建筑環(huán)境控制與暖通空調(diào)

供暖通風 與 空氣調(diào)節(jié) 2011.2. 第 一 章 建筑環(huán)境控制與暖通空調(diào) 康侍民 Email: 重慶大學城市建設與環(huán)境工程學院 本章基本要求 1. 暖通空調(diào)課程研究的主要內(nèi)容； 2.了解暖通專業(yè)技術發(fā)展的主要特征和趨勢； 3.掌握室內(nèi)空氣環(huán)境控制技術的主要系統(tǒng)組成、作用和分類。 供暖通風與空氣調(diào)節(jié) 第 一 章 4 1.1 建筑環(huán)境控制的意義與簡史 一、意義 環(huán)境 周圍的情況。 如自然環(huán)境、社會環(huán)境。 建筑環(huán)境 建筑空間內(nèi)的狀況。 包括聲、光、熱、空氣等。 建筑環(huán)境控制 采用各種技術手段，在建筑空間內(nèi)營造滿足某種需求的人工環(huán)境。 暖通空調(diào) 改善建筑內(nèi)部熱濕環(huán)境和空氣品質(zhì)的建筑環(huán)境控制與保障技術。 建筑環(huán)境控制工程的任務： 創(chuàng)建健康、舒適、能夠提高工作效率的 建筑環(huán)境，滿足人們生活、工作及其他活動中對室內(nèi)環(huán)境品質(zhì)的要求。 5 1.1 建筑環(huán)境控制的意義與簡史 二、簡史 發(fā)展歷史 近代西方： 15世紀末葉 第一臺通風機。意大利達 芬奇 1673年 熱水采暖的雛形。英國工程師發(fā)明了熱水在管內(nèi)流動加熱房間； 100年后 法國人把熱水采暖用于房間、英國把蒸汽采暖用于工廠和公共建筑； 1877年 美國紐約建成第一座區(qū)域鍋爐房，開始集中供熱。 6 1.1 建筑環(huán)境控制的意義與簡史 1834年 用乙醚為工質(zhì)的蒸氣壓縮式制冷機誕生； 19世紀后半葉 歐美等工業(yè)國在紡織工業(yè)中開始應用空調(diào)技術； 1904年 美國紐約斯托克斯交易所、德國一劇院建成空調(diào)系統(tǒng)； 1911年 美國開利博士發(fā)表濕空氣參數(shù)計算公式，而后形成了焓濕圖，使計算更為合理。 7 1.1 建筑環(huán)境控制的意義與簡史 我國暖通空調(diào)的發(fā)展 1949年前 只有在大城市的高級建筑物中才有供暖系統(tǒng)或空調(diào)的應用。 1931年 上海大光明影院是最早采用集中空調(diào)的建筑物。 20世紀 50年代 前蘇聯(lián)援建，帶入暖通空調(diào)技術，建立了采暖、通風和制冷設備的制造廠。 50年代末 在全國 8所院校相繼設置 “ 供熱、供暖氣與通風 ” 專業(yè)。 8 1.1 建筑環(huán)境控制的意義與簡史 6070年代 熱水供暖、城市集中供熱發(fā)展迅速； 電子工業(yè)促進了潔凈空調(diào)系統(tǒng)的發(fā)展； 舒適性空調(diào)在一些高級賓館、會堂、體育館、劇場等公共建筑中開始采用。 1975年 頒布了 工業(yè)企業(yè)采暖通風和空氣調(diào)節(jié)設計規(guī)范 。 20世紀 8090年代 發(fā)展最快的時期。 空調(diào)從以工業(yè)對象為主轉向民用，賓館、商場、娛樂、餐飲、辦公樓裝設空調(diào)已很普遍， 90年代后期，普通家庭一戶擁有數(shù)臺空調(diào)已不少見。 9 1.1 建筑環(huán)境控制的意義與簡史 家用空調(diào)器銷量（ 19952000年）： 日本： 700890萬臺 / 年； 美國： 280560萬臺 / 年； 歐洲： 150160萬臺 / 年； 中國： 4501050萬臺 / 年。 10 1.1 建筑環(huán)境控制的意義與簡史 發(fā)展特征 3個重要階段 ： 空調(diào)方式的變革 隨著戰(zhàn)后建筑業(yè)特別是高層建筑的發(fā)展而發(fā)展。 以節(jié)能為中心的研究開發(fā) 隨著 20世紀 70年代 “ 能源危機 ” 的出現(xiàn)，暖通空調(diào)行業(yè)全面推進了節(jié)能技術和產(chǎn)品的研發(fā)。 