供暖通風與空氣調(diào)節(jié)2

供暖通風與空氣調(diào)節(jié)緒論：建筑環(huán)境控制與暖通空調(diào)1.空氣調(diào)節(jié)概念:空氣調(diào)節(jié)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(diào)節(jié)，以滿足人體的舒適和工藝生產(chǎn)過程的要求。

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

由于現(xiàn)代科技生產(chǎn)的需要，一些空調(diào)還要求能對空氣的壓力、成分、氣味、噪聲等進行調(diào)節(jié)。2.空氣調(diào)節(jié)主要內(nèi)容:⑴一定空間內(nèi)內(nèi)外干擾量的計算.⑵空氣調(diào)節(jié)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(diào)節(jié)。

3.空氣調(diào)節(jié)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(chǔ)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(diào)節(jié)方式：4.空調(diào)分類：㈠按系統(tǒng)緊湊程度分：⑴集中式。⑶半集中式。⑶分散式。㈡按介質(zhì)類型分：⑴全空氣系統(tǒng)。⑵空氣—水系統(tǒng)。⑶全水系統(tǒng)。⑷冷劑系統(tǒng)。5.供暖：供暖系統(tǒng)一般由熱源、散熱設(shè)備和輸熱管道系統(tǒng)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(shè)備等）。熱媒：熱量由熱源輸送到散熱設(shè)備的物質(zhì)叫“熱媒”。一般為蒸汽和水。6.通風：通風系統(tǒng)一般由風機、進排風或送風裝置、風道以及空氣凈化設(shè)備這幾個主要部分組成。第一章：濕空氣的物理性質(zhì)及焓濕圖第一節(jié)濕空氣的物理性質(zhì)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(wěn)定，所以我們將干空氣作為一個穩(wěn)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(tài)，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(tài)方程式來表示干空氣和水蒸氣的主要狀態(tài)參數(shù)——壓力、溫度、比容等的相互關(guān)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?cè)莘e，m3；mg、mq——干空氣及水蒸氣的質(zhì)量，kg；Rg、Rq——干空氣及水蒸氣的氣體常數(shù)，Rg=287J/kg，Rq=461J/kg；vg、vq——干空氣及水蒸氣的比容，m3/kg；根據(jù)道爾定律，濕空氣的壓力應(yīng)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(yīng)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(shù)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(diào)系統(tǒng)是一個熱濕處理過程，那么就需要一個易于進行數(shù)學處理的參數(shù)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(shù)。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(yīng)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(shù)。濕空氣的相對濕度與含濕量之間的關(guān)系：及根據(jù)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(guān)系：及根據(jù)故（1-7）（1-8）4.濕空氣的焓：在空氣調(diào)節(jié)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(yīng)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(jié)濕空氣的焓濕圖在空氣調(diào)節(jié)中，經(jīng)常需要確定濕空氣的狀態(tài)及其變化過程。單純地求濕空氣的狀態(tài)參數(shù)用前述各式即可滿足要求，而對于濕空氣狀態(tài)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(jù)第一節(jié)中式（1－5）（1－6）及（1－9）加上Pq.b=f（t）的函數(shù)關(guān)系，在反映濕空氣的B、t、d、φ、i及Pq等狀態(tài)參數(shù)的聯(lián)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(zhì)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(qū)的范圍，便于各相關(guān)參數(shù)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(jù)，當t=const時，i與d成線性關(guān)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(yīng)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(yīng)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(yīng)的飽和水蒸氣線的交點即可得到的等線，又據(jù)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(shù)。在B值一定的條件下，在t、d、i、φ中已知任意兩個參數(shù)，則濕空氣的狀態(tài)就確定了，在i—d圖上也就是有了一個確定的點，其余參數(shù)均可查出。因此，將這些參數(shù)稱為獨立參數(shù)。但d與Pq則不能確定一個空氣狀態(tài)點，因此d與Pq只能有一個作為獨立參數(shù)。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(shù)）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(tài)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(yīng)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(shù)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(tài)。