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摘要
本設(shè)計(jì)為廣州市某廠區(qū)高層辦公樓空調(diào)系統(tǒng),擬為之設(shè)計(jì)合理的中央空調(diào)系統(tǒng),為室內(nèi)工作人員提供舒適的工作環(huán)境。
設(shè)計(jì)內(nèi)容包括: 空調(diào)冷負(fù)荷的計(jì)算；空調(diào)系統(tǒng)的劃分與系統(tǒng)方案的確定；冷源的選擇;空調(diào)末端處理設(shè)備的選型；風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算；室內(nèi)送風(fēng)方式與氣流組織形式的選定；水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、布置與水力計(jì)算； 風(fēng)管系統(tǒng)與水管系統(tǒng)保溫層的設(shè)計(jì)；消聲防振設(shè)計(jì)；等內(nèi)容。
本設(shè)計(jì)依據(jù)有關(guān)規(guī)范考慮節(jié)能和舒適性要求，設(shè)計(jì)的空調(diào)系統(tǒng)采用風(fēng)機(jī)盤管—新風(fēng)系統(tǒng)。
關(guān)鍵字：辦公樓；中央空調(diào)；風(fēng)機(jī)盤管—新風(fēng)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.
1 緒論
1.1 我國暖通空調(diào)的現(xiàn)狀及其發(fā)展
進(jìn)入90年代后，我國的居住環(huán)境和工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境都已廣泛地應(yīng)用空調(diào)，空調(diào)技術(shù)已成為衡量建筑現(xiàn)代化水平的重要標(biāo)志之一 。90年代中期，由于大中城市電力供應(yīng)緊張，供電部門開始重視需求管理及削峰填谷，蓄冷空調(diào)技術(shù)提到了議事日程。近年來，由于能源結(jié)構(gòu)的變化，促進(jìn)了吸收式冷熱水機(jī)組的快速發(fā)展，以及熱泵技術(shù)在長(zhǎng)江中下游地區(qū)的應(yīng)用。
隨著生產(chǎn)和科技的不斷發(fā)展,人類對(duì)空調(diào)技術(shù)也進(jìn)行了一系列的改進(jìn),同時(shí)也在積極研究環(huán)保、節(jié)能的空調(diào)產(chǎn)品和技術(shù),已經(jīng)投入使用了冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)、燃?xì)饪照{(diào)、VAV空調(diào)系統(tǒng)、地源熱泵系統(tǒng)等。暖通空調(diào)技術(shù)的發(fā)展，必然會(huì)受到能源、環(huán)境條件的制約，所以能源的綜合利用、節(jié)能、保護(hù)環(huán)境及趨向自然的舒適環(huán)境必然是今后發(fā)展的主題。
1.2 建筑空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
1.2.1 建筑空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能國外研究現(xiàn)狀
能源是整個(gè)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的基本組成部份，作為一個(gè)能源消耗大國，美國在節(jié)能和提高能源利用率方面投入了大量的人力、物力。在美國的整個(gè)能源消耗中，有約1/3以上消耗在建筑能耗上，這些能耗用來滿足人們的熱舒適、空氣品質(zhì)、提高人們的生活質(zhì)量。美國暖通空調(diào)制冷工程師協(xié)會(huì)、美國制冷協(xié)會(huì)、美國冷卻塔協(xié)會(huì)等組織、美國能源部以及眾多暖通空調(diào)設(shè)備生產(chǎn)廠家如York, Carrier等都為建筑節(jié)能做出了很大貢獻(xiàn)。特別是美國制冷設(shè)備生產(chǎn)廠商投入了大量的資源研究高性能冷水機(jī)組，使得冷水機(jī)組單位制冷量的能耗僅為20世紀(jì)70年代的62.3%。美國在空調(diào)冷源水系統(tǒng)方面的研究也卓有成效，在冷卻水系統(tǒng)方面著重于降低冷卻水流量，以達(dá)到減少冷卻水泵能耗的目的。日本是一個(gè)資源貧困的國家，其主要能源來自進(jìn)口，同時(shí)又是一個(gè)能源高消費(fèi)國家。因此，節(jié)能和提高能源的利用率對(duì)日本來講有著重要的意義。長(zhǎng)期以來，在建筑節(jié)能方面，日本做了大量工作，頒布了許多節(jié)能法規(guī)，提出了建筑節(jié)能的評(píng)價(jià)方法。日本的一些設(shè)備生產(chǎn)廠家對(duì)空調(diào)和制冷設(shè)備的投入也很大。Daikin公司首推的變頻VRV系統(tǒng)，為中小型建筑安裝集中式空調(diào)系統(tǒng)創(chuàng)造了條件；Sany公司則在直燃式冷水機(jī)組上成績(jī)卓著。世界各國大力發(fā)展可再生能源作為空調(diào)冷熱源用能。地源熱泵供暖空調(diào)是一種使用可再生能源的高效節(jié)能、環(huán)保型的工程系統(tǒng)。在美國地源熱泵系統(tǒng)占整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)的20%左右;瑞士40%的熱泵為地禍熱泵，瑞典65%的熱泵為地禍熱泵。
1.2.2 建筑空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能國內(nèi)研究現(xiàn)狀
我國是一個(gè)人均資源相對(duì)貧乏的國家，因此節(jié)能降耗有著十分重要的意義。近年來，由于國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，使我國的能源顯得越來越緊張。
1）建筑空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能國內(nèi)研究現(xiàn)狀概況
隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的不斷深入和人們生活水平的不斷提高，空調(diào)建筑物越來越多，建筑物消耗的能量也越來越大，甚至出現(xiàn)了空調(diào)系統(tǒng)與經(jīng)濟(jì)建設(shè)爭(zhēng)搶電力資源的情況。因此，在建筑物節(jié)能顯得十分迫切。在我國建筑總能耗中，空調(diào)系統(tǒng)的能耗占有相當(dāng)大的比重，因此研究探討空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能就顯得十分重要。在建筑物空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行能耗中，冷源系統(tǒng)的能耗是最大的。近年來，我國暖通空調(diào)學(xué)術(shù)界和工程界在空調(diào)冷源系統(tǒng)的節(jié)能方面做了大量的研究工作。研究工作主要集中在冷源系統(tǒng)的形式選擇上，對(duì)壓縮式冷水機(jī)組和吸收式冷水機(jī)組的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較研究較多，通過對(duì)眾多方案的分析已經(jīng)基本達(dá)成共識(shí)：吸收式冷水機(jī)組節(jié)電而不節(jié)能，對(duì)其在我國的應(yīng)用應(yīng)區(qū)別對(duì)待，對(duì)于有余熱可以利用的地區(qū)，應(yīng)大力提倡使用吸收式冷水機(jī)組，而一般建筑物則應(yīng)采用蒸汽壓縮式制冷。當(dāng)然，在進(jìn)行冷熱源系統(tǒng)的選擇時(shí)，還要考慮建筑物所在地的氣象條件、電力供應(yīng)狀況、能源情況、空調(diào)系統(tǒng)有無采用余熱回收的可能性等方面的問題。
