暖通空调习题集和答案(DOC)

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

00000tW，?30.7 C?0.4?8.7 C?34.18 C 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，1200? 51.6C 2018.6 W/（m?C）0.74?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?dOdNQiN?iO，或根据湿量

平衡关系式G1000?W?G1000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，冬季工作地点温度要求保持在tN?160C，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。 【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/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

3 L乙=400 m3?5次/h =2000 m/h 3 L丙=100 m3?5次/h =500 m/h

3所以系统的总风量：L=L甲+L乙+L丙= 4100 m/h，

所有房间的新风量之和：LW=30 m3/h?(4+20+4)=840 m3/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/hX1?X?Z?33?30%

则修正后的系统新风比为：Y?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：

?pgdp2 vch = 18?2?pgdp23100 kg/m3?9.8 m/s2?（2?10-6m）dp = 2? m时，vch = ==0.37?10-3 m/s -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/sln(1?0.99) = 0.10 m/s 则有效驱进速度为 we??ln(1??)??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。

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?2取送风温差?t0?20C，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

③ 确定送风温差为?t0?100C，计算L：

L?Q?cp?t01.2kg/m3?1.01kJ/(kg?0C)?100C=27000kJ/h?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??70

0.214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。

vx?v00.48ax/d0?0.145gd0?t0Ar Tn=7.45 m/s

?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

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