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》（GB 50019—2003）规定夏季空调室外计算干球温度采用历年平均不保证50 h 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50 h 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）tW,??tWp+??tr 计算，并查教材附录1得重庆市夏季日平均温
36.50C?32.50C??7.690C，结果见度和夏季空调室外计算干球温度，得?tr?0.520.52表2.1。
2-5 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。
tW?tWp2-6 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tz墙、tz屋。 【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tWp?30.7C，?tr?8.7C,由教材表2.1查得??0.4,则有
00tW，?30.7 0C?0.4?8.7 0C?34.18 0C 12 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919W/m2,南墙为438W/m2，取?w?18.6 W/?m2?0C?，于是可求得12:00室外空气综合温度分别为
?34.18C? 屋顶：tZ，12000?3.5C? 65.3C 2018.6 W（/m?C）0.74?919 W/m2?34.18C? 南墙：tZ，120? 51.60C 18.6 W/（m?C）200.74?438 W/m22-8 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：Q=KF(tN?tW) a，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4 m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。 【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。
2-13 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。
2-16 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】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。
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 Jj, τ/ W·m-2 XgXdCsCn F/ m2 Qcl,τ/W 8:00 66 9:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 87 115 143 159 162 150 130 112 93 70 0.85*0.97*1*0.5=0.41 12 324.72 428.04 565.80 703.56 782.28 797.04 738.00 639.60 551.04 457.56 344.40 ④ 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 8:00 9:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 屋顶负荷 359.86 333.40 306.94 286.03 280.48 293.44 317.52 343.98 383.41 420.98 462.79 外墙负荷 218.64 201.83 201.83 201.83 201.83 201.83 218.64 235.46 252.28 269.10 285.92 窗传热负荷 245.76 307.20 384.00 445.44 506.88 552.96 591.36 614.40 622.08 606.72 599.04 窗日射负荷 324.72 428.04 565.80 703.56 782.28 797.04 738.00 639.60 551.04 457.56 344.40 内墙负荷 总计
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2131.16 W。
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)。
265.64 1414.62 1536.11 1724.21 1902.50 2037.11 2110.91 2131.16 2099.08 2074.45 2020.00 1957.79 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51 W/人，潜热130 W/人，全热181 W/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×0.97×194 g/（h·人）=2258 g/h
表2.8 照明及人体形成的逐时总冷负荷
计算时刻 开始工作小1 时数 照明负荷系0.39 数JLτ-T 照明冷负荷Qcl(W) 人体显热负0.5 荷系数JPτ-T 潜热冷负 130 荷W 人体总冷负荷Qcl(W) 1810.02 1922.81 1958.43 1982.18 2005.92 2023.73 2035.60 2047.48 2053.41 2059.35 0.69 0.75 0.79 0.83 0.86 0.88 0.9 0.91 0.92 421.20 648.00 734.40 788.40 842.40 874.80 907.20 939.60 961.20 972.00 0.6 0.68 0.73 0.78 0.81 0.84 0.87 0.89 0.9 2 3 4 5 6 7 8 9 10 9:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 总冷负荷(W) 2231.22 2570.81 2692.83 2770.58 2848.32 2898.53 2942.80 2987.08 3014.61 3031.35 2-19 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GiO?Q?GiN得房间送风量为G?QiN?iO，或根据湿量
