暖通空調(diào)設(shè)計方法與系統(tǒng)分析第1章

1、第一章 熱、濕環(huán)境,§1-1 熱、濕環(huán)境的構(gòu)成及對人體的作用§1-2 熱、濕環(huán)境的評價方法與評價指標§1-3 熱、濕環(huán)境基本參數(shù)的測量§1-4 暖通空調(diào)系統(tǒng)與熱濕環(huán)境,一、影響人體與環(huán)境之間熱濕交換過程的因素人體與環(huán)境之間的相互作用過程實際上就是人體與環(huán)境之間的熱濕交換過程，影響這一過程的因素有空氣的溫度、相對濕度、流速以及環(huán)境的平均輻射溫度構(gòu)成了影響我們?nèi)梭w的熱濕環(huán)境。人體

2、的新陳代謝率和著衣熱阻。,§1-1 熱、濕環(huán)境的構(gòu)成及對人體的作用,二、人體與環(huán)境之間熱濕交換對流換熱(C)輻射放熱(R)皮膚表面蒸發(fā)放熱(Esk)呼吸對流換熱(Cres)呼吸蒸發(fā)放熱(Eres)W為人體對外所做功，S表示人體儲熱量。,三、各影響因素對人體的作用密切相關(guān)在一定的氣溫下，相對濕度越大，人體通過蒸發(fā)的散熱量就越少，越容易感到悶熱，反之會感到?jīng)鏊?。在一定的相對濕度下，氣溫越高通過對流和輻射的散

3、熱量越少，人體感覺熱，反之人體感覺冷。而當(dāng)氣溫高一點濕度低一點的熱環(huán)境和氣溫低一點濕度高一點的熱環(huán)境可能對人體有相同的熱作用效果。,組成熱環(huán)境的各影響因素的不同組合，熱環(huán)境對人體可以有不同的作用效果，但也可以有相同的作用效果。從暖通空調(diào)的角度來看，不同的組合，暖通空調(diào)系統(tǒng)的能耗是不同的。因此，采用怎樣的暖通空調(diào)方式、參數(shù)組合才能使人體更舒適、暖通空調(diào)系統(tǒng)更易于實現(xiàn)、更節(jié)能是熱濕環(huán)境在暖通空調(diào)領(lǐng)域的應(yīng)用研究主要的課題之一。,評價熱濕環(huán)

4、境就是將影響熱濕環(huán)境的各要素和人體生理學(xué)結(jié)合人的主觀感覺構(gòu)造一個評價指標，這個指標反映人體對熱濕環(huán)境的真實感受。,§1-2 熱、濕環(huán)境的評價方法與評價指標,預(yù)測平均冷熱感新標準有效溫度作用溫度,一、預(yù)測平均冷熱感 PMV(Fanger教授)PMV與人體的代謝量M和人體的蓄熱量S的關(guān)系,PPD：對溫冷感的不滿足率,Fanger教授通過實驗得到被實驗者的PPD與PMV的關(guān)系,從上式可以看出，即使PMV為0，平均也會

5、有5％的人不滿足，這說明了人體對冷熱感覺存在個體差異。在ISO7730中，PMV作為標準的熱環(huán)境指標被采用，并將PMV=±0.5(PPD=10％)作為舒適域。,值得注意的是，在上述表示各熱量的計算式中，基本上是在人體舒適或接近舒適的情況下導(dǎo)出的。特別足，皮膚平均溫度tsk只考慮了人體的代謝熱M，而沒有考慮其他環(huán)境條件和著衣的影響；蒸發(fā)熱E沒有考慮氣溫、輻射、風(fēng)速和著衣的影響。顯然，當(dāng)偏離舒適狀態(tài)，PMV值較大時，將與實際偏

6、差較大。所以，運用PMV進行評價應(yīng)控制在PWV不超出±2(PPD=10％) ，最好是在PW =±0.5(PPD＝10％)范圍內(nèi)使用。,二 、新標準有效溫度SET*是冷熱感覺及人體與環(huán)境的熱交換量與實際環(huán)境等同的相對濕度為50％的標準環(huán)境的氣溫。由Gagge提出，并作為標準的體感溫度被ASHRAE采用。標準環(huán)境是指相對濕度為rsh=50％、風(fēng)速為vs＝0.1m/s、人體代謝量Ms=1.0met，著衣熱阻Icls=

