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摘要
本設計為廣州市某廠區(qū)高層辦公樓空調系統(tǒng),擬為之設計合理的中央空調系統(tǒng),為室內工作人員提供舒適的工作環(huán)境。
設計內容包括: 空調冷負荷的計算；空調系統(tǒng)的劃分與系統(tǒng)方案的確定；冷源的選擇;空調末端處理設備的選型；風系統(tǒng)的設計與計算；室內送風方式與氣流組織形式的選定；水系統(tǒng)的設計、布置與水力計算； 風管系統(tǒng)與水管系統(tǒng)保溫層的設計；消聲防振設計；等內容。
本設計依據有關規(guī)范考慮節(jié)能和舒適性要求，設計的空調系統(tǒng)采用風機盤管—新風系統(tǒng)。
關鍵字：辦公樓；中央空調；風機盤管—新風系統(tǒng)；性能比較。
Abstract
The graduation project designs a central air conditioning system for a official building in Guangzhou City, so as to create a comfortable work environment for the stuff.
It contains: cooling load calculation; the estimation of system zoning; the selection of refrigeration units; the selection of air conditioning equipments; the design of air duct system and calculation; the estimation of air distribution method and the selection of relevant equipments; the design of water system and its resistance analysis; the insulation of air duct plant and chilled water pipes; noise and vibration control; etc.
According to some correlation standard, allow for energy safe and indoor comfort, the air condition system of the design is Fan coil units (FCUs)--fresh air system.
Key words: official building; Central air conditioning;
Fan coil units (FCUs)--fresh air system;
The function compare.
目錄
緒論 1
第一章 設計依據及設計參數 2
1.1 設計依據 2
1.2 設計參數（廣州） 2
1.3 設計范圍 3
第二章 系統(tǒng)方案的選擇 4
2.1 辦公樓空調特點 4
2.2 方案比較 4
2.3 方案確定 6
2.4 風機盤管結構及工作原理...............................................................................................................7
2.4 水系統(tǒng)方案選擇...............................................................................................................................8
第三章 夏季空調冷負荷計算 10
3.1空調區(qū)冷負荷的組成 10
3.2 空調區(qū)冷負荷計算的準備工作 10
3.2.1 圍護結構的夏季熱工指標 10
3.2.2 城市分組 10
3.3 空調區(qū)冷負荷計算 11
3.3.1 外墻、架空樓板和屋面?zhèn)鳠崂湄摵?11
3.3.2 透過玻璃窗的日射得熱引起的冷負荷 12
3.3.3 內墻,內門等內圍護結構形成的瞬時冷負荷 13
3.3.4 外玻璃窗瞬變傳熱引起的冷負荷 14
3.3.5人體顯熱冷負荷 14
3.3.6 設備顯熱冷負荷 16
3.3.7 人體散濕形成的潛熱冷負荷 16
3.3.8 空調區(qū)的計算冷負荷 17
3.4 空調建筑的計算冷負荷 18
3.5 各空調系統(tǒng)的計算冷負荷 18
第四章 夏季空調區(qū)濕負荷計算 19
4.1 人體散濕量 19
4.2 滲透空氣帶入的濕量 19
4.3 食物散濕量 19
4.4 敞開水面的蒸發(fā)散濕量 19
4.5 夏季空調區(qū)濕負荷 19
第五章 風機盤管加新風系統(tǒng)的設計計算 20
5.1 新風系統(tǒng)的送風形式 21
5.2 新風量的確定 21
5.3 夏季工況空調過程設計 21
5.4 風機盤管機組的選擇計算 23
5.4.1 選型依據 24
5.4.2 風機盤管機組選型 24
5.5 室內空氣加濕器的選型 25
5.6 新風機組的選型 25
第六章 空調風系統(tǒng)的設計計算 26
6.1 空調區(qū)的氣流組織 26
6.2 氣流組織的基本要求 26
6.3 送風形式的選擇 26
6.4 散流器的選擇計算 27
6.4.1 散流器平送氣流組織設計計算內容 27
6.4.2 散流器平送氣流設計步驟 28
6.4.3 散流器選擇計算舉例 29
6.5 回風口的選擇計算 30
6.5.1 臥式暗裝機組回風口的選擇 30
6.6 風口布置 30
6.7 風系統(tǒng)的水力計算 31
6.7.1 風管的布置和設計計算原則 31
6.7.2 計算方法 31
6.7.3 風系統(tǒng)水力計算舉例 32
6.7.4 風管的布置及附件 34
第七章 空調水系統(tǒng)的設計計算 35
