暖通空调课程设计综述

一任务和目的
通过本课程设计使学生在以下几个方面得到初步训练：
1、熟悉和掌握空调工程设计计算的基本方法；
2、较为合理地确定空调工程的设计方案，了解空调工程设计的主要步骤，较规范地绘制工程图；
3、熟悉和学会使用设计规范、设计手册、标准图、以及其它有关的参考资料，合理地选用空调、通风系统的定型产品。

二工程概况
该医院位于南昌市，总共9层，首层层高为4m，二层层高为4.4m，三至七层层高均为3.6m，八层层高为4m，九层层高为4.2m。

该空调系统主要内容包括：设计方案选择，负荷计算，末端设备的选型，气流组织设计，水系统设计，风系统设计等内容。

三设计概述
根据该建筑的建筑面积以及内部结构等因素考虑，该建筑性质为相对单一的公共建筑住院部，从而将整个空调区划分为风机盘管加新风系统。

设计满足舒适性空调要求。

在冷负荷计算的基础上完成新风机组和风机盘管的选型，并通过风量、水量的计算确定风管路和水管路的规格，并校核最不利环路的阻力和压头用以确定新风机和水泵。

四空调负荷计算
4.1 手算标准示范（第八层南面左侧第二个病房，编号8006）。

4.1.1 武汉市室外气象条件
空调室外设计参数：武汉市位于北纬31°， 东经114°13′
夏季室外参数为：
4.1.2. 病房围护结构各项相关条件
（1） 第八层层高为4000mm.
（2） 楼板：钢筋混凝土楼板，水泥砂浆找平压光，传热系数
)/(13.32
K m W K ⋅=。

由于该病房上面一层也为同一性质的空调病房，所以楼板的冷负荷忽略不计。

（3） 西、东内墙及走廊：均为180mm 砖墙，两面20mm 厚1:3水泥砂浆抹灰，传热
系数
)/(01.22
K m W K ⋅=，面积为249.437.6m ⨯=.该内墙邻室为同一性质的办公室，与其温度可视为相同，忽略温差所导致的冷负荷，即两个内墙冷负荷忽略不计；同理，视走廊温度也与病房房温度相同。

大气压 100170Pa 室外平均风速 2.6m/s 室外日平均温度
31.90℃
室外计算日较差
6.70℃
室外计算湿球温度 28.2℃ 室外计算干球温度 35.2℃
（4） 北内墙和内门：厕所内墙：100mm 砖墙，两面20mm 厚1:3水泥砂浆抹灰，传
热系数
)/(01.22
K m W K ⋅=，面积为28.10)85.185.0(0.4m =+⨯.厕所内门：取)/(346.32K m W K ⋅=，面积为216.29.04.2m =⨯按《采暖通风与空气调节设计
规范》表6.2.4规定温差0∽2℃，取△t a =0℃计算冷负荷。

（5） 南外窗：为双层透明中空玻璃，3mm 厚普通玻璃；金属窗框，80﹪玻璃；挂白
色内窗帘，窗高2000mm 。

武汉市夏季室外平均风速为2.6m/s.因此外表面放热系数为：)/(73.206.295.346.1095.346.1020K m W v ⋅=⨯+=+=α，根据公共建筑节能设计标准（GB50189-2005），窗墙面积比为0.3，可查得
2K 3.50/()w K m ≤⋅℃，取2K 2.61/()w K m =⋅℃根据《暖通空调》（陆亚俊编著，中国建筑工业出版社，2007）附录2-8查得内表面放热系数取
25.75/()i K m K α=⋅。

南外窗面积为2A 2.12 4.2m =⨯=南
（6） 南外墙：设计该外墙为泡沫混凝土、砖墙、白灰粉刷、木丝板的构造，根据
《暖通空调》（陆亚俊编著，中国建筑工业出版社，2007）附录2-3选用序号
3 壁厚240mm ，传热系数
)/(9.02
K m W K ⋅=；南外墙面积为. 2A 3.54 4.29.8m =⨯-=南。

