供暖通風與空氣調節緒論：建筑環境控制與暖通空調1.空氣調節概念:空氣調節是指在某一特定空間(可以無自然邊界)，對空氣的溫度、濕度、空氣的流動速度及清潔度進行人工調節，以滿足人體的舒適和工藝生產過程的要求。

舒適性空調工藝性空調溫度、濕度、氣流速度及清潔度（四度）通常被視為空調的基本要求.

由于現代科技生產的需要，一些空調還要求能對空氣的壓力、成分、氣味、噪聲等進行調節。2.空氣調節主要內容:⑴一定空間內內外干擾量的計算.⑵空氣調節的方式和方法（加熱、加濕、冷卻、干燥及凈化等）.⑶空氣的各種處理方法.⑷空氣的輸配及在干擾量變化時的運行調節。

3.空氣調節方式及所涉及的知識：送風排風回風混合過濾表冷加熱風機消聲twtnQW鍋爐冷機新風基礎知識：⑴流體力學。⑵傳熱學。⑶熱力學。⑷泵與風機。⑸聲學。⑹鍋爐與鍋爐房。⑹儀器儀表與自動控制。調節方式：4.空調分類：㈠按系統緊湊程度分：⑴集中式。⑶半集中式。⑶分散式。㈡按介質類型分：⑴全空氣系統。⑵空氣—水系統。⑶全水系統。⑷冷劑系統。5.供暖：供暖系統一般由熱源、散熱設備和輸熱管道系統這幾部分組成。熱源主要有：鍋爐、熱泵、換熱器或其它取暖工具（如壁爐、電暖器、電熱膜、紅外線取暖設備等）。熱媒：熱量由熱源輸送到散熱設備的物質叫“熱媒”。一般為蒸汽和水。6.通風：通風系統一般由風機、進排風或送風裝置、風道以及空氣凈化設備這幾個主要部分組成。第一章：濕空氣的物理性質及焓濕圖第一節濕空氣的物理性質大氣是由干空氣和一定量的水蒸氣混合而成，我們稱其為濕空氣。干空氣主要由N2、O2、CO2、Ar及其它微量氣體組成，成分比較穩定，所以我們將干空氣作為一個穩定的混合物來看待。在常溫常壓下干空氣可視為理想氣體，而濕空氣中的水蒸氣一般處于過熱狀態，且含量很少，可近似地視作理想氣體。這樣，即可利用理想氣體的狀態方程式來表示干空氣和水蒸氣的主要狀態參數——壓力、溫度、比容等的相互關系，即：或或（1-1）（1-2）式中Pg、Pq——干空氣及水蒸氣的壓力，Pa；V——濕空氣的總容積，m3；mg、mq——干空氣及水蒸氣的質量，kg；Rg、Rq——干空氣及水蒸氣的氣體常數，Rg=287J/kg，Rq=461J/kg；vg、vq——干空氣及水蒸氣的比容，m3/kg；根據道爾定律，濕空氣的壓力應等于干空氣的壓力與水蒸氣的壓力之和，即：（1-3）B一般稱為大氣壓力，以Pa或kPa表示。1.濕空氣的密度：濕空氣的密度應為干空氣的密度與水蒸氣的密度之和把及Rg、Rq值帶入上式并整理則：（1-4）

在標準條件下（B=101.325kPa、T=293K即t=20℃）干空氣的密度ρq=1.205kg/m3，而濕空氣的密度取決于Pq值的大小。由于Pq值相對于B值而言數值較小，且濕空氣的密度比干空氣的密小，因此，在實際計算時可近似取ρ=1.2kg/m3。2.濕空氣的含濕量d：空調系統是一個熱濕處理過程，那么就需要一個易于進行數學處理的參數來表達濕空氣含水蒸氣量。ρq=Pq/RqT雖然可作為含水蒸氣量的一種度量方法，但其值是隨溫度變化而改變的，這給實際計算帶來很多不便，因此，需要把式中的溫度變量消除，引入含濕量這一參數。含濕量d：濕空氣中水蒸氣的密度與干空氣的密度的比值，即取對應于一公斤干空氣的濕空氣所含有的含水蒸氣量。即Kg/kg·干（1-5）（1-6）3.相對濕度：另一種度量濕空氣水蒸氣含量的間接指標是相對濕度，其定義為濕空氣的水蒸氣壓力與同溫度下飽和濕空氣的水蒸氣壓力之比，即式中Pq.b——飽和水蒸氣壓力，Pa。溫度的單值函數。濕空氣的相對濕度與含濕量之間的關系：及根據所以式中的B值遠大于Pq.b和Pq值，認為B－Pq≈B－Pq.b只會造成1％～3％的誤差。因此相對濕度可以近似表示為：濕空氣的相對濕度與含濕量之間的關系：及根據故（1-7）（1-8）4.濕空氣的焓：在空氣調節中，空氣的壓力變化很小，可近似于定壓過程。因此可直接用空氣的焓變化來度量空氣的熱量變化。已知：干空氣的比熱cp.g=1.005kJ/(kg.℃)，近似取1或1.01；水蒸氣的比熱cp.q=1.84kJ/(kg.℃)；則干空氣的焓：ig=cp.g.t，kJ/(kg.干)；水蒸氣的焓：iq=cp.q.t+2500，kJ/(kg.汽);式中2500為t=0℃時的汽化潛熱（r0）顯然濕空氣的焓i應等于一公斤干空氣的焓加上與其同時存在的d公斤（或克）水蒸氣的焓，即：或（1-9）第二節濕空氣的焓濕圖在空氣調節中，經常需要確定濕空氣的狀態及其變化過程。單純地求濕空氣的狀態參數用前述各式即可滿足要求，而對于濕空氣狀態變化的過程的直觀描述則需要借助于濕空氣的焓濕圖。根據第一節中式（1－5）（1－6）及（1－9）加上Pq.b=f（t）的函數關系，在反映濕空氣的B、t、d、φ、i及Pq等狀態參數的聯系上，取不同的坐標系可以得到不同的線圖形式。在我國常用的濕空氣性質圖是以i與d為坐標的焓濕圖（i–d圖）。為了盡可能擴大不飽和濕空氣區的范圍，便于各相關參數間的分度清晰，一般在大氣壓力一定的條件下，取為i縱坐標，d為橫坐標，且兩坐標之間的夾角等于或大于1350。根據，當t=const時，i與d成線性關系，顯然1.01t為截距，（2500+1.84t）d為等溫線的斜率，由此可見不同溫度的等溫線并非平行線，其斜率差別在于1.84t，由于1.84t與2500相比很小，所以，等溫線可近似看作是平行的。1.等溫線：2.等相對濕度線：由式（1-5）可得：因此給定不同的d值即可求出對應的Pq值，在i—d圖上，取一橫坐標表示水蒸氣分壓力值。見圖。在已建立起水蒸氣壓力坐標的條件下，對應于不同溫度下的飽和水蒸氣壓力可從熱工手冊中查到，連接不同等溫線和其對應的飽和水蒸氣線的交點即可得到的等線，又據或，當時則可求出不同溫度下的Pq值，連接各等溫線與Pq值相交的各點即成等線。這樣作出的i—d圖包含了B、t、d、i、φ、Pq等濕空氣的參數。在B值一定的條件下，在t、d、i、φ中已知任意兩個參數，則濕空氣的狀態就確定了，在i—d圖上也就是有了一個確定的點，其余參數均可查出。因此，將這些參數稱為獨立參數。但d與Pq則不能確定一個空氣狀態點，因此d與Pq只能有一個作為獨立參數。3.熱濕比線：一般在i—d圖的周邊或右下角給出熱濕比（或稱角系數）ε線。

