空调设计说明书.docx
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空调设计说明书
目 录
1．设计目的………………………………………………………………2
2．设计原始资料…………………………………………………………2
2.1设计概况………………………………………………………………………2
2.2室外设计参数…………………………………………………………………2
2.3室内设计参数…………………………………………………………………2
2.4土建资料………………………………………………………………………3
3．空调方案………………………………………………………………3
4．空调负荷计算…………………………………………………………3
4.1夏季冷负荷计算………………………………………………………………3
4.2冬季热负荷计算………………………………………………………………8
4.3计算结果………………………………………………………………………9
5．风机盘管选型及计算………………………………………………10
6．水力计算………………………………...………………..…………10
6.1冷冻水水力计算………………………………………………………..........10
6.2冷凝水水力计算……………………………………………………………...11
7．气流组织……………………………………………………………..12
参考文献……………………………..………………………………....13
附表一西安市中联建业别墅空调夏季冷负荷计算表
附表二西安市中联建业别墅空调冬季热负荷计算表
附表三风机盘管选型统计表
附表四空调水路系统水力计算书
1.设计目的
培养学生运用《通风与空气调节工程》课程学习中所掌握的理论和技术知识解决实际工程问题，进一步其提高设计计算、制图、使用设计参考资料和规范的能力。
通过课程设计的训练，使学生掌握空调系统的设计原理和方法，巩固所学理论知识，并运用这些知识解决实际工程问题。
2.设计原始资料
2.1设计概况
设计地点：
西安市
设计题目：
西安市中联建业别墅空气调节系统设计
建筑概况：
西安市中联建业别墅共四层，一层层高为3.8米，其余三层（四层为阁楼层）层高均为3.2米。
2.2室外设计参数
按照《暖通空调规范实施手册》中规定的室外计算计算参数是按全年少数时间不保证室内室内温湿度标准而制定的，查得西安市室外设计参数（见表1-1）。
表1-1室外设计参数
夏季空调室外干球温度℃
夏季空调室外湿球温度℃
夏季空调日平均温度
35.20
26.00
30.70
夏季室外平均风速（m/s）
夏季空调大气透明度等级
夏季大气压（Pa）
2.20
5
95920
采暖计算温度℃
空调计算温度℃
冬季平均风速m/s
相对湿度%
大气压（Pa）
-5
-8
1.8
67%
97870
2.3室内设计参数
按照《采暖通风与空气调节设计规范》的规定，对于舒适性空调，所有房间均采用表1-2所示室内设计参数。
表1-2室内设计参数
温度（℃）
相对湿度（%）
夏季
25
60
冬季
20
45
2.4土建资料：
参见附图
3.空调方案
本建筑为西安市中联建业别墅，房间主要使用功能为卧室、起居、活动室等。
空调方案若采用全部由集中空调机房输送处理后的空气进入建筑物去承担热湿负荷，虽然可行，空气品质也更好，但是需要专门的设备机房，而且风道庞大、占用房间吊顶空间也较大，会降低建筑物的使用层高，而影响建筑物整体的设计，因此考虑同时使用空气和水（或制冷剂）以负担室内热湿负荷。
针对本建筑的房间使用功能和使用时间，末端采用风机盘管的空调方案。
风机盘管采用吊顶暗装带下回风箱型。
4.空调负荷计算
空调负荷是指空调房间冷（热）负荷和湿负荷。
空调房间冷（热）负荷、湿负荷是确定空调系统送风量及空调设备容量的基本依据。
室内冷热负荷、湿负荷的计算是以室外气象参数和室内要求保持的空气参数为依据。
