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1、0 引言随着我国经济和社会的快速发展和人民生活质量的不断提高，改善人居环境水平成为当今社会关注的问题。适宜的生活或工作环境有助于人们维持良好的健康水平、保证工作质量和提高工作效率。相反，在恶劣的室内环境中长期停留和工作，会使人们产生闷气、粘膜刺激、头疼、恶心等病态建筑综合症状。因此，我们要提高室内的空气品质、维持良好的室内空气状态，即将空气调节应用于建筑，人工调节空气温度、相对湿度、空气流动速度及清洁度以满足人体舒适和生产工艺过程的要求。空气调节在宾馆的应用已很普遍。大量采用先进设备和相应配套设备而成的空调系统式现代创造舒适高效的工作和生活环境所不可缺少的重要基础设施。为了给顾客营造一个舒适的
2、住宿环境，吸引更多的顾客，各种大中型宾馆建筑纷纷安装了空调系统。人民对空调技术的要求也日益提高，现代化的发展需要空气调节，空气调节技术的提高与发展则依赖于现代化。空气调节技术的发展，不仅要在能源利用，能源的节约和回收，能源转换和传递设备性能的改进，系统的技术经济分析和优化及计算机控制等方面继续研究和开发，而且要进一步研究创造有利于健康的适于人类工作和生活的内部空间环境，空气调节将由目前解决空气环境的调节和控制发展到内部空气环境质量的全面调节和控制。随着对空调技术要求的提高，空气调节系统设计变得非常重要，因为空调系统设计是核心部分，它设计的合理与否将关系到最终是否能达到预期的目的和效果，最佳的空
3、调设计方案及合理的防排烟设计和运行方案将是设计的最终目的，因此空气调节系统的设计具有极其重要的意义。课题研究的目的之一是运用已学过的知识进行空调设计所需的各种计算，根据自己的计算结果确定出不同的方案，并对各种方案进行技术经济比较。目的之二是能针对本专业的发展动态，根据建筑物使用功能要求，确定最佳的空调设计方案。1 建筑概况1.1 工程概况本工程为厦门某宾馆，一层层高为3.9米，其余层高为3.6米。各层的结构各不相同，本课题是对这栋楼15层进行空调系统设计。1.2 土建资料1.2.1 内外墙外墙属于型外墙，普通砖墙，内、外粉刷，厚度240mm，从外到内分别为水泥、砂浆、砖墙、白灰粉刷，传热系数K
4、 =1.97 W/m2K；内墙为002002砖墙，厚度180mm。1.2.2 楼板楼板为100mm的水磨石预制块，砂浆找平层，钢筋混凝土楼板，有粉刷；屋顶属于型，传热系数K =0.49 W/m2K，由上至下分别为：预制细石混凝土板25mm,表面喷白色水泥浆，通风层200mm，卷材防水层，水泥砂浆找平层20mm，保温层，隔汽层，找平层20mm，预制钢筋混凝土板，内粉刷。 1.2.3 门窗窗为单层透明玻璃，厚3mm，挂白色布窗帘，无外遮阳，窗高1.8m；一楼大堂为单层玻璃门，厚度20mm。各层洗手间的门为单层实体门，厚为20 mm。2 设计参数2.1 气象资料2.1.1 室外设计参数 厦门市室外气
5、象参数如下：台站位置：北纬24.45，东经118.06大气压力（夏季）：999.10h Pa室外日平均温度：29.9室外计算日温差：6.70夏季空调室外计算干球温度：33.4 夏季空调室外计算湿球温度：27.6 最热月平均相对湿度：81%室外平均风速：3m/s2.1.2 室内设计参数宾馆各类空调房间室内设计参数列于表2-1。表2-1 各类空调房间室内设计参数房间类型温度（）相对湿度（%）温度取值（）湿度取值（%）新风量（m3/h人）大堂和等候、休息区262865265530接待室262865265530休息室和行李房262865265530会议室26285065265530办公室2628652
6、65530三人标房262865265530标准房262865265530标准单人房262865265530走道2628652655303 冷负荷计算3.1 冷负荷计算说明由于在建筑物内部各部分的热量不平衡，亦即说建筑物内部各房间的传热影响到整个系统的总冷负荷大小，系统冷负荷的大小变化不仅取决于围护结构与室外环境的状态差，与邻室的室内状态也有关。因此，在计算建筑物冷负荷时，不仅要计算外围护结构温差传热冷负荷和日射得热形成的冷负荷，也要计算内围护结构形成的冷负荷。又由于室内压力稍高于室外大气压，故不考虑由于外气渗透所引起的冷负荷。3.2 夏季围护结构热工指标夏季围护结构热工指标列于表3-1。表3-