熱濕比的定義是濕空氣的焓變化與含濕量變化之比，即：或（1-10）若在i—d圖上有A、B兩點，則由A點至B點的ε為：進一步講如有A狀態點的濕空氣，其熱量（Q）變化和濕量（W）變化（均可正可負）已知，則ε應為：（1-11）式中Q單位為kJ/h，W單位為kg/h。（ε有正有負）例：已知B=101325Pa，濕空氣初始參數ta=20℃、

φ=60％，當加入10000kJ/h的熱量和加入2kg/h的濕量后，溫度tb=28℃。求濕空氣的終狀態。解：方法1：求熱濕比，在i—d圖上，通過A點做此熱濕比值的平行線,與tb=28℃等溫線交點即為濕空氣的終狀態。方法2：在i—d圖上通過熱濕之間的比例關系，用作輔助點的方法作出熱濕比線。作業：已知B=101325Pa，濕空氣初始參數ta=30℃、

φ=40％，當減少10000kJ/h的熱量和加入2kg/h的濕量后，溫度tb=20℃。求濕空氣的終狀態。第三節濕球溫度與露點溫度濕球溫度的概念在空氣調節中至關重要。在理論上，濕球溫度是在定壓絕熱條件下，空氣與水達到穩定熱濕平衡時的絕熱飽和溫度，也稱熱力學濕球溫度。twt1、d1Pi1t2、d2Pi2充分熱濕交換絕熱（與外界無熱交換）下面用圖分析以下其熱力過程：由于小室絕熱，其穩定流動能量方程為：（1-12）iw——液態水的焓。iw=4.19twkJ/kg由式（1-12）可導出：（1-13）經過充分熱濕交換，t2與tw應是相等的，所以：（1-14）滿足（1-14）的t2或tw即為進口空氣狀態的絕熱飽和溫度，也稱為熱力學濕球溫度。由于絕熱小室并非實際裝置，一般用濕球溫度計所讀出的濕球溫度，近似代替熱力學濕球溫度。在i—d圖上，從各等穩線與φ=100％線交點出發，作ε=4.19ts的熱濕比線，即為等濕球溫度線。但在實際工程計算中，由于ε=4.19ts很小，可以近似認為等焓線即為等濕球溫度線。ε=4.19tsε=0ε=4.19ts=0ε=4.19tsts=0ts＜0ts＞0100％i=const濕球溫度是濕空氣的一個重要的參數，而且在多數情況下是一個獨立參數，只是由于它的等值線與等焓線十分接近，在i—d圖上，想利用的ts與i確定狀態點是困難的。濕球溫度一般用ts來表示。tst100％i=constBA右圖為已知干、濕球溫度確定空氣狀態的方法。濕空氣的露點溫度tl也是濕空氣的一個狀態參數，它與Pq或d值相關，因而不是一個獨立的參數。tl100％BAA點的露點溫度為沿等d線向下與φ=100％線交點的溫度。顯然，當A狀態點的空氣被冷卻時，只要空氣的溫度大于或等于tl，則不會結露；否則，則會出現結露現象。因此，濕空氣的露點溫度也是判斷是否結露的判拒。第三節焓濕圖的應用濕空氣的焓濕圖不僅能表示空氣的狀態和各種參數，同時還能表示濕空氣狀態的變化過程并能方便地求出兩種或多種濕空氣的混合狀態。濕空氣狀態的變化過程在i—d圖上的表示及典型的變化過程：tst=const100％i=constBACDEFGd=constε＞0ε＞0ε＜0ε＜0１.濕空氣的加熱過程（等濕加熱）A——B：溫度增高濕量不變。可用表面加熱器實現。2.濕空氣的冷卻過程（等濕冷卻及減濕冷卻）A——C：等濕冷卻。溫度降低濕量不變。A——G：減濕冷卻。溫度降低濕量降低。以上兩種過程均可通過表面冷卻器或噴水室噴冷水加以實現。3.濕空氣的等焓加濕過程A——D：等焓加濕。含濕量增加焓值不變。利用定量的水通過循環噴灑可近似實現這一過程。4.濕空氣的等焓減濕過程A——E：等焓減濕。含濕量減少焓值不變。利用固體吸濕劑可近似實現這一過程。5.濕空氣的等溫加濕過程A——F：等溫加濕。含濕量、焓值增加溫度不變。利用向空氣中噴蒸汽可近似實現這一過程。第二章：室內空氣環境污染源與負荷計算2.1熱濕負荷與空氣其他污染物2.1.1熱源與熱負荷外部熱源：太陽、大氣。通過導熱、對流、輻射與室內空氣進行能量交換或進行質交換的同時進行能量交換。內部熱源：人體、設備、照明等。通過導熱、對流、輻射與室內空氣進行能量交換。環境溫度是影響人體舒適的最敏感參數。如果環境溫度偏離舒適范圍，將打亂人體的正常熱平衡。2.1.2濕源與濕負荷外部濕源：濕空氣。通過通風空調系統的新風供應或維護結構的新風滲透傳入或傳出室內。內部濕源：人體、用水設備、清洗、地面積水等。人體通過呼吸和體表汗液蒸發散發濕量；其它濕源通過表面水分的蒸發汽化散發濕量。相對濕度即是影響人體舒適的重要參數，也是影響人體健康的一個重要因素。相對濕度較高或較低會影響人體的正常散濕，影響人體的正常熱平衡。有利于微生物及細菌生長。相對濕度也是某些生產、工藝過程正常進行的必備的環境條件。適當的相對濕度對于防止靜電、保護家具及書籍藝術品等是十分重要的。濕源散濕過程中，伴隨水汽的移動同時發生潛熱的遷移，熱源和濕源以及熱傳遞與濕傳遞這兩個物理概念在這里也變得密不可分了。因此，在研究室內環境控制時，人們已習慣于將濕源視為一種廣義的熱源。并且將濕負荷對環境的影響同熱負荷以及空氣的流動一道歸入熱污染這一范疇。2.1.2其他空氣污染物污染源：⑴建筑及裝修材料，⑵室外環境，⑶室內人員及其活動，⑷室內設備與陳設，⑸暖通空調設備與系統。室內污染物：固體顆粒、微生物、有害氣體（VOC蒸汽、Cox、Nox、氡、甲醛等）。室外污染物：灰塵、煙霧、花粉、微生物、CO2、SO2、Nox、O3、VOC、碳氫化合物等。2.2室內外空氣計算參數2.2.1室外空氣計算參數室外空氣計算參數：建筑物為自然環境所包圍，其內部環境必然處于外界大氣壓力、溫度、濕度、日照風向、風速等氣象因素的影響之中。暖通空調工程設計與運行管理中所用的一些室外氣象參數人們習慣稱之為“室外空氣計算參數”。㈠基本室外空氣計算參數的確定⑴夏季室外空氣計算參數《采暖通風與空氣調節設計規范》（GBJ19－87）規定：空調室外計算干球溫度：應采用歷年平均不保證50h的干球溫度。空調室外計算濕球溫度：應采用歷年平均不保證50h的濕球溫度。空調室外計算日平均溫度：應采用歷年平均不保證5d的日平均溫度。通風室外計算溫度：應采用歷年最熱月14時的月平均溫度的平均值。⑵冬季室外空氣計算參數《采暖通風與空氣調節設計規范》（GBJ19－87）規定：空調室外計算溫度：應采用歷年平均不保證1d的日平均溫度。采暖室外計算溫度：應采用歷年平均不保證5d的日平均溫度。空調室外計算相對濕度：應采用累年最冷平均相對濕度。通風室外計算溫度：應采用累年最冷平均溫度。㈡夏季空調室外計算逐時溫度夏季計算維護結構傳熱負荷時應按不穩定傳熱過程來處理，因此必須給出設計日（或標準天）的逐時計算溫度。室外逐時氣溫主要受太陽輻射影響并呈24h周期性變化，另外還受風、云、霧、雨等因素影響，我們把這些影響因素也用數學方法處理成呈周期性變化，顯然，室外逐時氣溫為這些影響因素的疊加，故可用多階諧波的疊加，即傅立葉級數展開式來表達。τ時刻的氣溫tｗ,τ遂可表示為：(2—1）工程上一般將tｗ,τ的計算按一階諧波處理，并給定氣溫峰值出現在15時，則上式可簡化為：(2—2）GBJ19—87規定，tｗ,τ按下式計算：β—夏季室外溫度逐時變化系數，見表2.1；Δtr—夏季室外計算平均日較差，應按計算。(2—3）㈢室外空氣綜合溫度建筑圍護結構外表面一般同時受到太陽輻射和室外空氣溫度的綜合熱作用，因此，建筑物單位外表面應為其表面與空氣的換熱量與表面吸收太陽能輻射熱之和，即：式中：αw—維護結構外表面換熱系數，W/m2.℃；tw,τ—室外計算逐時溫度；τw,τ—維護結構外表面逐時溫度；ρ—維護結構外表面對于太陽輻射熱的吸收系數；I—維護結構所在朝向的逐時太陽總輻射照度，W/m2；(2—4）室外空氣綜合溫度：為換熱量計算方便而引入一個虛擬的溫度：。它實際上相當于室外氣溫tw加上一個太陽輻射的等效溫度ρI/αw值。式（2—4）中維護結構外表面對太陽輻射的吸收，而沒考慮維護結構外表面向天空和周圍物體之間的長波輻射，近年對式（2—4）作了如下修改（規范未改）：(2—5）式中：ε—維護結構外表面長波輻射系數；ΔR—維護結構外表面發射與吸收長波（太陽的長波除外）之差，W/m2。ΔR取值可近似按：垂直面ΔR=0；水平面：

