空气调节基础知识讲解
年04月07日 09:59:08 作者： wind
录》
空气调节.................................................... 1
空气调节的四要素........................................ 1
温度的保持............................................ 1
湿度的保持............................................ 1
室内环境指标.......................................... 3
舒适温度·湿度........................................ 4
气流.................................................. 4
洁净度................................................ 5
空气的特性.............................................. 6
空气的性质............................................ 6
空气的湿度............................................ 6
线图(空气线图) .......................................... 8
空调系统和h-x 线图...................................... 8
线图的术语和使用方法............................... 10
线图的计算......................................... 13
空调供给空气温度....................................... 16
标准品的BF确认......................................... 16
计算加湿的方法......................................... 18
能力的修正(能力线图的使用方法) ............................. 21
空气调节
使房间或者建筑物内的空气(室内空气)达到并保持其最
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
1.1 空气调节的四要素
(维持希望的温度值)
(维持希望的湿度值)
(维持适当的空气流速)
(维持室内空气清洁)
四要素中缺少任何一个，就称不上是舒适的空气调节。此
(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。
温度的保持
(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
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
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
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
(取潜热)、冷凝，变成水的形态从空气
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
(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
)，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
(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
(SHF)。〔为了与后文所述的室内制冷负荷SHF(室
SHF)进行区
别，这个也称为装置SHF。)
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
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
(单位：kW)，表示的是空
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。
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
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。
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
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
)的形式来表示，提出了各种方法。
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：
的简称)，在空气调节中被广泛使用。
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
该温度作为ASHRAE标准被标准化。
年，作为ANSI/ASHRAE规格，如图7所示的舒适线图发表了。
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
舒适温度·湿度
表1
(石野) (摘自《空气调节卫生工程学手册》)
※.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。( )
26℃、相
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
28℃，相对湿度50％；冬季18℃，相对湿度40％左右。但是，
26℃、50％，制热条件为22℃、50％。重要的是，空气调
气流
湿度保持于一定的值，空调将已调节了绝对湿度的冷、暖风
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
a. 必须保证在空调房间的各个角落都能感受到吹出
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，
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
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
(RA)〕也要顺利、均匀、全部地返回。
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
(例1)
(冷的乱气
)
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
(DR
AFT)。当剩余风速(末端风速)在0.5m/s以上时，较容易产生乱气流。
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
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
)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，
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
)，用下面的公式进行计算，其数值不小于6(最小值4)。
洁净度
也就是说，不让空气有严重的污染，前面已进
②灰尘浓度
④有害气体浓度
(把被污染
)，用这种方式，确保室内污染物的浓度保持在较低
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
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
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。
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
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
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”
实际上，在自然界中没有干空气存在。空气中水蒸
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
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
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
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。
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
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
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
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
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，
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，
线图(空气线图)
空调系统和h-x 线图
为此，必须考虑空气在被加热
、冷却、加湿、除湿时，各种性质进
-⑦中任意的两个值加以判断，其他的值也就知道了。
h-x 线图(空气线图)进行说明。在此省
线图的术语和使用方法
①干球温度线
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
(加水蒸汽)、除湿(用氧化硅胶干燥等)时，干球温度不变，
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
t＝0℃、绝对温度x＝0kg/kg′的干空气的焓定为：h＝0KJ/Kg′。
(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
h(或是i )
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
变成雾浮在空气中，或是变成水从空气中析
相对湿度的记号?
