第一章 绪论习题
1-1 暖通空调在建筑环境控制中担负着怎样的技术使命?
【答】 作为一门应用性的技术科学，暖通空调肩负着这样的使命：遵循“以人为本”的宗旨，采用科学的环境控制技术，为人类创建一种健康、舒适而又富有效率的建筑环境，从而满足现代社会里人们在生活、工作及其他活动中对室内环境品质日益增长的需求。
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
tW?tWp0.5236.5C?32.5C0.5200度和夏季空调室外计算干球温度，得?tr?表2.1。
??7.69C，结果见
0表2.1 题2-4 计算过程及结果
时刻 1:00 2:00 3:00 4:00 5:00 6:00 7:00 8:00 9:00 10:00 11:00 12:00 β -0.35 -0.38 -0.42 -0.45 -0.47 -0.41 -0.28 -0.12 0.03 0.16 0.29 0.40 △tr/℃ tWp/℃ tW，τ/℃ 7.69 32.5 29.81 13:00 29.58 14:00 0.52 29.27 15:00 0.51 29.04 16:00 0.43 28.89 17:00 0.39 29.35 18:00 0.28 30.35 19:00 0.14 31.58 20:00 0.00 32.73 21:00 -0.10 33.73 22:00 -0.17 34.73 23:00 -0.23 35.58 24:00 -0.26 时刻 β 0.48 △tr/℃ tWp/℃ tW，τ/℃ 7.69 32.5 36.19 36.5 36.42 35.81 35.50 34.65 33.58 32.50 31.73 31.19 30.73 30.50 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。
2-6 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
tW，?30.7 C?0.4?8.7 C?34.18 C 1200000 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,由教材附录3查得I值：屋面(水平面)为919W/m2 [5]
,南墙为438W/m2，取?w?18.6 W/m?C?20?，
于是可求得12:00室外空气综合温度分别为 屋顶：tZ，?34.18C?120?3.5C? 65.3C 2018.6 W（/m?C）0.74?438 W/m20200.74?919 W/m200 南墙：tZ，?34.18C?120? 51.6C 18.6 W/（m?C）2-8 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。
2-10 在什么情况下对采暖室内外温差不需要进行修正？
【答】 当供暖房间并不直接接触室外大气时，围护结构的基本耗热量会因内外传热温差的削弱而减少，为此引入了围护结构的温差修正系数，其大小取决于邻室非供暖房间或空间的保温性能和透气状况。若邻接房间或空间的保温性能差，易于室外空气流通，则该区域温度接近于室外气温，温差修正系数亦接近于1。若已知冷测温度或用热平衡法能计算出冷测温度时，可直接用冷测温度代入，不再进行温差修正。
2-11 位于西安的某办公楼为一矩形南北向多层建筑物，其冬季采暖室内设计温度为 18℃，设计相对湿度为45%，内走廊温度较室内低1~2℃（隔墙传热可以忽略）。已知该楼地面层南向№1办公室左邻办公室，右邻楼梯间，房间宽7.5m、深7.2m、高3.9m，围护结构设计条件：
外墙：370mm砖墙，外表水泥砂浆20mm，内表面白灰粉刷20mm； 内墙：240mm砖墙，内表面白灰粉刷20mm；
外窗：推拉铝合金窗2个,每个外形（宽×高）为3.0×2.0m，可开启部分的缝隙长度为8 m（冬季K值查教材附录4）；
地面：非保温地面，K值按地带考虑； 内门：普通木门（其传热可以忽略）。 要求计算该№1办公室冬季供热设计热负荷。 【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。
表2.2 房间围护结构耗热量计算表
室内传热系数 围护结构 面积 F/ m 2采暖室朝向修正后耗热量 Q/W 外计算温度tW/℃ 1 1 0.8 622.90 1766.40 888.68 156.10 76.39 39.85 9.18 -15 -15 0 0 0 0 0 温温差基本耗热修量 正% 计算K/（W· m·℃） -2-1温度tN/℃ 差℃ 修正 3.9*7.5-12 南外墙 =17.25 南外窗 东内墙 地面Ⅰ *2=14.44 地面Ⅱ 地面Ⅲ 地面Ⅳ 14.44 14.44 (7.2-0.41-6)* 7.22=5.70 12 28.08 （7.5-0.28）0.47 0.23 0.12 0.07 18 -5 23 1 1 1 1 156.10 76.39 39.85 9.18 1.57 6.4 1.72 529.46 1501.44 888.68 总和 由于只有南面外墙，因此地面传热地带划分如图2.1。 ② 计算冷风渗透耗热量Q2：
3559.50 3201.10 西安冬季室外风速为2.7m/s，查教材表2-6得，每米窗缝隙渗入的空气量Ls=0.85m/（m·h），该办公室仅有一面外墙，其外窗缝隙总长度l为16米，查教材附录6朝向修正系数取n=0.4，则总冷风渗透量G：G于是，冷风渗透耗热量Q2： Q2
?0.278V?WcP(tN?tW)33
?LSln?0.85m/(h?m)?16m?0.4?5.44m/h33
300?0.278?5.44m/h ?1.32kg/m?1kJ/(kg?C)?(18?5)C
?45.91 W第四地带 第三地带 2m 2m 2m 第二地带 第一地带
图2.1 地面传热地带的划分
③ 本题不考虑冷风侵入耗热量，故该办公室冬季供热设计热负荷：
Q?Q1?Q2?3201.1 W+45.91 W = 3247.01 W
2-12 假定2-11题中的办公室分层设置一次回风集中空调系统承担冬季供暖任务，No1办公室的设计新风量为360kg/h。要求计算确定该No1办公室的空调系统冬季所需设计供暖负荷应为多少?
【解】 由上题知： Q = 3247.01W 新风耗热量：
QW?GWcp?tN?tW??3603600kg/s?1.01?10J/(kg?C)??18???5??C?2323 W
300 所以总的供暖设计热负荷为：
Q2 = Q1 + Qw = 3247.01W +2323 W = 5570.01 W
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。
2-15 如何计算室内人体散热形成的冷负荷？
【答】 人体向室内空气散发的热量有显热和潜热两种形式。前者通过对流、传导、或辐射等方式散发出来，后者是指人体散发的水蒸气所包含的汽化潜热。人体散发的潜热量和显热中的对流、传导部分直接形成瞬时冷负荷，而辐射部分将会形成滞后冷负荷。因此在计算由于人体散热形成的冷负荷要分为两个部分：显热冷负荷Qcl,τ显和潜热冷负荷Qcl,τ潜。显热冷负荷为Qcl，?，显=n n? q显 JP?-T，潜热冷负荷为Qcl，潜=n n?q潜，人体散热总冷负荷
Qcl，?=n n? (q显JP?-T?q潜)，以上式中q显和q潜分别为不同室温和劳动性质时成年男子显热散
热量和潜热散热量。（其他符号所代表的意义均同教材一致）
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】 由题2-10？？？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。
2-17 假如2-11题中的办公楼位于重庆市。其夏季空调室内设计温度为27 ℃，设计相对湿度为65％，内走廊温度较室内高1～2℃（隔墙传热可以忽略）。又№1办公室处于办公楼顶层，其外墙改为240mm砖墙，外窗设置浅色内窗帘，屋顶为70mm钢筋混凝土屋面板加160mm沥青膨胀珍珠岩保温层，楼板结构按教材附录9序号4，其余设计条件同1-1题。
计算该№1办公室夏季供冷围护结构传热冷负荷（注：可在8:00～18:00之间进行逐时计算）。
【解】 由于室内压力稍高于室外大气压，故无需考虑新风渗透引起的冷负荷。查教材[1]附录9内墙放热衰减度为1.6，楼板放热衰减度为1.8，判断该房间属于中型。重庆夏季空调室外计算日平均温度twp=32.5℃，室内设计温度为27℃。围护结构各部分的冷负荷分项计算如下：
① 屋顶冷负荷
由教材附录9查得：K=0.49 W/(m2·℃),衰减系数β=0.37，延迟时间ε=9.3h。根据ρ、β、ε查手册[1]表20.3-2得扰量作用时刻τ-ε时代表城市上海市屋顶逐时冷负荷计算温度tτ-ε及重庆相对上海市地点修正值△，即可按式（20.3-1）[1] 算出屋顶的逐时冷负荷。计算结果列于表2.3中。
表2.3 屋顶冷负荷
计算时刻τ 8:00 作用时刻 τ-ε tτ-ε/℃ △/℃ tn/℃ △tτ-ε/℃ K/ W·m·℃ F/ m Qcl,τ/W 2-2-19:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 22.7 23.7 0.7 1.7 2.7 3.7 4.7 5.7 6.7 7.7 8.7 39.60 38.60 37.60 36.81 36.60 37.09 38.00 39.00 40.49 41.91 43.49 1 27 13.60 12.6 11.60 10.81 10.60 11.09 12.00 13.00 14.49 15.91 17.49 0.49 54 359.86 333.40 306.94 286.03 280.48 293.44 317.52 343.98 383.41 420.98 462.79 ② 南外墙冷负荷