（7） 空调室内计算参数：根据《暖通空调》表2-2.
房间名称
干球温度
（℃） 相对湿度（%）
夏季
夏季 病房
25～27
65～45 选取：
《暖通空调》课程设计说明书
① 房间照明负荷近似取15W/㎡；无电视机等电子设备。

② 工作时间：病房全天8小时（17：00~1：00），办公区9小时（8：00~17：00）
（8） 冷源采用水冷冷水机组，提供7℃～12℃的空调冷冻水；城市热网提供110℃
的高温水。

4.1.3. 按已知条件分项计算冷负荷
（1）南外墙冷负荷
查《暖通空调》附录2-6武汉朝南修正值d t ∆=0.4；设计该外墙为泡沫混凝土、砖墙、白灰粉刷、木丝板的构造，根据《暖通空调》（陆亚俊编著，中国建筑工业出版社，
2007）附录2-3选用序号3 壁厚240mm ，传热系数
)/(9.02
K m W K ⋅=；南外墙面积为. 2A 3.54 4.29.8m =⨯-=南。

武汉市夏季室外平均风速为 2.6m/s.因此外表面放热系数为：)/(73.206.295.346.1095.346.1020K m W v ⋅=⨯+=+=α，查《暖通空调》（陆亚俊编著，中国建筑工业出版社，2007）表2-8，K ɑ=0.97。

根据《暖通空调》（陆亚俊编著，中国建筑工业出版社，2007）附录2-4查得Ⅱ型外墙冷负荷计算温度，用公式()
()'()c c d t t t K K τταρ=+∆ 和
)
()
()(R c t t A K c Q -='∙
ττ计算，将其逐时值及计算结果列入表1中。

南外墙冷负荷 表1
南外墙逐时传热冷负荷(0-11时）
时间(h) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
tc(τ) 36.10 36.20 36.20 36.10 35.90 35.60 35.30 35.00 34.60 34.20 33.90 33.50
△td
0.40 k α
0.97 k ρ
0.94 房间名称
夏季 新风量 （L/P.s ）
噪声级 Db(A) 温度（°C ）
相对湿度(％)
办公室 26 55 10 ≤50 挂号 26 55 8 ≤50 病房 26 55 13 ≤45 检查室 26 55 8 ≤45 等候 26 55 8 ≤55 走道 26 55 8 ≤65 护士站 26 55 8 ≤45 药房
26
55
8
≤45
t'c(τ) 33.28 33.37 33.37 33.28 33.10 32.82 32.55 32.28 31.91 31.55 31.27 30.91
tR
26.00 Δt
7.28 7.37 7.37 7.28 7.10 6.82 6.55 6.28 5.91 5.55 5.27 4.91 K
0.90 A
3.5x4-
4.2=9.80 Qc(τ) 64.22 6
5.02 65.02 64.22 62.61 60.19 57.78 55.37 52.15 48.94 4
6.52 43.31
南外墙逐时传热冷负荷(12-23时）
时间(h) 12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
tc(τ) 33.20 32.90 32.80 32.90 33.10 33.40 33.90 34.40 34.90 35.30 35.70 36.00
△td 0.40 k α 0.97 k ρ 0.94 t'c(τ) 30.64 30.36 30.27 30.36 30.55 30.82 31.27 31.73 32.19 32.55 32.92 33.19
tR 26.00
Δt 4.64 4.36 4.27 4.36 4.55 4.82 5.27 5.73 6.19 6.55 6.92 7.19
K 0.90 A 3.5x4-4.2=9.80
Qc(τ)
40.89 38.48 37.68 38.48 40.09 42.50 46.52 50.54 54.57 57.78 61.00 63.41
（2）南外窗总冷负荷：
南外窗：为双层透明中空玻璃，金属窗框，挂浅色内窗帘，窗高2000mm 。

南昌夏季室外平均风速为2.6m/s.因此外表面放热系数为：
)/(73.206.295.346.1095.346.1020K m W v ⋅=⨯+=+=α，根据公共建筑节能设计标准
（GB50189-2005），窗墙面积比为0.3，可查得2K 3.50/()w K m ≤⋅℃，取
2K 2.61/()w K m =⋅℃根据《暖通空调》
（陆亚俊编著，中国建筑工业出版社，2007）附录2-8查得内表面放热系数取25.75/()i K m K α=⋅。

