【答】 《公共建筑节能设计标准》（GB 50189-2005）5.3.4规定下列全空气空调系统宜采用变风量空调系统：① 同一个空气调节系统中，各空调区的冷、热负荷差异和变化大、低负荷运行时间较长，且需要分别控制各空调区温度；② 建筑内区全年需要送冷风。
在系统设计时应注意以下几个问题：1）系统风量确定。变风量空调系统集中式空调机组送风量根据系统总冷负荷逐时最大值计算确定；区域送风量按区域逐时负荷最大值计算确定；房间送风量按房间逐时最大计算负荷确定。因此，各空调房间末端装置和支管尺寸按空调房间最大送风量设计；区域送风干管尺寸按区域最大送风量设计；系统总送风管尺寸按系统送风量设计。变风量系统送风管按中压风管要求制作。
2）气流分布问题。由于风口的变风量，会影响到室内气流分布的均匀性和稳定性，从而影响人体的舒适感。宜采用扩散性能好的风口（喷射型风口扩散性能较差）。此外，配置多个风口比用少量风口的效果为好。
3）风机控制。使用节流弄末端装置时，在节流过程中管道内的静压增加，特别是在过量节流后，会引起噪声增加，甚至风机进入不稳定区工作。另外，如果管道同静压力超过末端装置的容许静压，则调节失灵。故必须在风管内设置静压控制器，根据风管内静压的变化控制送风机的风量，比较经济和合理的措施是调节风机的转速或风机的进口导叶装置，才能实现节约动力的效果。
7-24 结合空调热水系统与采暖热水系统的差异，分析空调热水系统在设计方面需要特殊考虑哪些问题？
【答】 两者主要区别就在于工作介质的温度参数各不相同，热水系统受到空调场所较高卫生标准和空调设备内自控原件环境温度的控制，比采暖热水系统温度低的多，对于同一台兼做冷冻的设备其热水温度也受到限制。就供回水温差而言，增大温差可减少系统流量，但会使系统水力稳定性计算，所以空调热水系统供回水温差也小。水温不同除影响系统的热工性能、流量大小外，还会使水的密度、运动粘度等物性参数发生变化，从而引起系统阻力的改变，另外对管道材料的化学物理特性也有影响。
鉴于以上差异，空调热水系统在设计方面需要特殊考虑以下问题：① 由于受水温和水温差的限制，空调水系统的自然作用压力较小，故空调水系统通常都是采用机械循环方式；另外，常用于供暖热水系统中的单管式系统，在空调水系统中由于水温差较小通常不采用。②在相同热能条件下，空调水系统的流量较大，对提高系统的水力稳定性、减轻系统水力失调有利。③空调系统水流量的增加，导致水泵输送能耗加大，降低水泵能耗对节约系统运行总能耗显得更为突出。④空调系统中各用户负荷差异大，运行期间负荷变化大，采用合理的控制调节方式是空调水系统正常运行、降低能耗的重要保证。
7-25 开式循环和闭式循环水系统各有什么优缺点？
【答】 开式系统是管道与大气相通的一种水系统。其优点在于夏季可采用喷水室冷却空气以及水池的蓄冷能力，可以减少冷热源设备的开启时间，增加能量调节能力，且水温波动小。缺点是水泵扬程大、停泵后的管道腐蚀问题严重以及水力平衡困难。在开式系统中，还应注意水泵的吸入侧应有足够的静水压头，尤其是热水系统，应确保吸入侧不至于发生汽化现象。
闭式水系统管道内没有任何部分与大气相通，仅在系统的最高点设膨胀水箱。解决了开式系统的腐蚀问题，但是需要设置定压设备。水泵扬程小，因为不设水池，中央机房占地面积小。处理空气时只能采用封闭式冷、热盘管，且系统本身几乎不具备蓄冷能力，对制冷机组的要求较高。
7-26 按供、回水管数分类水系统有哪些形式？各自的特点是什么？ 【答】 可分为两管制、三管制、四管制及分区两管制水系统。