由教材附录9查得：K=1.95W/(m·℃),衰减系数β=0.35，延迟时间ε=8.5h。根据β、ε查手册[1]表20.3-1得扰量作用时刻τ-ε时代表城市上海市南外墙逐时冷负荷计算温度tτ-ε及重庆相对上海市地点修正值△，即可按式（20.3-1）[1] 算出南外墙的逐时冷负荷。计算结果列于表2.4中。
表2.4 南外墙冷负荷
计算时刻τ 8:00 作用时刻 τ-ε tτ-ε/℃ △/℃ tn/℃ △tτ-ε/℃ K/ W·m·℃ F/ m Qcl,τ/W 2-2-12
9:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 23.5 32.5 0.5 32 1.5 32 2.5 32 3.5 32 4.5 32 1 27 5.5 32.5 6.5 33 7.5 33.5 8.5 34 9.5 34.5 6.5 6 6 6 6 6 1.95 17.25 6.5 7 7.5 8 8.5 218.64 201.83 201.83 201.83 201.83 201.83 218.64 235.46 252.28 269.10 285.92 注意：计算时刻与作用时刻的定义与区别。 ③ 南外窗冷负荷
a. 瞬变传热得热形成冷负荷
查得：K=6.4 W/(m2·℃)，由教材附录12查得各计算时刻的负荷温差△tτ，计算结果列于表2.5中。
表2.5 南外窗瞬时传热冷负荷
计算时刻τ 8:00 9:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 △tτ/℃ -1K/ W·m-2·℃ 3.2 4 5 5.8 6.6 7.2 6.4 12 7.7 8.0 8.1 7.9 7.8 F/ m2 Qcl,τ/w 245.76 307.20 384.00 445.44 506.88 552.96 591.36 614.40 622.08 606.72 599.04 注意：附录12中制表条件为tn=26℃，要进行修正。 b. 日射得热形成冷负荷
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？
265.64 1414.62 1536.11 1724.21 1902.50 2037.11 2110.91 2131.16 2099.08 2074.45 2020.00 1957.79 【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)。
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 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 4595.33 4807.69 4959.23 5029.69 5041.88 5061.53 5034.61 4989.14 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：
G?QiN?iO?5.06153 kW64.87 kJ/kg?50.66 kJ/kg= 0.36 kg/s
N △to ε O L ?=95% ?=100%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G=1kg/s，冬季工作地
P0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? 28.28C
o3-5 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。 【解】 由上题知：GO =5kg/s，其余步骤如上题，算得tO=15.130C
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/m。 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/m 由公式：L?Mc2?c0126mg/s?36001964.29mg/m?785.71mg/m?110333?385 m/h
3
3
?故，平均室内每人所需新风量为L1 解法2：
L?ML?38.5 m/h
3c2?c0?10?0.023(0.1?0.04)/100?383(m/h)3
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/m=1 ppm?分子量/22.43
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30m3/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 【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=﹣∞ ε<0 D B ε<0 ε= +∞ ε>0 t=常数 E F 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程分为喷水室冷水喷淋或表冷器间接冷却(W?L?L?O过程，该处理过
?O)和空气加热器干加热(L)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
4-1 空气污染物通常包括哪些内容？
【答】 空气净化处理涉及的主要空气污染物包括：悬浮在空气中的固态、液态微粒，悬浮在空气中的微生物，以及各种对人体或生产过程有害的气体。悬浮微粒主要包括灰尘（固态分散性微粒）、烟、雾、烟雾等。空气中的微生物主要包括细菌、病毒、真菌、花粉、藻类和噬菌体等。
4-2 空气中悬浮污染物的浓度表示方法有哪些？
【答】 通常有以下三种表示方法：① 质量浓度：单位体积空气中含有悬浮微粒的质量。② 计数浓度：单位体积空气中含有各种粒径悬浮微粒的颗粒总数。③ 粒径计数浓度：单位体积空气中含有某一粒径范围内的悬浮微粒的颗粒数
4-3 表征过滤器性能的主要指标有哪些？
【答】 ① 过滤效率：在额定风量下，经过过滤器捕集的尘粒量与过滤器前空气含尘量的百分比。它反映的是被过滤器捕集下来的尘粒量的相对大小；
② 穿透率：过滤后的空气含尘浓度与过滤前空气含尘浓度的百分比。它反映的是经过过滤后的空气含尘量的相对大小。对于效率较高的过滤器，过滤效率相差不大，但穿透率则有可能相差几倍，故常用穿透率来评价高效过滤器的性能；
③ 面风速与滤速：面风速是指过滤器断面上所通过的气流速度，是反映过滤器通过能力和安装面积的性能指标；滤速是指过滤器滤料面积上通过的气流速度，是反映滤料通过能力的指标；
④ 过滤器阻力：气流通过过滤器的阻力称为过滤器阻力，包括滤料阻力（与滤速有关）和结构阻力（与框架结构形式和迎面风速有关），当然阻力越小过滤器性能越好；
⑤ 容尘量：额定风量下，过滤器的阻力达到终阻力时，过滤器所容纳的尘粒总质量。容尘量是和使用期限有直接关系的指标，显然容尘量大过滤器性能较好。
4-4 空气净化常用设备有哪些？各自应用及特点是什么？
【答】 空气净化常用设备有空气过滤器、洁净工作台、洁净层流罩和自净器。空气过滤是利用过滤装置将送入洁净空间的空气中的悬浮微粒去除来保证进入房间的空气的洁净度，这是空气净化的常用方式。洁净工作台主要应用在洁净室内或一般室内，是根据产品生产要求或其他用途的要求在操作台上保持高洁净度的局部净化设备，通用性较强，可单台使用或
连接成装配生产线。洁净层流罩是将空气以一定的风速通过高效过滤器后，由阻尼层均压使洁净空气流呈垂直单向流送入工作区以保证其洁净度，安装形式比较多样。自净器是由风机、粗效、中效和高效（亚高效）过滤器及送、回风口组成的空气净化设备，自净过滤器过滤效率高、使用灵活，可在一定范围内造成洁净空气环境，自净器可用于对操作点进行局部临时洁净净化，可设置在洁净室内易出现涡流区的部位以减少尘菌滞留，也可作为洁净环境的简易循环机组。
4-5 已知空气流经某空气过滤器的初含尘浓度为1.2mg/m3，出口空气含尘浓度为0.2mg/m3，求它的计重效率和穿透率？
c0?c1c0 【解】① 计重效率：???100%=
1.2mg/m?0.2mg/m1.2mg/m333=83.3%
② 穿透率：K?c1c0?100%?0.2mg/m1.2mg/m33?16.7%
4-6 某空调系统采用三级空气过滤，过滤前入口含尘浓度为1×105粒/升。三级过滤后含尘浓度为150粒/升，已知粗效过滤器计数效率为25％，中效过滤器计数效率为80％，求高效过滤器应具有的计数效率。 【解】 由题意，得 ?z＝c0?c1c0?100%?1?10粒/升?150粒/升1?10粒/升55?100%?99.85%
??2 由 ?z?1?(1??1)(1)(?1?3
) 即 99.85％＝1－（1－25％）（1－80％）（1－?3） 解得 ?3?99%
即高效过滤器应具有的计数效率为99％
4-7 某空调系统，如图3.1所示：新风量100m/h，送风量1000m/h，已知室外空气含尘浓度为1mg/m，室内空气允许含尘浓度为0.05mg/m，室内产尘量为40mg/h，新风过滤器计重效率为45%。若忽略空气密度的变化及粗效过滤后粒径分布对循环过滤器的影响，试求再循环过滤器所需的计重效率?？
3333cw?w ? 3 cw1 2 c01 1- 新风过滤器 2-再循环过滤器 3-房间
图4.1 题4-7空调系统图
Mc2?c0
【解】 房间的全面通风量L?，
其中 L：全面通风量，m3/h M：室内污染物散发量，mg/h
c2：室内污染物允许质量浓度，mg/m3 c0：送风中含有该种污染物的浓度，mg/m3 cw：室外空气含有该种污染物的浓度，mg/m3 由题意知：c2=0.05mg/m3 又根据风量平衡：L=L新+L回得：
L回=L-L新=1000m/h-100m/h=900 m/h
333经过新风过滤器后新风含尘浓度：cw1?cw(1??w)?1mg/m3?(1?45%)=0.55 mg/m
cw1L新?c2L回L33则 c?0(1??)
