作业答案建筑设备概论
《建筑设备概论》作业与答案
第一讲 建筑供暖
1、供暖系统的组成及供暖系统的分类?
【答题要点】
☞ 在冬季,室外温度低于室内温度,房间的围护结构(墙、屋顶、地板、门窗等)不断向室外散失热量,使室内温度变低,影响人们的正常生活和工作,为使房间保持所需要的温度,就必须向室内供给相应的热量。这种向室内供给热量的工程设备叫做供暖系统。
☞ 供暖系统由热源、管网和散热设备三大部分组成。热源是泛指锅炉房、电或热电厂等,作为热能的发生器,在热能发生器中燃料燃烧产生热,经载热体热能转化,形成热水或蒸汽。也可利用工业余热、太阳能、地热、核能等作为供暖系统的热源。管网是指由热源转送热媒至热用户,散热冷却后返回热源的闭式循环管道网络。散热设备是指供暖房间的放热设备,带热体在其中放出热量加热室内空气。
☞ 按照热源和散热设备的布置位置分类,供暖系统分为局部供暖系统和集中供暖系统。如果热源和散热设备都布置在同一个房间内,称作“局部供暖系统”,如火炉供暖、燃气供暖和电热供暖。如果热源远离供暖房间,利用一个热源产生的热量输送给很多房间,称作“集中供暖系统”,如北方城市利用热电厂供暖、区域锅炉房供暖、小区锅炉房供暖均属于集中供暖系统。
☞ 在集中供暖系统中,把热量从热源输送到散热器的物质叫“热媒”。按使用热媒的不同,供暖系统分为热水供暖系统、蒸汽供暖系统和热风供暖系统(以空气为热媒)三类。
☞ 以水为热媒的热水供暖系统是应用最广的供暖系统,热水供暖系统又有机械循环热水供暖系统和自然循环热水供暖系统之分、垂直式系统与水平式系统之分等。目前新建建筑多采用的低温地板辐射采暖即为机械循环热水供暖系统。 ☞ 以蒸汽为热媒的蒸汽供暖系统按热媒蒸汽压力大小可分为低压蒸汽供暖(系统起始压力小于或等于70kPa)、高压蒸汽供暖(系统起始压力大于70kPa)和真空蒸汽供暖(系统起始压力低于大气压力)。
2、热水供暖系统和蒸汽供暖系统有何区别?各适用什么场所?
【答题要点】
☞ 热水供暖系统和蒸汽供暖系统所采用的热媒不同,致使系统的构成和设备有一定区别。机械循环热水供暖系统需要循环水泵、定压装置,而蒸汽供暖系统需要疏水器,这些是它们特有的设备。
☞ 另外,(1)蒸汽供暖系统所需蒸汽质量流量比热水流量少得多(相同负荷时)。热水供暖系统依靠其温度降放出热量,而且热水的集态不发生变化。蒸汽供暖系统依靠水蒸汽凝结成水放出热量,集态发生了变化。蒸汽的汽化潜热比起每kg水在散热器中靠温度降放出的热量要大得多。因此,对同样的热负荷,蒸汽供暖时所需的蒸汽质量流量要比热水流量少得多。(2)蒸汽供暖系统比热水供暖系统在设计和运行管理上较为复杂。热水在封闭系统内循环流动,其状态参数(主要指流量和比容)变化很小。蒸汽和凝水在系统管路内流动时,其状态参数变化很大。例如湿饱和蒸汽沿管路流动时,由于管壁散热会产生沿途凝水,使输送的蒸
汽量有所减少。蒸汽和凝水状态参数变化较大的特点是蒸汽供暖系统比热水供暖系统在设计和运行管理上较为复杂的原因之一。由这一特点引起系统中出现“跑、冒、滴、漏”问题解决不当时,会降低蒸汽供暖系统的经济性和适用性。(3)对同样热负荷蒸汽供暖要比热水供暖节省散热设备的面积。在热水供暖系统中,散热器内热媒温度为热水进出口温度的平均值。若热水进出口温度为95℃/70℃,散热器内热媒的平均温度为82.5℃。蒸汽在散热器内定压凝结放热,散热器的热媒温度为该压力下的饱和温度。在低压及高压蒸汽供暖系统中,散热器内热媒的温度等于或高于100℃。因此,对同样热负荷蒸汽供暖要比热水供暖节省散热设备的面积。(4)蒸汽供暖系统散热器表面温度高,易烧烤积在散热器上的有机灰尘,产生异味,卫生条件较差。由于上述跑、冒、滴、漏而影响能耗以及卫生条件差两个主要原因,在民用建筑中不适宜采用蒸汽供暖系统。(5)蒸汽供暖系统静压小,升温快,适用于某些公共场所。由于蒸汽具有比容大(密度小)的特点,在高层建筑供暖时不会像热水供暖那样产生很大的水静压力。此外,蒸汽供暖系统的热惰性小,供汽时热得快,停汽时冷得也快。对于人数骤多骤少或不经常有人停留而要求迅速加热的建筑物如俱乐部、会议室、礼堂等是比较合适的。 ☞ 因此,国内民用建筑采暖基本上采用热水供暖系统,蒸汽供暖系统仅用于一些厂房建筑中。
3
么?
【答题要点】
☞ 工作的热水供暖系统。☞ 水柱压力差P右-P左右0hh1g左0hg1gP右-P左=gh(ρh-ρg)。所以自然循环作用压力与散热器中心和锅炉中心之间的高度差成正比,与供回水之间的密度差成正比。
4、自然循环热水供暖系统的作用压力与哪些因素有关?
【答题要点】
☞ 自然循环热水供暖系统的作用压力等于上图A-A断面左右两侧的水柱压力差P右-P左。由于P右=g(h0ρh+hρh+h1ρg),P左=g(h0ρh+hρg+h1ρg),所以P右-P左=gh(ρh-ρg)。所以自然循环作用压力与散热器中心和锅炉中心之间的高度差成正比,散热中心越高加热中心越低循环作用压力越大;与供回水之间的密度差成正比,供水温度越高回水温度越低循环作用压力越大。
5、机械循环热水供暖系统由哪些部分组成?
【答题要点】
☞ 机械循环热水供暖系统由热水锅炉、输热管道、循环水泵、散热器、排气装置、定压装置等组成。
☞ 热水锅炉可以是燃煤、燃油、燃气的各种供热锅炉,也可以是烧柴、利用余热、甚至电热的其它热源;输热管道由供水管道和回水管道组成,室外部分需要保温;循环水泵多为离心泵,为系统循环提供动力;散热器承担为房间散热的作用,布置于室内外窗下;排气装置包括集气罐和冷风门;定压装置可以是膨胀水箱或补水定压泵。
6、与自然循环相比,机械循环热水供暖系统有哪些特点?
【答题要点】
☞ 与自然循环相比,机械循环热水供暖系统有以下特点。(1)机械循环热水供暖系统依靠循环水泵提供动力,可以有较大的作用半径,管路的布置比较自由,供暖效果可靠;(2)机械循环热水供暖系统管路中水的流速高,管径小,水平干管排气时须顺着水流方向,在干管末端的最高处设集气罐排气;(3)机械循环热水供暖系统适用于较大的供暖系统,管路复杂,压力高,循环水泵耗电。
7、热水供暖系统中排除空气的问题如何考虑?
【答题要点】
☞ 热水供暖系统是一个相对封闭的系统,系统中空气的来源:一是系统安装之初系统中原有空气,二是系统充水(含补水)后在冷水被加热的过程中,不断有空气析出。
☞ 热水供暖系统一旦存在空气而不能及时排出,空气会聚集到系统的最高点阻止热水的循环,导致热量无法通过热水循环输送到散热器,造成供暖中断。这种现象称为气塞,应予避免。
☞ 解决气塞的办法就是及时将系统中的空气排除。排气的措施:(1)管道设坡,使系统中的空气顺着反坡方向向上聚集;(2)在系统的最高点或局部最高点设集气罐或自动集气罐,在散热器的上部设置冷风门,在需要的局部最高点之间设置空气管。
8、按供汽压力不同,蒸汽供暖系统分为哪几类?