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(tài)。方法2：在i—d圖上通過熱濕之間的比例關(guān)系，用作輔助點的方法作出熱濕比線。作業(yè)：已知B=101325Pa，濕空氣初始參數(shù)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(tài)。第三節(jié)濕球溫度與露點溫度濕球溫度的概念在空氣調(diào)節(jié)中至關(guān)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(wěn)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(wěn)定流動能量方程為：（1-12）iw——液態(tài)水的焓。iw=4.19twkJ/kg由式（1-12）可導(dǎo)出：（1-13）經(jīng)過充分熱濕交換，t2與tw應(yīng)是相等的，所以：（1-14）滿足（1-14）的t2或tw即為進口空氣狀態(tài)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(wěn)線與φ=100％線交點出發(fā)，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(shù)，而且在多數(shù)情況下是一個獨立參數(shù)，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(tài)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(tài)的方法。濕空氣的露點溫度tl也是濕空氣的一個狀態(tài)參數(shù)，它與Pq或d值相關(guān)，因而不是一個獨立的參數(shù)。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(tài)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(jié)露；否則，則會出現(xiàn)結(jié)露現(xiàn)象。因此，濕空氣的露點溫度也是判斷是否結(jié)露的判拒。第三節(jié)焓濕圖的應(yīng)用濕空氣的焓濕圖不僅能表示空氣的狀態(tài)和各種參數(shù)，同時還能表示濕空氣狀態(tài)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(tài)。濕空氣狀態(tài)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?？捎帽砻婕訜崞鲗崿F(xiàn)。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(xiàn)。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(huán)噴灑可近似實現(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)這一過程。第二章：室內(nèi)空氣環(huán)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(dǎo)熱、對流、輻射與室內(nèi)空氣進行能量交換或進行質(zhì)交換的同時進行能量交換。內(nèi)部熱源：人體、設(shè)備、照明等。通過導(dǎo)熱、對流、輻射與室內(nèi)空氣進行能量交換。環(huán)境溫度是影響人體舒適的最敏感參數(shù)。如果環(huán)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(diào)系統(tǒng)的新風供應(yīng)或維護結(jié)構(gòu)的新風滲透傳入或傳出室內(nèi)。內(nèi)部濕源：人體、用水設(shè)備、清洗、地面積水等。人體通過呼吸和體表汗液蒸發(fā)散發(fā)濕量；其它濕源通過表面水分的蒸發(fā)汽化散發(fā)濕量。相對濕度即是影響人體舒適的重要參數(shù)，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(chǎn)、工藝過程正常進行的必備的環(huán)境條件。適當?shù)南鄬穸葘τ诜乐轨o電、保護家具及書籍藝術(shù)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(fā)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(nèi)環(huán)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(huán)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(huán)境，⑶室內(nèi)人員及其活動，⑷室內(nèi)設(shè)備與陳設(shè)，⑸暖通空調(diào)設(shè)備與系統(tǒng)。室內(nèi)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(nèi)外空氣計算參數(shù)2.2.1室外空氣計算參數(shù)室外空氣計算參數(shù)：建筑物為自然環(huán)境所包圍，其內(nèi)部環(huán)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(diào)工程設(shè)計與運行管理中所用的一些室外氣象參數(shù)人們習慣稱之為“室外空氣計算參數(shù)”。㈠基本室外空氣計算參數(shù)的確定⑴夏季室外空氣計算參數(shù)《采暖通風與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范》（GBJ19－87）規(guī)定：空調(diào)室外計算干球溫度：應(yīng)采用歷年平均不保證50h的干球溫度?？照{(diào)室外計算濕球溫度：應(yīng)采用歷年平均不保證50h的濕球溫度?？照{(diào)室外計算日平均溫度：應(yīng)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(yīng)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(shù)《采暖通風與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范》（GBJ19－87）規(guī)定：空調(diào)室外計算溫度：應(yīng)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(yīng)采用歷年平均不保證5d的日平均溫度?？照{(diào)室外計算相對濕度：應(yīng)采用累年最冷平均相對濕度。通風室外計算溫度：應(yīng)采用累年最冷平均溫度。