《空气调节》课程教学大纲

一、基本信息

中文名称:空气调节

英文名称:Air Conditioning

开课单位:土木工程与建筑学院

课程编码: 4115007030

属       性:理论

学       分:3     总学时:48     实验学时:4     上机学时:0

适用专业:建筑环境与能源应用工程

先修课程:4115006030 建筑环境学

         4115005030 流体输配管网

         4115011020 制冷技术

         4115004050 传热与传质基本原理

大纲执笔:建筑环境与能源应用工程教研室        马红艳

大纲审批:土木工程与建筑学院学术委员会 教学院长: 熊俊楠

时       间:2019年6月

二、目的与任务及能力培养

      《空气调节》是建筑环境与能源应用工程专业一门主要专业基础课。本课程的主要任务是使学生掌握空气调节技术的基本原理和计算方法、空调系统的基本组成、空调主要设备的性能及选型方法和计算,了解掌握空气调节运行的特点及控制方法,掌握空气调节系统设计的基本方法和措施。通过本课程的教学,使学生能系统地掌握空气调节的基本理论知识,具有一般民用和工业建筑空调的设计能力以及空调系统运行调节等方面的基本知识,并了解空调系统和设备的测试方法。对空调技术方面的新理论、新技术、新设备及发展趋势有所了解,能使用BIM软件进行建筑空调工程设计。

三、基本要求

    (1)了解空气调节的意义及其重要性。

    (2)掌握空气的物理性质及其描述参数(温度、湿度、速度、污染物浓度、室内空气品质等)

    (3)熟练应用焓湿图。

    (4)掌握热湿交换的基本概念,熟练计算冷、热、湿负荷。

    (5)掌握各种空调系统的特点,掌握风量平衡、设计工况的确定。

    (6)掌握热湿处理方法并能设计和选用相应设备。

    (7)了解空调房间的气流组织原理。了解空调系统的运行调节分析方法。掌握建筑环境中的空气环境及改善空气质量的方法。

    (8)了解空调系统安装及运行调试。

    (9)基本掌握使用BIM技术等现代化设计工具软件进行建筑中央空调系统的设计及制图。

四、教学内容、要求及学时分配

    (一)理论教学(44学时)

    第一章 绪论(2学时)  

       目的与要求:了解空气调节技术的发展进程,掌握空气调节的概念、任务和目的,熟悉空调系统的组成和作用。了解BIM技术基础知识,对BIM技术在土木建筑行业的重要作用及在空调设计中的巨大进步意义有所认识。

       难点与重点:空调系统发展、空调系统组成、空调系统的任务和目的;BIM技术发展与现状。

      教学建议:从日常实例出发,老师引导学生思考和讨论,启发式教学

    第一节   空气调节技术的发展概况(0.5学时)

       1.1 空气调节技术简史

       1.2 空气调节技术的发展趋势

       重点:空调技术、设备制造和应用的关系

    第二节   空气调节的定义及与相关学科的关系(0.5学时)

       2.1空气调节的定义

       2.2空气调节与其它学科的关系

       重点:最新的定义和以前定义的区别

    第三节   空气调节系统的类型及组成(0.5学时)

       3.1空调系统的类型

       3.2空调系统的组成

       重点:空调系统的基本组成及每部分的主要功能

    第四节   空气调节的应用(0.2学时)

       空调系统在工业、农业、民用、商业、军用、航空等不同用途。

       教学拓展:BIM技术概述(0.3学时)

       重点:BIM技术与Revit软件历史及现状,在建筑设计、暖通空调设计、施工、造价、工程管理、运营管理等方面的应用价值。

       难点:课后自学Revit建模基础知识。 

    第二章 湿空气的物理性质及焓湿图(6学时)

       目的与要求:熟练掌握湿空气的组成和状态参数, 压力、温度、含湿量、相对湿度、密度(比容)。了解湿空气的焓湿图的组成及绘制方法;理清湿球温度和露点温度的概念和物理意义;熟练使用焓湿图,包括确定空气状态,空气状态变化过程线,空气的各种处理过程在焓湿图上的表示,两种状态空气混合过程等。

