第七章--建筑空气调节

1、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： 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； 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；系统内各房间具有相同或相近的使用

2、班次及运行特点；应尽量减少风道长度，避免重复，以便于施工、管理和调试； 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； 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

3、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： 对空调房间： 对于空调器： 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101.325 kPa)。 【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80.5 kJ/kg和54.1 kJ/kg，根据质量守恒原理式： 得混合后空气的焓值i为60.7 kJ/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=12.5 g/kg，t=28.5，i=60.7 kJ/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

4、：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

5、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 CNOLWOOOOO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

6、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B98659Pa（740mm）。室内冷负荷Q83800kJ/h，湿负荷W5kg/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】 计算热湿比并作空调过程线： 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， 计算空调送风量： 求混合点C的焓值： 由，得 计算系统再热量：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

7、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： 确定露点参数由题7-11得：，空调送风量G=4.751 kg/s。线与相对湿度95%线相交于L点，查得 求第一次混合风量与回风量 新风量=mG=25%4.751 kg/s =1.188 kg/s， 第一次混合总风量： = 2.351 kg/s 第一次混合回风量：=2.351 kg/s1.188 kg/s =1.163 kg/s 求一次混合点的焓值 由得， 求系统耗冷量 = =77.1 kW7-13 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95.02 kW，与7-22题中的二次回风系统能耗量77.11 kW相比，多消耗18 kW，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

8、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】 .一次回风冬季工况： 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C1NOL1WOO图7.9 一、二次回风系统冬季处理过程W1OL2WC2WC11C22 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。 计算系统耗热量再热量： 系统所需总加热量： 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，。 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

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