2）我國建筑空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能研究有待解決的問題
通過對(duì)一些地區(qū)空調(diào)系統(tǒng)的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，設(shè)計(jì)人員在涉及選用冷水機(jī)組時(shí)多考慮其額定工況下的全負(fù)荷性能，而對(duì)其部分負(fù)荷性能的考慮較少。在風(fēng)冷式冷水機(jī)組和水冷式冷水機(jī)組的選擇應(yīng)用上我國制冷工程界也存在著認(rèn)識(shí)上的差異。我國在冷源水系統(tǒng)方面的研究目前較少，一般都是按冷水機(jī)組的樣本提供的冷卻水量和冷凍水量進(jìn)行冷卻水泵和冷凍水泵的選擇。對(duì)于水系統(tǒng)的水泵是否運(yùn)行節(jié)能則關(guān)注不多。事實(shí)上，對(duì)于冷水機(jī)組的運(yùn)行而言，冷凝器和蒸發(fā)器都要求定流量，因此，對(duì)于冷水機(jī)組部分負(fù)荷狀態(tài)運(yùn)行時(shí)，水泵的輸出都是全負(fù)荷輸出，水系統(tǒng)的全年運(yùn)行能耗是相當(dāng)大的。因此水系統(tǒng)的節(jié)能具有很大的潛力。
1.2 空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與建筑節(jié)能
空調(diào)制冷技術(shù)的誕生是建筑技術(shù)史一項(xiàng)重大進(jìn)步，它標(biāo)志著人類從被動(dòng)適應(yīng)宏觀自然氣候發(fā)展到主動(dòng)控制建筑微氣候，在改造和征服自然的過程的又邁出了堅(jiān)實(shí)的一步。但是對(duì)空調(diào)的依賴也逐漸成為建筑能耗增長(zhǎng)的最主要的原因。制冷空調(diào)系統(tǒng)的出現(xiàn)為人們創(chuàng)造了舒適的空調(diào)環(huán)境，但20世紀(jì)70年代的全球能源危機(jī)，使制冷空調(diào)系統(tǒng)這一能源消耗大戶面臨嚴(yán)重考驗(yàn)，節(jié)能降耗成為空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國建筑能耗約占全國總能能耗的35%，空調(diào)能耗又約占建筑能耗的50%～60%左右。由此可見，暖通空調(diào)能耗占總能耗的比例可高達(dá)22.75%。因此，建筑中的空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能已成為節(jié)能領(lǐng)域中的一個(gè)重點(diǎn)和熱點(diǎn)。于是降低空調(diào)能耗也被納于建筑節(jié)能的任務(wù)中，如何更好的利用現(xiàn)在的空調(diào)技術(shù)服務(wù)人類同時(shí)又能滿足建筑能耗的要求，是現(xiàn)階段專業(yè)技術(shù)人員的工作要點(diǎn)。而暖通空調(diào)設(shè)計(jì)方案的好壞直接影響著建筑環(huán)境的質(zhì)量和節(jié)能狀況。隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展以及對(duì)節(jié)能和環(huán)保要求的不斷提高，暖通空調(diào)領(lǐng)域中新的設(shè)計(jì)方案大量涌現(xiàn)，針對(duì)同一個(gè)設(shè)計(jì)項(xiàng)目，往往可以有很多不同的設(shè)計(jì)方案可供選擇，設(shè)計(jì)人員要進(jìn)行大量的方案比較和優(yōu)選工作，設(shè)計(jì)方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)性比較正在成為影響暖通空調(diào)設(shè)計(jì)質(zhì)量和效率的一項(xiàng)重要工作。如何對(duì)暖通空調(diào)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行科學(xué)的比較和優(yōu)選，是暖通空調(diào)設(shè)計(jì)人員在實(shí)際設(shè)計(jì)工作中經(jīng)常遇到的一個(gè)重要技術(shù)難題。
1.4 空調(diào)的發(fā)展和前景
1.4.1 變頻空調(diào)的發(fā)展
變頻空調(diào)是目前空調(diào)消費(fèi)的流行趨勢(shì)。它與一般空調(diào)比，有著高性能運(yùn)轉(zhuǎn)、舒適靜音。節(jié)能環(huán)保、能耗低的顯著特點(diǎn)，它的出現(xiàn)改善了人們的生活質(zhì)量。
日本作為變頻空調(diào)強(qiáng)國，從20世紀(jì)80年代初開始到現(xiàn)在，變頻空調(diào)已占其空調(diào)市場(chǎng)的90％左右。變頻空調(diào)在我國發(fā)展速度相當(dāng)快，不到8年時(shí)間就達(dá)到與日本先進(jìn)水平同步。進(jìn)入2000年，國內(nèi)個(gè)別企業(yè)將直流變頻技術(shù)與PAM控制技術(shù)結(jié)合應(yīng)用，使空調(diào)完全進(jìn)入變頻空調(diào)的最高領(lǐng)域。它不僅使直流變頻壓縮機(jī)的優(yōu)越性能充分發(fā)揮，更能利用數(shù)碼特點(diǎn)，準(zhǔn)確提高能效，達(dá)到節(jié)能51％的目的。
1.4.2 無氟空調(diào)的發(fā)展
臭氧層破壞是當(dāng)前全球面臨的重大的環(huán)境問題之一，由于以前空調(diào)業(yè)所采用的傳統(tǒng)制冷劑對(duì)臭氧層有破壞作用及產(chǎn)生溫室效應(yīng)，對(duì)大氣造成破壞，因而無氟空調(diào)是眾所期待的產(chǎn)品。近年來以海爾空調(diào)為代表的無氟空調(diào)的出現(xiàn)，標(biāo)志著無氟空調(diào)時(shí)代的來臨。
1.4.3 舒適性空調(diào)的發(fā)展
健康是空調(diào)業(yè)發(fā)展的主題之一。以前的空調(diào)采用了多種健康技術(shù)，如負(fù)離子、離子集塵、多元光觸媒等，這些技術(shù)的運(yùn)用使空調(diào)產(chǎn)品的健康性能得到了極大提升。海爾空調(diào)把負(fù)離子、離子集塵、多元光觸媒、雙向換新風(fēng)、健康除濕等領(lǐng)先技術(shù)在內(nèi)的高科技手段組合起來使用，發(fā)揮了巨大的威力，而未來空調(diào)進(jìn)步的一個(gè)方向也就是對(duì)各種技術(shù)的靈活使用。
空調(diào)氣流的舒適度是健康空調(diào)的另一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。傳統(tǒng)空調(diào)的送風(fēng)方式簡(jiǎn)單直吹人體，易引起傷風(fēng)、感冒、頭痛、關(guān)節(jié)痛等不舒適狀態(tài)，因此新近推出的風(fēng)可以從周圍環(huán)繞，而不是對(duì)人直吹，通過改善空調(diào)送風(fēng)的氣流分布，令人感覺更舒適的空調(diào)——環(huán)繞立體送風(fēng)、三維立體風(fēng)的健康空調(diào)成了熱銷產(chǎn)品也就不足為奇了。
