《暖通空调》复习详细习题集和答案.doc 97页

'第一章绪论习题1-1暖通空调在建筑环境控制中担负着怎样的技术使命?【答】作为一门应用性的技术科学，暖通空调肩负着这样的使命：遵循“以人为本”的宗旨，采用科学的环境控制技术，为人类创建一种健康、舒适而又富有效率的建筑环境，从而满足现代社会里人们在生活、工作及其他活动中对室内环境品质日益增长的需求。1-2暖通空调主要的系统类型有哪些？各自的基本组成和工作原理是什么？【答】暖通空调主要有供暖、通风、空气调节三种系统类型。供暖系统通过采用一定技术手段向室内补充热量，主要针对室内热环境进行温度参数的合理调控，以满足人类活动的需求，一般由热源、散热设备、和输送管道等组成。通风系统是以空气作为工作介质，采用换气方式，主要针对室内热（湿）环境（由温度、湿度及气流速度所表征）和（或）室内外空气污染物浓度进行适当调控，以满足人类各种活动需求，一般由风机、进排风或送风装置、风道以及空气净化和（或）热湿处理设备等组成。空气调节系统，是通过采用各种技术手段，主要针对室内热（湿）环境及空气品质，对温度、湿度、气流速度和空气洁净度、成分等参数进行不同程度的严格控制，以满足人类活动高品质环境需求，基本组成包括空调冷热源、空气处理设备、冷热介质输配系统（包括风机、水泵、风道、风口与水管等）、空调末端装置及自动控制和调节装置等。1-3空气调节可以分为哪两大类，划分这两类的主要标准是什么？【答】空调系统可以分为舒适性空调和工艺性空调两大类型，主要标准是按照空气调节的作用或服务对象而划分的。舒适性空调作用是维持良好的室内空气状态，为人们提供适宜的工作或生活环境，以利于保证工作质量和提高工作效率，以及维持良好的健康水平。而工艺性空调作用是维持生产工艺过程或科学实验要求的室内空气状态，以保证生产的正常进行和产品的质量。1-4现代暖通空调在观念上发生了哪些变化？在技术上呈现出怎样的发展趋势？【答】首先是对其功能的观念转变，不但要为人类创造适宜的人居环境，还要肩负节能减排，保护地球资源和有效利用能源的重任；其次是深度方面，已远不限于为人类活动创建适宜的建筑环境，更着眼于室内环境质量的全面提升；再者是服务对象方面，它的应用不在是某些特定对象享用的“奢侈品”，而应视为人类提高生活质量、创造更大价值、谋求更快发展的必需品。 伴随建筑业的兴盛和建筑技术的进步，暖通空调技术获得了较快发展，其发展趋势为:①更加合理的用能，以降低能耗。提高能源利用效率，开发利用新能源和各种可再生能源；推广、改进各种节能技术，降低能源消耗；合理利用现有能源，实现冷、热源多元化用能，电力、燃气、煤并用，电力与自然能源并用，发展热、电联供，扩大燃气供能范围，开展区域供热、供冷等。②开发新型设备和系统，各种新型暖通空调系统和技术不断涌现。③创立新的设计观念和方法，如整体系统化、可持续性与动态设计、性能化设计概念出现并逐渐完善；设计理念由单纯地提供适宜的温湿度环境向创建舒适、健康、环保，高品质的室内空气质量的建筑环境转变。④更加注重提高系统控制、管理的自动化水平。1-5你对建筑环境控制技术的意义与内涵是如何认识的？第二章室内热湿负荷计算2-1建筑物内部热湿污染的成因及危害是什么？【答】①对于建筑物内部热污染：建筑物处于自然环境中，外部与内部热源综合作用于室内空气环境，通过导热、辐射或对流方式与其进行热量交换并形成加载于室内空气环境的热负荷，使之产生不利于人体舒适、健康或生产工艺特定需求的过热效应或过冷效应，室内环境遭受热污染。过热或过冷的环境会影响人体舒适、健康和工作效率甚至危及人的生命，对于某些生产工艺过程来说，一旦遭受热污染，将不能维持正常的生产与工艺操作，影响产品与成果的质量。②对于建筑物内部湿污染：建筑物处于自然环境中，外部与内部湿源综合作用于室内空气环境，通过蒸发、凝结或渗透、扩散等物理作用实现与其进行湿交换并形成加载于室内空气环境的湿负荷，使之产生不利于人体舒适、健康或生产工艺特定需求的湿度参数，室内环境遭受湿污染。其危害与热污染危害相似，只是产生的机理不同而已。2-2夏季空调室外计算干球温度是如何确定的？夏季空调室外计算湿球温度呢？【答】《采暖通风与空气调节设计规范》（GB50019—2003）规定夏季空调室外计算干球温度采用历年平均不保证50h的干球温度，夏季空调室外计算湿球温度采用历年平均不保证50h的湿球温度。2-3冬季空调室外计算温度是否与采暖室外计算温度相同？为什么？【答】不相同。冬季空调室外计算温度采用历年平均不保证1天的日平均温度，而采暖室外计算温度取冬季历年平均不保证5天的日平均温度。 2-4试计算重庆市夏季空调室外计算逐时温度（tτ）。【解】按教材式（2.3）计算，并查教材附录1得重庆市夏季日平均温度和夏季空调室外计算干球温度，得，结果见表2.1。表2.1题2-4计算过程及结果时刻1:002:003:004:005:006:007:008:009:0010:0011:0012:00β-0.35-0.38-0.42-0.45-0.47-0.41-0.28-0.120.030.160.290.40△tr/℃7.69tWp/℃32.5tW，τ/℃29.8129.5829.2729.0428.8929.3530.3531.5832.7333.7334.7335.58时刻13:0014:0015:0016:0017:0018:0019:0020:0021:0022:0023:0024:00β0.480.520.510.430.390.280.140.00-0.10-0.17-0.23-0.26△tr/℃7.69tWp/℃32.5tW，τ/℃36.1936.536.4235.8135.5034.6533.5832.5031.7331.1930.7330.502-5室内空气计算参数确定的依据是什么？【答】室内空气参数的确定主要依据室内参数综合作用下的人体热舒适、 工艺特定需求和工程所处地理位置、室外气候、经济条件和节能政策等具体情况。2-6室外空气综合温度的物理意义及其变化特征是什么？【答】建筑围护结构总是同时受到太阳辐射和室外空气温度的综合热作用，为方便计算建筑物单位外表面得到的热量而引入室外空气综合温度概念，其相当于室外气温由空调室外计算温度增加了一个太阳辐射的等效温度值，并减少了一个围护结构外表面与天空和周围物体之间的长波辐射的等效温度值。其主要受到空调室外空气温度、围护结构外表面接受的总太阳辐射照度和吸收系数变化的影响，所以不同时间不同地点采用不同表面材料的建筑物的不同朝向外表面会具有不同的逐时综合温度值。2-7按上题条件分别计算中午12:00外墙和屋面处室外空气的综合温度。【解】首先确定12:00室外空气的计算温度：查教材附录1得西安,由教材表2.1查得,则有再由教材附录2查得值：屋面0.74,南墙0.7。西安的大气透明度等级为5[5],由教材附录3查得I值：屋面(水平面)为919,南墙为438，取，于是可求得12:00室外空气综合温度分别为屋顶：南墙：2-8房间围护结构的耗热量如何计算？通常需要考虑哪些修正？【答】围护结构的基本耗热量包括基本耗热量和附加（修正）耗热量两项。基本耗热量按下式计算：，K为围护结构的传热系数，F为围护结构的计算面积，tN、tW分别为冬季室内、外空气的计算温度，a为围护结构的温差修正系数。附加耗热量要考虑朝向修正、风力修正、高度修正等主要修正，另外如考虑窗墙比修正、具有两面及其以上外墙的修正等。对于间歇供暖系统还要考虑间歇附加率。2-9层高大于4m的工业建筑，在计算冬季采暖围护结构耗热量时，地面、墙、窗和门、屋顶和天窗冬季室内计算温度如何取值？【答】冬季室内计算温度应根据建筑物的用途确定，但当建筑物层高大于4m 时，冬季室内计算温度应符合下列规定：①地面，应采用工作地点的温度。②墙、窗和门，应采用室内平均温度。③屋顶和天窗，应采用屋顶下的温度。2-10在什么情况下对采暖室内外温差不需要进行修正？【答】当供暖房间并不直接接触室外大气时，围护结构的基本耗热量会因内外传热温差的削弱而减少，为此引入了围护结构的温差修正系数，其大小取决于邻室非供暖房间或空间的保温性能和透气状况。若邻接房间或空间的保温性能差，易于室外空气流通，则该区域温度接近于室外气温，温差修正系数亦接近于1。若已知冷测温度或用热平衡法能计算出冷测温度时，可直接用冷测温度代入，不再进行温差修正。2-11位于西安的某办公楼为一矩形南北向多层建筑物，其冬季采暖室内设计温度为18℃，设计相对湿度为45%，内走廊温度较室内低1~2℃（隔墙传热可以忽略）。已知该楼地面层南向№1办公室左邻办公室，右邻楼梯间，房间宽7.5m、深7.2m、高3.9m，围护结构设计条件：外墙：370mm砖墙，外表水泥砂浆20mm，内表面白灰粉刷20mm；内墙：240mm砖墙，内表面白灰粉刷20mm；外窗：推拉铝合金窗2个,每个外形（宽×高）为3.0×2.0m，可开启部分的缝隙长度为8m（冬季K值查教材附录4）；地面：非保温地面，K值按地带考虑；内门：普通木门（其传热可以忽略）。要求计算该№1办公室冬季供热设计热负荷。【解】①计算围护结构传热耗热量Q1：据各围护结构的基本耗热量及附加耗热量，可算得围护结构总传热耗热量Q1=3201.1W，其中不考虑风向、高度修正。西安市空调室外计算参数查教材附录1，各项计算值见表2.2。表2.2房间围护结构耗热量计算表围护结构面积F/m2传热系数K/（W·m-2·℃-1）室内计算温度tN/℃采暖室外计算温度tW/℃温差℃温差修正基本耗热量朝向修正%修正后耗热量Q/W南外墙3.9*7.5-12=17.251.5718-5231622.90-15529.46 南外窗126.411766.40-151501.44东内墙28.081.720.8888.680888.68地面Ⅰ（7.5-0.28）*2=14.440.471156.100156.10地面Ⅱ14.440.23176.39076.39地面Ⅲ14.440.12139.85039.85地面Ⅳ(7.2-0.41-6)*7.22=5.700.0719.1809.18总和3559.503201.10由于只有南面外墙，因此地面传热地带划分如图2.1。②计算冷风渗透耗热量Q2：西安冬季室外风速为2.7m/s，查教材表2-6得，每米窗缝隙渗入的空气量Ls=0.85m3/（m·h），该办公室仅有一面外墙，其外窗缝隙总长度l为16米，查教材附录6朝向修正系数取n=0.4，则总冷风渗透量：于是，冷风渗透耗热量Q2：第一地带第二地带第三地带第四地带2m2m2m图2.1地面传热地带的划分③本题不考虑冷风侵入耗热量，故该办公室冬季供热设计热负荷： 2-12假定2-11题中的办公室分层设置一次回风集中空调系统承担冬季供暖任务，No1办公室的设计新风量为360kg/h。要求计算确定该No1办公室的空调系统冬季所需设计供暖负荷应为多少?【解】由上题知：Q=3247.01W新风耗热量：所以总的供暖设计热负荷为：Q2=Q1+Qw=3247.01W+2323W=5570.01W2-13什么是得热量？什么是冷负荷？什么是除热量？试简述三者的区别。【答】室内得热量是指某时刻由室内、室外各种热源散入房间的热量的总和，得热量可分为潜热得热和显热得热，而显热得热又可分为对流热和辐射热；室内冷负荷是指某时刻当空调系统运行以维持室内温湿度恒定时，为消除室内多余的热量而必须向室内供给的冷量；房间的除热量是指空调设备供给房间的实际供冷量。区别：大多数情况下，冷负荷与得热量有关，但并不等于得热。得热量中显热得热中的对流成分和潜热得热（不考虑围护结构内装修和家具的吸湿与蓄湿作用情况下）立即构成瞬时冷负荷，而显热得热中的辐射得热在转化成室内冷负荷的过程中，数量上有所衰减，时间上有所延迟，即冷负荷与得热量之间存在相位差和幅度差，这与房间的构造、围护结构的热工特性和热源的特性有关。当空调系统连续运行并经常保持室温恒定时，除热量就等于空调冷负荷（空调冷负荷就是指室内冷负荷）；当空调系统间歇使用而停止运转，或虽然连续运转但室温经常处于波动状态时，房间便会产生一个额外增加的自然温升负荷，其与空调冷负荷之和就是所谓除热量。2-14室内冷负荷由哪些负荷所组成？如何确定？【答】室内冷负荷包括通过围护结构（墙体、屋顶、窗户、内围护结构等）逐时传热形成的冷负荷和室内热湿源（照明、用电设备、人体等）形成的冷负荷，对各项进行逐时计算和叠加，最后找出最大值即为室内冷负荷值。当计算多个房间的室内冷负荷时，对各个房间的冷负荷逐时进行叠加，其中出现最大的值即为多房间的冷负荷值，而不是将各房间最大冷负荷值进行简单叠加。2-15如何计算室内人体散热形成的冷负荷？【答】 人体向室内空气散发的热量有显热和潜热两种形式。前者通过对流、传导、或辐射等方式散发出来，后者是指人体散发的水蒸气所包含的汽化潜热。人体散发的潜热量和显热中的对流、传导部分直接形成瞬时冷负荷，而辐射部分将会形成滞后冷负荷。因此在计算由于人体散热形成的冷负荷要分为两个部分：显热冷负荷Qcl,τ显和潜热冷负荷Qcl,τ潜。显热冷负荷为，潜热冷负荷为，人体散热总冷负荷，以上式中和分别为不同室温和劳动性质时成年男子显热散热量和潜热散热量。（其他符号所代表的意义均同教材一致）2-16什么情况下，任何时刻房间瞬时得热量总和的数值等于同一时刻的瞬时冷负荷？【答】由题2-10？？？可知得热量和冷负荷是有区别的，任一时刻房间的瞬时得热量的总和未必等于同一时刻的瞬时冷负荷，只有得热量中不存在以辐射方式传递的得热量，或围护结构和室内物体没有蓄热能力的情况下，得热量的数值才等于瞬时冷负荷。2-17假如2-11题中的办公楼位于重庆市。其夏季空调室内设计温度为27℃，设计相对湿度为65％，内走廊温度较室内高1～2℃（隔墙传热可以忽略）。又№1办公室处于办公楼顶层，其外墙改为240mm砖墙，外窗设置浅色内窗帘，屋顶为70mm钢筋混凝土屋面板加160mm沥青膨胀珍珠岩保温层，楼板结构按教材附录9序号4，其余设计条件同1-1题。计算该№1办公室夏季供冷围护结构传热冷负荷（注：可在8:00～18:00之间进行逐时计算）。【解】由于室内压力稍高于室外大气压，故无需考虑新风渗透引起的冷负荷。