?0.55mg/?m100m?/h 1000m/h 3330.0?5mg/m33900m/h (1??)
?0.1(?1?m)g/m 由L?Mc2?c040mg/h0.05mg/m?0.1(1??)mg/m33??1000 m/h
3解得??90%
4-8 空气过滤器有哪些主要类型，各自有什么特点及适用什么场合？
【答】 空气过滤器按其过滤效率可分为粗效、中效、高中效、亚高效和高效五种类型。
粗效过滤器主要用于过滤≥5.0 μm的大颗粒灰尘及各种异物，在空气净化系统中作为对含尘空气的第一级过滤，同时也作为中效过滤器前的预过滤，对次级过滤器起到一定保护作用，一般置于空调处理设备的新风入口或新风与回风混合之后；中效过滤器（包括高中效过滤器）主要用于过滤≥1.0 μm的中等粒子灰尘，在净化系统中用作高效过滤器的前级预过滤来保护高效过滤器，也在一些要求较高的空调系统中使用，以提高空气的清洁度，一般集中置于
空调系统正压端，空调处理箱送风机之后；高效过滤器（包括亚高效过滤器）可过滤0.5 ~ 0.1 μm以上的微粒子灰尘，能有效滤除细菌，用于超净和无菌净化，通过高效过滤器的空气必须经过粗、中效两级
过滤器预过滤，一般位于系统末端送风口之前，作为三级过滤的末级过滤器。
4-9 净化空调系统有哪些类型？
【答】 净化空调系统按作用范围可分为全面净化与局部净化类型；按净化设备的设置分集中式和分散式类型；按气流组织分单向流型、非单向流型和辐射流类型；按构造可分为整体式、装配式和局部净化式；还可按用途分为工业洁净室和生物洁净室。
4-10 常用气相污染物处理方法或装置有哪些？
【答】 空调净化系统常采用的气相污染物净化方式或装置有：① 洗涤吸收方式，如空调装置中的喷淋室及湿式过滤器；② 活性炭吸附方式；③ 化学吸附，利用化学药品与某些有害气体发生的化学反应去除气相污染物；④ 光触媒净化方式，利用半导体材料对有机污染物的无机化；⑤ 稀释方式，引入清洁无臭的空气来稀释室内气相污染物浓度。
第五章 建筑供暖
5-1 对室内供暖常用方式进行分类，并分析各自的特点。
【答】 ① 集中供暖与分散供暖：集中供暖方式是由单独设置的热源集中配置热媒，通过管道向各个房间或各个建筑物供给热量。而分散供暖方式是将热源、热媒输配和散热设备构成独立系统或装置，向单个房间或局部区域就地供暖。② 全面供暖与局部供暖：全面供暖是使整个供暖房间维持一定温度要求；局部供暖使室内局部区域或局部工作地点保持一定温度。③ 连续供暖与间歇供暖：连续供暖使得全天使用的建筑物的室内温度全天均达到设计温度；而间歇供暖仅使非全天使用的建筑物在使用时间内的室内平均温度达到设计温度，而在其他时间自然降温。④ 值班供暖：在非工作时间或中断使用的时间内，使建筑物保持最低室温要求的供暖方式。
5-2 供暖系统有哪些形式？并对其进行比较。 【答】见表5-1
表5-1 供暖系统对比表
分类方式 热媒种类 蒸汽供暖系统 热风供暖系统 散热方对流供暖 辐射供暖 热水供暖系统 高温水供暖（水温>100℃）和低温水供暖（水温≤100℃）。热能利用率高、节省燃料、热稳定性好、供暖半径大、卫生、安全。相同的供热量下所需供热设备较多，管道系统的管径较大，造价高，且热媒流量大，输送热媒消耗电能多。民用建筑和公共建筑的主要采暖形式。 应用范围广、热媒温度高、所需散热面积小。缺点：由于散热器表面温度高，容易使其表面有机灰尘烤焦产生异味，卫生条件较差，且易烫伤，影响安全使用。可用于供热以工艺用蒸汽为主的厂区。 升温快、设备简单、投资较少。缺点：风机设备和气流噪声较大，通常用于耗热量大、所需供热面积较大、定时使用的大型公共建筑或有特殊要求的工业厂房中。 利用对流换热器或以对流换热为主向房间散发热量。 利用受热面积释放的热射线，将热量直接投射到室内物体和人体表面。 系统形式 特点 式 5-3 对散热器进行经济技术评价主要考虑哪些指标或参数？列表对比分析铸铁和钢制散热器的性能。
【答】 散热器性能评价指标是多方面的，主要有：
① 热工性能：主要指传热系数，传热系数越高，其热工性能越好。
② 经济指标：主要考虑有单位散热量的成本越低，安装费用越低，使用寿命越长，其经济性越好；同样材质的金属热强度越高，其经济性越好。
③ 安装使用和工艺方面的指标：机械强度和承压能力；尺寸应较小，占地少；安装和使用过程不易破损；制造工艺简单，适于批量生产。
④ 卫生和美观方面的评价指标：表面应光滑，易于清除灰尘；外形应美观，与房间装饰协调。
铸铁散热器与钢铁散热器性能比较见表4.2
表5.2 铸铁散热器与钢铁散热器性能比较表
评价指标 散热器 铸铁散热器 热稳定性好，水容量大；铸铁柱型散热器传热系数较防腐性能好，使用寿命长，价格便宜 结构简单；金属耗量大，笨重；有些产品档次不高，生产工艺简陋，造成环境污染严重。 钢制散热器 有些类型散热器水容量较少，热稳定性差 容易腐蚀，使用寿命短， 制造工艺先进，适于工业化生产；金属耗量少，耐压强度高，占地少，便于布置 铸铁柱型散热器外形美观，积灰较易清除；铸铁翼型散热器外形不美观，肋间较易积灰不易清除。 外形美观整洁，易实现产品多样化 系列化，适应于各种建筑物对散热器的多功能要求。 热工性能 经济指标 安装使用和工艺方面的指标 卫生和美观方面的评价指标 大，单片散热量小 金属热强度低 5-4 散热器传热系数受哪些因素影响，并说明为什么要对其进行修正？
【答】 散热器的传热系数主要取决于散热器外表面空气侧的放热系数，而在自然对流情况下，放热系数又主要与传热温差有关。另外，还会受到通过散热器的热水流量、散热器的
片数、散热器的安装方式、热媒种类和参数、室内空气温度和流速等因素的影响。而实验方法确定的传热系数是在特定的情况下测定的，故在实际情况不同时需要对其进行修正。主要考虑的修正有散热器组装片数修正、散热器连接形式修正系、散热器安装形式，从相关表中查到各项修正系数值，将传热系数除之皆可修正。
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。
图5-1 题5-5图
（a）
（b）
（c）
【答】 散热器连接方式不同时其外表面温度分布不同，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）。
5-6 散热器的布置与安装要考虑哪些问题？
【答】 ① 考虑散热效果问题。房间有外窗时，最好每个外窗下设置一组散热器，以便于散热器上升的热气流能阻止和改善从玻璃窗下降的冷气流和冷辐射影响，同时也可迅速加热从窗缝隙渗入的冷空气。楼梯间布置散热器时，考虑到因热流上升上部空气温度比下部高，应尽量把散热器布置在底层或按一定比例分布在下部各层。② 考虑管道布置问题。应避免户内管路穿过阳台门和进户门，应尽量减少管路的安装。③ 考虑散热器防护问题。为防止冻裂散热器，两道外门之间不能设置散热器。在其他有冻结危险的场所，其散热器应设单独的立、支管供热，且不得装设调节阀。托儿所、幼儿园散热器应暗装或加防护罩，以防烫伤儿童。④ 散热器应明装，简单布置，内部装修要求高可采用暗装。散热器安装应保证底部距地面不小于60mm，通常取为150mm，顶部距窗台板不小于50mm，背部与墙面净距不小于25mm。
5-7 热风采暖系统在哪些场合适用？哪些场合不适用？
【答】 根据《采暖通风与空气调节设计规范》（GB50019—2003）规定，符合下列条件之一时，应采用热风采暖：① 能与机械送风系统合并时。② 利用循环空气采暖，技术、经济合理时。③由于防火、防爆和卫生要求，必须采用全新风的热风采暖时。