[例2-1]見書中13頁2.2.2室內空氣計算參數㈠舒適性環境控制參數人體熱平衡方程：S—人體蓄熱率，W/m2；M—人體能量代謝率，取決于人體的活動量大小，W/m2；W—人體所作的機械功，W/m2；E—人體汗液蒸發和呼出的水蒸氣所帶走的熱量，W/m2；R—穿衣人體外表面與周圍表面之間的輻射換熱量，W/m2；C—穿衣人體外表面與周圍環境之間的對流換熱量，W/m2；結論：S=0人體感覺舒適。她與下列因素有關：

室內空氣溫度；室內空氣相對濕度；人體附近的空氣流速；維護結構內表面及其它物體表面的溫度；人體活動量；衣服熱阻；年齡等。⑴等效溫度圖和舒適區下面介紹兩種環境參數評價方法。美國供暖、制冷、空調工程師學會編制。dt等效溫度線舒適區等相對濕度線圖中平行四邊形為學會推薦的舒適區，菱形為為堪薩斯州立大學實驗室所測的舒適區。兩者實驗條件不同：前者為衣服熱阻0.6～0.8clo靜坐的人；后者為衣服熱阻0.8～1.0clo靜坐但活動量稍大的人。⑵人體舒適熱方程和PMV—PPD指標PMV—預期平均評價。PPD—預期不滿意百分率。

PMV—PPD指標考慮了人體活動程度，衣服熱阻，空氣溫度，平均輻射溫度，空氣流動速度，空氣濕度六個因素。利用熱平衡原理，確定PMV的數學表達式，并利用概率分析方法，確定PMV—PPD指標之間的數學關系式。丹麥已研制出PMV—PPD儀。在PMV=0時，PPD=5％，PMV—PPD推薦值為：PPD=10％，PMV在-0.5～+0.5之間。熱感覺PMV值熱暖微暖微涼適中涼冷+3+2+10-1-2-3PMV感覺標尺㈡工藝性環境控制參數⑶舒適性環境控制參數的一些實用數據GBJ19—87規定：夏季空調：溫度應采用24～28℃相對濕度應采用40％～65％風速不應大于0.3m/s冬季空調：溫度應采用18～22℃相對濕度應采用40％～60％風速不應大于0.2m/s工藝性環境控制包括一般降溫空調；恒溫恒濕空調；潔凈空調。由生產工藝性質確定。一般由工藝設計者給出或查相關的行業規范。一般工藝性環境控制參數是由基數加波動范圍表示。2.3建筑供暖設計負荷計算本節自學。2.4建筑供冷設計負荷計算2.4.1基本概念㈠得熱量、冷負荷與除濕量室內得熱量：某一時刻由內外各種熱源散（傳）入房間的熱量的總和。室內冷負荷：當空調系統運行以維持室內溫濕度恒定時，為消除室內多余的熱量而必須向室內供給的冷量。除熱量：空調設備的實際供冷量。得熱量、冷負荷、除熱量之間的關系：得熱量中只有顯熱得熱中的對流成分和潛熱得熱能形成瞬時冷負荷，而顯熱得熱中的輻射成分則不能形成瞬時冷負荷，因為輻射熱透過空氣被室內各種物體的表面所吸收和貯存。因此，冷負荷的峰值不只低于得熱量的峰值，而且在時間上有滯后，這是由建筑物的蓄熱能力來決定的。蓄熱能力愈強，則冷負荷衰減愈大，延遲時間愈長。熱量時間瞬時得熱重型結構實際負荷中型結構實際負荷輕型結構實際負荷瞬時日射得熱與輕、中、重型建筑實際冷負荷之間關系當空調系統連續運行并室溫恒定時，除熱量等于冷負荷；否則，除熱量大于冷負荷。㈡空調冷負荷計算方法簡介諧波反應法：將各種擾量視為連續的周期性函數曲線，從而可將它分解成多階諧波的疊加，并用傅里葉級數來表達。缺點：對得熱量和冷負荷不加區分，致使建筑物設計負荷大于實際負荷。冷負荷系數法：在傳遞函數的基礎上為便于在工程中進行手算而建立起來的一種簡化計算方法。通過冷負荷溫度與冷負荷系數直接從各種擾量值求得各分項逐時冷負荷。特點：把得熱量和冷負荷的區別在計算方法中體現出來。下面著重介紹諧波反應法；冷負荷系數法的應用詳見《設計用建筑物冷負荷計算方法》。2.4.2維護結構得熱量與冷負荷㈠通過墻體、屋頂的得熱及其形成的冷負荷傳熱學基本知識：導熱、對流換熱、輻射換熱；穩定傳熱、非穩定傳熱。室外綜合溫度是影響墻體、屋頂傳熱的外部擾量。諧波反應法中將室外綜合溫度逐時值這一輸入量，采用類似tw,τ的方法表達成傅立葉級數的展開式。

在tz,τ作用下,通過墻體、屋頂傳熱形成冷負荷包括了如下兩個連續的傳遞過程：一、tz,τ作用于壁體產生室內得熱量Qτ，此過程考慮到外擾的周期性以及壁體對外擾量的衰減和延遲性；二、由Qτ作用于房間形成室內冷負荷Qcl,τ，此一過程將該熱擾量分成對流和輻射兩部分，對流部分形成瞬時負荷，輻射部分需考慮室內各壁面的分配比例以及房間的總體蓄熱作用造成的輻射熱的衰減和延遲。諧波反應法對Qτ和Qcl,τ這兩個輸出量分別給出如下理論計算公式：（2.14）（2.15）（2.16）式中：θ—當量溫差；

