【论文】上海某办公楼中央空调系统设计.pdf

上海某办公楼中央空调系统设计 i 摘摘 要要 本文为某办公楼中央空调系统设计 该建筑共有四层 建筑面积约为 5500m 2 该宾馆地处上海 针对该办公楼的功能要求和特点 以及该地气象条件和空调要求 参考有关文献资料对该楼的中央空调系统进行系统规划 通过对不同空调制冷方案 的对比 最终选用水系统 在对冷负荷进行精确计算基础上 按照所需冷量选择制 冷机组和风机盘管和布置 并且对该工程进行水系统管路进行设计计算及工程预 算 最终使设计能够满足夏季供冷需求 关键词关键词 中央空调 冷负荷 水利计算 工程预算 上海某办公楼中央空调系统设计 ii abstract this air conditioning system is designed for a office building in shanghai there are four floors the whole construction area of which is about 5500m2 according to the function request and characteristic of the building and the local atmosphere data i referred to the related literature material to carry on the system planning through to the different air conditioning refrigeration plan s contrast selected the aqueous system finally based on the calculation of cold load of every room i made a moderate breezes of cold machine dish tube according to the cold quantity choice need besides the project budget and hydraulic calculation is carried out the design can afford the demanding of cold air in summer key words central air condition cold load hydraulic calculation project budget 上海某办公楼中央空调系统设计 iii 目 录 第一章 前言 1 1 1 选题背景 1 1 2 研究意义 2 1 3 中央空调概况 2 1 3 1 中央空调优点 2 1 3 2 中央空调组成 3 1 3 3 中央空调分类 3 1 3 4 中央空调发展现状 6 1 3 5 中央空调发展前景 7 1 4 研究内容 8 1 4 1 基本内容 8 1 4 2 拟解决的主要问题 8 第二章 空调方案设计选择 10 2 1 设计要求 10 2 2 空调方案选择 10 第三章 空调冷负荷计算及设备选型 11 3 1 冷负荷计算 11 3 1 1 围护结构瞬变传热形成冷负荷的计算 11 3 1 2 透过玻璃窗的日射得热引起冷负荷的计算 12 3 1 3 室内热源散热引起的冷负荷 13 3 2 冷负荷计算示例 14 3 2 1 围护结构瞬变传热形成冷负荷的计算 15 3 1 2 透过玻璃窗的日射得热引起冷负荷的计算 17 上海某办公楼中央空调系统设计 iv 3 1 3 室内热源散热引起的冷负荷 19 第四章 空调房间设备选型汇总 23 4 1 风机盘管的选择 23 4 2 冷水机组的选择 25 第五章 空调系统管路设计 22 5 1 水管的选择 27 5 2 空调水系统设计计算 28 5 2 1 水管直径计算 28 5 2 2 水泵的选择 31 5 2 3 膨胀水箱的选取计算 32 5 2 4 冷却塔的选用 33 5 2 5 分水器和集水器的设计 33 第六章 工程预算 30 第七章 总结 34 参考文献 36 致谢 37 附录 38 声明 107 上海某办公楼中央空调系统设计 1 第一章 前 言 1 1 选题背景 1902 年 7 月 17 日 空调之父 willis carrie 博士以自己的名字创建了一家公 司 他发明的 空气处理仪 解决了当时纽约市一家印刷厂由于温湿度变化而引起 的印刷质量问题 并以此向世界证明了人类对环境温度和空气品质的控制能力 经 过一百多年的发展 空调已经深入到人们的日常工作生活中 成为改善工作生活条 件 提高工作生活质量的重要工具 1 我国改革开放二十多年来 随着社会经济的迅猛发展 中央空调迅速走进了千 家万户 高档写字楼 办公楼 宾馆 酒店 医院 候车室和特殊的厂房等纷纷采 用中央空调 中央空调行业形成了一个巨大的需求市场 2005 年 中国商用空调 市场达到 200 亿元的市场容量 据有关分析 2010 年这一数字将高达 350 亿 450 亿元 2 国内外厂商被该市场及其丰厚的利润所吸引 纷纷斥巨资加入到中央空调 生产行业 目前生产中央空调的企业己达到几百家 国内市场中有的厂家只生产户 式中央空调 如清华同方等 有的厂家只生产商用中央空调 如大连三洋等 有的 