空调系统设计说明书_范文

设计总说明

本设计为上海市某办公楼空调通风系统设计。该办公楼属大型办公建筑，总建筑面积约为55000㎡。地下两层，地上二十八层，建筑总高度为99.6m。地下两层为车库及设备用房，地上二十八层均为办公用房。该建筑的主要功能间有办公室、会议室、接待室等。全楼冷负荷为3080千瓦，全楼采用风冷热泵机组进行集中供给空调方式。

本建筑位于上海市。上海市地处我国东部沿海地区，东经121°43′，北纬31°16′。属于亚热带季风气候区，四季分明，夏热冬冷，春秋短暂，但由于地处沿海，雨季较为分散，以夏季雨量最大。夏季空调室外日平均温度30.4℃，办公室室内温度26℃，湿度65％，室内风速v ≤0.3 m/s；冬季办公室室内温度20℃，湿度40％，室内风速v≤0.2 m/s。

设计的依据主要有同济大学浙江学院毕业设计(论文)任务书《上海市某办公楼空调通风系统设计》、采暖通风与空调设计规范GBJ19—87、HV AC暖通空调节设计指南、高层民用建筑设计防火规范GB50045—95（2005版）、GB 50189-2005 公共建筑节能设计标准、简明通风设计手册等。

考虑该大厦为办公楼，空调的运行时间主要在上班时间，所以计算负荷时本设计取的时间为6—18时。此设计中的建筑主要房间为办公室，大多面积较小，且各房间互不连通，应使所选空调系统能够实现对各个房间的独立控制，综合考虑各方面因素，确定选用风机盘管加新风系统。在房间内布置吸顶式风机盘管，嵌入暗装的形式。将该集中系统设为风机盘管加独立新风系统，新风机组从室外引入新风处理到室内空气焓值，不承担室内负荷。风机盘管承担室内全部冷负荷及部分的新风湿负荷。风机盘管加独立新风系统由百叶风口下送和侧送。水系统采用闭式双管异程式，冷水泵四台，三用一备。

在冷负荷计算的基础上完成主机和风机盘管的选型，并通过风量、水量的计算确定风管路和水管路的规格，并校核最不利环路的阻力和压头用以确定风机和水泵。

通风设计方面，地下室为车库及设备用房，设计成机械送排风为主，自然进排风为辅的方式，其换气每小时不小于6次；卫生间排风设计为排风扇机械排风到外阳台，排风量按每小时不小于10次的换气量计算；考虑到办公室吸烟问题，也采用排风扇机械排风到外阳台，排风量为送风量的80％。电梯前室及楼梯间设计加压送风。

该设计按照建筑结构及其要求制定空调方案，力求能够满足使用的要求，即能够满足办公舒适性。此外还要从空调设计的科学合理性和经济性，以及建筑整体的美观度考虑。中央空调在现代建筑中越来越多的应用，技术也越来越成熟先进。能够有效的管理，一次性投资，后期使用方便，并且不占用建筑的有效空间。本文就是对中央空调的设计到选型，到校核计算的一个说明。从使用性到科学性再到经济性上做到好的结合。方案选择是整体考虑以及设计的总体思想，计算部分是整个设计的基础，绘图部分是与设计施工相联系的实际的走管和安装。三个部分相依相承，都与整个工程密不可分。各个部分都要保证科学合理，正确无误，经济适用。

本设计是真实性课题的典例。其中，有理论的分析计算，有中央空调方案的选择论证，有实际的绘图安装。是一个完整的工程设计实例。设计计算主要有冷负荷的计算，送风量的计算，管路的计算等。冷负荷的计算确定了各个房间的空气状况和调节条件，以及整个工程的负荷量。是确定室内空调调节方案的主要数据。也是选择冷水机组最主要的参考数据。送风量和管路的计算是面向实际设备和管路的数据资料。都是整个设计的基础。

在上面主要阶段完成以后还要对一些具体细节的问题加以论证思考并列出解决方案。比如管

路的腐蚀问题，排烟，保温问题，材料的选择问题等。整个设计中尽力能完善的解决工程中的实际常见问题。

本设计参考了大量的文献资料，手册图册，工程实例。尽力做到各个方面的最好的结合。但是由于资料的所限和水平的低微，一些疏漏和谬误不可避免，希望能随着自己学习的长进和研究的深入将方案做到最好。感谢各位师长能给与批评和指正，使我能够得到一个更合理的设计方案。

关键词：风机盘管加独立新风系统；负荷；管路设计；制冷机组

Abstract

This is a design of air conditioning system for the Shanghai office building. The Shanghai office building is a big-sized office building. The total floor area of building is 2024 m2. There are twenty-eight floors in the building. T he building’s height is 99.6m. In the building there are offices, meeting room,reception room and so on. Cooling load for the entire floor is 3080 kilowatts. The whole floor using Central Cooling Chillers to focus on the way .

The main rooms in the building are offices, most of them are very small, and the rooms are not connected. So the selected air-conditioning system should be able to achieve independent control of each room. Considering the various factors, determine to select the fan-coil system plus fresh air system. Arrangement in the room ceiling fan coil units, using the dark form of equipment. With this system, fresh air units deal with the introduction of a new wind to the indoor air enthalpy value, do not bear the load indoor. The fan-coil units bear all cooling load and part of its new rheumatoid load. Fan-coil plus an independent air system sent by the Venetian and the under side air delivery. Closed water system with a dual-track program, three cold-water pump, dual-use a prepared; cooling pumps three elections, one prepared by dual-use.