南外窗面积为2A 2.12 4.2m =⨯=南
再由该书附录2-9查得对金属窗框双层窗的玻璃窗传热系数的修正值为1.20，故
)/(132.32.1x 61.2K 2℃⋅==m K w 。

附录2-10查出玻璃窗冷负荷计算温度)(τc t
，附录2-11查出玻璃窗的地点修正
值d t ∆=3℃，根据公式 )()
()(,R c w w t t A K c Q -=∙
ττ 计算，计算结果列于表2中。

南外窗瞬时传热冷符合 表 2
南外窗逐时传热冷负荷(0-11时）
时间(h) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
tc(τ) 27.20 26.70 26.20 25.80 25.50 25.30 25.40 26.00 26.90 27.90 29.00 29.90
△td 3.00 t'c(τ) 30.20 29.70 29.20 28.80 28.50 28.30 28.40 29.00 29.90 30.90 32.00 32.90
tR 26.00
Δt
4.20
3.70
3.20
2.80
2.50
2.30
2.40
3.00 3.90
4.90 6.00 6.90
Kw 2.61x1.2=3.132 Aw 2.1x2=4.20
Qc(τ) 55.25 48.67 42.09 36.83 32.89 30.26 31.57 39.46 51.30 64.46 78.93 90.77
南外窗逐时传热冷负荷(12-24时）
时间(h) 12
13
14
15
16
17 18
19
20
21
22
23
tc(τ) 30.80 31.50 31.90 32.20 32.20 32.00 31.60 30.80 29.90 29.10 28.40 27.80
△td 3.00 t'c(τ) 33.80 34.50 34.90 35.20 35.20 35.00 34.60 33.80 32.90 32.10 31.40 30.80
tR 26.00 Δt 7.80
8.50
8.90
9.20
9.20
9.00
8.60
7.80 6.90 6.10 5.40 4.80
Kw 2.61x1.2=3.132 Aw
2.1x2=4.20
Qc(τ) 102.60 111.81 117.07 121.02 121.02 118.39 113.13 102.60 90.77 80.24 71.03 63.14
（3）南外窗透入日射得热引起的冷负荷 根据《暖通空调》（陆亚俊编著，中国建筑工业出版社，2007）附录2-15查得双层钢窗的有效面积系数值a C =0.75，故窗的有效面积，2A 4.20.75 3.15m =⨯=南。

由附录2-13查得遮挡系数86.0=s C ，由附录2-14查得遮阳系数5.0=i C ，于是综合遮阳系数
43
.05.086.0,=⨯=s c C 。

再由附录2-12查得夏季纬度带30°时，南向日得热因数最大值
)
/(1742max .m W D j =。

因武汉地区纬度为31°，属于北区，故由附录2-17查得北区有
内遮阳的玻璃窗冷负荷系数逐时值
LQ
C 。

用公式.max ()a s i j LQ C AC C
D C c Q τ∙
=计算逐时进入
玻璃窗日射得热引起的冷负荷，列入表3中。

南外窗透入日射得热引起的冷负荷 表3 南窗透入日射得热引起的冷负荷(0-11时）
时间(h) 0 1 2 3
4
5
6
7
8
9
10
11 CLQ 0.07
0.07
0.06
0.06 0.06 0.05 0.11 0.18 0.26 0.40 0.58
0.72
Dj,max 174.00 Ccs 0.43 Aw 3.15
Qc(τ) 16.50 16.50 14.14 14.14 14.14 11.78 25.93 42.42 61.28 94.27 136.70 169.69 南外窗透入日射得热引起的冷负荷(12-24时） 时间(h) 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21
22
23 CLQ 0.84
0.80
0.62
0.45 0.32 0.24 0.16 0.10 0.09 0.09 0.08
0.08
Dj,max 174.00 Ccs
0.43
Aw
3.15
Qc(τ) 197.97 188.55 146.12 106.06 75.42 56.56 37.71 23.57 21.21 21.21 18.85 18.85
（4）北内墙和内门：由于房间卫生间与病房有温差，需要计算北内墙冷负荷
厕所内墙：100mm 砖墙，两面20mm 厚1:3水泥砂浆抹灰，传热系数
)/(01.22K m W K ⋅=，面积为28.10)85.185.0(0.4m =+⨯.
厕所内门：取)/(346.32K m W K ⋅=，面积为216.29.04.2m =⨯按《采暖通风与空气调节设计规范》表6.2.4规定温差0∽2℃，取△t a =0℃计算冷负荷。