4.1夏季冷负荷计算
空调房间的得热量由下列各项得热量组成：
1.通过围护结构传入室内的热量；
2.透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、器具、管道及其他室内热源的散热量；
6.食品或物料的散热量；
7.渗透空气带入室内的热量；
8.伴随各种散湿过程产生的潜热量。
确定房间计算冷负荷时，应根据上述各项得热量的种类和性质，以及房间的蓄热特性，分别逐时计算，然后逐时叠加，找出综合最大值。
房间散湿量由下列各项散湿量构成：
1.人体散湿量；
2.渗透空气带入室内的湿量；
3.化学反应过程的散湿量；
4.各种潮湿表面、液面或液流的散湿量；
5.食品或其他物料的散湿量；
6.设备散湿量；
确定房间计算湿负荷时，应根据上述湿源的种类。
选用不同的群集系数、负荷系数和同时使用系数，分别逐时计算，然后逐时叠加，找出综合最大值。
冷负荷计算依据和公式：
1.外墙和屋面传热冷负荷计算公式：
外墙或屋面传热形成的计算时刻冷负荷Qτ（W），按下式计算：
Qτ=K·F·Δtτ-ξ
式中：
F-计算面积，单位㎡；
τ-计算时刻，点钟；
τ-ξ-温度波的作用时刻，即温度波作用于外墙或屋面外侧的时刻；Δtτ-ξ-作用时刻下，通过外墙或屋面的冷负荷计算温差，简称负荷温差，℃。
注：
例如对于延迟时间为5小时的外墙,在确定16点房间的传热冷负荷时,应取计算时刻τ=16,时间延迟为ξ=5,作用时刻为τ-ξ=16-5=11。
这是因为计算16点钟外墙内表面由于温度波动形成的房间冷负荷是5小时之前作用于外墙外表面温度波动产生的结果。
当外墙或屋顶的衰减系数β<0.2时，可用日平均冷负荷Qpj代替各计算时刻的冷负荷Qτ：
Qpj=K·F·Δtpj
式中：
Δtpj-负荷温差的日平均值，℃。
2.外窗的温差传热冷负荷
通过外窗温差传热形成的计算时刻冷负荷Qτ按下式计算：
Qτ=a·K·F·Δtτ
式中：
Δtτ-计算时刻下的负荷温差，℃；
K-传热系数；
a-窗框修正系数。
3.外窗太阳辐射冷负荷
透过外窗的太阳辐射形成的计算时刻冷负荷Qτ，应根据不同情况分别按下列各式计算：
a,当外窗无任何遮阳设施时：
Qτ=F·Xg·Jwτ
式中：
Xg-窗的构造修正系数；
Jwτ-计算时刻下，透过无遮阳设施玻璃太阳辐射的冷负荷强度,W/㎡。
b,当外窗只有内遮阳设施时
Qτ=F·Xg·Xz·Jnτ
式中：
Xz-内遮阳系数；
Jnτ-计算时刻下，透过有内遮阳设施玻璃太阳辐射的冷负荷强度,W/㎡。
c,当外窗只有外遮阳板时
Qτ=[F1·Jwτ+（F-F1）·Jwτ0]·Xg
式中：
F1-窗口受到太阳照射时的直射面积，㎡。
Jwτ0-计算时刻下，透过无遮阳设施玻璃太阳散射辐射的冷负荷强度,W/㎡。
4.内围护结构的传热冷负荷
a,相邻空间通风良好时
当相邻空间通风良好时，内墙或间层楼板由于温差传热形成的冷负荷可按下式估算：
Q=K·F·（twp-tn）
式中：
twp-夏季空气调节室外计算日平均温度，℃；
5.人体冷负荷
人体显热散热形成的计算时刻冷负荷Qτ，按下式计算：
Qτ=φ·n·q1·Xτ-τ
式中：
φ-群体系数；
n-计算时刻空调房间内的总人数；
q1-名成年男子小时显热散热量，W；
τ-计算时刻，h；
τ-人员进入空调区的时刻，h；
τ-τ-从人员进入空调区的时刻算起到计算时刻的持续时间，h；
Xτ-τ-τ-τ时刻人体显热散热的冷负荷系数
6.灯光冷负荷
照明设备散热形成的计算时刻冷负荷Qτ，应根据灯具的种类和安装情况分别按下列各式计算：
白炽灯散热形成的冷负荷:
Qτ=n1·N·Xτ-τ
镇流器在空调区之外的荧光灯
Qτ=n1·N·Xτ-τ
镇流器装在空调区之内的荧光灯
Qτ=1.2·n1·N·Xτ-τ
暗装在空调房间吊顶玻璃罩内的荧光灯
Qτ=n0·n1·N·Xτ-τ
式中：
N-照明设备的安装功率，W；
