空调

目 录

第1章 绪论 .......................................................................................................................... 1 1.1 简介.............................................................................................................................. 1 1.2 课程设计任务书 ............................................................................................................ 2 1.2.1 题目 ....................................................................................................................... 2 1.2.2 建筑资料 ................................................................................................................ 2 1.2.3 宾馆使用要求 ......................................................................................................... 2 1.2.4 水暖电气方面资料 .................................................................................................. 2 1.2.5 设计内容 ................................................................................................................ 2 1.2.6 进度安排 ................................................................................................................ 3 第2章 空调冷负荷的计算 ..................................................................................................... 4 2.1 原始资料....................................................................................................................... 4 2.1.1 水暖电气方面资料 .................................................................................................. 4 2.1.2 建筑资料 ................................................................................................................ 4 2.2 室外气象参数................................................................................................................ 4 2.3 室内气象参数................................................................................................................ 4 2.4 围护结构参数................................................................................................................ 5 2.5 负荷计算....................................................................................................................... 5 2.5.1 计算方法 ................................................................................................................ 5 2.5.2 计算公式 ................................................................................................................ 5 2.6 负荷计算....................................................................................................................... 6 2.6.1 西外墙冷负荷 ......................................................................................................... 6 2.6.2 西外窗冷负荷 ......................................................................................................... 7 第3章 确定空调方案 ............................................................................................................ 9 3.1 空调系统的分类 ............................................................................................................ 9 3.2 风机盘管加新风的特点.................................................................................................. 9 3.3 风盘选型表格................................................................................................................ 9 第4章 水力计算 .................................................................................................................. 11 4.1 水力计算管段图 ........................................................................................................... 11 4.2 水力计算...................................................................................................................... 11 4.2.1 水系统计算方法 .................................................................................................... 11 第5章 空气调节设计总结 ....................................................................................................13

I

石家庄铁道大学四方学院课程设计

第1章 绪 论

1.1 简介

空调对于创造舒适性室内环境的作用是不容忽视的，因而对于大型公用民用建筑及一些特殊场所来说，空调是不可或缺的。

随着经济建设的不断深入和人们生活水平的不断提高，空调建筑物越来越多，建筑物消耗的能量也越来越大，甚至出现了空调系统与经济建设争抢电力资源的情况。因此，在建筑物节能显得十分迫切。在我国建筑总能耗中，空调系统的能耗占有相当大的比重，因此研究探讨空调系统的节能就显得十分重要。在建筑物空调系统运行能耗中，冷源系统的能耗是最大的。近年来，我国暖通空调学术界和工程界在空调冷源系统的节能方面做了大量的研究工作。研究工作主要集中在冷源系统的形式选择上，对压缩式冷水机组和吸收式冷水机组的技术经济比较研究较多，通过对众多方案的分析已经基本达成共识：吸收式冷水机组节电而不节能，对其在我国的应用应区别对待，对于有余热可以利用的地区，应大力提倡使用吸收式冷水机组，而一般建筑物则应采用蒸汽压缩式制冷。当然，在进行冷热源系统的选择时，还要考虑建筑物所在地的气象条件、电力供应状况、能源情况、空调系统有无采用余热回收的可能性等方面的问题。

空调系统的能耗主要有两个方面，一方面是为了供给空气处理设备冷量和热量的冷热源能耗，如压缩式制冷机耗电，吸收式制冷机耗蒸汽或燃气，锅炉耗煤、燃油、燃气或电等；另一方面是为了给房间送风和输送空调循环水，风机和水泵所消耗的电能。冷热源的能耗由建筑物所需要的供冷量和供热量决定，建筑物的空调需冷量和需热量的影响因素有室外气象参数（如室外空气温度、空气湿度、太阳辐射强度等），室内空调设计标准，外墙门窗的传热特性，室内人员、照明、设备的散热、散湿状况以及新风量的多少等。风机、水泵的输送能耗受所输送的空气量、水量和水系统、风系统的输送阻力影响，风系统、水系统的流量和阻力的影响因素有系统型式、送风温差、供回水温差、送风和送水流速、空气处理设备和冷热源设备的阻力和效率等。针对上述影响因素和商业建筑的特点，商业建筑空调节能的技术措施可归纳为七个方面：减少冷热负荷、提高冷热源效率、利用自然冷源、减少水泵电耗、减少风机电耗、改进气流组织、改善控制。

