1、空調工程第 3 版參考答案第 5 章 空調系統（1）試述空調系統的分類及其分類原則, 并說明其系統特征及適用性。答：常用空調系統多按下列原則進行分類, 如圖 5-1 所示。定風量系統集中式系統全空氣系統(一般為單風道式)常溫送風系統變風量系統水空氣系統低溫送風系統空調系統半集中式系統多聯機空調系統分散式系統窗式、分體式、框式空調器集中式空調圖 5-1 習題 1 附圖特征：能實現對空氣的各種處理過程，可滿足各種調節范圍和空調精度及潔凈度的要求，便于集中管理和維護。適用性：適用于工業建筑中工藝性空調與民用建筑中舒適性空調。半集中式系統特征：這類系統與全空氣系統相比較, 省去了回風管道, 送風管道斷

2、面積也大為減小, 節省建筑空間。適用性：多層和高層民用建筑。分散式系統特征：不需要單獨的機房，使用靈活，移動方便，可滿足不同空氣調節區不同送風要求。適用性：家用空調及車輛用空調。試述封閉式系統、直流式系統和混合式系統的優缺點, 以及克服缺點的方法。答封閉系統全部利用空氣調節區回風循環使用 , 不補充新風。優點節能。缺點不符合衛生要求。克服方法用于工藝設備內部的空調和很少有人員出入但相對溫度、濕度有要求的物資倉庫等。直流式系統：全部使用新風, 不使用回風系統。優點：衛生、空氣品質好。缺點：能耗大。克服方法：用于有特殊要求的放射性實驗室、散發大量有害(毒) 物的車間及無菌手術室等場合。增加排風熱回

3、收裝置。混合式系統：部分利用回風, 部分利用新風。優點：綜合了封閉系統和直流式系統的優點。缺點：初次投資大，增加了管道復雜程度。什么叫機器露點? 在空調工程中有何意義?答：機器露點有兩種定義: （1）空氣相應于冷盤管表面平均溫空調工程第 3 版參考答案度的飽和狀態點; （2）空氣經噴水室處理后接近飽和狀態時的終狀態點。經驗表明 : 對于空氣冷卻器 , 空氣終狀態的相對濕度一般取 =90%; 對于噴水室, 空氣終狀態的相對濕度一般取 =90% 95%。而對于雙級噴水室, 相對濕度可接近 =100%。試證明在具有再熱器的一次回風系統中, 空氣處理室內消耗的冷量等于室內冷負荷、新風負荷和再熱負荷之和

4、(不考慮風機和風管溫升)。由空氣處理機的熱平衡關系( 圖 5-2)可知:圖5-2 習題4附圖進入空氣處理機的熱量有:1)q ,新風帶入熱量。m WhWx回風帶入熱量 q ,= (q- q) h。m NhNxmm,WNx2熱媒帶入熱量(再加熱) Q= qm(hOx-hLx)。由空氣處理機帶出熱量有:送風帶走熱量 q。m hOx冷媒帶走熱量 Q0 (亦即空氣冷卻器或噴水室所需冷量)。空調工程第 3 版參考答案根據質量守恒定律, 則有qm = qm,W + qm,N根據能量守恒定律, 則有qm,WhWx + (qm - qm,W)hNx + Q2 = qm hOx + Q0Q0 = qm (hNx

5、- hOx) + qm,W(hWx - hNx) + qm (hOx - hLx)試用熱平衡概念來說明: 在冬季, 當限定送風溫差時二次回風系統比一次回風系統節省熱量。答：根據教材 180 頁，可知在冬季設計條件下，二次回風式系統所需要的在熱量雖然低于一次回風系統的再熱量，但可以證明二次回風式系統的總加熱量和一次回風系統相等。在具有一、二次回風的空調系統中, 冬季時采用新風先加熱再混合的一次回風方案好, 還是采用新風和一次回風先混合再加熱混合空氣的方案好? 試說明理由。答：在嚴寒地區, 對于設有預熱器的一、二次回風式系統如果將新風與回風直接混合, 其混合點有可能處于過飽和區 (霧狀區) 內產生

6、結露現象, 對空氣過濾器的工作極其不利。另外, 由于在紡織廠的回風中含有灰塵和短纖維, 空氣經加熱器加熱時, 短纖維容易燒焦。因此, 應將新風先預熱后再與回風混合。如果允許采用最大送風溫差送風, 這時用二次回風有無意義?答：二次回風式系統代替和取消了再熱器以節約熱量和冷量。當允許采用最大送風溫差送風, 這時用二次回風無意義。為什么說個別房間有可能突然產生大量水氣(即濕量) 的空調系統就不宜采用二次回風系統? 除此之外, 試述在哪些情況下, 用二次回風系統并不有利?答：當室內散濕量大時, 熱濕比就小, 二次回風式的機器露點會更低。機器露點低, 說明要求噴水室(或空氣冷卻器) 的冷水溫度要低, 這