After the cooling load calculation, we can select the refrigeration machine , the fan coil units, the wind pipe and water pipes, the fresh air units and pumps. Read the relevant air-conditioning design manuals and complete the final design of the air-conditioning system.

Key words:PAU+FCU systems; load; pipeline design; refrigeration machine

目录

1 绪论 (1)

2 概况 (1)

2.1 工程概况 (1)

2.2 设计参数 (1)

2.2.1 气象参数 (1)

2.2.2 土建资料 (1)

2.2.3 人员资料 (3)

2.2.4 照明和设备资料 (3)

2.2.5 空调使用时间 (4)

2.2.6 动力状况 (4)

2.2.7 其他资料 (4)

3 设计方案的论证 (4)

3.1 办公楼空调特点 (4)

3.1.3 办公楼空调系统注意事项 (4)

3.2 方案比较 (5)

3.2.1 全空气系统 (5)

3.2.1 风机盘管加新风系统 (5)

3.3 方案确定 (6)

4 负荷计算 (6)

4.1 夏季空调负荷的构成和计算方法 (6)

4.1.1 外墙和屋面传热冷负荷计算公式 (6)

4.1.2 外窗温差传热冷负荷 (6)

4.1.3 外窗太阳辐射冷负荷 (6)

4.1.4 内围护结构的传热冷负荷 (7)

4.1.5 人体冷负荷 (7)

4.1.6 灯光冷负荷 (7)

4.1.7 设备冷负荷 (8)

4.1.8 渗透空气显热冷负荷 (8)

4.1.9 食物的显热散热冷负荷 (9)

4.1.10 伴随散湿过程的潜热冷负荷 (9)

4.2 冬季空调负荷的构成和计算方法 (9)

4.2.1 通过围护物的温差传热作用下的基本耗热量 (9)

4.2.2 附加耗热量 (10)

4.2.3 通过门窗缝隙的冷风渗透耗热量 (10)

5 空调过程和风量的确定 (11)

5.1 各房间新风量和新风负荷的确定 (11)

5.1.1 新风量的确定 (11)

5.1.2 新风冷负荷的确定 (11)

5.1.3 新风湿负荷的确定 (11)

5.2 空气处理过程的确定 (11)

5.2.1 风机盘管加新风系统夏季空气处理过程 (11)

5.2.2 风机盘管加新风系统冬季空气处理过程 (11)

6 空调设备的选型计算 (12)

6.1 新风处理机组的选择 (12)

6.2 风机盘管的选型计算 (12)

7 风系统设计 (12)

7.1 空调房间的气流组织 (12)

7.2 新风入口注意事项 (14)

7.3 风管的布置和制作要求 (14)

7.4 风管的选择 (14)

7.5 风管的水力计算 (14)

8 水系统设计 (16)

8.1 水系统的选择 (16)

8.2 水管的水力计算 (16)

8.2.1 基本公式 (16)

8.2.2 冷冻水管路水力计算 (16)

8.3 冷凝水管的设计 (17)

9 空调机房的设计 (17)

9.1 冷热源的选择 (17)

9.2 冷冻水泵的选择 (17)

9.3 冷冻水泵配管布置 (18)

9.4 补水系统的布置 (18)

9.5 空调水处理 (19)

10 消声减振方面的考虑 (19)

10.1 概述 (19)

10.2 空调设备的消声 (19)

10.3 空调设备的减振 (19)

11 保温防腐方面的考虑 (20)

11.1 风管的保温防腐 (20)

11.1.1 保温目的 (20)

11.1.2 保温材料的选择 (20)

11.1.3 保温层厚度的选择 (20)

11.2 水管的保温防腐 (20)

11.2.1 保温防腐目的 (20)

11.2.2 保温材料的选择 (20)

11.2.3 保温层厚度的选择 (20)

12 通风系统设计 (20)

12.1 地下车库的通风设计 (20)

12.2 卫生间的通风设计 (20)

12.3 电梯前室及楼梯间的加压送风 (20)

12.4 办公室的排风 (20)

结论 (21)

参考文献 (22)

附录 (23)

谢辞 (24)

上海市某办公楼空调通风系统设计

1 绪论

毕业设计是学生在校学完教学计划规定的全部课程后所必须进行的重要实践性教学环节。通过工程设计，综合利用和深化所学专业理论知识，培养独立工作能力及分析解决一般工程实践问题的能力，使学生受到具备工程师技能的基本训练。毕业设计在指导教师的指导下独立完成。在此过程中，学会有关暖通空调工程设计资料的收集和整理，充分运用参考资料，密切联系工程实际，积极发挥创造性，并注意应用本专业最新的科研成果。

本设计为上海市某办公楼空调通风系统设计。该办公楼属大型办公建筑，地下两层，地上二十八层。设计内容包括一层和六层的空调系统、地下车库及设备房的通风排烟、前室和楼梯间的加压送风、系统的消声防振等内容。设计的依据主要有采暖通风与空调设计规范GBJ19—87、HV AC暖通空调节设计指南、高层民用建筑设计防火规范GB50045—95等。