㈡夏季空調(diào)室外計算逐時溫度夏季計算維護結(jié)構(gòu)傳熱負荷時應(yīng)按不穩(wěn)定傳熱過程來處理，因此必須給出設(shè)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(shù)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(shù)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(xiàn)在15時，則上式可簡化為：(2—2）GBJ19—87規(guī)定，tｗ,τ按下式計算：β—夏季室外溫度逐時變化系數(shù)，見表2.1；Δtr—夏季室外計算平均日較差，應(yīng)按計算。(2—3）㈢室外空氣綜合溫度建筑圍護結(jié)構(gòu)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(yīng)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(jié)構(gòu)外表面換熱系數(shù)，W/m2.℃；tw,τ—室外計算逐時溫度；τw,τ—維護結(jié)構(gòu)外表面逐時溫度；ρ—維護結(jié)構(gòu)外表面對于太陽輻射熱的吸收系數(shù)；I—維護結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)外表面對太陽輻射的吸收，而沒考慮維護結(jié)構(gòu)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(guī)范未改）：(2—5）式中：ε—維護結(jié)構(gòu)外表面長波輻射系數(shù)；ΔR—維護結(jié)構(gòu)外表面發(fā)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(nèi)空氣計算參數(shù)㈠舒適性環(huán)境控制參數(shù)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(fā)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(huán)境之間的對流換熱量，W/m2；結(jié)論：S=0人體感覺舒適。她與下列因素有關(guān)：

室內(nèi)空氣溫度；室內(nèi)空氣相對濕度；人體附近的空氣流速；維護結(jié)構(gòu)內(nèi)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(qū)下面介紹兩種環(huán)境參數(shù)評價方法。美國供暖、制冷、空調(diào)工程師學會編制。dt等效溫度線舒適區(qū)等相對濕度線圖中平行四邊形為學會推薦的舒適區(qū)，菱形為為堪薩斯州立大學實驗室所測的舒適區(qū)。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(yù)期平均評價。PPD—預(yù)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(shù)學表達式，并利用概率分析方法，確定PMV—PPD指標之間的數(shù)學關(guān)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(huán)境控制參數(shù)⑶舒適性環(huán)境控制參數(shù)的一些實用數(shù)據(jù)GBJ19—87規(guī)定：夏季空調(diào)：溫度應(yīng)采用24～28℃相對濕度應(yīng)采用40％～65％風速不應(yīng)大于0.3m/s冬季空調(diào)：溫度應(yīng)采用18～22℃相對濕度應(yīng)采用40％～60％風速不應(yīng)大于0.2m/s工藝性環(huán)境控制包括一般降溫空調(diào)；恒溫恒濕空調(diào)；潔凈空調(diào)。由生產(chǎn)工藝性質(zhì)確定。一般由工藝設(shè)計者給出或查相關(guān)的行業(yè)規(guī)范。一般工藝性環(huán)境控制參數(shù)是由基數(shù)加波動范圍表示。2.3建筑供暖設(shè)計負荷計算本節(jié)自學。2.4建筑供冷設(shè)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(nèi)得熱量：某一時刻由內(nèi)外各種熱源散（傳）入房間的熱量的總和。室內(nèi)冷負荷：當空調(diào)系統(tǒng)運行以維持室內(nèi)溫濕度恒定時，為消除室內(nèi)多余的熱量而必須向室內(nèi)供給的冷量。除熱量：空調(diào)設(shè)備的實際供冷量。得熱量、冷負荷、除熱量之間的關(guān)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(nèi)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(jié)構(gòu)實際負荷中型結(jié)構(gòu)實際負荷輕型結(jié)構(gòu)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(guān)系當空調(diào)系統(tǒng)連續(xù)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(diào)冷負荷計算方法簡介諧波反應(yīng)法：將各種擾量視為連續(xù)的周期性函數(shù)曲線，從而可將它分解成多階諧波的疊加，并用傅里葉級數(shù)來表達。缺點：對得熱量和冷負荷不加區(qū)分，致使建筑物設(shè)計負荷大于實際負荷。冷負荷系數(shù)法：在傳遞函數(shù)的基礎(chǔ)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(shù)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(qū)別在計算方法中體現(xiàn)出來。下面著重介紹諧波反應(yīng)法；冷負荷系數(shù)法的應(yīng)用詳見《設(shè)計用建筑物冷負荷計算方法》。2.4.2維護結(jié)構(gòu)得熱量與冷負荷㈠通過墻體、屋頂?shù)牡脽峒捌湫纬傻睦湄摵蓚鳠釋W基本知識：導(dǎo)熱、對流換熱、輻射換熱；穩(wěn)定傳熱、非穩(wěn)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(yīng)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(shù)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(xù)的傳遞過程：一、tz,τ作用于壁體產(chǎn)生室內(nèi)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(nèi)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(nèi)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(yīng)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(jié)構(gòu)對第n階綜合溫度擾量的衰減度；εn—維護結(jié)構(gòu)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(dǎo)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(dǎo)得熱中輻射熱擾量的相位延遲；為了簡化計算，按房間內(nèi)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(yīng)用，將理論公式簡化成下式：（2.17）

