毕业设计-冷负荷计算

1、工程概况项目名称广州市某酒店空调设计。建筑概况该本建筑是一幢五层高的集休闲、娱乐、餐饮、住宿于一体的酒店，地下一层，高度为4.5米，为洗浴中心和KTV；地上五层层，一至四层层高为3.6米，局部两层高度4.2米，五层层高为4.610米。地处广州市，广州市地处我国珠江三角洲地区，广州属 HYPERLINK /view/47993.htm t _blank 亚热带季风气候，背山面海，温暖多雨、光热充足、夏季时长、霜期时短等特征。年平均温度22.8，主导风向：夏季为东南风 冬季为西北（偏北）风。设计气象参数广州气候属夏热冬暖地区,查资料 空调工程 黄翔主编附录4得广州气象参数如下：地理纬度： 北纬23

2、 ，东经11331大气压力：冬季 =102073 Pa夏季 =100287 Pa室外计算干球温度：冬季供暖温度： twn= 8.2 冬季空调 twk= 5.3 冬季通风 twf=10.3 夏季空调 twg=34.2夏季通风 twf= 31.9 夏季空调平均 tpj= 30.6 夏季空调室外计算湿球温度27.8 室外计算相对湿度 夏季：74%，冬季：66% 冬季最冷月月平均相对湿度 70 %冬季最多风向及其频率:N 33 %冬季空调最多风向（N）的平均风速: 3.4 m/s夏季最多风向及其频率: SE 14%年主导风向及其频率： N 11%冬季室外平均风速: 2.4 m/s夏季室外平均风速: 1

3、.5 m/s最大冻土深度: 无围护结构参数屋面保温材料为80mm厚挤缩阻燃型聚苯板，厚度为205mm；外墙为厚度为300mm的框架填充墙，保温材料为厚为60 mm的硬质聚苯板保温层加45mm厚硅酸铝保温浆料；外窗为塑钢窗，双层，厚度6mm，K=3.3w/k；外门为节能外门。其具体热工参数如下表1.1所示：查文献实用供热空调设计手册第二版（下册）表20.2-1到20.2-5得维护结构参数如下表：表1.1 围护结构参数2围护类型传热系数(w/.)(夏/冬)传热衰减传热延迟(h)外墙0.450.358楼板1.840.456架空楼板0.480.336外窗普通塑钢窗3.31.000.41屋面0.390.

4、219各种用途房间室内设计计算参数查文献 NOTEREF _Ref385621440 f h 2表19.3-12结合资料 NOTEREF _Ref385664131 f h 1表3-331.2 室内计算参数表1房间类型室温（）相对湿度()新风量（）备注餐厅265030厨房265020大厅265010弱电机房266520配电室卫生间26550走廊26603服务间266020行李房，衣被间设备间266510消防控制室会议室266530商店265510电梯266520办公室265030客房265050浴室306535KTV包房265530更衣室265510按摩房305035干蒸房603035只通风湿

5、蒸房607035只通风注：对于浴室和更衣室，没有查到新风量的具体标准，但是可以查到其最小新风量，查资料 NOTEREF _Ref385664131 f h 1表3-33，浴室：65m/室.h，更衣室：9m/.h。根据客房的最小新风量要求为54m/室.h和客房的新风量标准为30m/h.p(三星级)可以估算浴室和更衣室。设计方案的论证方案比较本设计为酒店的空调系统设计，系统的选定应注意档次和安全的要求，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得空气负担室内空调冷负荷和湿负荷；空气水系

6、统分为再热系统和诱导系统并用、全新风系统和风机盘管系统并用；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担，在注重室内空气品质的现代化建筑内一般不单独使用，而是与新风系统联合使用；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，全水系统和制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，所以全水系统和制冷剂系统在本次设计中不采用。全空气系统、全水系统、空气水系统、冷剂系统四大系统各自的特点如下：全空气系统全空气系统是指空调房间的热、湿负荷全部是由经过