根据《实用供热空调设计手册（第二版）下册》，当邻室存在一定发热量，通过房
间内墙温差传热形成的冷负荷可用.)()o m a R KA
t t t c Q τ∙
=+∆-（，.o m t 可由《实用供热空调设计手册（第二版）下册》表20.4-1查得。

武汉：.o m t =32.2℃
根据公式,a (t t i i o m R C K A t Q =+-△），其中内墙)/(01.22
K m W K ⋅=，面积为10.8
㎡，内门)/(346.32K m W K ⋅=，面积为2.16㎡。

计算结果如下表4：
北内墙温差引起的冷负荷 表4
内墙 内门
t o ，m 32.2 △ta 0 t R 26 Ki 2.01 3.346 Ai 10.8 2.16 Qc
134.59 44.81
（5）照明散热形成的冷负荷
病房照明设备为明装荧光灯，镇流器装设在室内，因此镇流器消耗功率系数1n 取1.2。

灯罩隔热系数2n 取1.0，由《实用供热空调设计手册（第二版）下册》查得病房功率密度为152/W m ，可得0.01527.410.4113N kW =⨯=。

空调设计运行时间24小时。

下午17点为开灯第一小时，凌晨一点为开灯第八小时，共开灯八小时（17：00～01：00）
由附录2-22查得照明散热冷负荷系数，根据公式
LQ
NC n n c Q 2
11000=∙
计算，其计算
结果列入表5中。

照明散热形成的冷负荷 表5 照明散热形成的冷负荷(0-11时）
时间(h) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 CLQ 0.83
0.84
0.29
0.26
0.23
0.2
0.19
0.17
0.15
0.14
0.12
0.11
n1 1.2 n2 1.0 N
411.3
Qc(τ) 409.65 414.59 143.13 128.33 113.52 98.71 93.78 83.91 74.03 69.10 59.23 54.30 照明散热形成的冷负荷(12-24时）
时间(h) 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 CLQ 0.1
0.09
0.08
0.07
0.06
0.37
0.67 0.71
0.74
0.76
0.79
0.81
n1 1.2 n2 1.0 N 411.3
Qc(τ)
49.36 44.42
39.49
34.55
29.61 182.62 330.69 350.43 365.23 375.11 389.91 399.78
（6）人员散热引起的冷负荷
该病房面积为227.42m ，根据《实用供热空调设计手册第二版（下册）》表20.7-1，不同类型房间人均占有的使用面积指标，152
m /人，人员总数约为2人。

但考虑实际情况（包括病人和病人家属）设计人数为4人。

病房属于极轻劳动，根据该书表20.7-3查得，当室内温度为26℃时，每人散发的显热和潜热分别为61W 和73W ，由表20.7-2查得，群集系数0.93=ϕ，由《暖通空调》附录2-23查得人体显热散热冷负荷系数逐时值（假设病人、病人亲属在室内的时间数为18小时（8：00～第二天14：00），早上八点为进入房间的第一个小时，下午18点为第十个小时），用公式LQ s C n q c Q ϕτ=∙
)(计算
人体显热散热逐时冷负荷，列入表5中。