K

—維護結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)；F

—維護結(jié)構(gòu)的計算面積；ε

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

—溫波作用于維護結(jié)構(gòu)外表面的時刻；Δtτ-ε—作用時刻維護結(jié)構(gòu)的冷負荷計算溫差，簡稱“負荷溫差”；負荷溫差按維護結(jié)構(gòu)的傳熱衰減系數(shù)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(yīng)于室內(nèi)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(nèi)的太陽輻射熱和被玻璃吸收的太陽輻射熱傳向室內(nèi)的熱量這兩部分。影響因素：太陽輻射強度；窗戶的構(gòu)造與遮陽情況；玻璃的光學性能；玻璃的內(nèi)外表面放熱系數(shù)等。附表13給出北京市夏季7月逐時日射得熱因數(shù)（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(diào)和分析，也可將日射得熱因數(shù)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(shù)；附錄14；μn—房間對輻射熱擾量的衰減度；Cn—窗戶內(nèi)遮陽系數(shù)；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(yīng)用中簡化為下式：（2.24）xg—窗戶的有效面積系數(shù)；xd—地點修正系數(shù)；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(nèi)維護結(jié)構(gòu)的傳熱冷負荷為非空調(diào)房間：（2.25）鄰室為空調(diào)房間但溫差大于3℃：（2.26）Δtls—鄰室計算平均溫度與夏季空調(diào)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(nèi)熱源濕源產(chǎn)生的冷負荷與濕負荷㈠室內(nèi)熱源散熱量室內(nèi)熱源包括：工藝設(shè)備、照明燈具、人體等。室內(nèi)熱源散發(fā)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(jīng)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(shè)備散熱①電動設(shè)備電動機與工藝設(shè)備均在同一房間：（2.27）僅工藝設(shè)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(shù)（安裝系數(shù)），最大耗功率與安裝功率之比。n2—同時使用系數(shù)，室內(nèi)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(shù)，平均實耗功率與設(shè)計最大耗功率之比。②電熱設(shè)備無保溫密閉罩的電熱設(shè)備：（2.30）n4—排風帶走熱量的系數(shù)，一般取0.5。②電子設(shè)備電子設(shè)備散熱得熱量計算公式同式2.28。注：各種設(shè)備的散熱得熱量最好以實測為準，或由工藝設(shè)計提出。⑵照明散熱白織燈熒光燈n1—鎮(zhèn)流器消耗功率系數(shù)。n2—燈罩隔熱系數(shù)。⑶人體散熱人體散熱與人的條件與環(huán)境條件有關(guān)。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(zhì)條件下成年男子散熱量和散濕量，以此為基礎(chǔ)，乘以人員組成因素的“群集系數(shù)”來確定人體散熱量：（2.23）n—室內(nèi)全部人數(shù)；n’—群集系數(shù)，表2.19；q—不同溫度勞動性質(zhì)條件下成年男子散熱量；㈡室內(nèi)熱源散熱形成的冷負荷室內(nèi)熱源散熱得熱量出現(xiàn)的時間取決于設(shè)備起用時間、開燈時間和人員在室內(nèi)停留時間的長短，在該時段內(nèi)得熱量是一常量。諧波反應(yīng)法中將得熱擾量視為有規(guī)律的矩形波，并可表達為如下傅立葉級數(shù)形式：（2.34）類似維護結(jié)構(gòu)得熱量形成冷負荷的情況，可以推算出相應(yīng)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(shù)、衰減度和相位延遲不同，故應(yīng)分別計算。（2.35）在工程上按下式進行簡化計算：（2.36）Q—室內(nèi)熱源的得熱量；T—設(shè)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(shè)備負荷強度系數(shù)JEτ-T（附錄17），照明負荷強度系數(shù)JLτ-T（附錄18），人體負荷強度系數(shù)JPτ-T（附錄18），㈢室內(nèi)濕源散濕量與濕負荷室內(nèi)濕源：工藝設(shè)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(fā)散濕量：（2.38）β—蒸發(fā)系數(shù)，kg/N.s，α—周圍空氣溫度為15～30℃時，不同水溫下的擴散系數(shù)。生產(chǎn)工藝過程中產(chǎn)生的熱負荷、濕負荷，以現(xiàn)場調(diào)查為準或查有關(guān)技術(shù)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(nèi)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(shè)計負荷㈠通風熱濕負荷室內(nèi)空氣環(huán)境的改善需要加入新鮮空氣（即室外空氣），由于室內(nèi)外的空氣的狀態(tài)不同，隨著質(zhì)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(shè)計新風量。