建筑環(huán)境控制與暖通空調(diào)課件

何葉從長(zhǎng)沙理工大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院2011年9月供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)1第一章長(zhǎng)沙理工大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院建筑環(huán)境控制與暖通空調(diào)21.1建筑環(huán)境控制的意義環(huán)境：周?chē)那闆r。 如自然環(huán)境、社會(huì)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(shù)手段，在建筑空間內(nèi)營(yíng)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(shù)。建筑環(huán)境控制工程的任務(wù)： 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(dòng)中對(duì)室內(nèi)環(huán)境品質(zhì)的要求。暖通空調(diào)課程研究的主要內(nèi)容；了解暖通專業(yè)技術(shù)發(fā)展的主要特征和趨勢(shì)；要求掌握室內(nèi)空氣環(huán)境控制技術(shù)的主要系統(tǒng)組成、作用和分類。31.２空調(diào)的世界發(fā)展簡(jiǎn)史人類基本生存的需要?經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要1、早期空調(diào)方法：采暖通風(fēng)為主。通風(fēng)：靠建筑設(shè)計(jì)獲得自然通風(fēng)制冷舊石器時(shí)代：收集和利用天然冷量新石器時(shí)代：規(guī)劃和發(fā)展天然冷量1815年，BOSTON的FredericTudor開(kāi)始用船向溫暖地區(qū)運(yùn)天然冰。1864年業(yè)務(wù)遍布南美、遠(yuǎn)東、中國(guó)、菲律賓、印度和澳大利亞。采暖：燒柴的壁爐?燒柴和煤的鑄鐵采暖爐?蒸汽集中區(qū)域供暖系統(tǒng)。41.２空調(diào)的世界發(fā)展簡(jiǎn)史1～4世紀(jì),古羅馬時(shí)代,據(jù)考察有將熱空氣從床下送入房間的裝置。18世紀(jì)的英國(guó)，由于工業(yè)革命的興起,城市人口急劇膨脹，只有一部分人才有取暖。19世紀(jì)后期，歐洲出現(xiàn)了保持人體舒適和維持健康的必要的通風(fēng)換氣法規(guī)。古希臘人的采暖方式51.２空調(diào)的世界發(fā)展簡(jiǎn)史機(jī)械空調(diào)出現(xiàn)1805年蒸汽壓縮制冷被提出1834年做出了蒸汽壓縮制冷機(jī)械模型1850年代初做了進(jìn)一步的蒸汽壓縮制冷實(shí)驗(yàn)1867年在SanAntonio，D.Holden和J.Muhl建成蒸汽鍋爐驅(qū)動(dòng)的制冷裝置1875年Linde制造出第一臺(tái)甲醚壓縮機(jī)1876年Linde制造出氨壓縮機(jī)1875年前產(chǎn)生了四種制冷機(jī)：空氣膨脹式制冷機(jī)、（氨）吸收式制冷機(jī)、蒸發(fā)式制冷機(jī)、水減壓蒸發(fā)式制冷機(jī)，拉開(kāi)人工制冷序幕。1869年D.Holden設(shè)計(jì)的制冰裝置71.２空調(diào)的世界發(fā)展簡(jiǎn)史制冷開(kāi)始工業(yè)化1890年代中出現(xiàn)最早的電動(dòng)壓縮機(jī)1890年代蒸汽發(fā)動(dòng)機(jī)成為制冷和通風(fēng)(離心風(fēng)機(jī))的動(dòng)力發(fā)現(xiàn)與發(fā)明了各種制冷劑：NH3,SO2,CHClF2等制冷技術(shù)的廣泛應(yīng)用：釀造、食品、水產(chǎn)、肉食加工、冷藏鏈、土木工程、娛樂(lè)。學(xué)術(shù)交流：1908年第一屆國(guó)際制冷大會(huì)在法國(guó)巴黎召開(kāi)，1909年，國(guó)際制冷學(xué)會(huì)成立81.２空調(diào)的世界發(fā)展簡(jiǎn)史4、戰(zhàn)爭(zhēng)推進(jìn)制冷發(fā)展：1914-1945壓縮式制冷機(jī)稱霸制冷行業(yè)氟利昂的出現(xiàn)回轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)普及制冷進(jìn)入日常生活家用冰箱、食品儲(chǔ)藏柜、冷藏庫(kù)、冷藏運(yùn)輸空調(diào)進(jìn)入（美國(guó)）生活的各個(gè)領(lǐng)域電影院、交通運(yùn)輸工具、特殊場(chǎng)合（軍事）1922年醫(yī)院有了空調(diào)；1907年在Chicago的CongressHotel采用噴水室空調(diào)系統(tǒng)，首次應(yīng)用于民用建筑。