查教材[1]附录9内墙放热衰减度为1.6，楼板放热衰减度为1.8，判断该房间属于中型。重庆夏季空调室外计算日平均温度=32.5℃，室内设计温度为27℃。围护结构各部分的冷负荷分项计算如下：①屋顶冷负荷由教材附录9查得：K=0.49W/(m2·℃),衰减系数β=0.37，延迟时间ε=9.3h。根据ρ、β、ε查手册[1]表20.3-2得扰量作用时刻τ-ε时代表城市上海市屋顶逐时冷负荷计算温度tτ-ε及重庆相对上海市地点修正值△，即可按式（20.3-1）[1]算出屋顶的逐时冷负荷。计算结果列于表2.3中。表2.3屋顶冷负荷计算时刻τ8:009:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:00作用时刻22.723.70.71.72.73.74.75.76.77.78.7 τ-εtτ-ε/℃39.6038.6037.6036.8136.6037.0938.0039.0040.4941.9143.49△/℃1tn/℃27△tτ-ε/℃13.6012.611.6010.8110.6011.0912.0013.0014.4915.9117.49K/W·m-2·℃-10.49F/m254Qcl,τ/W359.86333.40306.94286.03280.48293.44317.52343.98383.41420.98462.79②南外墙冷负荷由教材附录9查得：K=1.95W/(m2·℃),衰减系数β=0.35，延迟时间ε=8.5h。根据β、ε查手册[1]表20.3-1得扰量作用时刻τ-ε时代表城市上海市南外墙逐时冷负荷计算温度tτ-ε及重庆相对上海市地点修正值△，即可按式（20.3-1）[1]算出南外墙的逐时冷负荷。计算结果列于表2.4中。表2.4南外墙冷负荷计算时刻τ8:009:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:00作用时刻τ-ε23.50.51.52.53.54.55.56.57.58.59.5tτ-ε/℃32.5323232323232.53333.53434.5△/℃1tn/℃27△tτ-ε/℃6.5666666.577.588.5K/W·m-2·℃-11.95F/m217.25Qcl,τ/W218.64201.83201.83201.83201.83201.83218.64235.46252.28269.10285.92注意：计算时刻与作用时刻的定义与区别。③南外窗冷负荷a.瞬变传热得热形成冷负荷查得：K=6.4W/(m2·℃)，由教材附录12查得各计算时刻的负荷温差△tτ，计算结果列于表2.5中。 表2.5南外窗瞬时传热冷负荷计算时刻τ8:009:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:00△tτ/℃3.2455.86.67.27.78.08.17.97.8K/W·m-2·℃-16.4F/m212Qcl,τ/w245.76307.20384.00445.44506.88552.96591.36614.40622.08606.72599.04注意：附录12中制表条件为tn=26℃，要进行修正。b.日射得热形成冷负荷窗内遮阳系数Cn=0.5，窗玻璃的遮挡系数Cs=1，窗户的有效面积系数Xg=0.85，查表20.5-2[1]重庆相对上海南外窗修正系数Xd=0.97，查表20.5-3[1]得上海透过标准窗玻璃太阳辐射的冷负荷强度Jj,τ即可按教材式（2.24）计算出相应的逐时冷负荷。计算结果见表2.6。表2.6南外窗日射得热冷负荷计算时刻8:009:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:00Jj,τ/W·m-266871151431591621501301129370XgXdCsCn0.85*0.97*1*0.5=0.41F/m212Qcl,τ/W324.72428.04565.80703.56782.28797.04738.00639.60551.04457.56344.40④东侧内墙由教材附录1查得重庆市夏季空调室外计算日平均温度twp=32.5℃。非空调邻室楼梯间无散热量，由教材表2.13确定该邻室温升△t1=0℃。内墙的传热系数从教材附录9中查得K=1.72W/(m2·℃)。按教材式（2.25）即可求得通过东侧内墙的稳定传热负荷为：Qcl=1.72×28.08×（32.5-27）W=265.64W。⑤总计：将前面所得各项冷负荷值汇总见表2.7。表2.7围护结构冷负荷计算汇总单位：W计算时刻8:009:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:00屋顶负荷359.86333.40306.94286.03280.48293.44317.52343.98383.41420.98462.79 外墙负荷218.64201.83201.83201.83201.83201.83218.64235.46252.28269.10285.92窗传热负荷245.76307.20384.00445.44506.88552.96591.36614.40622.08606.72599.04窗日射负荷324.72428.04565.80703.56782.28797.04738.00639.60551.04457.56344.40内墙负荷265.64总计1414.621536.111724.211902.502037.112110.912131.162099.082074.452020.001957.79根据以上可知该空调房间围护结构的最大冷负荷出现在14:00，值为2131.16W。2-18前述空调房间内，有12人做制图工作，上班时间8:00～18:00，日光灯照明共1080W。计算由室内热、湿源引起的冷负荷和湿负荷应为多少？【解】按已知条件,该空调房间为中等类型,应分别计算照明及人体的冷负荷和人体湿负荷(无设备散热)。①照明冷负荷：照明负荷系数JLτ-T查表20.8-2[1]，日光灯照明共1080W，连续开灯10h，按教材附录式（2.36）计算照明冷负荷。②人体形成冷负荷：12人制图工作，视为轻度劳动。查教材表2.21显热为51W/人，潜热130W/人，全热181W/人，湿量194g/（h·人）。取群集系数n′=0.97，人体显热负荷系数JPτ-T查表20.7-4[1]，则人体总冷负荷按如下公式计算：Qcl′=（JPτ-T×51+130）×12×n′。因此，照明及人体形成的逐时总冷负荷见表2.8。③人体湿负荷：W=12×n′×w=12人×0.97×194g/（h·人）=2258g/h表2.8照明及人体形成的逐时总冷负荷计算时刻9:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:00开始工作小时数12345678910照明负荷系数JLτ-T0.390.60.680.730.780.810.840.870.890.9照明冷负荷Qcl(W)421.20648.00734.40788.40842.40874.80907.20939.60961.20972.00人体显热负荷系数JPτ-T0.50.690.750.790.830.860.880.90.910.92 潜热冷负荷W130人体总冷负荷Qcl(W)1810.021922.811958.431982.182005.922023.732035.602047.482053.412059.35总冷负荷(W)2231.222570.812692.832770.582848.322898.532942.802987.083014.613031.352-19试阐述房间供暖、供冷设计负荷与系统供暖、供冷设计负荷之间的概念区别与联系。【答】房间供暖、供冷设计负荷的确定是系统供暖、供冷设计负荷确定的基础，是局部与整体的关系。由房间各项耗热量、得热量计算与热冷负荷分析的基础上，可求得房间总的供暖、供冷设计热负荷，再进一步综合各房间同时使用情况、系统的类型及调节方式，并考虑通风、再热、设备和输送管道的热冷量损耗带来的附加热冷负荷，综合确定系统供暖、供冷设计负荷。第三章空调送风量的确定与空气热湿处理过程3-1空调房间夏季设计送风状态点和送风量是如何确定的？【答】根据房间热量平衡关系式得房间送风量为，或根据湿量平衡关系式得房间送风量为。在系统设计时。空调冷、湿负荷、热湿比ε已知，室内状态点也是已知的，只要确定送风状态点，送风量即可确定。工程上常根据焓湿图和送风温差来确定送风状态点，先确定送风状态点的温度，其所在的等温线与热湿比线的交点即为送风状态点O。送风量即可确定，如已确定出余热量中的显热量，也可根据求空调送风量。3-2冬、夏季空调房间送风状态点和送风量的确定是否相同，为什么？【答】不相同。夏季的确定如上题所述，但冬季通过围护结构的温差传 热往往是由室内向室外传递，只有室内热源向室内散热。因此冬季室内余热量往往比夏季少得多，常常为负值，而余湿量则冬夏一般相同。这样冬季房间的热湿比值一般小于夏季，甚至出现负值，所以冬季空调送风温度tO大都高于室温tN。由于送热风时送风温差值可比送冷风时的送风温差值大，所以冬季送风量可以比夏季小，故空调送风量一般是先确定夏季的送风量，冬季即可采取与夏季相同风量，也可少于夏季风量。由于冬夏室内散湿量基本相同，所以冬季送风含湿量取值应与夏季相同。因此，过d0的等湿线和冬季的热湿比线的交点Od即为冬季送风状态点。故冬季送风量的确定通常有两种选择：①冬夏送风量相同，这样的空调系统称为定风量系统。定风量系统调节比较方便，但不够节能。②冬季送风量减少，采用提高送风温度、加大送风温差的方法，可以减少送风量，节约电能，尤其对较大的空调系统减少风量的经济意义更突出，但送风温度不宜过高，一般以不超过45℃为宜，送风量也不宜过小，必须满足最少换气次数的要求。3-3上章所述空调房间如果要求相对湿度不大于65％，假定集中空调系统风机与管道温升为1℃，试确定该空调系统夏季的送风状态O及送风量G。【解】该办公室总冷负荷汇总见表3.1表3.1该办公室夏季冷负荷汇总表计算时刻9:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:00室内热源冷负荷2231.222570.812692.832770.582848.322898.532942.802987.083014.613031.35围护结构负荷1536.111724.211902.502037.112110.912131.162099.082074.452020.001957.79总冷负荷3767.334295.024595.334807.694959.235029.695041.885061.535034.614989.14①由表得出该办公室最大逐时冷负荷出现在16点,为5061.53W，湿负荷2258g/h；取送风温差△to=8℃,管道温升为1℃,则有送风状态O点to=19℃，L点温度18℃；进而查得送风状态O点和室内设计状态N点有关参数：OεN△toL图3.1该房间夏季送风状态图②计算送风量：按消除余热： 按消除余湿：于是取最大值，送风量为3-4已知成都某工业车间为排除有害气体和维持正压的总排风量=1kg/s，冬季工作地点温度要求保持在，车间总的显热余热量，假定这个车间设计有一套使用80%再循环空气的集中热风供暖系统来保证室内温度要求，其中设计新风量应能补偿全部排风量。要求确定该集中热风供暖系统所需机械送风量和送风温度。【解】根据风量平衡关系，该系统新风量==1kg/s由：=+，，得=5kg/s根据显热余热量得3-5假定3-4题所说车间夏季显热余热量Q＝65kW，并按与冬季相同风量的集中空调系统来维持室温℃。要求确定该集中空|调系统所需的送风温度。【解】由上题知：=5kg/s，其余步骤如上题，算得3-6空调、通风房间新风供应的目的和意义是什么？房间设计最小新风量确定的原则和方法是什么？【答】通新风是改善室内空气品质的一种行之有效的方法，其本质是提供人所必需的氧气并用室外的污染物浓度低的空气来稀释室内污染物浓度高的空气，对改善室内空气品质起着重要作用。但在设计工况下处理新风十分耗能，因此在确定新风量时一方面要考虑改善室内空气品质，另一方面要考虑建筑能耗，房间新风量的合理确定通常应符合以下主要原则：①满足人的卫生要求，主要在于补充人体呼吸过程的耗氧量，同时将呼出的CO2或吸烟等产生的其他空气污染物稀释到卫生标准所允许的浓度范围；② 足以补充房间局部排风量并维持其正压要求，空调房间为防止室外或邻室空气渗入而干扰室内温湿度与洁净度，还需要使用一部分新风来维持房间压力略高于外部环境“正压”状态。按以上原则确定的新风量中选出一个最大值作为房间（或系统）所需的设计新风量。3-7对旅馆客房等的卫生间，当其排风量大于民用建筑的最小新风量时，新风量该如何取值？【答】新风量应该取两者中的较大值，即按排风量进行取值。3-8某空调房间有10人从事轻体力劳动，室内允许空气含CO2的体积浓度为0.1%，室外空气中CO2的体积浓度为0.04%，求室内每人所需新风量。【解】由有关资料表5-17[3]查得从事轻体力劳动时，CO2发生量为0.023（CO2的密度为1.977kg/m3），即12.6mg/s，房间内共有十人，共产生的CO2为126mg/s，空气密度为1.2kg/m3。解法1：室内允许的CO2的体积浓度为0.1％=0.1×104×44/22.4，即=1964.29mg/m3室外空气中的CO2的体积浓度为0.04％，即=785.71mg/m3由公式：故，平均室内每人所需新风量为解法2：故，每人所需新风量为38.3注意：单位换算1％=104ppm=10L/m3，即1m3空气中含有10LCO2。ppm即一百万体积的空气中所含污染物的体积数，温度为25℃，压力为760mmHg时，3-9某空调系统服务于三个空调房间，它们的最小送风换气次数、人数、房间空气容积见表3.2：每人最小新风量为30，试确定空调系统的总新风量和新风比。