两管制系统：一根供水管，一根回水管，各组换热设备井联在供、回水管之间。两管式系统各换热设备流量可单独控制，使用灵活，调节方便，初投资省，应用广泛。
三管制水系统：两根供水管分别供冷水和热水，一跟回水管冷、热水共用，各组换热设备并联在供、回水管之间。这种系统型式虽比四管制经济，但共用回水管会造成冷量和热量的混合损失，同时调节控制也较复杂。
四管制水系统：采用两根供水管、两根回水管，分别供热水和冷水，各组换热设备并联在供、回水管之间。适应于一些负荷差别比较大，供冷和供热工况交替频繁或同时使用的场合。这种系统型式初投资较高，但运行很经济，对冷热转换和室温调节均具有良好的供应性，往往应用于对舒适性要求较高的建筑物。
分区两管制系统：系统空气处理装置采用双管制连接，根据用户需要进行环路分区，各分区分别与冷、热水干管并联。适用于当建筑物内供冷和供暖工况不是频繁转变，但有些区域需要全年供冷时，对于过渡季节或冬季可根据需要，向不同区域分别供冷或供热，比四管制系统节省投资和空间尺寸，但调节能力不如四管制，投资比普通两管制高。
7-27 什么是定流量和变流量系统？
【答】 定流量系统是指保持输配管路中的循环水量为定值的系统，空调房间热湿负荷变化可通过改变整个系统和末端设备的供、回水温度来控制室内温湿度，或者通过在换热设备处装设电动三通阀，借助改变进入末端设备的水量来实现用户局部调节，而系统流量保持不变，各用户间不互相干扰，运行稳定好，但系统始终处于大流量运行，增加水泵能量消耗。变水量系统则是保持供水温度在一定范围内，通过电动二通阀改变末端设备和系统的循环水量来满足空调用户的的冷热负荷要求，水泵运行能耗大幅减少，但控制系统较为复杂。
7-28 高层建筑空调水系统设计应着重解决哪些工程技术问题？
【答】 ① 由于系统承压能力带来的技术问题。高层建筑高度较高，水系统内的水静压力有可能超过管道、设备的承压能力；另外，建筑设计客观上形成低区群房和高区塔楼两大功能区。所以要依据设备、管道的承压能力进行合理的竖向分区。② 由于空调用户负荷特性差异带来的技术问题。高层建筑使用功能日趋复杂，商业服务用户所占比例很大，空调系统大多为间歇使用；大型建筑客观存在内区和外区，内区空调负荷几乎不受室外气象参数影响，需要全年供冷，而外区根据室外温度、湿度变化，有时需要供冷，有时需要供暖；建筑内不同朝向的房间太阳辐射的热作用是不一样的，会引起过渡季节南向房间需要供冷，而北向房间需要供暖。
7-29 空调常用冷却塔有哪些类型？试述各自的工作原理及应用特点。
【答】 ①逆流式冷却塔：在风机的作用下，空气从塔下部进人，顶部排出，水从上至下穿过填料层。空气与水在冷却塔内竖直方向逆向而行，热交换效率高。冷却塔的布水设备对气流有阻力，布水系统维修不便，冷却水的迸水压力要求为0.1 MPa。
②横流式冷却塔：工作原理与逆流式相同。空气从水平方向横向穿过填料层，然后从冷却塔顶部排出，水从上至下穿过填料层，空气和水的流向垂直，热交换效率不如逆流式。横流塔气流阻力较小，布水设备维修方便，冷却水阻力不超过0.05 MPa。 ③引射式冷却塔：取梢了冷却风机，利用喷口高速水射流的引射作用，在喷口喷射水雾的同时，把一定量的空气导入塔内与水进行热交换。冷却水进水压力要求 0.1~0.2 Mpa
