空气调节课程设计计算书.doc

暖通空调课程设计

设计题目：武汉某办公楼空调系统设计

班 级：

姓 名：

学 号：

指导老师：

日 期： 2023年12月

目录
第一章 工程概述与设计依据 1
1.1 工程概述 1
1.2 设计依据 1
1.2.1 围护结构热工指标 1
1.2.2 室外设计参数 1
1.2.3 室内设计参数 2
1.2.4 体力活动性质 2
第二章 负荷计算 2
2.1 夏季冷负荷的计算 2
2.1.1 夏季冷负荷的组成 2
2.1.2空调冷负荷计算方法 3
2.2 湿负荷的计算 13
2.2.1 湿负荷的组成 13
2.2.2 湿负荷的计算方法 13
第三章 空调方案的确定 16
3.1 空调系统的确定 16
3.1.1 全空气系统方案的确定 16
3.1.2 风机盘管加新风方式的确定 17
3.2全空气系统设计计算 17
3.3 风机盘管加独立新风系统设计 19
参考文献 31
致谢 32

第一章 工程概述与设计依据
1.1 工程概述
本工程为武汉某政府办公大楼空调系统设计，总建筑面积约为600 m2，共三层，一层二层三层层高分别为4.2m，3.3m，3.3m，一层有值班室和会议室等；二层有办公室、会议室、接待室和陈列室等；三层有办公室和阅览室等。二楼三楼共用一台新风机组，新风机组置放于三楼走廊东墙外。一楼会议室设有全空气机组，其余房间均采用风机盘管加新风系统。屋顶设有制冷机房。
1.2 设计依据
1.2.1 围护结构热工指标
外墙：选用240mm砖墙，外抹水泥砂浆，内抹灰，外表面放热系数修正值=1.0，吸取系数=0.94，K=1.97
内墙：选用240mm砖墙，双面抹灰，K≈1.97 W/m2K；
屋面：选用200mm厚保温屋面，保温材料为水泥膨胀珍珠岩，为Ⅰ型屋面，K=0.41；
外窗：C-1尺寸1200mm×1750mm，C-2尺寸1800mm×1750mm，C-3尺寸2100mm×1750mm，C-4尺寸1800mm×1750mm+915mm×1750mm，C-5尺寸3000mm×1750mm。选用单层玻璃钢框窗，K=5.94，修正系数=1。采用标准玻璃，遮挡系数Cs=1.00。选用浅色布帘，遮阳系数=0.50。窗的有效面积系数=0.85；
楼板：从上到下依次为20mm厚水泥砂浆，100mm厚钢筋混凝土预制板，20mm厚混合砂浆。
门：尺寸900mm×2100mm；
房间类型：房间类型为中型。
1.2.2 室外设计参数
武汉市夏季室外设计参数 表1-1
夏季
空调室外计算（干球）温度
35.2℃
空调室外（湿球）温度
28.4℃
室外平均风速
2.6m/s
通风室外计算（干球）温度
33℃
1.2.3 室内设计参数
夏季空调设计温度：26℃，风速不大于0.3 m/s
1.2.4 体力活动性质
体力活动性质可分为[1]：
静坐：典型场合：影剧院、会堂、阅览室等；
极轻劳动：重要以坐姿为主，典型场合：办公室、旅馆等；
轻度劳动：站立及少量走动，典型场合：实验室、商店等；
中档劳动：典型场合：纺织车间、印刷车间、机加工车间等；
重劳动：典型场合：炼钢，铸造车间、排练厅、室内运动场等。
所以本设计中办公楼属于极轻劳动。