7.1 空調水系統(tǒng)的設計原則 35
7.2 冷水系統(tǒng)的水力計算 35
7.2.1 計算方法 35
7.2.2 計算舉例 35
7.3 冷凝水系統(tǒng) 36
7.4 水系統(tǒng)安裝要求 37
第八章 冷熱源機房的設計與設備的選擇 39
8.1 空調系統(tǒng)的設計冷負荷 39
8.2機組選擇計算 39
8.3 冷凍水循環(huán)泵的選型計算 40
8.4 冷凍水補水系統(tǒng)的選型計算 41
8.4.1 系統(tǒng)補水量 41
8.4.2 補水點及補水泵的選擇 41
8.5 冷凍水分、集水器的選型 42
8.6 冷卻水塔選型.................................................................................................................................42
第九章 管道保溫與防腐 43
9.1 管道保溫 43
9.1.1 保溫目的 43
9.1.2 保溫材料的選用 43
9.1.3 保溫經濟厚度 44
9.2 管道防腐 44
第十章 消聲減震設計 45
101 消聲設計 45
10.1.1 管道系統(tǒng)消聲設計的步驟 45
10.1.2 消聲器使用過程中應當注意的幾個問題 45
10.2 減震設計 45
結論 47
謝辭 48
參考文獻 49
5
緒論
隨著國內大中型建筑中央空調的更新?lián)Q代以及戶式中央空調的快速增長，中央空調這塊市場“蛋糕”正吸引越來越多的眼球。正當空調新生力量的強熱姿態(tài)迅猛堀起的時候，整個空調產業(yè)的格局已經開始變化，和前幾年建筑業(yè)的發(fā)展相比，目前的發(fā)展商將眼光放的更遠，他們不再片面的追求容積率及如何將開發(fā)成本降低，而是更多的考慮以人為本，開發(fā)真正舒適度高、建筑質量高的居住及商用建筑。
? 在中國以快速的腳步走向世界的同時。為了適應國際貿易、旅游、及城市建設迅速發(fā)展的需要，高層建筑的發(fā)展不會停留在過去的發(fā)展水平，特別是對建筑物內的空氣品質及舒適程度的要求也會越來越高。新建的大中商業(yè)建筑紛紛安裝了空調系統(tǒng)，以提高商場的檔次，吸引更多的顧客。各大城市中頻頻展開的“商戰(zhàn)”更加速了空調系統(tǒng) 在商業(yè)建筑中的普及。
空調產業(yè)是一個傳統(tǒng)標準化產業(yè)，要革命性創(chuàng)新是十分困難的，商業(yè)建筑不斷的增多，以及人們對室內空氣的溫濕度、潔凈度和空氣品質問題越來越重視。由于能源的緊缺，節(jié)能問題越來越引起人們的重視。因此迫切需要為商業(yè)建筑物安裝配置節(jié)能、健康、舒適的中央空調系統(tǒng)來滿足人們對高生活水平的追求。
第一章 設計依據及設計參數
1.1 設計依據
（1）建設方對本專業(yè)的設計要求
（2）建筑物的平面、立面、剖面和其他大樣詳圖
（3）《采暖通風與空氣調節(jié)設計規(guī)范》（GB50019-2003）
（4）《實用供熱空調設計手冊（第二版）》，中國建筑工業(yè)出版社，陸耀慶主編
（5）《空氣調節(jié)設計手冊（第二版）》
（6）《空氣調節(jié)設計手冊》，1983年，中國建筑工業(yè)出版社
（7）《建筑環(huán)境學》（第二版），中國建筑工業(yè)出版社，朱穎心主編
（8）《供暖通風設計手冊》，1987年，中國建筑工業(yè)出版社，陸耀慶主編
（9）《高層民用建筑設計規(guī)范》
1.2 設計參數（廣州市）
地理位置：東經113°31''，北緯23°
夏季空調室外計算參數：（參考廣州市）
大氣壓 100.45Kpa
夏季空調室外計算日平均溫度 30.1℃
夏季空調室外計算干球溫度 33.5℃
夏季空調室外計算濕球溫度 27.7℃
夏季通風室外計算溫度 31℃
夏季室外平均風速 1.8m/s
夏季通風室外計算相對濕度 65%
冬季空調室外計算參數：（參考廣州市）
大氣壓 101.95Kpa
冬季空調室外計算溫度： 5℃
冬季空調室外計算相對濕度： 70%
冬季室外平均風速： 2.4m/s
冬季通風室外計算溫度 13℃
室內空調主要計算參數：
根據設計方要求及《簡明空調設計手冊》1.5.2，《辦公建筑設計規(guī)范》4.2.2本設計室內各房間的冬、夏季空調計算參數如表1-1：
表1-1 室內參數表
空調區(qū)
夏季
溫度
相對濕度
一至九層
26
65
噪聲標準（A）：一般辦公室40-55
工作制：上午8：00-12：00，下午13：00-18：00
1.3 設計范圍
一至九層均為夏季供冷。
第二章 系統(tǒng)方案的選擇
2.1辦公樓（寫字樓）空調特點
1）建筑特點
辦公樓的外圍護結構多為鋼筋混凝土的框架結構,采用自重的輕型墻體材料作為外圍護結構。大量采用玻璃幕墻,采用大面積單層玻璃幕墻加鋁合金飾板作為高層寫字樓外圍護結構的主流,其玻璃幕墻主要為6mm或8mm厚度的熱反射鍍膜玻璃。辦公樓由吊頂或架空地板形成辦公自動化機器和通訊設備的線性空間，辦公樓的凈高為2.6m左右。
2）使用特點
辦公樓的使用性質與時間全樓大體一致,所以整幢樓可選擇用同樣的空調系統(tǒng)和設備,管理比較方便。辦公樓一般采用集中或半集中空調系統(tǒng)。
3)辦公樓空調系統(tǒng)注意事項
a.分區(qū)問題：按建筑物分為內區(qū)和外區(qū),也可以按朝向分或根據房間用途、標準高低、負荷變化以及使用時間等特點劃分系統(tǒng)。
b.過度季節(jié)問題：過度季節(jié)外區(qū)可不用冷熱源,但內區(qū)仍需要降溫,這時應用室外空氣直接進入內區(qū)降溫,即節(jié)能又簡單;或考慮采用一臺小容量的制冷機。
c.加班問題：個別辦公樓或某層需要節(jié)假日加班,為此最好不要設太大的集中空調系統(tǒng)。
d.特殊房間的個別控制問題：用風機盤管系統(tǒng)以便控制。
2.2方案比較
表2.1 全空氣系統(tǒng)與空氣－水系統(tǒng)方案比較表 [2]
比較項目
全空氣系統(tǒng)
空氣－水系統(tǒng)