④蒸发式冷却塔：冷却水通过盘管与塔内的喷淋循环水进行换热，室外空气在风机作用下送至塔内．使盘管表面的部分水蒸发而带走热量。主要优点是冷却水系统为全封闭式系统，水质不易受到污染；在过渡季节，可作为蒸发冷却式制冷设备，使冷却水直接当作空调系统的冷冻水使用，从而减少冷水机组的运行时间。蒸发式冷却塔换热效率低，电耗较大，冷却水在盘管中的循环阻力较大，只有在有条件兼作蒸发冷却制冷装置使用时，才采用这种型式。
7-10 空调水系统的主要附属设备有哪些？分析各自的作用。
【答】 ① 分水器与集水器：便于连接通向各个空调分区的供水管和回水管，有利于各空调分区的流量分配，便于调节和运行管理，同时在一定程度上有均压的作用。② 平衡阀：主要功能有测量流量、调节流量、隔断功能、排污功能。③ 过滤器或除污器，应安装在用户入口供水总管、热源（冷源）、用热（冷）设备、水泵、调节阀等入口处，用于阻留杂物和污垢，防止堵塞管道与设备。④ 压力表和温度计。
7-31 空调冷凝水系统设计中应注意哪些问题？
【答】 ① 管道腐蚀问题。冷凝水管道可采用聚氯乙烯塑料管和镀锌管道，不宜采用镀锌钢管。采用镀锌钢管时，为防止冷凝水管道表面结露，通常需设置保温层。
② 冷凝水排放问题。应沿着冷凝水流向设置足够的管道坡度，其支管坡度不宜小于0.01，干管坡度不宜小于0.005，不应有积水的部位；冷凝水积水盘位于机组内的负压区时，为避免冷凝水倒吸，集水盘的出水口处必须设置水封。冷凝水立管顶部应设计通大气的透气管；冷凝水管管径应该按冷凝水流量和冷凝水管最小坡度确定。
7-32 某空调水系统用户侧计算冷负荷为1200kW，冷冻水供回水温分别为7C和12
00C，用户侧最不利循环环路的管路总长
度为540um，冷水机组蒸发器水阻力为65kPa，空气处理设备水阻力为40kPa，若系统管道阻力按平均比摩阻Rpj=100Pa/m，局部阻力占系统总阻力的50%估算，试确定用户侧水系统循环水泵的扬程和流量应为多少？ 【解】 ① 根据该系统冷负荷，得系统流量（考虑10%的附加余量）：
G?1.1Q4.19?10(th?tg)3?1.1?1200?10W4.19?10J/(kg?C)?(12?7)C3003=63.0 kg/s
② 计算循环水泵扬程根据：?Pl?Rpj?l?，其中：
?：沿程损失占总压力损失的百分数，本系统取50%
l-3
?Pl：最不利循环环路的循环作用压力
?l：最不利循环环路的总长度。以，?P=100×540×10/50%=108kPa
水泵扬程应能克服系统沿程阻力、局部阻力和设备阻力，故其扬程为P=108 kPa +65 kPa +40 kPa =213kPa
考虑10%的富余压力：P=213 kPa×（1+10%）=234.3 kPa。换算成水柱压力，得循环水泵所需扬程为：H=23430/980=23.9m
8-1 送风口和回（排）风口的气流分布规律有哪几种？对比分析三者各自的特点。 【答】 规律有三种，分别为：等温自由紊流射流、非等温自由射流、受限射流。
等温自由紊流射流：空气从喷嘴以较大的速度射入相对静止的空气中形成一股紊流射流，当送风口的长宽比小于10，并且周围房间的空间相对于射流断面大很多，气流流动不受任何固体壁面的限制时，这种条件下称的射流为等温自由紊流射流。射流与周围的气流进行动量、质量交换。射流轴线速度在一段长度内保持不变，然后随距离增大而减小。
非等温自由射流：区别于等温自由紊流射流的是送风温度与房间的温度不相同。送风温度高于室温的称为“热射流”；反之，称为“冷射流”。 射流与周围的气流不仅进行动量、质量交换，还进行热量交换。由于射流是温度与周围空气的不同，故而密度不同，会是射流轴线产生弯曲。热射流时，射流轴线向上偏斜；冷射流时，射流轴线向下偏斜。
