空气调节基础知识..

空气调节基础知识

2008年04月07日 09:59:08 作者： wind

《目录》

1 空气调节 (1)

1.1 空气调节的四要素 (1)

1.1.1 温度的保持 (1)

1.1.2 湿度的保持 (1)

1.1.3 室内环境指标 (3)

1.1.4 舒适温度.湿度 (4)

1.1.5 气流 (4)

1.1.6 洁净度 (5)

1.2 空气的特性 (6)

1.2.1 空气的性质 (6)

1.2.2 空气的湿度 (6)

2 h-x 线图(空气线图) (8)

2.1 空调系统和h-x 线图 (8)

2.2 h-x 线图的术语和使用方法 (10)

2.3 h-x 线图的计算 (13)

2.4 空调供给空气温度 (16)

2.5 标准品的BF确认 (16)

2.6 计算加湿的方法 (18)

3 能力的修正(能力线图的使用方法) (21)

《空气调节基础知识》

1 空气调节

空气调节就是根据房间的使用目的，使房间或者建筑物内的空气(室内空气)达到并保持其最佳状态的过程。

利用空调进行空气调节，主要是为了满足人们生活所需的，称为保健空调或舒适空调；主要是为了满足物品的生产、实验、贮藏或者维持机械装置性能的，称为工业空调。

1.1 空气调节的四要素

①温度(维持希望的温度值)

②湿度(维持希望的湿度值)

③气流(维持适当的空气流速)

④洁净度(维持室内空气清洁)

上述四项叫作空气调节的四要素，四要素中缺少任何一个，就称不上是舒适的空气调节。此外，影响舒适度的要素有：暖热四要素①温度(室温)、②湿度(相同湿度)、③气流、④放射(辐射)温度，以及人体二要素⑤着装的多少⑥活动量。

1.1.1 温度的保持

室内空气的温度通过热(显热)的散发或吸收而发生变化，所以为了防止温度波动太大，需要通过某手段来控制。通过以下几种方式来进行通气调节：

(注)制冷、制热时，空气量的多少和温差的大小成正比为了将室内的空气温度保持在一定值上，必

保证进出的热量≤冷热风的热量。用来产生并向室内吹出冷热风的装置就是空气调节器。

1.1.2 湿度的保持

在同样的温度下，室内空气的湿度(％)是由空气中水蒸汽含量[绝对湿度(kg/kg′)]的多少决定的。因此，想要保持一定的湿度，要采取某种手段来控制室内水蒸汽的量的变化。采用以下方法进行空气调节。

因此，为了将室内空气的湿度保持在一定值上，湿度增加时，必须符合以下条件：

增加水蒸汽量≤吹出空气的除湿能力

将空气中的水蒸汽减少的方法之一就是让水蒸汽冷却(取潜热)、冷凝，变成水的形态从空气中除去。采用这种方法时，不是计算水蒸汽的重量，而是采用更方便的水蒸汽的潜热值来计算。

上述公式经变形后成为：

空调将吸入的空气冷却(取得显热)使之成为低温空气，同时，该空气中的水蒸汽也冷却(取得潜热)，其绝对湿度降低，之后空调再将该空气吹出。空调的制冷能力(kW)是空气冷却能力(取得显热的能力)和水蒸汽析出能力(取得潜热的能力)之和，空气冷却能力与制冷能力的比例就是显热比(SHF)。〔为了与后文所述的室内制冷负荷SHF(室

内SHF)进行区别，这个也称为装置SHF。)

此外，提高空气湿度时，必须保证：减少的水蒸汽量≤吹出空气的加湿能力此时的单位是水分质

量。

各种空调中，就整装式空调(以下简称空调)而言，有的在出厂前就组装有加湿装置，如工业用空调中的部分机型；有的是另购加湿装置在安装现场进行组装；有的空调则无法附加加湿功能，因此，在进行机型选择时，请予以注意。空调机的制热能力(单位：kW)，表示的是空调加热空气的能力，与加湿无关。另外，若选择直接水喷雾式作为加湿装置，考虑到水汽化(蒸发)时的潜热为2.5MJ/kg，特别要注意空调器的制热能力。