㈡建筑供冷設(shè)計負荷建筑供冷設(shè)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(tǒng)的形式及規(guī)模附加1.1～1.3的富余系數(shù)。2.4.6建筑供冷設(shè)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(shè)計需要機房面積、設(shè)備型號、設(shè)備容量、投資費用等內(nèi)容，這就需要我們借助概算方法與指標來予估設(shè)計負荷，概算方法有經(jīng)驗公式法和面積指標法。㈠經(jīng)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(jié)構(gòu)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(shù)。㈡建筑面積冷指標法該方法是以國內(nèi)現(xiàn)有一些旅館建筑面積給出的冷負荷為基礎(chǔ)，對其他建筑則乘以適當?shù)男拚禂?shù)，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(shù)：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(yè)廳空調(diào)）1.5（全部空調(diào)）醫(yī)院0.8～1.0（2.41）第三章：空氣熱濕處理與設(shè)備3.1空氣熱濕處理的依據(jù)與途徑3.1.1送風狀態(tài)與送風量㈠夏季送風狀態(tài)與送風量⑴房間通風量與換氣次數(shù)tnφnQWiodo送風G回風Gindn房間通風量應(yīng)當區(qū)別采暖、通風與空氣調(diào)節(jié)幾種不同的環(huán)境控制方法，依據(jù)房間的熱濕、有害物質(zhì)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(nèi)狀態(tài)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(tài)點O，送風狀態(tài)點一經(jīng)確定，由式（3.2）（3.4）可導(dǎo)出：（3.5）N—O的距離大：Δi、Δd、Δto大，G小，投資小，室內(nèi)溫度不均勻、穩(wěn)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(nèi)溫度均勻、穩(wěn)定性好，人體感覺舒適。為保證室內(nèi)溫度場分布符合室溫允許波動范圍的要求，規(guī)范規(guī)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(tài)和送風量。同時還推薦有換氣次數(shù)作為制約送風量大小的指標。見書中表3.1。換氣次數(shù)：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(nèi)空氣污染物量可以計算時，排除室內(nèi)余熱、余濕可用空調(diào)送風量公式計算房間的全面通風量；空氣污染物的排除應(yīng)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(guān)標準；Cj—進風中含有該種污染物濃度；當散入房間內(nèi)的污染物量無法計算時，全面通風量可按經(jīng)驗數(shù)據(jù)或換氣次數(shù)來確定。查相關(guān)的規(guī)范和設(shè)計手冊。⑵新風量的確定向房間內(nèi)供應(yīng)新風的目的是改善室內(nèi)空氣的品質(zhì)。房間新風量的合理確定應(yīng)符合下列規(guī)定：①滿足人體的衛(wèi)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(diào)系統(tǒng)的新風量在總風量中所占的百分比應(yīng)根據(jù)各房間所需的最大值確定，且不得低于10％；㈡冬季送風狀態(tài)與送風量新風比m：設(shè)計新風量與設(shè)計送風量的比值；冬季設(shè)計送風狀態(tài)與送風量是在夏季基礎(chǔ)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(shè)計、運行有利。②冬季送風量減少；節(jié)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(jié)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(xiàn)。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?？赏ㄟ^表面冷卻器或噴水室噴冷水加以實現(xiàn)。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(huán)噴灑可近似實現(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)。3.1.3空氣熱濕處理的途徑與方案欲將某種狀態(tài)的空氣處理到送風狀態(tài)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(diào)系統(tǒng)（冬、夏O點假定相同）為例，對夏季、冬季設(shè)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(diào)是必不可少的處理需求，一般通過噴水室或表冷器來實現(xiàn)。采用噴水室處理空氣，可獲得較高的衛(wèi)生標準和較寬的處理范圍；采用表冷器處理空氣，可使設(shè)備緊湊，使用管理方便。二者均能適應(yīng)對環(huán)境參數(shù)的較高調(diào)控要求，在工程中均有廣泛的應(yīng)用。缺點：當送風狀態(tài)要求比較嚴格時，需干加熱來調(diào)整送風溫度造成冷熱抵消，導(dǎo)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(jié)能的途徑。可使用液體吸濕裝置來實現(xiàn)這一基本的熱濕處理過程。但液體吸濕系統(tǒng)復(fù)雜，投資大、運行管理困難。所以這一方案應(yīng)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(shè)固體吸濕裝置來完成，這使投資增大并且運行管理復(fù)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(shè)備容量大幅減小，乃至完全取消人工制冷，從而為蒸發(fā)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(xiàn)，如有廢熱、地熱能夠利用，這一方案在技術(shù)、經(jīng)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(diào)系統(tǒng)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(chǎn)生異味，這有可能影響到送風的衛(wèi)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(huán)水的方法，對于夏季已確定采用噴水室處理空氣的空調(diào)系統(tǒng)來說，此方案是一種必然的選擇。