       难点与重点:空气参数、焓湿图应用

       教学建议:先讲解基本概念,再列举各种例子,让学生主动思考和参与计算和绘图,启发式教学

    第一节   湿空气的组成及状态参数(1.5学时)

       1.1 湿空气的组成及物理性质

       1.2 湿空气的状态参数

       重点:湿空气物理性质描述;几个主要状态参数的计算及相互关系;

       难点:绝对湿度、相对湿度和含湿量的区别和联系;湿空气的焓计算

    第二节   湿空气的焓湿图(4学时)

       2.1焓湿图的构成及绘制

       2.2露点温度和湿球温度

       2.3焓湿图的应用

       重点:焓湿图的绘制原理;焓湿图的三种应用,确定空气状态点、空气状态变化在焓湿图上的描述、两种不同空气混合点的确定等。

       难点:焓湿图绘制的相关公式;焓湿图的应用

       教学拓展:Revit简单应用(0.5学时)

       重点:熟悉软件界面,掌握基本操作,包括图元的选择、创建工作平面,图元变换操作、项目视图操作、标高与轴网的创建编辑、族的载入、墙与门窗的创建、楼板与屋顶的设计。

       难点:用一周时间熟悉软件使用,再用一周时间绘制小别墅,掌握使用Revit简单绘制建筑图纸。

    第三章   空调负荷计算与送风量(6学时)

       目的与要求:熟悉室内外空气计算参数的来源及选取;熟练掌握得热量、冷负荷、热负荷、湿负荷等概念及计算,即计算通过围护结构得热及形成冷负荷;室内热源,湿源散热散湿形成的冷负荷与湿负荷;熟练确定空调房间送风状态及送风量的计算。

       难点与重点:各种负荷概念及相互关系、负荷计算、风量计算

       教学建议:老师先讲授方法,然后实例演示和师生互动,学生课堂练习,探究式教学

    第一节   室内、外空气计算参数(1学时)

       1.1室内空气计算参数

       1.2室外空气计算参数

       重点:室内空气参数及其选择,如温度、湿度、精度,相关专业规范要求的参数;室外空气参数

       难点:设计参数选择的比较;夏季计算日空调室外计算逐时温度;

    第二节   负荷计算(2.5学时)

       2.1得热量与冷负荷的关系

       2.2围护结构负荷计算方法

       2.3冷负荷的计算(包括湿负荷)

       2.4热负荷的计算

       重点:得热量、冷负荷、冷负荷系数法、谐波反应法、围护结构得热形成的冷负荷、透过透明物体得热形成的冷负荷,内围护结构冷负荷、室内热源形成的冷负荷(湿负荷)、热负荷等

       难点:查表手算冷负荷方法

    第三节   空调房间送风状态及送风量(2学时)

       3.1空调房间送风状态的变化过程

       3.2夏季送风状态点的确定及送风量的计算

       3.3冬季送风状态点的确定及送风量计算

       3.4新风量的确定及风量平衡

       重点:空调房间送风状态变化规律,送风状态点的确定,送风温差与换气次数,送风量计算步骤;最小新风量的计算。

       难点:送风状态变化过程;送风状态点;送风量计算步骤;最小新风量的确定。

       教学拓展:使用Revit、BIMspace进行负荷计算(0.5学时)

       使用一周时间熟悉使用Revit、BIMspace进行负荷计算,掌握空间管理、分区管理、建筑位置、建筑构造设置、负荷计算主要参数设定(包括人员、灯光、设备)时间指派,冷热负荷估算,导入负荷计算结果、焓湿图选择及风量计算。在掌握以上软件功能的同时,修改建筑位置、室内温湿度设置、围护结构参数、灯光、设备、人员等主要参数,了解相应参数变化对负荷的影响。

    第四章 空气处理过程及设备(2学时)

       目的与要求:掌握空气热湿处理原理;熟悉常见空气处理设备的名称、结构组成、特点及适用场合,喷水室、表面式换热器、空气加湿器、除湿器、净化器等。熟练分析各空气处理设备的处理过程。

              难点与重点:空气热湿处理原理、空气热湿处理过程

教学建议:图片或实物展示,老师引导为主,举例分析计算,启发式教学

    第一节  空气处理原理(0.5学时)