表3.2题3-9表房间甲乙丙 房间容积m3200400100最小换气次数次/h855人数人4204【解】将该空调系统作为集中空调系统进行处理，系统示意图大致如下：甲乙丙各房间的送风量：=200m38次/h=1600=400m35次/h=2000=100m35次/h=500所以系统的总风量：=++=4100，所有房间的新风量之和：未修正的系统新风量在送风量中的比例：需求最大的房间的新风比：则修正后的系统新风比为：修正后的系统新风量为：3-10空气处理热湿基本过程有哪些？试针对各种基本过程尽可能全面地提出采用不同设备、介质和必要技术参数的各种热湿处理方案。ε>0ε=﹣∞Cε=+∞d=常数i=常数ε=0t=常数DBGEFAε<0ε>0ε<0图3.2空气热湿处理过程【答】空气热湿处理基本过程见图3.2。①等湿加热（）：使用以热水 、蒸汽等作热媒的表面式换热器及某些换热设备，通过热表面对湿空气加热，使其温度升高、焓值增大，而含湿量不变。这一过程又称为“干加热”，热湿比为+∞。②等湿冷却（）：使用以冷水或其它流体作热媒的表面式冷却器冷却湿空气，当其冷表面温度等于或高于湿空气的露点温度时，空气温度降低、焓值减小而含湿量保持不变。这一过程又称为“干冷却”，其热湿比为-∞③等焓加湿（）：使用喷水室以适量的水对湿空气进行循环喷淋，水滴及其表面饱和空气层的温度将稳定于被处理空气的湿球温度ts，空气温度降低、含湿量增加而焓值基本不变。水分在空气中自然蒸发亦可使空气产生同样的状态变化。这一过程又称为“绝热加湿”，热湿比近似为0。④等焓减湿（）：使用固体吸湿装置来处理空气，湿空气的含湿量降低、温度升高而焓值基本不变，热湿比近似为0。⑤等温加湿（）：使用各种热源产生蒸汽，通过喷管等设备使之与空气均匀混合，空气含湿量和焓值增加而温度基本不变，该过程近似等温变化。⑥冷却干燥（）：利用喷水室或表冷器冷却空气，当水滴或换热表面温度低于湿空气之露点温度时，空气将出现凝结、脱水，温度降低且焓值减小。3-11试在i-d图上分别画出下列各空气状态变化过程：a．喷雾风扇加湿b.硅胶吸湿c.潮湿地面洒水蒸发加湿d.电极式加湿器加湿e.电加热器加热【答】a、d过程为等温加湿，见图3.2中的过程；b过程为等焓减湿，见图3.2中的过程；c过程为等焓加湿，见图3.2中的过程；e过程为等湿加热，见图3.2中的过程3-12针对夏季空调传统热湿处理方案，构建一种无需使用人工冷源的低能耗节能空调方案，并与传统方案进行技术、经济分析与比较。【答】夏季传统热湿处理方案在i-d图上的表示如图？？中过程，该处理过程分为喷水室冷水喷淋或表冷器间接冷却()和空气加热器干加热()两个过程,其特点是两步过程，能满足对环境参数的较高调控要求,使用和管理否很方便。但要求冷媒水温较低，需要人工冷源，相应的设备投资与能耗也就更大些，并造成冷热量的相互抵消，导致能量的无益消耗。而对于处理方案 ，先使用固体吸湿剂对空气进行等焓减湿处理到1点，然后再进行冷却处理。这一方案的优点就在于与传统方案相比，不存在冷热抵消的能量浪费，况且后续干冷过程允许冷媒温度较高，可使制冷设备供冷量大幅减小，甚至可以完全取消人工制冷，降低能耗。它的缺点就在于需要增设固体吸湿装置，有可能对初投资和运行管理带来不利。第四章空气净化处理4-1空气污染物通常包括哪些内容？【答】空气净化处理涉及的主要空气污染物包括：悬浮在空气中的固态、液态微粒，悬浮在空气中的微生物，以及各种对人体或生产过程有害的气体。悬浮微粒主要包括灰尘（固态分散性微粒）、烟、雾、烟雾等。空气中的微生物主要包括细菌、病毒、真菌、花粉、藻类和噬菌体等。4-2空气中悬浮污染物的浓度表示方法有哪些？【答】通常有以下三种表示方法：①质量浓度：单位体积空气中含有悬浮微粒的质量。②计数浓度：单位体积空气中含有各种粒径悬浮微粒的颗粒总数。③粒径计数浓度：单位体积空气中含有某一粒径范围内的悬浮微粒的颗粒数4-3表征过滤器性能的主要指标有哪些？【答】①过滤效率：在额定风量下，经过过滤器捕集的尘粒量与过滤器前空气含尘量的百分比。它反映的是被过滤器捕集下来的尘粒量的相对大小；②穿透率：过滤后的空气含尘浓度与过滤前空气含尘浓度的百分比。它反映的是经过过滤后的空气含尘量的相对大小。对于效率较高的过滤器，过滤效率相差不大，但穿透率则有可能相差几倍，故常用穿透率来评价高效过滤器的性能；③面风速与滤速：面风速是指过滤器断面上所通过的气流速度，是反映过滤器通过能力和安装面积的性能指标；滤速是指过滤器滤料面积上通过的气流速度，是反映滤料通过能力的指标；④过滤器阻力：气流通过过滤器的阻力称为过滤器阻力，包括滤料阻力（与滤速有关）和结构阻力（与框架结构形式和迎面风速有关），当然阻力越小过滤器性能越好；⑤容尘量：额定风量下，过滤器的阻力达到终阻力时，过滤器所容纳的尘粒总质量。容尘量是和使用期限有直接关系的指标，显然容尘量大过滤器性能较好。4-4空气净化常用设备有哪些？各自应用及特点是什么？ 【答】空气净化常用设备有空气过滤器、洁净工作台、洁净层流罩和自净器。空气过滤是利用过滤装置将送入洁净空间的空气中的悬浮微粒去除来保证进入房间的空气的洁净度，这是空气净化的常用方式。洁净工作台主要应用在洁净室内或一般室内，是根据产品生产要求或其他用途的要求在操作台上保持高洁净度的局部净化设备，通用性较强，可单台使用或连接成装配生产线。洁净层流罩是将空气以一定的风速通过高效过滤器后，由阻尼层均压使洁净空气流呈垂直单向流送入工作区以保证其洁净度，安装形式比较多样。自净器是由风机、粗效、中效和高效（亚高效）过滤器及送、回风口组成的空气净化设备，自净过滤器过滤效率高、使用灵活，可在一定范围内造成洁净空气环境，自净器可用于对操作点进行局部临时洁净净化，可设置在洁净室内易出现涡流区的部位以减少尘菌滞留，也可作为洁净环境的简易循环机组。4-5已知空气流经某空气过滤器的初含尘浓度为1.2，出口空气含尘浓度为0.2，求它的计重效率和穿透率？【解】①计重效率：==83.3%②穿透率：4-6某空调系统采用三级空气过滤，过滤前入口含尘浓度为1×105粒/升。三级过滤后含尘浓度为150粒/升，已知粗效过滤器计数效率为25％，中效过滤器计数效率为80％，求高效过滤器应具有的计数效率。【解】由题意，得由即99.85％＝1－（1－25％）（1－80％）（1－）解得即高效过滤器应具有的计数效率为99％4-7某空调系统，如图3.1所示：新风量100，送风量1000 ，已知室外空气含尘浓度为1，室内空气允许含尘浓度为0.05，室内产尘量为40mg/h，新风过滤器计重效率为45%。若忽略空气密度的变化及粗效过滤后粒径分布对循环过滤器的影响，试求再循环过滤器所需的计重效率？C1231-新风过滤器2-再循环过滤器3-房间图4.1题4-7空调系统图【解】房间的全面通风量，其中：全面通风量，M：室内污染物散发量，mg/h：室内污染物允许质量浓度，：送风中含有该种污染物的浓度，：室外空气含有该种污染物的浓度，由题意知：=0.05又根据风量平衡：=+得：=-=1000-100=900经过新风过滤器后新风含尘浓度：=0.55则 由解得4-8空气过滤器有哪些主要类型，各自有什么特点及适用什么场合？【答】空气过滤器按其过滤效率可分为粗效、中效、高中效、亚高效和高效五种类型。粗效过滤器主要用于过滤≥5.0的大颗粒灰尘及各种异物，在空气净化系统中作为对含尘空气的第一级过滤，同时也作为中效过滤器前的预过滤，对次级过滤器起到一定保护作用，一般置于空调处理设备的新风入口或新风与回风混合之后；中效过滤器（包括高中效过滤器）主要用于过滤≥1.0的中等粒子灰尘，在净化系统中用作高效过滤器的前级预过滤来保护高效过滤器，也在一些要求较高的空调系统中使用，以提高空气的清洁度，一般集中置于空调系统正压端，空调处理箱送风机之后；高效过滤器（包括亚高效过滤器）可过滤0.5~0.1以上的微粒子灰尘，能有效滤除细菌，用于超净和无菌净化，通过高效过滤器的空气必须经过粗、中效两级过滤器预过滤，一般位于系统末端送风口之前，作为三级过滤的末级过滤器。4-9净化空调系统有哪些类型？【答】净化空调系统按作用范围可分为全面净化与局部净化类型；按净化设备的设置分集中式和分散式类型；按气流组织分单向流型、非单向流型和辐射流类型；按构造可分为整体式、装配式和局部净化式；还可按用途分为工业洁净室和生物洁净室。4-10常用气相污染物处理方法或装置有哪些？【答】空调净化系统常采用的气相污染物净化方式或装置有：①洗涤吸收方式，如空调装置中的喷淋室及湿式过滤器；②活性炭吸附方式；③化学吸附，利用化学药品与某些有害气体发生的化学反应去除气相污染物；④光触媒净化方式，利用半导体材料对有机污染物的无机化；⑤稀释方式，引入清洁无臭的空气来稀释室内气相污染物浓度。第五章建筑供暖5-1对室内供暖常用方式进行分类，并分析各自的特点。【答】①集中供暖与分散供暖：集中供暖方式是由单独设置的热源集中配置热媒，通过管道向各个房间或各个建筑物供给热量。而分散供暖方式是将热源、热媒输配和散热设备构成独立系统或装置，向单个房间或局部区域就地供暖。② 全面供暖与局部供暖：全面供暖是使整个供暖房间维持一定温度要求；局部供暖使室内局部区域或局部工作地点保持一定温度。③连续供暖与间歇供暖：连续供暖使得全天使用的建筑物的室内温度全天均达到设计温度；而间歇供暖仅使非全天使用的建筑物在使用时间内的室内平均温度达到设计温度，而在其他时间自然降温。④值班供暖：在非工作时间或中断使用的时间内，使建筑物保持最低室温要求的供暖方式。5-2供暖系统有哪些形式？并对其进行比较。【答】见表5-1表5-1供暖系统对比表分类方式系统形式特点热媒种类热水供暖系统高温水供暖（水温>100℃）和低温水供暖（水温≤100℃）。热能利用率高、节省燃料、热稳定性好、供暖半径大、卫生、安全。相同的供热量下所需供热设备较多，管道系统的管径较大，造价高，且热媒流量大，输送热媒消耗电能多。民用建筑和公共建筑的主要采暖形式。蒸汽供暖系统应用范围广、热媒温度高、所需散热面积小。缺点：由于散热器表面温度高，容易使其表面有机灰尘烤焦产生异味，卫生条件较差，且易烫伤，影响安全使用。可用于供热以工艺用蒸汽为主的厂区。热风供暖系统升温快、设备简单、投资较少。缺点：风机设备和气流噪声较大，通常用于耗热量大、所需供热面积较大、定时使用的大型公共建筑或有特殊要求的工业厂房中。散热方式对流供暖利用对流换热器或以对流换热为主向房间散发热量。辐射供暖利用受热面积释放的热射线，将热量直接投射到室内物体和人体表面。5-3对散热器进行经济技术评价主要考虑哪些指标或参数？列表对比分析铸铁和钢制散热器的性能。【答】散热器性能评价指标是多方面的，主要有：①热工性能：主要指传热系数，传热系数越高，其热工性能越好。②经济指标：主要考虑有单位散热量的成本越低，安装费用越低，使用寿命越长，其经济性越好；同样材质的金属热强度越高，其经济性越好。 ③安装使用和工艺方面的指标：机械强度和承压能力；尺寸应较小，占地少；安装和使用过程不易破损；制造工艺简单，适于批量生产。④卫生和美观方面的评价指标：表面应光滑，易于清除灰尘；外形应美观，与房间装饰协调。铸铁散热器与钢铁散热器性能比较见表4.2表5.2铸铁散热器与钢铁散热器性能比较表评价指标散热器热工性能经济指标安装使用和工艺方面的指标卫生和美观方面的评价指标铸铁散热器热稳定性好，水容量大；铸铁柱型散热器传热系数较大，单片散热量小防腐性能好，使用寿命长，价格便宜金属热强度低结构简单；金属耗量大，笨重；有些产品档次不高，生产工艺简陋，造成环境污染严重。铸铁柱型散热器外形美观，积灰较易清除；铸铁翼型散热器外形不美观，肋间较易积灰不易清除。钢制散热器有些类型散热器水容量较少，热稳定性差容易腐蚀，使用寿命短，制造工艺先进，适于工业化生产；金属耗量少，耐压强度高，占地少，便于布置外形美观整洁，易实现产品多样化系列化，适应于各种建筑物对散热器的多功能要求。5-4散热器传热系数受哪些因素影响，并说明为什么要对其进行修正？【答】散热器的传热系数主要取决于散热器外表面空气侧的放热系数，而在自然对流情况下，放热系数又主要与传热温差有关。另外，还会受到通过散热器的热水流量、散热器的片数、散热器的安装方式、热媒种类和参数、室内空气温度和流速等因素的影响。而实验方法确定的传热系数是在特定的情况下测定的，故在实际情况不同时需要对其进行修正。主要考虑的修正有散热器组装片数修正、散热器连接形式修正系、散热器安装形式，从相关表中查到各项修正系数值，将传热系数除之皆可修正。（b）（c）（a）5-5图5.1中为同一组散热器，当进出水温度和室内温度相同，而接管方式不同时，试比较其传热系数的大小。 图5-1题5-5图【答】散热器连接方式不同时其外表面温度分布不同，其传热量也不同。下进上出时水流总趋势与水在散热器中冷却后的重力作用相反，而使散热器性能变差，传热系数变小。对与图5？？中散热器的传热系数大小关系为（a）>（c）>（b）。5-6散热器的布置与安装要考虑哪些问题？【答】①考虑散热效果问题。房间有外窗时，最好每个外窗下设置一组散热器，以便于散热器上升的热气流能阻止和改善从玻璃窗下降的冷气流和冷辐射影响，同时也可迅速加热从窗缝隙渗入的冷空气。楼梯间布置散热器时，考虑到因热流上升上部空气温度比下部高，应尽量把散热器布置在底层或按一定比例分布在下部各层。②考虑管道布置问题。应避免户内管路穿过阳台门和进户门，应尽量减少管路的安装。③考虑散热器防护问题。为防止冻裂散热器，两道外门之间不能设置散热器。在其他有冻结危险的场所，其散热器应设单独的立、支管供热，且不得装设调节阀。托儿所、幼儿园散热器应暗装或加防护罩，以防烫伤儿童。④散热器应明装，简单布置，内部装修要求高可采用暗装。散热器安装应保证底部距地面不小于60mm，通常取为150mm，顶部距窗台板不小于50mm，背部与墙面净距不小于25mm。5-7热风采暖系统在哪些场合适用？哪些场合不适用？【答】根据《采暖通风与空气调节设计规范》（GB50019—2003）规定，符合下列条件之一时，应采用热风采暖：①能与机械送风系统合并时。