【答题要点】
☞ 按蒸汽压力大小,蒸汽供暖系统可分为低压蒸汽供暖(系统起始压力小于或等于70kPa)、高压蒸汽供暖(系统起始压力大于70kPa)和真空蒸汽供暖(系统起始压力低于大气压力)。
9、简述地板辐射供暖的优越性及结构层次。
【答题要点】
☞ 地板辐射供暖方式与散热器对流供暖比较,具有以下优越性:(1)从节能角度看:热效率提高20%~30%,可以节省20%~30%的能耗。(2)从舒适角度看:在辐射强度和温度的双重作用下,能形成比较理想的热环境。(3)从美观角度看:室内不需安装散热器和连接散热器的支管与立管,实际上给用户相对增加了一定数量的使用面积。(4)能够方便地实现国家节能标准提出的“按户计量,分室调
温”的要求。
☞ 按照热源不同,地板辐射供暖方式有热水供暖、电缆供暖和电热膜供暖之分。比较典型和应用最广泛的是低温热水地板辐射供暖方式,其埋地管结构层次见下图。从下往上分别为:结构层(承重楼板)、保温层、埋管、膨胀混凝土、找平层、地面层。
10、常用的散热器有几种类型?
【答题要点】
☞ 散热器是安装在房间里的一种放热设备,它把热媒(热水或蒸汽)的部分热量传给室内空气,用以补充建筑物的热损失,使室内保持所需要的温度以达到供暖目的。
☞ 散热器按其制造材质分为铸铁、钢制和其他材质(钢铝、塑料、陶瓷)的散热器;按其结构形状分为管形、翼形、柱形、平板式和串片式等;按其传热方式分为对流型和辐射型。
☞ 常用的散热器主要有:铸铁柱型散热器,如4柱760;钢制柱型散热器;钢制扁管散热器;钢制闭式对流散热器;钢制板式散热器;钢铝散热器。
11、膨胀水箱的作用是什么?设置在系统中什么位置?水箱上装置的管道应满足什么条件?
【答题要点】
☞ 机械循环热水供暖系统膨胀水箱的作用是:系统定压的作用;容纳膨胀水量的作用。自然循环热水供暖系统膨胀水箱还起排气的作用。
☞ 机械循环热水供暖系统的膨胀水箱连接于循环水泵的入口,设置在高于系统的位置,如楼顶。自然循环热水供暖系统的膨胀水箱连接于供水立管上,设置在高于系统的位置。
☞ 膨胀水箱上装置有:膨胀管、循环管、溢流管、泄水管和信号管,见下图。
膨胀管应接于循环水泵入口处,其上不得装有阀门;循环管应接于膨胀管上游
1.5~2米处,以保证循环管内的水有微弱的流动,避免冻结,其上不得装有阀门;溢流管接至便于排水的地方,出水去下水,其上不得有阀门;
泄水管接至便于排
水的地方,出水去下水,其上设阀门;信号管接至便于观察的地方,出水去下水,管道上设阀门。
12、供暖系统中室内管道的安装有哪些具体要求?
【答题要点】
☞ 供暖管道的布置和敷设应符合暖通设计规范和施工安装技术规程的要求。要综合考虑供暖系统的美观、工程造价和使用效果。总立管尽量靠近负荷中心附近。 ☞ 室内供暖管道通常明装,沿墙敷设,安装时要横平竖直,保证使用的效果和维修的可能。
☞ 顶层干管宜敷设于顶棚内,底层干管宜敷设于地下管沟内,并保温。 ☞ 管道安装要保证坡向准确,坡度符合要求,以利于排气和泄水。 ☞ 管道穿墙、穿楼板要按照要求设套管。
☞ 应考虑管道热补偿,尽量利用自然补偿。
13、室外供暖管道布置和敷设时可采取哪些方式?
【答题要点】
☞ 室外供暖管道布置和敷设时可以根据情况采取:地沟敷设、架空敷设或直埋敷设的方式。其中地沟敷设又分为通行地沟(净高≥1.8m)、半通行地沟(净高≥1.4m,<1.8m)或不通行地沟(净高<1.4m)的方式。
14、供暖施工图的图纸组成和内容有哪些?
【答题要点】
☞ 供暖施工图的图纸组成:图纸目录、设计说明、供暖系统平面图、供暖系统剖面图、供暖系统(轴测)图、大样图等。
☞ 图纸目录:展示供暖施工图的组成、每张图纸的幅面大小和页码;设计说明:用文字介绍供暖系统的概况、参数、特点,阐述施工中需要注意的问题,用文字补充图纸中未能反映的内容;供暖系统平面图:反映管线走向、散热器位置、立管位置,标注管径、散热器型式、散热器片数等;供暖系统剖面图:反映管线高度方向的位置、管线安装高度、设备安装高度;供暖系统(轴测)图:综合全面反映系统的布置连接方式,标注管径、散热器片数、坡度坡向、标高、引入口情况;大样图:详细反映其它图纸未能反映的局部,通常为引入口的大样图。
第二讲 建筑通风
1、建筑通风的任务和内容是什么?
【答题要点】
☞ 建筑通风的任务是改善室内空气温度、湿度和流速,使新鲜空气连续不断地进入建筑物内,并及时排出生产和生活中的废气和有害气体,保证人们的健康以及创造良好的生活和工作环境的条件。
☞ 建筑通风的内容包括:(1)通风除尘(工业通风),主要针对工业建筑内余热、宇湿、各种工业粉尘以及有害气体和蒸汽,通过通风系统实现稀释、收集、净化等功能,以实现达标的工业建筑室内环境。(2)通风降温,主要针对民用建筑物内余热余湿,通过通风换气的手段,达到降温、补充新鲜空气、营造适宜的空气速度环境的目的。(3)防排烟,主要针对建筑物内火灾时,排出有毒烟气,提供新鲜空气的系统。
2、建筑通风有哪几种方式?请分别叙述其主要特点和适用场合。
【答题要点】
☞ 通风方式的分类,根据空气流动的工作动力,可分为自然通风和机械通风两种;按照通风系统的作用范围分为局部通风和全面通风两种方式。
☞ 自然通风是指利用自然风压或热压对建筑进行通风。主要特点:自然通风具有经济、节能、简便易行、无须专人管理、无噪声等优点,在选择通风措施时应优先采用。但因自然通风作用压力有限,除管道式自然通风外,一般均不能进行任何预处理,因此难以保证用户对进风温度、湿度及洁净度等方面的要求,同时也不能对排出的污浊空气进行净化处理。受自然条件的影响,通风量不宜控制,通风效果不稳定。绿色环保、经济节能、造价低廉的自然通风方式被许多建筑采纳和使用,并且取得了较好的建筑通风效果。住宅建筑、产生轻度空气污染物的民用或工业建筑、产生较大热量的工业建筑大都采用自然通风方式来达到通风换气、改善室内空气质量的目的。
☞ 机械通风是指利用风机提供动力对建筑进行通风的方式。主要特点:机械通风可根据需要来确定、调节通风量和组织气流,确定通风范围,并对进、排风进行有效处理。机械通风作用范围大,可满足建筑物内任何位置上的工作场所对通风的要求,风量风压易受控制,通风效果好,所以得到了广泛的应用。但消耗电能,风机和风道等设备占用一定的建筑空间,因此,初投资和运行费用比较高,安装和维护管理都比较复杂。适用场合:所有仅靠自然通风无法满足通风效果的场合。
3、什么是“热压”?什么是“风压”?建筑设计中如何利用“热压”、“风压”进行通风?