7、樣可能影響到天然冷源的使用。若用人工冷源, 則制冷機的蒸發溫度降低, 影響它的制冷能力。因此, 仍應采用一次回風式系統(此時夏季采用再熱就不可避免了, 這是不得已而為之)。對散濕量很小的房間(熱濕比接近于) 采用二次回風式, 其優點發揮得更加充分。此外， 冬季二次回風系統的總加熱量和一次回風式系統相等，并不節能，且控制不易，維管量大，管路復雜，成本高。試在 h - d 圖上畫出有送、回風機的一次回風空調系統的空氣狀態變化過程(應考慮風機和風管的溫升, 擋水板過水量的影響)。答：既考慮風機、風管溫升, 又考慮擋水板過水, 并使室內空氣狀態仍能滿足設計要求的一次回風系統空調過程在h - d 圖上的

8、表示見圖 5-3。圖中虛線表示的是不考慮風機、風管溫升及擋水板過水的過程。實線是考慮了風機、風管溫升及擋水板過水的過程。由于溫升zsh值及過水量估計得不一定準確, 所以實際過程是接近此過程的。圖中t 表示再熱溫升, t 表示送風溫升, t 表示回風溫升，d 表示擋水板過水量。圖5-3 習題9附圖試在 h - d 圖上表示用集中處理新風系統的風機盤管系統的冬、夏季處理過程。答：在風機盤管加新風空調系統中, 新風在夏季要經過冷卻減濕處理, 在冬季要經過加熱或加熱加濕處理。根據風機盤管和新風機組夏季承擔負荷的情況可有以下幾種方案：新風處理到室內狀態的等焓線夏季空氣處理過程（圖 5-4 a）冬季空氣處

9、理過程（圖 5-4 b）新風處理到室內狀態的等含濕量線（圖 5-4 c）新風處理到低于室內空氣的含濕量線（圖 5-4 d）（b）（d）圖5-4 習題10附圖對于大、中型賓館的客房采用什么系統比較合適? 為什么? 答：民用建筑供暖通風與空氣調節設計規范(GB 507362012)推薦在賓館客房、辦公室等建筑中風機盤管加新風空調系統。該系統具有各空氣調節區可單獨調節, 比全空氣系統節省空間, 比帶冷源的分散設置的空氣調節器和變風量系統造價低廉等優點。對于醫院手術室、生物潔凈室采用什么系統比較合適? 為什么?答：民用建筑供暖通風與空氣調節設計規范(GB507362012)規定室內散發有毒有害物質以及

10、有衛生式工藝要求的情況應采用直 流式(全空氣) 空調系統。從設計角度來看,目前, 對于放射性實驗室、產生有毒有爆炸危險氣體的車間, 醫院里的燒傷病房和傳染病房, 是不允許采用回風的, 應采用直流式系統。對于大型體育館比賽場地采用何種系統比較合適? 為什么?答：公共建筑節能設計規范(GB 501892015)規定: 房間面積或空間較大,人員較多或有必要集中進行溫、濕度控制的空氣調節區, 其空氣調節風系統宜采用全空氣調節系統, 不宜采用風機盤管系統。集中式全空氣系統存在風管占用空間較大的缺點 , 但人員較多的空氣調節區新風比例較大 , 與風機盤管加新風等半集中式空氣水式系統相比, 多占用空間不明顯

11、, 人員較多的大空間空調負荷和風量較大, 便于獨立設置空調風系統, 因而不存在多空氣調節區共用集中式全空氣定風量系統難以分別控制的問題 ; 集中式全空氣定風量系統易于改變新回風比例, 必要時可實現全新風送風, 能夠獲得較大的節能效果; 且設備集中, 便于維修管理。因此, 推薦在影劇院、體育館等人員較多的大空間建筑中采用。為節約熱量, 是否可以把全部的一次回風系統改為二次回風系統? 為什么?答：采用一次回風式系統, 用再熱器來解決送風溫差受限，就存在“一冷一熱冶、冷熱抵消的問題。二次回風式系統與一次回風式系統相比,省去了再熱負荷。然而，二次回風式的機器露點要比一次回風式的機器露點低一些。在室內散

