空氣調節引論

IntroductiontoAirConditioning

1 空氣調節的任務(ACTasks)保證某一特定空間的空氣參數達到所要求的狀態。 某一特定空間指房間、廠房、劇院、手術室、汽車、火車、飛機等。

空氣參數指空氣的溫度、相對濕度、空氣流速、氣壓、噪聲、潔凈度等。

所要求的狀態分為舒適性要求的狀態、工藝性要求的狀態兩類。

1 空氣調節的任務(ACTasks)

一般通過機械手段進行送、排風過程AirConditioningistheprocessofsupplyingorremovingairbymechanicalmeanstoorfromanyspace.Suchairmayornotbeconditioned.Inearlierdays,peoplewerenotconcernedaboutindoorairpollutions,smells,smokes,automobileexhaust,bodyodors,……..NotworriedaboutIAQ,health,comfortofoccupants,……1 空氣調節的任務(ACTasks)特定空間指房間、廠房等建筑環境與設備工程專業課程

之間的關系(SubjectsforACMajor)空氣調節鍋爐房工藝與設備燃氣供應工程通風工程制冷技術供熱工程人工環境保證某一特定空間的空氣參數達到所要求的狀態建筑環境與設備工程課程

之間的關系(SubjectsforACMajor)理論基礎 熱力學 傳熱學 流體力學結合建筑，機械，電子，電工等工程學科空氣調節系統組成

(ComponentsforACSystems)空氣處理單元，管道，風口

2

空氣調節系統組成

(ComponentsforACSystems)（冷源－制冷課程，熱源－鍋爐課程）風機，加熱器（冷卻器），過濾器，管道，風口等

2

空氣調節系統組成

(ComponentsforACSystems)

空調處理單元2空氣調節系統組成

(ComponentsforACSystems)空調處理單元2空氣調節系統組成

(ComponentsforACSystems)附件3 空氣調節發展史(ACHistory)人類改造客觀環境的能力取決于社會生產力和科學技術的發展水平。AC17,-Fans,1831，AC18,-Coolingsystems,1831-AMPerkins(Boiler)，

1902－1904，Belfast，1903-Carrier,1920－Effectivetemperaturechart,ASHVEwasfoundedin18943 空氣調節發展史(ACHistory)3 空氣調節發展史(ACHistory)

空調發展取決于時代的社會生產力和科學技術的發展水平1902,ACSystemswithairconditionedpartswasbuiltupinapressfactoryinUSA.1919,ACSystemswithairconditionedpartswasbuiltupinacinemainUSA.1931,FirstACSystemswithairconditionedpartswasbuiltupinaShanghaiTextileFactory,China.3 空氣調節發展史(ACHistory)人類改造客觀環境的能力取決于社會生產力和科學技術的發展水平。建筑環境專業的發展即為印證。空氣調節系統應用簡介

BriefIntroductiontoACUses1空氣處理方法2如何改變室內溫度的？4空氣調節系統應用簡介

BriefIntroductiontoACUses舒適性空調的應用——教室4空氣調節系統應用簡介

BriefIntroductiontoACUsesWIDETH&LENGTH-WISE

3SECTIONS,RESPECTIVELY舒適性空調的應用——教室4空氣調節系統應用簡介

BriefIntroductiontoACUses

舒適性空調的應用——教室4空氣調節系統應用簡介

BriefIntroductiontoACUses舒適性空調的應用——教室溫度的改變4空氣調節系統應用簡介

BriefIntroductiontoACUses舒適性空調的應用——教室溫度的改變4空氣調節系統應用簡介

BriefIntroductiontoACUses舒適性空調的應用——教室溫度的改變4空氣調節系統應用簡介

BriefIntroductiontoACUses)舒適性空調的應用——教室4空氣調節系統應用簡介

BriefIntroductiontoACUses舒適性空調的應用——原理對比：潔與臟？？4空氣調節系統應用簡介

BriefIntroductiontoACUses舒適性空調的應用——原理對比：清與濁？？

空氣負荷計算與送風

2.1室內氣象條件空氣調節（AirConditioning）的意義在于向人們提供適宜的內部空間環境。環境指標：主要指標溫度、濕度、空氣流速、清潔度其他指標壓力、噪聲、氣味等空調房間室內氣象參數的確定原則舒適性空調－－主要取決于人體熱舒適要求工藝性空調－－主要取決于生產工藝要求2.1.1人體熱舒適感人體的熱平衡人體的熱舒適熱舒適的評價熱平衡方程

M

W

C

R

E

S=0M－－人體通過新陳代謝產生能量。主要取決于人體活動量的大小此外還與年齡性別不同有明顯差別男性基礎代謝量明顯高于女性少兒、幼兒明顯高于成年、老年。W—人體所作的機械功在某些活動中，人可能作外部功，如爬山而獲得勢能，，做這些工作所消耗的能量則取自代謝自由代能。人體所放出的熱量被稱為新陳代謝產熱量H，這個熱量小于新陳代謝自由能產熱量。H=M－W人體是高效的能量轉化系統嗎？

機械效率

＝W/M

大部分室內勞動機械效率近似0人體與外界的熱交換

M

W

C

R

E

S=0

顯熱交換對流散熱C輻射散熱R潛熱交換E皮膚散濕出汗蒸發皮膚濕擴散呼吸散濕人體與外界的對流、輻射和蒸發都受到人體衣著情況的影響。人體對流換熱與周圍空氣溫度、空氣流速有關。