7、处理的空气来消除的空调系统，如集中式空调系统，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，充分利用室外新风减少与避免冷热抵消，减少冷冻机运行时间。使用寿命较长，空调与制冷设备集中安设在机房便于管理和围护，可以严格的控制室内温度和室内相对湿度。其采用初效、中效和高效过滤器，满足室内空气清洁度的不同要求，但由于空气的比热容较小，需要用较多的空气才能达到消除余热、余湿的目的，空调送回风管系统复杂、布置困难，支风管和支风口较多时不易均衡调节风量，其对热湿负荷变化不一致或室内参数不同的多房间及部分房间停止工作不需要空调时整个空调系统仍需运行,不经济，设备与风管的安装工作量大周期长

8、，空调各房间之间有风管联通，使各房间互相污染，当发生会通过风管迅速蔓延，这种系统有较大断面的风道，占用建筑空间较多。全水系统全水系统中，空调房间的热、湿负荷全部是由水来负担，由于水的比热容比空气大得多，在相同负荷情况下只需要较少的水量，因而可克服全空气系统因风道占用建筑空间较多的缺点。但是，由于这种系统是靠水来消除空调房间的余热、余湿，解决不了空调房间的通风换气问题，室内空气品质较差，用的较少。空气水系统空气水系统实际上是前两种系统的组合。它由空气和水共同负担空调房间的热、湿负荷。其优点是既可减小全空气系统的风道占用建筑空间较多的矛盾，又可向空调房间提供一定的新风换气，改善空调房间的空气品质。

9、只需要新风空调机房、机房面积小；风机盘管可以设在空调机房内，放室内时不接送、回风管；当和新风系统联合使用时，新风管较小；灵活性大、节能效果好，可根据各室负荷情况自我调节；安装投产较快，介于集中式空调系统和单元式空调之间；各空调房间之间不会互相污染。但其缺点有分散布置、敷设各种管线较麻烦；盘管冬夏兼用，内壁容易结垢，降低传热效率；无法实现全年多工况节能运行；布置分散围护管理不方便，水系统布置复杂、易漏水；过滤性能差，室内清洁度要求较高时难与满足；必须采用低噪声风机才能保证室内要求。冷剂系统冷剂系统是把制冷系统的蒸发器直接放在室内来吸收空调房间的余热、余湿，常用于分散安装的局部空调机组。方案的确定

10、鉴于上述各系统的优、缺点，在此酒店空调系统设计采用风机盘管加独立新风系统,每层设有新风机组，可以由同层的新风机组送入室内，和风机盘管一起满足室内的冷热负荷。风机盘管空调方式，这种方式盘管小可以减低房间层高，但维修工作量大，如果水管漏水或冷水管保温不好而产生凝水，对线槽内的电线或其它接近地面的电气设备是一个威胁，因此要求确保管道安装质量。风机盘管加新风系统占空间少，使用也较灵活，但空调设备产生的震动和噪音问题需要采用切实措施予以解决。对于该系统所存在的缺点，可在设计当中根据具体的问题予以解决和弥补。风机盘管空调系统的组成和工作原理风机盘管是由风机和表面式热交换器组成，由于机组负担大部分室内负荷，

11、盘管的容量较大，而且通常都是采用湿工况运行。风机盘管采用的电机多为单向电容调速电机，通过调节输入电压改变风机转速，使通过机组盘管的风量分为高、中、低三档，达到调节冷热量的目的。风机盘管除了采用风量调节外，还在风机盘管的回水管上安装电动二通阀（或三通）阀，通过室温控制器调节电动阀的开度、改变进入盘管的水量或水温来调节空调房间的温、湿度。风机盘管有立式、卧式等，具有净化消毒等功能的新的风机盘管型式还在不断的发展推出。近年来开发的具有可接风管的高余压风机盘管，使风机盘管应用更为灵活方便。风机盘管可以采用全水系统的方式来独立的负担全部室内负荷。但是这样解决不了房间的通风换气问题，室内空气品质较差。因此