【答题要点】
☞ 当建筑物室内空气温度比室外空气温度高时,室内空气的密度就比室外空气的密度小。在建筑物下部,由室外空气柱形成的压力要比室内空气柱形成的压力大。这种因温度差形成的压力差促使室外温度较低的空气从建筑物下部门窗孔处进入室内。同时,室内温度较高的空气被置换抬升后从建筑物上部窗孔缝隙处排出室外。这种因室内外空气温度差而形成的空气压力差就是热压。
热压ΔPr=h(ρw-ρn)g,单位为Pa。式中,h为进、排风口中心线间的垂直
距离(m);ρw为室外空气密度(kg/m3);ρn为室内空气密度(kg/m3); g为重力加速度。所以,热压值的大小取决于室内外空气的不同密度和建筑物外围护结构进、排风口之间的垂直距离。
☞ 当建筑物与室外空气流相遇后,室外气流先冲击建筑物迎风面,然后发生绕流,经过一段距离后,又恢复到未受扰动时的流动状态。由于空气流受到建筑物阻挡,速度减小,部分动能转变为静压时产生的压力,动压降低,静压升高。这种静压降低或升高统称为风压。静压升高,风压为正,称为正压,反之称为负压。风压为负的区域我们称之为空气动力阴影区。
风压的大小与室外风速及建筑物的形状有关,风压ΔPf=k·ρv2/2,其中k为与3建筑物的形状有关的空气动力系数,ρ为室外空气密度(kg/m),v为室外风速(m/s)。
☞ 热压和风压是自然通风的动力来源,不管建筑物是否设置机械通风,均应该合理利用热压和风压以尽可能获得自然通风的良好效果。通过上面的分析,建筑设计中利用热压通风的基础是室内有“热源”可以使室内气温升高,在建筑物上部和下部的合适部位分别设置通风口,形成热压通风。如厨房间可以设置上部排气口,利用炊事热气流形成的热压进行排烟通风。而利用风压通风的基础是分别在建筑物不同的朝向设置合适的门窗,利用不同朝向的风压差形成贯穿室内的气流,实现通风。如穿堂风的应用。
4、在工业厂房设计中如何充分地运用自然通风?
【答题要点】
☞ 在工业厂房设计中应该充分运用自然通风来改善厂房环境。主要措施有:
(1)加强自然通风应根据厂址、生产工艺要求和散发有害物的特点,结合当地实际情况,因地制宜,合理地进行设计。
①厂房的布置应尽量东西向,避免大面积墙体、玻璃窗西晒。厂房主要迎风面一般与夏季主导方向成60°~90°,不宜小于45°。
②对于散发大量余热的生产厂房、车间,应尽量设计成单层建筑。
③在多跨厂房中,尽量避免热跨相邻,冷、热跨以间隔为宜。
(2)热设备的布置原则:
①夏季自然通风以热压为主时,尽量将操作区布置在厂房外墙侧,热设备布置在天窗下面。
②对于散热量大的热物料、设备等,应布置在厂房外夏季主导风向的下风向。 ③对于热源布置在外墙处时,则应尽量布置在进风孔的两侧。
④如为多层生产车间时,宜将热物料、热设备布置在顶层,下层用于进气;如果必须布置在其他层时(工艺要求),应采取隔热措施以避免影响上层部分。
(3)进、排风窗口的布置原则:
①进风口通常布置在夏季白天主导风向的上风向。
②夏季自然通风进风口,其下缘距室内地面不应高于1.2m;在寒冷地区,冬季自然通风用的进风口,其下缘不宜低于4m,否则应采取防止冷风吹向工作区的措施。
③夏季自然通风进风口,宜采用门、洞、对开窗或其他性能较好的窗。 ④自然通风的窗扇,应设便于维修、操作的开关装置。对于不需调节天窗窗扇开启角度的高温车间,宜采用不带窗扇的避风天窗,且应符合防雨要求。
⑤当热源靠一侧外墙布置,且热源与外墙间无工作点时,进风口应布置在热源间断处。
⑥当冷热跨相邻,且以冷跨天窗进风时,通常邻近排风一侧的天窗不作进风用,以避免进风受到排风污染。
⑦利用天窗排风的生产厂房符合下列情况之一时,须采用避风天窗:累年最热月平均温度tpj≥28℃的地区,且室内散热量Q>20W/m2;累年最热月平均温
2度tpj<28℃的地区,且室内散热Q>30W/m时,不允许产生倒灌的生产车间。
⑧利用天窗排风的生产厂房,如果利用天窗能稳定排风或夏季室外平均流速 vpj≤1m/s时,可以不设避风天窗。
⑨当建筑物一侧与较高建筑物相邻时,避风天窗或风帽不得处在正压区。
5、机械通风系统由哪几部分组成?
【答题要点】
☞ 根据通风的作用范围,机械通风又可分为全面通风和局部通风。
☞ 常见的室内全面通风系统有以下几种形式组合:机械送风、自然排风;自然进风、机械排风;机械进风、机械排风。
☞ 局部通风系统可分为局部送风和局部排风两种形式。局部送风系统又分为系统式送风和分散式送风两种。
☞ 不同的机械通风方式,其设备组成有较大差异。概括起来,机械送风系统一般由进风室、空气处理设备、风机、风道和送风口等组成;机械排风系统一般由排风口、排风罩、净化除尘设备、排风机、排风道和风帽等组成。此外还应设置必要的调节通风量和启闭系统运行的各种控制部件,即各式阀门。
6、局部通风与全面通风各自有哪些特点?如何选择?
【答题要点】
☞ 全面通风是对整个房间进行通风换气,即用新鲜空气稀释房间内的污染物浓度,使有害物浓度降到最高允许浓度以下,把污浊空气排除室外,故也称稀释通风。而局部通风是将符合要求的空气输送、分配给局部工作区,向工作区输送所需的新鲜空气,给工作人员创造适宜的工作环境条件。或对室内某一局部区域进行排风,将室内有害物质在未与工作人员接触之前捕集、排除,以防止有害物质扩散到整个房间。
☞ 全面通风的特点:(1)对整个房间进行通风,房间的门、窗应密闭,根据送风量和排风量的大小差异,可保持房间处于正压或负压状态,不平衡的风量由围护结构缝隙的自然渗透通风补充。(2)进风和排风均可按要求进行处理,同时通过正确地选择送、排风口形式、数量及位置,优化通风房间的气流组织,使送、排风均能以最短的流程进入工作区或排至大气。(3)较之局部通风,全面通风系统的通风量大,设备运行费用较高。
对于房间密闭性较好,人员多且分散,以通风换气为主的空间,宜采用全面通风方式。或者采用局部通风无法满足要求的场合,要采用全面通风方式。 ☞ 局部通风的特点:(1)只对房间局部进行送风或排风,对房间的门、窗无密闭要求,只满足局部地点的空气质量。(2)只对进风或排风进行处理,只对房间局部形成有效的气流组织。如在大面积、工作人员较少、工作地点固定、生产过程中有污染物的车间,只需通过局部送风向工作区输送所需的新鲜空气,给工作人员创造适宜的工作环境条件即可。(3)较之全面通风,局部通风系统的通风量小,设备运行费用较低。
对于在大面积、工作人员较少、工作地点固定、生产过程中有污染物的车间,
全面通风方法是不经济的,宜采用局部送风。而局部排风是对室内某一局部区域进行排风,将室内有害物质在未与工作人员接触之前捕集、排除,以防止有害物质扩散到整个房间。大多数生产车间的状况更适合局部通风,其中局部排风是防毒、防尘、排烟的最有效措施,应用非常广泛。
7、常用的送、排风口形式有哪些?布置时应考虑哪些因素?