第二章 负荷计算
空调房间冷（热）、湿负荷是拟定空调系统送风量和空调设备容量的基本依据。
在室内外热、湿扰量作用下，某一时刻进入一个恒温恒湿房间内的总热量和湿量称为在该时刻的得热量和得湿量。当得热量为负值时称为耗（失）热量。在某一时刻为保持房间恒温恒湿，需向房间供应的冷量称为冷负荷；相反，为补偿房间失热而需向房间供应的热量称为热负荷；为维持室内相对湿度所需由房间除去或增长的湿量称为湿负荷。
2.1 夏季冷负荷的计算
2.1.1 夏季冷负荷的组成
夏季空调房间的冷负荷重要有以下组成：
1) 通过围护结构传入室内的热量
2）通过外窗进入室内的太阳辐射热量
3）人体散热量
4）照明散热量
5）设备散热量
6）随着人体散湿过程产生的潜热量
2.1.2空调冷负荷计算方法
以205办公室计算为例，303办公室计算见附表。
一、205办公室
1.外墙和屋顶
=AK[(+)-]， （2-1）
式中：— 外墙或屋面的逐时冷负荷，W；
A — 外墙或屋面的面积，㎡；
— 传热系数，W/(m2·℃)；
— 外表面放热系数修正值；
— 吸热系数修正值；
— 外墙或屋面的逐时冷负荷计算温度，℃；
— 地点修正值；
—室内计算温度，℃。

南外墙冷负荷 表2-1
时间
9:00
10:00
11:00
12:00
13:00
14:00
15:00
16:00
17:00
18:00
19:00
20:00
21:00
22:00
23:00
0:00

31.5
30.9
30.5
30.4
30.6
31.3
32.3
33.5
34.9
36.3
37.4
38.1
38.6
38.7
38.5
38.1

0.4
0.4
0.4
0.4
0.4
0.4
0.4
0.4
0.4
0.4
0.4
0.4
0.4
0.4
0.4
0.4

1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1

0.94
0.94
0.94
0.94
0.94
0.94
0.94
0.94
0.94
0.94
0.94
0.94
0.94
0.94
0.94
0.94

29.986
29.422
29.046
28.952
29.14
29.798
30.738
31.866
33.182
34.498
35.532
36.19
36.66
36.754
36.566
36.19

26
26
26
26
26
26
26
26
26
26
26
26
26
26
26
26
K
1.97
1.97
1.97
1.97
1.97
1.97
1.97
1.97
1.97
1.97
1.97
1.97
1.97
1.97
1.97
1.97
A
8.205
8.205
8.205
8.205
8.205
8.205
8.205
8.205
8.205
8.205
8.205
8.205
8.205
8.205
8.205
8.205

64.4291

55.3127
49.2351
47.7157
50.7545
61.3903
76.5843
94.8171
116.089
137.36
154.074
164.71
172.307
173.826
170.787
164.71

东外墙冷负荷 表2-2
时间
9:00
10:00
11:00
12:00
13:00
14:00
15:00
16:00
17:00
18:00
19:00
20:00
21:00
22:00
23:00
0:00

32.1
32.1
32.8
34.1
35.6
37.2
38.5
39.5
40.2
40.5
40.7
40.7
40.6
40.2
39.7
39.1

1.7
1.7
1.7
1.7
1.7
1.7
1.7
1.7
1.7
1.7
1.7
1.7
1.7
1.7
1.7
1.7

1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1

0.94
0.94
0.94
0.94
0.94
0.94
0.94
0.94
0.94
0.94
0.94
0.94
0.94
0.94
0.94
0.94

31.772
31.772
32.43
33.652
35.062
36.566
37.788
38.728
39.386
39.668
39.856
39.856
39.762
39.386
38.916
38.352

26
26
26
26
26
26
26
26
26
26
26
26
26
26
26
26
K
1.97
1.97
1.97
1.97
1.97
1.97
1.97
1.97
1.97
1.97
1.97
1.97
1.97
1.97
1.97
1.97
A
15.84
15.84
15.84
15.84
15.84
15.84
15.84
15.84
15.84
15.84
15.84
15.84
15.84
15.84
15.84
15.84

180.114
180.114
200.647
238.779
282.778
329.71
367.842
397.175
417.707
426.507
432.374
432.374
429.44
417.707
403.041
385.442