考虑到空调使用过程中的巨大能耗，其冷热源及水泵的合理选用、设计就显得格

1

石家庄铁道大学四方学院课程设计

外重要。在设计过程中，阅读了大量书籍、论文、规范对计算方法进行合理的选择，以确保设计能符合工程中的各类规范。

1.2 课程设计任务书

1.2.1 题目

某宾馆舒适性空调设计

1.2.2 建筑资料

详见平面图

1.2.3 宾馆使用要求

冬夏过渡季室内空气要求符合我国有关设计规范技术措施要求 (本设计可不做冬季工况)。

空调系统必须提供足够的新鲜空气量。

1.2.4 水暖电气方面资料

室内采光采用荧光灯，5W/m2 。 室内设备发热为15 W/m2。 除人体散湿外，无其他湿源。 各房间人员数量见建筑平面图。

楼内提供冷冻水源(7℃~12℃)、三相380V交流电源和管井。

1.2.5 设计内容

1.2.5.1 确定计算参数

(1)查阅有关手册确定夏季室内外计算温度、湿度； (2)确定房间新风量。 1.2.5.2 计算房间的冷负荷

(1)围护结构冷负荷；

(2)人员、照明、设备冷负荷； (3)新风冷负荷。

2

石家庄铁道大学四方学院课程设计

1.2.5.3 确定空调方案

(1)选用风机盘管家新风系统；

(2)选择风机盘管、新风机型号，布置设备；

(3)进行新风系统或冷冻水系统水力计算，确定风管或冷冻水、凝结水水管管径。 1.2.5.4 绘制空调系统平面布置图 1.2.5.5 编制设计计算说明书

(1)内容包括：封面；目录；设计任务书；设计参数的选择及设计计算的依据、计算过程及计算结果；方案的比较及最终确定的方案优、缺点说明；以及参考书目、参考资料等。

(2)书写字体要求认真、整洁，用纸要统一。

1.2.6 进度安排

熟悉设计任务、收集有关资料 0.5天 空调负荷计算 0.5天 设计方案选择 1.0天 水、风系统水力计算 0.5天 绘制施工图 2.0天 编制说明书及修改设计 0.5天

3

石家庄铁道大学四方学院课程设计

第2章 空调冷负荷的计算

2.1 原始资料

2.1.1 水暖电气方面资料

室内采光采用荧光灯，5W/m2 ； 室内设备发热为15 W/m2； 除人体散湿外，无其他湿源； 各房间人员数量见建筑平面图；

楼内提供冷冻水源(7℃~12℃)、三相380V交流电源和管井。

2.1.2 建筑资料

(1)平面图：《宾馆建筑图_t3》； (2)屋顶：结构；

(3)外墙：技术措施外墙结构035 -240mm，非承重粘土空心砖内衬60mm，聚苯保温板，传热系数K=0.49W/(m2·K)；

(4)外窗：塑钢中空玻璃窗，双层5mm平板玻璃内夹12mm热流水平，传热系数K=2.613W/(m2·K)； (5)建筑面积:10.62m2。

2.2 室外气象参数

由实用供热空调设计手册第二版（下册）查得：

表2-1 石家庄室外气象参数

城市

夏季空调室外干球温度

(℃)

35.1

夏季空调室外湿球温度

(℃)

石家庄

26.6

29.7 夏季空调日平均温度(℃)

夏季空调大气 透明度等

级 4

夏季计算日 较差(℃)

10.4

99560.0 夏季大气压

(Pa)

2.3 室内气象参数

(1)设计温度：25℃

4

石家庄铁道大学四方学院课程设计

(2)相对湿度：50%

2.4 围护结构参数

表2-2 客房3002的围护结构参数

围护类型 (名称) 西外墙 西外窗

传热系数 (W/m2·℃)(夏)

0.50

3.00

面积 (m) 10.62 3.42

2

传热衰减

0.14 0.86

传热延迟(h)

9 0.380

2.5 负荷计算

2.5.1 计算方法

谐波反应法计算的冷负荷的形成包括两个过程：一是由于外扰(室外综合温度)形成室内得热量的过程(即内扰量)。此过程考虑外扰的周期性及维护结构对外扰量的衰减和延迟性。二是内扰量形成冷负荷的过程。此过程是将该热扰量分成对流和辐射两种成分。前者是瞬时冷负荷的一部分，后者则要考虑房间总体蓄热作用后才化为瞬时冷负荷。两部分叠加即得各计算时刻的冷负荷。

2.5.2 计算公式

由实用供热空调设计手册下册查的： (1)外墙传热冷负荷

外墙或屋面传热形成的计算时刻冷负荷Qτ，按下式计算：

QKF(tτξtn) (2-1) 式中，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。

(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aKF(trtn) (2-2)式中，tr——计算时刻下的冷负荷温度，℃；