【答题要点】
☞ 室内送风口是送风系统中风道的末端装置,送风道输入的空气通过送风口以一定速度均匀地分配到指定的送风地点;室内排风口是排风系统的始端吸入装置,车间内被污染的空气经过排风口进入排风道内。
☞ 常用的室内送、排风口型式:(1)直接在风道上开孔的孔口送风形式,有风管侧送风口和插板式送、吸风口。其中风管侧送风口无调节装置,不能调节送风流量和方向,而插板式送、吸风口设置了插板,可改变送风口截面积的大小,调节送风量,但不能改变气流的方向。(2)百叶式送风口,布置在墙内或暗装的风道可采用这种送风口,将其安装在风道末端或墙壁上。百叶式送风口有单、双层和活动式、固定式,双层式不但可以调节风向,也可以控制送风速度。(3)空气分布器,用于工业车间中。在工业车间中往往需要大量的空气从较高的上部风道向工作区送风,而且为了避免工作地点有“吹风”的感觉,要求送风口附近的风速迅速降低。在这种情况下常用的室内送风口形式是空气分布器。
☞ 送、排风口的作用是分配送风和有效排风,所以在送、排风口布置时应该考虑以下因素。(1)根据风口型式确定风口作用范围,进而确定风口位置和高度。通常送到人体上的有效气流宽度宜采用1m,轻作业者或室内散热量较小时可采用0.6m。(2)根据气流组织要求,确定风口位置高度。对于有余热的车间排风口要布置于车间上方;对于污染物密度小于空气密度时,排风口要布置于下方,反之亦反;尽量不使污染物经过工作面后才排出车间。(3)在不影响工艺的前提下,风口宜就近布置在通风点附近,缩短通风气流的流动距离,在局部排风时尤其重要。(4)不得将空气污染物或热气流吹向人体,送风气流宜从人体前侧或前侧上方倾斜吹到头、胸部,或从上而下垂直送风。
第三讲 多高层建筑防烟与排烟
1、在高层建筑中影响烟气流动的主要因素有哪些?
【答题要点】
☞ 高层建筑中影响烟气流动的主要因素有风压、热压、浮力、膨胀和通风空调系统等。火灾发生时,烟气的流动通常是这些驱动力综合作用的结果。
如果窗户在建筑物的背风面,风形成的负压会使烟气从失火房间的窗户排向室外,大大地减少烟气在整个建筑物中的流动和扩散。反之,如果破裂的窗户处于建筑物的迎风面,风的作用会使烟气迅速地扩散到整个失火楼层,甚至把它吹到其他的楼层中去,从而导致整栋建筑内部的烟雾扩散加剧,造成人员疏散困难。
高层建筑中烟气温度较高,在建筑物的竖井中(如楼梯井、电梯井、设备管道井等竖向通道)形成上升气流,就像烟囱中的烟气上升一样,这种现象是由室内外空气的密度差和空气柱的高度所产生的作用力所造成,称为热压或烟囱效应。
高层建筑中烟气温度较高,烟气自身受到周围空气浮力的作用向上升腾蔓延。
所以,当建筑物的下部或迎风面房间发生火灾时,由于风压和热压的作用,火灾造成的危害性要比建筑物的上部或背风面房间失火所造成的危害大得多。
火灾发生时,连通各个房间的空调管道系统,加之风机提供的动力以及由竖向风道产生的烟囱效应会使烟气和火势沿着风道扩散,迅速蔓延到风道所能达到的地方,形成烟气串连并严重地影响自然排烟的效果,造成严重的人员伤亡和财产损失后果。因此,高层建筑中的通风空调系统必须采取防火防烟措施。在火灾发生时,可迅速地停止空调系统的运行以防止烟气的扩散。
2、什么是防火分区和防烟分区?两者有什么异同点?
【答题要点】
☞ 防火分区:采用防火分隔措施划分出的、能在一定时间内防止火灾向同一建筑的其余部分蔓延的局部区域(空间单元)。作用:在建筑物一旦发生火灾时,有效地控制火灾蔓延,减少火灾损失,同时可以为人员安全疏散、消防扑救提供有利条件。分类:竖向防火分区和水平防火分区。竖向防火分区是指用耐火性能较好的楼板及窗间墙(含窗下墙),在建筑物的垂直方向对每个楼层进行的防火分隔。用以防止多层或高层建筑物层与层之间竖向发生火灾蔓延。水平防火分区是指用防火墙、防火门、防火卷帘、防火卷帘加冷却水幕等防火分隔物将各楼层在水平方向分隔出的防火区域。它可以阻止火灾在楼层的水平方向蔓延。
☞ 防烟分区:采用挡烟垂壁、隔墙或从顶棚下突出不小于50cm的梁而划分的防烟空间。作用:保证一定时间内使火场上产生高温烟气不随意扩散,以利于集中排除烟气,控制火势蔓延和减少火灾损失。
☞ 防火分区与防烟分区的异同:两者均为当房间发生火灾时使室内人员在疏散过程得到较好的安全保护所采取的安全防护措施。两者的区别在于:(1)作用不同。防火分区的主要作用旨在有效地控制火灾蔓延,减少火灾损失;而防烟分区的作用旨在保证一定时间内使火场上产生高温烟气不随意扩散。(2)设置型式不同。防火分区是指防火墙、防火门、防火卷帘等;防烟分区是指挡烟垂壁、隔墙或从顶棚下突出不小于50cm的梁。(3)设置的条件与规定不同。根据我国《高层民用建筑设计防火规范》GB50045-95对防火分区的规定:一类高层建筑每个
防火分区最大允许面积为1000m2,二类高层建筑1500m2,地下室500m2。对防烟分区的规定:设置排烟设施的走道和净高不超过6m的房间,应采用挡烟垂壁、隔墙或从顶棚下突出不小于0.5m的挡烟梁 来划分防烟分区。每个防烟分区的面
2积不宜超过500m,且防烟分区的划分不能跨越防火分区。
3、高层建筑中防火分区和防烟分区的划分标准有什么不同?
【答题要点】
☞ 根据我国《高层民用建筑设计防火规范》GB50045-95对防火分区的规定:一类高层建筑每个防火分区最大允许面积为1000m2,二类高层建筑1500m2,地下室500m2。对防烟分区的规定:设置排烟设施的走道和净高不超过6m的房间,应采用挡烟垂壁、隔墙或从顶棚下突出不小于0.5m的挡烟梁 来划分防烟分区。每个防烟分区的面积不宜超过500m2,且防烟分区的划分不能跨越防火分区。
4、什么是自然排烟?它有哪些优缺点?适用于什么场合?
【答题要点】
☞ 自然排烟是利用可开启的外窗或阳台、凹廊将(火灾产生的)烟气排至室外的排烟方式。
☞ 自然排烟的优点是:构造简单、经济,不需要专门的排烟设备,火灾时不受电源中断的影响,平时还可兼作换气用。特别是前室或合用前室利用敞开的阳台、凹廊或前室内有不同朝向的可开启外窗自然排烟时,楼梯间可不设排烟设施。因此,这种方式被广泛采用。
☞ 自然排烟的缺点是:①利用敞开的阳台、凹廊排烟时,不利于防盗,特别是一些高层商业建筑和金融财政建筑对防盗的要求十分严格,此时该方式就欠妥。 ②楼梯间前室必须靠外墙设计,否则难以实现。③受风向等多种因素的影响较大,排烟效果不稳定,特别是低层区,火灾时如果开窗方向与风向相反,会造成向楼梯间或前室灌烟现象,严重影响人员的疏散。④排烟窗的开启比较困难,火灾时如果考虑由人员手动开启每层的排烟窗是不现实的,必须设置远程(开窗)控制装置。⑤此方式不适用于建筑高度超过50m的公共建筑和建筑高度超过100m的居住建筑。
☞ 除下列场合外,在可以保证排烟效果的情况下均可以采用自然排烟的方式。下列条件下的建筑物各部位不应采取自然排烟措施:①建筑物高度超过50m的一类公共建筑的防烟楼梯间及其前室、消防电梯前室及两者合用的前室,不宜采用可开启外窗的自然排烟措施。当建筑物高度超过100m时,这些部位不应采用可开启外窗的自然排烟措施。②净空高度超过12m的室内中厅。③长度超过60m的内走道。
5、高层建筑有哪些自然排烟形式?