人体潜热引起的冷负荷计算公式为ϕn q c l
Q =∙
，
计算结果列入表6中。

人员散热引起的冷负荷 表6
人员散热引起的冷负荷(0-11时）
时间(h) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 CLQ 0.97
0.97
0.50
0.40
0.33
0.28
0.24
0.21
0.66
0.74
0.79
0.82
qs 61.00 n 4.00 φ
0.93
Qc(τ) 220.11 220.11 113.46 90.77 74.88 63.54 54.46 47.65 149.77 167.92 179.27 186.07
ql 73.00
Qc 271.56 271.56 271.56 271.56 271.56 271.56 271.56 271.56 271.56 271.56 271.56 271.56 合计491.67 491.67 385.02 362.33 346.44 335.10 326.02 319.21 421.33 439.48 450.83 457.63
人员散热引起的冷负荷(12-24时）
时间(h) 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 CLQ 0.85 0.87 0.89 0.90 0.92 0.93 0.94 0.94 0.95 0.96 0.96 0.97
qs 61.00
n 4.00
φ0.93
Qc(τ) 192.88 197.42 201.96 204.23 208.77 211.04 213.30 213.30 215.57 217.84 217.84 220.11 ql 73.00
Qc 271.56 271.56 271.56 271.56 271.56 271.56 271.56 271.56 271.56 271.56 271.56 271.56 合计464.44 468.98 473.52 475.79 480.33 482.60 484.86 484.86 487.13 489.40 489.40 491.67
由于室内压力比室外大气压略高，不考虑由室外空气渗透所引起的冷负荷。

现将上述各分项计算结果列入表7中，并逐时相加，以便求得办公室内的冷负荷值。

各分项逐时冷负荷汇总表表7
各分项逐时冷负荷汇总(0-11时）
时间(h) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
南外墙64.22 65.02 65.02 64.22 62.61 60.19 57.78 55.37 52.15 48.94 46.52 43.31 南外窗55.25 48.67 42.09 36.83 32.89 30.26 31.57 39.46 51.30 64.46 78.93 90.77 窗日射16.50 16.50 14.14 14.14 14.14 11.78 25.93 42.42 61.28 94.27 136.70 169.69 厕所内墙134.59
厕所内门44.81
照明设备409.66 414.59 143.13 128.33 113.52 98.71 93.78 83.91 74.03 69.10 59.23 54.29 人员491.67 491.67 385.02 362.33 346.44 335.10 326.02 319.21 421.33 439.48 450.83 457.63 总计1216.69 1215.85 828.81 785.24 749.00 715.44 714.47 719.77 839.49 895.64 951.60 995.09
各分项逐时冷负荷汇总(12-24时）
时间(h) 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23
外墙40.89 38.48 37.68 38.48 40.09 42.50 46.52 50.54 54.57 57.78 61.00 63.41 北外窗102.60 111.81 117.07 121.02 121.02 118.39 113.13 102.60 90.77 80.24 71.03 63.14 窗日射197.97 188.55 146.12 106.06 75.42 56.56 37.71 23.57 21.21 21.21 18.85 18.85 内墙134.59
内门44.81
照明设备49.36 44.42 39.49 34.55 29.61 182.62 330.69 350.43 365.23 375.11 389.91 399.79 人员464.44 468.98 473.52 475.79 480.33 482.60 484.86 484.86 487.13 489.40 489.40 491.67 总计1034.67 1031.64 993.28 955.30 925.87 1062.07 1192.31 1191.41 1198.31 1203.14 1209.60 1216.26
另外，还有渗透空气显热冷负荷和食物显热散热冷负荷比较少，忽略不计。

由此可知，最大冷负荷（不包括新风负荷）出现在0点，为1216.69W
(7)新风冷负荷: 新风全冷负荷Qq = md ⨯新风量⨯ (iw - in) / 3.6
其中: m d-- 夏季空调室外计算干球温度下的空气密度(1.13kg/m^3) iw -- 夏季室外计算参数下的焓值(kJ/kg)
in -- 室内空气的焓值(kJ/kg)
根据武汉夏季室外干球计算温度35.2°C，湿球计算温度28.2°C，由电子焓湿图查得：iw=91.4kJ/kg；
根据空调室内设计参数标准，取病房室内干球温度为26°C，含湿量为55%，由电子焓湿图得：i n=56.1 kJ/kg；
根据《实用供热空调设计手册（第二版）下册》，查表19.3-6得，新风量指标为13L/（P·s）=3
27.42m，人数为四人，故新风量为187.23m/h。