厂家既生产户式中央空调又生产商用中央空调 如青岛海尔 广东美的和格力等 其中生产商用中央空调的厂家有近百家 同时 全国各主要大 中城市也几乎同时出现了家用中央空调的专业经销商 由于各大城市环境质量有严格的要求 而清洁能源的供应远远满足不了用户的需 求 因此空调冷热源的选择受到很大的局限 随着空调技术的快速发展 空调系统 的冷热源机组多种多样 但大体上分为水 风 冷热泵型冷热水机组 水 风 冷 冷水机组 溴化锂吸收式热水机组 蓄冷空调等四种方式 这四种方式冷热源机组 各有其优点 每种设备的使用又有其局限性 在进行中央空调设计时应考虑到建筑 的所在地环境状况 技术的可靠性 投资的大小 运行费的高低以及维护保养的难 易程度等 选用制冷设备是应考虑经济性 在满足工作要求的情况下 合理布局 合理选用 以达到既经济又高效的设计要求 3 1 2 研究意义 人们生活水平和生活质量的逐步提高 对室内空气品质的要求也越来越高 室 上海某办公楼中央空调系统设计 2 内空气品质 即人体舒适度和健康 人体舒适度是一个很复杂的问题 它是指人体 的主观感觉 同一个人在不同的状态感觉会不一样 比如工作性质 衣着情况 温 度 相对湿度 风速 噪声等 都会影响人体热舒适性指标 其中最主要的为室内 空气湿度和相对湿度 4 空调系统就是通过控制房间内的热 湿环境 提高空气品 质 创建出更有利于工作的办公和生活环境 一方面 在空调系统中 通过对空气 的净化和处理 使其温度 湿度 流速 洁净度等指标均符合场所的使用要求 以 满足人们生产 生活需要 另一方面 对于一座配置中央空调的建筑物来说 空调 系统所消耗的能源占建筑物能源消耗总量的 50 以上 5 中央空调作为供暖 空调的一种方式 对国民经济各部门的发展和对人民物质 文化生活水平的提高有着重要的作用 这不仅意味着受控的空气环境对各种工业生 产过程的稳定运行和保证产品的质量和数量有重要作用 而且对提高劳动生产率 保护人体健康 创造舒适的工作和生活环境有重要意义 工业生产中显示空气调节 重要作用的典型部门有以高精度恒温恒湿为特征的某些精密机械和仪器制造业 以 高洁净度为特征的电子工业及以保证湿度要求为特征的纺织业等 同时 在公共及 民用建筑中 随着对外开放 旅游业蓬勃发展 装有中央空调的大会堂 图书馆 商店 宾馆与酒店 展览馆 游乐场所比比皆是 此外 在运输工具如汽车 飞机 轮船和火车中 也不同程度地装有中央空调设备 随着我国经济发展和人民物质文 化生活水平的提高 中央空调将会更加广泛地应用于各个部门 为人民的生活和工 作提供舒适的环境 4 为使空调系统既满足人们对空调系统的要求 又考虑到节能和环保的问题 研 究和设计合理的空调系统具有很大的经济和社会意义 1 3 中央空调概况 所谓中央空调系统就是处理和分配冷量的空调系统 其冷 热 量通过一定的 介质输送到空调房间里 造就室内人工气候 使人们得到舒适的工作或生活环境 影响室内环境参数的变化 主要是由以下两方面造成的 一是外部原因 如太 阳辐射和外界气候条件的变化 另一方面是内部原因 如室内人和设备产生的热 湿和其它有害物质 当室内空气参数偏离了规定值时 就需要采取相应的空气调节 措施和方法 使其恢复到规定的要求 6 1 3 1 中央空调优点 上海某办公楼中央空调系统设计 3 中央空调的最突出特点是产生舒适的居住和工作环境 其它优点还有 经济节能 主机由微电脑控制 每个区间末端风机盘管可自行调节温度 区间无人时可关闭 系统根据实际负荷做自动化运行 开机计费 不开机不 计费 有效节约能源和运行费用 环保 主机采用水源热泵型机组 电制冷 没有燃烧过程 避免了排污 整个 系统为密闭式管路系统 可避免霉菌灰尘等杂质对系统的污染 使环境清新优美 特别适于高档别墅 高级公寓与写字楼的使用 节约空间 主机体积小巧 不设机房 无需占用设备层 减少公用设施 和土 建投资 室内末端暗藏在吊顶内 极易配合屋内装修 个性化 中央空调系统以区间为单元 满足用户不同区间需求 室内末端安装 采用暗藏方式 不影响室内的审美观 不占据室内空间 适应用户的个性化需求 简化管理 于采用不同区间单独控制系统为用户所有 产权关系明确 可简化 空调设施管理 美观 中央空调主机可以避免破坏楼体的整体外观 使用户充分享受高档综合 环境的同时 提升产品质量及量贩档次 投资方便 可根据量贩发展情况 分期分批投资添置空调系统 同时量贩档次 提升 因此资金周转快 有效地利用资金更进一步开发 1 3 2 中央空调组成 中央空调系统是由一系列驱动流体流动的动件 如水泵 风机及压缩机 各 种型式的热交换器 如风机盘管 蒸发器 冷凝器及中间热交换器等 及连接各种 装置的管道 如风管 水管及冷媒管 和阀件所组成 7 总体说来 构成中央空调系统的元件主要是热交换器和流体机械两种 热交换 器是作为高低温两种工作流体能量交换的设备 当任何一组热交换器效果不好时 会增加系统耗电率 不是系统耗电量增加 就是冷冻能力下降 而流体机械则是推 动工作流体循环的动力泵 耗电量的多少决定于运转时数 输送的工作流体流量 工作流体循环所需要的扬程及效率 减少其中任何一项 都可达到节能的目的 1 3 3 中央空调分类 空气调节系统一般由被调对象 空气处理设备 空气输送设备和空气分配设备 所组成 空调系统的种类很多 4 上海某办公楼中央空调系统设计 4 