θl—計算冷負荷的當量溫差；βf—得熱量中輻射熱成分所占比例；

tzp—計算日室外綜合溫度的平均值；Δtz,n—第n階室外綜合溫度變化的波幅；ωn—第n階室外綜合溫度變化的頻率；φn—第n階室外綜合溫度變化的初相角；νn—維護結構對第n階綜合溫度擾量的衰減度；εn—維護結構對第n階綜合溫度擾量的相位延遲；μn—房間對第n階墻體或屋頂傳導得熱中輻射熱擾量的衰減度；ε’n—房間對第n階墻體或屋頂傳導得熱中輻射熱擾量的相位延遲；為了簡化計算，按房間內表面的吸—放熱特性υf，將房間分成輕型、中型、重型3種類型。見表2.11。為了便于工程應用，將理論公式簡化成下式：（2.17）

K

—維護結構的傳熱系數；F

—維護結構的計算面積；ε

—維護結構表面受到一階諧性溫波（周期24h），溫波傳到內表面的時間延遲；τ-ε

—溫波作用于維護結構外表面的時刻；Δtτ-ε—作用時刻維護結構的冷負荷計算溫差，簡稱“負荷溫差”；負荷溫差按維護結構的傳熱衰減系數β=αn/Kυn進行分類。β值在0～1變化。當β≤0.2時，可按日平均負荷溫差計算冷負荷。附錄10、11給出了北京市墻體、屋面的負荷溫差表。表的編制條件：tn=26℃；ρ=0.7。若與此不符，按下式修正：㈡通過窗戶的得熱及其形成的冷負荷通過窗戶的得熱量包括瞬變傳熱得熱和日射得熱兩部分。⑴瞬變傳熱得熱和冷負荷窗戶的熱容很小，近似為零。則各階諧波的溫度波衰減均為an/K，相位延遲εn=0，對應于室內外溫差的瞬變傳熱得熱為：（2.20）（2.19）冷負荷：冷負荷簡化計算公式：（2.21）Δtτ—玻璃溫差傳熱的負荷溫差；見附表12⑵日射得熱和冷負荷日射得熱包括直接射到室內的太陽輻射熱和被玻璃吸收的太陽輻射熱傳向室內的熱量這兩部分。影響因素：太陽輻射強度；窗戶的構造與遮陽情況；玻璃的光學性能；玻璃的內外表面放熱系數等。附表13給出北京市夏季7月逐時日射得熱因數（單位面積的日射得熱量）Dj，τ。編制條件：3mm普通平板玻璃。采用實用調和分析，也可將日射得熱因數Dj，τ整理成諧波形式，逐時日射得熱量可表示為：Cs—窗玻璃的遮擋系數；附錄14；μn—房間對輻射熱擾量的衰減度；Cn—窗戶內遮陽系數；附錄15；ε’n—房間對輻射熱擾量相位延遲；（2.23）（2.22）式2.23在工程應用中簡化為下式：（2.24）xg—窗戶的有效面積系數；xd—地點修正系數；Jj,τ—計算時刻透過單位窗玻璃面積的太陽總輻射熱形成的冷負荷，簡稱“負荷強度”；附錄16。⑶內維護結構的傳熱冷負荷為非空調房間：（2.25）鄰室為空調房間但溫差大于3℃：（2.26）Δtls—鄰室計算平均溫度與夏季空調室外計算日平均溫度的差值；表2.21tls—鄰室計算平均溫度；例2.331頁學會利用計算表及手冊。2.4.2室內熱源濕源產生的冷負荷與濕負荷㈠室內熱源散熱量室內熱源包括：工藝設備、照明燈具、人體等。室內熱源散發的熱量包括顯熱和潛熱兩部分，顯熱包括對流和輻射。對流熱形成瞬時冷負荷；輻射熱經過各種表面的吸熱、蓄熱、放熱逐漸形成冷負荷。潛熱形成瞬時冷負荷。⑴設備散熱①電動設備電動機與工藝設備均在同一房間：（2.27）僅工藝設備均在房間：（2.28）僅電動機在房間：（2.29）N—電動機的安裝功率。η—電動機效率。n1—利用系數（安裝系數），最大耗功率與安裝功率之比。n2—同時使用系數，室內電動機同時使用的安裝功率與總安裝功率之比。n3—負荷系數，平均實耗功率與設計最大耗功率之比。②電熱設備無保溫密閉罩的電熱設備：（2.30）n4—排風帶走熱量的系數，一般取0.5。②電子設備電子設備散熱得熱量計算公式同式2.28。注：各種設備的散熱得熱量最好以實測為準，或由工藝設計提出。⑵照明散熱白織燈熒光燈n1—鎮流器消耗功率系數。n2—燈罩隔熱系數。⑶人體散熱人體散熱與人的條件與環境條件有關。人體散熱有顯熱和潛熱兩種方式，兩者之和為人體的總散熱量。表2.20給出了不同溫度和勞動性質條件下成年男子散熱量和散濕量，以此為基礎，乘以人員組成因素的“群集系數”來確定人體散熱量：（2.23）n—室內全部人數；n’—群集系數，表2.19；q—不同溫度勞動性質條件下成年男子散熱量；㈡室內熱源散熱形成的冷負荷室內熱源散熱得熱量出現的時間取決于設備起用時間、開燈時間和人員在室內停留時間的長短，在該時段內得熱量是一常量。諧波反應法中將得熱擾量視為有規律的矩形波，并可表達為如下傅立葉級數形式：（2.34）類似維護結構得熱量形成冷負荷的情況，可以推算出相應的逐時冷負荷：由于各類熱源中輻射成分在各壁面的分配系數、衰減度和相位延遲不同，故應分別計算。（2.35）在工程上按下式進行簡化計算：（2.36）Q—室內熱源的得熱量；T—設備啟用、燈具開啟或人員進入房間的初始時刻；τ-T—從T時刻到計算時刻的時間；JXτ-T—分別代表τ-T時間的設備負荷強度系數JEτ-T（附錄17），照明負荷強度系數JLτ-T（附錄18），人體負荷強度系數JPτ-T（附錄18），㈢室內濕源散濕量與濕負荷室內濕源：工藝設備、人體、積水表面、材料濕表面。⑴人體散濕人體散濕同人體散熱一樣，受到眾多因素影響，其散濕量計算也與散熱量同樣考慮：（2.37）w—成年男子散濕量，見表2.20；⑵其他濕源散濕水表面蒸發散濕量：（2.38）β—蒸發系數，kg/N.s，α—周圍空氣溫度為15～30℃時，不同水溫下的擴散系數。生產工藝過程中產生的熱負荷、濕負荷，以現場調查為準或查有關技術資料。例2.4，37頁2.4.4房間冷負荷與濕負荷房間冷負荷與濕負荷：將房間內的各種冷負荷與濕負荷進行逐時累計，其最大值即為該房間的冷負荷與濕負荷。2.4.5通風熱濕負荷與建筑供冷設計負荷㈠通風熱濕負荷室內空氣環境的改善需要加入新鮮空氣（即室外空氣），由于室內外的空氣的狀態不同，隨著質的交換即帶來熱濕的交換，形成通風熱濕負荷，其計算式如下：（2.40）（2.39）Gw為設計新風量。㈡建筑供冷設計負荷建筑供冷設計負荷為綜合逐時冷負荷的最大值加上新風冷負荷再加上運行過程中冷量損失。冷量損失在工程中按系統的形式及規模附加1.1～1.3的富余系數。2.4.6建筑供冷設計負荷概算建筑方案階段，要進行準確的建筑冷負荷計算是不可能的，但方案設計需要機房面積、設備型號、設備容量、投資費用等內容，這就需要我們借助概算方法與指標來予估設計負荷，概算方法有經驗公式法和面積指標法。㈠經驗公式法該方法是將建筑看成一個大空間，按各朝向概算出維護結構總冷負荷，加上人員概算冷負荷（116.3W/人），再乘以1.5的新風負荷系數。㈡建筑面積冷指標法該方法是以國內現有一些旅館建筑面積給出的冷負荷為基礎，對其他建筑則乘以適當的修正系數，從而即可方便地概算出各類建筑總的冷負荷。基準值：70～80W/m2（旅館建筑）修正系數：辦公樓1.2大會堂2～2.5圖書館0.5影劇院1.2商店0.8（只營業廳空調）1.5（全部空調）醫院0.8～1.0（2.41）第三章：空氣熱濕處理與設備3.1空氣熱濕處理的依據與途徑3.1.1送風狀態與送風量㈠夏季送風狀態與送風量⑴房間通風量與換氣次數tnφnQWiodo送風G回風Gindn房間通風量應當區別采暖、通風與空氣調節幾種不同的環境控制方法，依據房間的熱濕、有害物質平衡及空氣量平衡來加以確定。熱平衡：（3.1）（3.2）濕平衡：（3.3）（3.4）ΔtomaxΔtoNOO’dndoioin熱濕比：通過室內狀態點N點作熱濕比線，則該線在N點下方的所有各點均可能成為待定的送風狀態點O，送風狀態點一經確定，由式（3.2）（3.4）可導出：（3.5）N—O的距離大：Δi、Δd、Δto大，G小，投資小，室內溫度不均勻、穩定性差，影響人體熱舒適。N—O的距離大：Δi、Δd、Δto小，G大，投資大，室內溫度均勻、穩定性好，人體感覺舒適。為保證室內溫度場分布符合室溫允許波動范圍的要求，規范規定了夏季送風溫差（Δto=tn-to）的建議值，以便合理地確定送風狀態和送風量。同時還推薦有換氣次數作為制約送風量大小的指標。見書中表3.1。換氣次數：送風量與房間容積的比值，即n=G/V（次/h）如顯熱量Qx已知，可采用送風溫差按下式計算送風量：（3.6）通風建筑的通風量按余熱、余濕、空氣污染物量三項分別進行計算，取其最大值作為通風建筑的通風量。當余熱、余濕、排入室內空氣污染物量可以計算時，排除室內余熱、余濕可用空調送風量公式計算房間的全面通風量；空氣污染物的排除應先將空氣污染物進行分類，然后在分別按下式進行計算：（3.7）M—散入房間的某種空氣污染物量，mg/s；Cyp—該種污染物允許排放濃度；查相關標準；Cj—進風中含有該種污染物濃度；當散入房間內的污染物量無法計算時，全面通風量可按經驗數據或換氣次數來確定。查相關的規范和設計手冊。⑵新風量的確定向房間內供應新風的目的是改善室內空氣的品質。房間新風量的合理確定應符合下列規定：①滿足人體的衛生需要；②足以補充房間局部排風量并維持正壓要求；③為確保安全，空調系統的新風量在總風量中所占的百分比應根據各房間所需的最大值確定，且不得低于10％；㈡冬季送風狀態與送風量新風比m：設計新風量與設計送風量的比值；冬季設計送風狀態與送風量是在夏季基礎上進行考慮的。冬季送風量的確定通常有兩種選擇：①冬、夏季送風量相同；設計、運行有利。②冬季送風量減少；節能。