m P h,病房面积为2
46.8/(.)
所以新风全冷负荷 Qq = m d⨯新风量⨯ (iw - in) / 3.6
=1.13187.291.456.1 3.62074.23W
（）
⨯⨯-÷=
综合上述计算结果，该病房最大冷负荷（包括新风冷负荷）出现在0点，为1216.69+2074.23=3290.92W
（8）湿负荷：
①人体散湿量: D＝ n×Ф×g （g/h）
其中 g ——成年男子的小时散湿量，g/h，查表取109g/h；
n ——室内全部人数，人；
Ф——群聚系数；查表取0.93
故人体散湿量 = 4×0.93⨯109=405.48g/h =0.405kg/h
②新风湿负荷: 新风湿负荷Qq = md ⨯新风量⨯ (dw - dn) ⨯0.001 (kg/h)
其中: d w -- 夏季空调室外计算参数时的含湿量(g/kg)
d n -- 室内空气的含湿量(g/kg)
由电子焓湿图查得：d w=21.80 g/kg（ɑ）；d n=11.70g/kg（ɑ）；新风量为187.23
m/h。

所以新风湿负荷Qq = m d⨯新风量⨯ (d w - d n) ⨯0.001 (kg/h)
=1.13⨯187.2⨯（21.80-11.70）⨯0.001=2.137 kg/h
综合上述计算结果，该办公室湿负荷为：W=0.405+2.137=2.542 kg/h
4.2各层其余空调空间的冷负荷
依据上面手算的典型示范所采用的方法，利用天正暖通负荷计算软件计算剩余空调房间的冷负荷（不包括新风负荷）和湿负荷。

计算结果具体如下表：
表8
五、新风负荷及送风状态的确定
医院住院楼属于舒适性空调，其空调系统对于空调精度要求不高，因此可用最大送风温差送风。

根据《公共建筑节能设计标准》（GB 50189-2005）和《采暖通风与空气调节设计规范》（GB 50019-2003）中规定，舒适性空调，当送风高度小于或等于5米时，送风温差不宜大于10o C。

因此由《空调工程》表3-32查得，当室温允许波动范围为±1o C时，送风温差在6～9o C，因此取7o C。

5.1新风量
新风量是计算新风负荷的条件，公式：
人数单位新风量⨯=w L （m 3/人·h ）
而新风比的计算公式是：G
L m w
=
％ 最小新风比是10％，如果新风比小于最小新风比，则需要加大新风量直到新风比达到10％。

5.2新风负荷
新风负荷就是讲室外空气处理到室内空气焓值时所要带走的热量。

公式：Q=qm ×(i wx -i nx )
5.3送风量及送风状态的确定
1.根据实设计条件，确定室外状态点Wx 和室内状态点Nx 。

2.确定机器露点Lx 和考虑温升后的状态点Kx 。

从Nx 点引hNx 线，取温升为1.5℃是线段KxLx ，使KxLx 与等焓线hNx 线和φ＝95％线分别交于Kx 、Lx ，连接WxLx ，Wx －Lx 是新风在新风机组内实现的冷却减湿过程。

3.确定室内送风状态点0x
从Nx 点作εx 线，该线与φ＝95％线分别交于送风状态点0x ，0x 确定之后，可计算出空调房间的送风量（kg/s ）。

4.确定风机盘管处理后的状态点Mx 。

连接Kx0x 并延长到Mx 点，Mx 点为经风机盘管处理后的空气状态，风机盘管处理的风量由混合原理可求出hMx ，hMx 线与Kx0x 的延长线相交得Mx 点。

连接NxMx ，Nx －Mx 是在风机盘管内实现的冷却减湿过程。

以8006病房为例，确定空调房间送风状态、送风量、新风量及新风负荷。

新风量指标为13L/（P ·s ）=346.8/(.)m P h ,病房面积为227.42m ；根据《实用供热空调设计手册第二版（下册）》表20.7-1，不同类型房间人均占有的使用面积指标，152
m /人，故有四人：初算新风量为187.23m /h 。