湿度测量

作为直接测量湿度(％)仪器，有各种湿度计；间接测量湿度的仪器，有干湿球温度计。干球、湿球指示的温度差越大，表示湿度越低，反之湿度越高。此外，利用后文所述

的空气线图，通过干球、湿球的温度可以求知绝对湿度、相对湿度及其他各种空气的特性值。

1.1.3 室内环境指标

人体周围的空气环境对人体的生理机能及舒适感有着很大的影响，因此，进入20世纪以来，人们不断对室内环境进行着研究。为了将环境指标以单一尺度(以感觉或生理状态为标准)的形式来表示，提出了各种方法。

(1)新有效温度

1923年，有人把干球、湿球温度和气流速度结合，作为实验测得的有效温度(ET：Effective的简称)，在空气调节中被广泛使用。

1 9 7

2 年美国的暖通空调工程师协会(ASHRAE)发表的新有效温度开始被使用。

为了与以前的有效温度( E T )进行区别，新有效温度简略成( E T * ) ，进一步，该温度作为ASHRAE标准被标准化。

1981年，作为ANSI/ASHRAE规格，如图7所示的舒适线图发表了。

图 6 新有效温度(ET*)(ASHRAE,Handbook,1972)(A35)(摘自丸善株式会社发行的“空气调节手册”)

1.1.4 舒适温度·湿度

表 1 室内条件的基准值与大楼管理法(石野) (摘自《空气调节卫生工程学手册》)

注：※.停用期采用夏季、冬季值的中间值即可。※※.确保建筑物卫生环境的相关法律。( )内的值表示温度湿度的适用范围。

对应空调条件而恒定不变的温度、湿度是不存在的。在日本，将夏季干球温度为26℃、相对湿度为55％的，冬季室内干球温度为23℃、相对湿度为45％的状态称为空调温度。从节能的观点看，推荐为：夏季28℃，相对湿度50％；冬季18℃，相对湿度40％左右。但是，在空调设计中采用的制冷条件为26℃、50％，制热条件为22℃、50％。重要的是，空气调节的目的是达空调规格规定的室内空气品质，且空调用户的要求是首先要考虑的。

1.1.5 气流

进行空气调节时，为了将温度、湿度保持于一定的值，空调将已调节了绝对湿度的冷、暖风

吹向室内，这个之前已经说明。吹出的空气(供给空气)如果在室内的流动(气流)状态不好的话，就得不到充分的空气调节效果。

有关气流的项目说明如下：

①气流分布

②风速

③循环次数

下面就以上各项进行说明。

①气流分布

a. 必须保证在空调房间的各个角落都能感受到吹出的空气。如果冷、热风没有到达，温、湿度调节就不充分。除了要考虑安装场所和相关工程，还要对空调方式、机型选择以及机器的安装场所予以充分的注意。根据房间的平面形状、天花板的高度、用途等的不同，有时需要使用风管。

另外，返回空调的空气〔吸入空气、返回空气

b. 对于房间而言，热量的出入是不同的(例如：窗缝、出入口旁是冬寒夏热)，有些房间里还有设备散发出热量，夏天制冷和冬天制热时，需要空调器的能力是不同的。

考虑到这些因素，有必要对气流要重新分配。

(RA)〕也要顺利、均匀、全部地返回。

c. 乱气流防止

乱气流(Draft)是由于空气的温度差(密度差)产生的空气流动，在空气调节中，就是指搅乱空气调节的空气动。(例1)

冬天，玻璃窗是冷的，与玻璃接触的室内空气也变冷，产生冷空气的下降气流。(冷的乱气流)

(例2)

