空氣調(diào)節(jié)建工版01第一講緒論

空氣調(diào)節(jié)

Air-conditioning人類進(jìn)入居住環(huán)境自由王國(guó)的一個(gè)重大飛躍河北建筑工程學(xué)院城市建設(shè)系——建環(huán)專業(yè)1第一講緒論AC的發(fā)展歷史

世界 中國(guó) 今后的展望2一．空調(diào)的世界歷史沿革人類基本生存的需要經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要早期空調(diào)方法通風(fēng)：靠建筑設(shè)計(jì)獲得自然通風(fēng)制冷 舊石器時(shí)代：收集和利用天然冷量新石器時(shí)代：規(guī)劃和發(fā)展天然冷量1815年，BOSTON的FredericTudor開(kāi)始用船向溫暖地區(qū)運(yùn)天然冰。1864年業(yè)務(wù)遍布南美、遠(yuǎn)東、中國(guó)、菲律賓、印度和澳大利亞。采暖：燒柴的壁爐燒柴和煤的鑄鐵采暖爐 蒸汽集中區(qū)域供暖系統(tǒng)3一．空調(diào)的世界歷史沿革（6階段）

階段1.初期：采暖與通風(fēng)為主1~4世紀(jì),古羅馬時(shí)代,據(jù)考察有將熱空氣從床下送入房間的裝置18世紀(jì)的英國(guó)，由于工業(yè)革命的興起,城市人口急劇膨脹，只有一部分人才有取暖19世紀(jì)后期，歐洲出現(xiàn)了保持人體舒適和維持健康的必要的通風(fēng)換氣法規(guī)4一．空調(diào)的世界歷史沿革（6階段）

階段1.初期：采暖與通風(fēng)為主古希臘人的采暖方式5一．空調(diào)的世界歷史沿革（6階段）

階段2.1755－1875年，人工制冷史的初級(jí)階段熱力學(xué)理論WilliamCullen的學(xué)生JosephBlack(生于法國(guó))創(chuàng)造了量熱學(xué)（熱量、溫度、比熱）物質(zhì)的狀態(tài)方程熱力學(xué)第二定律1755年可以看作人工制冷史的起點(diǎn)1748年，WilliamCullen（蘇格蘭人，格拉斯哥大學(xué)教授）科學(xué)地觀察到乙醚蒸發(fā)會(huì)引起溫度的下降1755年，WilliamCullen發(fā)明了第一臺(tái)采用減壓水蒸發(fā)的制冷機(jī)，同時(shí)發(fā)表了“液體蒸發(fā)制冷”論文，開(kāi)創(chuàng)了人工制冷的新紀(jì)元6一．空調(diào)的世界歷史沿革（6階段）

階段2.1755－1875年，人工制冷史的初級(jí)階段機(jī)械空調(diào)出現(xiàn)1805年 蒸汽壓縮制冷被提出1834年 做出了蒸汽壓縮制冷機(jī)械模型1850年代初 做了進(jìn)一步的蒸汽壓縮制冷實(shí)驗(yàn)1867年 在SanAntonio，D.Holden和J.Muhl建成蒸汽鍋爐驅(qū)動(dòng)的制冷裝置1875年 Linde

制造出第一臺(tái)甲醚壓縮機(jī)1876年 Linde制造出氨壓縮機(jī)1875年前

產(chǎn)生了四種制冷機(jī)：空氣膨脹式制冷機(jī)、（氨）吸收式制冷機(jī)、蒸發(fā)式制冷機(jī)、水減壓蒸發(fā)式制冷機(jī)，拉開(kāi)人工制冷序幕7一．空調(diào)的世界歷史沿革（6階段）

階段3.1875－1914年：制冷開(kāi)始工業(yè)化制冷開(kāi)始工業(yè)化1890年代中 出現(xiàn)最早的電動(dòng)壓縮機(jī)1890年代 蒸汽發(fā)動(dòng)機(jī)成為制冷和通風(fēng)(離心 風(fēng)機(jī))的動(dòng)力發(fā)現(xiàn)與發(fā)明了各種制冷劑：NH3,SO2,CHClF2等制冷技術(shù)的廣泛應(yīng)用：釀造、食品、水產(chǎn)、肉食加工、冷藏鏈、土木工程、娛樂(lè)學(xué)術(shù)交流：1908年第一屆國(guó)際制冷大會(huì)在法國(guó)巴黎召開(kāi)，1909年，國(guó)際制冷學(xué)會(huì)成立81869年D.Holden設(shè)計(jì)的制冰裝置9一．空調(diào)的世界歷史沿革（6階段）

