空调工程 授课对象： 建筑环境与设备工程 06 级 主讲教师：陈剑波 理论学时： 48 学时（ 3 学分） 课程设计： 32 学时（ 2 学分、短学期 ）

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1 空调工程 授课对象： 建筑环境与设备工程 06 级 主讲教师：陈剑波 理论学时： 48 学时（ 3 学分） 课程设计： 32 学时（ 2 学分、短学期 ）

2 第一章 绪论 五、存在的问题与前沿研究的焦点 一、空调技术简史 三、空气调节的定义，类型及组成 二、空调在中国的发展 四、空气调节的应用 六、本课程与各课程关联 七、参考文献

3 一、空调技术简史 1 、早期空调方式  通风  靠建筑设计获得自然通风：如建筑布局穿堂风  制冷  1815 年， BOSTON 的 Frederic Tudor 开始用 船向温暖地区运天然冰。 1864 年业务遍布南美、远东、 中国、菲律宾、印度和澳大利亚。  采暖  烧柴的壁炉 → 烧柴和煤的铸铁采暖炉 → 蒸汽集 中区域供暖系统。我国的火炉、火墙、火坑、 ……

4 一、空调技术简史 2 、机械空调出现  15 世纪文艺复兴时期：意大利人达芬奇：发明第一台通风机  1851 年： 法国人卡莱：发明第一台 NH 3 吸收式 制冷机 制冷机  1867 年： D.Holden 等：建成蒸汽锅炉驱动的 制冷装置 制冷装置  1872 年： 美国人波义耳：发明第一台 NH 3 压缩 式制冷机。 式制冷机。  1877 年代中期美国纽约建成了第一座区域锅炉房

5 一、空调技术简史  1890 年代： 蒸汽发动机成为制冷和通风（离心风 机）的动力  1890 年代中期出现最早的电动压缩机  1901 年： 美国人 威利斯. 开利在美国建立了 世界上第一所空调研究室。并于 1902 年 7 月 17 日为纽约 布鲁克林的一家印刷厂设计了世界公认的第一套科学空调 系统。这套空调系统实现了对空气湿度的控制。空调行业 将这项发明视为空调业诞生的标志。 2 、机械空调出现

6  1902 年： 开利依据雾的形成原理设计并获得 “ 空气处理 装置 ” 的专利权。这是世界上第一台喷淋式洗涤器即喷水室。  1911 年：开利绘制了湿空气的 h-d 图。  1922 年： 开利发明了世界上第一台离心式冷水机组其 压缩机先陈列于华盛顿国立博物馆。  1906 年： 美国工程师克勒谋在一次美国棉业协会上正 式提出 “ 空气调节（ Air Conditioning ） ” 术语。 2. 机械空调出现 一、空调技术简史

7 一、空调技术发展沿革  而舒适性空调则是在 1923 年以后才得到发展， 并在 1930 后发展变得迅速。一开始用于电影院， 剧场，大型商店等公用场所以及办公室和深矿 井，后不断扩大至旅馆，餐厅及交通工具：火 车，客车，轮船等，并于 1945 年开始进入住宅。 3 、 舒适型空调系统

8 一、空调技术简史  工业建筑：电子、精密仪器、纺织、烟草、音像制 品、制约、化工、生物 —— 决定了产品质量  商用建筑：商场、影剧院、体育设施、写字楼、会 议厅、餐饮设施、娱乐设施 —— 决定了营业额  居住建筑：宾馆客房、住宅、医院病房、幼儿园 — — 决定了居住者的健康  交通工具：飞机、船舶、火车、地铁、汽车 —— 决 定了安全与健康  特殊用途：手术室、实验室、果菜储藏、温室、宇 航、军事、核能 —— 决定性因素 4 、 现代空调，无处不在

9  秦朝 水晶宫（水晶为柱栱，内实以冰）  清朝 “ 冰窟 ” 冬季储冰夏季出售  31 年 上海纺织厂，深井水作冷源的喷水室  52 年 开始创办 “ 供热供煤气及通风专业 ” （老八校）  60 ～ 80 年代 供热、工业空调为主  80 年代末舒适性空调大发展，空调设备总产值约 5 亿元  85 年房间空调器需求量 8 万台 1 、 历史 二、空调在中国的发展