Q=3290.92W=3.29kW , W=2.542 kg/h=0.000706kg /s
室内热湿比：ε＝Q/W=3.29/0.000706 =4660kJ/kg
根据t nx ＝26℃和φnx ＝55％，查出Nx 点焓值：室内i nx ＝56.1 kJ/kg （ɑ）； i wx =91.4kJ/kg （ɑ）。

在焓湿图上，过n 点作ε热湿比线，由于送风温差取△t o=7o C ，则与t=19 o C 等温线相交于Ox 点，即送风状态点。

查出送风i ox ＝43.0 kJ/kg 。

计算出送风量：Ls=3.6Q/1.2（inx-iox）=7503/
m h
第八层房间的送风状态、送风量、新风量及新风负荷如下表: 表9
房间名称室
内
人
员
建筑
面积新风指标
新风
量新风负
荷
冷负荷
Q 热湿比i ox
湿负
荷W i wx i nx
送风
量Ls 人2
m)
/(
3h
p
m⋅h
m/3
kW kW εs g/kJ/kg kJ/kg 3/m h
8001病房4 21.4
46.8 187.2 2.035
3.842
4660 43
0.706
91.4 56.1 750
8002
病房（3间）4 21.4
46.8 187.2 2.035
3.410
4660 43
0.706
91.4 56.1 750
8003
病房（2间）2 16.5
46.8 93.6 1.018
2.030
6402 46
0.353
91.4 56.1 660
8004病房4 21.4
46.8 187.2 2.35
4.079
4660 43 0.706 91.4 56.1 750
8005病房4 27.42
46.8 187.2 2.035
3.475
4660 43 0.706 91.4 56.1 750
8006
病房（11间）4 27.42
46.8 187.2 2.074
3.144
4660 43 0.706 91.4 56.1 750
8007病房3 66.9
46.8 140.4 1.526
3.228
5255 45
0.529
91.4 56.1 750
六、气流组织设计
以病房8006为例说明
根据风机盘管技术参数，设计冷冻水进水温度为5°C，则所选风机盘管全热为2063W，显热为1374W，则其热湿比为εFC =2500/（1-1374/2063）=7485 根据典型房间计算，病房2000的全热负荷为3290.92W，湿负荷为0.706g/s
所以室内热湿比:ε=3290.92/0.706=4660。

由室内状态点R，和风机盘管热湿比εFC，可以在焓湿图上得到点F；
由室外状态点O 与95%相对湿度线相交可以得到点D ；
以R 点做热湿比线与DF 线交予S 点，则S 点为我们所要求的送风状态点。

利用电子焓湿图计算软件ID-DiaGram ，计算得到最终S 点温度为19°C 。

以由设计说明资料《实用供热空调设计手册第二版（下册）》可知：采用侧面送风,房
间8006长A=9.4m ，宽B=3.3m ，高H=4.0m ，总送风量Ls=7503/m h ，即0.2083/m s
选用可调式双层百叶风口，紊流系数ɑ=0.14，
（1）设计风口布置在长度方向上，沿房间宽度方向送风，且出风口离墙面0.5m ，射流末端离墙0.5m.，则射流的实际射程为： x=B-0.5-0.5=3.3-0.5-0.5=2.3 m
（2）对于舒适性空调取x t
∆=1.0C ︒
则x t ∆/0t
∆=1.0 /7=0.143
查《暖通空调》表11-1可得，射流最小相对射程x/o d
=19.25
（3）由上述计算结果得送风口最大直径：max o d
=8.4/19.25=0.47m 从风口样本中选用双层百叶风口规格300mm ⨯200mm ，其当量直径为
o d
=1.128o F =1.1280.300.200.276⨯⨯=m （4）计算满足的送风口个数N ：
查得双层百叶风口的有效面积系数ψ为0.72，
Vs=371BH ψ/Ls=371⨯3.3⨯4.0⨯0.72/750=4.7 m/s ；/o F d =53.2
BHVs ψ/Ls=12.9
/x o o t F d t ∆∆ =0.143⨯12.9=1.9≈2
取有2个送风口，则风口的实际出风速度o ν：
o ν=V ／o F n
ψ＝0.208／(0.72⨯0.30⨯0.20⨯2)＝2.41m/s （5）计算射流自由度：
/o
F d = 3.3 4.0/2/0.2769.31⨯= ；其中F=BH/n
（6）计算允许的最大出口风速：
max o ν=0.29/o F d =0.29⨯9.31=2.7m/s>2.41m/s
可见满足o ν<max o ν的要求。