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
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
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
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
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。
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。
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
t＝26.0℃、?＝50%的点为中心的呈放射状
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
)，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。
线图的计算
利用空气线图，可求出大部分与空气调节相关的空气状态变化。
下面介绍其中一部分
线图的用法
例)求t＝26℃、t′＝19℃的空气的?、x、h、t″、υ
解)在空气线图上找出t＝26℃、t′＝19℃时的点，
＝51.7％
＝0.0109kg/kg′
＝54.0kJ/kg′
＝15.3℃
＝0.862m3/kg′
空气混合时的h-x 线图的使用
例)求某空调在下面的条件下运行，被吸入冷却器内的空气(室外空气和室内空气的混合)
t、t′。
.............. 标准 45m3/min
........ 9m3/min
.......... t ＝33℃、?=65%
.......... t ＝27℃、?=50%
解)在空气线图上把室内空气、室外空气的状态点①、②用直线连接，混合空气的状态点就
t3。
＝k
×t1＋(1－k)×t2 .................... (5)
室外空气干球温度(℃)
室内空气干球温度(℃)
混合空气干球温度(℃)
室外空气吸入量
例解)
参考)
混合空气的状态点在哪个位置取决于室外空气和室内空气的混合量。如果100%
变成②点，如果完全不取室外空气的话，混合空气的状
运行中的制冷能力的计算
解)对空调吹出的空气、吸入的空气(空调吸入外气时，室外空气和室内空气)，正确测量其
湿球温度(各用2组以上的干湿计)，通过空气线图，求出冷却器吸入空气①的焓
、吹出空气②的焓h2和比容υ2，用下面的计算式，计算空调运行时的制冷能力。
：制冷能力(kW)
：单位(m3/min)，风量单位(m3/s)，这个60不需要
(m3/min)，(或者m3/s)。
2 ：吹出空气的比容
例) 吸入空气 干球温度 27.0℃
19.5℃
干球温度 18.0℃
13.5℃
30m3/min
解)在空气线图上，h1＝55.3(kJ/kg′)
＝37.7(kJ/kg′)
＝0.835(m3/kg′)
制热运行时能力计算
解)用前面第(3)项一样的方法来测量运行中的空调的空气条件。有加湿器时，停止加湿，
(含加湿的计算在2.6项中叙述)。通过空气线图，知道吹出空气②的比容
2，通过加热器入口空气①的干球温度t1、吹出空气②的干球温度t2，用下面的计算式，
：制热能力(kW)
：单位(m3/min)，风量的单位(m3/s)，这个60不需要
(m3/min)(或者(m3/s))。
：空气的定压比热(kJ/kg·K)≈
,计算时可略作1。
2 ：吹出空气的比容(m3/kg′)
例) 吸入空气 干球温度 21.0℃
14.0℃
干球温度 38.5℃
20.1℃
40m3/min
2kW,不工作
解)在空气线图上，υ2＝0.893(m3/kg′)
空调供给空气温度
将其与所选的空调
首先，通过制冷负荷，求出室内目标供给空气状态点⑤。在空气线图上，求室内空气状
SHF线向左下方划，查①点的焓h1(kJ/kg′)。
Δh
h＝室内制冷负荷(kW)×0.83(m3/kg′)×60 / 选定的空调风量
空调计算时的比容υ的标准值室内负荷线SHF上，焓变为h 5，空气状态点⑤是室内
从空调的制冷能力，求得装置供给空气状态点④。通过能力线图可求得所选空调的制冷
SHF的值，通过以下计算式，求出制冷后吹出空气的焓的降低量Δhe。
he＝制冷能力(kW)×0.83(m3/kg′)×60 / 选定的空调风量
求得空调蒸发器吸入空气状态点③(参照2.3(2)),从③装置SHF线向左下方
h3引出的h4的焓，是空调吹出的空气的焓，装置供给空气状态点在装置