優(yōu)點：改善空氣品質(zhì)，經(jīng)濟、節(jié)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(qū)別在于取消了二次再加熱過程，而由新風預(yù)熱集中解決送風需要的溫升，以達到節(jié)約投資的目的。缺點：使用蒸汽處理空氣難免產(chǎn)生異味，另外，加濕量的調(diào)節(jié)、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(tài)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(tài)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(dǎo)致空氣處理箱斷面增大，設(shè)備布置困難。方案選擇：根據(jù)對室內(nèi)空氣參數(shù)的要求選擇處理方案，先選擇夏季處理方案，就現(xiàn)在技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀而言，應(yīng)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(yīng)與夏季處理方案相協(xié)調(diào)。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(xiàn)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?qū)崿F(xiàn)多種空氣處理過程、具有一定空氣凈化能力、結(jié)構(gòu)上易于現(xiàn)場加工構(gòu)筑物且節(jié)省金屬耗量等優(yōu)點，使之成為應(yīng)用最早而且相當普遍的空氣處理設(shè)備。但是，限于它對水質(zhì)要求高、占地面積大、水系統(tǒng)復(fù)雜、運行費用較高等缺點，除在一些以濕度調(diào)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(shè)備使用。3.2.1噴水室的構(gòu)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?，F(xiàn)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(gòu)造。單級臥式低速噴水室的構(gòu)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(huán)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(yīng)根據(jù)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(shù)、排管布置和噴水方向。噴水室中通常設(shè)置1～3排噴嘴，噴水方向根據(jù)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(guān)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(chǎn)品中多用鋼板和玻璃鋼制作；現(xiàn)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(jīng)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(zhì)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(tài)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(tài)——水量有限而接觸時間足夠長，雖然空氣終狀態(tài)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(fā)生變化。其時，空氣狀態(tài)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(tài)變化過程進行分析。順噴空氣終狀態(tài)達到飽和，并且空氣溫度與水溫終狀態(tài)tw2相等。逆噴空氣終狀態(tài)達到飽和，并且空氣溫度與水溫初狀態(tài)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(tài)點只能接近飽和，我們把這一狀態(tài)點稱之為“機器露點”。在實際工作中關(guān)注的是空氣處理的結(jié)果，而不在中間過程，所以用連接初、終狀態(tài)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(shè)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(jù)這些計算結(jié)果，配置噴水室各功能部件，確定各種工作參數(shù)，并結(jié)合產(chǎn)品資料完成設(shè)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(shù)，它是在同時考慮空氣和水的狀態(tài)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(tài)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(shù)，它與E不同之處在于，定義中只單純地考慮到空氣的狀態(tài)變化。如果仍按前述對圖中曲線的近似處理，并結(jié)合相似三角形的性質(zhì)，則：（3.10）對于絕熱加濕過程：E=E’①空氣質(zhì)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(shù)μ（3.12）③噴水室結(jié)構(gòu)特性④空氣與水的初參數(shù)不同的初參數(shù)可導(dǎo)致不同的處理過程和結(jié)果。但對于同一空氣處理過程而言，空氣和水的初參數(shù)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(chǎn)品樣本中數(shù)據(jù)，或根據(jù)下面的實驗公式確定：式中所有系數(shù)和指數(shù)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(yīng)等于噴水室能夠達到的E。②空氣處理過程需要的E’應(yīng)等于噴水室能夠達到的E’。