設備布置與機房
1． 空調與制冷設備可以集中布置在機房
2． 機房面積較大層高較高
3． 有時可以布置在屋頂或安設在車間柱間平臺上
1． 只需要新風空調機房、機房面積小
2． 風機盤管可以設在空調機房內
3． 分散布置、敷設各種管線較麻煩
風管系統(tǒng)
1． 空調送回風管系統(tǒng)復雜、布置困難
2． 支風管和風口較多時不易均衡調節(jié)風量
1． 放室內時不接送、回風管
2． 當和新風系統(tǒng)聯(lián)合使用時，新風管較小
節(jié)能與經濟性
1． 可以根據室外氣象參數的變化和室內負荷變化實現全年多工況節(jié)能運行調節(jié)，充分利用室外新風減少與避免冷熱抵消，減少冷凍機運行時間
2． 對熱濕負荷變化不一致或室內參數不同的多房間不經濟
3． 部分房間停止工作不需空調時整個空調系統(tǒng)仍需運行不經濟
1． 靈活性大、節(jié)能效果好，可根據各室負荷情況自我調節(jié)
2． 盤管冬夏兼用，內避容易結垢，降低傳熱效率
3． 無法實現全年多工況節(jié)能運行
使用壽命
使用壽命長
使用壽命較長
安裝
設備與風管的安裝工作量大周期長
安裝投產較快，介于集中式空調系統(tǒng)與單元式空調器之間
維護運行
空調與制冷設備集中安設在機房便于管理和維護
布置分散維護管理不方便，水系統(tǒng)布置復雜、易漏水
溫濕度控制
可以嚴格地控制室內溫度和室內相對濕度
對室內溫度要求嚴格時難于滿足
空氣過濾與凈化
可以采用初效、中效和高效過濾器，滿足室內空氣清潔度的不同要求，采用噴水室時水與空氣直接接觸易受污染，須常換水
過濾性能差，室內清潔度要求較高時難于滿足
消聲與隔振
可以有效地采取消防和隔振措施
必須采用低噪聲風機才能保證室內要求
風管互相串通
空調房間之間有風管連通，使各房間互相污染，當發(fā)生火災時會通過風管迅速蔓延
各空調房間之間不會互相污染
表2.2 風機盤管+新風系統(tǒng)的特點表[2]
優(yōu)點
1)布置靈活，可以和集中處理的新風系統(tǒng)聯(lián)合使用，也可以單獨使用
2)各空調房間互不干擾，可以獨立地調節(jié)室溫，并可隨時根據需要開停機組,節(jié)省運行費用，靈活性大，節(jié)能效果好
3)與集中式空調相比不需回風管道，節(jié)約建筑空間
4)機組部件多為裝配式、定型化、規(guī)格化程度高，便于用戶選擇和安裝
5)只需新風空調機房，機房面積小
6)使用季節(jié)長
7)各房間之間不會互相污染
缺點
1)對機組制作要求高，則維修工作量很大
2)機組剩余壓頭小室內氣流分布受限制
3)分散布置敷設各中管線較麻煩，維修管理不方便
4)無法實現全年多工況節(jié)能運行調節(jié)
5)水系統(tǒng)復雜，易漏水
6)過濾性能差
適用性
適用于旅館、公寓、醫(yī)院、辦公樓等高層多層的建筑物中,
需要增設空調的小面積多房間建筑室溫需要進行個別調節(jié)的場合
表2.3 風機盤管的新風供給方式表[1]
供給方式
示意圖
特點
適用范圍
房間縫隙自然滲入
1)無規(guī)律滲透風，室溫不均勻
2)簡單、方便
3)衛(wèi)生條件差
4)初投資與運用費用低
5)機組承擔新風負荷，長時間在濕工況下工作
1)人少，無正壓要求，清潔度要求不高的空調房間
2)要求節(jié)省投資與運行費用的房間
3)新風系統(tǒng)布置有困難或舊有建筑改造
機組背面墻洞引入新風
1)新風口可調節(jié)，冬、夏季最小新風量；過渡季大新風量
2)隨新風負荷變化，室內直接受影響
3)初投資與運行費節(jié)省
4)須作好防塵、防噪聲、防雨、防凍措施
5)機組長時間在濕工況下工作
同上
房高為6m以下的建筑物
單設新風系統(tǒng)，獨立供給室內
1)單設新風機組，可隨室外氣象變化進行調節(jié)，保證室內濕度與新風量要求
2)投資大
3)占有空間多
4)新風口盡量緊靠風機盤管，為佳
要求衛(wèi)生條件嚴格和舒適的房間，目前最常采用此方式
單設新風系統(tǒng)供給風機盤管
1)單設新風機組，可隨室外氣象變化進行調節(jié)，保證室內濕度與新風量要求
2)投資大
3)新風按至風機盤管，與回風混合后進入室內，加大了風機風量，增加噪聲
要求衛(wèi)生條件嚴格的房間，目前較少采用此種方式
本設計為辦公樓的空調系統(tǒng)設計，系統(tǒng)的選定應注意檔次和安全的要求，按負擔室內空調負荷所用的介質來分類可選擇四種系統(tǒng)——全空氣系統(tǒng)、空氣—水系統(tǒng)、全水系統(tǒng)、冷劑系統(tǒng)。全空氣系統(tǒng)分一次回風式系統(tǒng)和二次回風式系統(tǒng)，該系統(tǒng)是全部由處理過的空氣負擔室內空調冷負荷和濕負荷；空氣—水系統(tǒng)分為再熱系統(tǒng)和誘導器系統(tǒng)并用、全新風系統(tǒng)和風機盤管機組系統(tǒng)并用；全水系統(tǒng)即為風機盤管機組系統(tǒng)，全部由水負擔室內空調負荷，在注重室內空氣品質的現代化建筑內一般不單獨采用，而是與新風系統(tǒng)聯(lián)合運用；冷劑系統(tǒng)分單元式空調器系統(tǒng)、窗式空調器系統(tǒng)、分體式空調器系統(tǒng)，它是由制冷系統(tǒng)蒸發(fā)器直接放于室內消除室內的余熱和余濕。對于較大型公共建筑，建筑內部的空氣品質級別要求較高，全水系統(tǒng)和冷劑系統(tǒng)只能消除室內的余熱和余濕，不能起到改善室內空氣品質的作用，所以全水系統(tǒng)和冷劑系統(tǒng)在本次的建筑空調設計時不宜采用。
終上所述，擬采用風機盤管加新風系統(tǒng)，風機盤管的新風供給方式用單設新風系統(tǒng)，獨立供給室內。
2.3方案的確定
本辦公樓采用風機盤管加新風系統(tǒng)，分成兩個區(qū)（東區(qū)和西區(qū)）。因為辦公室是間歇性使用，白天使用，晚上關閉，人員分布較平均，同時各房間冷熱負荷并不相同需要進行個別的調節(jié)，導致熱濕比不同，所以全空氣系統(tǒng)并不適合。每層設有新風機組，可以由同層的新風機組送入室內，和風機盤管一起滿足室內的冷熱負荷?！?