節(jié)能、環(huán)保、健康、協(xié)調(diào)全面發(fā)展 以跨世紀 “ 可持續(xù)發(fā)展 ” 觀為指導，在節(jié)能、環(huán)保、健康等方面協(xié)調(diào)發(fā)展。 11 1.2 建筑環(huán)境控制技術 “供暖通風與空氣調(diào)節(jié)工程” 簡稱 “暖通空調(diào)”， 英文縮寫 “ HVAC”。 控制室內(nèi)熱環(huán)境，改善室內(nèi)空氣品質(zhì)的重要技術。 按功能作用不同，通常包括： 供暖（采暖） 用人工方法向室內(nèi)供給熱量，維持室內(nèi)一定的溫度。 通風 利用室外空氣（新風）來置換室內(nèi)空氣，以改善室內(nèi)空氣品質(zhì)。 空氣調(diào)節(jié)（空調(diào)） 調(diào)節(jié)控制室內(nèi)空氣的溫、濕度、風速和潔凈度，并提供足夠量的新鮮空氣。 12 1.2 建筑環(huán)境控制技術 冷熱源及輸配系統(tǒng)： 供熱 向熱用戶供應熱能的技術。 制冷 用人工方法從一物質(zhì)或空間移出熱量，以便為空氣調(diào)節(jié)、冷藏和科學研究等提供冷源的技術。 理論基礎 ： 工程熱力學、傳熱學和流體力學。 研究對象： 系統(tǒng) 所謂 “系統(tǒng)” 指的是： 若干設備、構件按一定功能、序列集合而成的總體。廣義上還包括受控的環(huán)境空間。 13 1.2 建筑環(huán)境控制技術 一、供暖（采暖）與供熱 供暖（采暖） 定義： 使室內(nèi)獲得熱量并保持一定溫度，以達到適宜的生活條件或工作條件的技術。 組成： 三個主要部分 ： 熱媒制備： 熱源 鍋爐房、熱電站 熱媒輸送： 管網(wǎng)輸送、水泵 熱媒利用： 散熱設備 散熱器（鑄鐵、鋼）、暖風機 熱媒 水、蒸汽 水 14 1.2 建筑環(huán)境控制技術 供熱 定義： 向熱用戶供應熱能的技術。 生產(chǎn)、輸配和應用中、低品位熱能（ 300350 ）的工程技術。 組成： 三個主要部分構成： 熱源、熱網(wǎng)、熱用戶。 應用對象（即熱用戶）： 保證建筑物衛(wèi)生和舒適要求（供暖、通風、空調(diào)、衛(wèi)生熱水）的用熱系統(tǒng)及生產(chǎn)工藝用熱系統(tǒng)。 15 1.2 建筑環(huán)境控制技術 二、通風 定義： 為改善生產(chǎn)和生活條件，采用自然或機械方法，對某一空間進行換氣，以造成衛(wèi)生、安全等適宜空氣環(huán)境的技術。 作用： 提供人呼吸所需氧氣； 稀釋污染物和異味； 排除室內(nèi)污染物； 除去余熱余濕； 供給室內(nèi)設備燃燒所需空氣。 另外，在一定程度上改善空氣的溫濕度、維持空氣流動速度。 16 1.2 建筑環(huán)境控制技術 組成： 動力源： 風機或自然狀況形成的風壓、熱壓； 導流裝置： 進、排風或送風裝置； 輸送設施： 風道、風管； 處理裝置： 主要是空氣凈化處理，如過濾器、除塵器等。 分類： 按動力分：自然、機械； 按作用范圍：局部、全面； 17 1.2 建筑環(huán)境控制技術 按通風對象分： 一般（換氣）通風 需要提供大量新鮮空氣的場地； 需要排除污濁有害氣體的場所。 多用于民用建筑和一些輕度污染的工業(yè)廠房。 工業(yè)通風 用于散發(fā)大量有害物（熱濕、粉塵及有毒有害氣體）的工業(yè)廠房，以達到改善勞動條件、保護工人健康，維持生產(chǎn)正常運行，防止大氣環(huán)境污染的目的。 18 1.2 建筑環(huán)境控制技術 事故通風 迅速排除因事故或故障而突然散發(fā)出的大量有害或有爆炸性氣體的排風系統(tǒng)。 消防通風 為防止和減少建筑火災危害，提供人員疏散、施救條件，保護人身安全所采取的送風、排煙措施。 人防通風 用于人民防空工程的通風系統(tǒng)。需要考慮防毒、防輻射等特殊要求。 19 1.2 建筑環(huán)境控制技術 三、空氣調(diào)節(jié) 定義： 使房間或封閉空間的空氣溫度、濕度、潔凈度和氣流速度等參數(shù)，達到給定要求的技術。 組成： 空氣處理設備： 冷熱交換、濕交換設備、過濾器等； 輸送系統(tǒng)： 風機、管道、閥門等； 空氣分配裝置： 風口、散流器等； 調(diào)節(jié)控制部件： 各種手動、自動控制部件和檢測裝置。 