按空气处理设备的设置空调系统可分为 集中式系统 半集中式系统 分散式 系统 1 集中式系统 这种系统的所有空气处理设备 加热器 冷却器 过滤器 加湿器等 都集中 设置在专用的空调机房内 空气经处理后由送风管送入空调房间 按送风管的套数 不同 集中式系统可分为单风管式和双风管式 单风管式只能从空调机房送出一种 状态的经处理的空气 若不采用其他措施 就难以满足不同房间对送风状态的不同 要求 双风管式用一条风管送冷风 另一条风管送热风 冷风和热风在各房间的送 风口前的混合箱内按不同比例混合 达到各自要求的送风状态后 再送入房间 2 半集中式系统 半集中式系统将各种非独立式的空调机分散设置 而将生产冷 热水的冷水机 组或热水器和输送冷 热水的水泵等设备集中设置在中央机房内 风机盘管加独立 新风系统是典型的半集中式系统 这种系统的风机盘管分散设置在各个空调房间 内 新风机可集中设置 也可分取设置 但都是通过新风送风管向各个房间输送经 新风机作了预处理的新风 因此 独立新风系统又兼有集中式系统的特点 3 分散式系统 分散式空调系统又称局部空调系统 这是指将空气处理设备全分散在被调房间 内的系统 空调房间使用空调机组就属于此类 空调机组把空气处理设备 风机以 及冷热源都集中在一个箱体内 形成了一个非常紧凑的空调系统 只要接上电源就 能对房间进行空调 这种系统不需要空调机房 一般也没有输送空气的风道 根据中央空调冷 热 负荷输送介质的不同可将中央空调分为空气式 风管 系统 冷 热 水系统 制冷剂系统三种类型 1 空气式 风管 系统 空气式 风管 系统是以空气为输送介质 其特点是初投资较小 引入新风可 靠 有利于改善室内的空气品质 但风管系统的空气输配系统所占建筑空间较大 一般要求建筑要有较大层高 还应考虑风管穿越墙体的问题 8 空气式系统适用于建筑空间较大 易于布置风管的场合 室内温 湿度 洁净 度控制要求严格的场合 负荷大或潜热负荷的场合 空气式空调按送风管的套数不同可分为单风道系统 双风道系统 单风道系统 只能从空调机房送出一种状态的经处理的空气 若不采用其他措施 例如在各空调 上海某办公楼中央空调系统设计 5 房间的支风管中设调节加热器等 就难以满足不同房间对送风状态的不同要求 双风道系统用一条风管送冷风 另一条风管送热风 冷风和热风在个房间的送风口 前的混合箱内按不同比例混合 达到各自要求的送风状态后 在送入房间 空气式空调按送风量是否可以变化可分为定风量系统和变风量系统 定风量系 统的送风量是固定不变的 并且按最不利情况来确定房间的送风量 在室内负荷减 少时 它虽可空过调节再热提高送风温度减小送风温差的办法来维持室内温度的稳 定 单耗能较大 变风量空调系统是一种节能的空调系统 该系统的末端装置可以 随空调房间负荷的变化 从而满足室温的要求 2 冷 热 水系统 冷 热 水系统输送介质通常为水 它常通过室外主机产生出空调冷 热 水 由管路系统输送到室内的各末端装置 它是一种集中产生冷热量 但分散处理个房 间负荷的空调系统型式 该系统的室内末端装置通常是风机盘管 目前风机盘管一般均可以调节风机的 转速 或通过旁通阀调节经过盘管的水量 从而调节送入室内的冷热量 因此该 系统可以对每个空调房间进行单独调节 满足各个房间不同的空调需求 同时其节 能性也比较好 此外 由于冷 热 水机组的输配系统所占空间小 因此一般不受 建筑物层高的限制 但此种系统一般难以引进新风 因此对于通常密闭的空调房间 而言 其舒适性较差 9 风机盘管机组简称风机盘管 它是一种末端设备 普通的风机盘管主要由盘管 换热器 和风机组成 风机盘管内部电机多为单向电容调速电机 可以通过调节 电机输入电压使风量分为高 中 低三档 因此可以相应的调节风机盘管的供冷 热 量 3 vrv 系统 10 vrv 空调系统是冷却式空调系统 它以制冷剂为输送介质 室外主机由室外 侧换热器 压缩机和其他制冷附件组成 末端装置是由直接蒸发式换热器和风机组 成的室内机 一台室外机通过管路能够向若干个室内机输送制冷剂液体 通过控制 压缩机的制冷剂循环量和进入室内各换热器的制冷剂流量 可以适时地满足室内 冷 热负荷要求 vrv 空调系统是从分体空调发展起来的 机组采用变频控制方式 按室内机开 启数量控制室外机内的压缩机转速 进行制冷剂流量控制 上海某办公楼中央空调系统设计 6 根据中央空调冷热源种类的不同 又可分为以下三种形式 1 水冷冷水机组 锅炉 这是中央空调冷热源最常用的一种配置 夏季用水冷冷水机组制冷 冬季用 锅炉供热 2 空气源热泵与水源热泵机组 3 溴化锂吸收式机组 锅炉 又可根据系统的用途不同可以分为工艺性和舒适性空调系统 根据系统的控制 精度不同 可以分为一般空调系统和高精度空调系统 根据系统的运行时间不同 可以分为全年性空调系统和季节性空调系统 按空调主机的驱动能源 可分为电力 驱动及燃气驱动空调系统 1 3 4 中央空调发展现状 由于国情不同 世界各国中央空调发展道路差异很大 从目前中国市场来看 中外巨头竞争加剧 长期以来 中央空调领域活跃着几 乎清一色的外国军团 约克 特灵 大金 麦克维尔 来自美国的约克 特灵 麦 克维尔 以及来自日本的大金 日立 三菱都是传统的大型制冷设备供应商 美国 的企业在制冷量在大型楼宇中央空调设备上具有绝对的竞争优势 家用中央空调产 品的竞争优势掌握在日本企业手中 