【答题要点】
☞ 高层建筑自然排烟的方式主要有以下两种。
(1)用建筑物的阳台、凹廊或在外墙上设置便于开启的外窗或排烟窗排烟。这种方式是利用高温烟气产生的热压和浮力,以及室外风压造成的抽力,把火灾产生的高温烟气通过阳台、凹廊,或在楼梯间外墙上设置的外窗和排烟窗排至室外。
(2)竖井排烟。这种方式是在高层建筑防烟楼梯间前室、消防电梯前室或
合用前室设置专用的排烟竖井和进风竖井,利用火灾时室内外温差产生的浮力(热压)和室外风力的抽力进行排烟。竖井排烟方式在着火层与排烟口的高差较大时有较好的排烟效果,其缺点是所需要的排烟竖井的断面较大,还给建筑设计布置造成较大的困难,因而在实际工程中用得较少。为了保证安全和扩大建筑的利用面积,《高层民用建筑设计防火规范》中已取消了设置专用竖井的自然排烟方式。
6、高层建筑自然排烟的设计中应当注意什么问题?(改善自然排烟效果的措施)
【答题要点】
☞ 自然排烟除了需要根据风压和热压的影响合理地设置自然排烟口位置外,在设计中还需注意采取下面一些措施:
①自然排烟口应设在距房间楼(地)面1/2净高以上,距顶棚或顶板下800mm以内。自然进风口则应设在距房间楼(地)面1/2净高以下的地方,周围不应有可燃物或其他遮挡物。
②内走廊和房间内的自然排烟口,距离该防烟分区最远点的水平距离应小于30m。
③自然排烟窗、排烟口应由非燃烧材料制作,应设手动或自动开启装置,手动开关应设置在距房间楼(地)面0.8~1.5m的地方,同时要有明显的启动排烟窗、排烟口标志。
④当多层房间共用一个自然排烟竖井时,排烟口的位置应尽量靠近吊顶设置,排烟口的面积不小于该防烟分区面积的2%,排烟竖井烟气排出口的面积应不小于最大防烟分区面积的2%。
⑤为了充分利用风压和热压的作用,排烟竖井的顶部可比建筑物最上层高一些,以增大热压的作用,并且宜采用避风风帽增大竖井上部排烟口处负压的抽吸力。在高层建筑中,可采用自然排烟的部位和排烟口的有效面积见左表。
⑥由于自然排烟不依赖排烟机械设备,应当根据所设计建筑物上的风压、热压分布情况,作好防火防烟分区的划分,确保疏散通道的安全。建筑设计时应考虑上下层对应房间的窗间墙有足够的竖向高度,或设置防火遮檐(如外墙采用玻璃幕墙等外墙材料的必须满足相应防火设计要求)以阻止火势在浮力作用下由下层向上层蔓延。
⑦当依靠前室的可开启外窗进行自然排烟时,为了防止烟气在热压作用下进入作为安全疏散通道的楼梯间,楼梯间也要设置可开启的外窗进行排烟。由于烟气比空气轻,为便于将烟气排出,排烟窗应当设置在各楼层的上方,并设有在下部开启排烟窗的装置。
⑧排烟口应当选用操作性能良好、复位简单并经国家消防产品检测机构认证的产品。
7、什么是机械排烟?它有哪些优缺点?适用于什么场合?
【答题要点】
☞ 机械排烟就是使用排烟风机进行强制排烟,以确保疏散时间和疏散通道安全的排烟方式。机械排烟可分为局部排烟和集中排烟两种方式。局部排烟是在每个房间内设置排烟风机进行排烟,适用于不能设置竖向风道的空间或旧建筑。集中排烟是将建筑物分为若干个区域,在每个分区内设置排烟风机,通过排烟风道排出各房间内的烟气。通常,对于重要的疏散通道必须排烟,以便在火灾发生时保
证疏散时间和疏散通道安全的要求。
☞ 机械排烟烟气控制是利用风机造成的气流速度和压力差来防烟,它具有以下优点:①可控,即不依靠挡烟物体的严密性来阻止烟气的扩散流动,不受排烟风道内温度的影响,受风压及外界的影响小,性能稳定。②有效,即可较好地消除热压、风压和浮力的影响,实施对烟气的有效控制,不会使烟气通过渗漏途径流动到建筑中的任何地方。③可靠,即可利用气流来阻挡开敞门洞处的烟气流。在人员疏散和火灾扑救期间,挡烟幕墙上的门是打开的,如果没有烟气控制措施,烟气就会通过这些开启的门洞直接扩散到建筑中的其他地方。④排烟风道断面小,可节省建筑空间。
相当于自然排烟来说,缺点:①系统运行管理和维修复杂,投资高;②设备及材料要耐高温;③需要有备用电源及联动设备,实现电气连锁控制;,依赖于电力供应。
☞ 根据《高层用建筑设计防火规范》GB50045-95的规定,对一类高层民用建筑和建筑高度超过32m的二类高层民用建筑的下列部位应设置机械排烟设施。
(1)无直接自然通风且长度超过20m的内走道,或虽然有直接自然通风,但长度超过60m的内走道。
(2)面积超过10m,且经常有人停留或可燃物较多的地上无窗房间或设固定窗的房间。
(3)不具备自然排烟条件或净空超过12m的中庭。
(4)除利用窗井等开窗进行自然排烟的房间外,各房间总面积超过200m2或一间房间面积超过50m2,且经常有人停留或可燃物较多的地下室。
8、机械排烟方式通常应用在什么场合?其系统设计应注意什么问题?
【答题要点】
☞ 机械排烟方式通常应用在:(1)走道和房间的机械排烟系统;(2)中庭的机械排烟系统。
☞ 对于走道和房间机械排烟系统的布置:(1)应该根据建筑面积的大小,将水平或垂直空间分为若干个区域或系统。(2)走道的机械排烟系统宜竖向布置。(3)楼层房间的机械排烟系统宜按防烟分区设置。(4)面积较大、走道较长的走道排烟系统,可在每个防烟分区设置几个排烟系统,并将竖向风道布置在几处,以便缩短水平风道长度,提高机械排烟效率。(5)在高层或超高层建筑中,若把竖向排烟风道作为一个系统,由于烟囱效应,风机有超负荷的危险。因此,这时需要沿竖向分为几个排烟(子)系统。(6)对于楼层房间排烟系统,当需要排烟的房间较多且竖式布置有困难时,可采用水平式布置。
对于中庭的机械排烟系统的布置:中庭的机械排烟口应设在中庭的顶棚上, 或靠近中庭顶棚的集烟区。排烟口的最低标高应当位于中庭最高部分门洞的上边。
9、什么是防火阀和排烟防火阀?两者各起什么作用?
【答题要点】
☞ 防火阀是安装在通风、空调系统的送、回风管路上,平时呈开启状态,火灾时当管道内气体温度达到70℃时,易熔片熔断,阀门在扭簧力作用下自动关闭,在一定时间内能满足耐火稳定性和耐火完整性要求,起隔烟阻火作用的阀门。阀门关闭时,输出关闭信号。
☞ 排烟防火阀是安装在排烟系统管路上,平时一般呈关闭状态,火灾时手动或电动开启,起排烟作用。当排烟管道内烟气温度达到280℃时关闭,在一定时间内能满足耐火稳定性和耐火完整性要求,起排烟作用的阀门。
☞ 防火阀允许70℃的空气通过,阻止70℃以上的烟气通过,起到防止火灾蔓延的作用。排烟防火阀允许280℃以下的烟气通过,阻止280℃以上的烟气通过,起到防止排烟风机烧毁的作用。
10、机械加压送风的防烟方式有什么优缺点?通常应用在什么场合?