2 概况

2.1 工程概况

本建筑是一幢办公楼，位于上海市。上海市地处我国东部沿海地区，属于亚热带季风气候区，四季分明，夏热冬冷，春秋短暂，但由于地处沿海，雨季较为分散，以夏季雨量最大。

该建筑物地下两层，地上二十八层，地下两层为车库及设备用房，地上二十八层均为办公用房。该建筑的主要功能间有办公室、会议室、接待室等。建筑总高度为99.6m，总建筑面积约为2024㎡。设计的主要目的是使各功能间的室内空气符合风速、温度、湿度，及人体的舒适性需要。

2.2 设计参数

2.2.1 气象参数

A室外参数

表2-1 室外气象参数表

表2-2 室外计算温度表

B室内参数

表2-3 室内计算参数表

2.2.2 土建资料

该建筑地下一层层高6.6m ，地下二层层高4.2m ，地上一层层高5.1m ，二层层高4.5m ，三层层高3.6m ，四层层高3.4m ，五层层高4.8m ，六层至二十八层层高一致，为3.4m 。

本设计所取围护结构材料以参照 “公共建筑节能设计标准” 以及“建筑施工说明”为准，由于部分墙体表面装修材料不同而引起导热系数的微小变化在此忽略不计，只取主要墙体进行热阻计算，选取参照范围如下：

表2-4 夏热冬冷地区围护结构传热系数和遮阳系数限值

A 外墙和屋顶

所选择的外墙为普通II 类墙体，厚度为240mm 砖墙，示意图如图2-1所示：

图2-1 外墙示意图

K=0.90W/(m 2.k) R 0=1/K=1/0.90=1.1(㎡.k)/W

1砖墙

2泡沫混凝土 3木丝板 4白灰粉刷

B 屋面

所选择的屋面为普通III 类，屋面意示图如图2-2所示：

K=0.78W/( m 2·k)

图2-2 屋面示意图

C 内墙

内墙选择普通砖墙，厚度为240mm ，双面抹灰。内墙示意图如图2-3所示：

K=1.76 W /( m 2·k )

图2-3 内墙示意图

D 外窗

窗户类型为双层窗，3mm 普通玻璃；金属窗框，80%玻璃；窗户高1800mm 。窗内遮阳设施采用活动百叶帘。 K=2.99 W /( m 2·k) E 门 节能外门

名称：木(塑料)框夹板门和蜂窝夹板门 传热系数K 值：2.6W/(㎡.K) 2.2.3 人员资料

表2-5 不同类型房间人均占有的使用面积

2.2.4 照明和设备资料

表2-6 照明和设备功率

2.2.5 空调使用时间

办公楼空调每天使用10小时，即8：00~18：00

2.2.6 动力状况

夏季自来水水温为26 oC，水量水压够用；本建筑动力为工业动力电——380V—50Hz。2.2.7 其他资料

新风量定为每人30m3/h；

噪声控制要求办公室≤45dB(A)；会议室≤40-50 dB(A)；其他<40 dB(A)；

保持空调房间的大气压力比外界稍高，一般取5-10Pa；

3 设计方案的论证

3.1 办公楼空调特点

3.1.1 建筑特点

办公楼建筑多为钢筋混凝土的框架结构，采用自重型轻型墙体材料作为外围护结构。办公楼由吊顶或架空地板形成办公自动化机器和通讯设备的线性空间，办公楼层的净高为2.6m左右。

该办公楼层高不尽相同，与楼层和房间的用途有关，确定系统时应考虑层高对空调方案的影响，本着尽量节省建筑空间，尽量满足建筑功能和美观要求的原则，确定合理的空调方案。

3.1.2 使用特点

上班时人员集中，而下班后极少部分人员加班，这就要求办公楼的的空调系统，除应能满足大负荷时的用冷外，还应能高效微量供冷。为了保障人们的身体健康，需寻找到对其合适的空调系统方案，实现“低能耗、低运行费用、低排放量”的三低空调的最佳方案。

3.1.3 办公楼空调系统注意事项

A 过渡季节问题

一些高档办公楼，由于现代化办公设备的增多，室内发热量增加，有些房间过渡季也需要供冷，但是按夏季工况设计选用的设备容量较大，不能适应过渡季节小负荷运行的需要，运行能耗大，负荷难于控制。操作人员一般只是按室外气温来决定是否供冷，再加上高层建筑出于节能的需要，气密性较高，大部分窗户不能开启，按最小新风量设计的新风系统，新风量有限，不能加大，一些大楼虽然设有BAS系统，却无法控制过渡季的空调。

因此在设计时，从系统的划分和系统控制功能，除了满足冬夏两季的要求之外，还应考虑系统在过渡季根据气候变化和各分区房间的不同需求，能够同时供冷和供热，各系统的控制也能满足相应的使用要求。过渡季节外区可不用冷热源，但内区仍需要降温，这时应用室外空气直接进入内区降温，即节能又简单；或考虑采用一台小容量的制冷机。过渡季节尽量引入新风承担室内的热湿负荷，不启动冷源或热源。

B 加班问题

个别办公室或楼层需要节假日加班，为此最好不要设太大的集中空调系统。

C 节能问题

空高系统不仅要保证建筑物对室内环境的要求，还应从系统运行角度，综合考虑节能效果。一般情况下，业主特别是房地产开发商往往一次投资，而忽略日常的运行费用。实际上，由于采