属于下列情况之一时，不得采用空气在循环的热风采暖：① 空气中含有病原体（如毛类、破烂布等分选车间）、极难闻气味的物质（如熬胶等）及有害物质浓度可能突然增高的车间。② 生产过程中散发的可燃气体、蒸汽、粉尘与采暖管道或加热器表面接触能引起的燃烧的车间。③ 生产过程中散发的粉尘受到水、水蒸气的作用能引起自燃、爆炸以及受到水、水蒸气的作用能产生爆炸性气体的车间。④ 产生粉尘和有害气体的车间，如落砂、浇筑、砂处理工部喷漆工部及电镀车间等。
5-8 分析暖风机采暖的特点。
【答】 优点：① 单机供热量大，相同热负荷下，所用末端设备的数量少；② 小型暖风机可以吊挂，不占用建筑面积，大型暖风机落地安装，占地面积也有限；③ 启动升温快。
缺点：① 暖风机运行时风机有噪声。一般小型暖风机的噪声在60dB(A)左右，大型暖风机的噪声还要大些；② 暖风机都是置于采暖房间内，直接加热室内循环空气，不补充新风（室外空气），不能改善室内的空气品质。
5-9 已知两并联管段的阻力数为12Pa/ (m3/h)2、30Pa/ (m3/h)2，则该并联管段的总阻力为多少？
【解】 并联管段的阻力数计算公式为：
1Sb?1S1?1S2，计算得总阻力数为
4.5Pa/ (m3/h)2。
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。
5-12 某一房间采用地板辐射采暖，房间热负荷为2000W，地板面积为50 m2，室内温度要求20℃。已知加热管覆盖层为：60 mm豆石混凝土，20 mm水泥砂浆找平层，其平均导热系数λ=1.2 W/（m?K），初步确定加热管为间距为200 mm。若地板表面温度取26℃，则加热管热水平均温度为多少？ 【解】 单位面积地板散热量为：q?辐射板内部传热系数为：K?2λA?BqKQF??2000W50m2?40 W/m
22?1.2W/（m?K）2 ?8.57W/（m?K）220.2m?0.08m0加热管内热水平均温度为tp?tb??26 C??30.7 C。
8.57W/（m?K）040W/m225-13 民用建筑采用低温热水地板辐射采暖的供水温度和供、回水温差及系统的工作压力宜采用何值？
【答】从人体舒适和安全角度考虑，民用建筑低温热水地板辐射的供水温度不应超过60℃，供回水温差宜小于或等于10℃。为保证低温热水地板辐射供暖系统管材与配件强度和使用寿命，系统的工作压力不宜大于0.8 Mpa，当超过上述压力时，应选择适当的管材并采取相应的措施。
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。
5-15 对机械循环热水采暖系常见地系统形式进行比较和分析。 【答】 见表5.2
表5.2 题5-15图
5-16 同程式热水采暖系统有什么优缺点？
【答】 采暖系统按各并联环路水的流程划分为同程式系统和异程式系统。同程式系统沿各基本组合体热媒流程基本相等，水力计算时各环路易于平衡，水力失调较轻，但有时可能要多耗费些管材，其耗量决定于系统的具体条件和布管技巧。对于系统作用半径较大的系统宜采用同程式系统，减轻水力失调。
5-17 高层建筑热水供暖系统在结构形式上着重要解决什么问题？
【答】 由干建筑高度增加，使得水系统的水静压力很大，影响到楼内系统与外网的连接方式，同时系统设备、管道的承压能力也需要考虑能否达到要求。另外，楼层数增加，致使自然作用压力的影响加大，有可能使得垂直失调现象十分严重。针对上述问题，高层建筑热水供暧系统在结构形式上着重要解决水静压力和垂直失调问题。
5-18 如何考虑热水供暖系统的排气和热膨胀问题？从原因、危害、措施等方面来分析。 【答】 热水供暖系统空气的来源主要有两条：① 充水运行前留存在管道设备之中的空气；② 水被加热后，溶解气体析出。这些空气占据散热器空间，减少有效散热面积；堵塞管道，造成水流中断；腐蚀管路，缩短系统寿命，必须及时迅速得排除掉。排气措施有干管设坡和设置集气罐、放气阀等放气装置。
水的热膨胀问题体现在受热膨胀和冷却收缩两方面，受热产生膨胀应力，损坏管路系统和设备；冷却收缩使得系统产生倒空现象。用人为方法或设备，使因温升而加大的体积能排出系统；当发生冷却倒空时，能够向系统补水。
5-19 膨胀水箱有哪些作用？其上连接有哪些管子及各自的用处？
【答】作用有容纳膨胀水、维持系统压力、可排除系统内的空气。水箱上连接有膨胀管、溢流管、排水管、信号管和循环管。膨胀管将膨胀水箱与系统相连，系统加热后增加的膨胀水量通过膨胀管进入膨胀水箱，系统停止运行水温降低后，膨胀水箱的水又通过膨胀管回馈到系统以防倒空，为防止偶然关闭阀门使系统内压力过分增高而发生事故，膨胀管上不允许安装任何阀门。溢流管将水箱溢出的水就近排入排水设施中，溢流管上也不允许设置阀门。排水管用来清洗、检修时放空水箱内的水，需装设阀门，平时关闭。信号管用于检查膨胀水箱的充水情况，应接至便于管理人员观察控制的地方，末端需设置阀门，平时关闭，检查时打开阀门，若没有水流出，表明膨胀水箱内水位未达到最低水位，需向系统补水。循环管与膨胀管一起构成自然循环环路膨胀水箱中的水通过该环路形成缓慢流动，防止冻结。
5-20 蒸汽作为热媒在暖通空调系统中有哪些用途？
【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。
5-21 何种条件时，可采用电采暖？
【答】 电能是高品味的能源形式，将其直接转换为低品味的热能进行供暖，在能源利用上并不十分合理，一般不宜采用。但对于环保有特殊要求的区域、远离集中热源的独立建筑、采用热泵的场所、能利用低谷电蓄热的场所或者有丰富的水电资源可供利用时，经过技术经
济比较合理时，可以采用电供暖。
5-22 供热管网布置有哪些原则？
【答】 ① 经济上合理。主干线力求短直，主干线尽量走热负荷集中区。要注意管线上的阀门、补偿器和某些管道附件（如放汽、防水、疏水等装置）的合理布置，因为这将涉及到检查室（可操作平台）的位置和数量，尽量可能使其数量减少。② 技术上可靠 供热管线应尽量避开土质松软地区、地震断裂带、滑坡危险地带以及地下水位高等不利地段。③ 对周围环境影响少而协调 供热管线应少穿主要交通线。一般平行于道路中心线并应尽量敷设在车行道以外的地方。通常情况下管线应只沿街道的一侧敷设。地上敷设的管道，不应影响城市环境美观，不妨碍交通。供热管道与各种管道、构筑物应协调安排，相互之间的距离，应能保证运行安全、施工及检修方便。
5-23 分户热计量系统负荷计算需要注意哪些问题？
【答】 ① 由于用户的生活习惯、经济能力、对舒适性的要求不尽相同，因而分户热计量系统的室内设计计算温度宜比常规供暖系统有所提高，通常分户热计量系统室内设计计算温度值比常规供暖系统室内计算温度提高2℃。②当相邻房间温差大与或等于5℃时，应计算通过隔墙或楼板的传热量。由于用户对室内温度的控制不确定，导致相邻房间温差值难以预测，由此产生的户间传热热负荷亦难以找到统一的计算方法，目前主要采用两种计算方法：按相邻房间实际可能出现的温差计算传热量，再乘以可能同时出现的概率；按常规方法计算出的热负荷再乘以一个附加系数。③ 提高户间隔墙、楼板的保温隔热性能，将减小通过内围护结构传递的热量，从而减小房间热负荷，但增加了建造成本。因此需要对内围护结构的保温进行热工性和经济性分析，确定其最小经济热阻。
5-24 分户热计量热水集中采暖系统计量方法有哪些？
【答】 ① 采用热水表直接测量水流量，不考虑供回水温的影响，假定供回水温各户相同，且不变。② 采用热量计量表计量，热量计量表由流量计、温度传感器和积算器三部分组成。流量计用来测量流经散热设备的热水流量，安装在系统的供水管上。温度传感器用以测量供、回水温度，装在供、回水管路上。直接测定用热量，原理上准确；价格较贵，安装复杂；在小温差时，计量误差较大，目前应用较少。③ 用热量分配表计量。它不能直接计量用户的用热量，通过测量各散热器设备的散热比例，配合总热量表所测得到建筑物总热量数据，计算出各散热器散热量，来达到分户计量的目的。热量分配表构造简单、成本低廉、安装方便，常用于既有建筑传统供暖系统实行分户热计量。