【答题要点】
☞ 机械加压送风方式主要优点:
①防烟楼梯间、消防电梯间、前室或合用前室处于正压状态,可避免烟气的侵入,为人员疏散和消防人员扑救提供了安全区;
②如果在走廊等处设置机械排烟口,可产生有利的气流流动形式,阻止火势和烟气向疏散通道扩散;
③防烟方式系统简单、操作方便、可靠性高、建筑设备投资比机械排烟系统少。
国内外的研究和实践表明,机械加压送风方式是高层建筑很有效的防烟方式之一。近年来在高层建筑的防排烟设计中得到了广泛应用。
☞ 机械加压送风的防烟方式通常用于与外墙不相邻的防烟楼梯间及其前室、消防电梯间及其前室或合用前室的机械防烟。根据《高层民用建筑设计防火规范》(GB50045-95)规定,高层民用建筑的下列部位应设置独立的机械加压防烟设施:①不具备自然排烟条件的防烟楼梯间、消防电梯 间前室或合用前室;②采用自然排烟措施的防烟楼梯间,其不具备自然排烟条件的前室;③封闭避难层(间)。
11、防烟楼梯间、前室机械加压送风口的布置应当注意什么问题(机械加压送风系统设计应满足哪些要求)?
【答题要点】
☞ 机械加压送风系统设计应满足以下要求:
① 加压风机的全压等于风道系统的阻力损失加上正压差值。正压差的取值范围是:防烟楼梯间为40~50Pa,前室、合用前室、消防电梯间前室、封闭式避难层(间)为25~30Pa。
② 防烟楼梯间的加压送风口宜每隔2~3层设一个,以便使楼梯井内的压力分布较均匀。风口应采用自垂式百叶风口或常开式百叶风口;采用常开式百叶风口时,在加压风机的压出管上需要设置止回阀。
③前室的送风口应每层设置一个,每个风口的有效面积按系统总风量的1/3确定。当风口设计为常闭型时,火灾发生时只开启失火层的风口。风口应设置手动和自动开启装置,并应与加压送风机的启动装置实现电气连锁控制。手动开启装置宜设置在距房间楼(地)面0.8~1.5m的地方,如每层风口设计是常开式百叶风口,在加压风机的压出管上需要设置止回阀。
④加压空气的排出,可通过走廊或房间的外窗、竖井等自然排出,也可利用走廊的机械排烟装置排出。但由于加压空气的流入会助长火势,因而最好是在前室附近排气。
⑤为了防止楼梯间内因加压不均匀或加压压力过大时,发生打不开门的情
况,楼梯间每隔几层宜设置余压阀减压。
⑥采用机械加压送风的防烟楼梯间和合用前室,由于在机械加压送风期间,防烟楼梯间和合用前室所要求维持的正压不同,宜分别设置独立的加压送风系统。如两者必须共用一个机械加压送风系统时,应当在通向合用前室的支风管上设置压差自动调节装置。
12、 机械排烟系统设计中需注意哪些问题?
【答题要点】
☞ 机械排烟系统设计中需注意:
(1)机械排烟的前室、走廊和房间的排烟口应设在顶棚或靠近顶棚的墙壁上,且与附近安全出口沿走道方向相邻边缘之间的最小水平距离不小于1.5m。设在顶棚上的排烟口与可燃物构件或可燃物品的距离不小于1m。
(2)排烟口距该防烟分区最远点的水平距离不应超过30m。
(3)走道的排烟口与防烟楼梯疏散口的距离无关,但排烟口应尽量布置在与人流疏散方向相反的地方。
(4)排烟口平时关闭,当火灾发生时仅打开失火层的排烟口。排烟口应设有手动和自动控制装置,手动开关应设置在距房间楼(地)面0.8~1.5m的地方。
(5)排烟口和排烟阀应与排烟风机连锁,当任何一个排烟口或排烟阀开启时,排烟风机应能自行启动。当一个排烟口开启时,同一排烟分区内的其他排烟口也能实现电气连锁开启。
(6)排烟口上应设有风量调节装置,以便使各排烟口之间保持风量、风压的平衡。
(7)排烟风机可采用普通钢制离心风机或排烟轴流风机,并应当在风机入口总管及排烟支管上安装在280℃时自动关闭的排烟防火阀。排烟风机应保证在 280℃时能连续工作30min。
(8)疏散楼梯间前室和消防电梯前室的排烟风机宜与其他系统分开,单独设置。
(9)机械排烟系统宜单独设置,有条件时可与平时的通风排气系统合用,但必须采取可靠的防火安全措施,并应符合排烟系统的要求。
(10)机械排烟系统的风管、风口、阀门以及通风机等必须采用不燃烧材料制作,安装在吊顶中的排烟管道要用不燃烧材料保温,且与可燃物品的距离不小于150mm,排烟管道的钢板厚度不小于1mm。
(11)设置机械排烟的地下室,应同时设置送风系统,其送风量不小于排烟量的50%。因为,采用机械排烟时,没有补给空气通道的密闭空间将无法进行有效的排烟。
第四讲 空气调节
1、什么叫空调基数和空调精度?
【答题要点】
☞ 不同使用目的的空调房间的参数控制指标是不同的。大多数空调系统主要是控制空气的温度和相对湿度,常用空调基数和空调精度来表示空调房间对设计的要求。
空调基数:也称空调基准温湿度,指根据生产工艺或人体舒适性要求所指定的空气温度和相对湿度。
空调精度:指空调区域内生产工艺和人体舒适要求所允许的温湿度偏差值。 例如,tn=20±1℃,Φn=60%±5%,表示空调区域内基准温度为20℃,基准湿度为60%,空调温度的允许波动范围是±1℃,湿度的允许波动范围为±5%。
2、什么是空调系统?空调系统由哪些基本部分组成?
【答题要点】
☞ 空调即空气调节,是指人为地对建筑物内的温度、湿度、气流速度、细菌、尘埃、臭气和有害气体等进行控制,为室内提供足够的室外新鲜空气。如此可创造和维持人们工作、生活所需要的环境或特殊生产工艺所要求的特定环境。为了实现对建筑物的空调而采用的设备系统称为空调系统。
☞ 空调系统由空气处理设备、空气输送管道、空气分配装置、电气控制部分及冷、热源等部分组成。
3、空调系统有哪几种类型?各有什么特点及适用场所?