       直接接触式热湿处理原理;间接接触式热湿处理原理;净化原理

    第二节  空气处理过程及设备(1.3学时)

       喷水室、表面式换热器、空气加湿器、除湿器、净化器等

       教学拓展:焓湿图的应用(0.2学时)

       通过软件参数变换学习焓湿图的变化及对结果的影响。

    第五章 空气调节系统(12学时)

       目的与要求:了解空气调节系统的分类;熟悉普通集中式空调系统(直流式、封闭式、一次、二次回风空调系统)的组成、特点,该系统空调方案的确定、计算及在焓湿图上的表达方法;掌握变风量系统的原理及特点;了解常见诱导器系统的原理;熟练掌握风机盘管系统的组成和特点,风机盘管空调系统的新风供给方式,风机盘管空调系统几种处理过程在焓湿图上的表示方法及计算方法;了解局部空调机组的分类和特点。

       难点与重点:一次回风系统、风机盘管系统的分析计算

       教学建议:图片或实物展示,老师引导为主,举例分析计算,启发式教学

第一节  空调系统的分类(1学时)

       重点:按空气处理设备的集中程度分类;按承担室内热湿负荷所用介质分类;全空气系统进一步分类(按处理空气的来源分)

第二节  普通集中式空调系统(4学时)

       2.1直流式空调系统和封闭式空调系统

       2.2一次回风系统

       2.3二次回风式系统

       2.4集中式空调系统的划分原则和分区处理

       重点:不同空调系统夏季和冬季处理过程描述及其在焓湿图上的表达;计算各种热湿处理设备的容量及设备选型。

       难点:空气处理过程的热平衡关系;不同空调系统夏季和冬季处理过程描述及其在焓湿图上的表达;计算各种热湿处理设备的容量及设备选型。

第三节  半集中式空调系统(4学时)

       3.1风机盘管加新风系统

       3.2诱导器空调系统

       3.3空气-水辐射板空调系统

       重点:风机盘管系统新风送入方式;不同送风承担负荷不同的过程描述及其在焓湿图上的表示;风机盘管的选择及选型计算;诱导器的原理;诱导比;空气-水辐射板的设计计算。

       难点:不同送风承担负荷不同的过程描述及其在焓湿图上的表示;风机盘管的选择及选型计算。

第四节  其它空调系统(2.7学时)

       4.1变风量空调系统

       4.2变制冷剂流量多联机分体式空调系统

       4.3户式集中空调系统

       4.4热泵空调系统

       4.5蓄冷(热)空调系统

       4.6低温送风空调系统

       4.7净化空调系统

       4.8温湿度独立控制空调系统

       4.9分散式空调系统

       教学拓展:BIMspace软件中空调处理方式的设置(0.3学时)

       了解BIMspace软件中对于空调处理方式及新风方式的设置以及对结果的影响。

第六章 空调房间气流组织和空调风管系统(6学时)

       目的与要求:了解各种气流分布方式、特点及适用范围;熟悉各种常用送风口、回风口的类型及应用场合;掌握不同形式送风方式的气流组织计算;了解常用气流性能评价指标;熟悉空调风管系统布置及其水力计算方法。

       难点与重点:气流组织计算

       教学建议:图片或实物展示,老师引导为主,举例分析计算,启发式教学

第一节  空调区的气流分布方式(1学时)

       重点:顶(上)部送风系统;置换通风系统;工位与环境结合的调节系统;地板下送风系统

第二节  空调用送风口、回风口及应用场合(1学时)

       重点:百叶风口、散流器、喷射式送风口、旋流送风口、射流消声风口、置换通风器、TAC送风口、回风口等

第三节  空调房间气流组织计算及气流性能评价(2学时)

       3.1侧面送风的计算

       3.2散流器送风的计算

       3.3喷口送风的计算

       3.4空调区气流性能的评价

       重点:气流组织设计计算步骤;送风口的出口流速;贴附射流的长度、射流温度衰减;阿基米德数;温度场、速度场;空气分布特性指标;不均匀系数;能量利用系数及通风效率

       难点:风口布置;射流速度衰减方程及温度衰减方程

第四节  空调风管系统的设计(1.7学时)