②利用循环空气采暖，技术、经济合理时。③由于防火、防爆和卫生要求，必须采用全新风的热风采暖时。属于下列情况之一时，不得采用空气在循环的热风采暖：①空气中含有病原体（如毛类、破烂布等分选车间）、极难闻气味的物质（如熬胶等）及有害物质浓度可能突然增高的车间。②生产过程中散发的可燃气体、蒸汽、粉尘与采暖管道或加热器表面接触能引起的燃烧的车间。③生产过程中散发的粉尘受到水、水蒸气的作用能引起自燃、爆炸以及受到水、水蒸气的作用能产生爆炸性气体的车间。④产生粉尘和有害气体的车间，如落砂、浇筑、砂处理工部喷漆工部及电镀车间等。5-8分析暖风机采暖的特点。【答】优点：①单机供热量大，相同热负荷下，所用末端设备的数量少；②小型暖风机可以吊挂，不占用建筑面积，大型暖风机落地安装，占地面积也有限；③启动升温快。缺点：①暖风机运行时风机有噪声。一般小型暖风机的噪声在60dB(A)左右，大型暖风机的噪声还要大些；② 暖风机都是置于采暖房间内，直接加热室内循环空气，不补充新风（室外空气），不能改善室内的空气品质。5-9已知两并联管段的阻力数为12、30，则该并联管段的总阻力为多少？【解】并联管段的阻力数计算公式为：，计算得总阻力数为4.5。5-10与对流供暖系统相比辐射供暖有什么优点？适宜用在哪些场合？【答】①由于有辐射强度和温度的双重作用，造成真正符合人体散热要求的热状态，具有最佳舒适感。②利用与建筑结构相符合的辐射供暖系统，不需要在室内布置散热器，也不必安装连接水平散热器的水平支管，不占建筑面积，也便于布置家具。③室内沿高度方向上的温度分布比较均匀，温度梯度较小，无效热损失可大大减小。④由于提高了室内表面的温度，减少了四周表面对人体的冷辐射，提高了舒适感。⑤不会导致室内空气的急剧流动，从而减少了尘埃飞扬的可能，有利于改善卫生条件。⑥由于辐射供暖系统将热量直接投射到人体，在建立同样舒适感的前提下，室内设计温度可以比对流供暖时降低2~3℃（高温伏设施可降低5~10℃），从而可以降低供暖能耗10%~20%。⑦辐射供暖系统还可在夏季用作辐射供冷，其辐射表面兼作夏季降温的供冷表面。辐射采暖可用于住宅和公共建筑。地面辐射采暖可用于热负荷大、散热器布置不便的住宅以及公共建筑的入口大厅，希望温度较高的幼儿园、托儿所，希望脚底有温暖感的游泳池边的地面，需解决局部玻璃幕墙建筑周边区域布置散热器有困难等处。还广泛用于高大空间的厂房、场馆和对洁净度有特殊要求的场合，如精密装配车间等。5-11试分析哪些因素促使辐射采暖降低了采暖热负荷。辐射采暖热负荷应如何确定？【答】设计辐射采暖时相对于对流采暖时规定的房间平均温度可低1~3℃，这一特点不仅使人体对流放热量增加，增加人体的舒适感，与对流采暖相比，室内设计温度的降低，使辐射采暖设计热负荷减少；房间上部温度增幅的降低，使上部围护结构传热温差减少，导致实际热负荷减少；采暖室内温度的降低，使冷风渗透和外门冷风侵入等室内外通风换气的耗热量减少。总之，上述多种因素的综合作用使辐射采暖可降低采暖热负荷。全面辐射采暖的热负荷的确定按正常计算出的热负荷乘以修正系数，中、高温辐射系统取0.8~0.9，低温辐射系统取0.9~0.95；或将室内计算温度取值降低2~6℃ ，低温辐射供暖系统取下限，高温辐射供暖系统宜采用上限数值。大空间内局部区域辐射采暖的热负荷可按整个房间全面辐射采暖的热负荷乘以该区域面积与所在房间面积的比值相应的附加系数。5-12某一房间采用地板辐射采暖，房间热负荷为2000W，地板面积为50m2，室内温度要求20℃。已知加热管覆盖层为：60mm豆石混凝土，20mm水泥砂浆找平层，其平均导热系数，初步确定加热管为间距为200mm。若地板表面温度取26℃，则加热管热水平均温度为多少？【解】单位面积地板散热量为：辐射板内部传热系数为：加热管内热水平均温度为。5-13民用建筑采用低温热水地板辐射采暖的供水温度和供、回水温差及系统的工作压力宜采用何值？【答】从人体舒适和安全角度考虑，民用建筑低温热水地板辐射的供水温度不应超过60℃，供回水温差宜小于或等于10℃。为保证低温热水地板辐射供暖系统管材与配件强度和使用寿命，系统的工作压力不宜大于0.8Mpa，当超过上述压力时，应选择适当的管材并采取相应的措施。5-14论述重力循环和机械循环热水采暖系统的主要区别。【答】主要区别在于系统循环动力不同。重力循环系统靠水的密度差进行循环，不需要外来动力，作用压头小，系统装置简单，运行时无噪声，不消耗电能，所需管径大，作用范围受限。机械循环系统的循环动力来自于循环水泵，水流速大、管径小、升温快、作用范围大，但因系统中增加了循环水泵，维修工作量大，运行费用增加。但其系统类型较多，适用场合更广泛。5-15对机械循环热水采暖系常见地系统形式进行比较和分析。【答】见表5.2表5.2题5-15图 5-16同程式热水采暖系统有什么优缺点？【答】采暖系统按各并联环路水的流程划分为同程式系统和异程式系统。同程式系统沿各基本组合体热媒流程基本相等，水力计算时各环路易于平衡，水力失调较轻，但有时可能要多耗费些管材，其耗量决定于系统的具体条件和布管技巧。对于系统作用半径较大的系统宜采用同程式系统，减轻水力失调。5-17高层建筑热水供暖系统在结构形式上着重要解决什么问题？【答】由干建筑高度增加，使得水系统的水静压力很大，影响到楼内系统与外网的连接方式，同时系统设备、管道的承压能力也需要考虑能否达到要求。另外，楼层数增加，致使自然作用压力的影响加大，有可能使得垂直失调现象十分严重。针对上述问题，高层建筑热水供暧系统在结构形式上着重要解决水静压力和垂直失调问题。5-18如何考虑热水供暖系统的排气和热膨胀问题？从原因、危害、措施等方面来分析。【答】热水供暖系统空气的来源主要有两条：①充水运行前留存在管道设备之中的空气；② 水被加热后，溶解气体析出。这些空气占据散热器空间，减少有效散热面积；堵塞管道，造成水流中断；腐蚀管路，缩短系统寿命，必须及时迅速得排除掉。排气措施有干管设坡和设置集气罐、放气阀等放气装置。水的热膨胀问题体现在受热膨胀和冷却收缩两方面，受热产生膨胀应力，损坏管路系统和设备；冷却收缩使得系统产生倒空现象。用人为方法或设备，使因温升而加大的体积能排出系统；当发生冷却倒空时，能够向系统补水。5-19膨胀水箱有哪些作用？其上连接有哪些管子及各自的用处？【答】作用有容纳膨胀水、维持系统压力、可排除系统内的空气。水箱上连接有膨胀管、溢流管、排水管、信号管和循环管。膨胀管将膨胀水箱与系统相连，系统加热后增加的膨胀水量通过膨胀管进入膨胀水箱，系统停止运行水温降低后，膨胀水箱的水又通过膨胀管回馈到系统以防倒空，为防止偶然关闭阀门使系统内压力过分增高而发生事故，膨胀管上不允许安装任何阀门。溢流管将水箱溢出的水就近排入排水设施中，溢流管上也不允许设置阀门。排水管用来清洗、检修时放空水箱内的水，需装设阀门，平时关闭。信号管用于检查膨胀水箱的充水情况，应接至便于管理人员观察控制的地方，末端需设置阀门，平时关闭，检查时打开阀门，若没有水流出，表明膨胀水箱内水位未达到最低水位，需向系统补水。循环管与膨胀管一起构成自然循环环路膨胀水箱中的水通过该环路形成缓慢流动，防止冻结。5-20蒸汽作为热媒在暖通空调系统中有哪些用途？【答】①作为采暖系统的热媒。②加热通过热空气幕的空气。③制备热水。④加湿空气。⑤作热能动力。5-21何种条件时，可采用电采暖？【答】电能是高品味的能源形式，将其直接转换为低品味的热能进行供暖，在能源利用上并不十分合理，一般不宜采用。但对于环保有特殊要求的区域、远离集中热源的独立建筑、采用热泵的场所、能利用低谷电蓄热的场所或者有丰富的水电资源可供利用时，经过技术经济比较合理时，可以采用电供暖。5-22供热管网布置有哪些原则？【答】①经济上合理。主干线力求短直，主干线尽量走热负荷集中区。要注意管线上的阀门、补偿器和某些管道附件（如放汽、防水、疏水等装置）的合理布置，因为这将涉及到检查室（可操作平台）的位置和数量，尽量可能使其数量减少。②技术上可靠供热管线应尽量避开土质松软地区、地震断裂带、滑坡危险地带以及地下水位高等不利地段。③对周围环境影响少而协调 供热管线应少穿主要交通线。一般平行于道路中心线并应尽量敷设在车行道以外的地方。通常情况下管线应只沿街道的一侧敷设。地上敷设的管道，不应影响城市环境美观，不妨碍交通。供热管道与各种管道、构筑物应协调安排，相互之间的距离，应能保证运行安全、施工及检修方便。5-23分户热计量系统负荷计算需要注意哪些问题？【答】①由于用户的生活习惯、经济能力、对舒适性的要求不尽相同，因而分户热计量系统的室内设计计算温度宜比常规供暖系统有所提高，通常分户热计量系统室内设计计算温度值比常规供暖系统室内计算温度提高2℃。②当相邻房间温差大与或等于5℃时，应计算通过隔墙或楼板的传热量。由于用户对室内温度的控制不确定，导致相邻房间温差值难以预测，由此产生的户间传热热负荷亦难以找到统一的计算方法，目前主要采用两种计算方法：按相邻房间实际可能出现的温差计算传热量，再乘以可能同时出现的概率；按常规方法计算出的热负荷再乘以一个附加系数。③提高户间隔墙、楼板的保温隔热性能，将减小通过内围护结构传递的热量，从而减小房间热负荷，但增加了建造成本。因此需要对内围护结构的保温进行热工性和经济性分析，确定其最小经济热阻。5-24分户热计量热水集中采暖系统计量方法有哪些？【答】①采用热水表直接测量水流量，不考虑供回水温的影响，假定供回水温各户相同，且不变。②采用热量计量表计量，热量计量表由流量计、温度传感器和积算器三部分组成。流量计用来测量流经散热设备的热水流量，安装在系统的供水管上。温度传感器用以测量供、回水温度，装在供、回水管路上。直接测定用热量，原理上准确；价格较贵，安装复杂；在小温差时，计量误差较大，目前应用较少。③用热量分配表计量。它不能直接计量用户的用热量，通过测量各散热器设备的散热比例，配合总热量表所测得到建筑物总热量数据，计算出各散热器散热量，来达到分户计量的目的。热量分配表构造简单、成本低廉、安装方便，常用于既有建筑传统供暖系统实行分户热计量。5-25某单管热水供暖系统，立管进水温度，出水温度，采用四柱813型散热器，明装无遮挡，供暖室内温度，试确定如图所示立管中，各组散热器的片数（热负荷见图5.2）。tg=95℃1700W1100W1500Wt1t2th=70℃图5.2题5-25图【解】①流出第一组散热器的温度：流出第二组散热器的温度： ②查教材附录28得柱813型散热器的K=2.237Δt0.302，每片散热器的面积为0.28m2，假定：β1=β2=β3=1.0（6～10片）；③，则故第一组散热器的片数为：，在假定的片数范围内；④同理：故第二组散热器的片数为：，在假定的片数范围内；⑤同理：第三组散热器的片数为：，故另假设β1=1.05（11～20片）故第三组散热器的片数为：，在假定的片数范围内。5-26将上题改为双管系统，其余条件不变，试确定各组散热器片数，并进行对比分析单管和双管系统，对散热选择的影响。【解】系统作用原理图如图5.3： 图5.3题5-26图各散热器的散热量分别为（按从上到下的顺序）：由于各组散热器具有共同的进水温度和回水温度，因此各散热器的热媒平均温度均为：各散热器传热温差：查教材附录28，四柱813型散热器的传热系数为：修正系数：假定散热器组装片数修正系数：；该散热器均异侧连接，上进下出，查教材附录31，连接形式修正系数；散热器明装，无遮挡，查教材附录32安装形式修正系数；所以散热器所需面积：===查教材附录28，四柱813型散热器每片散热面积为0.28，计算片数为： =/=/=/校核片数修正系数的值：查教材附录30，当散热器片数为11~20时，=1.05；当散热器片数为6~10，=1.00。因此，实际所需散热器面积为：==3.23×1.05=3.39==2.09×1.00=2.0==2.85×1.05=2.99所以实际选用片数为：=/=/=/单管和双管系统对散热器选择的影响：对于单管系统，最大的特点即每组散热器的出水温度是下一组散热器的进水温度，经过散热器的散热，每组散热器按进水先后顺序，其平均热媒温度逐渐下降，因而其传热系数逐渐降低，造成其传热面积在对应的热负荷条件下相应增加。而对于双管系统，各散热器具有相同的进水温度和出水温度，因而具有相同的平均热媒温度，即相同的传热系数，由于这个影响，双管系统的散热器总面积一般比单管系统稍小些。5-27某供暖系统热负荷为70kW，供水温度为95℃，回水温度为70℃，求系统所需水流量。若采用低压蒸汽作热媒，蒸汽的汽化潜热为2250kJ/kg，求所需的蒸汽流量。【解】①对热水供暖系统，由得系统所需水流量为： ②对于蒸汽供暖系统，所需蒸汽流量为：5-28如图所示机械循环热水供暖系统，设管道无散热损失。系统供水温度tg=95℃，密度ρ=962kg/m3；回水温度=70℃，其密度为=978kg/m3。系统总阻力为280kPa，计算循环水泵的流量和扬程。图5.4题5-28图【解】由题意，循环水泵的流量：而由供回水密度差所引起的附加压头为：，故可忽略。故水泵的扬程为：5-29如图5-5所示热水供暖系统。已知h1=2.0m，h2=3.5m；每个散热器的热负荷为800W；供水温度为95℃，回水温度为70℃，对应温度的水密度分别为962kg/m3和978kg/m3。不考虑热水在沿途的冷却，分别计算双管和单管系统的自然循环作用压力。 图5.5题5-29图【解】①求双管系统的重力循环作用压力双管系统属于并联环路，各层散热器所在环路的作用动力不同，需分别计算。根据式（3-1-3）和（3-1-4）[4]的计算方法，通过各层散热器循环环路的作用动力，分别为：第一层：第二层：②求单管系统的重力循环作用压力：第二层散热器流出管路中的水温：相应水的密度则 第六章建筑通风6-1按通风的功能与目的来分类，建筑的通风方式有哪几种？各自在应用上有何特点？【答】见表6.1。表6.1通风方式对比表分类方式通风方式应用特点通风目的一般换气通风旨在治理主要由在室人员及其活动说产生的各种污染物，满足人的生命过程的耗氧量及其卫生标准。