10  94 年 房间空调器产量约 270 万台  95 年 全国城镇家用空调普及率 8.6 台 /100 户， 部分地区达到 15 台 /100 户 部分地区达到 15 台 /100 户 96 、 97 年 制冷空调设备总产值约 1000 亿元，比 80 年代末增长近 200 倍。（其中大型空 80 年代末增长近 200 倍。（其中大型空 调占冷量 1/3 ，家用占 2/3 。按实际耗电 调占冷量 1/3 ，家用占 2/3 。按实际耗电 量各占 50 ％，空调器产量 850 万台。） 量各占 50 ％，空调器产量 850 万台。） 2 、 现状 二、空调在中国的发展

11 90 年代中房间空调器产品的类型构成比例 2 、 现状 二、空调在中国的发展

12 二、空调在中国的发展 房间空调器需求量（万台） 房间空调器 居世界第三 房间空调器 居世界第一 有关人士预测：我国空调器市场可能在年 2600 － 2800 万台左右达到稳定期

13 2 、 现状 二、空调在中国的发展 每百户空调拥有量（台 /100 户） 海关统计：２００１年全国共出口空调器５７９．１８万台，比上 年增加２０９．０７万台，增长５６．５％，出口量占当年产量的 ２５％；进口量１０．２５万台，比上年下降３２．５％，出口量 大于进口量５６８．９３万台。

14 1. 根据采暖通风空调标准使房间或封 闭空间的空气温度、湿度、洁净度和气流速度等 参数，达到给定要求的技术 2. 根据可持续发展理论 空调就是要以最少的能耗， 创造舒适健康的室内环境，同时保护我们的地球 环境。 三、空气调节的定义

15 四、空调系统的类型及组成 （ 1 ）工艺性空调  应用场合：工业建筑、医院、实验室、播音室等  处理参数：温度、湿度、速度、洁净度、压力等  控制标准表达方式：空调基数＋允许被动范围 棉纺织布车间对相对湿度要求很严格：一般 70 ～ 75 ％ 棉纺织布车间对相对湿度要求很严格：一般 70 ～ 75 ％ 合成纤维生产车间： 55±2 ％ 计量室：全年基准温度 20±1 ℃（高等级长度计量室： 20±0.2 ℃） 计量室：全年基准温度 20±1 ℃（高等级长度计量室： 20±0.2 ℃） 精密仪器制造车间： 20±0.1 ℃、 50±5 ％ 精密仪器制造车间： 20±0.1 ℃、 50±5 ％ 超大规模集成电路生产车间：洁净度标准为 M1 级（直 径 ≥0.1  m 的尘粒个数＜ 350 粒 /m 3 ） 超大规模集成电路生产车间：洁净度标准为 M1 级（直 径 ≥0.1  m 的尘粒个数＜ 350 粒 /m 3 ） 1 、空调系统的类型

16  特点： A. 精度高 —— 难，对测量和控制设备及控制 算法要求高 B. 参数少 —— 易，多数仅对一两个参数有高 要求 1 、空调系统的类型 四、空调系统的类型及组成

17 （ 2 ）舒适性空调  应用场合：商用建筑、民用建筑  处理参数：温度、湿度、速度（平均值、脉动频 率、脉动幅度）、空气质量 （新鲜度、气味、洁净度、 VOC 浓 （新鲜度、气味、洁净度、 VOC 浓 度、负离子含量）、平均辐射温 度、 噪声、压力等 四、空调系统的类型及组成 1 、空调系统的类型

18  控制标准表达方式：空调基数 ☆例：五星级宾馆客房标准为：温度 23 ～ 25 ℃，相对湿度 50 ～ 60 ％，风速 ≤0.25m/s ，新风量 100m 3 /(h  room) ，含 尘量 0.15mg/m 3 ，噪声 30dB ☆例：五星级宾馆客房标准为：温度 23 ～ 25 ℃，相对湿度 50 ～ 60 ％，风速 ≤0.25m/s ，新风量 100m 3 /(h  room) ，含 尘量 0.15mg/m 3 ，噪声 30dB  特点： A. 参数多 —— 难，参数间相关关系对人体感觉 的影响复杂，新因素存在未知影响 B. 精度低 —— 易，人体有一定的容忍度 四、空调系统的类型及组成 1 、空调系统的类型