2.外窗
外窗的冷负荷涉及两个部分，即窗户瞬变传导得热形成的冷负荷和窗户日射得热形成的冷负荷。
1）窗户瞬变传导得热形成的冷负荷
=（+-） （2-2）
式中 — 外玻璃窗的逐时冷负荷，W；
— 玻璃窗传热系数的修正值；
— 外玻璃窗传热系数，W/(m2·℃)；
— 窗口计算面积，m2；
— 外玻璃窗的冷负荷温度的逐时值，℃；
— 玻璃窗的地点修正值；
— 室内计算温度，℃。

南外窗瞬变传热冷负荷 表2-3
时间
9:00
10:00
11:00
12:00
13:00
14:00
15:00
16:00
17:00
18:00
19:00
20:00
21:00
22:00
23:00
0:00

27.9
29
29.9
30.8
31.5
31.9
32.2
32.2
32
31.6
30.8
29.9
29.1
28.4
27.8
27.2

3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3

30.9
32
32.9
33.8
34.5
34.9
35.2
35.2
35
34.6
33.8
32.9
32.1
31.4
30.8
30.2

26
26
26
26
26
26
26
26
26
26
26
26
26
26
26
26

1
Kw
5.88
5.88
5.88
5.88
5.88
5.88
5.88
5.88
5.88
5.88
5.88
5.88
5.88
5.88
5.88
5.88
Aw
3.675
3.675
3.675
3.675
3.675
3.675
3.675
3.675
3.675
3.675
3.675
3.675
3.675
3.675
3.675
3.675

105.884
129.654
149.102
168.55
183.677
192.32
198.803
198.803
194.481
185.837
168.55
149.102
131.815
116.689
103.723
90.7578

2）窗户日射得热形成的冷负荷
= （2-3）
式中 — 通过玻璃窗进入室内的日射的热形成的逐时冷负荷，W；
— 有效面积系数；
— 窗口面积，㎡；
Cs — 窗玻璃的遮挡系数，可通过《空气调节》查得；
— 窗内遮阳设施的遮阳系数；
—日射得热因素最大值；
—窗玻璃冷负荷系数，无因次。

南外窗日射得热冷负荷 表2-4
时间
9:00
10:00
11:00
12:00
13:00
14:00
15:00
16:00
17:00
18:00
19:00
20:00
21:00
22:00
23:00
0:00

0.4
0.58
0.72
0.84
0.8
0.62
0.45
0.32
0.24
0.16
0.1
0.09
0.09
0.08
0.08
0.07

0.85
0.85
0.85
0.85
0.85
0.85
0.85
0.85
0.85
0.85
0.85
0.85
0.85
0.85
0.85
0.85

3.12375
3.12375
3.12375
3.12375
3.12375
3.12375
3.12375
3.12375
3.12375
3.12375
3.12375
3.12375
3.12375
3.12375
3.12375
3.12375

1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1

0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5

174
174
174
174
174
174
174
174
174
174
174
174
174
174
174
174

130.448
189.149
234.806
273.94
260.896
202.194
146.754
104.358
78.2687
52.1791
32.612
29.3508
29.3508
26.0896
26.0896
22.8284

3.内围护结构
1）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（2-1）计算。此时负荷温差应按《空气调节》相应表中“零”朝向的数据采用。本设计中所有房间均为空调房间，所以不予计算。
2）当邻室为空调房间时，室温均相同，可不用计算
4.地面查舒适性空调，地面传热可忽略不计。
5.室内热源散热形成的冷负荷
设备、照明和人体散热得热形成的冷负荷，在工程上可用下式简化计算。
1）设备
=n （2-4）
式中 — 设备和用品显热形成的冷负荷，W；
n — 设备数；
— 设备和用品的实际显热散热量，W；
—设备和用品显热散热冷负荷系数，假如设备不连续运营，则=1。
301办公室有4台台式电脑，（功率约为280W），从早上9：00工作到下午0:00。

电脑冷负荷 表2-5
时间
9:00
10:00
11:00
12:00
13:00
14:00
15:00
16:00
17:00
18:00
19:00
20:00
21:00
22:00
23:00
0:00

0.58
0.66
0.72
0.76
0.8
0.82
0.85
0.87
0.33
0.26
0.21
0.18
0.15
0.13
0.11
0.1
n
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2