热风供暖通常指在工业建筑中，将新风或混合空气经过滤、加热等处理，再送入建筑物内，用来补充或部分补充全部或局部区域的热损失，改善其热环境。排毒与除尘着重治理中各种生产工艺过程中产生的有害气体、蒸汽与粉尘，为保障人体健康，维持正常生产所需的环境条件。事故通风为排除因突发事件产生的大量有燃烧、爆炸危害或有毒害的气体、蒸汽等防护式通风在人防地下室等特殊场所，以防御原子辐射及生化毒物污染，保障战时指挥、通信或医疗、救护等环境安全目的所进行的清洁式通风、过滤式通风或隔绝式通风/。建筑防排烟为防止火灾时火势或烟气蔓延至走廊、前室及楼梯间等通道，以保证居民安全疏散及消防人员顺扑救所设置的防烟与排烟设施。通风动力自然通风不使用通风机驱动，依靠室外风力造成的风压和室内外空气温差所造成的热压驱使空气流动。经济有效，应予以优先考虑机械通风依靠通风机产生的压力驱使空气流动。是特定建筑空间进行有组织通风的主要技术手段，是通风系统广泛采用的一种通风方式。气流方向送风将室外新风或经必要处理后符合环控要求的空气经由通风管道等途径送入室内排风从室内将污染物随空气一道经由通风管道等途径排出室外。通风服务范围全面通风以整个室内空间为对象进行送风与排风，适用于建筑物内部污染源较为分散或不确定情况，通风量较大。局部通风 针对建筑内部污染源集中在局部位置的情况，仅以局部污染区域为对象进行送风与排风。6-2通风系统划分的一般原则是什么？哪些情况下应当单独设置排风系统？【答】当建筑内在不同地点有不同的送、排风要求，或者服务面积过大，送、排风点较多时，需分设多个送、排风系统。当服务区域的空气处理要求与环控参数要求相同，或者各区域处于同一生产流程、运行班次和运行时断时，可以划分同一系统。对于以下情况应单独设置排风系统：①两种或两种以上有害物质混合后能引起燃烧或爆炸。②两种或两种以上有害物混合后能形成毒害更大或具腐蚀性的混合物或化合物。③两种或两种以上有害物质混合后易使蒸汽凝结并积聚粉尘。④散发剧毒物质的房间及设备。⑤建筑内设有储存易燃、易爆物质或有防火、防爆要求的单独房间。6-3通风系统中进、排风口的布置应满足哪些要求？【答】对于进风口，①应设在室外空气较清洁的地点，进风口处室外空气中有害物浓度不应大于室内工作地点最高容许浓度的30%。②应尽量设在排风口的上风侧，并且应低于排风口。③进风口的底部距室外地坪不应低于2m，当布置绿化地带时，不宜低于1m。④降温用的进风口宜设在建筑物的背阴处。对于排风口，①一般情况下，通风排气主管至少应高出屋面0.5m。②通风排气中的有害物必需经大气扩散稀释时，排风口应位于建筑物空气动力阴影区和正压区以上。③要求在大气中扩散稀释的通风排气，其排风口上不应设风帽，以防止雨水进入风机。④对于排除有害气体或含有粉尘的通风系统，其排风口上宜设置锥形风帽或防雨风帽。6-4通风机运行时的工作点是如何决定的？运行过程中，如果用户所需风量发生变化，可采取哪些技术措施来调节？【答】风机接入管网运行时，其实际工况点是风机性能曲线和管网特性曲线的交点。调节方法有：①改变管网特性曲线。方法是在通风机转速不变的情况下，改变系统中的阀门等节流装置的开度大小来增减管网压力损失而使流量发生改变。②改变通风机特性曲线。通过改变通风机的转速使得风机风量、风压随其转速的减小而降低，而效率基本不变。改变通风机进口导流叶片角度，使气流进入通风机叶轮前旋转度发生改变，从而改变其风量、风压、功率和效率。6-5计算机械送风系统的空气加热器时，室外计算温度应采取何值？计算消除余热、余湿用的全面通风耗热量呢？ 【答】用于选择机械送风系统加热器的冬季室外计算温度应采用供暖室外计算温度。消除余热、余湿用的全面全面通风耗热量采用冬季通风室外计算温度。6-6某一体积为224m3的车间中，设有全面通风系统，全面通风量为0.14m3/s，CO2的初始体积浓度为0.05%，室内有15人进行轻度劳动，每人呼出的CO2的量为12.5mg/s，进风空气中CO2的浓度为0.05%，达到稳定时车间内CO2的浓度为多少？【解】CO2的产生量为M=15×12.5mg/s=187.5mg/s，送入室内的空气中CO2的体积含量为0.05%，（0.05％=0.05×104×44/22.4mg/m3），即c0=982mg/m3。由稳定状态时全面通风量计算式得达到稳定时车间内CO2的质量浓度为：6-7某地下室的体积Vf=200m3，设有机械全面通风系统。通风量L=0.04m3/s，有198人进入室内，人员进入后立即开通风机，送入室外空气。假定室内人员活动可视为轻作业，经过多长时间后，该房间内的CO2浓度达到5.9g/m3。【解】由有关资料表5-17[3]查得从事轻体力劳动时，CO2发生量为0.023（CO2的密度为1.977kg/m3），即12.6mg/s，房间内共有198人，共产生的CO2为2.5g/s，即M=2.5g/s。送入室内的空气中CO2体积含量为0.05%，即c0=0.98g/m3，风机启动前室内空气中CO2浓度与室外相同，即c1=0.98g/m3。因此6-8某车间散发醋酸乙酯蒸汽量为320mg/s，要求室内卫生标准为200mg/m3，苯的散发量为40mg/s要求室内卫生标准为6mg/m3，则车间的全面通风量为多少？（空气密度取1.2kg/m3）【解】送风空气中上述污染物的浓度为0，取安全系数为6，分别计算出稀释每种蒸汽到最高容许浓度以下所需的风量：醋酸乙酯： 苯：两种溶剂污染有叠加作用，全面通风量应为各自所需风量之和，即：6-9同上题条件，若同时还有余热量150kW，已知夏季通风室外计算温度为30℃，要求车间内温度不超过35℃，车间的全面通风量为多少？【解】消除余热所需通风量为：全面通风量应取消除空气污染物和消除余热所需风量两者之中的较大者，即全面通风量为47.5kg/s。6-10通风设计如果不考虑风量平衡和热平衡，会出现什么现象？【答】通风房间的风量平衡、热量平衡是自然界的客观规律。设计中欲维持室内设计温度、湿度或有害物质浓度稳定不变，就必须建立起某种确定的热湿平衡或有害物量平衡，如果不遵循相关规律，实际运行中将会在新的室内状态下达到平衡，则无法保证预期的设计温度、压力及气流组织等环控要求。6-11某车间布置如图6-1，已知生产设备散热量，围护结构失热量，上部天窗排风量Lzp=，局部排风量Ljp=，室内工作区温度为20℃，室外空气温度为-12℃，机械进风温度为37℃，车间内温度梯度，从地面到天窗中心线的距离为10m，求机械进风量Ljj和自然进风量Lzj。AGjpGjjAAAA图6.1题6-11图 【解】列空气质量平衡方程式：上部天窗的排风温度为：由相关手册查得：，，，即（1）列热平衡方程式：联立式(1)、(2)解得，6-12某车间通风系统布置如图6-1，已知设备散热量为20kW，机械进风量为Gjj=1.0kg/s，机械局部排风量为Gjp=1.36kg/s，室外温度为5℃，开始时室内温度为20℃，当风量平衡时，1）A窗口是进风还是排风？风量为多少？2）室内温度为多少？（围护结构失热量按计算）【解】1）列空气质量平衡方程式：由于Gjj>Gjp，所以Gzp=0，Gzj=Gjj-Gjp=0.36kg/s，即A窗口是自然进风口，进风量为0.36kg/s。2）列热平衡方程 解得℃。6-13若室内空气平均温度为35℃，室外空气温度为27℃，则在高差为10m的两通风口之间形成的热压为多少？（重力加速度取9.8m/s2，当地大气压为65060Pa，标准状态下大气压为101325Pa，空气密度为1.293kg/m3）【解】35℃时空气密度为27℃时空气密度为则热压为=1.96Pa6-14什么情况下必须采用局部送风？局部送风系统形式有哪些？【答】对于一些面积大、人员稀少、大量散发余热的高温车间，采用全面通风降温既困难，也没有必要，应采用局部送风。按我国现行暖通空调设计规范规定，在工作人员经常停留或长时间操作的工作地点，当其环境达不到卫生要求或辐射照度不小于350W/m2时，应当设置局部送风。局部送风系统分为分散式和系统式两种类型，分散式局部送风一般采用轴流风机、喷雾风扇等形式以再循环空气作岗位送风。系统式局部送风又称空气淋浴，借助完整的机械送风系统，将经过一定程度集中处理的空气送至各个局部的工作岗位。1—排风罩；2—风机；3—净化设备；4—风道；5—排风口；6—污染源图6-2局部机械送风系统6-15局部排风设计的一般原则是什么？画出其系统示意图。【答】在散发热、湿、蒸汽或有害物质的建筑物内，应首先考虑采用局部排风。局部排风系统通常由局部排风罩、风机、通风管路、净化设备和排风口组成。为防止风机的腐蚀与磨损，风机通常布置在净化设备之后。为防止大气污染，当排风中有害物量超过排放标准时，必须经过设备处理，达标后才能排入大气。净化处理设备种类主要根据被处理有害物的理化性质等加以选择。图6-2为局部机械送风系统的示意图。6-16分析下列各种局部排风罩的工作原理和特点。（1）防尘密闭罩；（2）外部吸气罩；（3）接受罩【答】① 防尘密闭罩原理：将粉尘源全部密闭罩罩内，使罩内保持负压，从罩外吸入空气并进行排风。特点：优点是只需要较小的排风量就能最为有效地捕集并排除局部污染源产生的有害物质，且排风性能不受周围气流的影响；缺点是不便维修，大容积装置占地面积大。②外部吸气罩：利用设在污染源附近的排风罩的抽吸作用，在有害物发生地点造成一定的气流运动，使有害物吸入罩内。特点：污染源基本上是敞开的，而排风罩只在污染源附近进行吸气，必须在距罩口米造成必要的控制风速克服有害物的流动速度以引导其至排风罩。③接受罩：利用生产设备本身产生或诱导一定的气流流动而使得有害物随之直接进入罩内。特点：罩口处的气流运动时生产过程本身造成的，接受罩只起接受作用。它的排风量取决于接受的污染空气量的大小。接受罩的断面尺寸应不小于罩口处污染气流的尺寸，否则污染物不能全部进入罩内，影响排风效果。6-17根据外部排风罩吸气口处空气的流动规律，说明敞开式排风罩的设计原则。【答】①吸气口处某一点的空气流速与该点至吸气口距离的平方成反比例，设计时罩口应尽量靠近有害源。②吸气口处有围挡时，风速的衰减速度减缓，因此外部吸气罩在有可能的情况下尽量设围挡。6-18有一侧吸罩罩口尺寸为400×400mm，已知其排风量为0.9m3/s，按下列情况计算距罩口300mm处的控制风速。（1）自由悬挂，无法兰边；（2）自由悬挂，有法兰边；（3）放在工作台上，无法兰边。【解】（1）自由悬挂，无法兰边时排风量计算公式为：则（2）自由悬挂，有法兰边时排风量计算公式为：则（3）放在工作台上，无法兰边时，由于，所以排风量计算公式为：则 6-19长A=1m，宽B=0.8m的酸性镀铜槽，槽内溶液温度等于室温，计算其排风量、条缝口尺寸及阻力。【解】因B>700mm，采用双侧。根据国家标准设计，条缝式槽边排风罩的断面尺寸（E×F）共有三种：250×200mm、250×250mm、200×200mm。本题选用E×F=250×250mm。控制风速总排风量每一侧的排风量假设条缝口风速采用等高条缝，条缝口面积条缝口高度为保证条缝口上速度分布均匀，在每一侧分设两个罩子，设两根立管。因此<0.3阻力6-20有一金属熔化炉平面尺寸为600×600mm，炉内温度为。在炉口上部400mm处设接受罩，周围横向风速0.3m/s。确定排风罩罩口尺寸及排风量。【解】计算得>H，该接受罩为低悬罩。热源的对流散热量为：在热射流收缩断面上的体积流量为：横向气流影响较大，排风罩为方形的，罩口边长为，即罩口尺寸为800×800mm。取，计算得排风罩的排风量为： 6-21何为一次尘化、二次尘化？为什么说二次尘化作用为污染车间空气环境的主要原因？【答】把各种使尘粒由静止状态进入空气中浮游的尘化作用称为一次尘化作用，一次尘化作用给予粉尘的能量不足以使粉尘扩散飞扬，它只造成局部地点的空气污染。由于通风或冷热气流对流所造成的室内二次气流带着局部地点的含尘气体在整个车间内流动，即二次尘化作用，使粉尘散步到整个车间内，造成粉尘进一步扩散，污染车间空气环境，故说二次尘化作用为污染车间空气环境的主要原因。6-22一个完整的除尘系统应包括哪几个过程，其系统由哪些部件与设备组成？【答】过程包括①用捕尘罩捕集含尘气体；②捕集的含尘气体在风机的作用下沿风道输送到除尘设备中；③在除尘设备中将粉尘分离出来；④进化后的气体排至大气；⑤收集与处理分离出来的粉尘。工业建筑的除尘系统主要由排尘罩、风道、风机、除尘设备等组成。6-23除尘风管的设计原则是什么？【答】①除尘系统风管由于风速较高，通常采用圆形风道，而且直径较小，但为防堵塞，不宜小于相关规定值。②除尘系统的风道因风速较高，管壁磨损严重，通常多用壁厚为1.5~3mm的普通钢板加工制作。③如果吸尘点较多，常采用大断面的集合管连接各支管。集合管分垂直、水平两种形式，管内风速不宜超过3m/s，集合管下部应设卸灰装置。④为防止粉尘在风管内沉积，除尘系统的风管除在管内保持较大风速外，还要求尽可能垂直或倾斜敷设。倾斜敷设时，与水平角的夹角最好大于45°；如必须水平敷设，需设置清扫口。⑤除尘风道系统设计中，对管网水力平衡性要求较严格。对于并联管路进行水力计算时，除尘系统要求两支管的压力损失差不超过10%。⑥风速的大小除了要考虑对系统经济性的影响外，还要考虑到风速过大对设备和风管磨损加快；过小会使粉尘沉积，堵塞管道。6-24常用除尘设备有哪些类型？指出其相应的除尘机理。【答】①重力沉降室。依靠重力作用使气流中的尘粒自然沉降，将尘粒从气流中分离出来。②惯性除尘器。通过在内部设置挡板、百叶等构件，使含尘气流方向急剧变化或与障碍物碰撞，利用尘粒自身惯性力使之从含尘气流中分离出来。③旋风除尘器。时含尘气流在筒体内作旋转运动，借助气流旋转过程中作用于尘粒上的惯性离心力，使尘粒得以从气流中分离出来并加以捕集。④袋式除尘器。利用纤维织物加工的袋状过滤元件对尘粒的筛滤、接触阻留、拦截、碰撞、扩散和静电吸引等效应而使粉尘阻流在滤袋上加以捕集。⑤静电除尘器。利用静电力将气体中粉尘分离出来。⑥ 湿式除尘器。通过含尘气流与液滴相对高速运动时的相互作用实现除尘净化，主要除尘机理包括惯性碰撞、接触阻留、扩散效应、凝聚效应和凝结核效应。