12、，风机盘管在多数情况下都是和新风系统共同运行，组成空气水系统的空调方式。因此，概括的说，风机盘管空调系统是由风机盘管机组、新风系统和水系统三个部分组成。此外，为了收集排放夏季湿工况时产生的凝结水，还需要设置凝结水管路。风机盘管机组通常设置在需要空调的房间内，将流过盘管的室内循环空气冷却、减湿冷却或加热后送如室内，消除空调房间的热、湿负荷。新风系统是为了保证人体健康的卫生要求，给空调房间提供所需要的新风量。对于集中设置的新风系统，还可以负担一部分新风和房间的热、湿负荷，配合风机盘管，使室内的空气参数满足设计要求。水系统的作用是给风机盘管和新风机组提供处理空气所需要的冷热量，通常是采用集中制取的冷

13、水和热水。机组由风机、电动机、盘管、空气过滤器、室温调节装置及箱体等组成。风机盘管空调机组的新风供给方式靠室内机械排风渗入新风的供给方式靠室内机械排风渗入新风的供给方式是靠设在室内卫生间、浴室等处的机械排风，在房间内形成负压，使室外新鲜空气渗入室内。这种方法经济方便，但室内卫生条件差，受无组织渗风的影响，室内温度均分布不均匀。墙洞引入新风的供给方式墙洞引入新风的供给方式是把风机盘管机组设置在外墙窗台下，立式明装，在盘管机组背后的墙上开洞，把室外新风用段管引入机组内。这种新风供给方式能较好的保证新风量要求，但要使风机盘管适应新风负担的变化则比较困难，且新风口还会破坏建筑立面，增加污染和噪声。因此

14、，只适用于对室内空气参数要求不高的场合。单设新风系统,独立供给室内单设新风机组，可随室外气象变化进行调节，保证室内湿度与新风量要求，投资大，占有空间多，新风口可以紧靠风机盘管的出风口，也可以不在同一地点。单设新风系统,供给风机盘管这种处理方法是新风和回风先混合，再经风机盘管处理后送入房间。这种做法，由于新风经过风机盘管机组，增加了机组风量的负荷，使运行费用增加和噪声增大。综上所述，采用风机盘管加新风的空调系统，风机盘管的新风供给方式采用单设新风系统，独立供给室内。空调负荷计算冷负荷计算公式外围护结构瞬变传热形成的冷负荷1）外墙和屋面瞬变传热引起的冷负荷计算公式 在日射和室外气温综合作用下，外墙

15、和屋面瞬变传热引起的逐时冷负荷可按下式计算： （3-1） 式中 外墙和屋面瞬变传热引起的逐时冷负荷()；外墙和屋面的面积（）； 外墙和屋面的传热系数（）在表1.1中查取；夏季空气调节室内计算温度（）；地点修正值（），在文献 NOTEREF _Ref385664131 f h 1附录9中查取；外墙和屋顶冷负荷计算温度逐时值（）；以北京地区的气象条件为依据计算出的外墙和屋顶冷负荷计算温度的逐时值（），根据外墙和屋顶的不同类型分别在文献 NOTEREF _Ref385664131 f h 1附录7和附录8中查取；不同外表面换热系数修正系数，查文献 NOTEREF _Ref385664131 f h

16、1表3-7，取=0.94；不同外表面颜色系数修正系数，查文献 NOTEREF _Ref385664131 f h 1表3-8取=0.97。内围护结构冷负荷当邻室有一定发热量时，通过空调房间内窗、隔墙楼板或内门等围护结构的温差传热负荷为: (3-2) 式中 稳态冷负荷，下同，W； 夏季空气调节室外计算日平均温度，； 夏季空气调节室内计算温度，；邻室温升，可根据邻室散热强度，。由于空调房间之间的温差3,固取0。透过玻璃窗的瞬变传热引起的冷负荷外玻璃窗瞬变传热引起的冷负荷，在室内外温差的作用下，通过外玻璃窗瞬变传热引起的冷负荷可按下式计算 （3-3）式中 CL、同式3-1； 外窗玻璃传热系数（），查