280
280
280
280
280
280
280
280
280
280
280
280
280
280
280
280

324.8
369.6
403.2
425.6
448
459.2
476
487.2
184.8
145.6
117.6
100.8
84
72.8
61.6
56

2）照明
=N （2-5）
式中 — 灯具散热形成的逐时冷负荷，W；
— 镇流器消耗功率系数；
— 灯罩隔热系数；
N — 照明灯具所需功率，W；
— 照明散热冷负荷系数。
照明负荷 表2-6
时间
9:00
10:00
11:00
12:00
13:00
14:00
15:00
16:00
17:00
18:00
19:00
20:00
21:00
22:00
23:00
0:00

0.34
0.55
0.61
0.65
0.68
0.71
0.74
0.77
0.79
0.81
0.83
0.39
0.35
0.31
0.28
0.25

1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1

0.7
0.7
0.7
0.7
0.7
0.7
0.7
0.7
0.7
0.7
0.7
0.7
0.7
0.7
0.7
0.7
N
300
300
300
300
300
300
300
300
300
300
300
300
300
300
300
300

71.4
115.5
128.1
136.5
142.8
149.1
155.4
161.7
165.9
170.1
174.3
81.9
73.5
65.1
58.8
52.5

3）人体
人体冷负荷涉及人体显热冷负荷和人体潜热冷负荷。
ⅰ.人体显热冷负荷
=n （2-6）
ⅱ.人体潜热冷负荷
=n （2-7）
式中 — 人体显热散热形成的逐时冷负荷，W；
— 人体潜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，W；
— 不同室温和劳动性质成年男子潜热散热量，W；
n — 室内所有人数；
— 群集系数；
—人体显热散热冷负荷系数。
人体散热引起的冷负荷 表2-7
时间
9:00
10:00
11:00
12:00
13:00
14:00
15:00
16:00
17:00
18:00
19:00
20:00
21:00
22:00
23:00
0:00

0.51
0.61
0.67
0.72
0.76
0.8
0.82
0.84
0.38
0.3
0.25
0.21
0.18
0.15
0.13
0.12

60.5
60.5
60.5
60.5
60.5
60.5
60.5
60.5
60.5
60.5
60.5
60.5
60.5
60.5
60.5
60.5
n
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2

0.93
0.93
0.93
0.93
0.93
0.93
0.93
0.93
0.93
0.93
0.93
0.93
0.93
0.93
0.93
0.93

57.3903
68.6433
75.3951
81.0216
85.5228
90.024
92.2746
94.5252
42.7614
33.759
28.1325
23.6313
20.2554
16.8795
14.6289
13.5036

73.3
73.3
73.3
73.3
73.3
73.3
73.3
73.3
73.3
73.3
73.3
73.3
73.3
73.3
73.3
73.3

136.338
136.338
136.338
136.338
136.338
136.338
136.338
136.338
136.338
136.338
136.338
136.338
136.338
136.338
136.338
136.338
合计
193.728
204.981
211.733
217.36
221.861
226.362
228.613
230.863
179.099
170.097
164.471
159.969
156.593
153.218
150.967
149.842

则205办公室冷负荷汇总如下：
205办公室冷负荷 表2-8
时间
9:00
10:00
11:00
12:00
13:00
14:00
15:00
16:00
17:00
18:00
19:00
20:00
21:00
22:00
23:00
0:00
外墙负荷
244.5432
235.4268
249.882
286.4948
333.5324
391.1002
444.4265
491.9918
533.7962
563.8676
586.4475
597.0833
601.7471
591.5335
573.8284
550.1513
窗传负荷
105.884
129.654
149.102
168.55
183.677
192.32
198.803
198.803
194.481
185.837
168.55
149.102
131.815
116.689
103.723
90.7578
窗日射负荷
130.448
189.149
234.806
273.94
260.896
202.194
146.754
104.358
78.2687
52.1791
32.612
29.3508
29.3508
26.0896
26.0896
22.8284
设备负荷
324.8
369.6
403.2
425.6
448
459.2
476
487.2
184.8
145.6
117.6
100.8
84
72.8
61.6
56
照明负荷
71.4
115.5
128.1
136.5
142.8
149.1
155.4
161.7
165.9
170.1
174.3
81.9
73.5
65.1
58.8
52.5
人体负荷
193.728
204.981
211.733
217.36
221.861
226.362
228.613
230.863
179.099
170.097
164.471
159.969
156.593
153.218
150.967
149.842
总计
1070.8
1244.31
1376.82
1508.44
1590.77
1620.28
1650
1674.92
1336.35
1287.68
1243.98
1118.21
1077.01
1025.43
975.008
922.079
由表2-11可以看出，此办公室最大冷负荷值为1674.92W，在下午16点。
二、303办公室计算见附表