風機盤管空調方式，這種方式風管小，可以降低房間層高，但維修工作量大，如果水管漏水或冷水管保溫不好而產生凝結水，對線槽內的電線或其它接近樓地面的電器設備是一個威脅，因此要求確保管道安裝質量。風機盤管加新風系統(tǒng)占空間少，使用也較靈活，但空調設備產生的振動和噪音問題需要采取切實措施予以解決。對于該系統(tǒng)所存在的缺點，可在設計當中根據具體的問題予以解決和彌補。
2.4風機盤管機組的結構和工作原理
風機盤管機組是空調機組的末端機組之一,就是將通風機、換熱器及過濾器等組成一體的空氣調節(jié)設備。機組一般分為立式和臥式兩種,可以按室內安裝位置選定,同時根據室內裝修要求可做成明裝或暗裝。風機盤管通常與冷水機組(夏)或熱水機組(冬)組成一個供冷或供熱系統(tǒng)。風機盤管是分散安裝在每一個需要空調的房間內(如賓館的客房、醫(yī)院的病房、寫字樓的各寫字間等)。
風機盤管機組中風機不斷循環(huán)所在房間內的空氣和新風，使空氣通過供冷水或供熱水的換熱器被冷卻或加熱，以保持房間內溫度。在風機吸風口外設有空氣過濾器，用以過濾被吸入空氣中的塵埃，一方面改善房間的衛(wèi)生條件，另一方面也保護了換熱器不被塵埃所堵塞。換熱器在夏季可以除去房間的濕氣，維持房間的一定相對濕度。換熱器表面的凝結水滴入接水盤內，然后不斷地被排入下水道中。
由于本系統(tǒng)采用風機盤管+新風系統(tǒng)，有獨立的新風系統(tǒng)供給室內新風，即把新風處理到室內參數，不承擔房間負荷。這種方案既提高了該系統(tǒng)的調節(jié)和運轉的靈活性，且進入風機盤管的供水溫度可適當提高，水管結露現象可以得到改善。
機組由風機、電動機、盤管、空氣過濾器、室溫調節(jié)裝置及箱體等組成(見圖2.1) 。
圖2.1 風機盤管機組構造圖
2.5 水系統(tǒng)方案的選擇
空調水系統(tǒng)按照管道的布置形式和工作原理，一般分為一下主要幾種類型：
①按供、回水管道數量，分為：雙管制、三管制和四管制；
②按供、回水在管道內的流動關系，分為：同程式和異程式；
③按供、回水干管的布置形式，分為：水平式和垂直式；
④按原理分為：開式和閉式；
⑤按調節(jié)方式分為：定流量和變流量。
本工程采用的是風機盤管加新風系統(tǒng)，結合其他設計工程項目的實際運行情況及各種形式的優(yōu)缺點，本次設計采用同程式兩管制閉合式系統(tǒng).其優(yōu)缺點如下：
㈠ 閉合式系統(tǒng)
優(yōu)點：
（1）管道內始終裝滿水，可以減緩管道腐蝕
（2）水泵揚程比較小，不需為提升高度的靜水壓力，循環(huán)水泵壓力低，從而水泵功率小，耗電少
（3）不用設置水池，可以減少機房的占地面積，由于沒有貯水箱，不需重水回水，回水不需另設水泵等，因而系統(tǒng)簡單，節(jié)省投資。
缺點：
(1)閉式系統(tǒng)的空調機組在處理空氣時只能采用封閉冷熱盤管而不能采用噴水室，只能實現的三種空氣處理過程，即等濕加熱，等濕冷卻，減濕冷卻。
(2)系統(tǒng)本身不具備蓄冷能力，要求制冷機組的制冷量必須滿足建筑的最大需求，且要求可調節(jié)范圍較大。當系統(tǒng)制冷量低于單臺冷水機組最小可調范圍時，閉式系統(tǒng)不能較好的滿足使用要求。
適用范圍：閉式系統(tǒng)適用于絕大多數高層及多層民用建筑，是采用最為廣泛的系統(tǒng)形式。
㈡ 兩管制系統(tǒng)
優(yōu)點:
（1）系統(tǒng)簡單明了，冬夏季轉換分明，轉換閥可手動也可電動，管理方便。
（2）系統(tǒng)投資比較少，節(jié)省占地空間。
（3）盤管均為冷熱兩用，末端設備的投資及占用機房面積少，并且控制方便快捷。
缺點：
系統(tǒng)不能同時供冷和供熱。
適用范圍：
(1) 冬夏季冷熱負荷分明，過渡季很短或過渡季可不用空調的建筑；
(2)夏季供冷，冬季供熱，過渡季可采用天然冷源如新風冷卻的建筑；
(3) 建筑朝向對負荷的影響較大時，宜對兩管制水系統(tǒng)進行朝向分區(qū)，各朝向的水系統(tǒng)雖仍可為兩管制，但每個朝向的主環(huán)路均應獨立提供冷熱水供回水總管，以保證不同朝向的房間各自分別進行供冷和供熱（即建筑物內某些朝向供冷的同時，另一些朝向可供熱），這種情況通常出現在南北朝向的建筑中。
(4) 建筑物內區(qū)較大時，宜對內外區(qū)水系統(tǒng)進行分區(qū)，各區(qū)有獨立的冷熱水總管，在過渡季節(jié)外區(qū)供熱時，內區(qū)仍可采用供冷方式運行。該方式應和風系統(tǒng)的分區(qū)結合來設計。
(5) 空調標準相對較低的建筑，適合采用兩管制。
㈢ 同程式系統(tǒng)
特點：
由冷凍站來的冷凍水和由熱交換站來的熱水在空調供水總管上合并后，通過閥門切換，把冷熱水用同一管道不同時的送至空氣處理設備，其回水通過總回水管后分別回至冷凍機房和熱交換站。
優(yōu)點:
雖然初投資較大，但系統(tǒng)各環(huán)路的流動阻力容易平衡，各管段阻力損失接近相等，管網阻力不需要調節(jié)即可平衡，因此系統(tǒng)的水力穩(wěn)定性很好，流量分配均勻。本工程水系統(tǒng)在垂直和水平方向都設計為同程式系統(tǒng)，從而很好的保證了水系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。
適用范圍:
如果各末端設備及其支管路的阻力小于負荷側環(huán)路總阻力損失的二分之一時,考慮同程式系統(tǒng).