平衡关系式GdO1000?W?GdN1000得房间送风量为G?1000WdN?dO。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?tO?tN?tO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QX，也可根据G?QXcp(tN?tO)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 室内热源冷负荷 围护结构负荷 1536.11 1724.21 1902.50 2037.11 2110.91 2131.16 2099.08 2074.45 2020.00 1957.79 4595.33 4807.69 4959.23 5029.69 5041.88 5061.53 5034.61 4989.14 2231.22 2570.81 2692.83 2770.58 2848.32 2898.53 2942.80 2987.08 3014.61 3031.35 9:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 总冷负荷 3767.33 4295.02 ① 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2258 g/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： iN?64.87 kJ/kg，dN?14.74 g/kg iO?50.66 kJ/kg，dO?12.41 g/kg ② 计算送风量： 按消除余热：
△to N ε O L ?=95% ?=100% G?QiN?iO?5.06153 kW64.87 kJ/kg?50.66 kJ/kg= 0.36 kg/s
图3.1 该房间夏季送风状态图 按消除余湿：
G?W(dN?dO)?2258 g/h(14.74 ?12.41) g/kg?3600= 0.27 kg/s
于是取最大值，送风量为0.36 kg/s
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GP=1kg/s，冬季工作地
0点温度要求保持在tN?16C，车间总的显热余热量Q?? 62 kW，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GO和送风温度tO。 【解】 根据风量平衡关系，该系统新风量G新=GP=1 kg/s 由：GO=G新+G回，G回=80%GO，得 GO=5 kg/s
根据显热余热量QX?GOcp(tN?tO) 得
t0?tN?QxG0Cp?16?C??62 kW1.01kJ/(kg?C)?5kg/so? 28.28oC
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tN = 28℃。要求确定该集中空|调系统所需的送风温度tO。
0 【解】 由上题知：GO =5kg/s，其余步骤如上题，算得tO=15.13C
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0.023m3/(h?人)（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c2=1964.29mg/m3 室外空气中的CO2的体积浓度为0.04％，即c0=785.71 mg/m3 由公式：L?M126mg/s?3600??385 m3/h 33c2?c01964.29mg/m?785.71mg/m110故，平均室内每人所需新风量为L1? 解法2：
L?Mc2?c0L?38.5 m3/h
?10?0.023(0.1?0.04)/100?383(m3/h)
故，每人所需新风量为38.3m3/h
注意：单位换算1％=104ppm=10 L/m3，即1m3空气中含有10L CO2。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，
1mg/m3=1 ppm?分子量/22.4
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30m/h，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 房间容积 最小换气次数 人数 m3 次/h 人 甲 200 8 4 乙 400 5 20 丙 100 5 4 3 【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： L甲=200 m3?8次/h =1600 m3/h L乙=400 m3?5次/h =2000 m3/h L丙=100 m3?5次/h =500 m3/h
所以系统的总风量：L=L甲+L乙+L丙= 4100 m3/h，
33所有房间的新风量之和：LW=30 m/h?(4+20+4)=840 m/h
未修正的系统新风量在送风量中的比例：X?840m/h4100m/h33?20.5%
需求最大的房间的新风比：Z?30m/h?202000m/h33?30%
则修正后的系统新风比为：Y?X1?X?Z?0.2051?0.205?0.3?0.227
修正后的系统新风量为：LW??L?Y?4100?0.227?931 m3/h
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。 【答】 空气热湿处理基本过程见图3.2。
① 等湿加热（A?B）：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（A?C）：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
G ε>0 A ε=﹣∞ D B ε<0 ε= +∞ ε>0 t=常数 F E ε<0 C i=常数ε=0 d=常数 图3.2 空气热湿处理过程
为-∞