吹出的空气的前端遇到的墙壁和屏风，遭遇到其他地方吹来的空气时，会产生乱气流(DRAFT)。当剩余风速(末端风速)在0.5m/s以上时，较容易产生乱气流。

②风速

人体或室内发热体所发出的热量会向空气中散发，所以，如果空气不流动的话，就无法散热。但是，如果风速过快，人就会觉得不适，机器也不能正常地进行冷却，因此，需要特别注意风速。从人的感觉来考虑时，室内居住区域(距离地面1.2-1.5m 左右)的风速应为0.3m/s以下(这个风速不仅是水平方向，垂直方向也要考虑)，也就是说，强风吹不到坐着的人。

③循环次数

为了减少室内温度的不均，从空调中吹出的空气量(风量)和房间容积(空调房间的体积)，用下面的公式进行计算，其数值不小于6(最小值4)。

1.1.6 洁净度

所谓洁净度，就是为了保持室内空气的清洁，也就是说，不让空气有严重的污染，前面已进行了说明。

判断室内空气清净的项目包括：

①氧气浓度②灰尘浓度

③恶臭浓度④有害气体浓度

除了因确保氧气量需换气外，灰尘、恶臭、有害气体的浓度高时也应该进行换气(把被污染的空气排出房间，引入新鲜的室外空气)，用这种方式，确保室内污染物的浓度保持在较低水平。为了补充氧气，需要按换气量成倍换气。换气量大→热的负荷大→空调机组大→设备费、运行费用大。变化的情况如表4所示。关于换气和除尘方面的问题，以后再做补充说明。<次

1.2 空气的特性

在学习空气调节前，了解空气的性质是很重要的。

空气调节的对象是我们周围的空气。

由于经度和纬度不同，基本上，根据经度或纬度的不同，空

气性质也会有所不同。

平常，我们不太感觉到空气的存在，其实空气也有重量、体积，它是由各种分子组成的。从地面到遥远的上空为止的空气重量就是气压。

就像深海的鱼在水中游泳感受水压一样，我们在空气中生活同样感觉到气压。

1.2.1 空气的性质

大致来讲，空气中氮(N2)的含量有78％，其余21％是氧(O2)。还有其他的微量成分，如氩，二气化碳，氦等。

考虑空气的性质时，水蒸汽是重要的成分。从空气中除去水蒸汽后的空气，叫做“干空气”把含有水蒸汽的空气，称为“湿空气”。实际上，在自然界中没有干空气存在。空气中水蒸汽含量多时，感觉潮湿，含量少时就感到喉咙干燥。

1.2.2 空气的湿度

空气中水分(以水蒸汽形态存在)多，湿度就大，干燥空气中的水蒸汽含量少，所以湿度就小。

空气温度和空气中可含的水分量决定湿度，如图9所示。

如图所示，温度越高，空气中就能含有更多的水分。

在某一温度下，含有最大限度水蒸汽量的空气叫做饱和空气。

把饱和空气中水蒸汽量连接起来的线叫做作饱和蒸汽线。以某一温度下空气中最多可含的水蒸汽的量为前提，该温度下空气中实际所含的水蒸汽的量就是湿度。

饱和空气的湿度为100％空气中水蒸汽含量超过100％时，水分就不能继续以水蒸汽的形态存在，将形成水滴。

如果在空中，就会下雨；如果在室内，水滴将附着在窗户上。

(1)绝对湿度(x )

我们把1kg干燥空气中所含的水蒸汽的质量定义为绝对湿度。

(2)相对湿度(?)(单位％)

某温度下，空气中含有水蒸汽的分压力相对于该温度饱和空气水蒸汽分压力的比率，叫做相对湿度。

细地说，如下图所示，从某一温度下的饱和空气中将水蒸汽取出后放入一定的空间并测量压力，同时，从该温度下的湿空气中将水蒸汽取出后放入相同容量的空间并测量压力，这两种压力的比就是相对湿度。

(3)饱和度(比较湿度)( )(单位％)