汗液蒸發與空氣溫度、濕度、空氣流速有關。人體周圍環境物體的表面溫度影響人體的輻射散熱強度。影響熱平衡的因素

M

W

C

R

E

S=0人的因素：活動量衣著環境因素：空氣干球溫度空氣相對濕度人體附近的空氣流速平均輻射溫度

服裝熱阻值（clo）短袖薄衫，綿織內衣褲0.2薄褲子，短袖襯衫0.5保暖的長袖衫，全身套裙0.7薄褲子，背心，長袖襯衫0.7薄褲子，背心，長袖襯衫，夾克0.9厚三件套西服，長內衣褲1.5單件服裝熱阻背心0.06短袖或輕薄的襯衫，0.19保暖襯衫0.29短袖套頭絨線衫，毛背心0.2厚毛衣0.37薄毛衣0.25羊毛上衣0.35夾克0.4厚褲子0.32薄褲子0.26厚長裙0.3薄長裙，薄短裙0.2厚長外衣0.63薄長外衣0.25厚短外衣0.5薄短外衣0.2長統襪，緊身衣0.01鞋0.04短內褲0.05短襪0.03M

W

C

R

E

S=0人體會通過體溫的變化會對人體的散熱產生影響，從而調節人的熱平衡。

散熱調節方式血管擴張，增加血流，提高表皮溫度，出汗御寒調節方式血管收縮，減少血流，降低表皮溫度，通過冷顫增加代謝率什么是熱舒適？“對熱環境感到滿意的心理狀態”Fanger教授提出熱舒適的三個條件：1）人體必須處于熱平衡狀態，以便使人體對環境的散熱量等于人體的體內產熱量，并且蓄熱量為零，即：

M-W-C-R-E=0（S=0）

充分條件？必要條件？2）皮膚平均溫度必須具有與舒適相適應的水平

3）人體應具有最佳排汗率

熱舒適方程P.O.Fanger 令人體熱平衡方程中蓄熱率S＝0，得出：(M-W)=fclhc

(tcl-ta)

+3.96

10-8

fcl[(tcl+273)4

(+273)4]+3.05[5.733

0.007(M

W)

Pa]+0.42(M

W

58.2)+1.73

10-2

M(5.867

Pa)+0.0014M(34

ta)

人體熱感覺的標度熱感覺的七點標度

熱+3見汗滴

暖+2局部見汗（手、額、頸等）

稍暖+1感熱，皮膚發粘濕潤

正常0感覺適宜，皮膚干燥

稍涼-1感涼（局部關節，可忍受）

涼-2局部感冷不適，需加衣

冷-3很冷，可見雞皮或寒顫

是在同樣的熱環境條件下，人與人的熱感覺也會有所不同，因此，應該采平均熱感覺指標的概念，而預測的平均熱感覺指標常常簡稱為PMV（PredictedMeanVote）。可以合理的設想，人不舒適的程度愈大，由舒適狀態偏離調節機制的熱負荷越大。一定活動水平的熱感覺是人體熱負荷的函數，表明一個人的體內熱平衡和對所處環境的熱損失之間的差異，Fanger收集了1396名美國和丹麥受試者的冷熱感覺資料，得出PMV的計算式預測的平均熱感覺指標PMV



(PredictedMeanVote)

PMV=(0.303e–0.036M+0.0275)TL =(0.303e–0.036M+0.0275)

{M–W–3.05[5.733–0.007(M–W)–Pa] –0.42(M

W

58.15)–1.73

10-2M(5.867

Pa) –fclhc(tcl

ta)–0.0014M(34

ta) –3.96

10-8fcl[(tcl+273)4

(+273)4]}PMV是由舒適方程得到的一個熱感覺值數，體現了四種熱環境變量的一定組合、活動水平和著裝對平均熱感覺的影響的預測預測平均不滿意百分數PPD（PredictedPercentDissatisfied）在同樣熱環境條件下，人與人之間的熱感覺會存在差異，而人與人對熱環境的反應的差異除了熱感覺的不同之外，還表現在對環境滿意與否的差異。因此，Fanger又提出預測不滿意百分數來表示人群對熱環境不滿意的情況，預測平均不滿意百分數常常簡寫為PPD（PredictedPercentDissatisfied）。PMV與PPD的關系

PPD是通過概率分析確定某環境條件下人群不滿意的百分數

PPD＝100–95exp[–(0.03353PMV4+0.2179PMV2)]即便達到PMV＝0，仍然有5％的人不滿意。有效溫度ET與ASHRAE舒適區

由于人的舒適感共四個環境影響因素和兩個人為因素，因此不能用一個單一的物理量來表示環境是否處于熱舒適狀態。有效溫度就結合干球溫度、濕球溫度和空氣流速的效應來反映冷熱感覺的，

在同一條有效溫度線上具有相同的熱感覺有效溫度線與50％相對濕度線的交點上標注著等效溫度的數值，在該點等效溫度與干球溫度相等例如，通過t＝25℃，＝50％的兩線的交點的虛線即為25℃等效溫度線第三節通過圍護結構的得熱量及其形成的冷負荷一、概述（一）得熱量與冷負荷的基本概念

得熱量

=潛熱+顯熱（對流熱）+顯熱（輻射熱）

‖‖∨

瞬時冷負荷

=潛熱+顯熱（對流熱）+顯熱（輻射熱）（圍護結構）蓄熱能力（熱容量）↑冷負荷衰減↑延遲時間↑熱容量∝重型結構(二）計算方法概述二、“諧波反應法”計算空調冷負荷（一）通過墻體、屋頂的得熱量及其形成的冷負荷

q=qd+qf

‖∨CLq=CLqd+CLqf1、綜合溫度作用下經圍護結構傳入的熱量tz,τ=A0+Ancos(ωnτ-φn)Qτ=KF[tz-tN+cos(ωnτ-φn-εn)]1、外墻和屋頂

CLQτ=KFΔtτ-ε2、窗戶（1）瞬變傳導得熱形成的冷負荷

CLQc,τ=KFΔtτ（2）日射得熱形成的冷負荷

CLQj,τ=χgχdCnCsFJj,τ（二）通過窗戶的得熱量及其形成的冷負荷（三）“諧波法”的工程簡化計算法第五節空調房間送風量的確定一、夏季送風狀態及送風量：室內余熱量（即室內冷負荷）