12、濕量大時， 二次回風系統機器露點更低，這樣可能影響到天然冷源的使用。若用人工冷源, 則制冷機的蒸發溫度降低, 影響它的制冷能力。因此，不能把全部的一次回風系統改為二次回風系統。有一空調系統, 其空氣處理方案如圖 5-67 所示, 試在h - d 圖上描述其空氣調節過程。答：夏季處理過程見圖 5-5（a）,冬季處理過程見圖 5-5（b）。CNCO OC” 95%LONCCOC”L95%W100%W100%（a）（b）圖 5-5 習題 15 附圖某空氣調節系統的空氣調節過程在 h - d 圖上表示如圖 5-68 所示, 試畫出其系統示意圖, 并指出這樣做與一般二次回風系統相比有何利弊?答：LX1C

13、X1LX2CX2OXNXNXWX圖5-6 習題16附圖該系統利用天然冷源降低了新風負荷，從而降低空調系統制冷 量。使用再熱器提高機器露點，有利于提高制冷效率。系統復雜，有再熱損失。直流式空調系統對室內空氣品質的改善有何意義? 在應用過程中應注意哪些問題?答：直流式系統使用的空氣全部來自室外, 吸收余熱、余濕后又全部排掉, 因而室內空氣得到 100%的置換。新風機組承擔了室內全部的潛熱負荷, 室內無冷凝水, 因此大大減少了致病的可能性, 室內空氣品質也大大改善, 室內衛生、安全。新風機組除了承擔新風負荷外, 還承擔室內全部潛熱負荷, 部分或全部顯熱負荷，負荷大，出風溫度低，機器露點低。系統能耗大

14、， 因此新風和排風之間采用熱回收裝置, 進一步節約能耗。空調系統中什么場合采用雙風機? 采用單風機要注意什么?答：雙風機系統適用條件：不同季節的新風量變化較大 , 其他排風出路不能適應風量變化的要求時會導致室內正壓過高房間須維持一定的正壓, 而門窗嚴密, 空氣不易滲透,室內又無排氣裝置要求保證空調系統有恒定的回風量或恒定的排風量僅有少量回風的系統通過技術經濟比較, 裝設回風機合理時采用單風機要注意：全年新風量調節困難當過渡季使用大量新風 , 室內有無足夠的排風面積 , 會使室內正壓過大, 人耳膜會有痛感, 門也不易開啟風機風壓高, 噪聲大由于空調器內有較大負壓, 縫隙處易滲入空氣, 使冬、夏季

15、回風比達不到設計要求, 冷、熱耗量增大室內局部排風量大時 , 用單風機克服回風管的壓力損失 , 不經濟排風口位置必須靠近空調器時, 會使室內正壓過高空調系統供給多房間時, 調節比較困難是否當空調機組的額定風量和額定冷量符合所需風量和冷量時, 該機組即能滿足要求? 為什么?答：空調系統需要滿足溫度、濕度、氣流速度以及潔凈度要求。因此，選擇空氣處理機組時不僅要確定總送風量, 噴水室或空氣冷卻器所需冷量, 還需要根據預熱器或再熱器的加熱量 ,噴蒸汽加濕或離心噴水加濕器的加濕量, 以及對空氣凈化的要求等,選取與空氣處理流程相適應的機組。組合式空調機組由哪些主要功能段組成, 應如何選擇?答：組合式空調機

16、組主要功能段包括：回風段、新風段或回風混合段、粗效過濾段、加熱段、冷卻段或冷卻擋水段，冷卻加熱段、加濕段、送風機段、中效過濾段或亞高效過濾段等。組合式空氣處理機組各功能段的選擇主要根據空調工程夏、冬季空氣處理流程及各段制冷量、加熱量和空氣凈化要求來確定。一個空調系統有多個空調房間, 它們的新風比均不同, 試問應該采取什么空調系統?答：由于新風比不同，可采用風機盤管加獨立新風系統、分散式空調系統或者集中式全空氣多分區系統。有散發有害氣體的房間能否和普通房間合用一個空調系統, 為什么?答：民用建筑供暖通風與空氣調節設計規范 (GB50736 2012)7.3.18 規定室內散發有毒有害物質 , 以

17、及防火防爆等要求不允許空氣循環使用，應采用直流式(全空氣) 空調系統。7.3.3 規定: 空氣中含有易燃易爆物質的空調區, 應獨立設置空調風系統。普通房間宜采用有回風的混合式系統，故兩者不能合用一個系統。各空調房間的均不同, 能否置于一個空調系統中?答：工程上采用空調系統分區處理的方法可以將熱濕比不同的空調房間置于一個空調系統中。假如有共用一個空調系統的三個房間, 室內狀態都是 t =22 1, =55% 5%, 各房間的負荷情況如下:房間號123余熱量Q / (W)260035003400余濕量W / (kg/ h)223根據送風溫差不得大于 7的原則, 求各房間送風狀態點及送風量(考慮送風