階段3.1875－1914年：制冷開(kāi)始工業(yè)化1890年代中期出現(xiàn)的早期蒸汽驅(qū)動(dòng)的風(fēng)機(jī)10一．空調(diào)的世界歷史沿革（6階段）

階段3.1875－1914年：制冷開(kāi)始工業(yè)化

1890年代早期的電動(dòng)制冷壓縮機(jī)111890年代制作成了由風(fēng)機(jī)和噴水室組成的空調(diào)系 統(tǒng)1900年已經(jīng)正式使用并制作出機(jī)械冷卻空氣的系統(tǒng)1900年以后熱風(fēng)系統(tǒng)出現(xiàn)，與冷風(fēng)系統(tǒng)合并1900s美國(guó)印刷廠采用風(fēng)機(jī)和噴水室組成的空調(diào)系 統(tǒng)，應(yīng)用于工業(yè)建筑1902年

開(kāi)利(Willis.H.Carrier)在印刷廠首次應(yīng)用了

空調(diào)裝置；一．空調(diào)的世界歷史沿革（6階段）

階段3.1875－1914年：制冷開(kāi)始工業(yè)化12

一．空調(diào)的世界歷史沿革（6階段）

階段4.1914－1945年：戰(zhàn)爭(zhēng)推進(jìn)制冷發(fā)展壓縮式制冷機(jī)稱霸制冷行業(yè)氟利昂的出現(xiàn)回轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)普及制冷進(jìn)入日常生活家用冰箱、食品儲(chǔ)藏柜、冷藏庫(kù)、冷藏運(yùn)輸空調(diào)進(jìn)入（美國(guó)）生活的各個(gè)領(lǐng)域電影院、交通運(yùn)輸工具、特殊場(chǎng)合（軍事）13一．空調(diào)的世界歷史沿革（6階段）

階段4.1914－1945年：戰(zhàn)爭(zhēng)推進(jìn)制冷發(fā)展1922年醫(yī)院有了空調(diào)；1922年,由開(kāi)利研制出了第一臺(tái)離心式冷凍機(jī)14一．空調(diào)的世界歷史沿革（6階段）

階段4.1914－1945年：戰(zhàn)爭(zhēng)推進(jìn)制冷發(fā)展1907年在Chicago的CongressHotel采用噴水室空調(diào)系統(tǒng)，首次應(yīng)用于民用建筑。

1919－1920芝加哥一電影院采用噴水室空調(diào)15一．空調(diào)的世界歷史沿革（6階段）

階段5.1945－1975年：技術(shù)進(jìn)步與推廣在世界范圍內(nèi)，驚人的發(fā)明甚少，更多的則是技術(shù)的進(jìn)步與推廣制冷劑品種廣泛增加蒸氣壓縮式制冷技術(shù)仍然占主導(dǎo)地位壓縮機(jī)與部件的性能改善應(yīng)用領(lǐng)域廣泛化工工業(yè)冶金與機(jī)械工程公共工程運(yùn)動(dòng)場(chǎng)海水淡化污水凈化人工降雨人工環(huán)境工程（空調(diào)工程）16一．空調(diào)的世界歷史沿革（6階段）

階段6.1975年以后：普及與挑戰(zhàn)現(xiàn)代空調(diào)技術(shù)高度發(fā)展，無(wú)處不在工業(yè)建筑： 電子、精密儀器、紡織、煙草、音像制品、 制藥、化工、生物決定了產(chǎn)品質(zhì)量商用建筑： 商場(chǎng)、影劇院、體育設(shè)施、寫字樓、會(huì)議廳、 餐飲設(shè)施、娛樂(lè)設(shè)施決定了營(yíng)業(yè)額居住建筑： 賓館客房、住宅、醫(yī)院病房、幼兒園決定 了居住者的健康交通工具： 飛機(jī)、船舶、火車、地鐵、汽車決定了安 全與健康特殊用途： 手術(shù)室、實(shí)驗(yàn)室、果菜儲(chǔ)藏、溫室、宇 航、軍事、核能決定性因素17一．空調(diào)的世界歷史沿革（6階段）