第三章 夏季空調冷負荷計算
3.1空調區(qū)冷負荷的組成
依據《實用供熱空調設計手冊（第二版）》（20.1.1），空調區(qū)的得熱量由下列各項得熱量組成：
㈠通過維護結構傳入的熱量;
㈡透過外窗進入的太陽輻射熱量；
㈢人體散熱量；
㈣照明散熱量；
㈤設備，器具，管道及其他內部熱源的散熱量；
㈥食品或物料的散熱量；
㈦滲透空氣帶入的熱量；
㈧伴隨各種散濕過程產生的潛熱量。
空調區(qū)的夏季冷負荷，應根據上述各項得熱量的種類、性質以及空調區(qū)的蓄熱特性，分別進行逐時轉化計算，確定出各項冷負荷，而不應將得熱量直接視為冷負荷。
3.2 空調區(qū)冷負荷計算的準備工作
3.2.1 圍護結構的夏季熱工指標
外墻：傳熱系數 K=1 W/(m2*℃)，衰減系數β=0.4，延遲時間ξ=6h
內墻：傳熱系數 K=2.37 W/(m2*℃)
屋頂：傳熱系數 K=0.79 W/(m2*℃)，吸收系數ρ=0.75（中），延遲時間ξ=8h
玻璃：雙層中空玻璃，間層厚度12mm，充空氣，傳熱系數K=3.3 W/(m2*℃)
窗結構：鋁合金
內外遮陽類型：百葉窗內遮陽，淺色
3.2.2 城市分組
依據《實用供熱空調設計手冊（第二版）》表20.2-7，計算外墻、屋面、玻璃窗輻射等負荷項目時，應查廣州的有關表格，并注意根據計算項目的不同加以修正。但確定玻璃窗溫差傳熱的冷負荷時，應直接查表《實用供熱空調設計手冊（第二版）》20.4-1并按表注的方法進行修正。
3.3 空調區(qū)冷負荷計算
冷負荷是指維持空調區(qū)空氣熱濕參數為某恒定值時，在單位時間內需要從空調區(qū)除去的熱量，包括顯熱量和潛熱量兩部分。
3.3.1 外墻、架空樓板和屋面?zhèn)鳠崂湄摵?
依據《實用供熱空調設計手冊（第二版）》（20.3）.在日射和室外氣溫綜合作用下，外墻和屋面瞬變傳熱引起的逐時冷負荷可按下式計算：
CL=KF（tˊwl -tNx） （3.1）
式中： CL——通過外墻和屋面瞬變傳熱形成的冷負荷，W；
K ——外墻和屋面的傳熱系數，W/（m2?℃）；
F——外墻和屋面的傳熱面積，m2；
tˊwl——外墻或屋面冷負荷計算溫度的逐時值，℃；
tNx——夏季空氣調節(jié)室內計算溫度，℃；
tˊwl = （twl + td）ka kρ； （3.2）
twl——以北京地區(qū)的氣象條件為依據計算出的外墻和屋頂冷負荷計算溫度的逐時值，℃；
td ——不同構造類型外墻和屋頂的地點修正值，由《暖通空調》附錄2-6查得；
ka ——外表面放熱系數修正值，由教材《暖通空調》表 2-8 計算查得；
kρ——外表面吸收系數修正，由教材《暖通空調》表 2-9 查得 。
以一層101辦公室東外墻為例：
101室東外墻溫差傳熱形成的計算時刻冷負荷
時間
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
twl
36.0
35.5
35.2
35.0
35.0
35.2
35.6
36.1
36.6
37.1
37.5
td
-0.1
ka
0.00
kρ
1
tˊwl
36.0
35.5
35.2
35.0
35.0
35.2
35.6
36.1
36.6
37.1
37.5
tNx
26
△t
10
9.5
9.2
9
9
9.2
9.6
10.1
10.6
12.1
12.5
K
1
F
6.3
CL
81
77
75
73
73
75
78
82
86
90
94
3.3.2 透過玻璃窗的日射得熱引起的冷負荷
透過玻璃窗進入室內的日射得熱形成的逐時冷負荷按下式計算：
CL=Fw·Ca ·Cc,s ·Dj,max ·CLQ （3.3）
式中： Fw——窗口的面積；
Ca——有效面積系數；
Cc,s——玻璃窗的綜合遮擋系數Cc,s = Cs·Ci ；
Cs—— 玻璃窗的遮陽系數；
Ci—— 窗內遮陽設施的遮陽系數；
Dj,max ——最大日射得熱因數；
CLQ ——玻璃窗冷負荷系數，CLQ值按南北區(qū)的的劃分而不同；
說明：以上修正值均可在教材《暖通空調》附錄 2 中查得。
以一層106辦公室南外窗為例：
時間
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
CLQ
0.33
0.42
0.48
0.54
0.59
0.70
0.70
0.57
0.52
0.44
0.35
Dj,max
520.2
Ca
0.85
Ccs
0.6
Fw
0.8
CL
136
173
198
222
242
288
288
234
214
222
144
3.3.3 內墻,內門等內圍護結構形成的瞬時冷負荷