7、1 围护结构夏季热工指标名称(mm)(W/m2K)（h）ff (h)外墙2401.970.348.52.02.0内墙2号1802.010.417.11.92.3楼板4号1002.720.505.31.82.63.3 城市分区厦门属于计算区，代表城市广州。3.4 冷负荷计算公式（1）外墙瞬变温差传热形成的冷负荷外墙瞬变温差传热形成的冷负荷按式(3-1)和式(3-2)计算： (3-1) (3-2)式中 外墙瞬变传热形成的逐时冷负荷，；传热系数，W/m2K；计算面积，m2；计算温度的逐时值，；以北京地区的气象条件为依据计算出的外墙冷负荷计算温度的逐时值，；夏季空气调节室内计算温度，；不同类型构造外墙
8、的地点修正值，；外表面放热系数修正值；外表面吸收系数修正值。（2）外窗瞬变传导得热形成的冷负荷 外窗瞬变传导得热形成的冷负荷按式(3-3)计算： (3-3)式中 外窗瞬变传热形成的逐时冷负荷，；玻璃窗的传热系数修正值；外玻璃窗的传热系数，W/m2K；Fw 传热面积，m2；外玻璃窗冷负荷计算温度的逐时值，；玻璃窗的地点修正值； 夏季空气调节室内计算温度，。（3）外窗日射得热形成的冷负荷外窗日射得热形成的冷负荷按式(3-4)计算： (3-4)式中 外窗日射得热形成的逐时冷负荷，；窗的有效面积系数； 窗玻璃的遮阳系数； 窗内遮阳设施的遮阳系数； 窗口面积，m2；最大日射得热因数；窗玻璃冷负荷系数。（
9、4）内墙，楼板，顶棚，地面，内门形成的冷负荷内墙，楼板，顶棚，地面，内门形成的冷负荷按式(3-5)计算： (3-5) 式中 内围护结构瞬变传热形成的逐时冷负荷，； 内围护结构（如内墙、楼板等）的传热系数，W/m2K； 内围护结构的面积，m2；室内空调计算温度，；夏季空调室外计算日平均温度，； 附加温升，可按表3-2选取。表3-2 附加温升邻室散热量W/m2邻室散热量W/m2很少(如办公室,走廊)11657（5）人体显热散热形成的冷负荷人体显热散热形成的冷负荷按式(3-6)计算： (3-6)式中 人体显热散热形成的逐时冷负荷，；群集系数； 室内总人数； 不同室温和劳动性质成年男子显热散热量，W；
10、人体显热散热冷负荷系数。表3-3 各空调房间的人员密度房间类型大堂、等候休息区会议室接待室标准房人员密度(m2/人)1.72.01112（6）照明灯具散热形成的冷负荷照明灯具散热形成的冷负荷按式(3-7)计算： (3-7)式中 照明设备散热形成的冷负荷，W； 照明设备所需功率，KW；镇流器消耗功率系数；灯罩隔热系数； 照明散热冷负荷系数。表3-4 各空调房间的照明密度房间类型大堂会议室接待室标准房照明密度(W/m2)20202015（7）设备散热的冷负荷设备散热形成的冷负荷按式(3-8)计算： (3-8)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
11、热冷负荷系数。设备散热量可分为电动设备，电热设备和电子散热两类分别进行计算。 电动设备散热量 1)电动机和工艺设备均在空调房间内时： (3-9) 2)当工艺设备在室内，而电机不在室内时： (3-10) 3)只有电机在空调房间内时： (3-11)电热设备散热量 (3-12)式中 设备的总安装功率，kW； 电动机的效率，可由产品样本查得； 同时使用系数，一般取0.51.0； 安装系数，一般可取0.70.9； 每小时的平均变耗功率与设计最大功率之比，一般可取0.5左右； 通风保温系数。电子设备散热量计算公式同（3-12），其中系数的值根据使用情况而定，对于已给出实测的实耗功率值的电子计算机可取1.0
12、。一般仪表取0.50.9。表3-5 各空调房间的电器设备功率房间类型大堂会议室接待室标准房电器设备功率(W/m2)155520（8）人体散湿量和潜热冷负荷的计算人体散湿量计算公式： (3-13)式中 群集系数； 计算时刻空调区内的总人数； 一名成年男子每小时散湿量，g/h。 人体散湿形成的潜热冷负荷，按下式计算： (3-14)式中 一名成年男子小时潜热散热量，W。（9）空调新风冷负荷的计算： (3-15)式中 新风量，kg/s； 室外空气的焓值，kJ/kg； 室内空气的焓值，kJ/kg。3.5 夏季冷负荷计算示例以一楼会议室和三楼标准房为例进行冷负荷计算，作用时间分别为8:0018:00和11