取节能措施而增加的一次投资在两三年内即可收回，空调节能不仅仅会给投资者带来经济效益，更重要的是同时具有很大的社会效益。

3.2 方案比较

3.2.1 全空气系统

全空气系统一般选用组合式空调器进行空气处理，室内负荷全部由处理过的空气来负担，系统处理空气量大，所担负的空调面积也较大。因此适用于建筑空间较高，面积较大，人员较多的房间，以及房间温度和湿度要求较高，噪声要求较严格的空调系统。

全空气系统的主要优点为：

（1）使用寿命长。

（2）可以根据室外气象参数的变化和室内负荷变化实现全年多工况节能运行调节。

（3）充分利用室外新风，减少与避免冷、热抵消，减少冷冻机的运行时间。

（4）可以严格地控制室内温度和室内相对湿度。

（5）可以有效地采取消省和隔振措施,便于管理和维修。

其主要缺点为：

（1）空气比热、密度小，需空气量多，风道断面积大，输送耗能大。

（2）空调设备需集中布置在机房，机房面积较大，层高较高。

（3）除制冷及锅炉设备外空气处理机组和风管造价均较高。

（4）送回风管系统复杂，布置困难。

（5）支风管和风口较多时不易均衡调节风量，风道要求保温、影响造价。

（6）全空气空调系统一个系统不宜供多个房间的空调。因为回风系统可能造成房间之间空气交叉污染，另外调节也比较困难。

（7）设备与风管的安装工作量大，周期长。

3.2.1 风机盘管加新风系统

风机盘管加新风系统是目前应用广泛的一种空调系统，它由风机盘管来承担全部室内负荷，单独设新风机组，向室内补充所需新风。因此，在空调房间较多，面积较小，各房间要求单独调节，且建筑层高较高，房间温湿度要求不严格的房间，宜采用风机盘管家新风系统。

风机盘管加新风系统的主要优点有：

（1）布置灵活，可以和集中处理的新风系统联合使用，也可以单独使用。

（2）各空调房间互不干扰，可以独立地调节室温，并可随时根据需要开停机组，节省运行费用，灵活性大，节能效果好。

（3）与集中式空调相比不需回风管道，节约建筑空间。

（4）机组部件多为装配式、定型化、规格化程度高，便于用户选择和安装。

（5）只需新风空调机房，机房面积小。

（6）使用季节长。

（7）各房间之间不会互相污染。

其主要缺点为：

（1）对机组制作要求高，则维修工作量很大。

（2）机组剩余压头小，室内气流分布受限制。

（3）分散布置敷设各中管线较麻烦，维修管理不方便。

（4）水系统复杂，易漏水。

（5）过滤性能差。

按负担室内空调负荷所用的介质来分类可选择四种系统——全空气系统、空气—水系统、全水系统、冷剂系统。全空气系统分一次回风式系统和二次回风式系统，该系统是全部由处理过的空气负担室内空调冷负荷和湿负荷；空气—水系统分为再热系统和诱导器系统并用、全新风系统和风机盘管机组系统并用；全水系统即为风机盘管机组系统，全部由水负担室内空调负荷，在注重室内空气品质的现代化建筑内一般不单独采用，而是与新风系统联合运用；冷剂系统分单元式空调器系统、窗式空调器系统、分体式空调器系统，它是由制冷系统蒸发器直接放于室内消除室内的余热和余湿。对于较大型公共建筑，建筑内部的空气品质级别要求较高，全水系统和冷剂系统只能消除室内的余热和余湿，不能起到改善室内空气品质的作用。所以全水系统在本次的建筑空调设计时不宜采用。

综上所述，拟采用风机盘管加新风系统，风机盘管的新风供给方式用单设新风系统，独立供给室内。

3.3 方案确定

本次设计中的建筑主要房间为办公室，大多面积较小，且各房间互不连通，应使所选空调系统能够实现对各个房间的独立控制，综合考虑各方面因素，确定选用风机盘管加新风系统。在房间内布置吸顶暗装形式的风机盘管。风机盘管采取侧送下回的方式。

4 负荷计算

4.1 夏季空调负荷的构成和计算方法

4.1.1 外墙和屋面传热冷负荷计算公式

外墙或屋面传热形成的计算时刻冷负荷Qτ(W)，按下式计算：

Qτ=KFΔtτ-ξ(4-1)

式中F—计算面积，㎡；

τ—计算时刻，点钟；

τ-ξ—温度波的作用时刻，即温度波作用于外墙或屋面外侧的时刻，点钟；

Δtτ-ξ—作用时刻下，通过外墙或屋面的冷负荷计算温差，简称负荷温差，℃。

注：例如对于延迟时间为5小时的外墙,在确定16点房间的传热冷负荷时,应取计算时刻τ=16,时间延迟为ξ=5,作用时刻为τξ=16-5=11。这是因为计算16点钟外墙内表面由于温度波动形成的房间冷负荷是5小时之前作用于外墙外表面温度波动产生的结果。

当外墙或屋顶的衰减系数β<0.2时，可用日平均冷负荷Qpj代替各计算时刻的冷负荷Qτ：

Qpj=KFΔtpj (4-2)