5-25某单管热水供暖系统，立管进水温度tg=950C，出水温度th=700C，采用四柱813型散热器，明装无遮挡，供暖室内温度tn=160C，试确定如图所示立管中，各组散热器的片数（热负荷见图5.2）。
【解】 ① 流出第一组散热器的温度：
t1?95C?00 t g=95℃
1700 W 01700 W1700W?1100W?1500W?(95?70)C
t1 1100 W t2 1500 W ?85.12 C 流出第二组散热器的温度：
t2?95C?001700W+1100W1700W?1100W?1500W?(95?70)C0
t h =70 ℃ ?78.72 C 图5.2 题5-25图
② 查教材附录28得柱813型散热器的K=2.237Δt0.302，每片散
热器的面积为0.28m2，假定：β1=β2=β3=1.0（6～10片）；
③
?t1=tg+ t12?tn=95C+ 85.12C200?16C=74.06 C00，
2?1.0?1.0?1.0=2.796m
则F1?Q1K1?t1?1?2?3?1700 W2.237?74.060.302W/(m?C)?74.06C2200故第一组散热器的片数为：n1=④
?t2=t1+ t2202.796 m20.28 m/片 0=9.99?10 片，在假定的片数范围内；
?1.0?1.0?1.0=2.106 m
2?tn= 85.12C+78.72C2?16C=65.92 C00同理：F2?Q2K2?t2?1?2?3?1100 W2.237?65.920.302W/(m?C)?65.92C2200故第二组散热器的片数为：n2=⑤
?t2=th+ t22002.106 m20.28 m/片 0=7.52?8 片，在假定的片数范围内；
?tn= 70C+78.72C2?16C=58.36 C0
?1.0?1.0?1.0=3.365 m
2同理：F3?Q3K3?t3?1?2?3?1700 W2.237?58.360.302W/(m?C)?58.36C2200 第三组散热器的片数为：n3=F3??Q3K3?t33.365 m20.28 m/片 =12.02>10 片，故另假设β1=1.05（11～20片）
22?1?2?3?F3?1.05=3.365 ?1.05m=3.533 m
3.533 m22故第三组散热器的片数为：n3=0.28 m/片 =12.62?13 片，在假定的片数范围内。
5-26 将上题改为双管系统，其余条件不变，试确定各组散热器片数，并进行对比分析
单管和双管系统，对散热选择的影响。 【解】 系统作用原理图如图5.3：
tg?95C 0Q1 Q2 Q3 th?70C 0图5.3 题5-26图
各散热器的散热量分别为（按从上到下的顺序）：
Q1?1700W，Q2?1100W，Q3?1500W
由于各组散热器具有共同的进水温度和回水温度，因此各散热器的热媒平均温度均为：
tp1?tp2?tp3?（95+70）/2=82.5C
0 各散热器传热温差：
?t1??t2??t3?tp?tn=82.5-16=66.5C
0 查教材附录28，四柱813型散热器的传热系数为：
K?2.237?t0.302?2.237?66.50.302?7.95W/(m?C)20
修正系数：
假定散热器组装片数修正系数：?1?1.0；该散热器均异侧连接，上进下出，查教材附录31，连接形式修正系数?2?1.004；散热器明装，无遮挡，查教材附录32安装形式修正系数?3?1.0； 所
F1?=
QK?t以
?1?2?3?散
1700 W20热
0器所需
2面
积：
?1.0?1.004?1.0?3.23 m7.95W/m?C?66.5CQK?t F2?=
?1?2?3?1100 W7.95W/(m?C)?66.5C200?1.0?1.004?1.0?2.09 m2
F3?=
QK?t?1?2?3?1500 W7.95W/(m?C)?66.5C200?1.0?1.004?1.0?2.85 m2
查教材附录28，四柱813型散热器每片散热面积为0.28m2，计算片数n?为：
3.23m22 n1?=F1?/f?0.28m/片2.09m22?11.5?12片
?=F2?/f?n20.28m/片2.85m22?7.5?8片
?=F3?/f?n30.28m/片?10.2?11片
校核片数修正系数?1的值：查教材附录30，当散热器片数为11~20时，?1=1.05；当散热器片数为6~10，?1=1.00。
因此，实际所需散热器面积为：F1=F1??1=3.23×1.05 = 3.39 m2
F2=F2??1=2.09×1.00 = 2.0 m F3=F3??1=2.85×1.05 = 2.99 m
22 所以实际选用片数为：n1=F1/f?3.39m220.28m/片2.09m22?12.1?13片
n2=F2/f?0.28m/片2.99 m22?7.5?8片
n3=F3/f?0.28m/片?10.7?11片
单管和双管系统对散热器选择的影响：
对于单管系统，最大的特点即每组散热器的出水温度是下一组散热器的进水温度，经过散热器的散热，每组散热器按进水先后顺序，其平均热媒温度逐渐下降，因而其传热系数逐渐降低，造成其传热面积在对应的热负荷条件下相应增加。而对于双管系统，各散热器具有相同的进水温度和出水温度，因而具有相同的平均热媒温度，即相同的传热系数，由于这个影响，双管系统的散热器总面积一般比单管系统稍小些。
5-27 某供暖系统热负荷为70 kW，供水温度为95℃，回水温度为70℃，求系统所需水流量。若采用低压蒸汽作热媒，蒸汽的汽化潜热为2250 kJ/kg，求所需的蒸汽流量。
【解】 ① 对热水供暖系统，由Q?Gc?t得系统所需水流量为：
G?Qc?t?70kW4.19kJ/(kg?C)?(95?70)C70kW2250kJ/kg00=0.67 kg/s
② 对于蒸汽供暖系统，所需蒸汽流量为：G?=0.03 kg/s
5-28 如图所示机械循环热水供暖系统，设管道无散热损失。系统供水温度tg=95℃，密度ρ= 962 kg/m3；回水温度th=70℃，其密度为?= 978 kg/m3。系统总阻力为280kPa，计算循环水泵的流量和扬程。
图5.4 题5-28图
【解】 由题意，循环水泵的流量：
W?1.1?Qc?t?1.1?(2?1.5)kW4.19kJ/(kg?C)?(95?70)C00＝0.037 kg/s
而由供回水密度差所引起的附加压头为：
?P1?(?1??2)g?H ?(978?962)kg/m?9.8N/kg?32500m?500m?500m1000
?548.8 Pa
?P1???P，故可忽略。
故水泵的扬程为：
?H?1.1??P?1.1?2?280 kPa?1033?g(962?978)kg/m?9.8N/kg?32.4 m
所示热水供暖h1=2.0m
，
5-29 如图5-5系统。已知
h2=3.5m；每个散热器的热负荷为800W；供水温度为95℃，回水温度为70℃，对应温度的水密度分别为962kg/m3和978kg/m3。不考虑热水在沿途的冷却，分别计算双管和单管系统的自然循环作用压力。
【解】 ① 求双管系统的重
图5.5 题5-29图
力循环作用压力
双管系统属于并联环路，各层散热器所在环路的作用动力不同，需分别计算。 根据式（3-1-3）和（3-1-4）[4]的计算方法，通过各层散热器循环环路的作用动力，分别为：
第一层：