1.4.4 一拖多
空調(diào)器的發(fā)展從一個(gè)側(cè)面反映了我國居民居住環(huán)境的巨大變化，也為自身發(fā)展指明了方向。1993年以前，中國空調(diào)市場(chǎng)主要以一拖一為主，1993年海爾推出一拖二空調(diào)后，率先將空調(diào)業(yè)引入了一拖多時(shí)代。目前海爾一拖多空調(diào)產(chǎn)量突破了百萬臺(tái)足以證明其市場(chǎng)消費(fèi)能力。海爾MRV網(wǎng)絡(luò)變頻一拖多中央空調(diào)的出現(xiàn)以及眾多廠家的家用中央空調(diào)產(chǎn)品使得家庭中央空調(diào)迅速普及。
1.4.5其它空調(diào)新技術(shù)的發(fā)展
1）HEPA酶技術(shù)
HEPA酶殺菌技術(shù)，對(duì)于0.3微米以上的粉塵吸附率可達(dá)99.9??％，對(duì)結(jié)核菌、大腸菌等有害細(xì)菌具有高效殺菌能力，對(duì)霉菌的生長(zhǎng)也有很強(qiáng)的抑制作用。
2） 冷觸媒技術(shù)
冷觸媒這一技術(shù)采用日本專利，是一種低溫低吸附的材料，根據(jù)吸附--催化原理，在常溫下就能對(duì)甲醛等有害物質(zhì)邊吸附邊分解成二氧化碳和水，這種觸媒不需要再生，不需更換，使用壽命長(zhǎng)達(dá)十年以上。
3） 體感溫度控制技術(shù)
智能裝在遙控器上的感溫元件，感知室內(nèi)人們活動(dòng)范圍的溫度，并將信息發(fā)射到主機(jī)接收器上，使主機(jī)隨時(shí)調(diào)整運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)真正的體感溫度控制自動(dòng)化。
4） 人感控制技術(shù)
人感控制技術(shù)利用雙紅外感應(yīng)器控測(cè)人的方位，自動(dòng)調(diào)節(jié)送風(fēng)方向（左送風(fēng)、中送風(fēng)、右送風(fēng)或全方位送風(fēng)），風(fēng)隨人行。
5） PTC電輔助加熱技術(shù)
PTC電輔助加熱技術(shù)，可在超低溫條件下迅速制熱，效力強(qiáng)勁，安全可靠，可長(zhǎng)期使用。
總之，伴隨著科技和社會(huì)的進(jìn)步，節(jié)能、環(huán)保、健康、智能控制已成為空調(diào)發(fā)展的大趨勢(shì)。
1.5 防治“非典”時(shí)期空調(diào)系統(tǒng)的應(yīng)急措施（風(fēng)機(jī)盤管＋新風(fēng)系統(tǒng)）
進(jìn)入空調(diào)降溫時(shí)，面對(duì)“非典”蔓延的高峰期，不適當(dāng)?shù)倪\(yùn)行空調(diào)，很可能導(dǎo)致“非典”的交叉感染，擴(kuò)大“非典”傳播，必須對(duì)此有高度重視。需要非常注意的是各大型商業(yè)建筑、公共建筑，這些建筑一般設(shè)集中制冷站，再通過送風(fēng)系統(tǒng)和冷水系統(tǒng)把冷量送到各個(gè)房間。這時(shí)，就很容易通過空調(diào)系統(tǒng)使建筑物內(nèi)空氣互相摻混，某處有污染的空氣很有可能通過空調(diào)系統(tǒng)傳播到其它房間，從而導(dǎo)致交叉感染。尤其是有些高層建筑不能開窗，或有許多無外窗的內(nèi)區(qū)房間，更容易出現(xiàn)問題。必須引起高度重視。防治“非典”的一個(gè)很有效的措施就是加強(qiáng)通風(fēng)，其原理就是通過大量的室外空氣進(jìn)入室內(nèi)，將室內(nèi)可能存在的“非典”病毒通過換氣排出室外，從而抑制了其發(fā)作的可能性。然而如果是內(nèi)部循環(huán)通風(fēng)，則不能起到排出病毒的作用，反而會(huì)使病毒積累，甚至使?jié)舛戎饾u增加。因此正確地運(yùn)行空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)至關(guān)重要。下面針對(duì)風(fēng)機(jī)盤管＋新風(fēng)系統(tǒng)方式介紹應(yīng)采取的相應(yīng)措施。
多數(shù)辦公樓、賓館客房、醫(yī)院病房都采用這種空調(diào)方式，該方式有單獨(dú)的新風(fēng)機(jī)將新鮮空氣送入房間，風(fēng)機(jī)盤管有不同的回風(fēng)方式。一種回風(fēng)方式是各房間單獨(dú)安裝風(fēng)機(jī)盤管，各房間的回風(fēng)經(jīng)過盤管冷卻后送出，回風(fēng)僅在自身房間內(nèi)循環(huán)，不同房間之間互不流通。另一種回風(fēng)方式是各個(gè)樓層的多個(gè)房間統(tǒng)一通過吊頂摻混回風(fēng)后經(jīng)過風(fēng)機(jī)盤管冷卻后送入各個(gè)房間，不同房間之間的回風(fēng)有交叉。不論何種方式的風(fēng)機(jī)盤管加新風(fēng)系統(tǒng)，首先都要注意避免新風(fēng)系統(tǒng)混入從建筑排出的污染空氣，同時(shí)要注意風(fēng)機(jī)盤管的清潔。根據(jù)不同的回風(fēng)方式，風(fēng)機(jī)盤管加新風(fēng)方式在運(yùn)行時(shí)要注意如下問題具體：
1）各房間單獨(dú)回風(fēng)的系統(tǒng)
首先要保持新風(fēng)入口清潔，不被污染。新風(fēng)機(jī)房位于大樓的地下或者頂部，一般直接通過風(fēng)道從室外取新風(fēng)。要注意取風(fēng)口的位置，不要使其吸入建筑排風(fēng)。有些系統(tǒng)是從風(fēng)機(jī)房?jī)?nèi)取新風(fēng)，對(duì)這種形式應(yīng)防止樓內(nèi)空氣通過機(jī)房門進(jìn)入機(jī)房并吸入新風(fēng)機(jī)，應(yīng)嚴(yán)格保證新風(fēng)機(jī)房密閉，同時(shí)要保證新風(fēng)機(jī)房清潔，必要時(shí)安裝新風(fēng)道，從室外取風(fēng)，此外，新風(fēng)過濾網(wǎng)也要作到定時(shí)清洗。新風(fēng)豎井或者新風(fēng)風(fēng)道要注意清潔通暢。
風(fēng)機(jī)盤管加新風(fēng)系統(tǒng)的排風(fēng)系統(tǒng)多數(shù)是和廁所排風(fēng)合用，為保證通風(fēng)效果，建議將廁所排風(fēng)系統(tǒng)全天連續(xù)運(yùn)行。
此外凝結(jié)水盤是污垢存積的地方，也要保持清潔。由于凝水是從房間回風(fēng)在通過盤管制冷后凝結(jié)產(chǎn)生的，目前還難以確認(rèn)空氣中的病毒是否會(huì)在凝水中存活，為防患未然，建議運(yùn)行管理人員對(duì)各風(fēng)機(jī)盤管的凝結(jié)水盤統(tǒng)一清潔，消滅病毒生存的載體。
2）吊頂統(tǒng)一回風(fēng)的系統(tǒng)
有一些小型辦公樓采用此類系統(tǒng)，和各房間單獨(dú)回風(fēng)的方式不同，采用這種方式的建筑基本上隔斷僅到吊頂，吊頂上空是互相連通的，各房間的空氣相互交叉。這種系統(tǒng)和全空氣系統(tǒng)相同，也存在各房間空氣相互摻混，污染物有可能在建筑各區(qū)域之間傳播，潛在危險(xiǎn)較大。對(duì)于這類系統(tǒng)，除了要注意保持新風(fēng)不被污染、凝結(jié)水盤清潔外，要盡可能地停用風(fēng)機(jī)盤管?？赏ㄟ^降低冷凍水溫度，加大冷凍水流量，尋找增大新風(fēng)量的途徑等手段增加新風(fēng)供冷能力來滿足供冷要求。