13、:0024:00。会议室空调面积为40.56m2，人员密度为2.0 m2 / 人，照明密度为20W/m2；标准房空调面积为23.8m2，人员密度为12 m2 / 人，照明密度为15W/m2。3.5.1 外墙冷负荷计算外墙采用厚度为240mm的砖墙，K=1.97W/m2K，外墙瞬变温差传热形成的冷负荷可按式(3-1)和(3-2)计算，查得各参数，计算结果列于表3-6表3-8。 表3-6 会议室南外墙冷负荷(W)计算时刻08:0009:0010:0011:0012:0013:002.051.410.850.480.390.571.971.971.971.971.971.9719.6219.6219
14、.6219.6219.6219.6279.4254.3732.9018.5815.0022.16计算时刻14:0015:0016:0017:0018:001.222.153.264.555.851.971.971.971.971.97续表3-6计算时刻14:0015:0016:0017:0018:0019.6219.6219.6219.6219.6247.2183.00125.94176.05226.14表3-7 标准房西外墙冷负荷(W)计算时刻11:0012:0013:0014:0015:0016:004.374.003.723.723.914.371.971.971.971.971.971
15、.9724.4824.4824.4824.4824.4824.48210.72192.86179.47179.47188.40210.72计算时刻17:0018:0019:0020:0021:0022:005.206.417.989.8311.5012.891.971.971.971.971.971.9724.4824.4824.4824.4824.4824.48250.91308.96384.87474.17554.54621.52计算时刻23:0024:0013.6313.721.971.9724.4824.48657.24661.71 表3-8 标准房南外墙冷负荷(W)计算时刻11:00
16、12:0013:0014:0015:0016:000.480.390.571.222.153.261.971.971.971.971.971.979.909.909.909.909.909.909.387.5711.1823.8241.8863.55计算时刻17:0018:0019:0020:0021:0022:004.555.856.877.527.988.071.971.971.971.971.971.979.909.909.909.909.909.9088.83114.11133.97146.62155.64157.45计算时刻23:0024:007.897.521.971.979.90
17、9.90153.84146.623.5.2 外窗冷负荷计算 通过窗户进入室内的得热量有瞬变传导得热和日射得热两部分。（1）瞬变传导得热形成的冷负荷普通窗户采用标准单层玻璃窗，K=5.8W/m2K，挂白色内窗帘，无外遮阳。查得各参数按式(3-3)计算，计算结果列于表3-9和表3-10。表3-9 会议室南外窗瞬变传导得热冷负荷(W)计算时刻08:0009:0010:0011:0012:0013:001.902.904.004.905.806.505.805.805.805.805.805.80Fw10.8010.8010.8010.8010.8010.80119.02181.66250.56306
18、.94363.31407.16计算时刻14:0015:0016:0017:0018:006.907.207.207.006.605.805.805.805.805.80Fw10.8010.8010.8010.8010.80432.22451.01451.01438.48413.42 表3-10 标准房南外窗瞬变传导得热冷负荷(W)计算时刻11:0012:0013:0014:0015:0016:004.905.806.506.907.207.205.805.805.805.805.805.80Fw2.702.702.702.702.702.7076.7390.83101.79108.05112.
