暖通空调工程设计方法与系统分析第一章 绪论

2010.9

本课程目标

使本专业的学生以及从事本专业设计的新手在短期内掌握本专业工程设计的程序、方法，了解设计中需要遵守的相关规范与法规，把握设计所需资料的查取途径与方法。

教育目标： 从实践和需求出发，拉近学校教育与社会需求的距离；

提高学生独立思考能力和自主创新能力；

促进人类居住健康领域的教育和研究

教学内容：

1 、绪论2 、暖通空调工程设计程序；3 、空调工程设计；4 、供暖和通风工程设计；5 、冷热源工程设计；6 、公共建筑暖通空调设计要点；7 、建筑防排烟设计。

暖通空调的作用

根本的功能：人工创造舒适的小环境 安全与健康需要 生产过程需要

暖通空调的作用 生产工艺要求：维持高劳动生产率；保证产品质量。

生物实验室、制药厂、喷漆车间、集成电路车间等；

安全、健康、舒适要求 住宅、影剧院、商场、办公楼等 手术室、演播室、体育赛场、舞台等

暖通空调技术的发展 为改善居住环境，人类开创了供暖通风的历史。随

着社会进步与发展，在室内创造更加舒适的环境，满足现代生产技术和科学实验对人工环境提出的要求，特别是近年来，降低能耗和保护环境的要求又推动着暖通空调技术的发展和进步。

随着社会的进步和科技的发展，暖通空调的应用越来越广泛。系统构造越来越复杂，设计要求越来越高。

供暖设备的使用主要集中在北方寒冷、严寒地区。一方面 , 夏热冬冷地区像武汉、南京、上海、长沙及重庆冬季采暖率低 , 广州属于温暖地区 , 采暖率最低。哈尔滨和北京地区主要是集中采暖 , 通常是一天 24 小时供暖 ; 另一方面 , 武汉、南京、上海、长沙及重庆采暖高峰主要集中在晚上 18 ～ 23 时 , 此时室内人员比较集中。

供暖设备使用地区分布

采暖、空调示例

中央空调工艺图

通风示例

车间大型通风系统

实验室排风系统

建筑节能与环保建筑节能与环保

随着建筑业的迅猛发展随着建筑业的迅猛发展 , , 建筑能耗占全国总能耗建筑能耗占全国总能耗的比率已经从的比率已经从 2000 2000 年的年的 27.8 %27.8 % 上升到近几年的近上升到近几年的近 330 % , 0 % , 其中住宅能耗约占到总建筑能耗的其中住宅能耗约占到总建筑能耗的 60 %60 % 。。

11 环境的可持续发展的要环境的可持续发展的要求求

22 采暖空调的普及使得能采暖空调的普及使得能源消耗加大。源消耗加大。

麦肯锡全球学院 (McKinsey Global Institute ）提出全球二氧化碳减排和节能的一套方案，并认为对中国来说存在以下三个机遇。 其中一个机遇是中国的住宅和商业建筑。随着中国中产阶级的迅速增加，家庭和非工业企业的能源消费将以每年近 5 ％的速度增长，到 2020 年将翻一番。 如果全世界在房屋建筑过程中采用先进的隔热标准、安装节能型取暖和制冷设备，这将相当于把全球 2020 年的能源需求每天减少 4 百万桶原油。

住宅和商业建筑节能

世界各国能耗份额USA, 22.2%

China,14.7%

EU, 16.3%

Others,31.7%

Russia,6.4%

India, 3.7% Japan,5.0%

0

200

400

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03

USA Australia UK France Germany Japan SouthKorea

China India Thailand Vietnam

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Industry Sector Transport SectorCommercial and Public Services ResidentialAgriculture/Forestry Others

Source: IEA" Energy Balances OECD Countries" , IEA " Energy Balances Non-OECD Countries" ( excludingCombustible Renewable Energy Sources and Waste )

世界能耗统计数据 (1980-2003)

美国建筑能耗美国建筑能耗占 占 34%34% 中国建筑能耗中国建筑能耗

占占 20.4%20.4%

kWh/m2. )世界各国建筑单位面积年能耗比较（ 年

187

202

178

146

30

65

0

70

140

210

美国 加拿大 日本 西欧 中国 中国城镇

城镇Urban

65

210

140

70

0

187202

178

146

30

16

世界各国单位面积建筑能耗比较世界各国单位面积建筑能耗比较 [kWh/(m[kWh/(m22 年年 )])]

[kWh/ ( . )]世界主要国家年人均建筑能耗 人 年

1603018206

7774

743 1623

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0

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美国 加拿大 日本 中国 中国城镇 欧洲

18206

7774

16030

743 1623

5219城镇

urban

20000

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世界各国人均建筑能耗世界各国人均建筑能耗 [kWh/([kWh/( 人年人年 )])]

世界建筑能世界建筑能耗份额耗份额

住宅

商用建筑Commercial

33 ％

Residential67 ％

中国各城市电力、燃气每月能耗总量和室外温度变动 , 其中哈尔滨、北京未统计集中采暖能耗 [1] 。

来源 [1] 万旭东 , 谢静超等 .不同城市住宅热湿环境及能耗的调查实测结果分析 . 节能技术 .2008, 26: 68-74.