階段6.1975年以后：普及與挑戰(zhàn)在世界范圍內(nèi)，制冷技術(shù)得到普及與發(fā)展現(xiàn)有技術(shù)的普及、改進(jìn)、發(fā)展高性能部件誕生智能化控制制冷面臨的挑戰(zhàn)環(huán)境保護(hù)ODP、GWP（GlobalWarmingPotential）關(guān)注原始技術(shù)方案節(jié)能節(jié)材系統(tǒng)與部件優(yōu)化能源的綜合利用18二、空調(diào)在中國(guó)的發(fā)展歷史

清代 “冰窯”冬季貯冰夏季出售傳統(tǒng)的采暖方式：爐子、火盆、火炕、火墻31年 上海紡織廠，采用深井水作冷源的 噴水室空調(diào)50年代 在多數(shù)北方主要城市建成城市熱網(wǎng)80年代前采暖通風(fēng)、工業(yè)空調(diào)為主85年 房間空調(diào)器需求量8萬(wàn)臺(tái)80年代末舒適空調(diào)大發(fā)展，空調(diào)設(shè)備總產(chǎn)值 約5億元19二、空調(diào)在中國(guó)的發(fā)展

家用空調(diào)器產(chǎn)量居世界首位，將近60％出口萬(wàn)臺(tái)/年20每百戶家用空調(diào)器擁有量廣東省2004年：中國(guó)城鎮(zhèn)69.8臺(tái)/百戶，日本248.6臺(tái)/百戶21二、空調(diào)在中國(guó)的發(fā)展高等教育發(fā)展：設(shè)置暖通空調(diào)專業(yè)的院校843906011014822三、空氣調(diào)節(jié)的定義Air-conditioning廣義 獲得滿意的建筑室內(nèi)空氣環(huán)境的手段狹義 采用人工或機(jī)械的主動(dòng)手段獲得滿 意的建筑室內(nèi)空氣環(huán)境。不含被動(dòng) 手段（沒(méi)有自然獲得）。更狹義 人工和機(jī)械的手段同時(shí)處理空氣多個(gè) 參數(shù)(溫度、濕度、速度、輻射、空 氣質(zhì)量等)獲得滿意的建筑室內(nèi)空氣環(huán)境。23三、空氣調(diào)節(jié)的定義Air-conditioning24自然通風(fēng)22℃29℃25機(jī)械通風(fēng)風(fēng)機(jī)19℃28℃26機(jī)械通風(fēng)：有加熱加熱器－5℃18℃27冷卻器35℃26℃機(jī)械通風(fēng)：有降溫，直流式空調(diào)28空氣調(diào)節(jié)避免排風(fēng)浪費(fèi)能源，把部分室溫空氣循環(huán)使用保證一定量的新鮮空氣空氣處理設(shè)備變得更加復(fù)雜35℃26℃29四、空氣調(diào)節(jié)的分類與處理參數(shù)工藝性空調(diào)應(yīng)用場(chǎng)合：工業(yè)建筑，醫(yī)院、實(shí)驗(yàn)室、演播室處理參數(shù)：溫度、濕度、潔凈度、風(fēng)速、壓力控制標(biāo)準(zhǔn)表達(dá)方式：空調(diào)基數(shù)＋允許波動(dòng)范圍精密儀器制造車間要求：溫度200.1℃，相對(duì)濕度505％超大規(guī)模集成電路生產(chǎn)車間：潔凈度標(biāo)準(zhǔn)為M1級(jí)(直徑0.1m的塵粒個(gè)數(shù)<350粒/m3)合成纖維生產(chǎn)車間要求：相對(duì)濕度552％特點(diǎn)精度高難，對(duì)測(cè)量和控制設(shè)備及控制算法要求高參數(shù)少易，多數(shù)僅對(duì)一兩個(gè)參數(shù)有高要求30四、空氣調(diào)節(jié)的分類與處理參數(shù)舒適性空調(diào)（應(yīng)用場(chǎng)合：商用建筑，民用建筑）處理參數(shù)：溫度、濕度、風(fēng)速(平均值、脈動(dòng)頻率、脈動(dòng)幅度)、空氣質(zhì)量(新鮮度、氣味、潔凈度、VOC濃度、負(fù)離子含量)、平均輻射溫度、噪聲、壓力等?？刂茦?biāo)準(zhǔn)表達(dá)方式：空調(diào)基數(shù)五星級(jí)賓館客房：溫度23~25℃，相對(duì)濕度50~60％，風(fēng)速0.25m/s，新風(fēng)量100m3/h，含塵量0.15mg/m3，噪聲30dB特點(diǎn)：參數(shù)多難，參數(shù)間相關(guān)關(guān)系對(duì)人體感覺(jué)的影響復(fù)雜，新因素存在未知影響精度低易，人體有一定的容忍度31五．存在的問(wèn)題和前沿研究的焦點(diǎn)我國(guó)單位面積建筑使用能量遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國(guó)家，有很大的上升空間農(nóng)村建筑：占比例60％只消耗了18％的建筑能耗城鎮(zhèn)住宅建筑：2004年廣東、浙江、江蘇和湖北4省份住宅空調(diào)占全國(guó)城鎮(zhèn)住宅空調(diào)總電耗47％長(zhǎng)江流域有大量的新增采暖的要求，多采用熱泵式家用空調(diào)器來(lái)解決大型公共建筑：1.25%的面積消耗10％的建筑能耗，而且新建大型公共建筑在快速增加32清華大學(xué)建筑節(jié)能研究中心33世界各國(guó)人均建筑能耗[kWh/(人年)]Annualbuildingenergyconsumptionpercapita[kWh/(capa)]全世界建筑能耗份額住宅商業(yè)建筑世界各國(guó)單位面積建筑能耗比較[kWh/(m2年)]Annualbuildingenergyconsumption

