抛射、扩散和科安达效应

空气如何通过房间流动

一旦经过加热或冷却的空气从管道里出来，它就会通过一个 注册机或 散热器进入房间。空气在空间中的运动方式决定了房间的舒适度还是有热点和冷点。

射程是空气从散热器开始移动到速度降低至每分钟50英尺（feet per minute）之前所经过的距离。一个20英尺长的天花板散热器需要有足够的射程才能到达房间的对面墙壁。

扩散是空气模式的宽度。一个线性插槽散热器可以产生一个平坦宽广的模式。一个圆形天花板散热器可以产生一个辐射状的模式。

供暖注册机产生锥形或扇形的空气模式：空气沿着确定的几何形状向外推动。

回收注册机产生球形吸力区：空气从所有方向上均匀地被吸入。这就是为什么回收注册机可以放在房间任何地方的原因。

柯亚效应：移动的空气倾向于紧贴附近的表面。空气在天花板上吹过时，会紧贴着天花板，沿着更长的距离移动，而不是在开放空间中移动。正是因为这个原因，天花板上的散热器才能发挥这么好的效果：空气紧贴着天花板，沿着房间移动，然后沿着对面墙壁降下。天花板的几何形状成为了空气分布系统的一部分。

理解空气分布

一个会议室长30英尺，一个天花板上的散热器在一端。供暖空气从散热器出来时每分钟速度为700英尺（feet per minute）。

散热片、管道和表面积

热交换是一个表面积的问题

空调或热泵中的蒸发器式冷凝器是热量实际在空气与冷却剂之间传递的地方。传热速率取决于三个因素:温度差异、材料的热导率以及表面积。

你无法轻易改变温度差异（由冷却剂循环设置）或导率（铜和铝已经是优秀的导体）。所以HVAC工程师最大化表面积。

蒸发器式冷凝器由铜管与镀有薄铝波纹板制成。波纹板是薄片：通常厚度为0.006英寸：间距为每英寸8到20个波纹。

每英寸波纹数越多，表面积越大，传热能力也越强。但存在几何平衡：波纹越多，也意味着它们之间的空气通道变窄，从而增加了空气阻力，降低了通风效果。

每英寸8个波纹时，通风容易但表面积有限；每英寸20个波纹时，表面积巨大但冷凝器会限制通风。大多数住宅系统使用12-14个波纹每英寸作为最佳平衡。

这是一个纯粹的几何问题：如何在给定体积中最大化表面积，同时保持足够的开放截面以使空气通过？

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表面积平衡

A residential evaporator coil has fins spaced at 14 fins per inch. Each fin is 0.006 inches thick. The coil face is 20 inches wide & 18 inches tall.

空气属性作为几何

psychrometric图表：空气属性的几何表示

psychrometric图表是HVAC领域最重要的工具之一。它看起来很复杂，但实际上它只是空气属性的几何表示。

X轴: 干式温度：普通温度计读取的温度。

Y轴（右侧）: 湿度比：实际水汽每单位干气的质量（每磅干气的湿度粒子数量）。

曲线: 相对湿度。饱和线是100%RH曲线：空气无法承载更多的湿度超过这个曲线。较低的RH曲线弧度较低。

图表上的每个点都代表一个独特的空气状态。如果你知道任何两个属性（干式温度、湿式温度、相对湿度、露点、焓），你可以找到精确的点并读取所有其他属性。

HVAC过程是在这个图表上的几何路径：

- 有感觉加热（炉子）：沿着一个水平线向右移动：温度上升，湿度比保持不变。

- 有感觉降温（超过露点）：沿着一个水平线向左移动。

- 降温和去湿（典型的空调）：向左和向下移动：温度降低，水汽凝结出。

- 加湿：沿着恒定温度向上移动：添加湿度。

- 蒸发冷却（沼气机）：沿着一个恒定的湿式温度线向左和向上移动：温度降低，但湿度上升。

在心理温度图上描绘HVAC过程

考虑一个夏天的日子：室外空气是95摄氏度的干式温度，50%的相对湿度。你想将这个空气调节到75摄氏度，50%相对湿度以满足室内舒适。