例3.143頁3.1.2空氣熱濕處理的基本過程tst=const100％i=constBACDEFGd=constε＞0ε＞0ε＜0ε＜0AEAC冷媒表冷器AD固體吸濕劑AF蒸汽AG冷媒表冷器凝結水AB電加熱器１.等濕加熱（A——B）ε=+∞溫度增高、焓值增大而濕量不變。又稱干加熱。可用表面加熱器、電加熱器實現。2.等濕冷卻（A——C）ε=-∞及減濕冷卻）溫度降低、焓值減小而濕量不變。又稱干冷卻。溫度降低、焓值減小、濕量降低。又稱減濕冷卻。可通過表面冷卻器或噴水室噴冷水加以實現。3.等焓加濕（等焓加濕。含濕量增加焓值不變。利用定量的水通過循環噴灑可近似實現這一過程。4.等焓減濕（A——D）ε=0等焓減濕。含濕量減少焓值不變。利用固體吸濕劑可近似實現這一過程。5.等溫加濕（A——F）ε＞0利用向空氣中噴蒸汽可近似實現這一過程。A——E）ε=06.冷卻干燥（A——G）ε＞0可通過表面冷卻器或噴水室噴冷水加以實現。3.1.3空氣熱濕處理的途徑與方案欲將某種狀態的空氣處理到送風狀態O，可通過若干基本處理過程的合理組合，形成多種處理方案。下面以一直流式空調系統（冬、夏O點假定相同）為例，對夏季、冬季設計工況下空氣熱濕處理的各種途徑與方案進行簡要分析。100％i02d034W’LL’OW51t0N㈠夏季熱濕處理的途徑與方案⑴W→L→O由冷卻干燥（W→L）和干加熱兩個（L→O）基本過程組合而成。冷卻干燥對于夏季空調是必不可少的處理需求，一般通過噴水室或表冷器來實現。采用噴水室處理空氣，可獲得較高的衛生標準和較寬的處理范圍；采用表冷器處理空氣，可使設備緊湊，使用管理方便。二者均能適應對環境參數的較高調控要求，在工程中均有廣泛的應用。缺點：當送風狀態要求比較嚴格時，需干加熱來調整送風溫度造成冷熱抵消，導致能量的無益消耗。需采用人工冷源初投資與能量消耗都較大。⑵W→O在理論上這是一個最理想最節能的途徑。可使用液體吸濕裝置來實現這一基本的熱濕處理過程。但液體吸濕系統復雜，投資大、運行管理困難。所以這一方案應用較少。⑶W→1→O100％i02d034W’LL’OW51t0N由等焓減濕（W→1）和干冷卻（1→O）兩個基本過程組成。等焓減濕需設固體吸濕裝置來完成，這使投資增大并且運行管理復雜。從圖中可以看出干冷卻過程允許冷媒溫度較高，可使制冷設備容量大幅減小，乃至完全取消人工制冷，從而為蒸發冷卻等自然能的利用提供用武之地。㈡冬季熱濕處理的途徑與方案⑴W’→L→O100％i02d034W’LL’OW51t0N由加熱加濕（W→L）和干加熱（L→O）兩個基本過程組成。加熱加濕采用噴水室進行噴淋熱水來實現，如有廢熱、地熱能夠利用，這一方案在技術、經濟上是非常合理的；如采用人工熱源，則會在投資和運行管理上帶來不利。⑵W’→2→L→O由干加熱（W→2）、等溫加濕（2→L）和干加熱（L→O）三個基本過程組成。等溫加濕通常采用噴蒸汽的方法，對于夏季已確定采用表冷器處理空氣的空調系統來說，此方案是一種必然的選擇。缺點：使用蒸汽處理空氣難免產生異味，這有可能影響到送風的衛生標準。100％i02d034W’LL’OW51t0N⑶W’→3→L→O由干加熱（W→2）、絕熱加濕（2→L）和干加熱（L→O）三個基本過程組成。絕熱加濕采用噴循環水的方法，對于夏季已確定采用噴水室處理空氣的空調系統來說，此方案是一種必然的選擇。優點：改善空氣品質，經濟、節能。⑷W’→4→O由干加熱（W→2）、等溫加濕（2→L）二個基本過程組成。等溫加濕通常采用噴蒸汽的方法，它與第二個方案的區別在于取消了二次再加熱過程，而由新風預熱集中解決送風需要的溫升，以達到節約投資的目的。缺點：使用蒸汽處理空氣難免產生異味，另外，加濕量的調節、控制很困難。100％i02d034W’LL’OW51t0N⑸W’→5→L’/5→O由干加熱（W→5）、等焓加濕（5→L’）和兩種不同狀態空氣混合（L’/5→O）三個基本過程組成。本方案的等焓加濕和兩種不同狀態空氣混合過程一般是在一個帶旁通的噴水室中完成的，噴水室加旁通導致空氣處理箱斷面增大，設備布置困難。方案選擇：根據對室內空氣參數的要求選擇處理方案，先選擇夏季處理方案，就現在技術發展現狀而言，應選擇方案1：對濕度要求不高的采用表冷器；對濕度要求高的采用噴水室。冬季處理方案應與夏季處理方案相協調。3.2用噴水室處理空氣噴水室借助噴嘴向流動空氣中均勻噴灑細小水滴，以實現空氣與水在直接接觸的條件下進行熱濕交換。它所獨具的能夠實現多種空氣處理過程、具有一定空氣凈化能力、結構上易于現場加工構筑物且節省金屬耗量等優點，使之成為應用最早而且相當普遍的空氣處理設備。但是，限于它對水質要求高、占地面積大、水系統復雜、運行費用較高等缺點，除在一些以濕度調控為目的的場合還大量使用外，一般建筑已不常使用或僅作加濕設備使用。3.2.1噴水室的構造與類型噴水室由噴嘴、供水排管、擋水板、集水底池和外殼所組成。噴水室類型：臥式、立式、單級、雙級、低速、高速、帶旁通或帶填料層等型式。現在我們國家常用的是單級臥式低風速噴水室，下面講它的構造。單級臥式低速噴水室的構造1—前擋水板；2—噴嘴與排管；3—后擋水板；4—底池；5—冷水管；6—濾水器；7—循環水管；8—三通閥；9—水泵；10—供水管；11—補水管；12—浮球閥；13—溢水管；15—泄水管：16—防水燈；17—檢查門；18—外殼；空氣1617211834131512671014985單級臥式低速噴水室的截面積應根據通風量和v=2～3m/s的流速條件來確定，長度則取決于噴嘴的排數、排管布置和噴水方向。噴水室中通常設置1～3排噴嘴，噴水方向根據與空氣流動方向相同與否分為順噴、逆噴和對噴——單排多為逆噴，雙排多為對噴，在噴水量較大時才宜采用3排（1順2逆）。噴水室中噴嘴的性能是決定空氣與水進行熱濕交換速度的關鍵部件，噴嘴的霧化性能越好熱濕交換速度越快。噴水室的外殼和底池在定型產品中多用鋼板和玻璃鋼制作；現場施工時也可用磚砌或用混凝土澆制。3.2.2噴水室處理空氣的過程分析100％1t6=tAA234567t4=tst2=tlPq2Pq4Pq6空氣以一定速度流經噴水室時，它與水滴表面飽和空氣邊界層不斷地進行著對流熱交換和對流質交換，其中顯熱交換取決于二者之間的溫差；潛熱交換取決于水蒸氣分壓力差；全熱交換取決于二者的焓差。圖中空氣的典型狀態變化過程的假定條件是：水量無限大，接觸時間無限長。