18、狀態點相同及不同兩種方案)。答：根據各房間負荷情況計算熱濕比，見表 5-1（a）：房間號表 5-1（a）1習題 24 附表23余熱量Q / (W)260035003400余濕量W / (kg/ h)223熱濕比/(kJ/kg)468063004080送風量qm/( kg/ h)8361465900送風量q/( kg/ h)10631050 1590m（1）送風狀態點相同（圖 5-7 a）N在焓濕圖上確定室內狀態點，和室內溫濕度允許范圍（用虛1N線表示）。過1點畫 （4680(kJ/kg)）線。經試算，選t1O= 5,送風狀態點為 O。過 O 點畫2和 線與過 N31的等溫線交于 N 和 N23

19、點，N ，N 和N123即為 1、2、3 房間狀態點，基本滿足室內參數要求。各狀態點參數見表 5-1（b）;表 5-1（b） 習題 24 附表狀態點溫度（）含濕量（g/kg）焓（kJ/kg）相對濕度（%）O176.734.156N1229.145.355N2228.142.749N32210.047.761由qQ計算各房間送風量，見表 5-1（a）。mh hNO（2）送風狀態點不同（圖 5-7 b）根據送風溫差不得大于7 的原則 , 過室內狀態點 N 畫2（6300(kJ/kg)）線。與t= 15,等溫線相交于點 O，該點即為房間22 的送風狀態點。過 O2點做等含濕量線與過N 點的 和13線

20、交于 O1和O 點，O 和O313點即為 1、3 房間送風狀態點。213O3NO1O221N2N1N33100%O100%（a）（b）圖 5-7 習題 24 附圖各狀態點參數見表 5-1（c）：狀態點N O1O2O3溫度（）2218.11519.2含濕量（g/kg干）9.17.27.27.2焓（kJ/kg干）45.336.533.337.6相對濕度（%）55566852.1各房間送風量q/( kg/ h)，見表 5-1（a）。m如果每個空調房間的濕負荷波動都很大, 而且室內相對濕度要求又都很高, 那么這些房間能否合為一個系統? 如果合為一個系統要采取什么措施, 才能保證每個房間都能滿足設計要求

21、?答：民用建筑供暖通風與空氣調節設計規范 (GB/ T 507362012) 7.3.2 規定: 溫濕度參數和允許波動范圍不同的空氣調節區宜分別或獨立設置空氣調節風系統。如果合為一個系統，采用系統簡單易于控制的一次回風系統，通過分室加熱或分區處理的方法保證每個房間都能滿足設計要求。你能舉出一些風機盤管機組系統使用的實例嗎? 答：略為什么民用建筑供暖通風與空氣調節設計規范(GB 507362012)推薦在風機盤管加新風系統中將新風直接送入室內?答：如果新風風管與風機盤管吸入口相接或只送到風機盤管的回風吊頂處, 將減少室內的通風量, 當風機盤管風機停止運行時 , 新風有可能從帶有過濾器的回風口吹出

22、 , 不利于室內衛生; 新風和風機盤管的送風混合后再送入室內的情況 , 送風和新風的壓力難以平衡, 有可能影響新風量的送入。因此, 推薦新風直接送入室內。空調機組中制冷機的制冷能力與哪些運行參數有關? 蒸發器的換熱量與哪些運行參數有關? 空調機組的工作點是什么?答：空調機組中制冷機的制冷能力與空調房間的溫度和相對濕度；表冷器或加熱器的進出水溫度和進出水壓力；冷凍水泵和冷卻水泵的進出口壓力；冷水機組蒸發器和冷凝器進出水的溫度和壓力有關。蒸發器的換熱量與蒸發壓力、蒸發溫度、流量、冷媒種類、過熱度等有關。某一形式、規格、容量已定的空調機組的蒸發器特性曲線與壓縮冷凝機組特性曲線的交點稱為空調機組的工作

23、點。空調工程第 3 版參考答案已知上海某恒溫恒濕空調系統, 室內要求: t = 20 1,N= 60% 5%, 夏季室內冷負荷 Q =17472W, 濕負荷為 W =5Nxxkg/ h; 冬季室內熱負荷Qd=3494W, 濕負荷為Wx=5kg/ h, 局部排風系統排風量為 1500m3 / h, 要求采用二次回風方案, 試設計空調系統的空氣處理過程并計算設備容量。若采用一次回 風方案又怎么樣呢? 再比較兩者的冷量和熱量。答：夏季1、采用二次回風式系統夏季處理方案( h-d 圖如圖5-8（a）所示)圖5-8習題29附圖（a）xNxNx在h - d 圖上分別標出N ( h= 42.4 kJ/ kg

