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
9-3 试述采用小型恒温恒湿机的一次回风式空调系统的全年运行调节，绘制它的运行调节图。（注：冬季采用饱和蒸汽加湿，假定室内冬夏季负荷各维持不变，全年室内处于恒温恒湿状态。）
【解】由于蒸汽加湿过程接近于等温过程，加热和干式冷却为等含湿量过程，所以其分区调节以室外新风温度和和含湿量大小来划分。图9.7表明了这种空调系统的工况分区图。全年运行调节可分五个阶段进行：
W
Ⅱ Wd C1 O1 N C W O L Ⅳ ??95%??100%Ⅴ tL iW
t W1′ C1′ iNⅠ W1 Ⅲ ddO
iW11 图9.7 冬季采用饱和蒸气加湿的一次回风空调
系统运行调节分区图
1） 第Ⅰ区域（室外空气温度低于t的区域）
冬季用蒸气加湿空气时，当新回风混合点的温度低于送风状态点O的露点温度tL时，如图9.7，由一次混合点C1′喷蒸汽无法把空气加湿处理到送风状态点O的等含湿量dO线上。因此，当一次回风混合点C1?的温度小于tL时，就需要设一次加热器预热空气，室外新风预热后的温度由下式确定：t?tN?m(tN?tL)，t等温线即为第一区域与第二区域的分界线。
在这一阶段，室外空气温度tW小于t，采取最小新风量，只须调节预热量把新风预热到t，与回风混合到C1就可喷蒸汽把空气加湿到dO线上，然后调节再热量保证所要求的送风状态点O1。当室外温度等于t时，第Ⅰ阶段结束。
2） 第Ⅱ区域（室外空气温度大于t，含湿量小于d的区域，如图点）
当室外空气温度tW大于t，含湿量dW小于d时,进入第Ⅱ调节阶
Ⅱ O Wd C L N 段，d是按9.8中的W
最小新风比m与一次回风混合后，混合点正好落在送风状态点等含湿量d线上时室外空气的含湿量，这时混合后的空气不用加湿，只需再热处理到O点，d可由下式确定：d?d?dN?dO。
Nm在这一阶段采用最小新风比m，随着室外空气含湿量的增加，逐渐减小喷蒸汽的量。当室外空气含湿量dW等于d时，混合点正好落在送风状态点的等含湿量线上，这时无需加湿，该调节阶段结束。
3） 第Ⅲ区域（室外空气的含湿量在d和dO之间的区
d
Ⅲ dO
Wd ε1 W O C C1 Cd N ??95%??100%O L W C ε N ??100%??95% iN Ⅳ 图9.9 第Ⅲ区域的调节
dO
图9.10 第Ⅳ区域的调节
域）
当室外空气的含湿量大于d时，如果再按最小新风量m与回风混合，混合点的含湿量就会大于送风状态的含湿量，如图9.9中的C1点。这时若要保证设计所需的送风含湿量，就需将C1点用冷水冷却减湿到Cd点，但为了推迟制冷系统的使用时间，需要逐渐增大新风量，减少回风量，使混合点位于送风状态的等含湿量线上。随着室外空气温度和含湿量的增加，逐渐减少一次回风量直到零，同时新风量逐渐增大到等于送风量。当室外空气的含湿量位于送风状态的等含湿量dO时，该调节阶段结束。
4）第Ⅳ区域（室外空气状态点焓值小于iN，含湿量大于的dO区域）
当室外空气的含湿量大于夏季工况送风状态的含湿量，就需要启动制冷设备对空气进行减焓减湿处理。这时，室内参数的设定值转入夏季工况。如图9.10，在这一阶段，如果使用回风，则会使混合空气的比焓值高于新风的比焓值，这样空气从混合点C处理到机器露点L所需要的冷量就要比把室外新风从W点处理到机器露点所需要的冷量还大，不经济。因此，在这个阶段，采用全新风运行。随着室外空气比焓值的升高，逐渐增加空气冷却器的冷水量或降低冷水温度来控制所要求的机器露点。当室外空气的比焓值等于室内空气的比焓值，该调节阶段结束。
5）第Ⅴ区域（室外空气的焓值大于室内空气的焓值）
在此区域，采用最小新风比，以节省空气处理所需要的冷量。随着室外空气比焓值的升高，逐渐增加空气冷却器的冷水量或降
低冷水温度来保证所要求的机器露点。
9-4 暖通空调系统的节能措施有哪些？各种节能措施在技术应用方面的主要内容、节能效益或存在问题是什么？