③ 等焓加湿（A?E）：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（A?D）：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（A?F）：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（A?G）：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A?F过程；b过程为等焓减湿，见图3.2中的A?D过程；c过程为等焓加湿，见图3.2中的A?E过程；e过程为等湿加热，见图3.2中的A?B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W?L?O过程，该处理过程分为喷水室冷水喷淋或表冷器间接冷却(W?L)和空气加热器干加热(L?O)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W?1?O，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
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。
【答】 散热器连接方式不同时其外
图5-1 题5-5图
表面温度分
（a）
（b）
（c）
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）。
5-10 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。
5-14 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。
【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。
表6.1 通风方式对比表
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2.22 m3/s，工艺设备产尘量为22.2 m3/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：??1?(1??1)(1??2)?1?(1?0.8)(1?0.9)?98% 已知进入除尘器的粉尘量M1?22.2 g/s
由效率的定义式? = M1?M2可得除尘器出口粉尘量M2?M1?M1???0.444 g/s M1即得排空浓度：c2?M20.444 g/s?= 0.2 g/m3 3L2.22m/s
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15 g/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150 mg/m3，既c2=0.15 g/m3，且c1=15 g/m3
需要除尘系统的总效率为? = c1?c215?0.15??100%?99% c115由??1?(1??1)(1??2)?99%得?2?95%
6-31 金钢砂尘的真密度?p=3100 kg/m3，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? m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18.1×10-6 N·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：
?pgdp2vch =
18?2?pgdp23100 kg/m3?9.8 m/s2?（2?10-6m）==0.37?10-3 m/s dp = 2? m时，vch = -618?18?18.1?10Pa/s同理，dp = 5? m时，vch = 2.33?10-3m/s；dp = 10? m时，vch = 9.32?10-3m/s；dp = 40? m时，vch = 0.15 m/s。
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? m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= 55 m3/s，集尘极总集尘面积A = 2500m2，断面风速v =1.2 m/s，除尘器效率为99%，计算粉尘的有效驱进速度。
Awe) LL55 m3/s 则有效驱进速度为 we??ln(1??)??ln(1?0.99) = 0.10 m/s 2A2500m 【解】 静电除尘器的除尘效率： ? = 1?exp(?6-33 某旋风除尘器在实验过程中测得下列数据： 粒径 分级效率 实验粉尘的分散度 求该除尘器的全效率。
【解】 全效率与分级效率的关系为：?=?c1n1??c2n2?????????cnnn 故
该
除
尘
器
的
全
效
率
为
：
0 ~ 5 70 14 5 ~ 10 92.5 17 10 ~ 20 96 25 20 ~ 40 99 23 >40 100 21 ? = 0.7?0.14+0.925?0.17?0.96?0.25?0.99?0.23?1?0.21? 0.93
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 Rb?UA，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I?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 ??cm）、正常型（104 ~ 1011 ??cm）、高阻型（> 1011 ??cm）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。
【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
图7.1 空调系统风量平衡关系
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：L?LX?LS ② 对于空调器：L?LH?LW③ 对空调系统：LW?LS?LP。
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：54.1kJ/kg?3?80.5kJ/kg?1?i?4 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：
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。