2000 年以前的我国中央空调市场一度被大金 约克 特灵等日 美企业占据九成市场份额 不过 自 2000 年美的 海尔率先涉足该领域后 国产品牌大举抢滩该市场 格力 海信 小天鹅 新科 乐华 惠康等企业也纷纷加入 竞争格局开始发生巨 大变化 为了寻找新的利润增长点 最近家用传统空调业的老大 格力也大举切入 中央空调特别是中小型家用和商用空调领域 由于价格便宜以及丰富的传统家用空调销售经验 国产品牌在中央空调市场 上 已经取得了令人兴奋的市场份额以及竞争优势 另外在价格上 中央空调正在 与传统家用空调拉近差距 随着国内企在技术上逐渐赶上 国际性大公司在我国市场已经面临强大的竞争 压力 特别是在渠道 个性化服务等方面有各种劣势 近年来 外资巨头相继在我 国市场增设 重兵 开利空调近期邀请全国诸多暖通业专家在北京 上海进行宣 传造势 特灵继去年 10 月占地 40000m2的中山工厂投产后 又着手扩建太仓生产 基地 11 国际上 德国是欧洲最大的中央空调市场 接着是意大利 他们的需求量占欧 洲总量的一半 2005 年整体比 2004 年增长 4 俄罗斯的增长很大 预计 5 年里 将增长 12 15 以往 12 个月的技术发展主要被季节能效的增大 更好的制冷 上海某办公楼中央空调系统设计 7 剂储存和降低环境噪声的需要所驱动 预计在将来 现行制冷剂将会增加自然制冷 剂 如饱和碳氢 氨和 co2 涡旋式和螺杆式工作范围的扩大将导致往复式机组份 额的缩小 大型多联机 dx 系统在制冷冷水机组中将是重要的竞争者 12 从技术上 来看 美国普及风管系统得益充裕的电力 而日本走的是一条 氟系统 为主的发展 道路 直至现在的 vrv 系统 vrv 系统的节能性正是 氟系统 研究发展的典范 13 1 3 5 中央空调发展前景 中央空调一次性投入比较大 但是从长远来看花这个钱却是值得的 所以 如 果有实力购多台家用空调机的消费群体能改变传统的买空调的观念 而把眼光投向 中央空调 那么就会给中央空调市场带来庞大的消费群 1 安全美观将成新热点 如果人们发现室内机在墙上或者立在室内 会显的很不协调 更加重视室内美 观 那么中央空调就能引起人们的关注 主要因为它的末端产品系列比较多 如风 机盘管等 这些室内机都可以在装修的时候根据客户自已的需求和喜好 实施设计 安装的综合解决方案 使系统末端隐藏在天花板中 就不会影响到室内的整体装修 效果 2 舒适意识进一步增强 使用中央空调末端系统的房间里空气新鲜 且温度恒定 噪音低 让人们生活 和工作时能有一个安静的良好环境 舒适是中央空调比较突出的优点 但是提高新 风量往往是伴随着空调初投资与运行费用的增加 只有消费者的舒适意识非常强烈 时 人们才能接受他 这样才能有一些消费市场 3 节能迫在眉睫 与此同时 中央空调普遍存在的高能耗问题却让人触目惊心 而随着经济危机 能源危机波及全球 各国政府都加大了节能技术的研发与推广力度 中央空调作为 耗能大户 自然被列为重点攻关对象 业内人士指出 高能耗已经成为制约中央空 调健康发展的一大瓶颈 解决中央空调的高能耗问题已迫在眉捷 14 4 小型中央空调前景看好 小型中央空调是介于传统中央空调和家用空调器两者之间的一个新领域 是随 着人们办公 住房条件的改善和生活质量的提高而逐步发展起来的一种新潮流 新 方式 随着小型中央空调研究和制造技术水平的提高 它正以其巨大的潜力和应用 优势取得突破性的发展 并将成为我国 21 世纪空调产业发展方向之一 上海某办公楼中央空调系统设计 8 户式中央空调目前主要有三种形式 即空气 空气管道机 空气 水户用机 多联机和小区集中中央空调 三种形式各有利弊 未来住宅中央空调的发展方向是 优质价廉 健康环保 性能稳定 控制方便 高智能化 当前阻碍中央空调机组进 入家庭主要矛盾是价格 运行费用和机组运行的稳定性 但随着技术的逐渐成熟 机组稳定性逐步提高 价格和运行费用的降低 住宅中央空调将逐渐取代房间空调 器 成为市场主流 1 4 研究内容 1 4 1 基本内容 本建筑是一幢四层高的办公楼 地处上海市 上海属北亚热带季风性气候 四 季分明 日照充分 雨量充沛 上海气候温和湿润 春秋较短 冬夏较长 2006 年平均气温 18 4 日照 1638 2 小时 降水量 1042 6 毫米 全年 70 左右的雨量 集中在 5 至 9 月的汛期 本办公楼第一层主要为大堂和会议室 二层主要为培训室 三 四层主要为办公 楼 第一层高 4 5m 二 四层层高均为 3 8m 建筑物总高度约为 15 9m 总建筑面 积约为 5500m 其室外主要设计气象参数为 4 空调室内设计参数 夏季 t 26 室外计算干球温度 34 室外计算湿球温度 28 2 室外计算日平均温度 30 4 通风室外计算温度 32 设计的主要内容为 1 设计方案的选择 2 空调系统的设计计算 室内冷负荷计算 室内湿负荷的计算算等 3 设计绘制施工图纸 绘制空调系统布置图 4 初步工程预算 1 4 2 拟解决的主要问题 办公楼室内舒适环境要求的达到 只有通过中央空调系统才能实现 空调水系 上海某办公楼中央空调系统设计 9 统 冷却水和冷媒水系统 对运行效果 投资和运行费用 以及节能及维护保养等影 响很大 在本文中也将对此问题进行考虑 以优化中央空调系统的经济性 本课题是对上海地区某办公楼的中央空调设计 