熱平衡：熱濕比：濕平衡：送風

排風NOO，dodninio

送風溫差：

toG設備費用冷感t、均勻性和穩定性

換氣次數：

(次/h)

通風量:OLNO’O’’do’’do’

dninioio’io’’to’’to’tnto圖2-21+圖2-22do思考題為了保持人的熱舒適感，在以下條件發生變化時，空氣干球溫度應該怎樣變化？（1）空氣相對濕度下降（2）人的活動量增加（3）空氣流速下降（4）衣服加厚（5）周圍物體表面溫度上升室內外氣象條件3.1室內氣象條件空氣調節（AirConditioning）的意義在于向人們提供適宜的內部空間環境。環境指標：主要指標溫度、濕度、空氣流速、清潔度其他指標壓力、噪聲、氣味等空調房間室內氣象參數的確定原則舒適性空調－－主要取決于人體熱舒適要求工藝性空調－－主要取決于生產工藝要求3.1.1人體熱舒適感人體的熱平衡人體的熱舒適熱舒適的評價熱平衡方程

M

W

C

R

E

S=0M－－人體通過新陳代謝產生能量。主要取決于人體活動量的大小此外還與年齡性別不同有明顯差別男性基礎代謝量明顯高于女性少兒、幼兒明顯高于成年、老年。W—人體所作的機械功在某些活動中，人可能作外部功，如爬山而獲得勢能，，做這些工作所消耗的能量則取自代謝自由代能。人體所放出的熱量被稱為新陳代謝產熱量H，這個熱量小于新陳代謝自由能產熱量。H=M－W人體是高效的能量轉化系統嗎？

機械效率

＝W/M

大部分室內勞動機械效率近似0人體與外界的熱交換

M

W

C

R

E

S=0

顯熱交換對流散熱C輻射散熱R

潛熱交換E皮膚散濕出汗蒸發皮膚濕擴散呼吸散濕人體與外界的對流、輻射和蒸發都受到人體衣著情況的影響。人體對流換熱與周圍空氣溫度、空氣流速有關。

汗液蒸發與空氣溫度、濕度、空氣流速有關。人體周圍環境物體的表面溫度影響人體的輻射散熱強度。影響熱平衡的因素

M

W

C

R

E

S=0人的因素：活動量衣著環境因素：空氣干球溫度空氣相對濕度人體附近的空氣流速平均輻射溫度

服裝熱阻值（clo）短袖薄衫，綿織內衣褲0.2薄褲子，短袖襯衫0.5保暖的長袖衫，全身套裙0.7薄褲子，背心，長袖襯衫0.7薄褲子，背心，長袖襯衫，夾克0.9厚三件套西服，長內衣褲1.5單件服裝熱阻背心0.06短袖或輕薄的襯衫，0.19保暖襯衫0.29短袖套頭絨線衫，毛背心0.2厚毛衣0.37薄毛衣0.25羊毛上衣0.35夾克0.4厚褲子0.32薄褲子0.26厚長裙0.3薄長裙，薄短裙0.2厚長外衣0.63薄長外衣0.25厚短外衣0.5薄短外衣0.2長統襪，緊身衣0.01鞋0.04短內褲0.05短襪0.03M

W

C

R

E

S=0人體會通過體溫的變化會對人體的散熱產生影響，從而調節人的熱平衡。

散熱調節方式血管擴張，增加血流，提高表皮溫度，出汗御寒調節方式血管收縮，減少血流，降低表皮溫度，通過冷顫增加代謝率什么是熱舒適？“對熱環境感到滿意的心理狀態”Fanger教授提出熱舒適的三個條件：1）人體必須處于熱平衡狀態，以便使人體對環境的散熱量等于人體的體內產熱量，并且蓄熱量為零，即：

M-W-C-R-E=0（S=0）

充分條件？必要條件？2）皮膚平均溫度必須具有與舒適相適應的水平

3）人體應具有最佳排汗率

熱舒適方程P.O.Fanger 令人體熱平衡方程中蓄熱率S＝0，得出：(M-W)=fclhc

(tcl-ta)

+3.96

10-8

fcl[(tcl+273)4

(+273)4]+3.05[5.733

0.007(M

W)

Pa]+0.42(M

W

58.2)+1.73

10-2

M(5.867

Pa)+0.0014M(34

ta)

人體熱感覺的標度熱感覺的七點標度

熱+3見汗滴

暖+2局部見汗（手、額、頸等）

稍暖+1感熱，皮膚發粘濕潤

正常0感覺適宜，皮膚干燥

稍涼-1感涼（局部關節，可忍受）

涼-2局部感冷不適，需加衣

冷-3很冷，可見雞皮或寒顫

是在同樣的熱環境條件下，人與人的熱感覺也會有所不同，因此，應該采平均熱感覺指標的概念，而預測的平均熱感覺指標常常簡稱為PMV（PredictedMeanVote）。可以合理的設想，人不舒適的程度愈大，由舒適狀態偏離調節機制的熱負荷越大。一定活動水平的熱感覺是人體熱負荷的函數，表明一個人的體內熱平衡和對所處環境的熱損失之間的差異，Fanger收集了1396名美國和丹麥受試者的冷熱感覺資料，得出PMV的計算式預測的平均熱感覺指標PMV



(PredictedMeanVote)

PMV=(0.303e–0.036M+0.0275)TL =(0.303e–0.036M+0.0275)

{M–W–3.05[5.733–0.007(M–W)–Pa] –0.42(M

W

58.15)–1.73

10-2M(5.867

Pa) –fclhc(tcl

ta)–0.0014M(34

ta) –3.96

10-8fcl[(tcl+273)4

(+273)4]}PMV是由舒適方程得到的一個熱感覺值數，體現了四種熱環境變量的一定組合、活動水平和著裝對平均熱感覺的影響的預測預測平均不滿意百分數PPD（PredictedPercentDissatisfied）在同樣熱環境條件下，人與人之間的熱感覺會存在差異，而人與人對熱環境的反應的差異除了熱感覺的不同之外，還表現在對環境滿意與否的差異。因此，Fanger又提出預測不滿意百分數來表示人群對熱環境不滿意的情況，預測平均不滿意百分數常常簡寫為PPD（PredictedPercentDissatisfied）。PMV與PPD的關系