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i C? < i L，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i W，根据两种不同状态空气的混合规律，可以写出以下关系式：
NCNW?iN?iC= m，并且有iC=iL，可得出iN?iWC L O ?? N W C? iNiL=iCiC?W?iWi?iiW?iN?NC ，当设计地点的冬季室外参数满足i W?< i W时，需设预
miW?图7.5 一次回风新风预热方案
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，W?点与N点混合到C?点后预热到C点；方案二，新风先预热后再与回风混合方案，W?点预热到W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，Q1?G(iC?iC?)；方案二，Q2?GW(iW?iW?)，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G(iC?iC?)=GW(iW?iW?)，即Q1=Q2，两种方案的预热量相等。
CC?iC?iC?NCGW=?=
GWW?iW?iW?NWN B ??100% C1 W1
图7.6 混合点在雾区
C
W N ?to ε O ??95%??100% iCLiWiNiLiO
图7.7 一次回风系统夏季处理过程
7-10 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：Q?G(iN?iO) (1) 新风负荷：QW?GW(iW?iN) (2) 再热负荷：QZR?G(iO?iL) (3) 新风比：m?GWiC?iN (4) =GiW?iN系统冷量：Q0?G(iC?iL) (5)
由式(4)将GW表达成G的关系式，并代入到式(2)中得
Q?QW?QZR?G(iN?iO)?=G（iC-iL）G(iC?iN)?(iW?iN)?G(iO?iL)
iW?iN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tN＝20℃，?N＝60%；夏季室外空气计算参数为tW＝37℃，ts＝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?to＝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：
? ＝QW?83800kJ/h5kg/h?16760 kJ/kg
根据送风温差?to＝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?＝95％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：
tN＝20℃，iN?43.0 kJ/kg；
tW＝37℃，iW?88.3 kJ/kg； tO＝16℃ ，iO?38.1 kJ/kg； tL=12.3℃，iL?34.3 kJ/kg ② 计算空调送风量：
G?Q83800 kJ/h??4.751 kg/s iN?iO3600(43.0 kJ/kg?38.1 kJ/kg) ③ 求混合点C的焓值：
由iC=（1-m）iN+ m iW，得iC?54.3 kJ/kg ④计算系统再热量：
QZr?G(iO?iL)?4.751kg/s?(38.1kJ/kg?34.3kJ/kg)?18.05 kW
⑤计算系统耗冷量：
Q0?G(iC?iL)?4.751kg/s?(54.3kJ/kg?34.3kJ/kg)?95.02 kW
室内冷负荷： Q=838003600kJ/s?23.28 kW
QW?mG(iW?iN)?0.25?4.751kg/s?(88.3kJ/kg?43.0kJ/kg)?53.81 kW 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。
N C?C W ?t0?O 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
iW?88.3 kJ/kg，iN?43.0 kJ/kg，iO?38.1 kJ/kg，由题7-11得：空调送风量G=4.751
kg/s。
ε线与相对湿度95%线相交于L点，查得iL2?33.1 kJ/kg
② 求第一次混合风量与回风量
新风量G新=mG=25%×4.751 kg/s =1.188 kg/s， 第一次混合总风量：
GL2?NONLG?iN?iOiN?iL2QG
?43.0 kJ/kg?33.1 kJ/kg?4.751 kg/s = 2.351 kg/s 第一次混合回风量：
G回1=GL2?G新=2.351 kg/s–1.188 kg/s =1.163 kg/s
③ 求一次混合点的焓值 由GL2iC=G回1iN+G新iW得，iC=④ 求系统耗冷量
Q0?GL2(iC?iL2)
=2.351 kg/s?(65.9kJ/kg-33.1kJ/kg) =77.1 kW
7-13 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
G回1iN+G新iWGL2= 65.9 kJ/kg
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tW＝-6℃，?W=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：
??=QW=?12570kJ/h5kg/h=?2514 kJ/kg
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，iN?43.0 kJ/kg，iL1?34.3 kJ/kg，iW1?-1.4 kJ/kg。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O?，查得iO??43.7 kJ/kg
② 确定混合状态点C1： 由iC1=（1-m）iN+ m iW得
1N ?? ??95%??100á1 C22 C1 C2L2O L1
iC1=（1-0.25）?43 kJ/kg+ 0.25?(-1.4kJ/kg)
=31.9kJ/kg则iC1?iL1，需要对混合空气预加热。 预热量为：Qyr?G(iC11?iC1)
?4.751kg/s?(34.3kJ/kg?31.9kJ/kg)?11.40 kWW1 iL2=iC22iOiL1=iC11