19、75112.75计算时刻17:0018:0019:0020:0021:0022:007.006.605.804.904.103.405.805.805.805.805.805.80Fw2.702.702.702.702.702.70109.62103.3690.8376.7364.2153.24计算时刻23:0024:002.802.205.805.80Fw2.702.70CL43.8534.45（2）日射得热形成的冷负荷窗户有效面积为=0.85，地点修正系数各朝向分别不同，窗户内遮阳系数=0.5，遮挡系数=1.0。查得各参数按式(3-4)计算，计算结果列于表3-11和表3-12。表3-11
20、会议室南外窗日射得热冷负荷(W) 计算时刻08:0009:0010:0011:0012:0013:00CLQ0.330.420.480.540.590.7Dj,max146.00146.00146.00146.00146.00146.00Ca0.850.850.850.850.850.85Ccs0.500.500.500.500.500.50Fw10.8010.8010.8010.8010.8010.80221.15281.46321.67361.88395.38469.10计算时刻14:0015:0016:0017:0018:00CLQ0.700.570.520.440.35Dj,max14
21、6.00146.00146.00146.00146.00Ca0.850.850.850.850.85Ccs0.500.500.500.500.50Fw10.8010.8010.8010.8010.80469.10381.98348.47294.86234.55表3-12 标准房南外窗日射得热冷负荷(W)计算时刻11:0012:0013:0014:0015:0016:00CLQ0.540.590.700.700.570.52Dj,max146.00146.00146.00146.00146.00146.00Ca0.850.850.850.850.850.85Ccs0.500.500.500.50
22、0.500.50Fw2.702.702.702.702.702.7090.4798.85117.27117.2795.4987.12计算时刻17:0018:0019:0020:0021:0022:00CLQ0.440.350.30.280.260.24Dj,max146.00146.00146.00146.00146.00146.00Ca0.850.850.850.850.850.85Ccs0.500.500.500.500.500.50Fw2.702.702.702.702.702.7073.7258.6450.2646.9143.5640.21计算时刻23:0024:00CLQ0.220.
23、21Dj,max146.00146.00Ca0.850.85Ccs0.500.50Fw2.702.7036.8635.183.5.3 内墙形成的冷负荷内墙采用002002砖墙，其传热系数为2.02W/m2K，会议室内墙面积为27.22 m2，室内空调计算温度为26，夏季空调室外计算日平均温度为29.9，其附加温升取3，按公式3-5计算，计算结果如下：会议室 =2.0227.22(29.9+3-26)=379.3924W标准房外的走廊所设温度为26，标准房与走廊不存在温差，所以不存在内墙冷负荷。3.5.4 内门形成的冷负荷内门采用的是木框实体门，传热系数为3.35W/m2K，会议室内门面积为3.
24、2m2，室内空调计算温度为26，夏季空调室外计算日平均温度为29.9，附加温升取3，按公式3-5计算，计算结果如下：会议室 =3.353.2(29.9+3-26)=73.968W标准房外的走廊所设温度为26，标准房与走廊不存在温差，所以不存在内门冷负荷。3.5.5 人体散热冷负荷 按表3-3，查得会议室人员密度为2.0m2/人，面积为40.56m2，则人数=21人；群集系数=0.93，成年男子显热散热量为63W/人，潜热散热量为45g/h；标准房人员密度为12m2/人，面积为23.8m2，则人数=2人；群集系数=0.93，成年男子显热散热量为60.5W/人，潜热散热量为73.3g/h ,则按式
25、(3-6)和(3-14)计算，结果列于表3-13和表3-14。表3-13 会议室人员散热冷负荷（W）计算时刻08:0009:0010:0011:0012:0013:00CLQ0.000.530.620.690.740.77qs63.0063.0063.0063.0063.0063.0021.0021.0021.0021.0021.0021.000.930.930.930.930.930.93CLs0.00652.11762.84848.97910.49947.40ql45.0045.0045.0045.0045.0045.00Q878.85878.85878.85878.85878.85878
26、.85CL878.851530.961641.691727.821789.341826.25计算时刻14:0015:0016:0017:0018:00CLQ0.800.830.850.870.89qs63.0063.0063.0063.0063.00续表3-13计算时刻14:0015:0016:0017:0018:0021.0021.021.0021.0021.000.930.930.930.930.93CLs984.311021.221045.831070.441095.05ql45.0045.0045.0045.0045.00Q878.85878.85878.85878.85878.85C