1919－1920芝加哥一電影院采用噴水室空調(diào)。開(kāi)利1922年研制的第一臺(tái)離心冷凍機(jī)1907年噴水室空調(diào)系統(tǒng)101.２空調(diào)的世界發(fā)展簡(jiǎn)史５、技術(shù)進(jìn)步與發(fā)展：1945-1975在世界范圍內(nèi)，驚人的發(fā)明甚少，更多的則是技術(shù)的進(jìn)步與推廣制冷劑品種廣泛增加蒸氣壓縮式制冷技術(shù)仍然占主導(dǎo)地位壓縮機(jī)與部件的性能改善應(yīng)用領(lǐng)域廣泛化工工業(yè)冶金與機(jī)械工程公共工程運(yùn)動(dòng)場(chǎng)海水淡化污水凈化人工降雨人工環(huán)境工程（空調(diào)工程）111.２空調(diào)的世界發(fā)展簡(jiǎn)史６、1975以后，高度發(fā)展，無(wú)處不在。工業(yè)建筑電子、精密儀器、紡織、煙草、音像制品、制藥、化工、生物－－決定了產(chǎn)品質(zhì)量商用建筑商場(chǎng)、影劇院、體育設(shè)施、寫(xiě)字樓、會(huì)議廳、餐飲設(shè)施、娛樂(lè)設(shè)施－－決定了營(yíng)業(yè)額居住建筑賓館客房、住宅、醫(yī)院病房、幼兒園－－決定了居住者的健康交通工具飛機(jī)、船舶、火車(chē)、地鐵、汽車(chē)－－決定了安全與健康特殊用途手術(shù)室、實(shí)驗(yàn)室、果菜儲(chǔ)藏、溫室、宇航、軍事、核能－－決定性因素121.３我國(guó)的空調(diào)發(fā)展簡(jiǎn)史國(guó)內(nèi)空調(diào)發(fā)展歷史皇宮“冰窯”冬季貯冰夏季使用，傳統(tǒng)的采暖方式：爐子、火盆、火炕、火墻。1949年以前，只有在大城市的高級(jí)建筑物中才有供暖系統(tǒng)或空調(diào)的應(yīng)用。上海大光明影院是最早采用集中空調(diào)的建筑物（1931年）50年代前蘇聯(lián)援建，帶入暖通空調(diào)技術(shù)，建立了采暖、通風(fēng)和制冷設(shè)備的制造廠，在多數(shù)北方主要城市建成城市熱網(wǎng)。50年代在全國(guó)8所院校相繼設(shè)置“供熱、供暖氣與通風(fēng)”專業(yè)。60~70年代，熱水供暖、城市集中供熱發(fā)展迅速，1975年頒布了《工業(yè)企業(yè)采暖通風(fēng)和空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》。80年代前采暖通風(fēng)、工業(yè)空調(diào)為主，85年房間空調(diào)器需求量8萬(wàn)臺(tái)，80年代末舒適空調(diào)大發(fā)展，空調(diào)設(shè)備總產(chǎn)值約5億元。90年代后期進(jìn)入普通家庭。141.３我國(guó)的空調(diào)發(fā)展簡(jiǎn)史家用空調(diào)產(chǎn)量世界首位，60%出口。151.3空氣調(diào)節(jié)的意義工藝性空調(diào)應(yīng)用場(chǎng)合：工業(yè)建筑，醫(yī)院、實(shí)驗(yàn)室、演播室處理參數(shù)：溫度、濕度、潔凈度、風(fēng)速、壓力控制標(biāo)準(zhǔn)表達(dá)方式：空調(diào)基數(shù)＋允許波動(dòng)范圍精密儀器制造車(chē)間要求：溫度20±0.1℃，相對(duì)濕度50±5％超大規(guī)模集成電路生產(chǎn)車(chē)間：潔凈度標(biāo)準(zhǔn)為M1級(jí)(直徑≥0.1μm的塵粒個(gè)數(shù)<350粒/m3)合成纖維生產(chǎn)車(chē)間要求：相對(duì)濕度55±2％特點(diǎn)精度高－－難，對(duì)測(cè)量和控制設(shè)備及控制算法要求高參數(shù)少－－易，多數(shù)僅對(duì)一兩個(gè)參數(shù)有高要求171.3空氣調(diào)節(jié)的意義舒適性空調(diào)（應(yīng)用場(chǎng)合：商用建筑，民用建筑）處理參數(shù)：溫度、濕度、風(fēng)速(平均值、脈動(dòng)頻率、脈動(dòng)幅度)、空氣質(zhì)量(新鮮度、氣味、潔凈度、VOC濃度、負(fù)離子含量)、平均輻射溫度、噪聲、壓力等。