20 1.2 建筑環(huán)境控制技術 分類： 按服務對象分 舒適性空調(diào)（一般空調(diào)） 以滿足人體舒適要求為目的，對溫、濕度精度控制要求不高。 工藝性空調(diào) 滿足生產(chǎn)、實驗、檢測、手術等工作環(huán)境的要求。 主要有： 恒溫恒濕空調(diào) 需要嚴格控制溫度和相對濕度； 工業(yè)凈化空調(diào) 對空氣含塵量和塵粒大小有嚴格要求； 生物凈化空調(diào) 對空氣所含細菌數(shù)有限定。 21 1.2 建筑環(huán)境控制技術 按設備布置分 集中 式 所有空氣處理設備以及風機都設在一個集中的空調(diào)機房內(nèi)； 半集中式 冷、熱源集中在機房，空氣處理設備部分或全部設在被調(diào)房間； 分散（局部）式 冷、熱源和空氣處理、輸送設備（風機）集中設在一個箱體內(nèi)，整個系統(tǒng)就是一組設備，根據(jù)需要，靈活分散地設置在空調(diào)房間內(nèi)，不需要機房。 22 1.2 建筑環(huán)境控制技術 按介質(zhì)種類分 全空氣系統(tǒng) 全水系統(tǒng) 空氣 水系統(tǒng) 冷劑系統(tǒng) 按空氣來源分 封閉式 處理室內(nèi)循環(huán)空氣，沒有新風補充。 直流式 全部新風。應用于有毒、有害物散發(fā)，不允許采用回風的場所。 混合式 一部分循環(huán)風，一部分新風。 23 1.3 建筑環(huán)境控制技術的發(fā)展趨勢 圍繞兩大主題： 提高環(huán)境控制質(zhì)量 從創(chuàng)建適宜的溫濕度環(huán)境向舒適、健康、環(huán)保，全面提高室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量發(fā)展； 爭取可持續(xù)發(fā)展 基于“可持續(xù)發(fā)展”戰(zhàn)略，降低能源消耗，加強環(huán)境保護。 24 1.3 建筑環(huán)境控制技術的發(fā)展趨勢 一、合理用能、降低能耗 提高能源利用效率，開發(fā)利用新能源和各種可再生能源 自然通風降溫、太陽能供熱；地熱能、水能、風能、核能、化學能、生物能開發(fā)應用。 推廣、改進各種節(jié)能技術，降低能源消耗 變風量、變水量技術的應用、熱管技術、熱泵技術（包括空氣源、水源、地源等）、蒸發(fā)冷卻、全熱交換器余熱回收。 25 1.3 建筑環(huán)境控制技術的發(fā)展趨勢 合理利用現(xiàn)有能源 實現(xiàn)冷、熱源多元化用能，電力、燃氣、煤并用，電力與自然能源并用，發(fā)展熱、電聯(lián)供，擴大燃氣供能范圍，開展區(qū)域供熱、供冷。 調(diào)整用電高峰，利用分時電價差，采用蓄冷技術，利用夜間廉價電力制冷儲存至白天用電高峰期使用。 26 1.3 建筑環(huán)境控制技術的發(fā)展趨勢 二、開發(fā)新型設備和系統(tǒng) 設備開發(fā)和系統(tǒng)控制 引入 人工神經(jīng)網(wǎng)絡、模糊控制理論、計算機技術 ； 應用 高效傳熱、變頻調(diào)速技術 ，改善設備的 能量轉換性能，尤其是提高 部分負荷下的運轉性能 ； 設備向 機組化、多功能、智能型和環(huán)保型 方向發(fā)展； 各種新型、高效能的 控制、調(diào)節(jié)元器件 的應用不斷增加； 各種新型暖通空調(diào) 系統(tǒng)和技術 不斷涌現(xiàn)。（如地板輻射供暖、冷頂板、置換通風系統(tǒng)等） 27 1.3 建筑環(huán)境控制技術的發(fā)展趨勢 三、創(chuàng)立新的設計觀念和方法 整體系統(tǒng)化 、 可持續(xù)性與動態(tài)設計 、 性能化設計 概念開始出現(xiàn)并逐漸完善； 設計理念由單純地提供適宜的溫濕度環(huán)境向創(chuàng)建 舒適、健康、環(huán)保，高品質(zhì)的室內(nèi)空氣質(zhì)量 的建筑環(huán)境轉變； 暖通專業(yè)設計由計算機輔助繪圖（ CAD）向 一體化軟件開發(fā) 、 智能計算機輔助設計 、 最優(yōu)化分析 方向發(fā)展； 計算機技術的高速發(fā)展使 計算流體力學（ CF