n0-考虑玻璃反射，顶棚内通风情况的系数，当荧光灯罩有小孔，利用自然通风散热于顶棚内时，取为0.5-0.6，荧光灯罩无通风孔时，视顶棚内通风情况取为0.6-0.8；
n1-同时使用系数，一般为0.5-0.8；
τ-计算时刻，h；
τ-τ-从开灯时刻算起到计算时刻的时间，h；
Xτ-τ-τ-τ时刻灯具散热的冷负荷系数。
7.设备冷负荷
热设备及热表面散热形成的计算时刻冷负荷Qτ，按下式计算：
Qτ=qs·Xτ-τ
式中：
τ-热源投入使用的时刻，h；
τ-τ-从热源投入使用的时刻算起到计算时刻的持续时间，ｈ；
Xτ-τ-τ-τ时间设备、器具散热的冷负荷系数；
qs-热源的实际散热量，W。
a,电热工艺设备散热量
qs=n1·n2·n3·n4·N
b,电动机和工艺设备均在空调房间内的散发量
qs=n1·n2·n3·N/η
c,只有电动机在空调房间内的散热量
qs=n1·n2·n3·N·（1-η）/η
d,只有工艺设备在空调房间内的散热量
qs=n1·n2·n3·N
式中：
N-设备的总安装功率，W；
η-电动机的效率；
n1-同时使用系数，一般可取0.5-1.0；
n2-安装系数，一般可取0.7-0.9；
n3-负荷系数，即小时平均实耗功率与设计最大功率之比，一般可取0.4-0.5左右；
n4-通风保温系数；
8.散湿量
a,人体散湿和潜热冷负荷
人体散湿量按下式计算：
Dτ=0.001·φ·nτ·g
式中：
D-散湿量，kg/h；
φ-群体系数;
nτ-计算时刻空调区的总人数；
g-一名成年男子的小时散湿量，g/h。
4.2冬季热负荷计算
热负荷的计算方法采用稳态传热的方法，以下为该法计算热负荷的具体过程和步骤：
1.围护结构基本耗热量
围护结构（外墙，外门，外窗）耗热量所利用的计算公式为：
=
·K·F·△t
式中：
K—为该围护结构的传热系数
F—为该围护结构的传热面积
△t—为传热温差（△t=室内计算温度tn－供暖室外计算温度tw）
—温差修正系数。
以下依次为围护结构的朝向、风力和高度修正说明：
（1）朝向修正率
：
表不同朝向修正率
朝向
东、西
北、西北、东北
南
西南、东南
修正率
-5%
10%
-25%
-10%
（2）风力附加率
：
由于济南市冬季室外平均风速
=3.2m/s，故取
＝0，即不考虑风力附加。
（3）高度附加率
：
楼层高度大于4m时，每高出1m附加2%，但总的附加率不应大于15%。
而且高度的附加应附加于房间各围护结构基本耗热量和其他附加（修正）耗热量的总和上。
冷风渗透耗热量
可采用百分数计算冷风渗透耗热量来计算冷风渗透耗热量。
资料显示渗透耗热量占围护结构总耗热量的百分率为30%。
在本次设计中，假设建筑室内满足正压，因此忽略冷风渗透耗热。
2.地面耗热量
在工程上，一般采用近似计算的方法，把地面沿外墙平行的方向分成四个计算地带。
计算公式为：
=K·F·△t
非保温地面各地带的传热系数：
第一地带：
k=0.47W/（㎡·℃）
第二地带：
k=0.23W/（㎡·℃）
第三地带：
k=0.12W/（㎡·℃）
第四地带：
k=0.07W/（㎡·℃）。
对于本次建筑，为舒适性空调，由于地面传热系数非常小，故在本次设计中地面传热忽略不计。
3.围护结构（屋顶）耗热量
屋顶耗热量计算公式为：
=
·K·F·△t
式中：
K—为该围护结构的传热系数；
F—为该围护结构的传热面积；
△t—为传热温差（△t=室内计算温度tn－供暖室外计算温度tw）；
—温差修正系数。
4.3计算结果
以二层2005房间为例，说明负荷计算过程如下：
二层2005书房：
建筑面积15.3㎡，夏季室内设计温度25℃，夏季室内设计相对湿度60%，单位面积设备功率13W/㎡，单位面积灯光照明功率11W/㎡,单位面积人数0.1人/㎡，人均新风30m³/h·人，
将相应数据代入上述公式，可得该房间：
夏季室内冷负荷2108W，夏季室内湿负荷0.08kg/h，新风量45.9m³/h,夏季新风冷负荷38.11W；
冬季室内空调热负荷1829W。
房间编号见八大关别墅空调平面图，房间负荷计算结果详见附表一，附表二。
