采暖系統(tǒng)的根本目的,就是使人們生產(chǎn)和生活的空氣環(huán)境符合要求。因此,從事供熱的人員,就應(yīng)該對我們周圍的空氣的特性、狀態(tài)參數(shù)以及對人們健康的影響有一個比較******的了解和正確地認(rèn)知,才能很好地完成采暖工作。
一、空氣的組成
我們周圍的空氣是由三部分組成的——
1、干空氣:是由23.1%的氧氣、75.55%的氮氣、1.3%的稀有氣體、0.05%二氧化碳組.成的;
2、水蒸汽:含量隨天氣和環(huán)境的不同而變化;
3、少量的灰塵、煙霧、******等雜質(zhì)。
因為空氣主要是由干空氣和水蒸汽組成的,而且自然界中******的干空氣是不存在的。因此,我們周圍的空氣都是濕空氣,簡稱空氣。
二、空氣的主要特性
1、空氣是無色、無味、透明的氣體,沒有形狀,可充滿空間的每個角落;
2、空氣具有顯著的壓縮性和熱脹性,外部壓強(qiáng)增加可使其體積縮??;內(nèi)部溫度升高,可使其體積増加或內(nèi)部壓強(qiáng)增加;
3、靜止得空氣導(dǎo)熱系數(shù)***小。所以工程中利用這一特性提高材料的保溫性能,如:加氣砼,巖棉、玻璃棉、膨脹珍珠巖,聚氨酯泡沫等都含有大量的靜止空氣;
4、空氣在與固體接觸時放熱系數(shù)也??;但它卻隨空氣流動速度的加大而增加,如扇子和風(fēng)扇的作用;
5、空氣中含有水蒸汽的數(shù)量在每一個溫度時都有一個限度,達(dá)到這個限度的空氣稱為飽和空氣。如:零度時每公斤干空氣***多只能含有4克水蒸汽;30度時***多只能含有39克水蒸汽;
6、自然界中大部分空氣都處在未飽和狀態(tài),即空氣中的水蒸汽是過熱蒸汽,肉眼看不見。因此濕空氣是無色透明的。
三、空氣的狀態(tài)參數(shù)和對人體的影響
空氣的狀態(tài)是直接影響人們正常生活和生產(chǎn)的重要因素之一。因為人同其它動物一樣,人要正常生活,必須保持一個恒定的體溫(37度左右), 同人體直接接觸的空氣的狀態(tài)就很重要。雖然空氣的狀態(tài)有許多狀態(tài)參數(shù)。但主要影響人體溫度的主要是以下幾個狀態(tài)參數(shù):
1、溫度
室內(nèi)空氣溫度的高、低,直接關(guān)系到人們是否能正常生產(chǎn)和生活,直接關(guān)系到人們的身體健康。是一個非常重要的狀態(tài)參數(shù),也是反映供熱質(zhì)量是否合格的主要標(biāo)志。
空氣溫度直接反映了空氣分子熱運動的強(qiáng)烈程度。在供熱和空調(diào)工程中,反映空氣的真實狀態(tài),有三種溫度參數(shù):
(1)干球溫度——即常規(guī)溫度計測量出的空氣實際溫度。室溫質(zhì)量是否達(dá)標(biāo),就用這個溫度衡量。實踐證明:冬季供熱時,室內(nèi)溫度應(yīng)控制在20度上下,既舒適又經(jīng)濟(jì);夏季用空調(diào)供冷時,應(yīng)控制在不低于26度為宜。
對于從事供熱和空調(diào)工作的人員,首先必須要明白空氣溫度(即干球溫度)的重要性。同時要明白,為什么環(huán)境的溫度一定要低于人體的溫度?因為,人消化的食物和人的活動都會發(fā)熱,這些熱量必須隨時散發(fā)出去,人才會維持正常的體溫。人體向周圍空氣散熱的途徑通常有三個,一個主要途徑是通過皮膚表面同空氣的熱傳導(dǎo);另二個次要途徑是通過汗液的蒸發(fā)和呼吸帶走的熱量。
其中完成熱傳導(dǎo)的過程必須存在溫差,即,空氣的溫度必須低于人體的溫度。但,溫差太大,散熱量應(yīng)會太多,人會感到冷。所以冬天供熱時室溫不能低于16度(過去的規(guī)定)。而溫差太小,又會使熱量散發(fā)的慢,人會感到熱。所以冬天供熱時室溫不要高于23度,否則浪費熱量。夏天室內(nèi)氣溫不要高于30度,否則大熱。另外,活動量大的場所,室溫應(yīng)偏低些;活動量小的室內(nèi),室溫應(yīng)高些。