在实际设计时 选用上海市的 地理参数进行计算 对办公楼进行空调方案确定及设备选择计算 并绘制施工图完 成整个空调系统设计 上海某办公楼中央空调系统设计 10 第二章 空调方案设计选择 2 1 设计要求 本工程是上海某办公楼的中央空调设计 该楼为南北朝向 在实际设计时 选 用上海市的地理参数进行计算和必要的修正 然后对办公楼进行空调冷负荷计算 空调过程设计计算 空气处理方案确定及设备选择计算 并绘制施工图完成整个空 调系统设计 业主对空调的要求是 1 不占用室内用地面积 2 室内空调设备噪声要低 3 保证建筑外立面的美观不能在外墙安装设备 4 操作管理方便 节能 5 空调运行应能单独计量 便于运行后的收费管理 工程只要求设计夏天的制冷系统 2 2 空调方案选择 方案一 采用小型水冷式冷水机组 配风机盘管或柜式空调机 这种形式的优 点在于 1 主机体积小 重量轻 机组自身配有水泵 可二至三台机并联使用 主机可设在屋顶 或有外窗的房间通道等地方 2 可实现独立控制管理 计量收 费方便 3 采用这种冷源空调 室内设计灵活 可采用全空气空调形式也可采用 风机盘管加新风的水 空气系统形式 在室内设备上增加一些控制可以节省主机 负荷 4 不占用室内使用面积 也不会降低吊顶高度 方案二 采用 vrv 空调系统 其优点有 1 使用灵活 方便 且具有高 cop 值 2 由先进的控制管理技术 可实现独立控制管理 计量收费方便 2 vrv 空调系统实际上是一种一台室外机带多台室内机的分体空调形式 室外机可置于屋 顶不影响外墙美观 因此 安装方便可以实现灵活的系统组合 3 在先进的管理 控制系统下运行 节省主机的负荷 它是目前最为节能环保的空调系统 考虑到该建筑只利用中央空调夏天进行制冷 冬天空调关闭 而且 vrv 空调 系统的初投资太大 参考有关文献资料对该楼的中央空调系统进行系统规划 通过 对不同空调制冷方案的对比 最终选用方案一 在对冷负荷进行精确计算基础上 按照所需冷量选择制冷机组和布置风机盘管 并且对该工程进行水系统管路进行设 计计算及工程预算 最终使设计能够满足办公楼夏季供冷需求 上海某办公楼中央空调系统设计 11 第三章 空调冷负荷计算 冷负荷指为了连续保持室温恒定 在某时刻需向房间供应的冷量 或需从室内 排除的热量 空调房间的冷负荷包括 由于室内外温差和太阳辐射作用 通过建筑 物围护结构传入室内的热量形成的冷负荷 人体散热 散湿形成的冷负荷 灯光照 明散热形成的冷负荷 其他设备散热形成的冷负荷 空调房间的冷负荷是确定空调 送风系统风量和空调设备容量的依据 13 3 1 冷负荷计算方法 3 1 1 围护结构瞬变传热形成冷负荷的计算 1 外墙和屋面瞬变传热引起的冷负荷 在日射和屋外气温综合作用下 外墙和屋面瞬变传热引起的逐时冷负荷可按下 式计算 q c ak tc tn 3 1 其中 tc t c td k k 式中 q c 外墙和屋面瞬变传热引起的逐时冷负荷 w a 外墙和屋面的面积 m 2 k 屋面和外墙的传热系数 w m 2 t c 外墙和屋面的冷负荷计算温度的逐时值 tn 室内设计温度 tc 修正后的外墙和屋面的冷负荷计算温度 td 地区温度修正值 k 外表面放热系数修正值 k 外表面吸收系数修正值 2 内围护结构冷负荷 内围护结构是指隔墙及内楼板 它们的冷负荷也是通过温差传热 即与邻室的 温差而产生的 这部分可视为稳定传热 不随时间而变化 其计算式为 上海某办公楼中央空调系统设计 12 q ic aiki t pw t f tn 3 2 式中 ki 内墙或内楼板传热系数 w m2 ai 内墙及内楼板面积 m2 t pw 夏季空调室外计算日平均温度 t f 附加温升 取邻室平均温度与室外平均温度的差值 3 外玻璃窗瞬变传热引起的冷负荷 在室内外温差作用下 玻璃窗瞬变传热引起的冷负荷按下式计算 q c a w k w tc tn 3 3 其中 tc t c td 式中 q c 外玻璃窗瞬变传热引起的冷负荷 w a w 窗口面积 m 2 k w 玻璃窗的传热系数 w m 2 k t c 玻璃窗的冷负荷温度的逐时值 tc 玻璃窗的冷负荷温度的修正值 tn 室内设计温度 td 地区温度修正值 差于 空气调节 附录 2 4 3 1 2 透过玻璃窗的日射得热引起冷负荷的计算方法 透过玻璃窗进入室内的日射得热形成的逐时冷负荷 q c 按下式计算 q c caa wcs c n dmax j c lq 3 4 式中 q c 透过下玻璃窗的日射得热形成的冷负荷 w aw 窗口面积 m 2 ca 有效面积系数 cs 窗玻璃的遮阳系数 cn 窗内遮阳设施的遮阳系数 d max j 日射得热因数的最大值 c lq 窗玻璃冷负荷系数 无因次 上海某办公楼中央空调系统设计 13 3 1 3 室内热源散热引起的冷负荷 1 设备散热形成的冷负荷 设备和用具显热散热形成的冷负荷按式 3 5 计算 q c q sclq 3 5 式中 q c 设备和用具显热形成的冷负荷 w qs 设备和用具实际显热散热量 w c lq 设备和用具显热散热冷负荷系数 如果空调系统不连续运行 则 c lq 1 0 电子设备 计算公式如下 qs n1n2n3 n4n 1 3 6 式中 n 电动设备字装功率 w 电动机效率 可由产品样本查得 n1 利用系数 定义为电动机最大消耗功率与安装功率之比 