5.风机盘管选型及计算
以2005书房为例来说明风机盘管选型及计算。
经前述计算可知，该房间空调负荷计算结果如下表所示。
室内参数
室外参数
室内总冷负荷Q（KW）
室内湿负荷（kg/h）
新风量
（m³/h）
温度℃
相对湿度％
温度℃
相对湿度％
25
60
31.3
43
2.1
0.08
45.9
风机盘管承担新风负荷和室内负荷两部分。
直接根据房间的总冷负荷（含新风）来确定风机盘管承担的冷量，即该房间的风机盘管承担的全热冷负荷为2.1KW。
有风机盘管样本资料根据风机盘管承担的冷负荷来选择风机盘管的型号。
选择03-2S（H）的风机盘管一台，该型号额定为2.74KW，大于房间总冷负荷2.1KW，满足要求。
其他房间风机盘管型号见附表三。
6.水力计算
6.1冷冻水水力计算
供回水管路设置为双管制，设计供回水管路坡度3‰。
水系统的水力计算采用控制比摩阻的方法。
根据《建筑设备专业技术措施》相关内容，应将比摩阻控制在100-300Pa的范围之内，最大不能超过400pa/m。
分别计算沿程阻力和局部阻力，两者之和即为管道的总阻力。
1.沿程阻力
（5-1）
单位沿程阻力（比摩阻）：
（5-2）
式中：
λ—摩擦阻力系数，无因次量；
l—直管断长度，m；
d—管道直径，m；
ρ—水的密度，1000kg/m3。
可通过图表查到，水力计算时单位比摩阻控制在200Pa/m—500Pa/m之间，据流量和比摩阻查得管径，再由管径和流量由下式计算的实际流速：
（5-3）
实际流速：
（5-4）
由流速v和管径d，流量L查得实际比摩阻
，从而计算出沿程阻力Δ
：
Δ
=
l
2.局部阻力
（5-5）
式中：
－局部阻力，Pa；
ζ－局部阻力系数，无因次；
v－流速，m/s；
ρ——水的密度，1000kg/m3。
局部阻力系数ζ为各种阀门、管配件组成，查得局部阻力系数ζ后计算出局部阻力。
3.管段总阻力
ΔP=ΔPy+ΔPj （5-6）
6.2冷凝水水力计算
风机盘管机组在运行时产生的冷凝水，必须及时排走，排放凝结水的管路的系统设计中，应注意以下几点：
1.风机盘管凝结水盘的进水坡度不应小于0.01。
其它水平支干管，沿水流方向，应保持不小于0.003的坡度，且不允许有积水部位；
2.冷凝水管道宜采用聚乙烯塑料管或镀锌钢管，不宜采用焊接钢管。
采用聚乙烯塑料管时，一般可以不加防止二次结露的保温层，但采用镀锌钢管时应设置保温层；
3.冷凝水管的公称直径DN（mm）,一般情况下可以按照机组的冷负荷Q（KW），按照下列数据近似选定冷凝水管的公称直径：
Q≤7KW， DN=20mm；
Q=7.1-17.6KW, DN=25mm；
Q=17.7-100KW, DN=32mm；
Q=101-176KW, DN=40mm；
Q=177-598KW, DN=50mm；
Q=599-1055KW, DN=80mm；
Q=1056-1512KW, DN=100mm；
Q=1513-12462KW, DN=125mm；
Q≥12462KW, DN=150mm。
本设计的凝水管采用聚乙烯塑料管，可以不加防止二次结露的保温层，就近排放至临近的卫生间下水口。
其详细计算结果见附表四。
7.气流组织
参考文献
[1]中华人民共和国行业标准.《公共建筑节能设计标准》GB50189-2005，中华人民共和国建设部.北京：
中国建筑工业出版社，2005。
[2]中华人民共和国国家标准《采暖通风与空气调节设计规范》GB50019-2003，中华人民共和国建设部编，北京：
中国计划出版社，2004。
[3]陆耀庆主编《实用供热空调设计手册》.北京：
中国建筑工业出版社，1993.6。
[4]潘云钢主编《高层民用建筑空调设计》.北京：
中国建筑工业出版社，1999,11。
[5]马最良，姚杨主编《民用建筑空调设计》.化学工业出版社，2003.7。
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