PPD是通過概率分析確定某環境條件下人群不滿意的百分數

PPD＝100–95exp[–(0.03353PMV4+0.2179PMV2)]即便達到PMV＝0，仍然有5％的人不滿意。有效溫度ET與ASHRAE舒適區

由于人的舒適感共四個環境影響因素和兩個人為因素，因此不能用一個單一的物理量來表示環境是否處于熱舒適狀態。有效溫度就結合干球溫度、濕球溫度和空氣流速的效應來反映冷熱感覺的，

在同一條有效溫度線上具有相同的熱感覺有效溫度線與50％相對濕度線的交點上標注著等效溫度的數值，在該點等效溫度與干球溫度相等例如，通過t＝25℃，＝50％的兩線的交點的虛線即為25℃等效溫度線思考題為了保持人的熱舒適感，在以下條件發生變化時，空氣干球溫度應該怎樣變化？（1）空氣相對濕度下降（2）人的活動量增加（3）空氣流速下降（4）衣服加厚（5）周圍物體表面溫度上升

空氣調節系統

4．1．1空氣調節的目的舒適性空調：人體舒適、健康的環境工藝性空調：生產工藝過程所要求的環境4．1．2空氣調節要解決的問題外部擾量的干擾

內部擾量的干擾4．1．3空氣調節系統組成

主要四大部分：

（1）空調空間；（2）空氣輸送和分配設備；（3）空氣處理設備；（4）冷熱源和自動控制設備。空氣調節系統組成

4．1．4空氣調節系統分類

（1）按空氣處理設備的設置分類（2）按負擔室內負荷所用介質種類分類（3）按集中式空調系統處理的空氣來源分類

按空氣處理設備的設置分類

（1）集中系統（2）半集中系統（3）全分散系統（局部機組）

4．1．4空氣調節系統分類

按負擔室內負荷所用介質種類分類

（1）全空氣系統（2）全水系統（3）空氣－水系統（4）冷劑系統

4．1．4空氣調節系統分類

全空氣系統

全水系統

空氣－水系統

冷劑系統

按集中式空調系統處理的空氣來源分類

（1）封閉式系統（2）直流式系統（3）混合式系統4．1．4空氣調節系統分類

封閉式系統

直流式系統

混合式系統4．2普通集中式空調系統（典型的全空氣系統）

4．2．1一次回風式空調系統

4．2．2二次回風式空調系統4．2．1一次回風式空調系統（1）

概念（2）

系統圖式（3）

夏季空氣處理過程i-d圖的表示（4）

夏季設計工況所需冷量分析（5）

冬季空氣處理過程i-d圖的表示（6）

冬季設計工況所需預熱量分析（7）夏季、冬季室內參數不同的一次回風系統一次回風式空調系統概念：

空調系統的回風與室外新風在噴淋室（或空氣冷卻器）前混合一次，稱一次回風式系統。一次回風式空調系統系統圖式：

一次回風式空調系統夏季空氣處理過程i-d圖的表示：

一次回風式空調系統系統圖示及夏季空氣處理過程i-d圖的表示：

一次回風式空調系統夏季設計工況所需冷量分析：

Q0=G(IC-IL)Q1=G(IN-IO)Q2=G(IO-IL)Q3=GW(IW-IN)=G(IC-IN)Q0=Q1+Q2+Q3一次回風式空調系統

夏季設計工況所需冷量分析：

一次回風式空調系統

夏季設計工況所需冷量分析：從空調系統的熱平衡角度分析：

Q0=制冷設備承擔的冷量；

Q1=室內冷負荷；

Q2=再熱負荷；

Q3=新風負荷。

Q0=Q1+Q2+Q3

從焓濕圖上分析與同系統熱平衡角度分析，設備承擔的冷量構成是相同的。

一次回風式空調系統

冬季空氣處理過程i-d圖的表示：

△d=dN-dO=W/GdO=dN-W/G

冬夏具有相同的送風含濕量dO

。

絕熱加濕；等溫加濕。一次回風式空調系統

冬季設計工況所需預熱量分析：最小新風比室外設計參數很低

GW/G=(IN-IC)/(IN-IW1)

因為IC=IL，所以

IW1=IN-G(IN-IL)/GW=IN-(IN-IL)/m%

預熱量：

Q=GW(IW1-IW’)一次回風式空調系統

夏季、冬季室內參數不同的一次回風系統：

4．2．2二次回風式空調系統（1）

概念（2）

系統圖式（3）

夏季空氣處理過程i-d圖的表示（4）

夏季設計工況所需冷量分析（節省了再熱量，但機械露點較低）

（5）

冬季空氣處理過程i-d圖的表示（6）

冬季設計工況所需預熱量分析二次回風式空調系統概念：

空調系統的回風與室外新風在噴淋室前混合并經噴霧處理后，再次與回風混合，稱二次回風式系統。二次回風式空調系統系統圖式：

二次回風式空調系統夏季空氣處理過程i-d圖的表示：

C’一次回風混合點

L’一次回風機械露點

C二次回風混合點

L二次回風機械露點

C第一次回風混合點

O第二次回風混合點二次回風式空調系統系統圖式及夏季空氣處理過程i-d圖的表示：

二次回風式空調系統

夏季設計工況所需冷量分析：

處理過程承擔冷量Q0=GL(IC-IL)