2 工程概況
本建筑是一幢九層高的辦公樓，地處廣東省廣州市。
本辦公樓一～九層均為辦公室, 采用風(fēng)機(jī)盤管加新風(fēng)系統(tǒng)，這其中一，二層的布局，三-六層的布局分別基本相同。第一層高4.2m, 二～八層層高均為3.6m，第九層高5.4m，建筑物總高度約為42m?？偨ㄖ娣e約為12427m2。
本系統(tǒng)管線不復(fù)雜，施工方便，無論從經(jīng)濟(jì)、使用壽命，還是從美觀、清潔的角度講，該系統(tǒng)都很符合建筑用途的要求。辦公室采用風(fēng)機(jī)盤管加新風(fēng)系統(tǒng)；廁所設(shè)置排風(fēng)扇，保持廁所的相對(duì)負(fù)壓，通過其他房間滲透補(bǔ)充廁所風(fēng)量，再通過廁所風(fēng)機(jī)排出，使廁所異味不能擴(kuò)散至其他房間。正壓控制的問題，為防止外部空氣流入空調(diào)房間，設(shè)定保持室內(nèi)5～10Pa正壓，送風(fēng)量大于排風(fēng)量時(shí)，室內(nèi)將保持正壓。
該設(shè)計(jì)中采用的計(jì)算方法和數(shù)據(jù)依據(jù)主要來源于張萍主編的《中央空調(diào)設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)教程》[1],還有其他的一些相關(guān)資料。
相關(guān)建筑圖見附錄。
該建筑物相關(guān)資料如下：
1）屋面
保溫材料為瀝青膨脹珍珠巖，厚度為70mm。
2）外墻
外墻為厚度為240mm的紅磚墻，墻外表面為水泥砂漿抹灰加淺色噴漿，墻為厚為70mm的加氣混凝土保溫層，內(nèi)粉刷加油漆。
3）外窗
單層鋼窗，玻璃為6mm厚的吸熱玻璃，內(nèi)有活動(dòng)百葉簾作為內(nèi)遮陽。
4）人數(shù)
人員數(shù)的確定是根據(jù)各房間的使用功能及使用單位提出的要求確定的，本辦公樓人員密度按每平方米0.15人估算。
5）照明、設(shè)備
由建筑電氣專業(yè)提供，照明設(shè)備為暗裝熒光燈，鎮(zhèn)流器設(shè)置在頂棚內(nèi)，熒光燈罩無通風(fēng)孔，功率為30w/m2。設(shè)備負(fù)荷為40 w/m2。
6）空調(diào)使用時(shí)間
辦公樓空調(diào)每天使用10小時(shí)，即8：00～18：00。
7）動(dòng)力與能源資料
a. 動(dòng)力：工業(yè)動(dòng)力電 380V－50Hz;
b. 能源：由自備空調(diào)機(jī)房供給。
8）氣象資料
a.表2.1 室外氣象參數(shù)表
地理位置（廣州）
海拔(m)
大氣壓力(pa)
室外平均風(fēng)速m/s
北緯
東經(jīng)
8.9
冬季
夏季
冬季
夏季
31°10′
118°43′
101950
100450
2.6
2.6
b.表2.2 室外計(jì)算（干球溫度℃）表
夏季
夏季空調(diào)室外計(jì)算濕球溫度
空氣調(diào)節(jié)
空調(diào)日平均
通風(fēng)
35
33.5
30.1
27.7
c.表2.3 室內(nèi)計(jì)算參數(shù)表
名稱
房間用途
溫度(℃)
濕度(%)
室內(nèi)風(fēng)速m/s
夏季
辦公室
26
65
v≤0.25
9)其他
噪聲聲級(jí)不高于40 dB;
空氣中含塵量不大于0.30 mg/m3;
室內(nèi)空氣壓力稍高于室外大氣壓。
3 設(shè)計(jì)方案的論證
3.1 辦公樓（寫字樓）空調(diào)特點(diǎn)
1）建筑特點(diǎn)
辦公樓的外圍護(hù)結(jié)構(gòu)多為鋼筋混凝土的框架結(jié)構(gòu),采用自重的輕型墻體材料作為外圍護(hù)結(jié)構(gòu)。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(hù)結(jié)構(gòu)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(dòng)化機(jī)器和通訊設(shè)備的線性空間，辦公樓的凈高為2.6m左右。
2）使用特點(diǎn)
辦公樓的使用性質(zhì)與時(shí)間全樓大體一致,所以整幢樓可選擇用同樣的空調(diào)系統(tǒng)和設(shè)備,管理比較方便。辦公樓一般采用集中或半集中空調(diào)系統(tǒng)。
3)辦公樓空調(diào)系統(tǒng)注意事項(xiàng)
a.分區(qū)問題：按建筑物分為內(nèi)區(qū)和外區(qū),也可以按朝向分或根據(jù)房間用途、標(biāo)準(zhǔn)高低、負(fù)荷變化以及使用時(shí)間等特點(diǎn)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(nèi)區(qū)仍需要降溫,這時(shí)應(yīng)用室外空氣直接進(jìn)入內(nèi)區(qū)降溫,即節(jié)能又簡(jiǎn)單;或考慮采用一臺(tái)小容量的制冷機(jī)。
c.加班問題：個(gè)別辦公樓或某層需要節(jié)假日加班,為此最好不要設(shè)太大的集中空調(diào)系統(tǒng)。
d.特殊房間的個(gè)別控制問題：用風(fēng)機(jī)盤管系統(tǒng)以便控制。
3.2 方案比較
表3.1 全空氣系統(tǒng)與空氣－水系統(tǒng)方案比較表 [2]
比較項(xiàng)目
全空氣系統(tǒng)
空氣－水系統(tǒng)
設(shè)備布置與機(jī)房
1． 空調(diào)與制冷設(shè)備可以集中布置在機(jī)房
2． 機(jī)房面積較大層高較高
3． 有時(shí)可以布置在屋頂或安設(shè)在車間柱間平臺(tái)上
1． 只需要新風(fēng)空調(diào)機(jī)房、機(jī)房面積小
2． 風(fēng)機(jī)盤管可以設(shè)在空調(diào)機(jī)房?jī)?nèi)
3． 分散布置、敷設(shè)各種管線較麻煩
風(fēng)管系統(tǒng)
1． 空調(diào)送回風(fēng)管系統(tǒng)復(fù)雜、布置困難
2． 支風(fēng)管和風(fēng)口較多時(shí)不易均衡調(diào)節(jié)風(fēng)量
1． 放室內(nèi)時(shí)不接送、回風(fēng)管
2． 當(dāng)和新風(fēng)系統(tǒng)聯(lián)合使用時(shí)，新風(fēng)管較小
節(jié)能與經(jīng)濟(jì)性
1． 可以根據(jù)室外氣象參數(shù)的變化和室內(nèi)負(fù)荷變化實(shí)現(xiàn)全年多工況節(jié)能運(yùn)行調(diào)節(jié)，充分利用室外新風(fēng)減少與避免冷熱抵消，減少冷凍機(jī)運(yùn)行時(shí)間
2． 對(duì)熱濕負(fù)荷變化不一致或室內(nèi)參數(shù)不同的多房間不經(jīng)濟(jì)
3． 部分房間停止工作不需空調(diào)時(shí)整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)仍需運(yùn)行不經(jīng)濟(jì)
1． 靈活性大、節(jié)能效果好，可根據(jù)各室負(fù)荷情況自我調(diào)節(jié)
2． 盤管冬夏兼用，內(nèi)避容易結(jié)垢，降低傳熱效率
3． 無法實(shí)現(xiàn)全年多工況節(jié)能運(yùn)行
使用壽命
使用壽命長(zhǎng)
使用壽命較長(zhǎng)
安裝
設(shè)備與風(fēng)管的安裝工作量大周期長(zhǎng)
安裝投產(chǎn)較快，介于集中式空調(diào)系統(tǒng)與單元式空調(diào)器之間
維護(hù)運(yùn)行