過程線水溫特點t或Qxd或Qti或Qs過程名稱A—1A—2A—3A—4A—5A—6A—7tw〈tltw=tltl〈tw〈tstw=tsts〈tw〈tAtw=tAtw〉tA減減減減減不變增增增增增增不變減減減減不變增增增減濕冷卻等濕冷卻減焓加濕等焓加濕增焓加濕等溫加濕增溫加濕100％1A2如果空氣與水接觸處于一種理想狀態——水量有限而接觸時間足夠長，雖然空氣終狀態仍能飽和，但除tw=ts這一情況之外，其他熱濕交換過程的水溫都將發生變化。其時，空氣狀態變化過程已不再是直線，而呈曲線狀。下面以tw1低于空氣露點溫度為例，用圖對順噴和逆噴的空氣狀態變化過程進行分析。順噴空氣終狀態達到飽和，并且空氣溫度與水溫終狀態tw2相等。逆噴空氣終狀態達到飽和，并且空氣溫度與水溫初狀態tw1相等。對實際的噴水室來說，水量有限，接觸時間有限，空氣終狀態點只能接近飽和，我們把這一狀態點稱之為“機器露點”。在實際工作中關注的是空氣處理的結果，而不在中間過程，所以用連接初、終狀態點的直線來近似表示這一過程。tw13tw1’tw1”tw2100％1A2tw13tw1’tw1”tw23.2.3噴水室的設計與選擇噴水室的工程計算主要包括熱工計算與阻力計算。依據這些計算結果，配置噴水室各功能部件，確定各種工作參數，并結合產品資料完成設備選擇與性能小校核。㈠噴水室的熱工計算⑴噴水室的熱交換效率①全熱交換效率E全熱交換效率也叫第一熱交換率或熱交換效率系數，它是在同時考慮空氣和水的狀態變化這一前提下，通過考察其實際過程接近理想的程度來獲得的。將空氣狀態變化過程沿等焓線投影到飽和曲線上，并將飽和曲線近似看成直線，則：100％12tw13ts2t11’ts1i1i2tw2t3t2452’（3.8）100％12tw13ts2t11’ts1i1i2tw2t3t2452’對于絕熱加濕過程：（3.9）②通用熱交換效率E’通用熱交換效率也叫第二交換效率或接觸系數，它與E不同之處在于，定義中只單純地考慮到空氣的狀態變化。如果仍按前述對圖中曲線的近似處理，并結合相似三角形的性質，則：（3.10）對于絕熱加濕過程：E=E’①空氣質量流速vρ⑵噴水室熱工性能的影響因素（3.11）G——通過噴水室的空氣量，kg/h；f——噴水室的斷面積，m2；vρ的常用范圍是：2.5～3.5kg/m2.s。②噴水系數μ（3.12）③噴水室結構特性④空氣與水的初參數不同的初參數可導致不同的處理過程和結果。但對于同一空氣處理過程而言，空氣和水的初參數的變化對兩個效率的影響并不大，實際工程中可忽略不計。兩個熱交換效率可查產品樣本中數據，或根據下面的實驗公式確定：式中所有系數和指數就均由實驗確定的。（3.13）（3.14）⑵噴水室熱工計算的原則①空氣處理過程需要的E應等于噴水室能夠達到的E。②空氣處理過程需要的E’應等于噴水室能夠達到的E’。③空氣放出（吸收）的熱量應等于水吸收（放出）的熱量（3.15）（3.16）（3.17）計算類型設計性計算校核性計算已知條件計算內容空氣量G空氣的初終狀態t1，ts1（i1…）t2，ts2（i2…）噴水室結構（選定后為已知條件）噴水量W（μ）水的初終狀態tw1，tw2空氣量G空氣的初狀態t1，ts1（i1…）噴水室結構噴水量W（μ）噴水初溫tw1空氣的終狀態t2，ts2（i2…）水的終溫tw2噴水室熱工計算類型公式（3.15）（3.16）（3.17）聯立可求解出計算內容的三個未知數。設計性計算中，按計算所得的水的初溫來決定冷源。假如設計計算水的初溫較低，為充分利用自然冷源，可調整噴水量改變水的初溫，由此產生了校核性計算。㈠噴水室的阻力計算⑴前、后擋水板阻力ΔHd/Pa（3.19）v—擋水板處空氣迎面風速，一般可取vd=（1.1～1.3）v⑴噴嘴排管阻力ΔHp/Pa（3.20）Z—噴嘴排管數。⑴前、后擋水板阻力ΔHd/Pa（3.19）b—系數，取決于空氣和水的運動方向及噴嘴排管數。一般可取：單順-0.22；單逆0.13；雙對0.075。P—噴嘴前水壓力，MPa。3.3用表面式換熱器處理空氣表面式換熱器包括兩大類型——以蒸汽或熱水為熱媒，對空氣進行加熱處理的稱為表面式空氣加熱器；以冷水或制冷劑做冷媒，對空氣進行冷卻、去濕處理的成為表面式空氣冷卻器（簡稱表冷器）。與噴水室比較，表面式換熱器需耗用較多金屬材料，對空氣的凈化作用差，熱濕處理功能也十分有限。但是它在結構上十分緊湊，占地較少。水系統簡單且通常采用閉式循環，故節約輸水能耗，對水質要求也不高。它由工廠定型生產，這又為設計選用、施工安裝及維護管理等帶來便利。正是由于上述一系列優點，它在空調工程中得到最為廣泛的應用。3.3.1表面式換熱器的構造與安裝㈠表面式換熱器的構造表面式換熱器構造上分光管式和肋管式兩種。肋片管根據加工方法可分為：繞片管、串片管和扎片管等。肋片主要有鋁片、鋼片和銅片。㈡表面式換熱器的連接與安裝表面式換熱器可以垂直水平和傾斜安裝。以蒸汽為熱媒的空氣加熱器水平安裝時必須有0.01的坡度坡向凝結水管；表面式冷卻器垂直安裝時肋片必須垂直，以免在肋片上積水增加空氣阻力。表冷器下部應安裝滴水盤和排水管。表面式空氣換熱器在空氣流動方向上可以并聯、串聯或者既有并聯又有串聯。組合方式由處理風量和需要換熱量來決定。風量大用并聯；溫差大用串聯。氣流方向滴水盤排水管滴水盤為使冷、熱媒與空氣之間有較大溫差，最好讓空氣與冷、熱媒之間按逆交叉流型流動。冷、熱媒管路上安裝閥門、壓力表、溫度計。3.3.2表面式換熱器處理空氣的過程㈠等濕加熱與等濕冷卻表面換熱器的熱濕交換是在主體空氣與緊貼換熱器外表面的邊界層空氣之間的溫差和水蒸氣分壓力差作用下進行的。根據主體空氣與邊界層空氣的參數不同，表面式換熱器可以實現三種空氣處理過程：等濕加熱、等濕冷卻和減濕冷卻。當邊界層空氣溫度高于主體空氣溫度時，將發生等濕加熱過程；當邊界層空氣溫度低于主體空氣溫度時，但尚高于空氣的露點溫度時將發生等濕冷卻過程。這兩種過程只有顯熱交換。只有顯熱交換的熱傳遞過程，表面換熱器的換熱量取決于傳熱系數、傳熱面積和兩介質之間的對數平均溫差。當其結構、尺寸及交換介質給定時，對傳熱能力起決定作用的則是傳熱系數K。（3.22）φ—肋表面全效率。τ—肋化系數。實際上式中φ值是由實驗參數總結出來的，對于實際工作中K值是通過實驗來確定的，并將實驗結果整理成下式：（3.22）v—迎面風速，一般為2～3m/s；w—表面換熱器管內流速，一般為0.6～1.8m/s；對于用水做熱媒的空氣加熱器，K值公式常整理為下式：（3.23）對于用蒸汽做熱媒的空氣加熱器，K值公式常整理為下式：（3.23）所有公式中的系數及指數均見產品實驗數據。㈠減濕冷卻當邊界層空氣溫度低于主體空氣的露點溫度時將發生減濕冷卻過程或稱濕冷過程（濕工況）。