图7.9 一、二次回风系统冬季处理过程
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：Qzr?G(iO??iL1)
?4.751kg/s?(43.7kJ/kg?34.3kJ/kg)?44.66 kW
系统所需总加热量：QZ?Qyr+Qzr=11.40 kW+44.66 kW=56.06 kW
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，iN?43.0 kJ/kg，iL2?33.1 kJ/kg，iW1?-1.4 kJ/kg。
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：
m1?G新GL2=1.188 kg/s=50.5%
2.351 kg/s即冬季一次混合比也为50.5%，则一次混合点C2的焓值为：
iC2=（1-m1）iN+ m1 iW=（1-0.505）?43 kJ/kg+ 0.505?(-1.4kJ/kg)=20.58 kJ/kg
1即可确定C2点。
由于iC2?iL2，需要对混合空气预加热。
预热量为：Qyr?GL2(iL2?iC2)=2.351kg/s?(33.1kJ/kg?20.6kJ/kg)=29.39 kW 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
Qzr?G(iO??iO)=4.751kg/s?(43.7kJ/kg?38.1kJ/kg)=26.61 kW
④ 冬季所需总热量为
QZ?Qyr+Qzr=26.61 kW+19.39kW=56.00 kW
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??95%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：
夏季空气处理过程图： 空气处理流程为：
W
N
M W
O
N ε M O ε ??90%??100%N
（2）第二种情况：
夏季空气处理过程图： 空气处理流程为：
C N ε L W
W N
C
L
ε N
??90%??100%
（3）第三种情况：
夏季空气处理过程图： 空气处理流程为：
W N ε M O L 空气处理流程为：
7-18风机盘管的新风供给方式有哪几种？各W L N
ε O L 自的应用特点如何？ N
【解】 风机盘管的新
W N
L M
O
ε ??90%??100%
N
（4）第四种情况：
夏季空气处理过程图：
N W C ε ??90%??100%
C
O 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。
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100m/h，由室外状态tW＝36℃，?W＝45.9%，处理至tW1＝19.1℃，?W1＝90%后送入房间。客房要求tN＝25℃，?N＝50%，房间冷负荷Q ＝1200 Kcal/h，湿负荷W＝220g/h，送风温差?t0=10℃。试设计
3空气调节过程线，并计算风机盘管表冷器负荷。（1 Kcal/h=1.163W）。 【解】 由题意：
① 计算热湿比ε和确定送风状态点O：
N W ??QW?(1200?1.163?3600)J/h220g/h?22837 kJ/kg
M O ε L ??90%??100%
在相应大气压力的i-d图上，由tW＝36℃，?W＝45.9%与tN＝25℃，?N＝50%分别在i-d图上画出点W、N，过N点作?线，根据送风温差?t0＝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tW1＝19.1℃，?W1＝90%确定L点并查得： iN?50.5kJ/kg，iO?38.2kJ/kg，
图7.10 风机盘管加集中新风系统 夏季空调过程 iL?50.7kJ/kg
② 计算房间总送风量：
G?QiN?iO?1200?1.163?10kW50.5kJ/kg?38.2kJ/kg?3?0.113kg/s
③ 计算风机盘管处理风量： 新风量GW为100m/h，即0.033kg/s 则风机盘管处理风量 Gf?G?GW?0.080kg/s ④ 确定M点并计算风机盘管表冷器负荷：
3 由混合方程GiO=GfiM+GWiL得 iM?GiO?GWiLGf
?0.113kg/s?38.2kJ/kg?0.033kg/s?50.7kJ/kg0.08kg/s
?33.0 kJ/kg 由iM等值线与LO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：
Q0f?Gf(iN?iM)?0.080kg/s?(50.5kJ/kg?33.0kJ/kg)?1.4 kW
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：tN＝27℃，iN?64.5 kJ/kg，dN＝
14.6 g/kg。并根据新风比m?MNNW在NW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：tH＝30.4℃，iH?70.5 kJ/kg。
② 确定机器露点L与L′点
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tL?＝30.4℃，iL??34.1 kJ/kg ③ 确定第二次混合点0与ε线
L?L O N M H W ??95%??100% 冷热风道风量和焓值均已知，则根据混合关系可在L? H连线上确定O点，O点状态参数为d＝10 g/kg，iO?42.8 kJ/kg。各状态点点均已确定，连接O点与N点即可确定ε线。
图7-11 双风道系统夏季工况
④ 求可消除的室内冷负荷和湿负荷。
4000m3/h?1.2kg/m3室内冷负荷：Q?G(iN?iO)=?（64.5 kJ/kg?42.8 kJ/kg）=28.9 kW
3600 由?=iN?iO64.5kJ/kg?42.8kJ/kg得?==4717 kJ/kg
(dN?dO)/1000(14.6g/kg?10.0g/kg)/1000Q28.9 kWQ，则W = = = 0.0061 kg/s
?4717 kJ/kgW 又?=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) 回风再热器送风O旁通道C1C2送风机水泵L回风机过滤器新风N图7-12 题7-21图 【解】 其夏季空气处理过程在i-d图上为： C1 N W ε O L 其处理流程为：