③空氣放出（吸收）的熱量應(yīng)等于水吸收（放出）的熱量（3.15）（3.16）（3.17）計算類型設(shè)計性計算校核性計算已知條件計算內(nèi)容空氣量G空氣的初終狀態(tài)t1，ts1（i1…）t2，ts2（i2…）噴水室結(jié)構(gòu)（選定后為已知條件）噴水量W（μ）水的初終狀態(tài)tw1，tw2空氣量G空氣的初狀態(tài)t1，ts1（i1…）噴水室結(jié)構(gòu)噴水量W（μ）噴水初溫tw1空氣的終狀態(tài)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(lián)立可求解出計算內(nèi)容的三個未知數(shù)。設(shè)計性計算中，按計算所得的水的初溫來決定冷源。假如設(shè)計計算水的初溫較低，為充分利用自然冷源，可調(diào)整噴水量改變水的初溫，由此產(chǎn)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(shù)。⑴前、后擋水板阻力ΔHd/Pa（3.19）b—系數(shù)，取決于空氣和水的運動方向及噴嘴排管數(shù)。一般可?。簡雾?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(jié)構(gòu)上十分緊湊，占地較少。水系統(tǒng)簡單且通常采用閉式循環(huán)，故節(jié)約輸水能耗，對水質(zhì)要求也不高。它由工廠定型生產(chǎn)，這又為設(shè)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(yōu)點，它在空調(diào)工程中得到最為廣泛的應(yīng)用。3.3.1表面式換熱器的構(gòu)造與安裝㈠表面式換熱器的構(gòu)造表面式換熱器構(gòu)造上分光管式和肋管式兩種。肋片管根據(jù)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(jié)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(yīng)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(lián)、串聯(lián)或者既有并聯(lián)又有串聯(lián)。組合方式由處理風量和需要換熱量來決定。風量大用并聯(lián)；溫差大用串聯(lián)。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(jù)主體空氣與邊界層空氣的參數(shù)不同，表面式換熱器可以實現(xiàn)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(fā)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(fā)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(shù)、傳熱面積和兩介質(zhì)之間的對數(shù)平均溫差。當其結(jié)構(gòu)、尺寸及交換介質(zhì)給定時，對傳熱能力起決定作用的則是傳熱系數(shù)K。（3.22）φ—肋表面全效率。τ—肋化系數(shù)。實際上式中φ值是由實驗參數(shù)總結(jié)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(jié)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(nèi)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(shù)及指數(shù)均見產(chǎn)品實驗數(shù)據(jù)。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(fā)生減濕冷卻過程或稱濕冷過程（濕工況）。

在穩(wěn)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(shù)來表示。

換熱擴大系數(shù)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(tài)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(shù)。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(xiàn)凝結(jié)水時，可以認為外表面換熱系數(shù)比干工況增大了ξ倍。于是，減濕冷卻過程的傳熱系數(shù)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(jié)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(shù)，它是在同時考慮空氣和水的狀態(tài)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(diào)系統(tǒng)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(shù)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(dǎo)出Eg的理論計算公式為：（3.31）β—傳熱單元數(shù)；γ—兩流體的水當量比；G—處理空氣量；W—表冷器管內(nèi)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(guān)。為簡化計算，可根據(jù)該式制成線算圖。當表冷器結(jié)構(gòu)型式一定且忽略空氣密度變化時，Eg只與vy、w和ξ有關(guān)。因此，也可通過實驗得到下面形式的經(jīng)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(shù)，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(jié)構(gòu)特性一定的表冷器來說，由于a一定，空氣密度可視為常數(shù)，αw又與vy有關(guān)，所以E’也就成為vy與N的函數(shù)。即：E’=f（vy，N），據(jù)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(shù)：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(dǎo)出E’的理論計算公式為：a—肋化系數(shù)；N—肋管的排數(shù)；（3.34）⑵表冷器的熱工計算的類型計算類型設(shè)計性計算校核性計算已知條件計算內(nèi)容空氣量G空氣的初終參數(shù)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(shù)、排數(shù)）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(shù)t1，ts1（i1…）冷卻面積（表冷器型號、臺數(shù)、排數(shù)）冷水量W；冷水初溫tw1空氣的終參數(shù)t2，ts2（i2…）冷水終溫tw2（冷量Q）表冷器的熱工計算也分為設(shè)計性計算和校核性計算兩種類型——設(shè)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(shù)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(shù)的空氣處理到什么樣的終參數(shù)。⑶表冷器的熱工計算方法①空氣處理過程需要的Eg應(yīng)等于噴水室能夠達到的Eg。②空氣處理過程需要的E’應(yīng)等于噴水室能夠達到的E’。③空氣放出的熱量應(yīng)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(lián)立可求解出計算內(nèi)容的三個未知數(shù)。在設(shè)計性計算中，先根據(jù)已知的空氣初參數(shù)和要求處理到的空氣終參數(shù)計算E’，根據(jù)E’確定表冷器的排數(shù)，繼而在假定vy=2.5~3m/s范圍內(nèi)確定表冷器的Fy，拒此可確定表冷器的型號及臺數(shù)，然后就可求出該表冷器能夠達到的Eg值。根據(jù)Eg值就可求出水初溫tw1。