【答题要点】
☞ 按照服务对象分,空调系统分为:舒适性空调和工艺性空调。
舒适性空调的目的在于创造舒适的工作与生活环境,保障人体生理与心理健康,保证高的工作效率。舒适性空调对空气的要求除了要保证一定的温湿度外,还要保证足够的新鲜空气量、适当的空气成分、一定的洁净度以及一定范围的空气流速。目前已普遍应用于公共与民用建筑中,如办公楼、影剧院、民用住宅等。交通工具如飞机、汽车等有的已装备了空调,有的正在逐步提高装备率。
工艺性空调广泛服务于现代化生产。一般来说,工艺性空调对温湿度、洁净度的要求比舒适性空调高,而对新鲜空气量没有特殊的要求。如精密仪器制造业要求空气温度的变化范围不超过±0.1~0.5℃,相对湿度变化范围不超过5%;在电子工业中,不仅要保证一定的温湿度,还要保持空气的洁净度;药品工业、食品工业以及医院的病房、手术室则不仅要求一定的空气温湿度,还需要控制空气清洁度与含菌数。
☞ 按照空气处理设备的设置情况分,空调系统分为:集中式空调系统、半集中式空调系统和分散式空调系统(空调机组)。
集中式空调系统将各种空气处理设备(冷却或加热器、加湿器、过滤器等)以及风机都集中设置在一个专用的空调机房里,以便集中管理。空气经集中处理后,再用风管分送给各处空调房间。集中式空调系统的设备集中布置,集中调节和控制,使用寿命长,并可以严格地控制室内空气的温度和相对湿度,因此,适用于房间面积大或多层、多室,热、湿负荷变化情况类似、新风量变化大,以及空调房间温度、湿度、洁净度、噪声、振动等要求严格的建筑物空调。例如,商
场、礼堂、舞厅等舒适性空调和恒温恒湿、净化等空调。
半集中式空调系统又称“半分散式系统”。它除了有集中的空调机房外,尚有分散在各空调房间内的二次处理设备(又称“末端设备”)。其中也包括集中处理新风,再经诱导器送入室内的系统,称为诱导式空调系统。还包括设置冷、热交换器(亦称“二次盘管”)的系统,称为风机盘管空调系统。半集中式空调系统与集中式系统相比,没有大风道,只有水管和较小的新风管,具有布置和安装方便、占用建筑空间小、单独调节等优点。广泛用于温湿度精度要求不高、房间数多、房间较小、需要单独控制的舒适性空调中,例如办公楼、宾馆、商住楼等。
分散式空调系统又称“局部式空调系统”或“房间空调机组”。它是利用空调机组直接在空调房间内或其邻近地点就地处理空气的一种局部空调的方式。分散式空调系统将冷源、热源、空气处理、风机和启动控制等设备组装在一个或两个箱体内的定型设备。这种系统一般不需要设置空调机房。由于机组结构紧凑、体积小、安装方便、使用灵活且不需要专人管理等,因此广泛用于面积小、房间分散的中小型空调工程。例如,住宅、办公室、小型恒温、恒湿等房间。
☞ 按照负担室内热(冷)、湿负荷所用的介质分类,空调系统分为:全空气系统、全水系统、空气-水系统和制冷剂系统。
全空气系统是指空调房间的热(冷)、湿负荷全部由经过处理的空气来负担的空调系统。由于空气的比热容较小,需要用较多的空气量才能达到消除余热、余湿的目的。因此,要求有较大断面的风道或较高的风速。定风量或变风量的单风道或双风道空调系统和全空气诱导空调系统均属于此。全空气系统常常用于大型公共建筑,对空调房间温度、湿度、洁净度、噪声、振动等要求严格的建筑,对新风要求高,空调开启率较高,较少进行负荷调节的场所。
全水系统是指空调房间的热(冷)、湿负荷由水作为冷热介质。由于水的比热容比空气大得多,所以在相同条件下只需较小的水量来消除余热、余湿,从而使管道所占的空间减少许多,但不能解决房间的通风换气问题,故通常不单独使用。不带新风供给的风机盘管系统属于这种系统。全水系统常常用于大型建筑,仅对空调房间温度要求较严格,对新风要求不高,各房间可能需要经常进行负荷调节的场所。
空气-水系统是在全空气系统基础上发展使用空气和水来负担空调的室内负荷的空调系统。随着空调装置的日益广泛使用,大型建筑物设置空调的场合愈来愈多,如果全靠空气来负担热、湿负荷,将占用较多的建筑物空间。因此,空气-水系统既节省了建筑空间,又保证了室内的通风换气。诱导空调系统和带新风的风机盘管系统,就属于这种形式。与全空气系统与全水系统的适用场所相似。
制冷剂系统:又称“直接蒸发式系统”。将制冷剂系统的蒸发器直接放在室内吸收余热、余湿。这种方式通常用于分散安装的局部空调机组,但目前许多机组已经突破了制冷剂管道较长距离输送的问题,因此,这种系统已经大量作为集中式空调系统来使用,这就是多联机系统。多联机系统适用于仅对空调房间温度要求较严格,对新风要求不高,各房间可能需要经常进行负荷调节的中小空调系统。
☞ 按照集中式空调系统处理的空气来源的不同分类,空调系统分为:封闭式系统(全回风)、直流式系统(全新风)和混合式系统。
封闭式系统(全回风)是指没有新风的全空气系统,适用于地下庇护所、无人仓库等场所。
直流式系统(全新风)是指没有回风的全空气系统,适用于不允许采用回风
的场合。
混合式系统是指既有回风又有新风的全空气系统,综合考虑卫生和经济,应用较为广泛,适用于除上述两种情况的大多数的系统。
4、空调系统中的空气处理设备有哪些?
【答题要点】
☞ 空调系统中的空气处理设备主要有:
(1)空气冷却设备
空气冷却设备主要有喷水室和表面式空气冷却器两种。而表面式空气冷却器分为水冷式、直接蒸发式和喷水式三种。
(2)空气加热设备
广泛使用的空气加热设备,主要有表面式空气加热器和电加热器两种。表面式空气加热器主要用于各集中式空调系统的空气处理室和半集中式空调系统的末端装置中;电加热器主要用于各空调房间的送风支管上作为精调设备,以及用于空调机组中。
(3)空气加湿设备
用喷水室加湿空气,是一种常用的集中加湿法。对于全年运行的空调系统,夏季用喷水室对空气进行减湿冷却处理,而其他季节需要对空气进行加湿处理时,仍使用该喷水室,只需相应地改变喷水温度或喷淋循环水,而不必变更喷水室的结构。喷蒸汽加湿和水蒸发加湿也是常用的集中加湿法。
(4)空气除湿设备
空气的减湿方法有多种,如加热通风法、冷却减湿法、液体吸湿剂减湿和固体吸湿剂减湿等。民用建筑中的空气除湿设备,主要是制冷除湿机。
(5)空气净化设备
净化处理的目的主要是除去空气中的悬浮尘埃,另外还包括消毒、除臭以及离子化等。所以常用的空气净化设备有:除尘与过滤器;除臭、消毒和离子化设备,如活性炭过滤器、紫外线灯、负离子发生器等。
5、简述集中式空调系统和半集中式空调系统区别以及各自的特点。
【答题要点】
☞ 集中式空调系统将各种空气处理设备(冷却或加热器、加湿器、过滤器等)以及风机都集中设置在一个专用的空调机房里,以便集中管理。空气经集中处理后,再用风管分送给各处空调房间。集中式空调系统的设备集中布置,集中调节和控制,使用寿命长,并可以严格地控制室内空气的温度和相对湿度,因此,适用于房间面积大或多层、多室,热、湿负荷变化情况类似、新风量变化大,以及空调房间温度、湿度、洁净度、噪声、振动等要求严格的建筑物空调。例如,商场、礼堂、舞厅等舒适性空调和恒温恒湿、净化等空调。
☞ 半集中式空调系统又称“半分散式系统”。它除了有集中的空调机房外,尚有分散在各空调房间内的二次处理设备(又称“末端设备”)。其中也包括集中处理新风,再经诱导器送入室内的系统,称为诱导式空调系统。还包括设置冷、热交换器(亦称“二次盘管”)的系统,称为风机盘管空调系统。半集中式空调系统与集中式系统相比,没有大风道,只有水管和较小的新风管,具有布置和安装方便、占用建筑空间小、单独调节等优点。广泛用于温湿度精度要求不高、房间数多、房间较小、需要单独控制的舒适性空调中,例如办公楼、宾馆、商住楼等。
6、什么是空调水系统?它的类型有哪些?