W
N
C1 C2 ??90%??100% L C1
C2 O ε N
送风量：G?CNiC-iNQ 新风比：m=1=1 iN-iOWNiW-iN第二次混合旁通风量比： m2=G旁G?C2LiC2-iL =i-iC1LC1L（1?m）?G（iC1?iL) 所需冷量： Q冷?（iO?iC2) 所需再热量： Q再热?G7-22 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》（GB 50189-2005）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
?? O? N ? O L ?=95% ?=100% 图7-13 室内负荷变化调节图 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0.1 MPa。
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0.05 MPa。
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 0.1~0.2 Mpa
④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70C和12C，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Rpj=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？
0 【解】 ① 根据该系统冷负荷，得系统流量（考虑10%的附加余量）：
G?1.1Q4.19?10(th?tg)3?1.1?1200?10W4.19?10J/(kg?C)?(12?7)C3003=63.0 kg/s
② 计算循环水泵扬程 根据：?Pl?Rpj?l?，其中：
?：沿程损失占总压力损失的百分数，本系统取50% ?Pl：最不利循环环路的循环作用压力
?l：最不利循环环路的总长度
所以，?P540×10-3/50%=108kPa l=100×
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=108 kPa +65 kPa +40 kPa =213kPa
考虑10%的富余压力：P=213 kPa×（1+10%）=234.3 kPa
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vx?5%的等速面查的，在排风口的无因次距
v0离
xd0?1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TN=299K，射流出口速度v0?4 m/s，送风口直径
d0?0.4 m，由教材（8.6）式得阿基米德数Ar?gd0(T0?TN)2v0TN
若要形成贴附射流，需Ar?0.0097 即T0?20.0097v0TNgd00.0097?42?299?TN??299?310.8 K
9.8?0.4t0?37.80C
故当送风温度不大于37.80C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v0?4 m/s，送风口直径d0?0.2 m，垂直于射流的空间断面面积为Fn?3?8=24 m2。
由教材（8-7）式
vnv0?Fnd0?0.69得
vn?0.69v0d0Fn=0.69?4m/s?0.2m24m2=0.11 m/s
（2）第一临界断面至送风口的水平距离x0
房间高度H=0.7 m，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??0.076
当x?ax0Fn?0.1时，其为第一临界断面，得x0?x0.1?24Fn??6.45 m a0.076（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x0?流平均流速达到最大值。
ax00.5Fn?0.2时，其断面为第二临界断面，在第二临界断面处回
则送风可达射程x0?x0.2?0.5?8?50.5Fn??11.77 m a0.0768-7 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??016。
风口布置在房间宽度方向上，射程x?A?0.5?6?0.5?5.5 m ② 选定送风温差，计算送风量并校核换气次数。
0由表3.1选送风温差?t0?5C，所以
L?Q?c?t0?5400kJ/h1.2kg/m?1.01kJ/(kg?C)?5C300?891 m3/h
n?③ 确定送风速度。
LABH?891m3/h6m?4m?3.2m?11.6 次/h>8 次/h，合理。
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?0?3.5m/s，得
Fnd0?53.17H?B??0L?53.173.2m?4m?3.5m/s891m/h3?11.9
Fn则有送风速度?0?0.36?0.36?11.9?4.28 m/s，因为?0?3.5 m/s?4.28 m/s，且满
d0足防噪音要求2~5m/s，所以取?0?3.5 m/s
④ 确定送风口数目。
考虑到空调精度要求较高，因而轴心温差?tx取为空调精度的0.6倍，即
?tx?0.6?0.50C?0.30C
?tx?t0Fnd0?0.714
由教材图8.12查得无因次距离x?0.32，所以送风口数目为
N?HB??x????x?2?3.2?4?0.16?5.5????0.32?2?1.69
取整数，N=2个
⑤ 确定送风口尺寸。 每个送风口面积为 f?L3600?0N?8913600?3.5?2m2?0.035 m2
确定送风口尺寸为：长×宽=0.2m×0.15m 面积当量直径为：d0?⑥ 校核贴附长度。 由教材式（8.6）计算得Ar?4f??4?0.035? m?0.211 m
gd0?T0?Tn??02Tn??0.00288 02（3.5m/s）??273?20?C9.81m/s2?0.211m?50C由教材图8.12查得x/d0?36，贴附长度x?36d0?36?0.211?7.6m，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
H?h?s?0.07x?0.3?2?0.5?0.07?5.5?0.3?3.19 m