在穩定的濕工況下，可以認為在換熱器的外表面形成一層等厚的水膜，水膜外表面的溫度略高于換熱器的外表面且存在傳熱熱阻，因為溫升及傳熱熱阻均較小，在顯熱傳熱計算時可忽略不計。

濕工況下，邊界層空氣與主體空氣之間還存在水蒸氣分壓力差，因此，還存在濕交換即潛熱交換。

全熱換熱量為顯熱換熱量與潛熱換熱量之和。由分析得知，換熱器濕工況比干工況具有更大的換熱能力。其換熱量的增大程度可用換熱擴大系數來表示。

換熱擴大系數定義：總換熱量與顯熱換熱量之比。即：（3.26）b為理想理想條件下空氣的飽和狀態點下面對總傳熱進行一下分析：總傳熱的動力為焓差，其傳熱微分方程為：（3.24）式中σ為空氣與水表面間按含濕量差計算的濕交換系數。將其與3.23式代入3.24式可得：（3.25）由此可見，當表冷器外表面出現凝結水時，可以認為外表面換熱系數比干工況增大了ξ倍。于是，減濕冷卻過程的傳熱系數Ks可按下式計算：（3.26）對于實際工作中K值是通過實驗來確定的，并將實驗結果整理成下式：（3.27）3.3.3表面式換熱器的熱工計算㈠表面式空氣冷卻器計算⑴表冷器的熱交換效率①全熱交換效率Eg全熱交換效率也叫熱交換效率系數，它是在同時考慮空氣和水的狀態變化，其定義為：100％12tw13ts2t11’ts1i1i2t3t252’（3.31）由于定義式中只有空氣的干球溫度，所以又將其稱為表冷器的干球溫度效率。在空調系統用的表冷器中，空氣與水的流動主要為逆交叉流，當表冷器排管數N≥4時，從總體上甚至可將其視為逆流。在逆流條件下，取表冷器一微元面積進行其上傳熱分析，可以導出Eg的理論計算公式為：（3.31）β—傳熱單元數；γ—兩流體的水當量比；G—處理空氣量；W—表冷器管內水流量；cp、c—空氣和水的定壓比熱；式中表明，Eg只與β和γ有關。為簡化計算，可根據該式制成線算圖。當表冷器結構型式一定且忽略空氣密度變化時，Eg只與vy、w和ξ有關。因此，也可通過實驗得到下面形式的經驗公式。②通用熱交換效率E’表冷器通用熱交換效率也叫接觸系數，其定義與噴水室通用熱交換效率相同，且常表示為：（3.33）對于結構特性一定的表冷器來說，由于a一定，空氣密度可視為常數，αw又與vy有關，所以E’也就成為vy與N的函數。即：E’=f（vy，N），據此可通過實驗獲取E’值。表冷器的迎面風速：2～3m/s；表冷器的排數：2～8排；同樣，通過對表冷器一微元面積進行其上傳熱分析，可以導出E’的理論計算公式為：a—肋化系數；N—肋管的排數；（3.34）⑵表冷器的熱工計算的類型計算類型設計性計算校核性計算已知條件計算內容空氣量G空氣的初終參數t1，ts1（i1…）;t2，ts2（i2…）冷水量（或水初溫tw1）冷卻面積（表冷器型號、臺數、排數）冷水初溫tw1（或冷水量W）冷水終溫tw2