式中Δtpj—负荷温差的日平均值，℃。

4.1.2hh 外窗温差传热冷负荷

通过外窗温差传热形成的计算时刻冷负荷Qτ按下式计算：

Qτ=KFΔtτ (4-3)

式中Δtτ—计算时刻下的负荷温差，℃；

K—传热系数。

4.1.3 外窗太阳辐射冷负荷

透过外窗的太阳辐射形成的计算时刻冷负荷Qτ，应根据不同情况分别按下列各式计算：（1）当外窗无任何遮阳设施时

Qτ=FCsCaJwτ (4-4)

式中Jwτ—计算时刻下太阳总辐射负荷强度,W/㎡；

（2）当外窗只有内遮阳设施时

式中Jwτ—计算时刻下太阳总辐射负荷强度,W/㎡；

（3）当外窗只有外遮阳板时

Qτ=[F1Jnτ+FJnnτ]CsCa (4-6)

注：对于北纬27度以南地区的南窗，可不考虑外遮阳板的作用，直接按式(4-4)计算。（4）当窗口既有内遮阳设施又有外遮阳板时

Qτ=[F1Jnτ+FJnnτ]CsCnCa (4-7)

式中Jnτ—计算时刻下，标准玻璃窗的直射辐射照度，W/㎡；

Jnnτ—计算时刻下，标准玻璃窗的散热辐射照度，W/㎡；

F1—窗上收太阳直射照射的面积；

F—外窗面积（包括窗框、即窗的墙洞面积）㎡

Ccl、CclN—冷负荷系数（CclN为北向冷负荷系数），无因次，按纬度取值；

Ca—窗的有效面积系数；本建筑采用的是双层透明中空玻璃窗，Ca=0.85

Cs—窗玻璃的遮挡系数；

Cn—窗内遮阳设施的遮阳系数；

注：对于北纬27度以南地区的南窗，可不考虑外遮阳板的作用，直接按式(4-5)计算。

4.1.4 内围护结构的传热冷负荷

（1）当邻室为通风良好的非空调房间时，通过内窗的温差传热负荷，可按式(4-3)计算。

（2）当邻室为通风良好的非空调房间时，通过内墙和楼板的温差传热负荷，可按式(4-1)计算，或按式(4-2)估算。此时负荷温差Δtτ、ξ及其平均值Δtpj，应按"零"朝向的数据采用。

（3）当邻室有一定发热量时，通过空调房间内窗、隔墙、楼板或内门等内围护结构的温差传热负荷，按下式计算：

Q=KF(twp+Δtls-tn) (4-8)

式中Q—稳态冷负荷，下同，W；

twp—夏季空气调节室外计算日平均温度，℃；

tn—夏季空气调节室内计算温度，℃；

Δtls—邻室温升，可根据邻室散热强度采用，℃。

4.1.5 人体冷负荷

人体显热散热形成的计算时刻冷负荷Q，按下式计算：

Qτ=nq1CclrCr (4-9)

式中Cr—群体系数；

n—计算时刻空调房间内的总人数；

q1—名成年男子小时显热散热量，W；

Cclr—人体显热散热冷负荷系数。

4.1.6 灯光冷负荷

照明设备散热形成的计算时刻冷负荷Qτ，应根据灯具的种类和安装情况分别按下列各式计算：

（1）白只灯和镇流器在空调房间外的荧光灯

Q=1000n1NXτ-T (4-10)

（2）镇流器装在空调房间内的荧光灯

Q=1200n1NXτ-T (4-11)

（3）暗装在吊顶玻璃罩内的荧光灯

式中N—照明设备的安装功率，kW；

n0—考虑玻璃反射，顶棚内通风情况的系数，当荧光灯罩有小孔，利用自然通风散热于顶棚内时，取为0.5-0.6，荧光灯罩无通风孔时，视顶棚内通风情况取为0.6-0.8；

n1—同时使用系数，一般为0.5-0.8；

T —开灯时刻，点钟；

τ-T—从开灯时刻算起到计算时刻的时间，h；

Xτ-T—τ-T时间照明散热的冷负荷系数。

4.1.7 设备冷负荷

热设备及热表面散热形成的计算时刻冷负荷Qτ，按下式计算：

Qτ=qsXτ-T (4-13)

式中T—热源投入使用的时刻，点钟；

τ-T—从热源投入使用的时刻算起到计算时刻的时间，ｈ；

Xτ-T—τ-T时间设备、器具散热的冷负荷系数；

qs—热源的实际散热量，W。

电热、电动设备散热量的计算方法如下：

（1）电热设备散热量

qs=1000n1n2n3n4N (4-14)

（2）电动机和工艺设备均在空调房间内的散发量

qs=1000n1aN (4-15)

（3）只有电动机在空调房间内的散热量

qs=1000n1a(1-η)N (4-16)

（4）只有工艺设备在空调房间内的散热量

qs=1000n1aηN (4-17)

式中N—设备的总安装功率，kW；

η—电动机的效率；

n1—同时使用系数，一般可取0.5-1.0；

n2—利用系数，一般可取0.7-0.9；

n3—小时平均实耗功率与设计最大功率之比，一般可取0.5左右；

n4—通风保温系数；

a—输入功率系数。

4.1.8 渗透空气显热冷负荷

（1）渗入空气量的计算

①通过外门开启渗入室内空气量G1(kg/h)，按下式估算：

G1=n1V1pw (4-18)