7、0.6clo的環(huán)境。,SET*以實際氣溫ts、平均輻射溫度tr、風(fēng)速v、相對濕度rh、代謝量M、實際著衣熱阻Icl為輸入值，用Gagge提出的人體二層生理模型算出人體的平均皮膚溫度tsk和汗?jié)衩娣e率ω、結(jié)合熱工學(xué)計算出通過皮膚面的換熱量Msk，在實際環(huán)境和標準環(huán)境等待熱感覺的條件下計算得出，即：,由于在計算SET*的過程中，全部考慮了熱環(huán)境的六大要素，因而可以說SET*比PMV具有更加廣泛的適用性。通過試驗，在舒適的條件下SET*的大

8、致范圍，美國人為SET*=22.2－25.6℃，日本人為SET*=22－26℃。其它的評價指標，如：有效溫度ET* 、作用溫度OT等。,一、熱濕環(huán)境的基本參數(shù)身體感覺冷熱的環(huán)境基本要素如上所述有六大要素：(1)空氣溫度；(2)空氣濕度；(3)風(fēng)速；(4)輻射溫度以及在人體側(cè)的著衣的熱特性；(5)著衣熱阻和表示人體在體內(nèi)產(chǎn)生的熱量；(6)代謝量。不同環(huán)境、不同時間各要素對環(huán)境和人體的作用大小不同。在實際中要根據(jù)實際情況選擇測定項目和

9、相應(yīng)的檢測方法。,§1-3 熱、濕環(huán)境基本參數(shù)的測量,二、溫度及其測量方法溫度的表示方法攝氏溫度(℃)華氏溫度(F)絕對溫度(K),溫度計的種類熱膨脹直讀式溫度計熱電偶溫度計電阻溫度計,溫度計的校正為確保溫度測量的精度，需要對測量用的溫度計進行校正(標定)，用作校正的溫度計通常采用水銀溫度計或者是已經(jīng)用標準溫度計校正過的溫度計。對于采用了二次儀表的測試系統(tǒng)，由于使用了連接測頭和儀表較長的接線，則需要對包括二

10、次儀表在內(nèi)的溫度測試系統(tǒng)整體進行校正。,室溫的測定測點位置通常是在離地面1~1.5m的高度在ISO7726中推薦室溫的測定高度為離地面o.1m，0.6m，1.1m，1.7m。對于不同的建筑、不同的空調(diào)系統(tǒng)、在不同的時間其室溫分布不同，因此，應(yīng)根據(jù)具體需要在有代表性的平面位置和高度位置布置測點。非穩(wěn)態(tài)室溫測定選擇熱惰性較小的溫度計。輻射影響較明顯場合注意防止輻射的影響。,輻射的測定熱輻射的測定就是測定與人體進行輻射熱交換的墻壁

11、、家具等表面的溫度，通過計算求出輻射熱交換量和平均輻射溫度，或者測定空間某點的輻射溫度或輻射熱量。,輻射的測定方法接觸法測定周圍表面的溫度，熱電偶或半導(dǎo)體溫度計直接接觸。非接觸法測定周圍表面的溫度，紅外線輻射溫度計。黑球溫度計，測量無發(fā)熱球的輻射與對流達到熱平衡時的溫度，再求出平均輻射溫度的裝置。,平均輻射溫度計算,當(dāng)氣溫與黑球溫度之差小于2-3℃時，可簡化為,濕度的測量濕度計的種類,阿斯曼通風(fēng)干濕球溫度計,電阻式濕度計,電容

12、式濕度計,毛發(fā)濕度計,濕度的測量濕度表示：絕對濕度、相對濕度、露點溫度在室內(nèi)對濕度進行簡易測定的場合，通常采用數(shù)字式濕度計。采用阿斯曼通風(fēng)干濕球溫度計測量濕度時，為了使其達到平衡，每點測量需要3-5min以上。即使是采用電阻和電容式濕度計，也要考慮時間延滯性問題。毛發(fā)式自動記錄濕度計，主要用于以濕度管理為目的的場合，如美術(shù)館、博物館等的濕度測控常常采用。,空氣流速及其測量空氣的流速是形成熱環(huán)境的四個基本要素之一，同時還直接關(guān)系