（冷量Q）空氣量G空氣的初參數t1，ts1（i1…）冷卻面積（表冷器型號、臺數、排數）冷水量W；冷水初溫tw1空氣的終參數t2，ts2（i2…）冷水終溫tw2（冷量Q）表冷器的熱工計算也分為設計性計算和校核性計算兩種類型——設計性計算中多用于選擇定型的表冷器以滿足已知空氣初、終參數的空氣處理要求；校核性計算多用于檢查一定型號的表冷器能將具有一定參數的空氣處理到什么樣的終參數。⑶表冷器的熱工計算方法①空氣處理過程需要的Eg應等于噴水室能夠達到的Eg。②空氣處理過程需要的E’應等于噴水室能夠達到的E’。③空氣放出的熱量應等于水吸收的熱量（3.35）（3.36）（3.37）對于型號一定的表冷器而言，熱工計算原則就是滿足下列3個條件：即：公式（3.35）（3.36）（3.37）聯立可求解出計算內容的三個未知數。在設計性計算中，先根據已知的空氣初參數和要求處理到的空氣終參數計算E’，根據E’確定表冷器的排數，繼而在假定vy=2.5~3m/s范圍內確定表冷器的Fy，拒此可確定表冷器的型號及臺數，然后就可求出該表冷器能夠達到的Eg值。根據Eg值就可求出水初溫tw1。

在校核性計算中，因空氣終參數未求出，尚不知道過程的析濕系數ξ。為了求解空氣終參數和水的終溫，需要增加輔助方程，使解題程序更為復雜。在這種情況下采用試算方法更為方便。表冷器經過長時間使用后，因內外表面結垢、積灰等原因，傳熱系數會有所降低。為了保證在這種情況下表冷器的使用仍安全可靠，在選擇計算時應考慮一定的安全系數。在工程中有以下兩種做法：①在選擇計算之初，將求得的Eg乘以安全系數a對僅做冷卻用的表冷器取a=0.94，對冷熱兩用的取a=0.90。②計算過程中不考慮安全系數，但在表冷器規格選定之后將計算的水初溫再降低一些。降低值按水溫升的10％～20％。設計性計算和校核性計算步驟A.設計性計算⑴計算需要的E’，確定表冷器排數。⑵確定表冷器的型號。先假定一個vy’，算出所需表冷器的迎風面積Fy’，再根據選擇合適的表冷器型號及并聯的臺數，并算出實際的值vy。⑶求析濕系數。⑷求傳熱系數。由于水初溫及水量一般均未知，缺少一個已知條件，故采用假定水流速的辦法補充一個已知數。⑸用水流速求冷水量。⑹求表冷器能達到的Eg。先求β及γ值。⑺用表冷器能達到的Eg求水初溫。⑻用熱量平衡公式求冷量及水的終溫。A.校核性計算⑴求表冷器的迎面風速及水流速w。⑵求表冷器可提供的E’。先假定一個vy’，算出所需表冷器的迎風面積Fy’，再根據選擇合適的表冷器型號及并聯的臺數，并算出實際的值vy。⑶假定t2確定空氣的終狀態。一般可按t2=tw1+（4～6℃）先假定。⑷求析濕系數。⑸求傳熱系數。⑹求表冷器能達到的Eg’。⑺求需要的Eg與表冷器能達到的Eg’比較。計算時取偏差δ=0.01。當Eg-

Eg’≤δ時，證明所設t2合適。否則應重設t2再算。⑻用熱量平衡公式求冷量及水的終溫。㈡表面式空氣加熱器計算空氣加熱器的熱工計算也分為設計性計算和校核性計算兩種類型——設計性計算中旨在根據被加熱的空氣量及加熱前后的空氣溫度，按一定熱媒參數選擇定型的空氣加熱器；校核性計算則是依據已有的加熱器型號，檢查它能否滿足預定的空氣加熱要求。

空氣加熱器的計算原則是：加熱器的供熱量等于被加熱空氣需要的熱量。計算方法有兩種：一般的設計性計算常用溫差法：表冷器做加熱器使用常用效率法。⑴平均溫差法已知被加熱空氣量；空氣的初終狀態。被加熱空氣需要的熱量按下式計算：（3.39）空氣加熱器的供熱量按下式計算：（3.40）Δtm—熱媒與空氣的對數平均溫差。對于空氣加熱過程來說，由于冷熱口端的溫差比值常常小于2，所以可用算術平均溫差Δtp代替對數平均溫差Δtm。當熱媒為熱水時：（3.41）當熱媒為蒸汽時：（3.42）空氣加熱器的設計性計算可按以下步驟進行：①初選加熱器型號、臺數：假定空氣質量流速vρ（按8kg/m2.s左右假定），計算加熱器有效截面積f，用f選定加熱器型號。加熱器型號初步選定后，用實際的f計算實際的vρ。②計算加熱器的傳熱系數：有了加熱器型號和空氣質量流速后，依據加熱器的傳熱系數經驗公式便可計算傳熱系數。有些加熱器的傳熱系數經驗公式采用的是迎面風速vy，這樣我們要將vρ換算成vy，查加熱器的有效截面系數（有效截面與迎風面的比值）a，用公式vy=a（vρ）/ρ即可計算出vy。如果熱媒為熱水，則在傳熱系數經驗公式中還要用到管內熱水流速w，一般取w=0.6～1.8m/s。熱水流速w確定后，按下式計算通過加熱器水量：（3.43）fm—加熱器的管子通水截面積，m2。如果熱媒的供回水溫度一定，按下式計算w：（3.44）③計算需要的加熱面積和加熱器的排數：按公式F=Q’/K.Δtm及Q’=Q計算出換熱面積，用此確定換熱器排數。④檢查加熱器的安全系數：取1.1～1.2。⑵熱交換效率法空氣加熱器的計算只用一個干球溫度效率Eg，它的定義是；（3.45）干球溫度效率也可由β、γ值用公式（3.32）確定。β、γ值計算時ξ=1，傳熱系數采用加熱用時的Kg。具體計算步驟如下：①根據vy及w（與做表冷器使用時相同或重新設定）求Kg。②根據w求水流量W：W=fw.w×103，kg/s；③求β、γ及Kg。④根據下式求水初溫：⑤根據下式求需要的加熱量：⑥根據下式求水終溫：㈠空氣加熱器的阻力（3.46）空氣阻力：3.3.4表面式換熱器的阻力計算熱媒阻力：如果熱媒為蒸汽，則利用加熱器前保持的剩余壓力（不小于0.03MPa）來克服加熱器阻力，不必另行計算；如果熱媒為熱水，按下式計算：（3.47）㈠表冷器的阻力表面冷卻器的阻力計算方法與加熱器基本相同，不過表冷器有干濕工況之分，濕工況的空氣阻力要大于干工況，并與析濕系數有關，所以計算時應區分干工況與濕工況的空氣阻力計算公式。㈠噴水式表冷器普通表冷器只能冷卻或冷卻干燥空氣，無法對空氣進行加濕更無法達到較嚴格的濕度控制要求，所以在需要時還應另設加濕設備。我們設計一種設備：向普通表冷器表面噴循環水，使之兼有表冷器和噴水室的優點。盡管噴水式表冷器具有能加濕空氣，又能凈化空氣的優點，但由于增加了噴水系統及其能耗，又使空氣阻力增大，影響了其推廣使用。3.3.5噴水式表冷器和直接蒸發式表冷器㈡直接蒸發式表冷器當空調面積較小時，為了減少冷凍機房面積，把制冷系統的蒸發器放在空調箱中直接冷卻空氣，這就是直接蒸發式表冷器。因為直接蒸發式表冷器既是空調系統的表冷器又是制冷系統的蒸發器，所以，在設計選用時，應同時與兩個系統相匹配。3.3其他加濕處理過程與設備3.4.1空氣加濕方法與類型在暖通空調系統中，常將空氣加濕設備布置在空調箱或管道內，通過送風的集中加濕來實現對所服務的房間的濕度調控。另一種情況是將加濕設備裝在系統的末端設備內或直接布置在房間內，以實現對房間的濕度的控制。