空調(diào)與制冷設(shè)備集中安設(shè)在機(jī)房便于管理和維護(hù)
布置分散維護(hù)管理不方便，水系統(tǒng)布置復(fù)雜、易漏水
溫濕度控制
可以嚴(yán)格地控制室內(nèi)溫度和室內(nèi)相對(duì)濕度
對(duì)室內(nèi)溫度要求嚴(yán)格時(shí)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(nèi)空氣清潔度的不同要求，采用噴水室時(shí)水與空氣直接接觸易受污染，須常換水
過濾性能差，室內(nèi)清潔度要求較高時(shí)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(fēng)機(jī)才能保證室內(nèi)要求
風(fēng)管互相串通
空調(diào)房間之間有風(fēng)管連通，使各房間互相污染，當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)會(huì)通過風(fēng)管迅速蔓延
各空調(diào)房間之間不會(huì)互相污染
表3.2 風(fēng)機(jī)盤管+新風(fēng)系統(tǒng)的特點(diǎn)表[2]
優(yōu)點(diǎn)
1)布置靈活，可以和集中處理的新風(fēng)系統(tǒng)聯(lián)合使用，也可以單獨(dú)使用
2)各空調(diào)房間互不干擾，可以獨(dú)立地調(diào)節(jié)室溫，并可隨時(shí)根據(jù)需要開停機(jī)組,節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用，靈活性大，節(jié)能效果好
3)與集中式空調(diào)相比不需回風(fēng)管道，節(jié)約建筑空間
4)機(jī)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(fēng)空調(diào)機(jī)房，機(jī)房面積小
6)使用季節(jié)長(zhǎng)
7)各房間之間不會(huì)互相污染
缺點(diǎn)
1)對(duì)機(jī)組制作要求高，則維修工作量很大
2)機(jī)組剩余壓頭小室內(nèi)氣流分布受限制
3)分散布置敷設(shè)各中管線較麻煩，維修管理不方便
4)無法實(shí)現(xiàn)全年多工況節(jié)能運(yùn)行調(diào)節(jié)
5)水系統(tǒng)復(fù)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(shè)空調(diào)的小面積多房間建筑室溫需要進(jìn)行個(gè)別調(diào)節(jié)的場(chǎng)合
表3.3 風(fēng)機(jī)盤管的新風(fēng)供給方式表[1]
供給方式
示意圖
特點(diǎn)
適用范圍
房間縫隙自然滲入
1)無規(guī)律滲透風(fēng)，室溫不均勻
2)簡(jiǎn)單、方便
3)衛(wèi)生條件差
4)初投資與運(yùn)用費(fèi)用低
5)機(jī)組承擔(dān)新風(fēng)負(fù)荷，長(zhǎng)時(shí)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(diào)房間
2)要求節(jié)省投資與運(yùn)行費(fèi)用的房間
3)新風(fēng)系統(tǒng)布置有困難或舊有建筑改造
機(jī)組背面墻洞引入新風(fēng)
1)新風(fēng)口可調(diào)節(jié)，冬、夏季最小新風(fēng)量；過渡季大新風(fēng)量
2)隨新風(fēng)負(fù)荷變化，室內(nèi)直接受影響
3)初投資與運(yùn)行費(fèi)節(jié)省
4)須作好防塵、防噪聲、防雨、防凍措施
5)機(jī)組長(zhǎng)時(shí)間在濕工況下工作
同上
房高為6m以下的建筑物
單設(shè)新風(fēng)系統(tǒng)，獨(dú)立供給室內(nèi)
1)單設(shè)新風(fēng)機(jī)組，可隨室外氣象變化進(jìn)行調(diào)節(jié)，保證室內(nèi)濕度與新風(fēng)量要求
2)投資大
3)占有空間多
4)新風(fēng)口盡量緊靠風(fēng)機(jī)盤管，為佳
要求衛(wèi)生條件嚴(yán)格和舒適的房間，目前最常采用此方式
單設(shè)新風(fēng)系統(tǒng)供給風(fēng)機(jī)盤管
1)單設(shè)新風(fēng)機(jī)組，可隨室外氣象變化進(jìn)行調(diào)節(jié)，保證室內(nèi)濕度與新風(fēng)量要求
2)投資大
3)新風(fēng)按至風(fēng)機(jī)盤管，與回風(fēng)混合后進(jìn)入室內(nèi)，加大了風(fēng)機(jī)風(fēng)量，增加噪聲
要求衛(wèi)生條件嚴(yán)格的房間，目前較少采用此種方式
本設(shè)計(jì)為辦公樓的空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，系統(tǒng)的選定應(yīng)注意檔次和安全的要求，按負(fù)擔(dān)室內(nèi)空調(diào)負(fù)荷所用的介質(zhì)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(fēng)式系統(tǒng)和二次回風(fēng)式系統(tǒng)，該系統(tǒng)是全部由處理過的空氣負(fù)擔(dān)室內(nèi)空調(diào)冷負(fù)荷和濕負(fù)荷；空氣—水系統(tǒng)分為再熱系統(tǒng)和誘導(dǎo)器系統(tǒng)并用、全新風(fēng)系統(tǒng)和風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組系統(tǒng)并用；全水系統(tǒng)即為風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組系統(tǒng)，全部由水負(fù)擔(dān)室內(nèi)空調(diào)負(fù)荷，在注重室內(nèi)空氣品質(zhì)的現(xiàn)代化建筑內(nèi)一般不單獨(dú)采用，而是與新風(fēng)系統(tǒng)聯(lián)合運(yùn)用；冷劑系統(tǒng)分單元式空調(diào)器系統(tǒng)、窗式空調(diào)器系統(tǒng)、分體式空調(diào)器系統(tǒng)，它是由制冷系統(tǒng)蒸發(fā)器直接放于室內(nèi)消除室內(nèi)的余熱和余濕。對(duì)于較大型公共建筑，建筑內(nèi)部的空氣品質(zhì)級(jí)別要求較高，全水系統(tǒng)和冷劑系統(tǒng)只能消除室內(nèi)的余熱和余濕，不能起到改善室內(nèi)空氣品質(zhì)的作用，所以全水系統(tǒng)和冷劑系統(tǒng)在本次的建筑空調(diào)設(shè)計(jì)時(shí)不宜采用。
終上所述，擬采用風(fēng)機(jī)盤管加新風(fēng)系統(tǒng)，風(fēng)機(jī)盤管的新風(fēng)供給方式用單設(shè)新風(fēng)系統(tǒng)，獨(dú)立供給室內(nèi)。
3.3 方案的確定
本辦公樓采用風(fēng)機(jī)盤管加新風(fēng)系統(tǒng)，分成兩個(gè)區(qū)（東區(qū)和西區(qū)）。因?yàn)檗k公室是間歇性使用，白天使用，晚上關(guān)閉，人員分布較平均，同時(shí)各房間冷熱負(fù)荷并不相同需要進(jìn)行個(gè)別的調(diào)節(jié)，導(dǎo)致熱濕比不同，所以全空氣系統(tǒng)并不適合。每層設(shè)有新風(fēng)機(jī)組，可以由同層的新風(fēng)機(jī)組送入室內(nèi)，和風(fēng)機(jī)盤管一起滿足室內(nèi)的冷熱負(fù)荷?！?