?P1?gh1(?h??g) ?9.81N/kg?2m?(978kg/m3?962kg/m3)
=313.92 Pa第二层：
?P2?g（h1+h2）(?h??g)?9.81N/kg?（2+3.5）m?(978kg/m3?962kg/m3)=863.28 Pa
② 求单管系统的重力循环作用压力： 第二层散热器流出管路中的水温：
t2?t2g?Q(toQg?th)?95oC?800W(95C?70oC)=82.5 oC
1?Q2(800+800)W相应水的密度?32=970 kg/m 则?Ph?gh1(?1??g)+gh2(?2??g)
?9.81N/?kg?2m(9738?kg/m3962kg/m?)+9.9?8710Nk/gk/3gm?3.956m2k3 g(/ =588.6 Pt2,?2
m)第六章 建筑通风
6-1 按通风的功能与目的来分类，建筑的通风方式有哪几种？各自在应用上有何特点？ 【答】 见表6.1。
表6.1 通风方式对比表
分类方式 通风目的 事故通风 防护式通风 排毒与除尘 通风方式 一般换气通风 热风供暖 应用特点 旨在治理主要由在室人员及其活动说产生的各种污染物，满足人的生命过程的耗氧量及其卫生标准。 通常指在工业建筑中，将新风或混合空气经过滤、加热等处理，再送入建筑物内，用来补充或部分补充全部或局部区域的热损失，改善其热环境。 着重治理中各种生产工艺过程中产生的有害气体、蒸汽与粉尘，为保障人体健康，维持正常生产所需的环境条件。 为排除因突发事件产生的大量有燃烧、爆炸危害或有毒害的气体、蒸汽等 在人防地下室等特殊场所，以防御原子辐射及生化毒物污染， 保障战时指挥、通信或医疗、救护等环境安全目的所进行的清洁式通风、过滤式通风或隔绝式通风/。 建筑防排烟 为防止火灾时火势或烟气蔓延至走廊、前室及楼梯间等通道，以保证居民安全疏散及消防人员顺扑救所设置的防烟与排烟设施。 通风动力 机械通风 自然通风 不使用通风机驱动，依靠室外风力造成的风压和室内外空气温差所造成的热压驱使空气流动。经济有效，应予以优先考虑 依靠通风机产生的压力驱使空气流动。是特定建筑空间进行有组织通风的主要技术手段，是通风系统广泛采用的一种通风方式。 气流方向 排风 通风服务范围 局部通风 全面通风 送风 将室外新风或经必要处理后符合环控要求的空气经由通风管道等途径送入室内 从室内将污染物随空气一道经由通风管道等途径排出室外。 以整个室内空间为对象进行送风与排风，适用于建筑物内部污染源较为分散或不确定情况，通风量较大。 针对建筑内部污染源集中在局部位置的情况，仅以局部污染区域为对象进行送风与排风。 6-2 通风系统划分的一般原则是什么？哪些情况下应当单独设置排风系统？
【答】 当建筑内在不同地点有不同的送、排风要求，或者服务面积过大，送、排风点较多时，需分设多个送、排风系统。当服务区域的空气处理要求与环控参数要求相同，或者各区域处于同一生产流程、运行班次和运行时断时，可以划分同一系统。
对于以下情况应单独设置排风系统：① 两种或两种以上有害物质混合后能引起燃烧或爆炸。② 两种或两种以上有害物混合后能形成毒害更大或具腐蚀性的混合物或化合物。③ 两种或两种以上有害物质混合后易使蒸汽凝结并积聚粉尘。④ 散发剧毒物质的房间及设备。⑤ 建筑内设有储存易燃、易爆物质或有防火、防爆要求的单独房间。
6-3 通风系统中进、排风口的布置应满足哪些要求？
【答】 对于进风口，① 应设在室外空气较清洁的地点，进风口处室外空气中有害物浓度不应大于室内工作地点最高容许浓度的30%。② 应尽量设在排风口的上风侧，并且应低于排风口。③进风口的底部距室外地坪不应低于2m，当布置绿化地带时，不宜低于1m。④ 降温用的进风口宜设在建筑物的背阴处。
对于排风口，① 一般情况下，通风排气主管至少应高出屋面0.5m。② 通风排气中的有害物必需经大气扩散稀释时，排风口应位于建筑物空气动力阴影区和正压区以上。③ 要求在大气中扩散稀释的通风排气，其排风口上不应设风帽，以防止雨水进入风机。④ 对于排除有害气体或含有粉尘的通风系统，其排风口上宜设置锥形风帽或防雨风帽。
6-4 通风机运行时的工作点是如何决定的？运行过程中，如果用户所需风量发生变化，可采取哪些技术措施来调节？
【答】风机接入管网运行时，其实际工况点是风机性能曲线和管网特性曲线的交点。
调节方法有：① 改变管网特性曲线。方法是在通风机转速不变的情况下，改变系统中的阀门等节流装置的开度大小来增减管网压力损失而使流量发生改变。② 改变通风机特性曲线。通过改变通风机的转速使得风机风量、风压随其转速的减小而降低，而效率基本不变。改变通风机进口导流叶片角度，使气流进入通风机叶轮前旋转度发生改变，从而改变其风量、风压、功率和效率。
6-5 计算机械送风系统的空气加热器时，室外计算温度应采取何值？计算消除余热、余湿用的全面通风耗热量呢？
【答】用于选择机械送风系统加热器的冬季室外计算温度应采用供暖室外计算温度。
消除余热、余湿用的全面全面通风耗热量采用冬季通风室外计算温度。
6-6 某一体积为224m3的车间中，设有全面通风系统，全面通风量为0.14 m3/s，CO2的初始体积浓度为0.05%，室内有15人进行轻度劳动，每人呼出的CO2的量为12.5 mg/s，进风空气中CO2的浓度为0.05%，达到稳定时车间内CO2的浓度为多少？ 【解】CO2的产生量为M =15×12.5 mg/s=187.5 mg/s，
送入室内的空气中CO2的体积含量为0.05%，（0.05％=0.05×10 × 44 / 22.4 mg/m），即c0 =982 mg/m3。
由稳定状态时全面通风量计算式L=ML4
3
Mc2?c03得达到稳定时车间内CO2的质量浓度为：
187.5 mg/s0.14m/s3c2=c0+=982 mg/m+= 2321 mg/m
36-7 某地下室的体积Vf =200 m3，设有机械全面通风系统。通风量L=0.04 m3/s，有198人进入室内，人员进入后立即开通风机，送入室外空气。假定室内人员活动可视为轻作业，经过多长时间后，该房间内的CO2浓度达到5.9g/m。
【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198人，共产生的CO2为2.5 g/s，即M = 2.5 g/s。
送入室内的空气中CO2体积含量为0.05%，即c0 =0.98 g/m3，风机启动前室内空气中CO2浓度与室外相同，即c1 =0.98 g/m3。
因此 ??VfLInL?c1?M?L?c0L?c2?M?L?c03
2000.?040?.98?2.5?0.040.98 =In s 0.040.?04?5.9?2.5?0.040.98 =468.56 s = 7.81 min6-8 某车间散发醋酸乙酯蒸汽量为320 mg/s，要求室内卫生标准为200 mg/m3，苯的散发量为40 mg/s要求室内卫生标准为6 mg/m3，则车间的全面通风量为多少？（空气密度取1.2kg/ m3）
【解】送风空气中上述污染物的浓度为0，取安全系数为6，分别计算出稀释每种蒸汽到最高容许浓度以下所需的风量：
醋酸乙酯： G1??L??KMc?c0?1.2kg/m?36?320200?0m/s?11.5 kg/s
3苯： G2??L??6?30mg/s3?1.2kg/?m?3c?c06mg/m?0KM36 kg/s两种溶剂污染有叠加作用，全面通风量应为各自所需风量之和，即：
G?G1+G2= 47.5 kg/s
6-9 同上题条件，若同时还有余热量150kW，已知夏季通风室外计算温度为30℃，要求车间内温度不超过35℃，车间的全面通风量为多少？ 【解】 消除余热所需通风量为：