24、, d= 8.8g/ kg ( 干空氣)）和W ( h= 91kJ/ kg, d= 21.9g/ kg ( 干空氣)）。xWxWx夏季室內熱濕比空調工程第 3 版參考答案QXxWX 17.472kW5kg / h 12580kJ / kgxOOxN通過Nx點畫線, 取送風溫差t= 7, 則送風溫度t= t-OxxOxtO =13。 x線與t線交于O點, 該點即為送風狀態( h= 33.5x2xkJ/ kg, dOx = 8.1g/ kg ( 干空氣)）。也是第二次混合點C。線與 =90% 的曲線相交于Lx點, 該點即機器露點Lx ( hLx = 32.5kJ/ kg, dLL= 8g/ kg(

25、干空氣), t=10.5。計算總送風量、通過空氣冷卻器的風量和二次回風量qQX17.472kg / s 1.96kg / s 7067kg / hmh hNOXON42.4 33.5h h42.4 33.5qXqNOX q1.96 1.74kg / sm, LLNmh hm NL42.4 32.5m,N2mm,Lq= q- q= (1.96 1.74)kg/ s = 0.22kg/ s確定新風和一次回風的混合狀態新風量q 1500m3 / h 0.5kg / sm, wm,N1m,Lm,W一次回風量q= q- q= (1.74 -0.5) kg/ s =1.24kg/ s混合空氣的比焓qh q

26、h0.5 91 1.24 42.4hm, w cx1wxqm, Lm, N1 N1.74 56.4kJ / kgNC,C在線上定出第一次混合點連接Wxx1x1與L 成直線。空調系統冷卻器所需冷量Q(h0= qm,L- hCx1) = 1.74 x(56.4 32.5)kW = 41.6kWL2、采用一次回風式系統確定空氣處理過程各狀態參數（圖5-8 a）xNxNxWxWxx在h - d 圖上分別標出N ( h= 42.4 kJ/ kg, d= 8.8g/ kg ( 干空氣)）和Wx( h= 91kJ/ kg, d= 21.9g/ kg ( 干空氣)）。通過N點畫xOOxNOx 線, 取送風溫差

27、t = 7, 則送風溫度t = t - t =13。 線與OxxOxOxt 線交于O 點, 該點即為送風狀態( h = 33.5 kJ/ kg, d = 8.1g/ kg( 干空氣)）。從Ox 點作等d 線, 與 =90%相交于Lx 點, 即機器露點(tLx =12.3, dLx =8.1g/kg, hLx=32.9kJ/ kg)。 不考慮風機、風管溫升。計算送風量qQX17.472kg / s 1.96kg / s 7067kg / hmh h42.4 33.5NOX確定新風和一次回風的混合狀態新風量q 1500m3 / h 0.5kg / sm,w一次回風量qm,N = qm - qm,W

28、 = (1.96-0.5) kg/ s =1.46kg/ s混合空氣的比焓hcx1qhm, w wxqhm, NNqm 0.5 91 1.46 42.41.96 54.7kJ / kg在線段 N上, 找到與 h的交點 C , 即為混合狀態點。將CWxx與 L連成直線。Cx1x1x1空氣冷卻器所需冷量Q = q(h h) =1.96x(54.7 32.9)kW = 42.7kW0mCx1Lx再熱器的加熱量Q = q(h h) = 1.96x(33.5- 32.9)kW = 1.2kW2mOxLx冬季采用一次回風式系統空調工程第 3 版參考答案計算冬季室內熱濕比并確定送風狀態（圖5-8 b）Nx圖5-8習題29附圖（b）N標出室內狀態點 hd= 42.4 kJ/ kg, d= 8.8g/ kg ( 干空氣)）W hNd和室外狀態點d= 5.1kJ/ kg, d=2.5g/ kg (干空氣)。WdWd冬季室內熱濕比取冬、夏兩季的送風量相等。因冬季的余濕量與夏季相同, 故冬,d季的送風含濕量與夏季相同 即Od=8.1g/ kg (干空氣)。= dOddOx通過N 點畫 d過程線與d線相交于O點,即為冬季送風狀態點OdOd(t=23.5, h=44.3kJ/ kg)。冬季的機器露點與夏季相同。確定冬季新風、一次回風的混合狀態根據 qm, wd dNC，其中