17、表1-1. 窗口面积（）外玻璃窗冷负荷计算温度的逐时值，查资料 NOTEREF _Ref385664131 f h 1附录13，（）；玻璃窗的传热系数的修正值，根据窗框类型查资料 NOTEREF _Ref385664131 f h 1附录12；玻璃窗的地点修正值，查资料 NOTEREF _Ref385664131 f h 1附录15；透过玻璃窗的日射得热形成的冷负荷透过玻璃窗的日射得热形成的冷负荷CL，可按下式计算 （3-4）式中 有效面积系数，查资料 NOTEREF _Ref385664131 f h 1附录19； 玻璃窗的遮阳系数，查资料 NOTEREF _Ref385664131 f h

18、 1附录17； 窗内遮阳设施的遮阳系数，查资料 NOTEREF _Ref385664131 f h 118； 窗口面积（） 最大逐时日射得热因数，查资料 NOTEREF _Ref385664131 f h 1附录16； 窗玻璃冷负荷系数，查资料 NOTEREF _Ref385664131 f h 1附录20到附录23人体散热形成冷负荷和散湿形成的潜热冷负荷1）人体显热散热引起的冷负荷计算公式 (3-5)式中 人体显热散热形成的冷负荷，（W）；不同室温和劳动性质成年男子显热散热量，查资料 NOTEREF _Ref385664131 f h 1表3-15，（W）； 室内全部人数；群集系数；查资料

19、NOTEREF _Ref385664131 f h 1表3-14，此处取0.9人体显热散热冷负荷系数，无因次。查资料 NOTEREF _Ref385664131 f h 1附录27，对于人员密集的场所（如电影院、剧院、会堂等），因为人体对围护结构和室内物品的辐射热量相应减少，可取1.0。2）人体散湿形成的潜热冷负荷计算公式 (3-6)式中 人体潜热散热形成的冷负荷，W；一名成年男子小时潜热散热量（W），查资料 NOTEREF _Ref385664131 f h 1表3-15,； 空调区内的总人数；群集系数； 人体散湿量的计算按下式进行：式中 集群系数，见资料 NOTEREF _Ref38562

20、1440 f h * MERGEFORMAT 2表20-7-2； 计算时刻空调区内的总人数； g一名成年男子小时散湿量，见资料 NOTEREF _Ref385621440 f h * MERGEFORMAT 2表20-7-3，g/h。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，其冷负荷计算的公式分别为：白炽灯 (3-7)荧光灯 (3-8)式中 灯具散热形成的冷负荷，W；照明灯具所需的功率，KW；镇流器消耗功率系数，当明装荧光灯的镇流器装在空调区域内时，取；当暗装荧光灯镇流器装设在顶棚内时，可取1.0；灯罩的隔热系数，当荧光灯罩上部穿有小孔，可利用灯罩内形成的自然通风散热进顶棚内时，取

21、0.50.6；而荧光灯罩无通风0.60.8；此设计取0.7。照明散热冷负荷系数，无因次，查资料 NOTEREF _Ref385664131 f h 1附录26。设备散热形成的冷负荷计算公式：设备显热冷负荷。设备显热和用具显热形成的冷负荷，其计算公式如下： (3-9)式中 设备和用具显热形成的冷负荷(W)；设备和用具的实际显热散热量(W)；设备和用具显热散热冷负荷系数，无因次。如果空调系统不连续运行，则1.0。查资料 NOTEREF _Ref385664131 f h 1附录25设备和用具的实际显热散热量按下式计算：1）电动设备:a)当工艺设备及其电动机都放在室内时： (3-10) b)当只有工