控制標(biāo)準(zhǔn)表達(dá)方式：空調(diào)基數(shù)五星級(jí)賓館客房：溫度23￣25℃，相對(duì)濕度50￣60％，風(fēng)速≤0.25m/s，新風(fēng)量100m3/h，含塵量0.15mg/m3，噪聲30dB特點(diǎn)：參數(shù)多－－難，參數(shù)間相關(guān)關(guān)系對(duì)人體感覺(jué)的影響復(fù)雜，新因素存在未知影響精度低－－易，人體有一定的容忍度181.4存在的問(wèn)題及前沿研究我國(guó)單位面積建筑能耗遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國(guó)家，有很大的上升空間農(nóng)村建筑：占比例60％只消耗了18％的建筑能耗城鎮(zhèn)住宅建筑：2004年廣東、浙江、江蘇和湖北4省份住宅空調(diào)占全國(guó)城鎮(zhèn)住宅空調(diào)總電耗47％長(zhǎng)江流域有大量的新增采暖的要求，多采用熱泵式家用空調(diào)器來(lái)解決大型公共建筑：1.25%的面積消耗10％的建筑能耗，而且新建大型公共建筑在快速增加191.4存在的問(wèn)題及前沿研究201.4存在的問(wèn)題及前沿研究都市環(huán)境污染空調(diào)排熱造成的城市熱島效應(yīng)空調(diào)室外設(shè)備產(chǎn)生的噪聲污染地球溫室效應(yīng)(CO2排放)臭氧層被破壞(CFC物質(zhì))病態(tài)建筑綜合癥：建筑的非天然環(huán)境影響居住者健康封閉空間新風(fēng)不足，VOC及致病微生物排除不良穩(wěn)態(tài)的室內(nèi)熱濕環(huán)境使人體熱調(diào)節(jié)功能退化微生物積聚的空氣冷卻器風(fēng)道積塵成為二次空氣污染源211.4存在的問(wèn)題及前沿研究當(dāng)前我國(guó)面臨的問(wèn)題建設(shè)高速發(fā)展與技術(shù)儲(chǔ)備、政策配套不成熟的矛盾粗放型的空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法導(dǎo)致高能耗與低環(huán)境品質(zhì)盲目復(fù)制西方國(guó)家的空調(diào)系統(tǒng)形式變風(fēng)量系統(tǒng)加末端再熱住宅建筑采用集中空調(diào)炒作“零能耗”概念技術(shù)的誤用低密度地區(qū)推廣區(qū)域供冷高密度地區(qū)推廣地源熱泵消耗高品質(zhì)化石能源去獲取低品位的可再生能源221.4存在的問(wèn)題及前沿研究環(huán)境保護(hù)與可持續(xù)發(fā)展資源與傳統(tǒng)能源的合理利用，新的建筑設(shè)備與系統(tǒng)新能源、天然能源和多種能源的綜合應(yīng)用建筑環(huán)境控制與建筑設(shè)計(jì)緊密結(jié)合，主動(dòng)＋被動(dòng)如何實(shí)現(xiàn)“舒適＋健康”？新的空氣處理流程和系統(tǒng)，達(dá)到降低過(guò)程能量損失的目的新末端設(shè)備的開(kāi)發(fā)：滿足人的熱舒適與IAQ要求高水平的系統(tǒng)設(shè)計(jì)：Designbysimulation通過(guò)建筑熱模擬設(shè)計(jì)系統(tǒng)的全年運(yùn)行方案通過(guò)CFD設(shè)計(jì)手段提高室內(nèi)熱環(huán)境與空氣質(zhì)量環(huán)境241.4存在的問(wèn)題及前沿研究該技術(shù)發(fā)展的難點(diǎn)高水平的設(shè)計(jì)要考慮自然的、人為的、社會(huì)的、經(jīng)濟(jì)的、心理的等等因素，以及涉及使用者的行為學(xué)、人體工程學(xué)等知識(shí)，絕對(duì)不是現(xiàn)有技術(shù)的堆砌或者僅僅滿足標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的要求。由于涉及的人員量大面廣，新技術(shù)的采用要謹(jǐn)慎、保證可靠。251.4本課程學(xué)習(xí)方法和要求二、參考資料：規(guī)范、手冊(cè)及期刊、雜志等見(jiàn)教材；《采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50019-2003計(jì)劃出版社2003年《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB50045-95計(jì)劃出版社，2001年《暖通空調(diào)》陸亞俊等，建工出版社2002年271.4本課程學(xué)習(xí)方法和要求專業(yè)網(wǎng)站：中國(guó)空調(diào)制冷網(wǎng)：http://www./湖南大學(xué)環(huán)境工程系中國(guó)暖通空調(diào)網(wǎng)：/中國(guó)建筑科學(xué)研究院空氣調(diào)節(jié)研究所清華3E暖通空調(diào)網(wǎng)/中國(guó)制冷與暖通空調(diào)信息網(wǎng)：/主辦：北京制冷學(xué)會(huì)協(xié)辦：【國(guó)家建設(shè)部信息中心】、【中國(guó)建筑科學(xué)研究