(2)濕球溫度——是由干濕球溫度計的濕球測出的溫度,它間接地反映了空氣中水蒸汽的含量達(dá)到了什么程度(詳見下面的相對濕度);
( 3)露點溫度——是在空氣中的含水量保持不等時,空氣溫度降低成飽和空氣的溫度時,稱為該空氣的露點溫度。低于此溫度,空氣中的水蒸汽就會凝結(jié)成水滴,形成霧或物體表面的水珠。
暴露在空氣中冷水管表面的水珠,說明水管表面的溫度已經(jīng)低于周圍空氣的露點溫度,使空氣中的水凝結(jié)了,而不是管子漏了。冬季室內(nèi)外墻的內(nèi)表面濕了,或結(jié)露、掛霜了,都說明圍護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)表面溫度低于室內(nèi)空氣的露點溫度了,應(yīng)單獨提高房間的供熱溫度。
2、濕度
是衡量空氣中水蒸汽含量達(dá)到何種程度的物理量。工程中有兩種表示方法:
(1)******濕度——是一公斤干空氣的濕空氣中,攜帶的水蒸汽的質(zhì)量多少克,就稱為該空氣的******濕度,也稱為含濕量。在通風(fēng)和空調(diào)工程的設(shè)計計算中用處很大,在供熱工程中不常用。
(2)相對濕度——在空氣中水蒸汽的含量與同溫度下飽和空氣中水蒸汽含量的比值,稱為該空氣的相對濕度。其數(shù)值是0%—100%。它的測量通常采用干濕球溫度計,或毛發(fā)濕度計等。
在用干濕球溫度計測量時,經(jīng)過對干球溫度數(shù)值和濕球溫度數(shù)值的對比,然后查計算表,即可得出相對濕度的數(shù)值。如果相對濕度為100%,說明此時空氣中的水蒸汽已達(dá)到了這個溫度下的飽和狀態(tài),為飽和空氣;當(dāng)相對濕度為0%時,空氣即為無水的干空氣。
相對濕度對人體維持體溫的重要性,主要體現(xiàn)在兩個方面:一是相對濕度的大小,直接影響著人體汗液的蒸發(fā);二是相對濕度的大小,影響著空氣的導(dǎo)熱系數(shù),從而間接地影響了人體與空氣的熱傳導(dǎo)。
在寒冷的冬天,相對濕度高,因空氣的導(dǎo)熱系數(shù)增加,使人會感到陰冷。在炎熱的夏天,當(dāng)空氣的相對濕度高,使人的汗液不易蒸發(fā),人們會感到悶熱。
如果室內(nèi)空氣的相對濕度僅為10%左右時,說明空氣太干燥了,對人的健康不利,應(yīng)該使用空氣加濕器加濕。人們的生活經(jīng)驗表明,室內(nèi)空氣的相對濕度******控制在30%—40%左右。
3、空氣流動的速度
空氣的流速的大小直接影響物體和人體的散熱量,是空氣狀態(tài)的另一個重要參數(shù)。在寒冷的冬天,室外空氣流速大時,會增加維護(hù)結(jié)構(gòu)的散熱量。因此在大風(fēng)天應(yīng)提高供熱量。而冬季室內(nèi)空氣流?不應(yīng)大于0.5米/秒。 在炎熱的夏天,空氣流速大,會使人體散熱量增加,而且會很快地帶走汗液,使人體感到?jīng)隹?。因此,夏天?yīng)該采用風(fēng)扇等加大空氣的流速。
4、比熱,
空氣的比熱在供熱工程中也是進(jìn)行顯熱量計算的重要參數(shù)。但由于對空氣的加熱和冷卻,一般都是在大氣壓下進(jìn)行的,工程中稱之為定壓過程。 干空氣的定壓重量比熱是:C = 0.24大卡/公斤.攝氏度≈ 1.01千焦/公斤.攝氏度。雖然濕空氣中含有一定量的過熱蒸汽,但含量很少,因此在一般的計算時,可把干空氣的比熱近似地當(dāng)做濕空氣的比熱,不會造成誤差。