【答】 （1）空调新风调节和系统的运行工况调节：空调新风问题是影响空调是否节能的一个方面，新风量过多会增加其负荷，进而增加电耗，处理的新风量过少则会影响空调环境的质量，因此针对具体的空调环境做好送风温度和新风比例的调整非常有利于节能。比如，对于夏季需供冷、冬季需供热的空调房间，室外新风量愈大，系统能耗愈大，在这种情况下，室外新风应控制到卫生要求的最小值。而在过渡季节，空调室内一般不需供冷或供热，可全部采用新风，这种方法是空调系统最有效的节能措施之一。空调系统的全年运行调节即是考虑了在室外气象参数变化时，在室内允许的温湿度变化范围内，将空调区域分区，在每一个分区采用
最佳的运行工况。
（2）变频技术的运用：近年来，变频空调、变频风机、变频泵由于其具有节能和能保证舒适室内环境而得到飞跃发展。在中央空调系统中，我们采用变频技术主要有两种形式：用变频泵或变频风机代替调节阀，减少系统内部耗能，提高整机效率；采用变水量或变风量技术，根据空调房间的符合变化调节水流量或送风量（或者新风比），从而达到节能的效果。
（3）优化中央空调系统方案：在既要节能，又要保证室内空气品质的前提下，可采用风量可调的置换式送风系统、辐射顶板空调系统、辐射地板空调系统、结合水蓄冷或冰蓄冷的低温送风系统、蒸发冷却和去湿系统等空调方案。置换式送风系统具有舒适度及室内空气品质好、噪声小、空间特性与建筑设计兼容性好、适应性广、灵活性大、能耗低、初投资少、运行费用低等优点，系统也存在不足，一般置换送风的送风量大，送风温度大，室内湿度必须得到控制。置换通风不适合用于有污染物的密度大于空气的房间，不适合于较暖和的气候，不适合底层高的房间。辐射地板空调系统具有热舒适性好、供热稳定性好、运行节能、冷热源机组的能效高、使用寿命长等特点，但它只适合用于室内空调冷负荷不太大的情况。辐射顶板采暖的舒适性不及地板辐射采暖，但优于暖气片采暖；夏季冷辐射顶板空调系统优于地板辐射空调系统。
（4）热回收技术：暖通空调系统的能耗特点之一就是大量预热的浪费。从节能方面考虑，将系统需要排放的余热转移到需要热的地方时节能的一种趋势。如从排风中回收冷量或热量在系统中安装能量回收装置，用排风中含有的冷量和热量来处理新风，可以减少处理新风所需的能量，降低机组负荷，减少装机容量，提高空调系统的节能性；可以采用直接回收或间接回收的方法把通过冷却塔排放的冷凝热回收用来加热热水，为建筑提供热水。
（5）自动控制系统的运用：利用室内的干球温度传感器，通过温度或湿度传感器检测室内温度或湿度的变化来控制相应的调节机构的变化，使送风温度或湿度随干扰量的变化而变化；它还可以根据不同的室外工况，自动在最小新风、全新风和合理的新风比之间选择和控制；采用自动化系统还可以优化系统的启停，在保证工作时间的舒适外，合理控制开机时间，避免能源浪费。
（6）可再生能源的利用
太阳能制冷和供暖、地热能的利用、地下含水层蓄能、地道风的利用等等。利用这些可再生能源，不仅节能，而且还可以不会造成环境的污染。
10-1 分析风冷式空调工程中噪声噪声产生的原因。
【答】冷却水侧：① 风冷式冷却塔：风扇会产生较大噪声。② 冷却水泵：流体在水泵中产生一定噪声，如果水泵安装时减震措施不当，还可能引起共振加大噪声。
冷冻水侧：① 制冷机组：运行的噪声，如果机组工作年限比较长或者日常维护不当，机组磨损严重，会产生较大噪声。② 冷冻水泵：产生噪声的原因同冷却水泵。③ 送（回）风机：它包括风机本身的机械噪声和气流高速转向运动的空气动力性噪声，其中空气动力性噪声为主。它是空调系统最主要的噪声。④ 风机进出口：由于风速过高，会产生较大噪声，可考虑使用消声器或消声静压箱等。⑤ 风管或管件：在风管中流速较大的高速风管中，噪声不能忽视。空气在风管中运动引起风管的共振或者气流遇到障碍物（如阀门、三通、弯头等）引起气流转向，都会产生噪声。
10-2 降低噪声源噪声的噪声控制措施有哪些？ 【答】：降低噪声源的噪声是最有效、最根本的措施。
1）设备选型方面：应选用高效率低噪声系列的设备，噪声指标是选择设备的一项重要依据。 2）系统的设计：