19 四、空调系统的类型及组成 2 、空调系统的组成  空调冷源和热源：为空气处理设备提供冷量或热 量  空气处理设备：将送风空气处理到规定的状态  空调风系统：由风机、风管和末端风口组成，负 责将处理的空气送到空调区，以及将空气从室内 排除，并输送到规定地点

20 四、空调系统的类型及组成 2 、空调系统的组成  空调水系统：作用是将冷媒水或热媒水从冷源或 热源输送至空气处理设备。分为冷冻水系统、冷 却水系统和冷凝水系统  空调的自动控制和调节装置：自动（或手动）调 节送风参数、送排风量、供水量等参数，以维持 所要求的室内空气状态

21 五、存在的问题与前沿研究的焦点 70 年代日本典型办 公楼的一次能耗消 费比例 1. 存在的问题  高能耗：建筑能耗占社会总能耗 40 ％

22 五、存在的问题与前沿研究的焦点 上海市高峰用电负荷及其供电峰谷平均差

23 五、存在的问题与前沿研究的焦点 1. 存在的问题  城市环境污染： 空调排热造成的城市热岛效应空调室外设备产生的噪声污染室外设备设置不当造成的视觉污染 地球温室效应（ CO 2 排放） 臭氧层被破坏  病态建筑综合症： 封闭空间新风不足 封闭空间 VOC 及致病微生物排除不良 稳态的室内热湿环境使人体调节功能退化

24 五、存在的问题与前沿研究的焦点 2. 研究焦点  节能＋舒适＋健康： 如何使三者合为一体？ 什么是影响人体健康的关键因素？如何实现回 什么是影响人体健康的关键因素？如何实现回归自然、以人为本的健康环境？  环境保护与可持续发展： 能量与资源的合理利用，新能源的应用，空调 与建筑设计的紧密结合

25 五、存在的问题与前沿研究的焦点 2. 研究焦点  高技术的应用： CFD 模拟研究室内外的场，数字和信息技术应 用与智能建筑  本学科难点： 人类与自然的非机械特点要求扩充社会学、生 理学、心理学、建筑学等知识，很多基本问题 仍未得到很好的解释和探讨。

26 1. 本专业课程特点  说明本专业所研究的问题和主要手段、设备，建 立工程概念，而不是一门专门的理论；  培养运用以往学习的基础课的理论知识，分析解 决本专业问题的能力，而不是再教一套理论；  涉及的基础理论知识范围极广，非一两本教材可 涵盖，要求对以往学习的理论知识融会贯通，灵 活运用；  空气调节是联系各冷热设备课程的系统性课 程。 —— 本专业课程特点 六、本课程与各课程关联

27 六、本课程与各课程关联 设备 ← 动力型设备 ← 非动力型设备 ← 管网 ← 系统 ←

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29 数理化电学热学力学建筑环境学 测量技术建筑概论 拓宽、前沿和 理论提高课 暖通空调课 程设计 运行实践环节科研训练环节 2. 本课程与其它课程的关系 供热与锅炉空调自控空调与制冷技术

30 3. 空调工程的学习方法  系统、全局、整体性的掌握  了解前沿发展 —— 网上、杂志、展览等资源的利 用  手册、规范、标准等的灵活应用  设计计算的手工练习 —— 掌握设计方法  如何利用基本概念处理特殊、无可依照的工程问 题

31 七、主要参考文献  暖通空调，陆亚俊等编著，建工出版社  空气调节手册，井上宇市著，范存养等译，建工出版社  高层建筑空调，钱以明，建工出版社  采暖通风空气调节设计规范， GBJ 19-87 （ 2001 版）  ASHRAE Handbook 、 ASHRAE Journal 、 ASHRAE Transactions  空气调和 · 卫生工学（日）杂志  杂志：暖通空调、制冷与空调、建筑热能通风空调、制 冷空调与电力机械、制冷学报、洁净与空调技术、 ……  www.chinahvacr.com www.chinahvacr.com  www.ashrae.org 、 www.elsevier.com www.ashrae.orgwww.elsevier.com www.ashrae.orgwww.elsevier.com  www.shasej.org www.shasej.org  ………………