线上，焓是点④。
对选定机组是否适合进行判断
(图
的网点范围)，机型选定没有错误(但是，偏向左下方时制冷能力偏大，可选定制冷能力
)。偏向右下方时，表示空调制冷能力不足。
当空调不能吸入外气时，点
标准品的BF确认
求BF(旁通管系数)空调中的BF是指，经过热交换器(冷却器、加热器)的空气中，未接
散热管(未经冷却、加热)而直接通过的空气所占的比例。以热交换器的大小为基
BF也变大，风量小时BF也变小。
JIS标准制冷条件下的装置SHF，得出空调的BF。
解)找出空调的制冷能力和SHF(标准风量、JIS标准制冷条件下)。在空气线图上，找干球
＝27℃、t′1＝19℃(JIS冷却器吸入空气标准条件)的点①，把装置SHF线向左下方延伸，
?＝100％)的交点③，得到焓h3。得出在标准条件下的Δh,求得h2。
h(kJ/kg′)＝制冷量(kW)×0.83(m3/kg′)×60 / 风量(m3/min)............ (11)
BF的值也不变。
求得预估空气条件
利用空调制冷能力和当时的风量及BF，得出空调吹出空气条件(预估供给
)。
解)在空气线图上找出冷却器入口空气状态点①，求出该状态点的焓h1。通过制冷能力和
Δh、求出h1。通过以下计算式求出h3。
(?=100%)上，找出焓和变成h3的点，用直线连接③和①。在这个直线
h2的点②，这个点就是空调所吹出的空气(预估供给空气)的状态点。
计算加湿的方法
(1)根据换气时制冷、制热负荷，求出必要加湿量
解)在空气线图上，找出夏季、冬季的室内外空气条件，找出焓差，绝对湿度差，通过下面
(kW)＝换气量 / 0.83×ΔhS(S) ..... (13)
......... 单位(m3/s)
比容(m3/kg′)的标准值
(kW)＝换气量 / 0.83×ΔhL(S) ..... (14)
hL(S) ......... 焓差(kJ/kg′)
(kW)＝换气量/0.83×ΔhL(W) ..... (15)
hS(W) ......... 焓差(kJ/kg′)
(kg/s)＝换气量/0.83×Δx ........ (16)
x ............ 绝对湿度差(kg/kg′)
参考>热水分比μ刻度
μ，实际上，如下例时利用
水喷雾加湿时
＝4.186×tw
水温(℃)
蒸汽喷雾的时候
＝1.805×ts＋2501.6(kJ/kg)
水蒸汽的定压比热(kJ/kgK)
蒸汽温度(℃)
(kJ/kg)
μ刻度线平行的方向进行。
制热开始时的必要加湿量知道制热开始时的必要加湿量。在制热期间，制热开始时的室
?有不足情况。这时，通过下面的公式，求得必要的加湿量，
(kg)＝房间容积0.83×Δx ....... (17)
比容(m3/kg′)的标准值
x ............ 绝对湿度差(kJ/kg′)(图36)
(kg/h)＝必要加湿量(kg)/从制热开始到室温变为一定值为止的小时数
例)制热开始时的室内空气:
8.0℃、湿球温度4.0℃
:
21.0℃、?＝45％
300m3
30分(0.5小时)
解)在空气线图上，求出开始制热时的空气状态点以及制热设计条件的空气状态点，以此可
2点的x的差，即Δx。
1.34(kg)............................. (19)
1.34kg/0.5小时＝2.68＝约3.0(kg/h)............................. (20)
(3)再加热·再加湿
一般在选择机型时，选择装置供给
低湿的空调
。但是，室内制冷负荷随着时间、季节、
(人员、照明、机械器具等)的变化而有所变化，所以，与之相对应的目标供给空气
室内制冷负荷较小时，室内空气的温度和湿度比设定值低，所以，对于一般的空调而
然而，想要精确控制温度、湿度时，满足了目标供给空气条件(与室内制冷负荷相对应)
(装置供给空气)是必需的，冷却器必须对吹出的空气进行加热、加湿(再加热、
)。此时，目标供给空气的状态点②，可通过预估室内负荷的最小值求出，可进行容
(雾)或是水蒸气，根据其形态的不同会有较大的变化，
当室内制冷负荷中的大部分是潜热负荷(水蒸气增加)时，空调吹出空气的温度与室内
仅湿度降低。此时，将冷却器吹出的空气进行再加热，并将加热后的空
日本冷冻协会：湿空气h-x线图(1994)
能力的修正(能力线图的使用方法)
当这些能力线图中记载有“额定能力”时，若没有特别的
JIS C9612或JIS B8616制冷条件、制热条件下测得的值。随运行
5米时的值，
B以下
包括制热时的结霜修正)
全文完）
2007-11-1至11-8 上海，11-10至29北京 12-2至08-02上海，整理3-2至4-12