第二次混合GL/G=(IN-IO)/(IN-IL)G(IN-IO)=GL(IN-IL)=Q1

第一次混合GW/GL=(IC-IN)/(IW-IN)GL(IC-IN)=GW(IW-IN)=Q2

所以Q1+Q2=

GL(IN-IL)+GL(IC-IN)=GL(IC-IL)=Q0

即設備承擔冷量=室內冷負荷＋新風負荷因此，二次回風系統中，冷量構成中，節省了再熱量。二次回風式空調系統

冬季空氣處理過程i-d圖的表示：

二次回風式空調系統

冬季設計工況所需預熱量分析：二次回風式空調系統

冬季設計工況所需預熱量分析：第一次混合：

GW/(G1+GW)=(IN-IL)/(IN-IW1)(其中IL=IC)IW1=IN-(G1+GW)(IN-IL)/GW(1)

第二次混合：

(G1+GW)/G=(IN-IO)/(IN-IL)(2)

將（2）代入（1）得：

IW1=IN-G(IN-IO)/GW=IN-(IN-IO)/m%(3)

預熱量：Q=GW(IW1-IW’)(4)4．3集中空調系統劃分和分區處理

4．3．1系統劃分的原則

4．3．2系統分區處理的常見形式

4.3集中空調系統劃分和分區處理4.3.1系統劃分的原則

(1)

室內參數（溫濕度基數和精度）相近以及室內熱濕比相近的房間可采用同一系統；(2)

朝向、層次等位置相近的房間宜采用同一系統；(3)

工作班次和運行時間相同的房間采用同一系統；(4)

對室內潔凈度等級或噪聲級別不同的房間，宜按各自的級別設計；(5)

產生有害物的房間不宜和一般房間合用一個系統；(6)

空調系統的分區應與建筑防火分區相對應。4.3集中空調系統劃分和分區處理4.3.2系統分區處理的常見形式

(1)

室內N點相同，熱濕比ε不同：采用定露點，分室加熱。(2)

室內tN相同，φN允許有偏差，熱濕比ε也各不同：采用定露點，相同的Δto，但需根據房間的重要性選擇露點。

(3)

室內tN相同，φN也相同，Δto也要求相同，熱濕比ε不同:集中處理新風，分散回風，分室加熱。即分區空調方式/分層空調方式。

(4)

室內tN相同，熱濕比ε不同：雙風道系統。

系統分區處理的常見形式（1）采用定露點，分室加熱系統圖式：系統分區處理的常見形式（1）采用定露點，分室加熱焓濕圖。

系統分區處理的常見形式（2）采用定露點，相同的Δto，但需根據房間的重要性選擇露點。系統分區處理的常見形式（3）分區空調方式系統圖式：集中處理新風，分散回風，分室加熱。

系統分區處理的常見形式（3）分層空調方式系統圖式：系統分區處理的常見形式（4）室內tN相同，熱濕比ε不同：雙風道系統。

系統分區處理的常見形式（4）雙風道系統在焓濕圖上的表示。

§4-4半集中式空調系統

半集中式空調系統是在盡量發揮集中式和局部式兩類空調系統的優點、克服其缺點的基礎上發展起來的。它既有集中的冷熱源供應系統，也由分散于各個空調區域的空氣處理末端設備。按末端設備工作原理的不同可分為：風機盤管系統和誘導空調系統，也稱為混合系統。風機盤管空調系統

風機盤管機組加新風系統的混合式空調系統稱為風機盤管空調系統。風機盤管的分類風機盤管系統新風獲取方式分類風機盤管處理空氣的過程風機盤管適用性及特點風機盤管的選擇風機盤管的分類按冷熱媒管路分：風機盤管機組中用來冷卻或加熱空氣的盤管要通以冷水或熱水。因此機組的水系統至少應裝設供、回水管各一根，即做成雙管系統。若采用冷、熱媒管路分開供應，可做成三管或四管式系統。按風機盤管放置形式分：風機盤管機組有立式和臥式、嵌入式三種。立式的可以沿墻設置在地面上或放在窗臺下；臥式的可以懸掛在天花板下或者安裝在天棚里。臥式風機盤管立式風機盤管嵌入式風機盤管風機盤管系統新風獲取方式分類-1滲入新風和排風：初投資、建筑空間和運行費用省，新風量無法控制，新風潔凈度無法保證，室內衛生要求難以保證。該方式適用于要求不高，舊建筑加裝空調，或因地位限制無法布置機房和風道的建筑物等。風機盤管系統新風獲取方式分類-2墻洞引入新風：初投資省，節約建筑空間；噪聲、雨水、污物容易進入室內，機組易腐蝕；室內空氣量平衡易受破壞，溫濕度不易保證，有風壓的影響，高層建筑有煙囪效應的影響，室內新風不理想。該方式只適用于低層部分，或相鄰樓房、墻壁構成的避風建筑或改造的舊建筑。風機盤管系統新風獲取方式分類-3由內部區空調系統兼供周邊區新風：該系統省去了單獨的周邊新風系統，通風效果好，可適當去濕，初投資、運行費用、占用空間等均比單獨設立新風系統節省。風機盤管系統新風獲取方式分類-4獨立新風系統：初投資較大，通風效果好，風機盤管的冷量可充分發揮。該系統可用于旅館客房、公寓、醫院病房等，同時可與變風量系統配合使用在大型建筑物外區等。四種新風供給系統的綜合評價序號系統類型最低初投資最低運行費用最小建筑空間最好通風效果最好建筑形式1滲入新風和排風111412墻洞引入新風221333內部區共給新風332214獨立新風44312風機盤管處理空氣的焓濕圖具有獨立新風系統的風機盤管機組夏季處理過程有兩種:新風處理到室內焓值，不承擔室內冷負荷；新風處理后的焓值低于室內焓值，承擔室內部分負荷。新風處理到室內焓值—1新風處理到室內等焓線與Φ＝90％的交點L，過室內狀態點作ε線與Φ＝90％交于O點,O點為送風狀態點，連接OL點并延長至M,使M點具備以下關系式:新風機組承擔冷量為：風機盤管承擔冷量為：風量為：Φ＝90％Φ＝100％iNLNWOMε（新風不進入風機盤管）新風處理到室內焓值特點：新風處理到室內焓值不承擔空氣負荷；新風不進入風機盤管，噪聲和風機盤管均小；風機盤管處于濕工況運行，衛生條件差。新風處理到室內焓值—2新風處理到室內等焓線與Φ＝90％的交點L，過室內狀態點作ε線與Φ＝90％交于O點,O點為送風狀態點,連接LN點,使C點具備以下關系式:新風機組承擔冷量為：風機盤管承擔冷量為：風量為：Φ＝90％Φ＝100％iNLNWOCε（新風進入風機盤管）新風處理到室內焓值特點：新風處理到室內焓值不承擔空氣負荷；新風進入風機盤管，噪聲、負荷及風機盤管型號均大；風機盤管處于濕工況運行，衛生條件差。新風處理后的焓值低于室內焓值