一般可取 0 7 0 9 n 2 电动机负荷系数 定义为电动机每小时平均实耗功率与机器设计时最 大实耗功率之比 对精密机床可取 0 15 0 40 对普通机床可取 0 50 左右 设备散 热引起的冷负荷见表 3 7 n3 同时使用系数 指室内电动机同时使用的安装功率喝总功率之比 一般 可取 0 5 0 8 n4 考虑排风带走热量的系数 一般取 0 5 2 照明散热形成的冷负荷 根据照明灯具的类型和安装方式不同 其冷负荷计算式分别如下 白炽灯 q c 1000nc lq 3 7 荧光灯 q c 1000n1n2n clq 3 8 式中 q c 灯具散热形成的冷负荷 w n 照明灯具所需功率 kw n1 镇流器消耗功率系数 当明装荧光灯的镇流器装在空调房间内时 取 上海某办公楼中央空调系统设计 14 n1 1 2 当暗装荧光灯镇流器装设在顶棚内时 可取 n1 1 0 n2 灯罩隔热系数 当荧光灯罩上部穿有小孔 下部为玻璃板 可利用 自然通风散热于顶棚内时 取 n2 0 5 0 6 而荧光灯罩无通风孔者 n2 0 6 0 8 c lq 照明散热冷负荷系数 3 人体显热散热形成的冷负荷 人体显热散热引起的冷负荷计算式为 q c q sn clq 3 9 式中 q c 人体显热散热形成的冷负荷 w qs 不同室温和劳动性质的成年男子显热散热量 w n 室内全部人数 某些空调建筑物内的群集系数 c lq 人体显热散热冷负荷系数 但应注意对于人员密集的场所 由于人 体对围护结构和室内物品的辐射换热量相应减少 可取 c lq 1 0 人体潜热散热引起的冷负荷计算式为 qc q1n 3 10 式中 qc 人体潜热散热形成的冷负荷 w q1 不同室温和劳动性质的成年男子潜热散热量 w 3 2 冷负荷计算示例 该建筑外墙壁厚 370mm 内抹 20mm 厚白灰粉刷 外涂 20mm 水泥砂浆 为 型外墙 屋面采用水泥膨胀珍珠岩 壁厚 35mm 为 型屋面 空调室内设计参 数 夏季 t 26 室外计算干球温度 34 室外计算湿球温度 28 2 室外计算日平均温度 30 4 下面就以一层西侧休息室的冷负荷计算为例介绍负荷计算 该房间为休息室 如图 3 1 其中西墙和南墙为外墙 其余均为内墙 该房间 面积 114 m2 西墙窗户面积为 21 5 m2 南墙窗户面积为 18 4 m2 均为单层钢玻璃 窗 室内有白布帘作为遮阳设施 该房间内一般情况下有工作及休息人员 28 名 上海某办公楼中央空调系统设计 15 主要设备为电视机 音响 笔记本电脑等等 图 3 1 西侧休息室平面示意图 3 2 1 围护结构瞬变传热形成冷负荷的计算 1 外墙瞬变传热引起的冷负荷 在此建筑中 外墙类型为 型 查 民用建筑空调设计 表 2 10 k 取 1 50 w m 2 而屋面由表 2 39 查得其传热系数 k 0 45 w m 2 查 空 气 调 节 上 海 地 区 室 外 平 均 风 速 为 v 3 2m s 按 公 式 aw 4 48v 10 41 24 746 w m 2 k 查 空气调节 附录 2 4 表 6 得 k 0 94 再查 表 8 得 k 0 94 查表 5 得 td 值 墙壁面积a 按公式 3 1 计算 西外墙 南外墙及屋面冷负荷计算见表 3 1 表 3 2 2 外玻璃窗瞬变传热引起的冷负荷 此 房 间 的 玻 璃 窗 为 单 层 其 内 表 面 换 热 系 数 an 8 7 w m 2 k aw 4 48v 10 41 24 746 w m 2 k 则查 空气调节 附录 2 4 表 6 得 k w 6 43 w m 2 k 窗户面积aw 按公式 3 3 计算 计算结果见表 3 3 与 3 4 上海某办公楼中央空调系统设计 16 表 3 1 西外墙瞬变传热冷负荷 西外墙冷负荷 tn 26 a 36 99 m2 k 1 5 w m td 0 8 k 0 94 k 0 94 时间 tc tc tc tn qc w 8 00 37 8 33 84188 7 84188 435 1067118 9 00 37 3 33 40008 7 40008 410 5934388 10 00 36 8 32 95828 6 95828 386 0801658 11 00 36 3 32 51648 6 51648 361 5668928 12 00 35 9 32 16304 6 16304 341 9562744 13 00 35 5 31 8096 5 8096 322 345656 14 00 35 2 31 54452 5 54452 307 6376922 15 00 34 9 31 27944 5 27944 292 9297284 16 00 34 8 31 19108 5 19108 288 0270738 17 00 34 8 31 19108 5 19108 288 0270738 18 00 34 9 31 27944 5 27944 292 9297284 19 00 35 3 31 63288 5 63288 312 5403468 20 00 35 8 32 07468 6 07468 337 0536198 21 00 36 5 32 6932 6 6932 371 372202 22 00 37 3 33 40008 7 40008 