       4.1风管及通风管道配件

       4.2风量调节阀

       4.3风管与风机的连接

       4.4空调系统风管内压力分布及空气流速

       4.5风管系统水力计算

       重点:空调系统风管内压力分布及空气流速;风管系统水力计算

       难点:局部阻力系数;风管布置

       教学拓展:Revit、BIMspace软件风系统的设计(0.3学时)

       了解Revit、BIMspace软件中风系统的设计,包括末端风口的布置、风管的设计计算及绘制、风管与风管及设备(包括阀门、风口、风机、空气处理机)的连接,风管的水力计算,风管与风口的绘制与编辑,风管绝热层的设计。适当了解风系统压力、风速、流量的变化情况,使用软件调整参数了解以上数据的变化规律。

第七章 空调水系统(2学时)

       目的与要求:了解空调冷热水系统的形式;掌握空调水系统的分区和定压方法;熟悉空调水系统的布置及水力计算;掌握空调冷却水系统的形式及冷却塔的设置;了解空调冷凝水处理方式。

       难点与重点:冷冻水系统及设备,冷却水系统及设备

       建议:图片或实物展示,老师引导为主,举例分析计算,启发式教学

第一节  空调冷热水系统的形式、分区及定压(0.5学时)

       重点:闭式、开式水系统;同程式、异程式系统;定流量、变流量系统;一次泵与二次泵系统;两管制、四管制及分区两管制;水系统的分区与定压。

第二节  空调冷却水系统及空调冷凝水系统(0.5学时)

       重点:冷却塔的设置;

第三节  空调水系统设计计算(1学时)

       重点:冷冻循环泵的配置;循环泵的流量、扬程及水泵选型;冷冻水泵与冷水机组的连接;水系统的水力计算步骤

       教学拓展:Revit、BIMspace软件水系统的设计(0.3学时)

       了解Revit、BIMspace软件中水系统的设计,掌握设计主要工作内容,包括风机盘管的计算、布置和连接,水管的设计和连接,水管附件的设计连接,水管水力计算,水管的绘制和编辑,水管绝热层的设计。适当了解水系统压力、流速、流量的变化情况,使用软件调整参数了解以上数据的变化规律。

第八章 空调冷热源的选择(2学时)

       目的与要求:了解冷热源选用原则;了解各种冷(热)水机组的主要性能;熟悉各种能源种类;选择冷热源。

       难点与重点:冷水机组性能、冷热源选择

       教学建议:图片或实物展示,老师引导为主,举例分析计算,启发式教学,可以使用BIM的族库,对主要冷热源设备进行三维展示。

第一节  空调冷热源的选用原则(0.5学时)

第二节  冷(热)水机组的主要性能比较(1学时)

       重点:活塞式冷水机组;螺杆式冷水机组;离心式冷水机组;蒸汽溴化锂双效吸收式冷水机组、直燃式溴化锂冷水机组;热泵式冷水机组等

第三节  空调冷热源的选择(0.5学时)

       重点:夏季供冷、冬季供热、同时供冷供热的不同选择组合,考虑节能环保。

       教学拓展:冷热源机房的设计(0.3学时)

       BIM软件进行中央空调冷源机房设计,了解管线防碰撞功能的使用。

第九章 空调系统的运行调节(2学时)

       目的与要求:了解空调系统设计工况与运行工况的不同;掌握室内热湿负荷变化时的运行调节;室外空气状态发生变化时的运行调节;

       难点与重点:设计工况、运行工况、调节方法

       教学建议:举例,教师引导为主,探究式教学

第一节  室内热湿负荷变化时的运行调节(1学时)

       重点:室内余热量变化、余湿量不变的调节;室内余热、余湿量都变化的调节。

第二节  室外空气状态发生变化时的运行调节(1学时)

       重点:一次回风空调系统的全年运行调节;风机盘管机组的全年运行调节。

第十章 空调工程设计及实例(2学时)

       目的与要求:了解并掌握空调工程的设计步骤及需要的相关资料

难点与重点:工程设计步骤

       教学建议:讲授为主,举例部分和学生互动

第一节  空调工程设计内容及要求(1学时)