13、到室內(nèi)熱量及粉塵、有害氣體等污染物的擴散?？諝獾牧魉僦饕云骄L(fēng)速進行評價。但是，最近的研究發(fā)現(xiàn)，風(fēng)速的不穩(wěn)定度對人體的氣流感也有較大的影響。,空氣流速及其測量風(fēng)速儀的種類在室內(nèi)熱環(huán)境的測量中經(jīng)常使用的風(fēng)速儀有熱線風(fēng)速儀、熱敏電阻風(fēng)速儀、晶體管式風(fēng)速儀等。,熱線風(fēng)速儀,熱敏電阻風(fēng)速儀,晶體管式風(fēng)速儀,室內(nèi)空氣流速的測定氣流速度的測量高度，以離地面10cm和100-120cm的高度為好。在這兩個高度位置正好是坐著的人著衣量少的腳踝

14、關(guān)節(jié)部和裸露的脖子、頭的部位，對氣流十分敏感。在計測平面分布的場合，除了人員的工作位置等具有代表性的位置外，在近壁面和空調(diào)系統(tǒng)吹出口下方及近旁處也需設(shè)立測定點。測量時，對于平均流速的測定要考慮到風(fēng)速儀的時間延滯性；對于測量風(fēng)速變動的場合要使用反應(yīng)時間短的風(fēng)速儀。,著衣量單位是clo值，1clo相當(dāng)于男性穿著西裝時的熱阻。clo值越大衣服的熱阻越大，反之越小。一般厚衣服的clo值大，薄衣服的clo值小，長衣服的clo值大，

15、短衣服的clo值小，顯然，裸體時的clo值為0。,溫度測量法：在十分平靜的環(huán)境中測量被試驗者著衣的表面溫度tcl、衣服內(nèi)的皮膚溫度tsk及作用溫度to，(當(dāng)氣溫和作用于人體的平均輻射溫度相等時可以用空氣溫度代替)，根據(jù)熱平衡:,著衣熱阻(clo)的測定要精確測量著衣熱阻值是困難的，不同面料的衣服、人體的不同姿勢、衣服的大小不同時衣服的熱阻是個同的。,重量測量法多件衣服的clo值,代謝量及其測量方法人的活動量或者作業(yè)強度可以用代謝量

16、表示。通常用單位體表面積、單位時間的代謝量表示。如安靜地坐在椅子上時為58.2W/m2。代謝量如果對標準體格的成人而言，每人相當(dāng)于100W的電燈1個。作為代謝量的基準單位，通常用met表示，l met就是安靜時的代謝量58.2W。代謝量的測定：直接法、間接法,一、室內(nèi)熱濕環(huán)境的內(nèi)擾與外擾內(nèi)擾：室內(nèi)作用因素如室內(nèi)的照明裝置、辦公設(shè)備和人員向室內(nèi)散熱散濕。內(nèi)擾主要是通過對流、輻射和蒸發(fā)(或吸濕)與室內(nèi)進行熱濕交換。外擾：室內(nèi)

17、因素以外的作用因素如室外氣溫、濕度、太陽輻射、室外風(fēng)等。外擾主要通過門窗輻射、圍護結(jié)構(gòu)熱濕傳導(dǎo)以及室內(nèi)外的空氣交換進行熱濕傳遞。,§1-4 暖通空調(diào)系統(tǒng)與熱濕環(huán)境,二、暖通空調(diào)系統(tǒng)與熱濕環(huán)境以往的空調(diào)系統(tǒng)主要是以空氣環(huán)境為控制主體，即室內(nèi)空氣的溫度、濕度和速度。室內(nèi)空氣環(huán)境的內(nèi)、外擾最終是作用到室內(nèi)空氣上，使室內(nèi)空氣的參數(shù)改變。為了抵抗這個干擾、保持室內(nèi)空氣的參數(shù)達到所需要的值，人們通過暖通空調(diào)系統(tǒng)供冷(或供熱)、加

18、濕(或去濕)。,存在問題影響人體冷熱感、舒適感的環(huán)境因素不僅僅是空氣的溫度、濕度、速度，還有環(huán)境的平均輻射溫度。內(nèi)擾、外擾或暖通空調(diào)系統(tǒng)，對室內(nèi)空氣狀態(tài)參數(shù)作用過程較慢，延滯性很大。對于以控制空氣參數(shù)為目的的空調(diào)系統(tǒng)，其節(jié)能性較差。采用輻射空調(diào)可改變送風(fēng)溫度，降低圍護結(jié)構(gòu)耗熱量。,隨著熱濕環(huán)境研究工作的不斷深入，發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)的單一以空氣參數(shù)為控制目標的空調(diào)方式已經(jīng)越來越不能適應(yīng)發(fā)展的需要了。影響人體冷熱感、舒適感的六大因素共同作用