perfloorarea[kWh/(m2a)]城鎮(zhèn)Urban6521014070018720217814630182067774160305219城鎮(zhèn)20000150001000050000743162333我國(guó)民用建筑的能耗構(gòu)成住宅用電量10~30kWh/m2年大型辦公樓大型公共建筑用電量100~300kWh/m2年3490年代末上海公共建筑一次能源消耗比例35存在的問(wèn)題（2）都市環(huán)境污染空調(diào)排熱造成的城市熱島效應(yīng)空調(diào)室外設(shè)備產(chǎn)生的噪聲污染地球溫室效應(yīng)(CO2排放)臭氧層被破壞(CFC物質(zhì))病態(tài)建筑綜合癥：建筑的非天然環(huán)境影響居住者健康封閉空間新風(fēng)不足，VOC及致病微生物排除不良穩(wěn)態(tài)的室內(nèi)熱濕環(huán)境使人體熱調(diào)節(jié)功能退化

36存在的問(wèn)題（2）微生物積聚的空氣冷卻器積塵的風(fēng)道成為二次空氣污染源37存在的問(wèn)題（3）當(dāng)前我國(guó)面臨的問(wèn)題建設(shè)高速發(fā)展與技術(shù)儲(chǔ)備、政策配套不成熟的矛盾粗放型的空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法導(dǎo)致高能耗與低環(huán)境品質(zhì)盲目復(fù)制西方國(guó)家的空調(diào)系統(tǒng)形式變風(fēng)量系統(tǒng)加末端再熱住宅建筑采用集中空調(diào)炒作“零能耗”概念技術(shù)的誤用低密度地區(qū)推廣區(qū)域供冷高密度地區(qū)推廣地源熱泵消耗高品質(zhì)化石能源去獲取低品位的可再生能源38存在的問(wèn)題（4）當(dāng)前我國(guó)面臨的人才問(wèn)題缺乏高質(zhì)量的設(shè)計(jì)咨詢?nèi)藛T暖通空調(diào)系統(tǒng)與手機(jī)、冰箱等產(chǎn)品的根本性區(qū)別是什么？沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)化的系統(tǒng)，具體問(wèn)題具體分析是靈魂缺乏系統(tǒng)分析能力，難以應(yīng)付特殊工程缺乏高質(zhì)量的施工人員有施工，沒(méi)調(diào)試缺乏高質(zhì)量的運(yùn)行管理人員能夠開(kāi)關(guān)機(jī)，保證設(shè)備能運(yùn)轉(zhuǎn)，不能保證優(yōu)化運(yùn)行缺乏高水平的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)人員復(fù)制國(guó)外產(chǎn)品，缺乏獨(dú)立知識(shí)產(chǎn)權(quán)的技術(shù)39前沿研究的焦點(diǎn)（1）環(huán)境保護(hù)與可持續(xù)發(fā)展資源與傳統(tǒng)能源的合理利用，新的建筑設(shè)備與系統(tǒng)新能源、天然能源和多種能源的綜合應(yīng)用建筑環(huán)境控制與建筑設(shè)計(jì)緊密結(jié)合，主動(dòng)＋被動(dòng)如何實(shí)現(xiàn)“舒適＋健康”？