當空調房間的溫度與相鄰非空調房間的溫度大于3℃時,要考慮由內圍護結構的溫差傳熱對空調房間形成的瞬時冷負荷,可按如下傳熱公式計算：
CL=F·K·(tl s - tNx) （3.4）
式中： F——內圍護結構的傳熱面積，m2；
K——內圍護結構的傳熱系數，W /( m2·k) ；
tNx ——夏季空調房間室內設計溫度，℃；
tl s ——相鄰非空調房間的平均計算溫度，℃ 。
tl s按下式計算：
tl s = twp +△tl s （3.5）
式中： twp——夏季空調房間室外計算日平均溫度，℃；
△tl s——相鄰非空調房間的平均計算溫度與夏季空調房間室外計算日平均溫度的差值,當相鄰散熱量很少(如走廊)時, △tl s取3 ℃,；當相鄰散熱量在23～116 W/m2時, △tl s取5 ℃。
以一層105辦公室內窗為例
內墻冷負荷
twp
30.1
△tls
3.5
tls
33.6
ｔＮｘ
26
△t
5.6
K
2.37
F
12.2
CL
162
3.3.4 外玻璃窗瞬變傳熱引起的冷負荷
在室內外溫差的作用下, 玻璃窗瞬變熱形成的冷負荷可按下式計算：
CL=CwKwFw(twl +td- tNx) （3.6）
式中： Fw——外玻璃窗面積，m2；
Kw——玻璃的傳熱系數，W /( m2·k) ；
twl——外玻璃窗冷負荷計算溫度的逐時值，℃；
Cw——玻璃窗的傳熱系數修正值；
td——玻璃窗的地點修正值；
以一層106辦公室南外窗為例
時間
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
twl
26.9
27.9
29.0
29.9
30.8
31.5
31.9
32.2
32.2
32.0
31.6
td
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
twl+td
27.9
28.9
30.0
30.9
31.8
32.5
32.9
33.2
33.2
33.0
32.6
ｔＮｘ
26
△t
3.9
1.9
3
3.9
4.8
5.5
5.9
6.2
6.2
6
5.6
CwKw
3.96
Fw
5.76
CL
43
66
91
112
132
148
157
164
164
159
150
3.3.5人體顯熱冷負荷
人體顯熱散熱引起的冷負荷計算式為：
CLs＝qs·n·ψ·CLQ （3.7）
式中： CLs——人體顯熱散熱形成的冷負荷，W；
qs——不同室溫和勞動性質成年男子顯熱散熱量，由《暖通空調》表 2-13 查得，
n——室內全部人數；
ψ——群集系數；
CLQ——人體顯然散熱冷負荷系數；
人體散濕形成的潛熱冷負荷：
Qτ =ψ·nτ·q2 （3.8）
nτ——計算時刻空調區(qū)內的總人數；
q2——名成年男子小時潛熱散熱量；
表3-1 不同類型房間人均占有的使用面積指標
建筑類別
房間類型
人均面積指標（m2/人）
辦公建筑
普通辦公室
4
高檔辦公室
8
會議室
2.5
走廊
50
其他
20
表3-2 某些場所的群集系數
典型場所
群集系數
典型場所
群集系數
影劇院
0.89
體育場
0.92
圖書館、閱覽室
0.96
商場
0.89
旅館、餐館
0.93
紡織廠
0.9
表3-3 室內溫度為26℃時，一名成年男子的散熱量和散濕量
類型
靜坐：會堂等
極輕活動：辦公室等
輕度活動：計算機房等
重度活動：室內運動場
顯熱q1（W)
62
61
58
134
潛熱q2(W)
46
73
123
273
散濕g(g/h)
68
109
184
408
以一層106化驗室為例：
項目
計算時刻τ
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
群集系數 ψ
0.93
人數 n
4
顯熱散熱量q1
61
冷負荷系數
0.53
0.62
0.69
0.74
0.77
0.8
0.83
0.85
0.87
0.89
0.15
冷負荷Q（W）
120
140
156
167
174
181
188
192
197
201
34
3.3.6 設備顯熱冷負荷
依據《實用供熱空調設計手冊（第二版）》（20.9.1）對于辦公設備的類型和數量可以確定的空調區(qū)，可按表3-4查得各種辦公設備的散熱量，進行附加。
當辦公設備的類型和數量事先無法確定時，可按表3-5給出的電氣設備功率密度推算空調去的辦公設備散熱量。此時空調區(qū)電氣設備的散熱量qs（W）可按下式計算：
qs=F*qf （3.9）
F——空調區(qū)面積；
qf——電氣設備的功率密度，參考表3-5.