6-25表征除尘器性能的主要指标有哪些？【答】①除尘效率，表征了除尘器捕集粉尘的能力，包括全效率、除尘率和分级效率几种形式。全效率是在一定的运行工况下，单位时间内除尘器的粉尘量与进入除尘器的粉尘量的百分比。穿透率为单位时间内除尘器排放的粉尘量与进入除尘器的粉尘量的百分比。分级效率为除尘器对某一代表粒径或粒径在范围内粉尘的除尘效率。②压力损失，为除尘器进、出口处气流的全压的绝对值之差，表示流体流经除尘器所耗的机械能，关系到除尘器的能量消耗和除尘系统中风机的合理选择。③处理气体量，表示除尘器处理气体量的大小。④负荷适应性，反映除尘器性能可靠性的技术指标。负荷适应性良好的除尘器，当处理的气体量或污染物浓度在较大范围内波动时，仍能保持稳定的除尘效率。6-26在使用袋式除尘器时应注意什么问题？【答】①袋式除尘器的应用范围要受滤料的耐温耐腐蚀性等性能的限制。如目前常用的滤料适用于80～140℃，如用袋式除尘器处理更高温度的烟气，必须预先冷却。②不适宜于黏性强及吸湿性强的粉尘，特别是烟气温度不能低于露点温度，否则会产生结露，导致滤袋堵塞。③处理高温、高湿气体时，为防止水蒸气在滤袋凝结，应对含尘空气进行加热并对除尘器保温。④不能用于有爆炸危险和带有火花的烟气。⑤处理含尘浓度高的气体时，为减轻袋式除尘器的负担，应采用二级除尘系统。用低阻力除尘器进行预处理，袋式除尘器作为二级处理设备。6-27袋式除尘器的阻力和过滤风速主要受哪些因素影响？【答】袋式除尘器的压力损失不但决定着它的能耗，还决定着它的除尘效率和清灰时间间隔，它与除尘器结构形式、滤料特性、过滤风速、粉尘浓度、清灰方式、气体温度及气体粘度等因素有关。其过滤风速的大小与除尘器的清灰方式、清灰制度、粉尘特性、入口含尘浓度等因素密切相关。6-28你能说出几种工业通风过程中常用的袋式除尘器吗？【答】①机械振动清灰除尘器。利用机械装置振打或摇动悬吊滤袋的框架，使滤袋产生振动而清除积灰。该方式适用于以表面过滤为主的滤袋，宜采用较低过滤风速。②气流反吹清灰除尘器。利用与过滤气流反向的气流，使滤袋变形，粉尘层受挠曲力和屈曲力的作用而脱落。反吹风时气流在整个滤袋上分布较均匀，振动也不强烈，但清灰强度小。③ 脉冲喷吹类。借助各种脉冲控制供气系统，将压缩空气在短暂的时间内经喷嘴高速喷射进入滤袋顶部的文氏管，同时诱导数倍于喷射气流的空气进入滤袋，造成滤袋内较高的压力峰值和较高的压力上升速度，使袋壁获得很高的向外加速度，从而清落灰尘。此类除尘器的清灰能力最强，效果最好，可允许较高的过滤风速并保持低的压力损失，发展迅速。6-29有一两级除尘系统，系统风量为2.22m3/s，工艺设备产尘量为22.2m3/s，除尘器的除尘效率分别为80%和90%，计算该系统的总效率和排空浓度。【解】总效率：已知进入除尘器的粉尘量由效率的定义式可得除尘器出口粉尘量即得排空浓度：6-30有一两级除尘系统，第一级为旋风除尘器，第二级为电除尘器，处理一般的工业粉尘。已知起始的含尘浓度为15g/m3，旋风除尘器效率为80%，为了达到排放标准要求，电除尘器的效率最少为多少？【解】查相关规定取第二类生产性粉尘（第二类是指含10%以下的游离二氧化硅的煤尘及其它粉尘）的排放标准为150mg/m3，既，且需要除尘系统的总效率为由得6-31金钢砂尘的真密度，在标准大气压力、20℃的静止空气中自由沉降，计算粒径dp=2、5、10、40时尘粒的沉降速度。【解】在标准大气压、20℃温度下空气的动力粘度为18.1×10-6N·s/m2，忽略空气与粒径的密度差值，尘粒在静止空气中只有沉降时，其末端沉降速度计算公式为：dp=2时， 同理，dp=5时，；dp=10时，；dp=40时，。由以上计算可知，当粒径直径较小时，其沉降速度很小，重力沉降作用不明显，因此重力沉降室仅适用于50以上的粉尘。6-32对某电除尘器进行现场实测时发现，处理风量L=55m3/s，集尘极总集尘面积A=2500m2，断面风速v=1.2m/s，除尘器效率为99%，计算粉尘的有效驱进速度。【解】静电除尘器的除尘效率：则有效驱进速度为6-33某旋风除尘器在实验过程中测得下列数据：粒径0~55~1010~2020~40>40分级效率7092.59699100实验粉尘的分散度1417252321求该除尘器的全效率。【解】全效率与分级效率的关系为：故该除尘器的全效率为：6-34结合湿式除尘器的优点和缺点，说明在湿式除尘器使用中应注意什么问题？【答】①湿式除尘器的优点是结构简单，投资抵，占地面积小，除尘效率高，很多有害气体都可采用湿法净化，因此湿式除尘器同时用以除尘和净化有害气体。②湿式除尘器适宜用于处理捕集非纤维尘和非水硬性的各种粉尘，尤其适宜用于净化高温、易爆和易燃的气体。③湿式除尘器的缺点是有用物料不能干法回收，泥浆处理比较困难；它的洗涤废水中，除固体微粒外，还可能有各种可溶性物质，若将洗涤废水直接排入江河或下水道，会造成水系污染。因此，对洗涤废水要进行处理，否则会造成二次污染。高温烟气洗涤后，温度下降，会影响烟气在大气中的扩散。④在寒冷地区使用使用要有必要的技术措施，防止冬季结冰。6-35何为粉尘比电阻？为什么粉尘的比电阻过大或过小都会降低电除尘器的效率？ 【答】粉尘比电阻是评定粉尘导电性能的一个指标，对除尘器的有效运行具有显著的影响。其定义式为，U为施加在粉尘层上的电压，I为通过粉尘层的电压，A为粉尘层面积，为粉尘层的厚度。粉尘按比电阻值大小分为低阻型（<104）、正常型（104~1011）、高阻型（>1011）粉尘的比电阻过大使得尘粒放电缓慢，易导致“反电晕”现象；粉尘的比电阻过小，粉尘放电迅速，可能导致二次扬尘；唯有正常型尘粒才能以正常速度放出电荷，一般都能获得较高的除尘效率。6-36除尘器的选择应考虑哪些因素？【答】①含尘气体的化学成化、腐蚀性、爆炸性、温度、湿度、露点、气体量和含尘浓度。②粉尘的化学成分、密度、粒径分布、腐蚀性、亲水性、磨琢度、比电阻、黏结性、纤维性和可燃性、爆炸性。③经除尘器净化处理后的气体的容许排放标准。④除尘器的压力损失与除尘效率。⑤粉尘的回收价值和回收利用形式。⑥除尘器的设备费、运行费、使用寿命、场地布置及外部水源、电源条件等。⑦维护管理的繁简程度。第七章建筑空气调节7-1完整的空调系统应由哪些设备、构件所组成？【答】完整的空调系统应由空调及其冷热源设备、介质输配系统、调控系统和受控环境空间这几部分所组成。7-2试述空调系统的主要分类与划分原则。【答】空调系统按空调环控内容与水准可分为工艺性或舒适性空调系统。按空气处理设备的集中程度可分为集中式空调系统、半集中式空调系统、分散式空调系统。按负担室内热湿负荷所用的介质可分为全空气系统、空气—水式空调系统、全水式空调系统、冷剂式空调系统。按系统风量调节方式分为定风量空调系统、变风量空调系统。按系统风管内风速大小分为低速空调系统、高速空调系统。按热量传递（移动）的原理分为对流式空调系统和辐射式空调系统。就全空气系统而言，按被处理空气的来源分为封闭式空调系统、直流式空调系统、混合式空调系统，按空气调节区送风参数的数量分为单风管空调系统和双风管空调系统。工程实践中，空气系统的具体划分一般应遵循以下原则：①系统内各房间邻近且位于同一朝向、层次或区段，负荷特性较为一致；② 系统内各房间具有相同或相近的温湿度、洁净度和噪声级等环控参数要求或其他环控要求；③系统内各房间具有相同或相近的使用班次及运行特点；④应尽量减少风道长度，避免重复，以便于施工、管理和调试；⑤系统规模不宜过大，注意与设备的容量，性能相匹配，利于调节、使用、维护与降噪；⑥系统初投资和运行费用能够达到综合节省。7-3试述封闭式系统、直流式系统和混合式系统的系统形式及其优缺点。图7.1空调系统风量平衡关系【答】全部循环使用空气调节区的回风，不补充新风的系统称为封闭式空调系统；全部使用新风不使用回风的系统称为直流式空调系统；而使用部分新风部分回风的系统称为混合式空调系统。封闭式系统可以节能，但不符合卫生要求，主要用于工艺设备内部的空调和很少有人愿出入但对温度、湿度有要求的物资仓库等；直流式系统能量损失很大，只在有特殊要求的放射性实验室、散发大量有害（毒）物的车间及无菌手术室等场合应用。封闭式和直流式系统都只在特定情况下使用，对于绝大多数场合，往往需要综合两者的利弊，即采用混合式空调系统。7-4全空气空调系统几个环节的风量平衡关系如何？【答】如图7.1，L为设计工况下房间的送风量，LX从回风口吸走的循环风量，LS为在室内正压作用下经门窗缝隙向外渗透的风量，LW为空调器使用的新风量，LH为回风量，LP则是该系统应向外界排除的风量。针对不同的研究对象，可以写出相应的风量平衡关系式：①对空调房间：②对于空调器：③对空调系统：。7-5两种干、湿球温度分别为36℃、26℃和26℃、19℃的空气以1：3的比例混合，求混合后的i、d、t(大气压力为101.325kPa)。【解】根据两种空气的干球和湿球温度，可在i-d图上确定A、B两点，查得焓值分别为80.5kJ/kg和54.1kJ/kg，根据质量守恒原理式：得混合后空气的焓值i为60.7kJ/kg，该焓值所在的等焓线与AB连线的交点即为混合点，可查得混合后空气的状态参数为d=12.5g/kg，t=28.5℃，i=60.7kJ/kg。7-6分别表示出一、二次回风集中空调系统的装置原理图示、夏冬季节设计工况下的i-d图分析及其相应空的气处理流程的完整表述。【答】对于一次回风集中空调系统，装置原理图示见图7-2，夏冬季节设计工况下的i-d图分析见图7-3与7-4。 一次回风集中空调系统二次回风集中空调系统图7-2装置原理比较图 一次回风集中空调系统二次回风集中空调系统图7.3夏季工况i-d图示夏季工况处理流程图：一次回风：二次回风： 一次回风集中空调系统二次回风集中空调系统图7.4冬季工况i-d图示冬季工况处理流程图：一次回风：二次回风：7-7对于一、二次回风喷水式空调系统冬季工况下，若新风与回风按夏季规定的最小新风量直接混合，混合点的焓值高于或低于机器露点的焓值，应如何调节？【答】一次回风喷水式空调系统中，在冬季工况下，是将新回风混合空气等焓减湿处理到露点状态，若混合点的焓值高于机器露点的焓值，利用改变新风比，加大新风量的办法进行调节；若混合点的焓值低于机器露点的焓值，这种情况下应将新风预热(或新风与回风混合后预热)，使混合点必须落在机器露点的等焓线上。NLCOOOOOO图7.5一次回风新风预热方案7-8如何判定一次回风空调系统冬季是否需要设置预热器？【答】 设置预热器的目的是防止冬季新风与回风按夏季规定的最小新风量直接混合后的焓值小于机器露点的焓值，因此先按夏季最小新风比计算出混合点的焓值，如图7.5中，若，则需要设置预热器。或者先假定存在着预热后既能满足规定新风比m，又能采用绝热加湿的某一焓值，根据两种不同状态空气的混合规律，可以写出以下关系式：，并且有，可得出，当设计地点的冬季室外参数满足时，需设预热器。7-9对一、二次回风空调系统中的两种新风预热方案及其适用性进行比较，并阐明这两种方案预热量的关系。【答】如图7.5中，两种预热方案是指：方案一，新风与回风先混合后再预热方案，点与N点混合到点后预热到C点；方案二，新风先预热后再与回风混合方案，点预热到点后再与N点混合到C点，两种方案的预热量是相同的。方案二是针对一些寒冷地区温度较低，尤其当室内要求有较大的相对湿度（如纺织车间）时提出来的方案，如果采用方案一，其混合点有可能处于过饱和区（雾状区）内产生结露现象，如图7.6中的C1点，这时水汽会立即凝结析出，空气成饱和空气（状态B），对空气过滤器的工作极其不利。两种方案的预热量计算式分别为：方案一，；方案二，，在图中可看出两种过程正好构成了两个相似三角形，由相似关系得，即，两种方案的预热量相等。NW1图7.6混合点在雾区C1B CNOεLWOOOOO图7.7一次回风系统夏季处理过程W7-10试证明在具有再热器的一次回风系统中，空调系统冷量等于室内冷负荷、新风负荷和再热负荷之和(不考虑风机和风管温升)。【解】如图7-7中的一次回风系统中，室内冷负荷为：(1)新风负荷：(2)再热负荷：(3)新风比：(4)系统冷量：(5)由式(4)将表达成的关系式，并代入到式(2)中得即空调系统冷量等于室内冷负荷、新风负荷和再热负荷之和，得证。7-11某空调房间，室内设计空气参数为＝20℃，＝60%；夏季室外空气计算参数为＝37℃，＝27.3℃，大气压力B＝98659Pa（740mm）。室内冷负荷Q＝83800kJ/h，湿负荷W＝5kg/h。若送风温差＝4℃，新风比m为25%，试设计一次回风空调系统，作空调过程线并计算空调系统耗冷量及耗热量。【解】①计算热湿比ε并作空调过程线： 根据送风温差＝4℃得送风温度为16℃，在相应大气压力的i-d图上，过N点作线，与16℃等温线交点即为送风状态点O；再由O点作等湿线，交线于L点；在图上作出W点，在NW线上由新风比为10％作出C点，连接各点即得空调过程线，如图7.7。各点状态参数：＝20℃，；＝37℃，；＝16℃，；=12.3℃，②计算空调送风量：③求混合点C的焓值：由，得④计算系统再热量：⑤计算系统耗冷量：室内冷负荷：新风负荷：室内冷负荷、新风负荷、再热量三者之和应该等于系统冷量NWL2O图7.8二次回风系统夏季处理过程CC。7-12条件同7-11题，要求设计二次回风空调系统，作空调过程线，并计算空调系统耗冷量。【解】二次回风式空调系统的空调过程线如图7.8中实线部分： ①确定露点参数由题7-11得：，，，空调送风量G=4.751kg/s。ε线与相对湿度95%线相交于L点，查得②求第一次混合风量与回风量新风量=mG=25%×4.751kg/s=1.188kg/s，第一次混合总风量：=2.351kg/s第一次混合回风量：==2.351kg/s–1.188kg/s=1.163kg/s③求一次混合点的焓值由得，④求系统耗冷量==77.1kW7-13试比较7-11及7-12题两种系统的能耗量，并分析形成这种差别的原因【答】7-11题中的一次回风系统能耗量为95.02kW，与7-22题中的二次回风系统能耗量77.11kW相比，多消耗18kW，基本等于一次回风系统中的耗热量。