δ——地点修正系数； K——窗玻璃的传热系数； α——窗框修正系数。 (3)外窗太阳辐射冷负荷

5

石家庄铁道大学四方学院课程设计

QrFXgXdXzJnτ (2-3)式中，Xg——窗的构造修正系数；

Xd——地点修正系数； XZ——内遮阳系数；

Jnτ——计算时刻下，透过有内遮阳设施窗玻璃太阳辐射的冷负荷强度。 (4)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QsXτt (2-4) Qsnqs (2-5) (5)灯光冷负荷

QτQsXτt (2-6)式中，Xτt——τ-t的灯具散热的冷负荷系数。

(6)设备冷负荷

热设备及热表面散热形成的计算时刻冷负荷，按下式计算：

QτqsXτt (2-7)式中，τ——计算时刻；

T——热源投入使用的时刻，点钟；

τ-T——从热源投入使用的时刻算起到计算时刻的时间； qs——热源的实际散热量，W。

(7)新风量冷负荷

暖通空调设计除应符合现行的《采暖通风和空气调节设计规范》的规定外，还应符合下列各条规定。客房新风量为30(m2/h·p)。

2.6 负荷计算

(参见《实用供热空调设计手册》第二版下册)，以3002为例进行计算。

2.6.1 西外墙冷负荷

西外墙结构及参数：序号35 240-1，K=0.50，β=0.14，ε=9，层高3.6m， 积=3.9×3.6-1.9×1.8=10.62m2。

外墙、架空楼板或屋面传热形成的计算时刻冷负荷Qr(W)，可按下式计算

QrKF(tτξtn) (2-8)

式中，K——传热系数，W/(m2·℃)

6

石家庄铁道大学四方学院课程设计

F——计算面积，m2； τ——计算时刻，h；

τ-ε——温度波的作用时刻，即温度波作用于围护结构外侧的时刻。

表2-3 西外墙冷负荷（W）

时刻 tτ-ε K F Qr

47

53

53

58

63

69

7 33

8 33

9 34

10 35

11 36

12 37

13 37 0.50 10.62 69

74

74

74

69

69

69

14 38

15 38

16 38

17 37

18 37

19 37

2.6.2 西外窗冷负荷

2.6.2.1 温差传热冷负荷

西外窗参数：塑钢中空玻璃6mm，K=3.0，α=0.86，长1.8m，高 1.9m ，面积1.9×1.8=3.42m2

通过外窗温差传热形成的计算时刻冷负荷可按下式计算：

Qrktrtn (2-9) 式中，tr——计算时刻下的冷负荷温度；

δ——地点修正系数；

K——窗玻璃的传热系数；

α——窗框修正系数，α=18.6 。

表2-4 西外墙冷负荷（W）

时7:00 刻 tr K F

27

8:00 28

9:00 29

10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00 30

31

32

33 3.0 3.42

33

34

34

33

33

32

Qr 17.65 26.47 35.29 44.12 52.94 61.77 70.59 70.59 79.41 79.41 70.59 70.59 61.77

2.6.2.2 日射得热形成冷负荷

外窗只有内遮阳设施的辐射负荷：

QrFXgXdXzJnτ (2-10) 式中，Xg——窗的构造修正系数

7

石家庄铁道大学四方学院课程设计 表2-5 西外墙冷负荷（W）

时刻 Jn 45 F Xd Xg

56

66

79

91

100

107 3.42 1 0.57

406.7 174.0

134

202

279

343

369

361

7:00 8:00 9:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00

Qr .3 79.8 97.5 110.8 119.7 126.3 1.5 311.4 418.9 478.8 476.

表2-6 房间冷负荷（W）

时刻

西外墙冷负荷

西外窗温差传热冷负荷

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

53.1 53.1 47.79 47.79 47.79 47.79 47.79 47.79 53.1 53.1 58.41 63.72 69.03 69.03 74.34 74.34 74.34 69.03 69.03 69.03 63.72 63.72 58.41 53.1

35.29 26.47 26.47 17.65 17.65 17.65 17.65 17.65 26.47 35.29 44.12 52.94 61.77 70.59 70.59 79.41 79.41 70.59 70．59 61.77 52.94 44.12 44.12 35.29

西外窗日射得热形成冷负荷 58.8 49.9 41.0 34.4 28.8 24.4 46.5 .3 79.8 97.5 110.8 119.7 126.3 1.5 311.4 418.9 478.8 476.5 406.7 174.0 128.5 108.6 86.4 73.1

26.17 82.25 92.22 98.45 102.19 105.93 108.42 110.91 112.16 114.65 115.90 117.14 117.14 118.39 119. 119. 120.88 120.88 120.88 62.31 49.85 41.12 34. 29.91