22、艺设备在室内，而电动机不在室内时： (3-11) c)当工艺设备不在室内，而只有电动机放在室内时： (3-12) 式中 电动设备的安装功率，kW；电动机效率，可由产品样本查得；利用系数，是电动机最大实效功率与安装功率之比，一般可取0.70.9，可用以反映安装功率的利用程度；电动机负荷系数，定义为电动机每小时平均时耗功率与机器设计时最大时耗功率之比，对精密机床可取0.150.40,对普通机床可取0.5左右；同时使用系数，定义为室内电动机同时使用的安装功率与总安装功率之比，一般取0.50.8。2）电热设备对于无保温密闭罩的电热设备，按下式计算： (3-13)式中 考虑排风带走热量的系数，一般取0.

23、5。其中其他符号意义同前。3）电子设备计算公式同(2-16)，其中系数的值根据使用情况而定，对计算机可取1.0，一般仪表取0.50.9。夏季空调新风冷负荷 （3-14）式中 夏季新风冷负荷，KW； 新风量，kg/s； 室外空气的焓值，kJ/kg；查焓湿图。得此环境下为99.8 室内空气的焓值，kJ/kg；查焓湿图。得此环境下为53.012夏季空调冷负荷计算实例以1-1客房为例外墙逐时冷负荷按公式（3-1）算出外墙逐时冷负荷将其逐时值及计算结果列入下各表中。 表2.1 西外墙冷负荷时间12：0013：0014：0015：0016：0017：0018：0019：0020：0021：0022：003

24、5.935.5335.234.934.834.834.935.335.835.537.3010.9433.7533.3733.0932.8132.7132.7132.8133.1833.6534.3135.0626t7.757.377.096.816.716.716.817.187.658.319.06K0.9A105732697670643634634643678723785856表2.2 北外墙冷负荷时间12：0013：0014：0015：0016：0017：0018：0019：0020：0021：0022：0031.431.331.231.331.431.631.832.132.432.

25、632.61.710.9431.1129.4229.3329.3329.4229.5229.729.8930.1730.4630.6426t5.113.423.333.333.423.523.703.894.174.464.64K0.93A67.7322215209209215221234245262280293外玻璃窗瞬变传热引起的冷负荷按公式（3-3）算出外玻璃窗瞬变传热引起的冷负荷值列下表中。表2.3 北外窗瞬时传热冷负荷时间12：0013：0014：0015：0016：0017：0018：0019：0020：0021：0022：0031.431.331.231.231.331.431.

26、631.832.132.432.6334.434.334.234.234.334.434.634.835.135.435.626t8.48.38.28.28.38.48.68.89.19.49.62.956.2153.6151.8149.9149.9151.153.6157.3161166.4171.9175.5外窗日射冷负荷按公式（3-5）外窗日射冷负荷算出将其逐时值及计算结果列入下表中。表2.4 北外窗日射得热冷负荷时间12：0013：0014：0015：0016：0017：0018：0019：0020：0021：0022：000.140.170.180.190.20.340.560.72

27、0.830.770.531300.830.75=0.627.26376818590153262324374347239人员散热引起的冷负荷展厅属于轻度劳动，当室温为26时，每人散发的显热和潜热量为58 W和123W,由文献2表2-12查的群集系数=0.93，附录2-23查得人体显热散热冷负荷系数逐时值。按公式（3-6）和（3-7）计算人体显热散热逐时冷负荷，并列入表2.5中。人体潜热引起的冷负荷为潜热散热乘以群集系数，计算结果列入表2.5中。表2.5 人员散热引起的冷负荷时间12：0013：0014：0015：0016：0017：0018：0019：0020：0021：0022：000.550.640.700.750.790.810.840.860.880.890.9160.52121.0738.8 615.6 492.5 492.5 369.4 369.4 246.3 246.3 246.3 246.3 738.8 73.3812.1 688.9 565.8 565.8 442.7 442.7 319.6 319.6 319.6 319.6 812.1 合计10550.9 1030