確定室內外狀態點N、W，過N點作ε線，與φ＝90％相交點為送風狀態點O；作ON的延長線至P點，并滿足：由dp線與機器露點相交于L，連接LO并延長與dn交至M點，

M點即為風機盤管出口狀態點。總風量：風機盤管風量：盤管承擔冷量：新風機組承擔冷量：Φ＝90％Φ＝100％WεLONMP新風處理后的焓值低于室內焓值特點：新風處理到低于室內焓值，承擔部分室內冷負荷，全部濕負荷；風機盤管噪聲、負荷及風機盤管型號均大；風機盤管處于干工況運行，衛生條件較好。適用性及特點有變負荷特性、性能優異的風機盤管，通常適用于賓館、公寓、飯店、醫院、辦公樓等高層建筑場所。該系統的主要優點是：布置靈活，各房間能單獨調節溫度甚至關閉，不影響其他房間；節省運行費用，與單風道相比可降低20～30%；可承擔80%的室內負荷，與全空氣系統相比，節省空間；機組定型化，規格化，易于選擇安裝。缺點是：機組分散設置，維護管理不便；過渡季節不能使用全新風；小型機組氣流分布受限制，是用于進深6m內的房間。風機產生的噪音對有較高要求的房間難于處理。某個房間內風機盤管機組的風機雖然能夠關掉，但集中供應的冷熱媒是不能減少的，因此，在一定程度上將會繼續消耗冷量或熱量。風機盤管的選擇—1根據使用要求和建筑情況，選定風機盤管的型式及系統布置方式，確定新風供給方式和水管系統類型;根據要求處理的制冷量和計算得到的風量,選用風機盤管,但應注意工況的不同。在設計工況下查取修正系數進行修正。風機盤管的名義工況：冷：熱：進風干球溫度27℃進風干球溫度21℃進風濕球溫度19.5℃熱水進口溫度60℃冷凍水進口溫度7℃水流量同制冷工況冷凍水進出口水溫差5℃風機盤管的選擇—2一般按夏季負荷選用風機盤管，冬季校核。設計工況與名義工況有差別，可按樣本修正或按下式換算：Q、Qx—設計工況下風機盤管全熱制冷量和顯熱制冷量,kW；Q、Qx0—名義工況下風機盤管全熱制冷量和顯熱制冷量,kW；tg、ts—設計工況下的干球溫度和濕球溫度,取設計參數,℃；M、M0—分別為設計和名義工況下的水流量，kg/s；tw—名義工況下的水溫度，℃。風機盤管的選擇—2按上述方法換算后，選擇風機盤管的制冷量為：式中：β1—考慮積灰對風機盤管的影響的附加率。僅夏季使用取10％，僅冬季使用取15％，冬夏兩季使用20％。β2—考慮風機盤管間歇使用的附加率。根據熱模擬可取20％。風機盤管的選擇—3風機盤管樣本中一般給出高中低三種風速。也有只給高速，中速時應查設備樣本確定顯熱和全熱制冷負荷修正系數修正：式中：xx’為全熱負荷及顯熱負荷修正系數。一般中檔轉速時風量為0.85，冷（熱）量為0.9。選定機組，確定水流量及壓降。或按空調冷水機組的溫差5℃來確定水流量。

半集中式空調系統

半集中式空調系統是在盡量發揮集中式和局部式兩類空調系統的優點、克服其缺點的基礎上發展起來的。它既有集中的冷熱源供應系統，也由分散于各個空調區域的空氣處理末端設備。按末端設備工作原理的不同可分為：風機盤管系統和誘導空調系統，也稱為混合系統。風機盤管空調系統