把某温度下空气中含有水蒸汽的量相对于该温度饱和空气中的水蒸汽量的百分比，作为表示的尺度，定义为比较湿度。

对于饱和空气的情况下，相对湿度和比较湿度相等，常温下在大气压附近，误差在1%以下，在空调设计中，可作为相同值考虑。

通常认为只有在一定条件下，相对湿度和比较湿度才是相同的，对于设计对象，往往有必要

再从基础的考虑方法确认一下。

2 h-x 线图(空气线图)

2.1 空调系统和h-x 线图

在空气调节中，为了保持所希望的室内空气温度、温度值，必须将适当温度、湿度的冷、热风从空调中送入室内。为此，必须考虑空气在被加热、冷却、加湿、除湿时，各种性质进行怎样的变化，这时就可采用空气线图。

需要空气的①干球温度、②湿球温度、③绝对湿度、④相对湿度、⑤露点温度、⑥比容、⑦焓保有热量值时，只需通过①-⑦中任意的两个值加以判断，其他的值也就知道了。

还有，对某状态的空气加热、冷却、加湿、除湿时，空气将进行怎样的变化，可能变成什么状态，在空气线

图上只要作图就能够判断。

空气线图也有许多绘制方法，在这里，用最一般的h-x 线图(空气线图)进行说明。在此省略了

比焓，表示为焓。

2.2 h-x 线图的术语和使用方法

(1) ①干球温度线

③绝对湿度线

不对空气加湿、除湿、只对空气加热、冷却时，因为绝对湿度不度，仅干球温度在平行于绝对湿度线的位置上变化。

另外，保持温度不变情况下加湿(加水蒸汽)、除湿(用氧化硅胶干燥等)时，干球温度不变，只有绝对湿度值变化。

(2)①湿球温度线

⑦比焓线(简称焓)

如图所示，这两种线几乎平行。湿球温度用虚线表示，焓用实线表示，干球温度t＝0℃、绝对温度x＝0kg/kg′的干空气的焓定为：h＝0KJ/Kg′。

某一状态的空气，当用水喷雾的形式加湿时，其状态在这条线上向左上方变化。

水(雾)蒸发时，必须从空气中吸收必要的汽化潜热，此时空气的干球温度降低，但空气的总能量不变。

焓的记号h(或是i )

(3)④相对湿度线

相对湿度100%线，也称作饱和线，在这个线的上方，则空气中的水蒸汽变成雾浮在空气中，或是变成水从空气中析出。

相对湿度的记号?

(4)⑤露点温度线

露点温度在饱和线(相对湿度100％线)上，该位置是饱和线与湿球温度线的交点，数值也与湿球温度相同。当数值不易读取时，也可采用干球温度线与饱和线交点处的值代替。

(4)⑤露点温度线

露点温度在饱和线(相对湿度100％线)上，该位置是饱和线与湿球温度线的交点，数值也与湿球温度相同。当数值不易读取时，也可采用干球温度线与饱和线交点处的值代替。

(5)⑥比容线

空气的容积(体积)随着干球温度、湿球温度或绝对湿度的变化而变化。

如下所示，利用空气体积(风量)求质量时，使用该比容值。

单位记号kg′的′表示的是干燥空气(DA)，实际中，吹出空气(湿空气)的质量亦可。

在空调设计中，空气的状态不能确定时，作为比容的值采用标准值0.83。

(6)SHF线

同时对某一空气加热、加湿或冷却、除湿时，空气线图上的倾斜度就会有变化，通过其倾斜度就能求得刻度值。图示是以t＝26.0℃、?＝50%的点为中心的呈放射状的刻度线，一旦与其他刻度线重叠，图示就复杂了，所以在空气线图上中间就省略了。

某一状态的空气，同时受到显热、潜热的变化时，由于其状态的变化是表示变化前的状态(状态点)，所以会在SHF刻度线上平行地向右上(加热＋加湿)或左下(冷却＋除湿)延伸。