式中n1—小时人流量；

V1—外门开启一次的渗入空气量，m^3/h；

pw—夏季空调室外干球温度下的空气密度，kg/m^3。

②通过房间门、窗渗入空气量G2(kg/h)，按下式估算：

G2=n2V2pw (4-19)

式中n2—每小时换气次数；

V2—房间容积，m^3。

（2）渗透空气的显冷负荷Q(W)，按下式计算：

Q=0.28G(tw-tn) (4-20)

式中G—单位时间渗入室内的总空气量，kg/h；

tw—夏季空调室外干球温度，℃；

tn—室内计算温度，℃。

4.1.9 食物的显热散热冷负荷

进行餐厅冷负荷计算时，需要考虑食物的散热量。食物的显热散热形成的冷负荷，可按每位就餐客人8.7W考虑。

4.1.10 伴随散湿过程的潜热冷负荷

（1）人体散湿和潜热冷负荷

①人体散湿量按下式计算

D=0.001φng (4-21)

式中D—散湿量，kg/h；

g—名成年男子的小时散湿量，g/h。

②人体散湿形成的潜热冷负荷Q(W)，按下式计算：

Q=φnq2 (4-22)

式中q2—名成年男子小时潜热散热量，W；

φ—群体系数。

（2）渗入空气散湿量及潜热冷负荷

①渗透空气带入室内的湿量(kg/h)，按下式计算：

D=0.001G(dw-dn) (4-23)

②渗入空气形成的潜热冷负荷(W)，按下式计算：

Q=0.28G(iw-in) (4-24)

式中dw—室外空气的含湿量，g/kg；

dn—室内空气的含湿量，g/kg；

iw—室外空气的焓，kJ/kg；

in—室内空气的焓，KJ/KG。

（3）食物散湿量及潜热冷负荷

①餐厅的食物散湿量(kg/h)，按下式计算：

D=0.0115n (4-25)

式中n—就餐总人数。

②食物散湿量形成的潜热冷负荷(W)，按下式计算：

Q=8.7n (4-26)

（4）水面蒸发散湿量及潜热冷负荷

敞开水面的蒸发散湿量(kg/h)，按下式计算：

D=(a+0.00013v)(Pqb-Pq)AB/B1 (4-27)

式中A—蒸发表面积，㎡；

a—不同水温下的扩散系数；

v—蒸发表面的空气流速；

Pqb—相应于水表面温度下的饱和空气的水蒸气分压力；

Pq—室内空气的水蒸气分压力；

B—标准大气压，101325Pa；

B1—当地大气压（Pa）。

4.2 冬季空调负荷的构成和计算方法

4.2.1 通过围护物的温差传热作用下的基本耗热量

Qj = KFa(tn-tw) (4-28)

式中Qj —通过供暖房间某一面围护物的温差传热量(或称为基本耗热量), W;

K —该面围护物的传热系数, W/（㎡.℃);

F —该面围护物的散热面积, ㎡;

tn —室内空气计算温度, ℃;

tw —室外供暖计算温度, ℃;

a—温差修正系数.

注:对于内门、内墙、内窗,如果提供了邻室温差,

则基本耗热量计算公式如下:

Qj = KF×邻室温差(4-29)

其符号意义同上.该围护结构的附加耗热量等于其基本耗热量.

4.2.2 附加耗热量

Ql = Qj(1 + βch + βf)( 1 + βf.g) + Qjβx (4-30)

式中Ql—附加耗热量

βch —朝向附加率(或称朝向修正系数)

βf —风力附加率(或称风力修正系数)

βf.g—高度附加

βx—外门附加

4.2.3 通过门窗缝隙的冷风渗透耗热量

Qs = 0.28CpVρw(tn-tw) (4-31)

式中Cp—干空气的定压质量比热容, Cp = 1.0 Kj/(Kg*℃)

V—渗透空气的体积流量,m3/h

ρw—室外温度下的空气密度Kg/m3

tn —室内空气计算温度, ℃;

tw —室外供暖计算温度, ℃;

A V的确定

V = l1×L0×pow(m,b) (4-32)

式中l1 —外门窗缝隙长度,m

L0 —每米门窗缝隙的基准渗风量, m3/h.m

m —门窗缝隙的渗风量综合修正系数,

b —门窗缝隙渗风指数, b = 0.56 ~ 0.78 当无实测数据的时候可以取b = 0.67 B L的确定

L = a1×pow( (v10×v10×ρw/2),b) (4-33)

式中a1—门窗缝隙渗系数, m^3/(m * h * Pab), 注: Pab代表: Pa(帕)的b次方v10 —基准高度冬季室外最多风向的平均风速, m/s

C m的确定

m = Cr × Cf × ( pow(n, 1/b) + C ) × Ch (4-34)

式中Cr—热压系数,

Cf—风压差系数, m / s, 当无实测数据的时候,可取0.7

C—作用于门窗分析两侧的有效热压差和有效风压差之比;

Ch —高度修正系数, 可按下式计算

Ch = 0.3 × pow( h, 0.4 ) (4-35)

h —计算门窗的中心线的标高.