受限射流（有限空间射流）：射流边界的扩展受到房间壁面的影响，不能自由的扩展。射流扩展时不断卷吸周围的空气，周围远处的空气必然要来补充，但由于壁面的影响，会产生涡旋现象。同时由于回流范围有限，是射流外逸，使得射流与回流合并形成大涡旋。
8-2 常用的全空气系统形式之一是“均匀布置送风口，回风口采用集中”，为什么此形式具有较强的实用性？ 【答】 在回（排）风口流速分布图中，由vx?5%的等速面查的，在排风口的无因次距离
xd0v0?1处，回（排）风口的速度衰减
极快。回（排）风口的速度衰减块的特点，决定了它的作用范围有限。因次，在研究气流组织时，主要考虑送风口出流射流的作用，兼考虑回（排）风口的合理位置。
8-3常见送风口形式有哪些？各自的应用范围和特点？
【答】（1）侧送风口：横向送出气流。优点：射程长、射流温度和速度衰减充分。常用侧送风口形式有：① 格栅送风口：应用普遍，用于一般的空调工程。② 单层百叶送风口：叶片活动，可根据冷热射流调节出风角度，用于一般的空调工程。③ 双层百叶送风口：叶片活动，内层对开叶片用于调节风量，外层叶片用于调节出流角度，用于较高精度的空调工程。④ 三层百叶送风口：有对开的叶片调节风量，又有水平、垂直叶片可调上下倾角射流扩散角，用于高精度的空调工程。⑤ 带出口隔板的条形送风口：常设于工业车间的截面变化的均匀送风管上，用于一般的精度的空调工程。⑥ 条形送风口：常配合消声静压箱使用，常作为风机
盘管、诱导器的出风口，适用于一般精度的民用建筑的可调工程。
（2）散流器：安装在顶棚上的送风口。送风和回风的射程均比侧送方式短，射流扩散好。其送风气流形式有：① 平送方式：在商场、餐厅等大空间中应用广泛。②下送方式：射流流程短，工作区有较大的横向区域温差，管道布置复杂，使用于少数工作区域保持平行流和建筑层高较大的空调房间。
（3）孔板送风口：空气经过若干小孔的孔板进入房间。射流扩散和混合效果好，混合过程短，温度和速度衰减快，因而工作区温度和速度分布均匀。适用于对区域温差和工作区风速要求不严格、单位面积送风量大、室温允许波动范围小的空调房间。 （4）喷射式送风口：射程远，系统简单，投资较省，一般能满足工作区舒适条件。适用于像体育馆、剧院、候车（机）大厅、工业厂房等高大空间的大型建筑。
（5）旋流送风口：气流一面旋转一面向周围空气扩散送出。混合和衰减效果好，常用灰尘量小的计算机放一类的地面送风。 8-4空调房间的气流组织形式有哪些？各自的能效特性和对室内环境的影响如何？
【答】① 上送下回：送风有房间的上部（顶棚或墙壁上部）送入，回风口布置在房间下部。冬季运行时易使热风下降。顶棚孔板送风下部回风的系统，适用于温、湿度和洁净度要求高的洁净室。
② 上送上回：是常用的一种方式。可以将送、回风口全部集中布置在上部，且设吊顶，使管道安装，便于装潢。
③ 下送上回：置换送风是其中一种形式，其排风温度高于工作区的温度，具有一定的节能效果，而且室内的空气质量效果好。 ④ 中送风：适用于高大空间，主要控制工作区温度，此方式节能，但是存在温度“分层”现象。 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：
ADPI??1.7?ΔET?1.1倍的测点数，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。
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