G?QcP(tP?tj)?150kW1.01 kJ/(kg?C)?(35C?30C)000?29.7 kg/s
全面通风量应取消除空气污染物和消除余热所需风量两者之中的较大者，即全面通风量为47.5 kg/s。
6-10 通风设计如果不考虑风量平衡和热平衡，会出现什么现象？
【答】 通风房间的风量平衡、热量平衡是自然界的客观规律。设计中欲维持室内设计温度、湿度或有害物质浓度稳定不变，就必须建立起某种确定的热湿平衡或有害物量平衡，如果不遵循相关规律，实际运行中将会在新的室内状态下达到平衡，则无法保证预期的设计温度、压力及气流组织等环控要求。
6-11 某车间布置如图6-1，已知生产设备散热量Q=350 kW，围护结构失热量
dQs=400 kW，上部天窗排风量Lzp =2.78 m/s，局部排风量Ljp =4.16 m/s，室内工作区温
?tH?0.3C/m，
033度为20℃，室外空气温度为-12℃，机械进风温度为37℃，车间内温度梯度从地面到天窗中心线的距离为10m，求机械进风量Ljj和自然进风量Lzj。
Gjp QstWA Gjj
tNQd
图 6.1 题 6-11 图
【解】 列空气质量平衡方程式：
Gzj?Gjj?Gzp?Gjp Lzj??12?Ljj?37?Lzp?zp?Ljp?20
上部天窗的排风温度为：
tzp?tN?0.3C/m (h?2) m = 22.4 C
00 由相关手册查得：??12 = 1.35 kg/m3，?20 = 1.2 kg/m3，?22.4 = 1.2 kg/m3，?37 = 1.14 kg/m
3即
Lzj?1.35 kg/m?Ljj?1.14 kg/m?2.78 m/s?1.2 kg/m?4.16 m/s?1.2 kg/m
333333（1）
列热平衡方程式：
Qd?cGjjtj?cGzjtW?Qs?cGzptzp?cGjptN Qd?cLjj?37tj?cLzj??12tW?Qs?cLzp?22.4tzp?cLjp?20tN
350kW?1.01 kJ/(kg?C)?Ljj?1.14 kg/m?37C?1.01 kJ/(kg?C)?Lzj?1.35 kg/m?(-12C)?400kW?1.01 kJ/(kg?C)?2.78 m/s?1.2 kg/m?22.4C?1.01 kJ/(kg?C)?4.16m/s?1.2 kg/m?20C ?2?00300303300330联立式(1)、(2) 解得Lzj=1.27 m/s，Ljj=5.80 m/s
6-12 某车间通风系统布置如图6-1，已知设备散热量为20kW，机械进风量为Gjj=1.0 kg/s，机械局部排风量为Gjp=1.36 kg/s，室外温度为5℃，开始时室内温度为20℃，当风量平衡时，1）A窗口是进风还是排风？风量为多少？ 2）室内温度为多少？（围护结构失热量按Q2?4.5?tN?tW?kW计算） 【解】 1）列空气质量平衡方程式：
Gzj?Gjj?Gzp?Gjp
33由于Gjj > Gjp，所以Gzp =0，Gzj = Gjj - Gjp = 0.36 kg/s，即A窗口是自然进风口，进风量为0.36 kg/s。
2）列热平衡方程
Qd?cGjjtj?cGzjtW?Qs?cGjptN
20?1.01?1.0?20?0.36?1.01?5?4.5?tN?5??1.36?1.01tN
解得tN=11℃。
6-13 若室内空气平均温度为35℃，室外空气温度为27℃，则在高差为10m的两通风口之间形成的热压为多少？（重力加速度取9.8m/s，当地大气压为65060Pa，标准状态下大气压为101325Pa，空气密度为1.293 kg/ m） 【
?1=?0?3
2
解】 35℃时空气密度为
PT065060Pa(273+0)K33?=1.293 kg/m??=0.736 kg/m P0T101325Pa(273+35)KPT065060Pa(273+0)K33?=1.293 kg/m??=0.756 kg/m P0T101325Pa(273+27)K27℃时空气密度为?2=?0?则热压为Pr=gh(?2??1)=9.8m/s2?10m?(0.756 kg/m3?0.736 kg/m3)=1.96 Pa 6-14 什么情况下必须采用局部送风？局部送风系统形式有哪些？
【答】 对于一些面积大、人员稀少、大量散发余热的高温车间，采用全面通风降温既困难，也没有必要，应采用局部送风。按我国现行暖通空调设计规范规定，在工作人员经常停留或长时间操作的工作地点，当其环境达不到卫生要求或辐射照度不小于350 W/m时，应当设置局部送风。局部送风系统分为分散式和系统式两种类型，分散式局部送风一般采用轴流风机、喷雾风扇等形式以再循环空气作岗位送风。系统式局部送风又称空气淋浴，借助完整的机械送风系统，将经过一定程度集中处理的空气送至各个局部的工作岗位。
6-15 局部排风设计的一般原则是什么？画出其系统示意图。 【答】 在散发热、湿、蒸汽或有害物质的建筑物内，应首先考虑采用局部排风。局部排风系统通常由局部排风罩、风机、通风管路、净化设备和排风口组成。为防止风机的腐蚀与磨损，风机通常布置在净化设备之后。为防止大气污染，当排风中有害物量超过排放标准时，必须经过设备处理，达标后才能排入大气。净化处理设备种类主要根据被处理有害物的理化性质等加以选择。图6-2为局部机械送风系统的示意图。
6-16 分析下列各种局部排风罩的工作原理和特点。 （1）防尘密闭罩；（2）外部吸气罩；（3）接受罩
【答】 ① 防尘密闭罩原理：将粉尘源全部密闭罩罩内，使罩内保持负压，从罩外吸入空气并进行排风。特点：优点是只需要较小的排风量就能最为有效地捕集并排除局部污染
1— 排风罩；2—风机；3—净化设备； 4—风道；5—排风口；6—污染源
2
图6-2 局部机械送风系统
源产生的有害物质，且排风性能不受周围气流的影响；缺点是不便维修，大容积装置占地面积大。
② 外部吸气罩：利用设在污染源附近的排风罩的抽吸作用，在有害物发生地点造成一定的气流运动，使有害物吸入罩内。特点：污染源基本上是敞开的，而排风罩只在污染源附近进行吸气，必须在距罩口x米造成必要的控制风速克服有害物的流动速度以引导其至排风罩。
③ 接受罩：利用生产设备本身产生或诱导一定的气流流动而使得有害物随之直接进入罩内。特点：罩口处的气流运动时生产过程本身造成的，接受罩只起接受作用。它的排风量取决于接受的污染空气量的大小。接受罩的断面尺寸应不小于罩口处污染气流的尺寸，否则污染物不能全部进入罩内，影响排风效果。
6-17 根据外部排风罩吸气口处空气的流动规律，说明敞开式排风罩的设计原则。 【答】 ① 吸气口处某一点的空气流速与该点至吸气口距离的平方成反比例，设计时罩口应尽量靠近有害源。② 吸气口处有围挡时，风速的衰减速度减缓，因此外部吸气罩在有可能的情况下尽量设围挡。
6-18 有一侧吸罩罩口尺寸为400×400 mm，已知其排风量为0.9 m3/s，按下列情况计算距罩口300mm处的控制风速。 （1）自由悬挂，无法兰边； （2）自由悬挂，有法兰边； （3）放在工作台上，无法兰边。
【解】 （1）自由悬挂，无法兰边时排风量计算公式为：L?(10x2+F) vx
则 vx?L10x2+F=0.9 m/s1?（00.）3 m（23= 0.85 m/s+）0.4m2 （2）自由悬挂，有法兰边时排风量计算公式为：L?0.75 (10x2+F)vx
则 vx?L0.7?5（= 21x0F）+0.85m/s =1.13 m/s0.75 （3）放在工作台上，无法兰边时，由于2.4F?2.4?0.4?0.96?0.3， 所以排风量计算公式为：L? (5x2+F)vx