造成这种差别的原因是二次回风系统并未设再热过程，而是以回风的第二次混合来取代了一次回风系统的再热过程，通过系统热量平衡和风量平衡可知系统能耗量等于室内冷负荷、新风负荷、再热负荷三项之和，而二次回风系统就省去了再热这一过程，这一节省量正好等于已能节省的相当于一次回风系统的再热量。7-14如题7-11中的空调房间，冬季房间热负荷12570KJ/h，余湿量5kg /h，冬季室外空气状态参数为＝-6℃，=80%，设计采用一次回风与二次回风的集中式空调系统，绘制空气处理过程线，计算空调系统耗热量，并作比较。【解】Ⅰ.一次回风冬季工况：①计算冬季热湿比并确定冬季送风状态点：冬季采用与夏季相同的送风量，室内点（N）、夏季送风点(O)、露点（L1）与夏季相同，题7-11已确定，，，。在焓湿图上，L1点所在的等湿线与冬季热湿比线的交点即为冬季送风状态点，查得C1NOεL1WOO图7.9一、二次回风系统冬季处理过程W1OL2WC2WC11C22②确定混合状态点C1：由得则，需要对混合空气预加热。预热量为：过C1作等湿线与L1点所在的等焓线相交与C11点，则可确定冬季处理全过程。参看图7.9。③计算系统耗热量再热量：系统所需总加热量：Ⅱ二次回风冬季工况：冬季采用与夏季相同的送风量，室内点（N）、夏季送风点(O)、露点（L2）与夏季相同，题7-12已确定，，，。 ①确定第二、第一次混合过程：由于冬季与夏季第二次混合过程完全相同，冬季的送风量和夏季也相同，所以两次混合过程的混合比均相同。题7-12中夏季二次回风系统第一次混合比为：即冬季一次混合比也为50.5%，则一次混合点C2的焓值为：即可确定C2点。由于，需要对混合空气预加热。预热量为：②过C2作等湿线与L2点所在的等焓线相交与C22点，则可确定冬季处理全过程。③计算再加热量④冬季所需总热量为⑤与一次回风系统比较：在焓湿图中，二次回风系统的机器露点沿曲线将略有下降，而一次混合状态点则会向左下方有所偏移。从能源消耗方面看，二者中的耗热量却是相等的。7-15概述一次回风与二次回风集中空调系统的区别并分析其适用性。【答】二次回风空调系统与一次回风空调系统的区别就在于二次回风空调系统采用了在喷水室或空气冷却器后与回风再混合一次来代替再热器（夏季工况）或减少再热量（冬季工况）的系统形式，直接导致其机器露点偏低。从能源消耗方面来看，夏季工况下二次回风系统比一次系统节省冷量，节省的部分正好等于一次系统中的再热量；冬季工况二次回风系统节省了部分再热量，但总的耗热量却是相等的，即二次回风系统在冬季并无节能效果。相对而言，一次回风空调系统处理流程简单，操作管理方便，机器露点较高，有利于冷源选择与运行节能；不利之处在于采用了再热过程—— 若非确保N，O状态所必需，则将造成能量浪费。但是，对于室内状态和送风温差并无严格要求的工程，完全可以取消人为的再加热（采用露点送风），采用一次回风系统将收到良好的综合效益。正因如此，一次回风系统极其广泛地应用于各种建筑物，尤其是大量以舒适要求为主的空凋场所。二次回风空调系统则不同，它以二次混合取代再热过程，带来显著节能效益，但其设备、管理趋于复杂，且机器露点偏低，这不仅导致制冷系统运转效率变差，还可能限制天然冷源的利用。因此，它只适合用于对室内温湿度参数要求严格、送风温差小而送风量大的恒温恒湿或净化空调之类的工程。7-16将风机盘管加新风系统与全空气系统进行比较，指出其优缺点。【答】优点：①使用方便，能进行局部区域的温度控制，且手段简单。②根据房间负荷调节运行方便，如果房间不用时，可停止风机盘管运行，有利全年节能管理。③风、水系统占用建筑空间小，机房面积小，风机盘管机组体积较小，结构紧凑，布置灵活，适用于改、扩建工程。④水的密度比空气大，输送同样能量时水的容积流量不到空气流量的千分之一，水管比风管小得多。缺点：①末端设备多且分散，运行维护工作量大。②风机盘管运行时有噪声，通常机组余压甚小，气流分布受到限制。③对空气中悬浮颗粒的净化能力、除湿能力和对湿度大控制能力比全空气系统弱。7-17当采用风机盘管机组系统时，在焓湿图上绘制下述四种情况下的夏季空气处理过程，并写出它们的空气处理流程：（1）新风靠渗透进入室内；（2）室外空气直接引入风机盘管；（3）处理后的新风直接进入室内；（4）处理后的新风送入风机盘管。【解】（1）第一种情况：WNMεO夏季空气处理过程图：空气处理流程为：NMWONε（2）第二种情况：εNLNWC夏季空气处理过程图：空气处理流程为： WLNCε（3）第三种情况：夏季空气处理过程图：空气处理流程为：WLNMOεWLMNONε（4）第四种情况：WLNOεC夏季空气处理过程图：空气处理流程为：WLNNεOC7-18风机盘管的新风供给方式有哪几种？各自的应用特点如何？【解】风机盘管的新风供给方式可分为两大类：①不对新风进行预处理，较简单的方式是靠浴厕机械排风引导新风渗入室内和从墙洞用短管将新风引入空调机组。这两种方式属于分散式系统，对新风未进行预处理，其风系统是很简单的，从而难于保证入室新风的质量或品质，室内参数会受新风状态变化的较大干扰，因此仅适用于室内人少或环境要求不高的场合。② 对新风进行处理，另行设置相对独立的集中新风系统。新风处理之后又有两种方式：方式一，直接将新风送到风机盘管吸入段，与房间的回风混合后，再被风机盘管冷却（或加热）后送入室内。这种方式的优点是比较简单，缺点是一旦风机盘管停机后，新风将从回风口吹出，回风口一般都有过滤器，此时过滤器上灰尘将被吹入房间；如果新风已经冷却到低于室内温度，导致风机盘管进风温度降低，从而降低了风机盘管的出力。一般不推荐采用这种送风方式。方式二，新风与风机盘管的送风并联送出，可以混合后再送出，也可以各自单独送入室内。这种系统安装稍微复杂一些，但避免了方式一的两条缺点，卫生条件好，应优先使用这种方式。WLNMOε图7.10风机盘管加集中新风系统夏季空调过程7-19某旅馆房间采用风机盘管及单独送新风空调系统，新风量100，由室外状态＝36℃，＝45.9%，处理至＝19.1℃，＝90%后送入房间。客房要求＝25℃，＝50%，房间冷负荷Q＝1200Kcal/h，湿负荷W＝220g/h，送风温差=10℃。试设计空气调节过程线，并计算风机盘管表冷器负荷。（1Kcal/h=1.163W）。【解】由题意：①计算热湿比ε和确定送风状态点O：在相应大气压力的i-d图上，由＝36℃，＝45.9%与＝25℃，＝50%分别在i-d图上画出点W、N，过N点作线，根据送风温差＝10℃得出送风状态点温度为15℃，则15℃等温线与线交点即为送风状态点O再由＝19.1℃，＝90%确定L点并查得：，，②计算房间总送风量：③计算风机盘管处理风量：新风量为100，即0.033则风机盘管处理风量④确定M点并计算风机盘管表冷器负荷：由混合方程得 由等值线与的交点即可确定风机盘管处理空气的终状态点M。风机盘管表冷器负荷：7-20某双管风道定风量空调系统，已知室外参数为35℃、50%，室内参数为27℃、65%，气压101,325N/m2，热风道旁通风量为1000m3/h，送风量4000m3/h，新风比为0.3。冷却器出口参数12℃、95%，冷风道温升1℃，送风机温升1℃。最大送风温差12℃，试求夏季设计状态下可消除的室内冷负荷和湿负荷。【解】①确定第一次混合点M及H点在i-d图上确定N点、W点，N点状态参数为：＝27℃，，＝。并根据新风比在连线上确定M点；又冷风道温升1℃，则H点则由M点沿等湿线提高1℃而确定，其状态参数为：＝30.4℃，。②确定机器露点L与L′点ONMHWL图7-11双风道系统夏季工况室内风与新风混合后，被分为俩路分别进入冷风道与热风道，风量分别为3000m3/h和1000m3/h。冷风道里的风经过降温减湿到机器露点L，并有温升1℃，到达L′点。在i-d图上可分别确定L与L′点。L′点状态参数为＝30.4℃，③确定第二次混合点0与ε线冷热风道风量和焓值均已知，则根据混合关系可在连线上确定O点，O点状态参数为＝，。各状态点点均已确定，连接O点与N点即可确定ε线。④求可消除的室内冷负荷和湿负荷。室内冷负荷： 由得又，则7-21已经某空调系统空气处理装置如下，房间余热量为Q，余湿量为W，请在I-d图上绘出其夏季空气处理的变化过程，并确定送风量G、新风比m和需冷需热量Q冷、Q再热。(各状态点参数值均已确定)图7-12题7-21图【解】其夏季空气处理过程在i-d图上为：WLNεC2C1O其处理流程为：εNONC1LC1C2W送风量：新风比：m=第二次混合旁通风量比： 所需冷量：ONL图7-13室内负荷变化调节图所需再热量：7-22阐述变风量空调系统的经济性。【答】普通集中空调系统的设计送风量是按照房间最大热湿负荷加以确定的，并维持全年不变，被称之为定风量系统。实际中，室内热湿负荷经常处于部分负荷而非最大值。当室内负荷变化时，定风量空调系统保持送风量不变，而靠改变送风状态来满足室内温湿度的设计要求。如图7-13中，当室内显热冷负荷减少时，定风量系统通过增加再热量来提高送风状态点O点的位置，以保证N点要求，这势必造成冷量、热量的双重浪费。变风量空调系统则保持送风参数不变，通过变风量末端装置调节送风量也能达到室内温湿度的设计要求，它能充分利用允许的最大送风温差，节约再热量及与之相当的冷量，加上风机电耗的节省，使其系统运行经济性有明显的增加，7-23变风量空调系统适用于什么场合？系统设计时需要注意哪些问题？【答】《公共建筑节能设计标准》（GB50189-2005）5.3.4规定下列全空气空调系统宜采用变风量空调系统：①同一个空气调节系统中，各空调区的冷、热负荷差异和变化大、低负荷运行时间较长，且需要分别控制各空调区温度；②建筑内区全年需要送冷风。在系统设计时应注意以下几个问题：1）系统风量确定。变风量空调系统集中式空调机组送风量根据系统总冷负荷逐时最大值计算确定；区域送风量按区域逐时负荷最大值计算确定；房间送风量按房间逐时最大计算负荷确定。因此，各空调房间末端装置和支管尺寸按空调房间最大送风量设计；区域送风干管尺寸按区域最大送风量设计；系统总送风管尺寸按系统送风量设计。变风量系统送风管按中压风管要求制作。2）气流分布问题。由于风口的变风量，会影响到室内气流分布的均匀性和稳定性，从而影响人体的舒适感。宜采用扩散性能好的风口（喷射型风口扩散性能较差）。此外，配置多个风口比用少量风口的效果为好。3）风机控制。使用节流弄末端装置时，在节流过程中管道内的静压增加，特别是在过量节流后，会引起噪声增加，甚至风机进入不稳定区工作。另外，如果管道同静压力超过末端装置的容许静压，则调节失灵。故必须在风管内设置静压控制器，根据风管内静压的变化控制送风机的风量，比较经济和合理的措施是调节风机的转速或风机的进口导叶装置，才能实现节约动力的效果。 7-24结合空调热水系统与采暖热水系统的差异，分析空调热水系统在设计方面需要特殊考虑哪些问题？【答】两者主要区别就在于工作介质的温度参数各不相同，热水系统受到空调场所较高卫生标准和空调设备内自控原件环境温度的控制，比采暖热水系统温度低的多，对于同一台兼做冷冻的设备其热水温度也受到限制。就供回水温差而言，增大温差可减少系统流量，但会使系统水力稳定性计算，所以空调热水系统供回水温差也小。水温不同除影响系统的热工性能、流量大小外，还会使水的密度、运动粘度等物性参数发生变化，从而引起系统阻力的改变，另外对管道材料的化学物理特性也有影响。鉴于以上差异，空调热水系统在设计方面需要特殊考虑以下问题：①由于受水温和水温差的限制，空调水系统的自然作用压力较小，故空调水系统通常都是采用机械循环方式；另外，常用于供暖热水系统中的单管式系统，在空调水系统中由于水温差较小通常不采用。②在相同热能条件下，空调水系统的流量较大，对提高系统的水力稳定性、减轻系统水力失调有利。③空调系统水流量的增加，导致水泵输送能耗加大，降低水泵能耗对节约系统运行总能耗显得更为突出。④空调系统中各用户负荷差异大，运行期间负荷变化大，采用合理的控制调节方式是空调水系统正常运行、降低能耗的重要保证。7-25开式循环和闭式循环水系统各有什么优缺点？【答】开式系统是管道与大气相通的一种水系统。其优点在于夏季可采用喷水室冷却空气以及水池的蓄冷能力，可以减少冷热源设备的开启时间，增加能量调节能力，且水温波动小。缺点是水泵扬程大、停泵后的管道腐蚀问题严重以及水力平衡困难。在开式系统中，还应注意水泵的吸入侧应有足够的静水压头，尤其是热水系统，应确保吸入侧不至于发生汽化现象。闭式水系统管道内没有任何部分与大气相通，仅在系统的最高点设膨胀水箱。解决了开式系统的腐蚀问题，但是需要设置定压设备。水泵扬程小，因为不设水池，中央机房占地面积小。处理空气时只能采用封闭式冷、热盘管，且系统本身几乎不具备蓄冷能力，对制冷机组的要求较高。7-26按供、回水管数分类水系统有哪些形式？各自的特点是什么？【答】可分为两管制、三管制、四管制及分区两管制水系统。两管制系统：一根供水管，一根回水管，各组换热设备井联在供、回水管之间。两管式系统各换热设备流量可单独控制，使用灵活，调节方便，初投资省，应用广泛。 三管制水系统：两根供水管分别供冷水和热水，一跟回水管冷、热水共用，各组换热设备并联在供、回水管之间。这种系统型式虽比四管制经济，但共用回水管会造成冷量和热量的混合损失，同时调节控制也较复杂。四管制水系统：采用两根供水管、两根回水管，分别供热水和冷水，各组换热设备并联在供、回水管之间。适应于一些负荷差别比较大，供冷和供热工况交替频繁或同时使用的场合。这种系统型式初投资较高，但运行很经济，对冷热转换和室温调节均具有良好的供应性，往往应用于对舒适性要求较高的建筑物。分区两管制系统：系统空气处理装置采用双管制连接，根据用户需要进行环路分区，各分区分别与冷、热水干管并联。适用于当建筑物内供冷和供暖工况不是频繁转变，但有些区域需要全年供冷时，对于过渡季节或冬季可根据需要，向不同区域分别供冷或供热，比四管制系统节省投资和空间尺寸，但调节能力不如四管制，投资比普通两管制高。7-27什么是定流量和变流量系统？