表3-4 辦公設備散熱量
名稱及類別
單臺散熱量（W)
名稱及類別
單臺散熱量(W)
連續(xù)工作
每分鐘一頁
計算機
安全值
65
打印機
小型辦公
160
顯示器
大屏
80
復印機
辦公
400
表3-5 電氣設備的功率密度
建筑類別
房間類別
功率密度（W/m2）
辦公建筑
普通辦公室
11
高檔辦公室
13
會議室
5
走廊
0
其他
5
以一層106辦公室為例：
項目
計算時刻τ
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
功率密度qf
11
空調區(qū)面積F
8.64
顯熱散熱量 qs
95
3.3.7 人體散濕形成的潛熱冷負荷
依據《實用供熱空調設計手冊（第二版）》（20.12.1）計算時刻人體散濕形成的潛熱冷負荷Qτ（W），可按下式計算：
Qτ = ψ*nτ* q2 （3.10）
ψ——群集系數，見本說明表3-2；
nτ——計算時刻空調區(qū)內的總人數；
q2——一名成年男子小時潛熱散熱量，見表3-3，W。
以一層106辦公室為例：
項目
計算時刻τ
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
群集系數 ψ
0.93
空調區(qū)總人數nτ
4
潛熱散熱量q2
73
冷負荷Qτ（W）
113
3.3.8 空調區(qū)的計算冷負荷
按照上述所列3.3.1至3.3.7各夏季空調區(qū)冷負荷分項，結合建筑物熱工數據以及空調分區(qū)，對各空調區(qū)冷負荷逐項逐時計算。
依據《實用供熱空調設計手冊（第二版）》（20.13.1），空調區(qū)計算冷負荷的確定方法是：將此空調區(qū)的各分項冷負荷按計算時刻累加，得出空調區(qū)總冷負荷逐時值的時間序列，之后找出序列中的最大值，即作為空調區(qū)的計算冷負荷。
以一層109辦公室為例：
各分項逐時冷負荷匯總表
時間
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
西外墻冷負荷
83
80
76
73
70
67
65
63
62
62
63
北外墻冷負荷
87
85
81
79
77
76
75
75
76
77
175
北外窗日射得熱冷負荷
158
201
230
259
283
336
336
273
249
259
130
北外窗瞬時傳熱冷負荷
50
77
106
130
154
172
183
191
191
186
168
人員散熱引起的冷負荷
173
183
191
197
200
204
207
209
212
214
129
設備散熱引起的冷負荷
118
總計
1129
1204
1263
1315
1362
1433
1444
1398
1368
1376
1242
其空調區(qū)冷負荷為1444 W 。
其他空調區(qū)冷負荷計算結果見附表一(冷負荷表)。
3.4 空調建筑的計算冷負荷
依據《實用供熱空調設計手冊（第二版）》（20.13.2），本建筑空調系統(tǒng)末端裝置能隨負荷變化而自動控制，空調建筑的計算冷負荷為此空調建筑同時使用的各個空調區(qū)的總冷負荷按各計算時刻累加得出的總冷負荷逐時序列中的最大值。見附表一。
空調建筑的計算冷負荷為470KW，出現時刻為14:00 。
3.5 各空調系統(tǒng)的計算冷負荷
空調系統(tǒng)的計算冷負荷，應根據所服務的空調建筑中各分區(qū)的同時使用情況、空調系統(tǒng)類型及控制方式等的不同，綜合考慮下列各分項負荷，通過焓濕圖分析和計算確定。
1.系統(tǒng)所服務的空調建筑的計算冷負荷；
2.該空調建筑的新風計算冷負荷；
3.風系統(tǒng)由于風機、風管產生溫升以及系統(tǒng)漏風等引起的附加冷負荷；
4.水系統(tǒng)由于水泵、水管、水箱產生溫升以及系統(tǒng)補水引起的附加冷負荷；
5.當空氣處理過程產生冷、熱抵消現象時，尚應考慮由此引起的附加冷負荷。
依據《簡明空調設計手冊》（2.3），風機、風管、水管、冷水管及水箱溫升引起的附加冷負荷，可考慮乘以系數1.1—1.2.
第四章 夏季空調區(qū)濕負荷計算
依據《實用供熱空調設計手冊（第二版）》（20.1.3），空調區(qū)的散濕量由下列各項散濕構成：
1.人體散濕量；
2.滲透空氣帶入的濕量；
3.化學反應過程的散濕量；
4.各種超市表面、液面或液流的散濕量；
5.食品或其他物料的散濕量；
6.設備散濕量。
4.1 人體散濕量
依據《實用供熱空調設計手冊（第二版）》（20.12），人體散濕量Dτ（Kg/h）可按下式計算：
Dτ =0.001ψ*nτ*g （4.1）
ψ——群集系數，見本說明表3-2；
nτ——計算時刻空調區(qū)內的總人數；
g——一名成年男子小時散濕量，見表3-3，g/h。
以106辦公室為例，人員容量4;人員有極輕活動，g = 109g/h ;群集系數取為0.93;則人體散濕量為：0.001*0.93*4*109=0.45Kg/h
4.2 滲透空氣帶入的濕量
本建筑空調區(qū)維持正壓，不考慮室外空氣的滲透。
4.3 食物散濕量
本建筑為辦公建筑，不考慮食物的散濕量。
4.4 敞開水面的蒸發(fā)散濕量
本建筑中大多數空調區(qū)沒有顯著的敞開水面，忽略此項散濕量。衛(wèi)生間通風良好，散濕量可以用通風方式除去
4.5 夏季空調區(qū)濕負荷
依據4.1、4.2、4.3、4.4對各空調區(qū)濕負荷進行計算，計算結果匯于附表二。
第五章 風機盤管加新風系統(tǒng)的設計計算
5.1 新風系統(tǒng)的送風形式
依據《實用供熱空調設計手冊（第二版）》（21.9.5），新風供給方式有下列四種：
表5-1 供給方式比較
供給方式
特點
適用范圍
房間縫隙自然滲入
1.無組織滲透風，室溫不均勻；
1.人少、無正壓要求、潔凈度要求不高的空調房間；
2.簡單；
3.衛(wèi)生條件差；
2.要求節(jié)省投資于運行費用的房間；
4.初投資與運行費低；
3.新風系統(tǒng)布置有困難或舊有建筑改造
5.機組承擔新風負荷，長時間在濕工況下工作；
機組背面墻洞引入新風
1.新風口可調節(jié)，冬、夏季最小新風，過度季大量新風；
1.人少、要求低的空調房間；
2.要求節(jié)省投資與運行費用的房間；
2.隨新風負荷的變化，室內直接受到影響；
3.新風系統(tǒng)布置有困難或舊有建筑改造；