全球温室效应的发展趋势

中国能源构成：煤 >60 ％

美国消耗世界美国消耗世界能源的能源的 22.222.2 ％，％，中国的发展应该步中国的发展应该步美国的后尘吗？美国的后尘吗？

大量耗能＝污染环境大量耗能＝污染环境

建筑节能

太阳能屋顶计划

新能源在建筑上的利用

新能源范围： 主要指除常规化石能源、大中型水利发电及核裂变发电之外的太阳能、风能、小型水电、地热能、生物质能和海洋能等一次能源以及氢能、燃料电池等二次能源。

太阳能利用

2323

太阳能利用概念设计

上海世博园工人正在调试中国馆屋顶的太阳能电站设施

人体热反应研究对建筑节能的意义 以北京地区的一间普通

朝南的办公室为例，当室内设定温度从 24℃上升到 28℃时 室内最大冷负荷降低

15% 整个供冷时间缩短 22

% 室内环境标准决定了自然（可再生）能源利用的可能性

常规常规能源能源

自然自然能源能源

24℃

常规常规能源能源

自然自然能源能源

28℃

室内环室内环境标准境标准

选用室内设计参数关系到空调耗能量。适当提高夏季的室内空气温度和降低冬季的室内空气温度有显著的节能效果。

人体热反应研究对建筑节能的意义

多数人大约有 80 ％以上的时间生活在一定的建筑环境内。因此，建筑环境内的空间大小，空气温湿度状况，空气的品质好坏，照明水平，周围环境的噪声水平以及色彩等视觉状况均会对人的心身健康和舒适产生一定的影响。 一般空调的目的总是归结于在一定的空间内保持具有一定要求的空气温度、湿度、清洁度和流动速度。实际上，近来受到人们重视的室内空气品质问题，已经将空调意义上的清洁度控制内容扩大了，即不仅注重空气中悬浮微粒的水平和有害气体的浓度，而且对一些微量气体的综合作用和人体生物污染的影响考虑在内。

人体反应对空调卫生的要求

为改善热环境的舒适性，夏季在适当提高空内空气温度的同时，亦可适当增加空气的流动性，尤其是采用周期性扫描式的送风口，不仅可以克服室内空气的沉闷感，而且使人具有自然风掠过的新鲜感。

人体反应对空调卫生的要求

人体长期处于由空调维持的相对“低温”热环境将使皮肤汗腺和皮脂腺收缩，腺口闭塞，导致血沉不畅，神经功能紊乱等症候群，通常称为“空调适应不全症”。

建筑热湿环境是如何形成的 ? 是建筑环境中最重要的内容； 主要成因是外扰和内扰的影响和建筑本身

的热工性能； 外扰：室外气候参数，邻室的空气温湿度； 内扰：室内设备、照明、人员等室内热湿

源。

围护结构的热作用过程：无论是通过围护结构的传热传湿还是室内产热产湿，其作用形式包括对流换热（对流质交换）、导热（水蒸汽渗透）和辐射三种形式。 对流换热对流换热

((对流质交换对流质交换 ))

围护结构传热围护结构传热传湿传湿

室内产热产湿室内产热产湿辐射辐射

导热导热((水水蒸汽蒸汽渗透渗透 ))

考核 自选两个大作业，类型为：

设计论文或报告（至少选一个） 论述型论文或文献综述

考核方式与成绩比例 设计报告，自选一个大作业 ;or书面报告（另一个大作业）， 20 ％

基本问题笔试， 70 ％ 日常出勤及小作业， 10 ％

建议的大作业题目建议的大作业题目

1 做一些采暖、通风或空调的模拟设计、 CAD绘图并加以分析；2 做一些暖通空调设计的软件应用与计算；3 暖通空调设计相关问题分析；4 暖通空调设计规范与本专业相关要求汇总；5 与暖通空调有关的社会、人文、心里生理学、环境热点问题分析。

本课程教材及主要参考文献本课程教材及主要参考文献

教材：杨昌智、刘光大、李念平 . 暖通空调工程设计方法与系统分析 . 中国建筑工业出版社 .

参考书目：1《供暖通风设计手册》，陆耀庆，中国建筑工业出版社 .

2《全国民用建筑工程设计技术措施－暖通空调 .动力》，建设部工程质量安全监督与行业发展司中国建筑标准设计研究所，中国计划出版社出版、发行 .

3 赵荣义 .简明空调设计手册 . 中国建筑工业出版社 . 1998.

4 学术杂志：暖通空调。5 学术杂志： Indoor Air

6 D. A. 麦金太尔 , 《室内气候》，上海科技出版社。