其他房间亦如上计算，最终将各房间的最大冷负荷汇总如下： 表2-9

一层
二层
三层

101
102
201
202
203
204
205
206
207
208
301
302
303
304
305
306
房间面积㎡
149.04
23.17
28.51
17.28
17.28
17.28
17.28
38.88
15.12
25.02
28.51
34.56
34.56
38.88
30.24
11.70
房间类型
会议室
值班室
主任办公室
办公室
办公室
办公室
办公室
会议室
办公室
接待室
办公室
办公室
办公室
阅览室
办公室
办公室
房间总冷负荷(W)
41731.2
2779.92
3421.44
2073.6
2073.6
2073.6
2073.6
10886.4
1814.4
3002.4
4095.02
4147.2
4147.2
4665.6
3628.8
1404
由表2-9可看出该办公楼的最大冷负荷为10886.4W。
2.2 湿负荷的计算
2.2.1 湿负荷的组成
空调房间的湿负荷有以下组成：
1）人体散湿量；
2）渗透空气带入室内的湿量；
3）化学反映过程的湿量；
4）各种潮湿表面、液面或流液的散湿量；
5）食物或其他物料的散湿量；
6）设备散湿量。
2.2.2 湿负荷的计算方法
本次设计湿负荷重要考虑的是人体散湿量。
人体湿负荷Wr（kg/h）可按下式计算：
=ng× （2-8）
式中 — 人体散湿度量，kg/h；
— 计算时刻空调房间内的总人数；
— 群体系数，可通过《空气调节》查得，本设计中为0.93
g — 一名成年男子的每小时散湿量，g/h，可通过《空气调节》查得，本设计中为60.5。
各房间湿负荷汇总如下：
房间湿负荷 表2-13

一层
二层
三层

101
102
201
202
203
204
205
206
207
208
301
302
303
304
305
306
房间面积㎡
149.04
23.17
28.51
17.28
17.28
17.28
17.28
38.88
15.12
25.02
28.51
34.56
34.56
38.88
30.24
11.70
房间类型
会议室
值班室
主任办公室
办公室
办公室
办公室
办公室
会议室
办公室
接待室
办公室
办公室
办公室
阅览室
办公室
办公室
房间人数
60
1
4
2
2
2
2
16
2
1
4
4
4
2
4
1
人体湿负荷(Kg/h)
6.087
0.101
0.406
0.203
0.203
0.203
0.203
1.623
0.203
0.101
0.406
0.406
0.406
0.203
0.406
0.101

2.3 新风负荷的计算
夏季新风负荷可按右式计算：=（-）
式中：—夏季新风冷负荷，kW；
—新风量，kg/s；
—室外空气的焓值，kJ/kg；
—室外空气的焓值，kJ/kg。