27、L1863.161900.071924.681949.291973.90表3-14 标准房人员散热冷负荷（W）计算时刻11:0012:0013:0014:0015:0016:00CLQ0.330.280.240.200.180.16qs60.5060.5060.5060.5060.5060.502.002.002.002.002.002.000.930.930.930.930.930.93CLs37.1331.5127.0122.5120.2618.00ql73.3073.3073.3073.3073.3073.30Q136.34136.34136.34136.34136.34136.34CL
28、173.47167.85163.35158.84156.59154.34计算时刻17:0018:0019:0020:0021:0022:00CLQ0.620.700.750.790.820.85qs60.5060.5060.5060.5060.5060.502.002.002.002.002.002.000.930.930.930.930.930.93CLs69.7778.7784.4088.9092.2795.65ql73.3073.3073.3073.3073.3073.30Q136.34136.34136.34136.34136.34136.34CL206.11215.11220.742
29、25.24228.61231.99计算时刻23:0024:00CLQ0.870.88qs60.5060.502.002.000.930.93CLs97.9099.03ql73.3073.30Q136.34136.34CL234.24235.363.5.6 照明散热冷负荷按表3-4取会议室照明密度为20W/m2，会议室面积为40.56m2，故照明散热量为Q=2040.56=811.2W同理可算出标准房照明散热量： Q=1523.8=357W查得各个参数，按式(3-7)计算，结果列于表3-15和表3-16。表3-15 会议室照明散热冷负荷(W)计算时刻08:0009:0010:0011:0012:
30、0013:00CLQ0.630.900.910.930.930.94Q811.20811.20811.20811.20811.20811.20CL511.06730.08738.19754.42754.42762.53计算时刻14:0015:0016:0017:0018:00CLQ0.950.950.950.960.96Q811.20811.20811.20811.20811.20CL770.64770.6477064778.7577875表3-16 标准房照明散热冷负荷(W)计算时刻11:0012:0013:0014:0015:0016:00CLQ0.100.090.080.070.060.
31、37Q357.00357.00357.00357.00357.00357.00CL35.7032.1328.5624.9921.42132.09计算时刻17:0018:0019:0020:0021:0022:00CLQ0.670.710.740.760.790.81Q357.00357.00357.00357.00357.00357.00CL239.19253.47264.18271.32282.03289.17计算时刻23:0024:00CLQ0.830.84Q357.00357.00CL296.31299.883.5.7 设备散热冷负荷由表3-5可知会议室的电器设备功率为5W/m2，标准房
32、的电器设备功率为20W/m2 ；会议室面积40.56m2，标准房面积为23.8 m2，则其设备安装功率N分别为： 会议室 N=540.56=202.8W 标准房 N=2023.8=476W按公式(3-12)计算设备散热量，其中为0.8，为0.8，为1，为0.5，计算结果如下：会议室 Qs=0.80.810.5202.8=64.896W 标准房 Qs=0.80.810.5476=152.32W查参数，按公式(3-8)计算设备冷负荷，计算结果列于表3-17和表3-18。表3-17 会议室设备散热冷负荷(W)计算时刻08:0009:0010:0011:0012:0013:00CLQ0.000.330
33、.460.550.620.68Qs64.9064.9064.9064.9064.9064.90CL0.0021.4229.8535.6940.2444.13计算时刻14:0015:0016:0017:0018:00CLQ0.720.760.790.810.84Qs64.9064.9064.9064.9064.90CL46.7349.3251.2752.5754.51表3-18 标准房设备散热冷负荷(W)计算时刻11:0012:0013:0014:0015:0016:00CLQ0.110.100.080.070.06006Qs152.32152.32152.32152.32152.32152.3
34、2CL16.7615.2312.1910.669.149.14计算时刻17:0018:0019:0020:0021:0022:00CLQ0.310.440.540.610.660.71Qs152.32152.32152.32152.32152.32152.32CL47.2267.0282.2592.92100.53108.15计算时刻23:0024:00CLQ0.750.78Qs152.32152.32CL114.24118.813.5.8 各分项逐时冷负荷汇总会议室、标准房各分项逐时冷负荷分别汇总于表3-19和表3-20。表3-19 会议室各分项逐时冷负荷汇总(W)计算时刻08:0009:0010:0011:0012:0013:00外墙负荷79.4254.3732.9018.5815.0022.16外窗负荷340.16463.11572.22668.81758.69876.26内墙负荷379.39379.39379.39379.39379.39379.39 续表3-19计算时刻08:0009:0010:0011:0012:0013:00内门负荷73.9773.9773.9773.9773.9773.97人员负荷878.851530.961641.701727.821789.34