【答】定流量系统是指保持输配管路中的循环水量为定值的系统，空调房间热湿负荷变化可通过改变整个系统和末端设备的供、回水温度来控制室内温湿度，或者通过在换热设备处装设电动三通阀，借助改变进入末端设备的水量来实现用户局部调节，而系统流量保持不变，各用户间不互相干扰，运行稳定好，但系统始终处于大流量运行，增加水泵能量消耗。变水量系统则是保持供水温度在一定范围内，通过电动二通阀改变末端设备和系统的循环水量来满足空调用户的的冷热负荷要求，水泵运行能耗大幅减少，但控制系统较为复杂。7-28高层建筑空调水系统设计应着重解决哪些工程技术问题？【答】①由于系统承压能力带来的技术问题。高层建筑高度较高，水系统内的水静压力有可能超过管道、设备的承压能力；另外，建筑设计客观上形成低区群房和高区塔楼两大功能区。所以要依据设备、管道的承压能力进行合理的竖向分区。②由于空调用户负荷特性差异带来的技术问题。高层建筑使用功能日趋复杂，商业服务用户所占比例很大，空调系统大多为间歇使用；大型建筑客观存在内区和外区，内区空调负荷几乎不受室外气象参数影响，需要全年供冷，而外区根据室外温度、湿度变化，有时需要供冷，有时需要供暖；建筑内不同朝向的房间太阳辐射的热作用是不一样的，会引起过渡季节南向房间需要供冷，而北向房间需要供暖。7-29空调常用冷却塔有哪些类型？试述各自的工作原理及应用特点。【答】①逆流式冷却塔：在风机的作用下，空气从塔下部进人，顶部排出，水从上至下穿过填料层。空气与水在冷却塔内竖直方向逆向而行，热交换效率高。冷却塔的布水设备对气流有阻力，布水系统维修不便，冷却水的迸水压力要求为0.1MPa。 ②横流式冷却塔：工作原理与逆流式相同。空气从水平方向横向穿过填料层，然后从冷却塔顶部排出，水从上至下穿过填料层，空气和水的流向垂直，热交换效率不如逆流式。横流塔气流阻力较小，布水设备维修方便，冷却水阻力不超过0.05MPa。③引射式冷却塔：取梢了冷却风机，利用喷口高速水射流的引射作用，在喷口喷射水雾的同时，把一定量的空气导入塔内与水进行热交换。冷却水进水压力要求0.1~0.2Mpa④蒸发式冷却塔：冷却水通过盘管与塔内的喷淋循环水进行换热，室外空气在风机作用下送至塔内．使盘管表面的部分水蒸发而带走热量。主要优点是冷却水系统为全封闭式系统，水质不易受到污染；在过渡季节，可作为蒸发冷却式制冷设备，使冷却水直接当作空调系统的冷冻水使用，从而减少冷水机组的运行时间。蒸发式冷却塔换热效率低，电耗较大，冷却水在盘管中的循环阻力较大，只有在有条件兼作蒸发冷却制冷装置使用时，才采用这种型式。7-10空调水系统的主要附属设备有哪些？分析各自的作用。【答】①分水器与集水器：便于连接通向各个空调分区的供水管和回水管，有利于各空调分区的流量分配，便于调节和运行管理，同时在一定程度上有均压的作用。②平衡阀：主要功能有测量流量、调节流量、隔断功能、排污功能。③过滤器或除污器，应安装在用户入口供水总管、热源（冷源）、用热（冷）设备、水泵、调节阀等入口处，用于阻留杂物和污垢，防止堵塞管道与设备。④压力表和温度计。7-31空调冷凝水系统设计中应注意哪些问题？【答】①管道腐蚀问题。冷凝水管道可采用聚氯乙烯塑料管和镀锌管道，不宜采用镀锌钢管。采用镀锌钢管时，为防止冷凝水管道表面结露，通常需设置保温层。②冷凝水排放问题。应沿着冷凝水流向设置足够的管道坡度，其支管坡度不宜小于0.01，干管坡度不宜小于0.005，不应有积水的部位；冷凝水积水盘位于机组内的负压区时，为避免冷凝水倒吸，集水盘的出水口处必须设置水封。冷凝水立管顶部应设计通大气的透气管；冷凝水管管径应该按冷凝水流量和冷凝水管最小坡度确定。7-32某空调水系统用户侧计算冷负荷为1200kW，冷冻水供回水温分别为7和12，用户侧最不利循环环路的管路总长度为540um，冷水机组蒸发器水阻力为65kPa，空气处理设备水阻力为40kPa，若系统管道阻力按平均比摩阻=100Pa/m，局部阻力占系统总阻力的50%估算，试确定用户侧水系统循环水泵的扬程和流量应为多少？【解】①根据该系统冷负荷，得系统流量（考虑10%的附加余量）： =63.0kg/s②计算循环水泵扬程根据：，其中：：沿程损失占总压力损失的百分数，本系统取50%：最不利循环环路的循环作用压力：最不利循环环路的总长度所以，=100×540×10-3/50%=108kPa水泵扬程应能克服系统沿程阻力、局部阻力和设备阻力，故其扬程为P=108kPa+65kPa+40kPa=213kPa考虑10%的富余压力：P=213kPa×（1+10%）=234.3kPa换算成水柱压力，得循环水泵所需扬程为：H=23430/980=23.9m第八章空调房间的气流组织8-1送风口和回（排）风口的气流分布规律有哪几种？对比分析三者各自的特点。【答】规律有三种，分别为：等温自由紊流射流、非等温自由射流、受限射流。等温自由紊流射流：空气从喷嘴以较大的速度射入相对静止的空气中形成一股紊流射流，当送风口的长宽比小于10，并且周围房间的空间相对于射流断面大很多，气流流动不受任何固体壁面的限制时，这种条件下称的射流为等温自由紊流射流。射流与周围的气流进行动量、质量交换。射流轴线速度在一段长度内保持不变，然后随距离增大而减小。非等温自由射流：区别于等温自由紊流射流的是送风温度与房间的温度不相同。送风温度高于室温的称为“热射流”；反之，称为“冷射流”。射流与周围的气流不仅进行动量、质量交换，还进行热量交换。由于射流是温度与周围空气的不同，故而密度不同，会是射流轴线产生弯曲。热射流时，射流轴线向上偏斜；冷射流时，射流轴线向下偏斜。 受限射流（有限空间射流）：射流边界的扩展受到房间壁面的影响，不能自由的扩展。射流扩展时不断卷吸周围的空气，周围远处的空气必然要来补充，但由于壁面的影响，会产生涡旋现象。同时由于回流范围有限，是射流外逸，使得射流与回流合并形成大涡旋。8-2常用的全空气系统形式之一是“均匀布置送风口，回风口采用集中”，为什么此形式具有较强的实用性？【答】在回（排）风口流速分布图中，由的等速面查的，在排风口的无因次距离处，回（排）风口的速度衰减极快。回（排）风口的速度衰减块的特点，决定了它的作用范围有限。因次，在研究气流组织时，主要考虑送风口出流射流的作用，兼考虑回（排）风口的合理位置。8-3常见送风口形式有哪些？各自的应用范围和特点？【答】（1）侧送风口：横向送出气流。优点：射程长、射流温度和速度衰减充分。常用侧送风口形式有：①格栅送风口：应用普遍，用于一般的空调工程。②单层百叶送风口：叶片活动，可根据冷热射流调节出风角度，用于一般的空调工程。③双层百叶送风口：叶片活动，内层对开叶片用于调节风量，外层叶片用于调节出流角度，用于较高精度的空调工程。④三层百叶送风口：有对开的叶片调节风量，又有水平、垂直叶片可调上下倾角射流扩散角，用于高精度的空调工程。⑤带出口隔板的条形送风口：常设于工业车间的截面变化的均匀送风管上，用于一般的精度的空调工程。⑥条形送风口：常配合消声静压箱使用，常作为风机盘管、诱导器的出风口，适用于一般精度的民用建筑的可调工程。（2）散流器：安装在顶棚上的送风口。送风和回风的射程均比侧送方式短，射流扩散好。其送风气流形式有：①平送方式：在商场、餐厅等大空间中应用广泛。②下送方式：射流流程短，工作区有较大的横向区域温差，管道布置复杂，使用于少数工作区域保持平行流和建筑层高较大的空调房间。（3）孔板送风口：空气经过若干小孔的孔板进入房间。射流扩散和混合效果好，混合过程短，温度和速度衰减快，因而工作区温度和速度分布均匀。适用于对区域温差和工作区风速要求不严格、单位面积送风量大、室温允许波动范围小的空调房间。（4）喷射式送风口：射程远，系统简单，投资较省，一般能满足工作区舒适条件。适用于像体育馆、剧院、候车（机）大厅、工业厂房等高大空间的大型建筑。（5）旋流送风口：气流一面旋转一面向周围空气扩散送出。混合和衰减效果好，常用灰尘量小的计算机放一类的地面送风。8-4空调房间的气流组织形式有哪些？各自的能效特性和对室内环境的影响如何？【答】① 上送下回：送风有房间的上部（顶棚或墙壁上部）送入，回风口布置在房间下部。冬季运行时易使热风下降。顶棚孔板送风下部回风的系统，适用于温、湿度和洁净度要求高的洁净室。②上送上回：是常用的一种方式。可以将送、回风口全部集中布置在上部，且设吊顶，使管道安装，便于装潢。③下送上回：置换送风是其中一种形式，其排风温度高于工作区的温度，具有一定的节能效果，而且室内的空气质量效果好。④中送风：适用于高大空间，主要控制工作区温度，此方式节能，但是存在温度“分层”现象。8-5已知某空调房间体积较大，天花板附近有一园筒形送风口，风口轴线与天花板平行。室内温度为26℃，送风速度为4m/s，送风口直径为0.4m。问在何种送风温度时可形成贴附射流流型？（注：Ar≤0.0097则可形成贴附）【解】由题意可得：室内温度为，射流出口速度，送风口直径，由教材（8.6）式得阿基米德数若要形成贴附射流，需即故当送风温度不大于时可形成贴附射流流型。8-6已知某空调房间宽8m，高3m，送风口和回风口位于同一面墙上，采用直径为0.2m的园筒形送风口，安装高度为2.5m，水平安装。若送风温差很小，送风口平均风速为4m/s，试求：（1）工作区的最大平均风速；（2）第一邻界断面至送风口的水平距离。（3）若该房间高5m，喷口安装在距地3m高处，假定送风射流可满足工作区风速Vg≤0.3m/s.问送风可达射程X应为多少？【解】⑴求工作区最大平均风速：由题意已知射流出口速度，送风口直径 ，垂直于射流的空间断面面积为。由教材（8-7）式得（2）第一临界断面至送风口的水平距离房间高度H=0.7m，送风口高度h为2.5m，由于h≧0.7H，所以认为其为贴附射流。查教材表8.1对于圆断面射流圆管喷嘴紊流系数当时，其为第一临界断面，得（3）当房间高度为5m，喷口距地3米处时，h<0.7H,可近似认为其为全射流。对于全射流，当时，其断面为第二临界断面，在第二临界断面处回流平均流速达到最大值。则送风可达射程8-7一个面积为6×4=24m2，高度为3.2m的空调房间，室温要求20±0.5℃，工作区风速不得大于0.25m/s，夏季显热冷负荷为5400kJ/h，试进行侧送风的气流组织计算。【解】①定送风口类型，确定射程。由于室温要求20±0.5℃，空调精度要求较高，由教材8.2选定送风口形式为三层活动百叶送风口，由教材表8.1知其紊流系数。风口布置在房间宽度方向上，射程②选定送风温差，计算送风量并校核换气次数。由表3.1选送风温差，所以>，合理。③确定送风速度。 为防止噪声的要求，送风速度应限制在2~5m/s，现假定送风速度，得则有送风速度，因为，且满足防噪音要求2~5m/s，所以取③确定送风口数目。考虑到空调精度要求较高，因而轴心温差取为空调精度的0.6倍，即由教材图8.12查得无因次距离，所以送风口数目为取整数，N=2个④确定送风口尺寸。每个送风口面积为确定送风口尺寸为：长×宽=0.2m×0.15m面积当量直径为：⑤校核贴附长度。由教材式（8.6）计算得由教材图8.12查得，贴附长度，大于射程5.5m，所以满足设计要求⑦校核房间高度，设定风口底边至顶棚距离为0.5m，则 给定房间高度3.2m大于设计要求房高3.19，所以满足设计要求。8-8某空调房间，要求tn＝20±0.2℃，＝50±10％，当地大气压为B＝101325Pa。室内显热冷负荷为Q＝6200kJ/h，湿负荷为W＝0.5kg/h。房间尺寸为长7m，宽6m，高3.2m。采用圆形直片式散流器径向送风，散流器喉部直径取d0＝220mm。试进行气流组织计算。【解】由题设知该送风形式为散流器平送流型。①该空调房间长度比近似1:1，且房间精度高，所以可将房间划分为4个小区，即将房间划分为4个3.5×3的区域，将散流器置于各小区中央。②查教材附录33，在A=3.0m，H=3.2m时，室内平均风速由于送冷风；A=4m，H=3.2m时，室内平均风速，送冷风，所以A=3.5m，H=3.2m时小于0.3m/s，满足夏季空调区域风速小于0.3m/s的要求。③计算每个小区的送风量由教材表3.1，空调精度±0.2℃时，送风温差，换气次数，取送风温差，则④确定送风速度和散流器尺寸。查同一张表得，，，其出口风速是允许的，不会产生较大的噪声。⑤选散流器型号并校核射程。查教材附录34圆形散流器性能表，选用颈部名义直径的散流器，当，射程，相当于小区宽度的一半的1.05倍。由于实际计算送风量略小于所选散流器名义风量，射程有所下降，但也能满足散流器实际射程接近达到小区宽度一半的要求。8-9某阶梯教室，房间净尺寸为15×10×5.4（m），室温为26℃ ，房间显热冷负荷为27000KJ/h，采用圆锥形喷口（紊流系数为0.07），后墙上部送风，换气次数不得小于5.5次/h，射流末端（水平射程按14m计算）平均风速不得小于0.3m/s。试进行气流组织计算。【解】①确定落差。②确定射程长③确定送风温差为，计算：④确定送风速度。设定，取，由教材公式（8.5）和式（8.6）知⑤求射流末端平均速度。，所以均满足要求。⑥计算喷口数：取整，，即仅在后墙一面墙上均匀分布3个喷口。8-10如何评价空调房间的气流组织的优劣？【答】评价方法有：①不均匀系数：采用数理统计的数学方法，在工作区内均匀的选择n个点，测点的选择要符合相关规范。测得各点的温度ti和速度vi，计算算术平均值和均方差，计算不均匀系数（相对均方差误差）。 ②空气分布特性指标：忽略湿度对人体的影响，考虑空气温度和风速对人体的综合作用。将空气温度与风速对人体的综合作用用有效温度差来表示：，当在-1.7～+1.1时，多数人感到舒适。因此空气特性指标ADPI应为：，通常应该使ADPI≥80%。③换气效率：无论是还是整个房间中的某一点，其空气寿命越短，意味着被更新的有效性更好，对整个房间的空气寿命测定通常是在回（排）风口处。换气效率是可能最短的空气寿命与平均空气龄之比。④能量利用系数：夏季空调时用来考虑气流组织形式的能量利用有效性。能量利用系数，其中tp，tN，t0分别为排风温度、工作区温度和送风温度。当tp>tN时，＞1，说明该形式的能量利用的有效性比较高；当tp