各个房间最终新风负荷汇总如下：

一层
二层
三层

101
102
201
202
203
204
205
206
207
208
301
302
303
304
305
306
房间类型
会议室
值班室
主任办公室
办公室
办公室
办公室
办公室
会议室
办公室
接待室
办公室
办公室
办公室
阅览室
办公室
办公室
空气密度（Kg/m³）
1.2
1.2
1.2
1.2
1.2
1.2
1.2
1.2
1.2
1.2
1.2
1.2
1.2
1.2
1.2
1.2
总新风量（m³/h）
1500
30
120
60
60
60
60
160
60
30
120
120
120
60
120
30
室内空气焓值（KJ/kg）
58.5
58.5
58.5
58.5
58.5
58.5
58.5
58.5
58.5
58.5
58.5
58.5
58.5
58.5
58.5
58.5
室外空气焓值（KJ/kg）
90.85
90.85
90.85
90.85
90.85
90.85
90.85
90.85
90.85
90.85
90.85
90.85
90.85
90.85
90.85
90.85
新风负荷(KW)
16.18
0.32
1.29
0.65
0.65
0.65
0.65
1.73
0.65
0.32
1.29
1.29
1.29
0.65
1.29
0.32
2-4 各个房间负荷汇总
房间人数：每个房间的人数根据房间的功能拟定人均占用面积，由房间的面积大小拟定。
新风量：新风量拟定期，各个房间按照每人的新风量按30m³/h计算。
冷负荷：除了301室的冷负荷采用冷负荷系数法具体计算，其他的房间的冷负荷根据各房间的使用功能按照冷负荷面积计算拟定，其中会议室在焓湿图上读得=22.2℃,=15.1g/kg，找到室内状态点N, 并从此点做热湿比为无穷大的过程线，取热湿比线与φ=90%线的交点O为送风状态点S,在焓湿图上查得=55.4 KJ/kg，=20.5℃。
送风量：=/，其中为房间冷负荷减去新风负荷。
最终汇总如下：

一层
二层
三层
房间号
101
102
201
202
203
204
205
206
207
208
301
302
303
304
305
306
房间类型
会议室
值班室
主任办公室
办公室
办公室
办公室
办公室
会议室
办公室
接待室
办公室
办公室
办公室
阅览室
办公室
办公室
房间面积（㎡）
149.04
23.17
28.51
17.28
17.28
17.28
17.28
38.88
15.12
25.02
28.51
34.56
34.56
38.88
30.24
11.70
人均占有面积（㎡）
2.5
20
8
8
8
8
8
2.5
8
20
8
8
8
20
8
8
房间人数
60
1
4
2
2
2
2
16
2
1
4
4
4
2
4
1
层高（m）
4.2
4.2
3.3
3.3
3.3
3.3
3.3
3.3
3.3
3.3
3.3
3.3
3.3
3.3
3.3
3.3
房间体积（m^3）
625.97
97.30
94.09
57.02
57.02
57.02
57.02
128.30
49.90
82.57
94.09
114.05
114.05
128.30
99.79
38.61
冷负荷(W)
41731.2
2779.92
3421.44
2073.6
2073.6
2073.6
2073.6
10886.4
1814.4
3002.4
4095.02
4147.2
4147.2
4665.6
3628.8
1404
湿负荷（人体）
6.087
0.101
0.406
0.203
0.203
0.203
0.203
1.623
0.203
0.101
0.406
0.406
0.406
0.203
0.406
0.101
新风量(m³/h)
1500
30
120
60
60
60
60
160
60
30
120
120
120
60
120
30
室内空气焓值（KJ/kg）
58.5
58.5
58.5
58.5
58.5
58.5
58.5
58.5
58.5
58.5
58.5
58.5
58.5
58.5
58.5
58.5
室外空气焓值（KJ/kg）
90.85
90.85
90.85
90.85
90.85
90.85
90.85
90.85
90.85
90.85
90.85
90.85
90.85
90.85
90.85
90.85
新风负荷(KW)
16.18
0.32
1.29
0.65
0.65
0.65
0.65
1.73
0.65
0.32
1.29
1.29
1.29
0.65
1.29
0.32

第三章 空调方案的拟定
3.1 空调系统的拟定
3.1.1 全空气系统方案的拟定
会议室和阅览室等房间空间大，人员密集，冷负荷密度大，室内热湿比小，综合会议室的各个因素采用一次回风定风量全空气系统。其理由如下：
1） 适合于室内负荷较大时；
2） 与二次回风相比，解决流程简朴，操作管理简朴；
3） 设备简朴，最初投资