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℃，?n＝50±10％，当地大气压为B＝101 325Pa。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vpj=0.12 m/s 由于送冷风
vpj=1.2?0.12 m/s=0.144 m/s<0.3 m/s；A=4m，H=3.2m时，室内平均风速vpj=0.15 m/s，送
冷风vpj=1.2?0.15 m/s=0.18 m/s<0.3 m/s，所以A=3.5m，H=3.2m时vpj小于0.3 m/s，满足夏季空调区域风速小于0.3 m/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?t0?20取送风温差?t0?2C，则
3C，换气次数n=150020 次/h，
LS=Q6200kJ/h==0.178 m3/s 300?cp?t04?1.2kg/m?1.01kJ/(kg?C)?2C?3600④ 确定送风速度和散流器尺寸。
查同一张表得LS=0.18 m3/s，vS=2.59 m/s，F=0.07 m2，D=300 mm 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D=300 mm的散流器，当
LS=800 m/h，射程x=1.84 m，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
3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y=3.3 m。
② 确定射程长x=14 m
0③ 确定送风温差为?t0?10C，计算L：
L?Q?cp?t0=27000kJ/h1.2kg/m3?1.01kJ/(kg?0C)?100C?2228m3/h
④ 确定送风速度v0。设定d0?0.2 m，取??0,a?0.07，
yd0?3.30.2?16.5
xd0?140.2?70
由教材公式（8.5）和式（8.6）知
Ar?2y/d0(x/d0)(0.51axd0?0.001182
?0.35)v0?⑤ 求射流末端平均速度vp。
0.48ax/d0?0.145gd0?t0Ar Tn=7.45 m/s
vx?v0?0.709 m/s，vp=0.5vx?0.354 m/s
v0=7.45 m/s<10 m/s , vp=0.354?0.5 m/s
所以均满足要求。 ⑥ 计算喷口数：
N?Ll0?L3600v0?d024?2228?43600?7.45?3.14?0.22?2.65 个
取整，N?3，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：?ET ??ti?tN??B ?vi?0.15?，当
? ET在-1.7～+1.1时，多数人感到舒适。因此空气特性指标ADPI应为：
ADP?I?1.7?ΔET?1.倍的测点数1，通常应该使ADPI≥80%。
总测点数 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??tp?t0tN?t0，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 < tN时，?＜1，说明该形式的能量利用的有效性比较低。
8-11 列举CFD在暖通行业的应用
【答】① 自然通风的数值模拟：借助各种流动模型研究蔼然通风的问题。 ②置换通风的数值模拟：模拟置换通风、座椅送风等通风效果。
③高大空间的数值模拟：以体育场为代表的高大空间的气流组织设计及其与空调负荷的
关系研究。
④有害物散发的数值模拟：借助CFD研究室内有机物散发在室内的分布，研究室内IAQ问题；大气环境污染模拟。
⑤ 洁净室的数值模拟：对形市比较固定的洁净室空调气流组织进行数值模拟，指导工程设计。
⑥ 室外气流组织的大涡模拟：利用CFD对建筑外环境进行模拟，从而分析出合理的建
筑风环境。
⑦ 设备的研究与产品的开发：利用CFD可以节省试验成本，预测试验结果。在保证一定精度下，大大减少试验次数，而且可以做现实中难以完成的试验。
第九章 暖通空调系统的调节与节能
9-1 已知北京市某恒温车间采用一次回风式空调系统，要求全年室内维持在22℃，55%这个状态，夏季室内冷负荷为40000kJ/h，冬季室内计算热负荷为－8000kJ/h，全年室内湿负荷为2kg/h，夏季允许送风温差为7℃，最小新风量为1300kg/h。
在焓湿图上表示设计工况下的空气处理过程； 请绘制它的运行调节图。
给出下列室外状态参数下的空调运行工况，并指明这些情况下空气处理过程中诸状态参数、风量冷热量等指标。
tw/℃ ?w/％ 32 50 17 81 16 43 5 60 -6 90 注：在（1）中应标明各状态的温度、相对湿度、焓和含湿量以及新风比和热湿比。
室外气象包络线 W?ε1 O1 C? N CW ε O L ??95%??100%Ⅳ iW? Ⅲ W1? Ⅱ W1 W11 Ⅰ iN iLiW?1iW
图9.1 夏冬季设计工况下空气处理过程图
【解】 （1）Ⅰ 夏季设计工况：其处理流图为
W N C
L
O ε N
① 计算夏季热湿比并确定送风点：
??QW?40000 kJ/h2 kg/h?20000 kJ/kg
在i-d图上过N点绘制ε线与干球温度为15℃等温线相交于O点,过O点做等湿线与相对湿度φ=95%线交与点L，各状态点参数值见表9.1。
② 计算送风量及新风比 送风量：
G?Q40000 kJ/h??4900 kg/h iN?iO(45.3?34.7)kJ/kg新风量Gw=1300kg/h，回风量：Gh=G-Gw= 3600kg/h，新风比m为26.5%。 ③ 查教材附录1得北京夏季室外计算参数为：tw=33.2℃，twp=26.4℃，从而根据室内外状态点N、W和新风比
NC=m，绘制出混合点C。连接C与L，即可完成夏季设计工况下NW的空气处理过程图，见图9.1黑实线部分。
Ⅱ 冬季设计工况： 其空气处理流程图如下
W1
W1?
N
C? L O1 ??
N
查教材附录1得北京冬季空调室外计算参数值：tw=-12℃，φ=45%。冬季采用与夏季相同的露点L、送风量及新风比，若对冬季新风不做任何处理,由m=接混合点C1的焓值为：
NC1iN-iC1得新回风直=i-iNW1NW1iC1=iN?m(iN?iW1)=45.3 kJ/kg?0.265?(45.3?10.6)kJ/kg=30.5 kJ/kg
由于iC1 iN?iW?1