風(fēng)機(jī)盤管空調(diào)方式，這種方式風(fēng)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(chǎn)生凝結(jié)水，對(duì)線槽內(nèi)的電線或其它接近樓地面的電器設(shè)備是一個(gè)威脅，因此要求確保管道安裝質(zhì)量。風(fēng)機(jī)盤管加新風(fēng)系統(tǒng)占空間少，使用也較靈活，但空調(diào)設(shè)備產(chǎn)生的振動(dòng)和噪音問題需要采取切實(shí)措施予以解決。對(duì)于該系統(tǒng)所存在的缺點(diǎn)，可在設(shè)計(jì)當(dāng)中根據(jù)具體的問題予以解決和彌補(bǔ)。
3.4 風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組的結(jié)構(gòu)和工作原理
風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組是空調(diào)機(jī)組的末端機(jī)組之一,就是將通風(fēng)機(jī)、換熱器及過濾器等組成一體的空氣調(diào)節(jié)設(shè)備。機(jī)組一般分為立式和臥式兩種,可以按室內(nèi)安裝位置選定,同時(shí)根據(jù)室內(nèi)裝修要求可做成明裝或暗裝。風(fēng)機(jī)盤管通常與冷水機(jī)組(夏)或熱水機(jī)組(冬)組成一個(gè)供冷或供熱系統(tǒng)。風(fēng)機(jī)盤管是分散安裝在每一個(gè)需要空調(diào)的房間內(nèi)(如賓館的客房、醫(yī)院的病房、寫字樓的各寫字間等)。
風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組中風(fēng)機(jī)不斷循環(huán)所在房間內(nèi)的空氣和新風(fēng)，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(nèi)溫度。在風(fēng)機(jī)吸風(fēng)口外設(shè)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(hù)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(duì)濕度。換熱器表面的凝結(jié)水滴入接水盤內(nèi)，然后不斷地被排入下水道中。
由于本系統(tǒng)采用風(fēng)機(jī)盤管+新風(fēng)系統(tǒng)，有獨(dú)立的新風(fēng)系統(tǒng)供給室內(nèi)新風(fēng)，即把新風(fēng)處理到室內(nèi)參數(shù)，不承擔(dān)房間負(fù)荷。這種方案既提高了該系統(tǒng)的調(diào)節(jié)和運(yùn)轉(zhuǎn)的靈活性，且進(jìn)入風(fēng)機(jī)盤管的供水溫度可適當(dāng)提高，水管結(jié)露現(xiàn)象可以得到改善。
機(jī)組由風(fēng)機(jī)、電動(dòng)機(jī)、盤管、空氣過濾器、室溫調(diào)節(jié)裝置及箱體等組成(見圖3.1) 。
圖3.1 風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組構(gòu)造圖
4 空調(diào)冷負(fù)荷計(jì)算
4.1 冷負(fù)荷構(gòu)成及計(jì)算原理
4.1.1 圍護(hù)結(jié)構(gòu)瞬變傳熱形成冷負(fù)荷的計(jì)算方法
具體計(jì)算見附錄1
1）外墻和屋面瞬變傳熱引起的冷負(fù)荷
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(shí)冷負(fù)荷可按下式計(jì)算：
LQ1=FK·(tl n - tn) W （4.1）
式中：LQ1——外墻和屋面瞬變傳熱引起的逐時(shí)冷負(fù)荷,W；
F——外墻和屋面的面積，㎡；
K——外墻和屋面的傳熱系數(shù)，W/(㎡·℃),可根據(jù)外墻和屋面的不同構(gòu)造，表1－6（a）或表1－6（b）[1]中查取；
tn——室內(nèi)計(jì)算溫度，℃；
tl n——外墻和屋面冷負(fù)荷計(jì)算溫度的逐時(shí)值，℃，根據(jù)外墻和屋面的不同類型分別在表1－7（a）～表1－7（g）[1]中查取
必須指出：(4.1)式中的各圍護(hù)結(jié)構(gòu)的冷負(fù)荷溫度值都是以北京地區(qū)氣象參數(shù)為依據(jù)計(jì)算出來的，因此對(duì)不同地區(qū)和不同情況應(yīng)按下式進(jìn)行修正：
t'l n =( tl +td) ·ka· kp ℃ （4.2）式中: td——地區(qū)修正系數(shù)，℃，見表1－8（a）及表1－8（b）[1]；
ka——不同外表面換熱系數(shù)修正系數(shù)，見表1-9[1]；
kp——不同外表面的顏色系數(shù)修正系數(shù)，見表1-10[1]；
2） 內(nèi)墻,樓板等室內(nèi)傳熱維護(hù)結(jié)構(gòu)形成的瞬時(shí)冷負(fù)荷
當(dāng)空調(diào)房間的溫度與相鄰非空調(diào)房間的溫度大于3℃時(shí),要考慮由內(nèi)維護(hù)結(jié)構(gòu)的溫差傳熱對(duì)空調(diào)房間形成的瞬時(shí)冷負(fù)荷,可按如下傳熱公式計(jì)算：
LQ2=F·K·(tl s - tn) W （4.3）
式中： F——內(nèi)維護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱面積，m2；
K——內(nèi)維護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)，W /( m2·k) ；
tn ——夏季空調(diào)房間室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度，℃；
tl s ——相鄰非空調(diào)房間的平均計(jì)算溫度，℃ 。
t'l s按下式計(jì)算 t'l s = t + tl s ℃ （4.4）
式中：t ——夏季空調(diào)房間室外計(jì)算日平均溫度，℃；
tl s ——相鄰非空調(diào)房間的平均計(jì)算溫度與夏季空調(diào)房間室外計(jì)算日平均溫度的差值,當(dāng)相鄰散熱量很少(如走廊)時(shí), tl s 取3 ℃,；當(dāng)相鄰散熱量在23～116 W /m2時(shí), tl s取5 ℃。
3）外玻璃窗瞬變傳熱引起的冷負(fù)荷
在室內(nèi)外溫差的作用下, 玻璃窗瞬變熱形成的冷負(fù)荷可按下式計(jì)算：
LQ3=F·K·(tl – tn) W （4.5）
式中：F——外玻璃窗面積，m2；
K——玻璃的傳熱系數(shù)，W /( m2·k) ；
本設(shè)計(jì)單層玻璃K=6.26 W /( m2·k) ；
tl——玻璃窗的冷負(fù)荷溫度逐時(shí)值，℃，見表1-13[1]；
tn——室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度，℃ 。
不同地點(diǎn)對(duì)t l按下式修正：t l’=t l+ t d （4.6）
式中：t d——地區(qū)修正系數(shù)，℃ ，見表1-14[1]。
4.1.2 透過玻璃窗的日射得熱引起的冷負(fù)荷
透過玻璃窗進(jìn)入室內(nèi)的日射得熱形成的逐時(shí)冷負(fù)荷按下式計(jì)算：
LQ4=F·C Z·D j.max· CLQ W （4.7）
式中：F——玻璃窗的凈面積,是窗口面積乘以有效面積系數(shù)Ca，
本設(shè)計(jì)單層鋼窗Ca=0.85；
C Z——玻璃窗的綜合遮擋系數(shù)C Z=Cs·Cn ；
其中，Cs—— 玻璃窗的遮擋系數(shù)，由表1-16[1]查得，6mm厚吸熱玻璃Cs =0.89；
Cn—— 窗內(nèi)遮陽設(shè)施的遮陽系數(shù)，由表1-17[1]查得，中間色活動(dòng)百葉簾Cn =0.6；
D j.max——日射得熱因數(shù)的最大值，W/m2，由表1-18[1]查得；
CLQ ——冷負(fù)荷系數(shù)，由表1-19（a）～表1-19（b）[1]查得。
4.1.3 設(shè)備散熱形成的冷負(fù)荷
設(shè)備和用具顯熱形成的冷負(fù)荷按下式計(jì)算：
Q7=Qq+Q·CLQ W (4.8)