则 vx?L5x+F2=0.9 m/s5?（0.3） m（+23= 1.48 m/s2）0.4m6-19 长A =1 m，宽B= 0.8 m的酸性镀铜槽，槽内溶液温度等于室温，计算其排风量、
条缝口尺寸及阻力。
【解】 因B >700mm，采用双侧。
根据国家标准设计，条缝式槽边排风罩的断面尺寸（E×F）共有三种：250×200 mm、250×250 mm、200×200 mm。本题选用E×F=250×250 mm。
控制风速 vx?0.3 m /总排风量 L?2vxAB(每一侧的排风量 L??12B0.22A)?2?0.?3?130?.8(0.8/?2)0.2 30.4 m/sL?0.2 m /s假设条缝口风速 v0?8 m/ s采用等高条缝，条缝口面积 f?L?/0v?0.2/?8条缝口高度 h0?f/A m?0.025f/F1?0.025/(0.25?0.25)?0.4?0.3
5m0.022为保证条缝口上速度分布均匀，在每一侧分设两个罩子，设两根立管。 因此 f?/F1 = 阻力 ?p =? v02212f/F1?0.2< 0.3
82.?34?22???1.2 90 Pa6-20 有一金属熔化炉平面尺寸为600×600 mm，炉内温度为t?600 0C。在炉口上部400 mm处设接受罩，周围横向风速0.3 m/s。确定排风罩罩口尺寸及排风量。
1/2 【解】 计算得1.5Fp=1.5?（0.6?0.6）m=0.9 m> H，该接受罩为低悬罩。
热源的对流散热量为：Q???tF?1.7?(600?20)4/3?0.6?0.6 J/s?2.96 kJ/s 在
L0?0.热
1射
1Q/3流
3收
/缩
?2断
0.面
?1上
61的 ?7/体
2.积
9流
6量为
0.：
60.16B?7横向气流影响较大，排风罩为方形的，罩口边长为
A?a?0.5H?0.6?0.5?0.4 m=0.8 m，即罩口尺寸为800 ×800 mm。
取v??0.5 m/s，计算得排风罩的排风量为：
3233L?L0?v?F??0.111 m/s+0.6?0.5 m/s?0.291 m/s
6-21 何为一次尘化、二次尘化？为什么说二次尘化作用为污染车间空气环境的主要原
因？
【答】 把各种使尘粒由静止状态进入空气中浮游的尘化作用称为一次尘化作用，一次尘化作用给予粉尘的能量不足以使粉尘扩散飞扬，它只造成局部地点的空气污染。由于通风或冷热气流对流所造成的室内二次气流带着局部地点的含尘气体在整个车间内流动，即二次尘化作用，使粉尘散步到整个车间内，造成粉尘进一步扩散，污染车间空气环境，故说二次尘化作用为污染车间空气环境的主要原因。
6-22 一个完整的除尘系统应包括哪几个过程，其系统由哪些部件与设备组成？ 【答】 过程包括① 用捕尘罩捕集含尘气体；②捕集的含尘气体在风机的作用下沿风道输送到除尘设备中；③ 在除尘设备中将粉尘分离出来；④ 进化后的气体排至大气；⑤ 收集与处理分离出来的粉尘。工业建筑的除尘系统主要由排尘罩、风道、风机、除尘设备等组成。
6-23 除尘风管的设计原则是什么？
【答】 ① 除尘系统风管由于风速较高，通常采用圆形风道，而且直径较小，但为防堵塞，不宜小于相关规定值。② 除尘系统的风道因风速较高，管壁磨损严重，通常多用壁厚为1.5 ~ 3 mm的普通钢板加工制作。③ 如果吸尘点较多，常采用大断面的集合管连接各支管。集合管分垂直、水平两种形式，管内风速不宜超过3 m/s，集合管下部应设卸灰装置。④ 为防止粉尘在风管内沉积，除尘系统的风管除在管内保持较大风速外，还要求尽可能垂直或倾斜敷设。倾斜敷设时，与水平角的夹角最好大于45°；如必须水平敷设，需设置清扫口。⑤ 除尘风道系统设计中，对管网水力平衡性要求较严格。对于并联管路进行水力计算时，除尘系统要求两支管的压力损失差不超过10%。⑥ 风速的大小除了要考虑对系统经济性的影响外，还要考虑到风速过大对设备和风管磨损加快；过小会使粉尘沉积，堵塞管道。
6-24 常用除尘设备有哪些类型？指出其相应的除尘机理。
【答】 ① 重力沉降室。依靠重力作用使气流中的尘粒自然沉降，将尘粒从气流中分离出来。② 惯性除尘器。通过在内部设置挡板、百叶等构件，使含尘气流方向急剧变化或与障碍物碰撞，利用尘粒自身惯性力使之从含尘气流中分离出来。③ 旋风除尘器。时含尘气流在筒体内作旋转运动，借助气流旋转过程中作用于尘粒上的惯性离心力，使尘粒得以从气流中分离出来并加以捕集。④ 袋式除尘器。利用纤维织物加工的袋状过滤元件对尘粒的筛滤、接触阻留、拦截、碰撞、扩散和静电吸引等效应而使粉尘阻流在滤袋上加以捕集。⑤ 静电除尘器。利用静电力将气体中粉尘分离出来。⑥ 湿式除尘器。通过含尘气流与液滴相对高速运动时的相互作用实现除尘净化，主要除尘机理包括惯性碰撞、接触阻留、扩散效应、
凝聚效应和凝结核效应。
6-25 表征除尘器性能的主要指标有哪些？
【答】 ① 除尘效率，表征了除尘器捕集粉尘的能力，包括全效率、除尘率和分级效率几种形式。全效率是在一定的运行工况下，单位时间内除尘器的粉尘量与进入除尘器的粉尘量的百分比。穿透率为单位时间内除尘器排放的粉尘量与进入除尘器的粉尘量的百分比。分级效率为除尘器对某一代表粒径dc或粒径在dc??dc2范围内粉尘的除尘效率。② 压力损
失，为除尘器进、出口处气流的全压的绝对值之差，表示流体流经除尘器所耗的机械能，关系到除尘器的能量消耗和除尘系统中风机的合理选择。③ 处理气体量，表示除尘器处理气体量的大小。④ 负荷适应性，反映除尘器性能可靠性的技术指标。负荷适应性良好的除尘器，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 m/s，工艺设备产尘量为22.2 m/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?M2M1M2L?3
3
可得除尘器出口粉尘量M2?M1?M1???0.444 g/s
即得排空浓度：c2?0.444 g/s2.22m/s3= 0.2 g/m
3
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c=0.15 g/m3，且c1=15 g/m3
2需要除尘系统的总效率为? = c1?c2c1?15?0.1515?100%?99%
由??1?(1??1)(1??2)?99%得?2?95%
6-31 金钢砂尘的真密度?p=3100 kg/m，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：
vch = 3?pgdp18?32
dp = 2? m时，vch = ?pgdp18?2=3100 kg/m?9.8 m/s?（2?10m）18?18.1?10Pa/s-62-62=0.37?10 m/s
-3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。 【解】 静电除尘器的除尘效率： ? = 1?exp(? 则有效驱进速度为 we??LAALwe) 55 m/s2500m23ln(?1??)?l?n(10.99) = 0.10 m/s6-33 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
? 0 ~ 5 70 14 5 ~ 10 92.5 17 10 ~ 20 96 25 20 ~ 40 99 23 >40 100 21 该
?= 除尘
0?.器
7?的
0全
?.1效
1? 率为
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?UAI?，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