風機盤管機組加新風系統的混合式空調系統稱為風機盤管空調系統。風機盤管的分類風機盤管系統新風獲取方式分類風機盤管處理空氣的過程風機盤管適用性及特點風機盤管的選擇風機盤管的分類按冷熱媒管路分：風機盤管機組中用來冷卻或加熱空氣的盤管要通以冷水或熱水。因此機組的水系統至少應裝設供、回水管各一根，即做成雙管系統。若采用冷、熱媒管路分開供應，可做成三管或四管式系統。按風機盤管放置形式分：風機盤管機組有立式和臥式、嵌入式三種。立式的可以沿墻設置在地面上或放在窗臺下；臥式的可以懸掛在天花板下或者安裝在天棚里。臥式風機盤管立式風機盤管嵌入式風機盤管風機盤管系統新風獲取方式分類-1滲入新風和排風：初投資、建筑空間和運行費用省，新風量無法控制，新風潔凈度無法保證，室內衛生要求難以保證。該方式適用于要求不高，舊建筑加裝空調，或因地位限制無法布置機房和風道的建筑物等。風機盤管系統新風獲取方式分類-2墻洞引入新風：初投資省，節約建筑空間；噪聲、雨水、污物容易進入室內，機組易腐蝕；室內空氣量平衡易受破壞，溫濕度不易保證，有風壓的影響，高層建筑有煙囪效應的影響，室內新風不理想。該方式只適用于低層部分，或相鄰樓房、墻壁構成的避風建筑或改造的舊建筑。風機盤管系統新風獲取方式分類-3由內部區空調系統兼供周邊區新風：該系統省去了單獨的周邊新風系統，通風效果好，可適當去濕，初投資、運行費用、占用空間等均比單獨設立新風系統節省。風機盤管系統新風獲取方式分類-4獨立新風系統：初投資較大，通風效果好，風機盤管的冷量可充分發揮。該系統可用于旅館客房、公寓、醫院病房等，同時可與變風量系統配合使用在大型建筑物外區等。四種新風供給系統的綜合評價序號系統類型最低初投資最低運行費用最小建筑空間最好通風效果最好建筑形式1滲入新風和排風111412墻洞引入新風221333內部區共給新風332214獨立新風44312風機盤管處理空氣的焓濕圖具有獨立新風系統的風機盤管機組夏季處理過程有兩種:新風處理到室內焓值，不承擔室內冷負荷；新風處理后的焓值低于室內焓值，承擔室內部分負荷。新風處理到室內焓值—1新風處理到室內等焓線與Φ＝90％的交點L，過室內狀態點作ε線與Φ＝90％交于O點,O點為送風狀態點，連接OL點并延長至M,使M點具備以下關系式:新風機組承擔冷量為：風機盤管承擔冷量為：風量為：Φ＝90％Φ＝100％iNLNWOMε（新風不進入風機盤管）新風處理到室內焓值特點：新風處理到室內焓值不承擔空氣負荷；新風不進入風機盤管，噪聲和風機盤管均小；風機盤管處于濕工況運行，衛生條件差。新風處理到室內焓值—2新風處理到室內等焓線與Φ＝90％的交點L，過室內狀態點作ε線與Φ＝90％交于O點,O點為送風狀態點,連接LN點,使C點具備以下關系式:新風機組承擔冷量為：風機盤管承擔冷量為：風量為：Φ＝90％Φ＝100％iNLNWOCε（新風進入風機盤管）新風處理到室內焓值特點：新風處理到室內焓值不承擔空氣負荷；新風進入風機盤管，噪聲、負荷及風機盤管型號均大；風機盤管處于濕工況運行，衛生條件差。新風處理后的焓值低于室內焓值

確定室內外狀態點N、W，過N點作ε線，與φ＝90％相交點為送風狀態點O；作ON的延長線至P點，并滿足：由dp線與機器露點相交于L，連接LO并延長與dn交至M點，

M點即為風機盤管出口狀態點。總風量：風機盤管風量：盤管承擔冷量：新風機組承擔冷量：Φ＝90％Φ＝100％WεLONMP新風處理后的焓值低于室內焓值特點：新風處理到低于室內焓值，承擔部分室內冷負荷，全部濕負荷；風機盤管噪聲、負荷及風機盤管型號均大；風機盤管處于干工況運行，衛生條件較好。適用性及特點有變負荷特性、性能優異的風機盤管，通常適用于賓館、公寓、飯店、醫院、辦公樓等高層建筑場所。該系統的主要優點是：布置靈活，各房間能單獨調節溫度甚至關閉，不影響其他房間；節省運行費用，與單風道相比可降低20～30%；可承擔80%的室內負荷，與全空氣系統相比，節省空間；機組定型化，規格化，易于選擇安裝。缺點是：機組分散設置，維護管理不便；過渡季節不能使用全新風；小型機組氣流分布受限制，是用于進深6m內的房間。風機產生的噪音對有較高要求的房間難于處理。某個房間內風機盤管機組的風機雖然能夠關掉，但集中供應的冷熱媒是不能減少的，因此，在一定程度上將會繼續消耗冷量或熱量。風機盤管的選擇—1根據使用要求和建筑情況，選定風機盤管的型式及系統布置方式，確定新風供給方式和水管系統類型;根據要求處理的制冷量和計算得到的風量,選用風機盤管,但應注意工況的不同。在設計工況下查取修正系數進行修正。風機盤管的名義工況：冷：熱：進風干球溫度27℃進風干球溫度21℃進風濕球溫度19.5℃熱水進口溫度60℃冷凍水進口溫度7℃水流量同制冷工況冷凍水進出口水溫差5℃風機盤管的選擇—2一般按夏季負荷選用風機盤管，冬季校核。設計工況與名義工況有差別，可按樣本修正或按下式換算：Q、Qx—設計工況下風機盤管全熱制冷量和顯熱制冷量,kW；Q、Qx0—名義工況下風機盤管全熱制冷量和顯熱制冷量,kW；tg、ts—設計工況下的干球溫度和濕球溫度,取設計參數,℃；M、M0—分別為設計和名義工況下的水流量，kg/s；tw—名義工況下的水溫度，℃。風機盤管的選擇—2按上述方法換算后，選擇風機盤管的制冷量為：式中：β1—考慮積灰對風機盤管的影響的附加率。僅夏季使用取10％，僅冬季使用取15％，冬夏兩季使用20％。β2—考慮風機盤管間歇使用的附加率。根據熱模擬可取20％。風機盤管的選擇—3風機盤管樣本中一般給出高中低三種風速。也有只給高速，中速時應查設備樣本確定顯熱和全熱制冷負荷修正系數修正：式中：xx’為全熱負荷及顯熱負荷修正系數。一般中檔轉速時風量為0.85，冷（熱）量為0.9。選定機組，確定水流量及壓降。或按空調冷水機組的溫差5℃來確定水流量。

空調房間的空氣分布速度場的形成——經過空調系統處理的空氣，經送風口進入空調房間，與室內空氣進行熱質交換后，由回風口排出，必然引起室內空氣的流動，形成某種形式的氣流流型和流速場。速度場是溫度場、濕度場、濃度場存在的基礎和前提。氣流組織設計的任務——合理的組織室內空氣的流動，使室內工作區空氣的溫度、濕度、速度和潔凈度能更好地滿足工藝要求和人們的舒適感覺。空調房間氣流組織是否合理，不僅影響房間的空調效果，也影響空調系統的能耗量。