式中：Q7——設(shè)備和用具實(shí)際的顯熱形成的冷負(fù)荷，W；
Qq——設(shè)備和用具的實(shí)際顯熱散熱量，W；
CLQ——設(shè)備和用具顯熱散熱冷負(fù)荷系數(shù)；
果空調(diào)系統(tǒng)不連續(xù)運(yùn)行，則CLQ＝1.0。
設(shè)備和用具的實(shí)際顯熱散熱量按下式計(jì)算
1）電動(dòng)設(shè)備
當(dāng)工藝設(shè)備及其電動(dòng)機(jī)都放在室內(nèi)時(shí)：
Q＝1000·n1·n2·n3·N/η (4.9)
當(dāng)只有工藝設(shè)備在室內(nèi)，而電動(dòng)機(jī)不在室內(nèi)時(shí)：
Q＝1000·n1·n2·n3·N (4.10)
當(dāng)工藝設(shè)備不在室內(nèi)，而只有電動(dòng)機(jī)放在室內(nèi)時(shí)：
Q＝1000·n1·n2·n3· N (4.11)
式中：N——電動(dòng)設(shè)備的安裝功率，kW；
η——電動(dòng)機(jī)效率，可由產(chǎn)品樣本查得；
n1——利用系數(shù)，是電動(dòng)機(jī)最大實(shí)效功率與安裝功率之比，一般可取0.7～0.9可用以反映安裝功率的利用程度；
n2——電動(dòng)機(jī)負(fù)荷系數(shù)，定義為電動(dòng)機(jī)每小時(shí)平均實(shí)耗功率與機(jī)器設(shè)計(jì)時(shí)最大實(shí)耗功率之比；
n3——同時(shí)使用系數(shù)，定義為室內(nèi)電動(dòng)機(jī)同時(shí)使用的安裝功率與總安裝功率之比，一般取0.5～0.8。
2）電熱設(shè)備散熱量
對(duì)于無保溫密閉罩的電熱設(shè)備，按下式計(jì)算：
Q＝1000· n1·n2·n3·n4·N (4.12)
式中：n4——考慮排風(fēng)帶走熱量的系數(shù)，一般取0.5；
其中其他符號(hào)意義同前。
3）電子設(shè)備散熱量
計(jì)算公式同(4.10)，其中系數(shù)n2的值根據(jù)使用情況而定，本設(shè)計(jì)對(duì)計(jì)算機(jī)n2取1.0。
4.1.4 照明散熱形成的冷負(fù)荷
根據(jù)照明燈具的類型和安裝方式的不同，其冷負(fù)荷計(jì)算式分別為：
白熾燈：LQ5 =1000·N·CLQ W (4.13)
熒光燈：LQ5 =1000·n1·n2 ·N·CLQ W (4.14)
式中：LQ5——燈具散熱形成的冷負(fù)荷，W；
N——照明燈具所需功率，KW；
n1——鎮(zhèn)流器消耗功率系數(shù)，當(dāng)明裝熒光燈的鎮(zhèn)流器裝在空調(diào)房間內(nèi)時(shí)，取n1＝1.2；當(dāng)暗裝熒光燈鎮(zhèn)流器裝設(shè)在頂棚內(nèi)時(shí)，可取n1＝1.0；本設(shè)計(jì)取n1＝1.0；
n2——燈罩隔熱系數(shù)，當(dāng)熒光燈上部穿有小孔（下部為玻璃板），可利用自然通風(fēng)散熱與頂棚內(nèi)時(shí)，取n2＝0.5～0.8；而熒光燈罩無通風(fēng)孔時(shí),取n2＝0.6～0.8；本設(shè)計(jì)取n2＝0.6；
CLQ——照明散熱冷負(fù)荷系數(shù)。
本設(shè)計(jì)照明設(shè)備為暗裝熒光燈，鎮(zhèn)流器設(shè)置在頂棚內(nèi)，熒光燈罩無通風(fēng)孔，功率為30w/m2。設(shè)備負(fù)荷為40 w/m2。
4.1.5 人體散熱形成的冷負(fù)荷
人體散熱引起的冷負(fù)荷計(jì)算式為：
LQ6＝qs·n·n’·CLQ +ql·n·n’ W (4.15)
式中：LQ6——人體散熱形成的冷負(fù)荷，W；
qs——不同室溫和勞動(dòng)性質(zhì)成年男子顯熱散熱量，W(見表1-20[1])；
n——室內(nèi)全部人數(shù)；
n’——群集系數(shù)，辦公樓群集系數(shù)為0.93；
CLQ——人體顯然散熱冷負(fù)荷系數(shù)，人體顯然散熱冷負(fù)荷系數(shù)(見表1-21[1])。
4.1.6 新風(fēng)冷負(fù)荷
目前，我國空調(diào)設(shè)計(jì)中對(duì)新風(fēng)量的確定原則，仍采用現(xiàn)行規(guī)范、設(shè)計(jì)手冊(cè)中規(guī)定或推薦的原則, 辦公樓的新風(fēng)量取30 m3/h.p。
夏季，空調(diào)新風(fēng)冷負(fù)荷按下式計(jì)算：
CLW＝1.2·LW·(hW-hN) W (4.16)
式中: CLW——夏季新風(fēng)冷負(fù)荷，KW；
LW——新風(fēng)量，kg/s；
hW——室外空氣的焓值，kj/kg；
hN——室內(nèi)空氣的焓值，kj/kg。
4.2 濕負(fù)荷 人體散濕量
人體散濕量可按下式計(jì)算：
D=n·n’·w·10-3 kg/h (4.17)
式中：D——人體散濕量，kg/h；
n’——群集系數(shù)，辦公樓群集系數(shù)為0.93；
w——成年男子的小時(shí)散熱量，kg/(h·p)；26℃時(shí)，極輕勞動(dòng)成年男子的小時(shí)散熱量為0.109 kg/(h·p)。
4.3 各層房間冷負(fù)荷計(jì)算
表4.1 辦公室冷負(fù)荷匯總表
時(shí)間
房間
8:00
9:00
10:00
11:00
12:00
13:00
14:00
15:00
16:00
17:00
18:00
1#
4218
4750
5011
5202
4426
5671
6058
6340
6520
6479
5809
2#
3737
4139
4323
4453
4562
4629
4691
4726
4740
4801
4531
3#
3723
4133
4330
4473
4588
4661
4720
4722
4747
4784
4531
3#(2間)
7446
8266
8660
8946
9176
9322
9440
9444
9494
9568
9062
4#
3414
3824
4021
4164
4279
4352
4411
4439
4438
4475
4250
4#(3間)
10242
11472
12063
12492
12837
13056
13233
13317
13314
13425
12750
5#
3929
4331
4515
4645
4754
4821
4883
4918
4932
4993
4723
6#
5156
5600
5569
5448
5411
5524
5594
5637
5625
5634
5259
7#
3188
3588
3781
3924
3392
4336
4723
4997
5185
5132
4545
8#
1309
1540
1686
1791
1379
1917
1908
1894
1879
1880
1682
9#
3648
4149
4405
4589
4748
4819
4845
4870
4880
4913
4546
9#(2間)
7296
8298
8810
9178
9496
9638
9690
9740
9760
9826
9092
10#、11#
3594
4105
4388
4597
4779
4849
4848
4841
4833
4846
4490
10#、11# (9間)
32346
36945
39492
41373
43011
43641
43632
43569
43497
43614
40410
12#
4049
4354
4238
4059
3970
4047
4112
4123
4110
4100
3804
13#
1284
1514
1664
1772
1874
1913
1914
1908
1904
1911
1717
合計(jì)
84200
94797
99812
103283
1E+05
108515
109878
1E+05
110960
111363
103384
一樓樓板
16559
16559
16559
16559
16559
16559
16559
16559
16559
16559
16559
頂層屋面
10228
9184
8871
7932
7932
8349
9184
10541
12106
13776
15446
總負(fù)荷
110987
120540
125242
127774
128779
133423
135621
137713
139625
141698
135389
4.4 各房間送風(fēng)狀態(tài)的確定
4.4.1 方案
終上所述，采用風(fēng)機(jī)盤管加新風(fēng)系統(tǒng)，風(fēng)機(jī)盤管的新風(fēng)供給方式用單設(shè)新風(fēng)系統(tǒng)，獨(dú)立供給室內(nèi)。