410 5934388 表 3 2 南外墙瞬变传热冷负荷 南外墙冷负荷 tn 26 a 34 26 m2 k 1 5 w m td 0 8 k 0 94 k 0 94 时间 tc tc tc tn qc 8 00 34 6 29 86568 3 86568 198 6572952 9 00 34 2 29 51224 3 51224 180 4940136 10 00 33 9 29 24716 3 24716 166 8715524 11 00 33 5 28 89372 2 89372 148 7082708 12 00 33 2 28 62864 2 62864 135 0858096 13 00 32 9 28 36356 2 36356 121 4633484 14 00 32 8 28 2752 2 2752 116 922528 15 00 32 9 28 36356 2 36356 121 4633484 16 00 33 1 28 54028 2 54028 130 5449892 17 00 33 4 28 80536 2 80536 144 1674504 18 00 33 9 29 24716 3 24716 166 8715524 19 00 34 4 29 68896 3 68896 189 5756544 20 00 34 9 30 13076 4 13076 212 2797564 21 00 35 3 30 4842 4 4842 230 443038 22 00 35 7 30 83764 4 83764 248 6063196 上海某办公楼中央空调系统设计 17 表 3 3 西侧外玻璃窗瞬变传热冷负荷 西侧外玻璃窗瞬变传热 tn 26 aw 21 51m2 kw 6 43 w m 2 td 1 时间 tc tc tc tn qc w 8 00 26 9 27 9 1 9 262 78767 9 00 27 9 28 9 2 9 401 09697 10 00 29 30 4 553 2372 11 00 29 9 30 9 4 9 677 71557 12 00 30 8 31 8 5 8 802 19394 13 00 31 5 32 5 6 5 899 01045 14 00 31 9 32 9 6 9 954 33417 15 00 32 2 33 2 7 2 995 82696 16 00 32 2 33 2 7 2 995 82696 17 00 32 33 7 968 1651 18 00 31 6 32 6 6 6 912 84138 19 00 30 8 31 8 5 8 802 19394 20 00 29 9 30 9 4 9 677 71557 21 00 29 1 30 1 4 1 567 06813 22 00 28 4 29 4 3 4 470 25162 表 3 4 南侧外玻璃窗瞬变传热冷负荷 南外玻璃窗瞬变传热 tn 26 aw 18 39 m2 kw 6 43 w m 2 td 1 时间 tc tc tc tn qc w 8 00 26 9 27 9 1 9 224 67063 9 00 27 9 28 9 2 9 342 91833 10 00 29 30 4 472 9908 11 00 29 9 30 9 4 9 579 41373 12 00 30 8 31 8 5 8 685 83666 13 00 31 5 32 5 6 5 768 61005 14 00 31 9 32 9 6 9 815 90913 15 00 32 2 33 2 7 2 851 38344 16 00 32 2 33 2 7 2 851 38344 17 00 32 33 7 827 7339 18 00 31 6 32 6 6 6 780 43482 19 00 30 8 31 8 5 8 685 83666 20 00 29 9 30 9 4 9 579 41373 21 00 29 1 30 1 4 1 484 81557 22 00 28 4 29 4 3 4 402 04218 3 2 2 透过玻璃窗的日射得热引起冷负荷的计算方法 此玻璃窗为单层钢窗 所以查表 2 52 得 ca 0 85 并为单层 6mm 普通玻璃由 上海某办公楼中央空调系统设计 18 表 2 53 查得 c s 0 89 室内有深色布帘为遮阳设施 查表 2 54 得其 cn 0 65 上海 为北纬 31 10 查表 2 55 得 d max j 463 按公式 3 4 计算 计算结果如表 3 5 3 6 所示 表 3 5 西侧玻璃窗日射得热冷负荷 西侧玻璃窗日射得热 ca 0 85 aw 21 51m2 cs 0 89 cn 0 65 cz 0 58 dj max 463 时间 clq qc w 8 00 0 16 785 5761744 9 00 0 19 932 8717071 10 00 0 21 1031 068729 11 00 0 22 1080 16724 12 00 0 23 1129 265751 13 00 0 37 1816 644903 14 00 0 6 2945 910654 15 00 0 75 3682 388318 16 00 0 84 4124 