D C的确定

C = 70 ×{(hz - h)/[Cf ×v10 ×v10 ×pow( h, 0.4) ]} ×[(tn' - tw)/(273 + tn')]

(4-36)

式中hz —热压单独作用下, 建筑物中和界的标高, m

tn'—建筑物内形成热压作用的竖井计算温度.

5 空调过程和风量的确定

5.1 各房间新风量和新风负荷的确定

5.1.1 新风量的确定

新风量的确定于室内空气品质和能量消耗有关。一般原则为：

（1）满足卫生要求；

（2）补充局部排风量；

（3）保证空调房间的正压要求，房间维持正压，此项可不计。

在实际工程设计中，如果计算新风量不足总风量的10%，则应该取系统风量的10%。

本次空调设计中新风量定为每人30m3/h，人员密度如表2-5所示。即可求出各个房间的新风量。

5.1.2 新风冷负荷的确定

各个房间的新风量确定以后就可以利用公式确定各个房间的新风冷负荷。

CL W＝1.2L W?(h W-h N) W （5-1）

式中CL W—空调房间的新风冷负荷；

L W—空调房间的新风量；

h W—空调房间室外状态点的焓值；

h N —空调房间室内状态点的焓值；

5.1.3 新风湿负荷的确定

新风湿负荷Ww，可按下式计算：

Ww=3.6Gw(dw-dn) kg/h （5-2）

式中Gw—新风量kg/s；

dw—夏季空调室外计算参数时含湿量g/kg；

dn—室内空气含湿量g/kg。

5.2 空气处理过程的确定

5.2.1 风机盘管加新风系统夏季空气处理过程

本建筑各层均采用风机盘管加新风空调系统。风机盘管的新风供给方式用单设新风系统，独立供给室内。

风机盘管加新风系统的空气处理方式有：

（1）新风处理到室内状态的等焓线，不承担室内冷负荷；

（2）新风处理到室内状态的等含湿量线，新风机组承担部分室内冷负荷；

（3）新风处理到焓值小于室内状态点焓值,新风机组不仅承担新风冷负荷，还承担部分室内显热冷负荷和全部潜热冷负荷，风机盘管仅承担一部分室内显热冷负荷，可实现等湿冷却，可改善室

内卫生和防止水患；

（4）新风处理到室内状态的等温线风机盘管承担的负荷很大，特别是湿负荷很大，造成卫生问题和水患；

（5）新风处理到室内状态的等焓线，并与室内状态点直接混合进入风机盘管处理。风机盘管处理的风量比其它方式大，不易选型。

本设计选择新风处理到室内状态的等焓线，不承担室内冷负荷的空气处理方案。

空气处理过程确定以后就可以根据公式（5-1）确定各个房间的新风冷负荷。

5.2.2 风机盘管加新风系统冬季空气处理过程

本建筑冬季采用空调供暖，不作单独的采暖系统。空调供暖工况下采用与夏季相同的风量。

室外新风经过新风处理机组加热到与室内空气等温的状态，再经过加湿以后与经过风机盘管处理的室内空气混合后送入空调房间承担室内的热负荷。新风热负荷由新风处理机组中的热循环水承担，室内负荷由风机盘管中的循环热水承担。两者的热水由热交换器通过与市政热水管网换热得到，并由二次网的热水循环水泵送到各个空气处理机组和风机盘管中。

6 空调设备的选型计算

6.1 新风处理机组的选择

计算求得一层和六层的新风量。

风机盘管加新风系统的新风处理机组的选择，其主要的技术参数如下：

表6-1 新风处理机组的性能参数

6.2 风机盘管的选型计算

本系统中夏季室内的冷负荷全部由风机盘管承担。风机盘管的冷量即为室内冷负荷。

室内所需的总风量可以由公式

L Z=Q/（hn-ho）（6-1）

式中L Z—空调房间内的所需的总风量，

Q—空调房间的冷负荷，

hn—空调房间内空气状态的焓值，

ho—空调房间送风状态点的焓值，

求得总送风量后根据公式

L F= L Z—L X（6-2）

式中 L F —风机盘管的送风量，

L Z —空调房间所需的总风量， L X —空调房间的新风量，

可以求得风机盘管的处理风量。

根据所需风量、冷量及中等风速选型原则，选择各个空调房间的风机盘管。

7 风系统设计

7.1 空调房间的气流组织

本设计室内温湿度参数冬季供暖20℃，φ=40%；夏季空调26℃，φ=65%，房间送风高度不大于2.8米，设计的空调系统为舒适性空调，根据《实用供热空调设计手册》表11.9-1中所示气流组织的基本要求，本设计办公室气流组织选择上送上回送风方式。

根据风量、送风距离、颈部风速，选择合适的双层百叶式送风口。 房间送风的气流组织进行计算如下：

本计算方法理论依据张萍编著的《中央空调实训教程》。

（1）选定送风口形式，拟采用双层百叶送风口，其紊流系数为α=0.16。 （2）选取送风温差Δt

Δt=Q/(ρC L) (7-1)

Q —室内冷负荷，W ； L — 房间的总送风量，m3/h ； C —水的比热，J/kg·oC ； ρ—水的密度, kg/m 3； （3）定送风口的出流速度v o

0/36.0v d F n = m/s (7-2)

Fn —垂直于单股射流的空间断面面积，m2, d0—送风口直径或当量直径，m 。

L v B H d F n 0

017.53??= (7-3)

H —房间高度，m ； B —房间宽度，m ；

L — 房间的总送风量，m3/h ；

若v o 在2～5m/s 范围之间，则满足要求。否则重新计算。 （4）确定送风口数目N

2

?