風(fēng)機(jī)盤管加新風(fēng)系統(tǒng)的空氣處理方式有:
1）新風(fēng)處理到室內(nèi)狀態(tài)的等焓線，不承擔(dān)室內(nèi)冷負(fù)荷；
2）新風(fēng)處理到室內(nèi)狀態(tài)的等含濕量線，新風(fēng)機(jī)組承擔(dān)部分室內(nèi)冷負(fù)荷；
3）新風(fēng)處理到焓值小于室內(nèi)狀態(tài)點(diǎn)焓值,新風(fēng)機(jī)組不僅承擔(dān)新風(fēng)冷負(fù)荷，還承擔(dān)部分室內(nèi)顯熱冷負(fù)荷和全部潛熱冷負(fù)荷，風(fēng)機(jī)盤管僅承擔(dān)一部分室內(nèi)顯熱冷負(fù)荷，可實(shí)現(xiàn)等濕冷卻，可改善室內(nèi)衛(wèi)生和防止水患；
4）新風(fēng)處理到室內(nèi)狀態(tài)的等溫線風(fēng)機(jī)盤管承擔(dān)的負(fù)荷很大，特別是濕負(fù)荷很大，造成衛(wèi)生問題和水患；
5）新風(fēng)處理到室內(nèi)狀態(tài)的等焓線，并與室內(nèi)狀態(tài)點(diǎn)直接混合進(jìn)入風(fēng)機(jī)盤管處理。風(fēng)機(jī)盤管處理的風(fēng)量比其它方式大，不易選型。
所以本設(shè)計(jì)選擇新風(fēng)處理到室內(nèi)狀態(tài)的等焓線，不承擔(dān)室內(nèi)冷負(fù)荷方案。
4.4.2 辦公室的新風(fēng)量及新風(fēng)負(fù)荷的確定
按辦公室的新風(fēng)量指標(biāo)30 m3/h.p；本辦公樓人員密度按0.15 m2/p估算；
則新風(fēng)量：
Gw 1=30×1=30 m3/h
Gw 4=30×4=120 m3/h
Gw 5=30×5=150 m3/h
新風(fēng)負(fù)荷計(jì)算:
在濕空氣的h-d圖上，根據(jù)設(shè)計(jì)地的室外空氣的夏季空調(diào)計(jì)算干球溫度tw和濕球溫度tws確定新風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)W，得出新風(fēng)的焓hW；根據(jù)室內(nèi)空氣的設(shè)計(jì)溫度tN和相對(duì)濕度Φ，確定回風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)N（也就是室內(nèi)空氣設(shè)計(jì)狀態(tài)點(diǎn)），得出回風(fēng)的焓hN。則夏季空調(diào)的新風(fēng)負(fù)荷按CLW＝1.2 LW ·(hW-hN) W 計(jì)算。 (4.18)
根據(jù)室內(nèi)外參數(shù)（tN=26℃, Φ =50%;tw=35℃,tws=28.3℃）查h-d圖（見圖4.1）得hW=91.2，hN=52.4 ；Δh=hW-hN=91.2-52.4=38.8 KJ/Kg。
則 CLW 1=Gw·Δh
=30×1.2×38.8×1000÷3600
=388（W）
CLW 4= Gw·Δh
=120×1.2×38.8×1000÷3600
=1552（W）
CLW 5= Gw·Δh
=150×1.2×38.8×1000÷3600
=1940（W）
圖4.1濕空氣的h-d圖
4.5 制冷系統(tǒng)負(fù)荷的確定
制冷系統(tǒng)負(fù)荷Q0可按下式確定：
Q0=Q·Kr·K·Kη·Kb KW (4.19)
式中：Q——空調(diào)系統(tǒng)冷負(fù)荷，KW ；
Kr——房間同期使用系數(shù)，0.6～1.0 ，本設(shè)計(jì)Kr=0.8；
Kf ——冷量損失附加系數(shù)，風(fēng)-水系統(tǒng)Kf=1.10～1.15；
直接蒸發(fā)式表冷系統(tǒng)Kf=1.05～1.10；
本設(shè)計(jì)為風(fēng)-水系統(tǒng)，Kf=1.10；
Kη——效率降低修正系數(shù)，Kη=1.05～1.10；本設(shè)計(jì)Kη=1.05；
Kb——事故備用系數(shù)，一般不考慮備用，僅在特殊工程中才采用X臺(tái)1備用的方式。本設(shè)計(jì)不考慮備用，Kb=1.0。
則本設(shè)計(jì)制冷系統(tǒng)的負(fù)荷Q0=Q·Kr·K·Kη·Kb
=475.787×0.8×1.10×1.05×1.0
=439.627 KW
5 風(fēng)機(jī)盤管加新風(fēng)系統(tǒng)選型計(jì)算
5.1 風(fēng)機(jī)盤管系統(tǒng)選型計(jì)算
1) 空氣處理方案及有關(guān)參數(shù)的查取
采用新風(fēng)直入式空氣處理方式，新風(fēng)機(jī)組不承擔(dān)室內(nèi)負(fù)荷，空氣處理方案過程線如下圖：
圖 5.1 空氣處理方案過程圖
由tN=26℃, Φ=50%得hN=52.5 KJ/Kg，tNS=18.6℃；
由tw=35℃,tws=28.3℃得hW=91.2 KJ/Kg；
查h-d圖(見圖5.1)tNL=14.9℃，tN-tNL=26-14.9=11.1>10℃，則取送風(fēng)溫度差為Δt=10℃；則tl’(F)=26-10=16℃,由tl’(F)=16℃，Φl’(F)=90%，在h-d圖上定出風(fēng)機(jī)盤管機(jī)器露點(diǎn)L’(F)，得hl’(F)=44.9 KJ/Kg。
2）房間所需冷量（包括新風(fēng)）
以1#辦公室為例： Q=6520 W
3）房間所需新風(fēng)冷負(fù)荷
以1#辦公室為例： CLW 5 =1940W
4）風(fēng)機(jī)盤管所需冷量
以1#辦公室為例： QF=Q- CLW 5 =6521-1940=4580W
5）風(fēng)機(jī)盤管所需風(fēng)量
LF= QF/[1.2·(hN - hl’(F))]=4.58/[1.2×(52.5-44.9)]=0.502m3/s=1807 m3/h
6）選擇風(fēng)機(jī)盤管
所選的風(fēng)機(jī)盤管要求當(dāng)進(jìn)水溫度為7℃時(shí)，進(jìn)風(fēng)參數(shù)DB/WB=26/18.6℃，LF=1807
m3/h，QF=4580 W。
根據(jù)所需風(fēng)量及中等風(fēng)速選型原則，初選型號(hào)為FP-10WA的標(biāo)準(zhǔn)型風(fēng)機(jī)盤管兩臺(tái)，其額定風(fēng)量為1010 m3/h，取最小水量L=656kg/h，進(jìn)水溫度為7℃時(shí)查得風(fēng)機(jī)盤管的冷量為3749×0.91=3411.6W，滿足要求。故選FP-10WA的標(biāo)準(zhǔn)型風(fēng)機(jī)盤管兩臺(tái)，其水壓降為3.7kpa。
用同樣方法確定其他房間風(fēng)機(jī)盤管型號(hào),見下表:
表5.1 各房間風(fēng)機(jī)盤管型號(hào)匯總表
房間
FP型號(hào)
總負(fù)荷
W
新風(fēng)負(fù)荷 W
單臺(tái)風(fēng)機(jī)盤管負(fù)荷W
單臺(tái)中速風(fēng)量m3/ h
單臺(tái)全冷量W
水流量
Kg/h
水壓降
KPa
臺(tái)數(shù)
1#
FP-10WA
6250
1940
4580/2
810
3749
592
15.4
2
2#
FP-12.5WA
4801
1940
2861
1010
4220
656
3.7
1
3#
FP-12.5WA
4784
1940
2844
1010
4220
656
3.7
1
4#
FP-12.5WA
4475
1940
2844
1010
4220
656
3.7
1
5#
FP-14WA
4993
1940
3053
1176
4621
650
4.3
1
6#
FP-8WA
5637
1940
3697/2
670
2731
312
4.3
2
7#
FP-16WA
5185
1552
3633
1310
6502
1057
14.5
1
8#
FP-7.1WA
1917
388
1529
570
2719
332
4.1
1
9#
FP-14WA
4913
1940
2973
1176
4621
650
4.3
1
10#、11#
FP-12.5WA
4849
1940
2909
1010
4220
656
3.7
1
12#
FP-12.5WA
4123
1552
2571
1010
4220
656
3.7
1
13#
FP-7.1WA
1914
388
1526
57