274916 17 00 0 73 3584 191296 18 00 0 42 2062 137458 19 00 0 1 490 985109 20 00 0 1 490 985109 21 00 0 09 441 8865981 22 00 0 09 441 8865981 表 3 6 玻璃窗日射得热冷负荷 南侧玻璃窗日射得热 ca 0 85 aw 18 39m2 cs 0 89 cn 0 65 cz 0 58 dj max 164 时间 clq qc w 8 00 0 47 698 8280916 9 00 0 6 892 120968 10 00 0 69 1025 939113 11 00 0 77 1144 888576 12 00 0 87 1293 575404 13 00 0 84 1248 969355 14 00 0 74 1100 282527 15 00 0 66 981 3330648 16 00 0 54 802 9088712 17 00 0 38 565 0099464 18 00 0 2 297 373656 上海某办公楼中央空调系统设计 19 续表 3 6 南侧玻璃窗日射得热 ca 0 85 aw 18 39m2 cs 0 89 cn 0 65 cz 0 58 dj max 463 时间 clq qc w 19 00 0 13 193 2928764 20 00 0 12 178 4241936 21 00 0 12 178 4241936 22 00 0 11 163 5555108 3 2 3 室内热源散热引起的冷负荷 1 设备散热形成的冷负荷 该休息室有一台电视机 音响 咖啡壶等等总功率约为 1000 w 按公式 3 6 计算 计算结果如表 3 7 所示 表 3 7 设备散热冷负荷 设备 n1 0 8 n2 0 5 n3 0 6 n4 0 5 0 85 n 1000 q 141 177 时间 clq qc w 8 00 0 0 9 00 0 6 84 7062 10 00 0 68 96 00036 11 00 0 73 103 05921 12 00 0 77 108 70629 13 00 0 81 114 35337 14 00 0 83 117 17691 15 00 0 85 120 00045 16 00 0 87 122 82399 17 00 0 89 125 64753 18 00 0 9 127 0593 19 00 0 36 50 82372 20 00 0 29 40 94133 21 00 0 24 33 88248 22 00 0 2 28 2354 2 照明散热形成的冷负荷 在这个房间装有暗装荧光灯 n 114 30 3420 w 按公式 3 8 计算 计算结果如表 3 8 所示 上海某办公楼中央空调系统设计 20 表 3 8 照明散热冷负荷 照明 n 3420 w 时间 clq qc w 8 00 0 0 9 00 0 58 1983 6 10 00 0 75 2565 11 00 0 79 2701 8 12 00 0 8 2736 13 00 0 8 2736 14 00 0 81 2770 2 15 00 0 82 2804 4 16 00 0 83 2838 6 17 00 0 84 2872 8 18 00 0 86 2941 2 19 00 0 87 2975 4 20 00 0 39 1333 8 21 00 0 35 1197 22 00 0 31 1060 2 3 人体显热散热形成的冷负荷 在通常情况下 该室内有 28 人 按公式 3 9 3 10 计算 各数取值及计算结果如表 3 9 所示 表 3 9 人体形成冷负荷 人体散热 人体显热 qs 54 w 人体潜热 q1 39 w 0 93 n 28 时间 clq qc w qc w q qc qc w 8 00 0 0 1015 56 1015 56 9 00 0 58 815 5728 1015 56 1831 1328 10 00 0 66 928 0656 1015 56 1943 6256 11 00 0 72 1012 4352 1015 56 2027 9952 12 00 0 77 1082 7432 1015 56 2098 3032 13 00 0 8 1124 928 1015 56 2140 488 14 00 0 83 1167 1128 1015 56 2182 6728 15 00 0 85 1195 236 1015 56 2210 796 16 00 0 87 1223 3592 1015 56 2238 9192 17 00 0 89 1251 4824 1015 56 2267 0424 18 00 0 9 1265 544 1015 56 2281 104 19 00 0 91 1279 6056 1015 56 2295 1656 上海某办公楼中央空调系统设计 21 续表 3 9 人体散热 人体显热 qs 54 w 人体潜热 q1 39 w 0 93 n 28 时间 clq qc w qc w q qc qc w 20 00 0 92 1293 6672 1015 56 2309 2272 21 00 0 93 1307 7288 1015