新的空氣處理流程和系統(tǒng)，達(dá)到降低過(guò)程能量損失的目的新末端設(shè)備的開(kāi)發(fā)：滿足人的熱舒適與IAQ（IndoorAirQuality）要求高水平的系統(tǒng)設(shè)計(jì)：Designbysimulation通過(guò)建筑熱模擬設(shè)計(jì)系統(tǒng)的全年運(yùn)行方案通過(guò)CFD（computationalfluiddynamics）設(shè)計(jì)手段提高室內(nèi)熱環(huán)境與空氣質(zhì)量環(huán)境40前沿研究的焦點(diǎn)（2）該技術(shù)發(fā)展的難點(diǎn)高水平的設(shè)計(jì)要考慮自然的、人為的、社會(huì)的、經(jīng)濟(jì)的、心理的等等因素，以及涉及使用者的行為學(xué)、人體工程學(xué)等知識(shí)，絕對(duì)不是現(xiàn)有技術(shù)的堆砌或者僅僅滿足標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的要求。由于涉及的人員量大面廣，新技術(shù)的采用要謹(jǐn)慎、保證可靠。41六.關(guān)于本課程——第一專業(yè)課專業(yè)課有什么不同于以往基礎(chǔ)課的特點(diǎn)？基礎(chǔ)課＝科學(xué) 專業(yè)課＝技術(shù)培養(yǎng)運(yùn)用基礎(chǔ)課的理論分析解決本專業(yè)問(wèn)題的能力涉及的基礎(chǔ)理論知識(shí)范圍極廣，非一兩本教材可涵蓋。要求對(duì)以往學(xué)習(xí)的理論知識(shí)融會(huì)貫通，靈活運(yùn)用作業(yè)以思考題、應(yīng)用分析題為主考核與評(píng)價(jià)考察理解和融會(huì)貫通的程度、分析問(wèn)題的能力。平時(shí)成績(jī)與期末考試成績(jī)結(jié)合，2：842基礎(chǔ)課與專業(yè)課基礎(chǔ)課與專業(yè)課之間的互動(dòng)關(guān)系基礎(chǔ)課是制造磚石，專業(yè)課是用磚石蓋房子專業(yè)課也需要傳授一定的知識(shí)，但只相當(dāng)于粘合磚石的灰沙，而更重要的是學(xué)會(huì)蓋房子的方法專業(yè)課的學(xué)習(xí)反過(guò)來(lái)會(huì)促進(jìn)理論基礎(chǔ)的扎實(shí)蓋房子的時(shí)候能夠發(fā)現(xiàn)磚石是不是夠多，是不是夠結(jié)實(shí)基礎(chǔ)課專業(yè)課43六．關(guān)于本課程本課程與其它課程的關(guān)系課程關(guān)系框圖拓寬、前沿和理論提高課測(cè)量技術(shù)建筑概論數(shù)理化電學(xué)熱學(xué)力學(xué)建筑環(huán)境學(xué)制冷技術(shù)、通風(fēng)供熱、鍋爐建筑自