧、爆炸危害或有毒害的气体、蒸气的通风系统。,1.3.6 以建筑内污染物
13、为主要控制对象的分类,1.3.6.2 按通风的服务范围分类 (1)全面通风向某一房间送入清洁新鲜空气，稀释室内空气中的污染物的浓度，同时把含污染物的空气排到室外，从而使室内空气中污染物的浓度达到卫生标准的要求。这种通风也称为稀释通风。 (2)局部通风控制室内局部地区的污染物的传播或控制局部地区的污染物浓度达到卫生标准要求的通风。局部通风又分为局部排风和局部送风。,1.3.6.3 按空气流动的动力分类 (1)自然通风依靠室外风力造成的风压或室内外温度差造成的热压使室外新鲜空气进入室内，室内空气排到室外。这种通风方式比较经济，不耗能量，但受室外气象参数影响很大，可靠性差。 (2)机械通风依靠风机的
14、动力来向室内送入空气或排出空气。这是一种常用的通风系统。系统工作的可靠性高，但需要消耗一定能量。,1.4.1空调的世界历史沿革,1.4.1.1 早期空调方法通风 靠建筑设计获得自然通风。制冷 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,1.4 通风与空调技术的发展概况,14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
15、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,1.4.1.2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,1869年D.Holden设计的制冰装置,1890年代中期出现的早期蒸汽驱动的风机,1890年代早期的电动制冷压缩机,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
16、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；1922年医院有了空调；1922年, 由 开利研制出 了第一台离 心式冷冻机,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。 19191920 芝加哥一电影院采用喷水室空调,1.4.2空调在中国的发展,历史 清代 “冰窑”冬季贮冰夏季出售 31年 上海纺织厂，深井水作冷 源的喷水室 80年代前 采暖通风、工业空调为主 85年 房间空调器
17、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,现状94年 房间空调器产量约 270万台95年 全国城镇家用空调普及率8.6台/100 户，部分地区达到15台/100户96、97年制冷空调设备总产值约1000亿元， 比80年代末增长近200倍。(其中大型 空调占冷量1/3，家用占2/3。按实际耗电 量各占50。空调器产量850万台。),房间空调器产量居世界第三,97年全国城镇家用空调普及率 11.6台/100户，其中广州54.9台/100户，上海49.8台/100户，北京35台/100户,The Current Residential air-conditioner: 19
18、98, Beijing,The Current Residential air-conditioner: 2000, Beijing,Even the new residential Building .,高等教育发展：设置暖通空调专业的院校,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,1.4.
19、3现代空调技术高度发展，无处不在：,1.5存在的问题和前沿研究的焦点,1.5.1存在的问题(1)高能耗，建筑能耗占社会总能耗30以上中国：目前25%（含采暖）。 97家用空调器新增装机容量占全国发电总装机容量增加的25 。98年全国电力增容1500万kW，空调峰值容量1400万kW。日本：30美国：35,我国建筑能耗状况商用建筑,中央空调用电占城市用电量广东省：40上海：31.1重庆：23采暖空调系统能耗一般占整个建筑能耗4060,90年代末我国办公楼建筑的一次能源消耗比例,90年代末上海市公共建筑的一次能源消耗比例,我国住宅建筑的能耗,(2)都市环境污染空调排热造成的城市热岛效应空调室外设备
20、产生的噪声污染室外设备设置不当造成的视觉污染地球温室效应(CO2排放)臭氧层被破坏(CFC物质)(3)病态建筑综合症：建筑的非天然环境影响居住者健康封闭空间新风不足封闭空间VOC及致病微生物排除不良稳态的室内热湿环境使人体调节功能退化,微生物积聚的空气冷却器,1.5.2研究焦点 环境保护与可持续发展 能量与资源的合理利用 新能源的应用 环境控制与建筑设计的紧密结合 舒适健康 什么是影响人体健康的关键因素 如何实现回归自然、以人为本的建筑环境？,办公楼建筑的节能途径(节能3050%),高技术的应用CFD模拟研究室内外的场，数字和信息技术应用与智能建筑本学科难点： 人类与自然的非机械特点要求扩充社
21、会学、生理学、心理学、建筑学等知识。很多基本问题仍未得到很好地解释和探讨。,展望21世纪采暖通风与空调行业的发展，必将是走向一个稳步的可持续发展的道路。我国1995年建筑采暖能耗已占总能耗的10.7，一些寒冷地区采暖能耗占了当地总能耗的一半以上。我国消耗的能源结构中，绝大部分是不可再生的石化燃料，主要是煤炭(约占总能耗的75)。燃料燃烧都会产生CO2，地球积累这些气体太多便产生温室效应，导致地球变暖，将会改变地球的生态环境。而煤炭燃烧还会产生烟尘、SO2、NOx等，都对大气环境造成污染。,因此，采暖通风与空调在消耗不可再生能源的同时也间接的对环境造成污染。此外空调冷源使用的CFC和HCFC，对地球平流层(离地球2025km)内的臭氧(O3)层有所破坏，这也是当前的全球环境问题之一。从事采暖通风与空调行业的人士，无论是从事研究、工程设计、系统管理、设备开发，都应该有可持续发展观，提高节能和环保意识，使我们从事的行业健康地发展。,