45.39 73.43 81.44 86.78 90.78 94.79 98.79 102.80 105.47 108.14 110.81 52.07 46.73 41.39 37.38 33.38 30.71 26.70 24.03 21.36 20.03 18.69 16.02 14.69

36.11 336.42 372.47 376.47 380.48 384.48 388.49 388.49 392.49 392.49 392.49 396.50 396.50 396.50 396.50 396.50 396.50 396.50 396.50 400.5 400.5 96.12 52.07 44.06

人体冷负荷

灯光

设备

总冷负荷

254.86 621.57 661.39 661.54 667.69 675.04 707. 731.94 769.49 801.17 832.53 802.07 817.47 825.4 1009.85 1122.17 1180. 1160.20 1087.73 788.97 715.54 372.37 291.91 250.15

8

石家庄铁道大学四方学院课程设计

第3章 确定空调方案

3.1 空调系统的分类

(1)空调系统按空气处理设备的设置情况分有以下几种类型：①集中系统②半集中系统③全分散系统。

(2)按负担室内负荷所用的介质种类分类：①全空气系统②全水系统③空气—水系统④冷剂系统。

(3)根据集中式空调系统处理的空气来源分类：①封闭式系统②直流式系统③混合式系统。

3.2 风机盘管加新风的特点

风机盘管加新风系统分为两部分，空调风机盘管和新风系统，风机盘管是空调末端设备，新风系统负担新风负荷以满足室内空气质量，风机盘管加新风系统是水系统空调中一种重要形式，也是我国民用建筑中采用最为普通的一种空调形式。它以投资少、使用灵活等优点广泛应用于各类建筑中。

风机盘管加新风系统与全空气系统相比有很多优点：(1)控制灵活，具有个别控制的优越性，可灵活的调节各房间的温度，根据各房间的使用状况确定风机盘管的起停；(2)风机盘管机组体型小，占地小，布置和安装方便；(3)容易实现系统分区控制，冷热负荷能够按房间朝向、使用目的、使用时间等把系统分割为若干区域系统，实施分区控制。

3.3 风盘选型表格

表3-1 房间冷负荷（W）

房间编号 3001 3002 3008 3009 3011 3015

不含新风冷负荷

2039 1016 3685 1842 1811 1847

设备型号 24CMT_003 24CMT_002 24CMT_004 24CMT_003 24CMT_003 24CMT_003

水量L/min

8 7 17 6 6 6

水压降kPa

17 13 31 10 10 10

9

石家庄铁道大学四方学院课程设计 续表3-1 房间冷负荷（W）

房间编号 3016 3018

不含新风冷负荷

2849 1847

设备型号 24CMT_004 24CMT_003

水量L/min

11 16

水压降kPa

18 10

10

石家庄铁道大学四方学院课程设计

第4章 水力计算

4.1 水力计算管段图

表4-1 水力计算管短图

4.2 水力计算

4.2.1 水系统计算方法

水管管道的水力计算是在系统和设备布置，管道材料、各支管的位置和水量均已确定的基础上进行的。其主要目的是，确定各段的管径（或断面尺寸）和阻力，保证系统内达到要求的水量分配。最后确定水泵的型号和动力消耗。管道水力计算方法有假定流速法、压损平均法和静压复得法等几种，前最常用的是假定流速法。

计算步骤基本如下：

(1)通过管道供回水温度和房间负荷计算出管道流量； (2)通过假定供回水管的流速就可以求出供回水管的管径； (3)通过以上参数选择最不利管路进行阻力计算。 ①沿程阻力

沿程阻力也称摩擦阻力，可按下式计算：

Pm ——摩擦阻力系数；

——水的密度； v——水的流速；

l/(d)v/2

2 (4-1)

式中，R——单位长度直管段摩擦阻力；

11

石家庄铁道大学四方学院课程设计

——运动粘度；

k——管内表面的当量绝对粗糙度； d——管道直径。 ②局部阻力

局部阻力可按下式计算：

Pjv2/2 (4-2) 式中，——管道配件的阻力系数；

——水的密度。 ③设备阻力

风机盘管 机组压力损失一般为10~20kPa。随机组容量增大而增大。 ④总阻力

PPjPyPs

12

(4-3)

石家庄铁道大学四方学院课程设计

第5章 空气调节设计总结

通过本次课程设计使我对风机盘管加新风系统有了进一步了解，也认识到了自己只是和动手能力的不足。但在当中遇到的种种问题，的在老师的指导下都一点一点解决了，这种将理论联系于实际，更注重实际操作的课程设计将大大提高我们工作能力和分析解决较为复杂实际问题的能力以及获取新知识的能力。在今后的学习工作中会起到很大帮助。

13