① 管网的风量和阻力不宜过大，因为风机的噪声跟系统的风量和阻力的噪声阻力的平方成正比变化。
① 系统管网设计时，少用或不用调节阀，同时在截面尺寸较大的矩形风管的弯头或三通支管等处应装导流叶片，避
免气流遇到障碍气流转向产生噪声。
② 风机和电动机之间可以采用直接联动，风机的出口处不宜有急转弯或阻力件，避免涡旋作用。
③ 送风口和回风口与风管之间应设适当长度的扩散管，对于对噪声有严格要求的房间，在送风口前和回风口后可设
静压箱。
④ 风口形式的选择：要选用精度较高的百叶风口，避免百叶振动产生噪声。
3）安装：严格按照行业相关规范施工，在风机、泵、风管的安装时要注意固定牢固。 10-3 试述简要消声器的种类、原理、特点及适用范围。
【答】根据其消声原理可分为：阻性消声器、抗性消声器和阻抗复合式消声器
（1）阻性消声器：
① 原理：利用消声器内壁的吸声材料或吸声结构，依靠吸声材料的孔隙，使声波在其中引起空气和材料振动而产生摩擦及粘滞阻力，将声能转化为热能而被吸收，从而沿管道传播的噪声迅速降低。② 特点：阻性消声器对中高频段的声波消声效果好。它的消声效果跟吸声材料的种类、吸声层的厚度及密度、断面形状和尺寸、气流速度和消声器的长度。③ 常见的有直管式、片式、格式、折板式、声流式、小室式以及弯头等。直管式：制作简单，阻力小，仅对中高频噪声吸声效果好，对低频效果差，常用于管径小于400mm的管道。片式或格式：适用于大断面、流速不是很高的管道 （2）抗性消声器：
① 抗性消声器区别于阻性消声器的是，它不使用吸声材料，工作原理是利用声阻抗的不连续性引起声波传输损失。② 特点：一般用于消除低频或者低中频的噪声。③ 按结构分为：膨胀型和共振型。膨胀型：由于其体积大，一般适用于管道断面小的管道。共振型：它具有较强的频率选择性，结构一定的共振型消声器的有效频率范围很窄，对于选定的频率噪声消声效果好。微穿孔板消声器：由于它具有消声频段宽，阻力小、不使用价格贵的消声材料、不起尘等优点，受到青睐。常使用于高温高湿、洁净度高的管路系统。
（3）阻抗复合型消声器：它的消声频程宽。但是单就高频或低频段而言，其消声效果不及阻性或抗性消声器。
10-4 试说明微穿孔板消声器的适用场合及其参数，以及如何选择微穿孔板消声器。
【答】：在微穿孔板消声器的内管上有孔径小于1mm，穿孔率在1%~5%之间的微孔。适用于较高要求的宾馆、净化车间、无菌室、食品工业厂房等及高温、高速气流或水流、油雾、粉尘等场所，尤其是低频噪声较大的场所效果更佳，适用风速小于15m/s。
参数有：外管尺寸A×B,内管尺寸C×D，接管法兰规格，适用风量。 根据消声器所在风管的尺寸、风量可以选择所需的风管微穿孔板消声器。 10-12 隔振方式有哪些？暖通空调中是如何隔振的？
【答】 隔振方式分为积极隔振和消极隔振两种。积极隔振就是隔离振动源的振动向基础传递；消极隔振就是隔离基础的振动向周围的其他物体或结构的传递。
在暖通空调系统中，通常既采用积极隔振，又采用消极隔振。在设备上安装隔振器和隔振材料，将机器和设备间的刚性连接转变为弹性连接，从而消弱有机器设备传给基础的振动。同时也在基础与建筑结构之间安装隔振材料，减弱振动引起的弹性波沿建筑结构传到其他房间中去的固体声。
10-13 常用的隔振材料或装置有哪些？各自的特点是什么？
【答】：隔振材料或装置：软木、橡胶、海绵乳胶、玻璃纤维板、毛毡板、金属弹簧和空气弹簧等。
软木：刚度大，固有频率高、适用高转速设备的隔振。
橡胶：弹性好。阻尼比大、造型和压制方便，可多层叠合使用，降低固有频率，价格低，但易老化。橡胶隔振装置主要有隔振垫和隔振器两个类型。
金属弹簧：承载力大，耐久性好，刚度低，阻尼较小，耐高温、低温、耐油、耐腐蚀，性能稳定。
空气弹簧：刚度低，阻尼可调，具有较低的固有频率和较好的阻尼性能，隔振效果好。但是它对保养和环境的要求高，价格高。 10-14 工程上为什么一般取f＞3 f0作为选择隔振材料或隔振器的依据？
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