???

????=

-x x a B

H N (7-4)

α—送风口紊流系数； x —送风射流的射程，m ；

x —受限射流无因次距离，

n

F x a x ?=

-

(7-5)

式中其他符号含义同上。 （5）确定送风口尺寸 由下式算得每个风口面积f

N v L f ?=

03600 m2 (7-6)

f —送风口面积；

式中其他符号含义同上。 （6）校核射流的贴附长度 阿基米德数Ar 按下式计算：

()n

n T v T T d g Ar ?-?=

2

000 (7-7)

T 0—射流出口温度，K ； Tn —房间空气温度，K ； d 0—风口面积当量直径，m ； g —重力加速度，m/s2； 式中其他符号含义同上。

由Ar 数的绝对值查得x/d 0值，就可以得到射流贴附长度x 。 校核是否满足要求。

（7）校核房间高度 房间高度>=H 为满足要求；

H=h+w+0.07?x+0.3 m (7-8) h —空调区高度，一般取2m ； w —送风口底边至顶棚距离，m ； 0.07?x —射流向下扩展的距离，m ； 0.3—安全系数，m 。

经计算，所有风口均满足要求。 7.2 新风入口注意事项

（1）新风进口位置：本系统采用独立的新风系统，因此只须考虑风机盘管机组配置合理；布置时应尽量使排风口与进风口远离，进风口应尽量放在排风口的上风侧，且应低于排风口；为避免吸入室外地面灰尘，进风口底部应距地面不宜低于2m 。

（2）新风口其他要求：进风口应设固定的百叶窗，在多雨地区，宜采用防水的百叶窗。 7.3 风管的布置和制作要求

（1）风管应注意布置整齐，美观和便于维修、测试，应与其他管道统一考虑，要防止冷热源管道之间的不利影响，设计时应考虑各管道的装拆方便。

（2）风管布置应尽量减少局部阻力，弯管中心曲率半径要不小于其风管直径或边长。一般采用1.25倍直径或边长。

（3）风管法兰间应放置具有弹性的垫片，如海绵橡胶、橡皮等，以防止漏风，风管与风管之间不应有看得见的孔洞。

（4）风管涂漆。本系统设计时选用镀锌薄板钢板，可以不涂漆，但咬口损坏处要涂漆，施工时

已发现锈蚀时要涂漆。

风道的种类很多，结合多种因素综合考虑，选择镀锌薄钢板矩形低速风道。 7.4 风管的选择

（1）按风道的形状 矩形风道：矩形风道具有占用的有效空间少，易于布置，及管件制作相对简单等优点。广泛地用于民用建筑空调系统。为避免矩形风道阻力过大，其宽高比小于6，最大不应超过10，在建筑空间允许的条件下，愈接近于1愈好。

（2）按风道材料 金属风道：这类风道材料，主要包括普通薄钢板（黑铁皮），镀锌薄钢板（白铁皮）及不锈钢板。钢板厚度一般在0.5—1.5mm 。金属风道的优点是易于加工制作，安装方便，具有一定的机械强度和良好的防火性能，气流阻力较小，因而，广泛用于通风空调系统。 （3）按风道内的空气流速 低速风道：风道内的空气流速小于8m/s 。由于风速较低，与风机产生的主噪声源相比，风道系统产生的气流噪声可以忽略不计，广泛用于民用建筑通风空调系统。 7.5 风管的水力计算

风管的水力计算是在系统和设备布置、风管材料、各送排风点的位置和风量均已知确定的基础上进行的。其主要目的是，确定各管段的管径和阻力，保证系统内达到要求的风量分配。最后确定风机型号和动力消耗。

风管水力计算方法有假定流速法、压损平均法和静压复得法等几种，这里采用假定流速法，假定流速法的特点是先按技术经济要求选定风管的流速，再根据风管的风量确定风管的断面尺寸和阻力。

假定流速法的计算步骤和方法如下：

（1）绘制空调系统轴测图，并对管段风道进行编号。

（2）确定风道内的合理流速。在输送空气量一定的情况，增大流速可使风管断面积减小，制作风管所消耗的材料，建设费用等较低，但同时也会增加空气流经风管的流动阻力和气流噪声，增大空调系统的运行费用；减小风速则可降低输送空气的动力损耗，节省空调系统的运行费用，降低气流噪声，但却增加风管制作消耗的材料及建设费用。因此必须根据风管系统的建设费用、运行费用和气流噪声等因素进行技术经济比较。考虑不同噪声要求下，风管推荐风速详见表7-1：

表7-1 风管推荐风速

（3）根据各风道的风量和选择的流速确定各管段的断面尺寸，计算沿程阻力和局部阻力。注意阻力计算应该选择最不利环路（即阻力最大的环路）进行。

阻力计算可按以下步骤计算： ①沿程阻力损失：

（7-9） 式中， l —风管的长度，m ；

ΔPm —单位长度风管沿程阻力损失，ΔPm 可按下式计算：

（7-10）

式中 λ—摩擦阻力系数；

ρ—空气密度，kg/m3；

l p P m

y ?=ρ

λ22v d p e

m ?=?