影響氣流組織的因素——主要有送風口的空氣射流及其參數（送風溫差、送風口速度）、送風口的位置及型式、回風口的位置、房間幾何形狀、室內的各種擾動等。

第一節送風射流的流動規律1．射流的形成及其分類

形成——空氣從一定形狀和大小的噴口出流，可形成層流射流（雷諾數很小時），紊流射流（通常屬于這種情況）。

自由射流——空氣從直徑為d0的噴口以u0的速度，射入到房間體積比射流體積大得多的空間介質中并在其內擴散，在不受周界表面限制的條件下形成的射流即為。

等溫自由射流：射流溫度與房間溫度相同時非等溫自由射流——當射流出口溫度與房間溫度不同時，即為。送風溫度低于室內溫度者為“冷射流”，高于室內溫度者為“熱射流”。

受限射流——在射流運動過程中，由于受壁面、頂棚以及空間的限制，射流邊界的擴展受到影響。貼附射流：貼附于頂棚的射流。非貼附射流：空調房間四周的圍護結構對射流擴散構成的限制。

2．空氣射流特性

1）假定條件——射流從孔口或噴管射出時，在出口斷面上的速度分布可認為一致。

2）自由射流的特性卷吸作用：空氣從孔口或噴管射出后，由于紊流的橫向脈動，會碰撞靠近射流邊界原來靜止的空氣，并且帶動它們一起向前運動。射流這種“帶動”靜止空氣的作用即為。射流范圍不斷擴大：由于射流的卷吸作用，射流邊界與周圍介質之間的紊流動量交換，周圍空氣不斷被卷入，射流不斷擴大。射流流量不斷增加：由于射流的卷吸作用，周圍空氣不斷被卷進射流范圍內，因此射流的流量沿射程不斷增加。射流核心不斷縮小：射流的不斷擴大，射流斷面的速度場從射流中心開始逐漸向邊界衰減并沿射程不斷變化。保持射流初速度的中心區為射流核心，也稱起始段（比較短）；射流核心消失以后的段為主體段（工程中重點研究）。射流各斷面速度分布的相似性：射流斷面越大，速度分布越扁平，各斷面的速度分布都不相同，但它們的無因次速度（ux/ux0）分布曲線一樣。射流中的壓強與周圍靜止空氣的壓強相等射流各斷面上的總動量相等。

3）自由射流主體段的速度場和溫度場分布軸心速度的衰減規律ux/u0=0.48/(ax/d0+0.145)=m1Fo1/2/x

非等溫自由射流溫度場分布△Tx/△To=0.73ux/u0

阿基米德數Ar判斷射流的變形：對于非等溫射流，由于射流與周圍介質的密度不同，在浮力和重力不平衡的條件下，水平射出的射流軸將發生彎曲。

Ar=gd0（To-Tn）/（u20Tn）

Ar>0，熱射流，向上彎曲；

Ar=0，等溫射流，不彎曲；

Ar<0，冷射流，向下彎曲。

4）受限射流的風速衰減貼附射流可以看成一個具有兩倍出口面積Fo出口射流的一半，其速度衰減式為：

ux/u0=m1（2Fo）1/2/x

貼附射流軸心速度的衰減比自由射流慢，因此達到同樣軸心速度的衰減程度需要更長的距離。

5）平行射流的疊加兩個相同的射流平行地在同一高度射出，當兩射流邊界相交后，則產生互相疊加，形成重合流動。匯合前，每股射流獨立發展；匯合后，總射流的軸心速度逐漸增大，直至最大，然后再逐漸衰減直至趨于零。

第二節排（回）風口的氣流流動

排（回）風口的吸入流動特性在排（回）風口的附近為負壓，周圍空氣自由流向風口，近似于流體力學中的匯流。匯流的規律——在距匯點不同距離的各等速面球面上流量相等。即有，在匯流作用范圍內，隨著離開匯點距離的增大，任意兩點間的流速與距匯點的距離平方反比。

u1/u2=（r2/r1）2排（回）風口速度衰減快的特點，決定了排（回）風口的作用范圍很小。所以排（回）風口對房間的氣流組織影響比較小。

ux/u0=1/[9.55(x/d0)2+0.75]

在研究空間的氣流分布時，主要考慮送風口的作用，同時考慮回風口的合理位置。

第三節空氣分布器及房間氣流分布形式空氣分布器的型式空氣分布器簡稱送風口。送風口型式及其紊流系數a的大小，對射流的發展及流型的形成都有直接的影響。幾種常用的送風口型式：側送（下送）風口、散流器、噴射式送口、旋流送風口、孔板送風口、其它形式的送風口排（回）風口由于排（回）風口的匯流場對房間氣流組織的影響比較小，所以它的形式也比較簡單。雖然回風口的形式可以簡單，但要求應有調節風量的裝置。回風口的形狀和位置根據氣流組織的要求而定，若設在房間下部時，風口的下緣離地面離地面至少0.15m。空間氣流分布的形式按照送、風口布置位置和型式的不同，可以有各種各樣的氣流組織形式。大致可歸納為四種形式：上送下回、上送上回、下送上回、中送風

第四節房間氣流分布的計算氣流分布計算的任務選擇氣流分布的形式，確定送風口的型式、數量和尺寸，使工作區的風速和溫差滿足設計要求。工作區設計參數的確定工作區的溫度、濕度、潔凈度要求——根據舒適性空調或工藝性空調的參數確定；工作區的流速uN——舒適性空調：室內冬季uN≦0.2m/s，室內夏季uN≦0.3m/s，工藝性空調：宜采用uN=0.2~0.5m/s，送風口的出流速度u0——考慮到噪聲的影響，一般u0=2~5m/s。排（回）風口的風速u——一般u≦4m/s。工業建筑允許

u>4m/s,

離人較近時u<3m/s,

居住建筑內

u=2m/s,氣流分布的計算