3.初投資與運行費用節(jié)??；
4.房高為5m以下的建筑物
4.須做好防塵、防噪聲、防震、防凍措施；
5.機組長時間在濕工況下運行
單設新風系統(tǒng)，獨立供給室內
1.單設新風機組，可隨室外氣象變化進行調節(jié)，保證室內濕度與新風量要求；
要求衛(wèi)生條件嚴格和舒適的房間，目前最常用
2.投資大；
3.占空間多；
4.新風口可緊靠風機盤管，也可不在一處，以前者為佳
單設新風系統(tǒng)，供給風機盤管
1.單設新風機組，可隨室外氣象變化進行調節(jié)，保證室內濕度與新風量要求；
要求衛(wèi)生條件嚴格的房間，目前較少用
2.投資大；
3.新風接至風機盤管，與回風混合后進入室內，加大了風機風量，增加噪音
如果新風風管與風機盤管吸入口相接或只送到風機盤管的回風吊頂處，將減少室內的通風量，當風機盤管風機停止運行時，新風有可能從帶有過濾器的回風口吹出，不利于室內衛(wèi)生；新風和風機盤管的送風混合后再送入室內的情況，當送風和新風的壓力不平衡時，有可能影響新風量的送入。本建筑空調區(qū)人員較少，房間布局相對分散，綜合考慮以上因素本設計采用淄博早春空調設備有限公司的新風機組，新風通過新風相組處理后引入室內，與室內空氣混合后經風機盤管處理到送風狀態(tài)點，送入室內。該新風口連接著一個管道（PVC材料，104mm外徑）和一種型號為GS100的防雨百葉。系統(tǒng)的徑流式風機通過防雨百葉和連接管道吸入新風，空氣流經過濾裝置并由設備頂部送入室內。新風流量可調節(jié)，在空調區(qū)沒有人員時，可以同時關閉風機盤管機組和通風系統(tǒng)而不影響其他空調區(qū)的新風供給；冬、夏季最小新風運行，過渡季節(jié)加大新風量，完成節(jié)能運行。
5.2 新風量的確定
新風量的多少是影響空調負荷的重要因素之一。新風量少了，會使室內衛(wèi)生條件惡化，甚至成為“病態(tài)建筑”；新風量多了，會使空調負荷加大，造成能源浪費。《公共建筑節(jié)能設計標準》（GB 50189-2005）條文說明中指出：空調系統(tǒng)所需的新風主要有兩個用途：一是稀釋室內有害物質的濃度，滿足人員的衛(wèi)生要求；二是補充室內排風和維持正壓。高級辦公建筑的設計新風量不應少于30 /h*人（《辦公建筑設計規(guī)范》）。
參考美國采暖制冷空調工程師學會標準ASHRAE 62-2001《Ventilation for acceptable indoor air quality》第6.1.3.4條：對于出現最多人數的持續(xù)時間少于3h的房間，所需新風量可按室內的平均人數確定，該平均人數不應少于最多人數的1/2。
本建筑中的會議室開會時間一般在三小時之內，故其新風量可以按照平均人數計算。
以907會議室為例，滿員數為150人，平均人數80人，冬、夏季新風量可按30*80=2400 m3/h計算，這樣既能滿足人員開會期間的衛(wèi)生要求，又節(jié)約了能源。各空調區(qū)冬、夏季新風量見附表三。
5.3 夏季工況空調過程設計
夏季工況下,空調過程在h-d圖上的表示如圖5-1（對應數據在焓濕圖中查?。?；其空氣處理流程為：新風W經新風機組處理到L1,風機盤管將室內回風處理到L1，二者單獨送風口進入室內。
圖5-1 風機盤管系統(tǒng)夏季空調過程
（一）根據設計條件，確定室外狀態(tài)點W和室內狀態(tài)點N；
N點由室內溫度和相對濕度決定（26℃/60%）；
W點由當地夏季室外計算干、濕球溫度決定（33.5℃/27.7℃）
（二）確定送風狀態(tài)點o；
工程上常根據送風溫差△t=tn-t0來確定送風狀態(tài)點o。送風溫差對室內溫度、濕度效果有一定影響，是決定空調系統(tǒng)經濟行的主要因素之一。在保證既定的技術要求的前提下，加大送風溫差有突出的經濟意義。送風溫差加大一倍，系統(tǒng)送風量可減少一半，系統(tǒng)的材料消耗和投資（不包括制冷系統(tǒng)）約減少40%，而動力消耗可減少50%；送風溫差在4-8℃之間，每增加1℃，風量可減少10%-15%。根據《公共建筑節(jié)能設計標準》（GB 50189-2005）和《采暖通風與空氣調節(jié)設計規(guī)范》（GB 50019-2003）中的規(guī)定，當送風口高度<=5m時，5℃<=△t<=10℃；當送風口高度>5m時，10℃<=△t<=15℃.目前，對于舒適性空調，工程設計中經常采用“露點”送風（最大送風溫差），即取空氣冷卻設備可能把空氣冷卻到得終狀態(tài)點，一般為相對濕度90%-95%的“機器露點”。本設計采用90%的露點送風，并對送風溫差進行校核以滿足空調區(qū)的舒適度以及M點的可實現性。另外，送風狀態(tài)點溫度應高于室內空氣露點溫度16.3℃，以防止送風口結露。
從N點作夏季空調區(qū)的熱濕比線ε，該線與90%相對濕度線的交點即為室內送風狀態(tài)點0。
（三）0點確定之后即可算出空調區(qū)送風量qm(kg/s)為：
qm = Q/(hN-ho) (5.1)
Q——空調區(qū)冷負荷，KW；
hN——室內狀態(tài)點空氣比焓值，KJ/Kg；
ho——送風狀態(tài)點空氣比焓值，KJ/Kg
（4） L1—新風送風狀態(tài)點，是室內狀態(tài)點N的等焓線與ΦL1=90%-95%的交點。
L2--風機盤管的送風狀態(tài)點，是室內夏季熱濕比線ε與ΦL2=90%-95%的交點。
（ΦL1、ΦL2視新風機組和風機盤管的熱濕處理能力而定，可相等
風機盤管風量 qm,F = qm - qm,w (5.2)
(ho-hm)/(hk-ho) = qm,w/qm ,F (5.3)
hM = hO- (hL-hO)* qm,w/qm,F (5.4)
風機盤管負擔的冷量 Q,OF=Q-qm,w(hN-hL) (5.5)
新風處理機組負擔的冷量 QO,w=qm,w(hw-hL) (5.6)
以一層106辦公室為例：
① 確定室內（N）、外(W)狀態(tài)點
N點由室內溫度和相對濕度決定（26℃/60%）：
hN =61 KJ/Kg，dN =0.0117 Kg/Kg，露點溫度為 16.3 ℃
W點由廣州室夏季室外計算干、濕球溫度決定（33.7℃/27.7℃）：
hW =78.2 KJ/Kg，dW =0.0196 Kg/Kg
②確定風機盤管送風狀態(tài)點L2
從N點作夏季空調區(qū)的熱濕比線ε=1