在校核性計算中，因空氣終參數(shù)未求出，尚不知道過程的析濕系數(shù)ξ。為了求解空氣終參數(shù)和水的終溫，需要增加輔助方程，使解題程序更為復(fù)雜。在這種情況下采用試算方法更為方便。表冷器經(jīng)過長時間使用后，因內(nèi)外表面結(jié)垢、積灰等原因，傳熱系數(shù)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(yīng)考慮一定的安全系數(shù)。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(shù)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(shù)，但在表冷器規(guī)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(shè)計性計算和校核性計算步驟A.設(shè)計性計算⑴計算需要的E’，確定表冷器排數(shù)。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(jù)選擇合適的表冷器型號及并聯(lián)的臺數(shù)，并算出實際的值vy。⑶求析濕系數(shù)。⑷求傳熱系數(shù)。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(shù)。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(jù)選擇合適的表冷器型號及并聯(lián)的臺數(shù)，并算出實際的值vy。⑶假定t2確定空氣的終狀態(tài)。一般可按t2=tw1+（4～6℃）先假定。⑷求析濕系數(shù)。⑸求傳熱系數(shù)。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(shè)t2合適。否則應(yīng)重設(shè)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(shè)計性計算和校核性計算兩種類型——設(shè)計性計算中旨在根據(jù)被加熱的空氣量及加熱前后的空氣溫度，按一定熱媒參數(shù)選擇定型的空氣加熱器；校核性計算則是依據(jù)已有的加熱器型號，檢查它能否滿足預(yù)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(shè)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(tài)。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(shù)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(shù)平均溫差Δtp代替對數(shù)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(shè)計性計算可按以下步驟進行：①初選加熱器型號、臺數(shù)：假定空氣質(zhì)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(shù)：有了加熱器型號和空氣質(zhì)量流速后，依據(jù)加熱器的傳熱系數(shù)經(jīng)驗公式便可計算傳熱系數(shù)。有些加熱器的傳熱系數(shù)經(jīng)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(shù)（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(shù)經(jīng)驗公式中還要用到管內(nèi)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(shù)：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(shù)。④檢查加熱器的安全系數(shù)：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(shù)采用加熱用時的Kg。具體計算步驟如下：①根據(jù)vy及w（與做表冷器使用時相同或重新設(shè)定）求Kg。②根據(jù)w求水流量W：W=fw.w×103，kg/s；③求β、γ及Kg。④根據(jù)下式求水初溫：⑤根據(jù)下式求需要的加熱量：⑥根據(jù)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(shù)有關(guān)，所以計算時應(yīng)區(qū)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(yīng)另設(shè)加濕設(shè)備。我們設(shè)計一種設(shè)備：向普通表冷器表面噴循環(huán)水，使之兼有表冷器和噴水室的優(yōu)點。盡管噴水式表冷器具有能加濕空氣，又能凈化空氣的優(yōu)點，但由于增加了噴水系統(tǒng)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(fā)式表冷器㈡直接蒸發(fā)式表冷器當空調(diào)面積較小時，為了減少冷凍機房面積，把制冷系統(tǒng)的蒸發(fā)器放在空調(diào)箱中直接冷卻空氣，這就是直接蒸發(fā)式表冷器。因為直接蒸發(fā)式表冷器既是空調(diào)系統(tǒng)的表冷器又是制冷系統(tǒng)的蒸發(fā)器，所以，在設(shè)計選用時，應(yīng)同時與兩個系統(tǒng)相匹配。3.3其他加濕處理過程與設(shè)備3.4.1空氣加濕方法與類型在暖通空調(diào)系統(tǒng)中，常將空氣加濕設(shè)備布置在空調(diào)箱或管道內(nèi)，通過送風的集中加濕來實現(xiàn)對所服務(wù)的房間的濕度調(diào)控。另一種情況是將加濕設(shè)備裝在系統(tǒng)的末端設(shè)備內(nèi)或直接布置在房間內(nèi)，以實現(xiàn)對房間的濕度的控制。