       重点:设计前准备资料;设计内容;设计步骤。

第二节  各种空调工程实例(0.7学时)

       重点:高层旅馆建筑和办公楼空调设计;大空间民用建筑空调设计;商场空调;餐饮设施空调等。

       教学拓展:使用BIM软件进行空调工程设计(0.3学时)

       按照空调工程设计要求,进行完整得空调工程设计,了解常用可用于空调工程设计的BIM软件,推荐使用BIMspace,也可以使用其他BIM软件。根据设计案例进行完整学习,为使用BIM软件进行空调工程正向设计做好基础准备,为后继空调课程设计做好准备工作。

空调设计,主要完成负荷计算、设备选型、风系统、水系统及冷热源设计。

       (二)实验教学(4学时)

       目的和要求:熟悉本课程相关的研究方法,掌握本课程有关空调系统冷热源设备、空调房间末端设备运行参数检测的基本操作方式方法,完成空调系统制热制冷、气流组织、管网系统等方面的实验内容,分析、解释实验结果,形成结论并提出建议,达到能解决空调系统用户舒适度、系统和设备节能等方面问题的要求。

       1、 必修实验项目

        序号 项目编码 项目名称

        1 30595 空调焓差测试实验

        2 24591 空调房间气流组织实验

       (三)《空气调节》课程实践(2学时)

       目的和要求:

       通过实践环节,学生能利用所学理论知识,理论联系实际,解决空调工程中的实际问题,特别是空调系统中空调设备的安装位置、风管系统和水系统中管道的安装位置和碰撞处理、冷热源设备安装等等。

       实践内容:

       1、 要求每一位学生绘制一栋建筑的空调系统,并制作成动画。

       2、 编写一份实践报告

       具体要求:

       1、 建筑:同学们任意选择,但要求已有中央空调系统的建筑。

       2、 工具:BIM软件(Revit、鸿业负荷、鸿业机电)

       3、 动画:可以清楚表达空调系统的每一个组成部分,并能按照系统工艺流程从风口沿风管到空调设备,空调设备沿水管道冷热源设备等等系统清楚表达。

       4、 实践报告:

       1) 文件格式按照西南石油大学本科毕业设计撰写规范格式要求编写。

       2) 内容包括:实践名称、建筑简介、空调系统简介、软件简介、软件应用过程、动画制作过程、实践环节中存在的问题,总结。字数不限。

       3) 封面:课程名称、姓名、学号、专业年级、指导老师

       5、评分标准:动画(共60分,其中绘制完整空调系统30分,动画流程30分),报告(共40分,其中格式10分、内容完整性5分,具体内容25分)

五、考核方式与评分标准:

(一)成绩核算办法

       1、总成绩

       课堂成绩(%) 实践成绩(%) 实验成绩(%)

               总成绩(100%) 0.8 0.1 0.1

       2、分项成绩

平时成绩(%) 期中成绩(%) 期末成绩(%)

        课堂成绩(100%) 0.2 0 0.8

        实践成绩(100%) 0 0 1

        实验成绩(100%) 0 0 1

(二)成绩评定方式

       1、平时:按课程规定执行,主要包括作业、考勤、课堂小测试、回答问题等

       2、期中:无

       3、期末:建议采用闭卷或开卷方式

六、主要教材及参考书:

(一)教材:(列出教材名称,编著者,出版单位及版次。)

       1、《空调工程》黄翔主编,机械工业出版社, 第二版

       2、《空气调节》赵荣义, 中国建筑工业出版社,第四版

(二)参考书:

       3、《暖通空调》陆亚俊等主编 中国建筑工业出版社

       4、《Revit 2018完全自学一本通》王晓军,电子工业出版社

       5、《Autodesk Revit MEP管线综合设计快速实例上手》优路教育BIM教学教研中心,机械工业出版社


七、其它:

(一)课程网站


(二)其它网络教学资源:

       1、http://www.saiwill.com/(北京采薇君华教育咨询网)

       2、http://www.chinabim.com/(中国BIM网)

       3、http://bim.hongye.com.cn/(鸿业科技网)

       4、http://www.chinahvac.com.cn/cn/index.html(中国暖通空调网)


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