【答题要点】
☞ 一些空调系统以水为介质,在同一建筑物内或建筑物之间传递冷量或热量,这些系统就是空调水系统。包括冷冻水系统和冷却水系统。空调水系统为循环水系统,水泵为空调水系统的心脏。
☞ 空调水系统分类:
按使用水的特点来分有冷冻水和冷却水系统;
按水的循环方式来分有开式、闭式两种;
按管路布置形式来分有同程式、异程式两种;
按管道数目来分有双管制、三管制、四管制三种;
按水泵设置形式有单泵式、复泵式两种;
按是否分区供水来分则有不分区式和分区式两种。
7、空调的冷源有哪些?简述压缩式制冷机的组成及其工作原理。
【答题要点】
☞ 空调冷源有天然冷源和人工冷源两种。
天然冷源主要是地道风和深井水。利用深井水及地道风的特点是节能、造价低,但由于受到各种条件的限制,不是任何地方都能适用。
人工冷源主要是采用各种形式的制冷机制备低温冷水来处理空气或者直接处理空气。空调工程中的制冷机按工作原理的不同可分为压缩式、吸收式和蒸汽喷射式。当前,压缩式制冷机的应用最为广泛,压缩式根据压缩机的类型又可分为活塞式、螺杆式和离心式三种。
☞ 压缩式制冷机由制冷压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器4个主要部件所组成。
压缩式制冷机的工作原理:
压缩式制冷机是利用“液体汽化时要吸收热量”的物理特征工作的。通过制冷剂的热力循环,以消耗一定量的机械能作为补偿条件来达到制冷的目的。制冷剂在压缩式制冷机中历经蒸发、压缩、冷凝和节流4个热力过程。以冷热水机组夏季工况为例,在蒸发器中低压低温的制冷剂液体吸取被冷却介质冷冻水的热量(此即为制冷量)气化蒸发成为低压低温的制冷剂蒸汽。低压低温的制冷剂蒸汽被压缩机吸入,压缩机消耗一定的电能,将其压缩成为高压高温气体进入冷凝器。在冷凝器中制冷剂向冷却水放热成为高压液体。高压液体再经膨胀阀减压后,成为低温低压的液体,最终在蒸发器中吸收被冷却介质冷冻水的热量而汽化。如此不断地经过压缩、冷凝、膨胀、蒸发4个过程,液态制冷剂不断从蒸发器中吸热而获得冷冻水,作为空调系统的冷源。使得冷冻水由入口温度12℃降温至出口温度7℃。7℃的冷冻水就可以通过冷冻水系统输送到空气冷却器冷却空气。
8、空调机房、制冷机房在建筑设计时有哪些要求?
【答题要点】
☞ 空调机房在建筑设计时的要求:
空调机房,一般应充分利用建筑物的地下室,但要处理好防振、隔声和通风等问题。由于条件所限不宜设在地下室时,也可以与主体建筑分开独立设置。
制冷机房应尽可能靠近冷负荷中心布置,并应符合下列要求:压缩式制冷装置,可布置在民用建筑、生产厂房及辅助建筑物内,不得直接布置在楼梯间、走廊和建筑物的出入口处。其中氨压缩式制冷装置,应布置在隔开的房间或单独的建筑物内,但不得布置在民用建筑和工业企业辅助建筑物内;氨制冷机房应设置两个尽量互相远离的出口,其中至少应有一个出口直接对外,且应由室内向外开门。氨制冷机房的电源开关,应布置在外门附近。发生事故时,应能立即切断电源,但事故用电源不得切断。氨制冷机房内应设置必要的消防和安全器材,如灭火器和防毒面具等。
布置氨制冷机房时,应注意以下两点:
① 辅助设备可布置在室外。
② 氨制冷机房的防火要求,应按国家现行的《建筑设计防火规范规范》执行。
蒸汽喷射式制冷装置,应露天布置。溴化锂吸收式制冷装置宜布置在建筑物内,条件许可时,也可露天布置。露天布置时,制冷装置的电气设备及控制仪表,应设在室内。
设置集中采暖的制冷机房,其室内温度不应低于15℃。氨制冷机房严禁采用明火采暖。
空调机房应采用二级耐火材料或不燃材料建造,并有良好的隔声性能。 对于溴化锂机组还要考虑排烟的方向及预留孔洞。
制冷机房与控制间、低压配电间及水泵间的关系:大、中型制冷机与控制室之间需设玻璃隔断分开,并做好隔声处理;小型制冷机房视具体情况而定。大、中型制冷机房的控制箱可设在控制室内(随机携带除外),动力箱可就地设置,也可集中于控制室;小型制冷机视具体情况而定。低压配电间应尽量靠近制冷机房,水泵房与制冷机房用墙隔开,并应根据具体情况设置值班室、维修间、贮藏室以及厕所等生活设施。制冷机房应设给水与排水设施。
制冷机房的高度是指自地面至屋顶或楼板的净高。制冷机房的高度,应根据设备情况而定,并应符合下列要求:
①对于氟利昂压缩式制冷,不应低于3.6m。
②对于氨压缩式制冷,不应低于4.8m。
③对于吸收式制冷,设备顶部距屋顶或楼板的距离,不得小于1.2m。 ④设备间的净高不应小于3m。
☞ 制冷机房主要设备布置在建筑设计时的要求:
①制冷机房内设备的布置应保证操作方便,需要检修的设备布置尽量紧凑以节省建筑面积。
②大中型冷水机组(离心式、螺杆式、吸收式制冷机)间距为1.5~2.0m,蒸发器和冷凝器一端应留有检修空间,长度按厂家要求确定。
③对分离式制冷系统,其分离设备的布置应符合下列要求:
a、风冷冷水机组,分体机室外机应设在室外,当设在阳台或转换层时,应防止进排气管短路。同时要按厂家要求布置设备,满足出风口到上面楼板的允许
高度。
b、风冷冷凝器,蒸发式冷凝器安在室外应尽量缩短与制冷机的距离,当多台布置时,间距一般为0.8~1.2m。
c、卧式壳管式冷凝器布置时,外壳离墙大于或等于0.5m,端部离墙大于或等于1.2m,另一端留有不小于管子长度的空间,其间距为d+(0.8~1.0)m(d为冷凝器外壳直径)。
d、贮液器离墙距离为0.2~0.3m,端部离墙0.2~0.5m,间距d+(0.2~0.3)m(d为贮液器外径),贮液器不得露天放置。
④压缩机的主要通道及压缩机突出部分到配电盘的通道宽度大于或等于
1.5m;两台压缩机突出部分间距大于或等于1.0m;制冷机与墙壁间距离以及非主要通道宽度大于或等于0.8m。
⑤制冷机房净高:对活塞式、小型螺杆式制冷机,高度一般为3~4.5m,对于离心式制冷机中、大型螺杆式制冷机,高度一般为4.5~5.0m(有起吊设备时还应考虑起吊设备工作高度);对吸收式制冷机,设备最高点到梁下距离不小于
1.5m,设备间净高不应小于3m。
⑥大型制冷机房应设值班室、卫生间、修理间,同时要考虑设备安装口。 ⑦寒冷地区的制冷机房室内温度不应低于15℃,设备停运期间不得低于5℃。
⑧制冷机房应有通风措施,其通风系统不得与其他通风系统联合,必须独立设置。
9、空气调节与通风的联系与区别是什么?
【答题要点】
☞ 事实上,通风更多地指通风除尘,又称工业通风;而空调更多地指以人工制冷为手段的空调系统。从这个意义上说:
通风与空气调节的目的有区别。建筑通风的任务是改善室内空气温度、湿度和流速,使新鲜空气连续不断地进入建筑物内,并及时排出生产和生活中的废气和有害气体,保证人们的健康以及创造良好的生活和工作环境的条件。空气调节的任务是人为地对建筑物内的温度、湿度、气流速度、细菌、尘埃、臭气和有害气体等进行控制,为室内提供足够的室外新鲜空气。如此可创造和维持人们工作、生活所需要的环境或特殊生产工艺所要求的特定环境。简言之,空调就是对空气经过处理的通风。
通风与空气调节的设备有区别。通风的标志设备为除尘器,而空调的标志设备为空调制冷机组。
通风与空气调节的应用场合有区别。通风的应用场合多为工业厂房除尘,而空调的应用场合多为民用建筑。
☞ 广义上的通风与空气调节有许多相通之处。
(1)均为通过一定的手段,营造室内空气温度、湿度和流速,新鲜空气环境。
(2)均为以风机为动力,通过对室内空气的组织达到营造室内空气环境的目的。
(3)通风换气也是空调的任务之一。
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