（7）计算阿基米德数A
ϒ
A ϒ=2
0/o o N gd t T ν∆=9.8⨯0.276⨯7/2.41⨯2.41/（273+26）=0.0109 查表11-2可得，相对贴附射程x/
o
d 为21＞射流最小相对射程x/
o
d =19.25，符合要
求。

因此，贴附射程x 为21*0.276=5.8m>2.3m 。

满足要求。

（9） 校核房间高度
设底边至吊顶距离为s=0.4m ；工作区高度h 为1.8~2.0m ，取h=2.0m 。

则 H=h+s+0.07x+0.3=2.0+0.4+0.07⨯2.3+0.3=2.9m ＜4.0m ，房间高度符合要求。

由以上计算方法，校核得初选的送风口尺寸符合设计要求。

如果不符合要求，则重选送风口尺寸，直到符合为止。

经校核调整，所有房间已经基本满足设计要求。

七、风机盘管系统计算
7.1空气处理方案及有关参数的查取
采用新风直入式空气处理方式，新风机组不承担室内负荷：（以8006病房为例）： 根据武汉夏季室外干球计算温度35.2°C ，湿球计算温度28.2°C ，由电子焓湿图查得：iw=91.4kJ/kg ；
根据空调室内设计参数标准，取病房室内干球温度为26°C ，含湿量为55%，由电子焓湿图得：i n =56.1 kJ/kg ；
设送风温度差为Δt=7℃；则tO =26-7=19℃,由t o =19℃,εN =4460kJ/kg （房间内热湿比值）；在h-d 图（见图5-1）上确定出送风状态点O ；新风百分比
o m%/-i )/()W F N o G G i i ==-（i （其中o G /N Q i =-（
i ） W w G /(i -i )L Q =）， 求出hF 与DO 连线的交点F 即为所求的风机盘管出风状态点S 。

7.2风机盘管选型
按照天正暖通负荷计算表，对八层房间的风机盘管进行选择，考虑风机盘管的影响，留有1.2倍左右的余量。

风机盘管选用北京青云联合空调设备有限公司的风机盘管产品，技术参数如下:
八层各房间风机盘管汇总表 表10
房间名
相同房间数 风机盘管型号 夏季室内
冷负荷（全热）（kW ）
单台风机盘管冷负荷（kW ） 风机盘管中风量（中档）（m³/h ） 水流量 （kg/h ）
台数
（每个
房间）
8001（病房） 1 FP-85 3.842 4.50 690 810 1 8002（病房） 3 FP-85 3.410 4.50 690 810 1 8003（护士） 2 FP-51 2.030 2.70 420 510 1 8004（病房） 1 FP-102 4.079 5.40 780 960 1 8005（病房） 1 FP-85 3.475 4.50 690 810 1 8006（病房） 11 FP-85 3.144 4.50 690 810 1 8007（套间） 1 FP-85
3.288
4.50
690
810
1
八、空调风系统
8.1 空调房间气流组织
本设计室内夏季空调26℃，φ=55%，设计的空调系统为舒适性空调，按规范本设计各房间气流组织选择侧送下回送风方式。

8.2 风口的布置
风机盘管加新风系统的送风口根据送风管尺寸新风量和风机盘管风量之和选择合适的双层百叶送风口（45度角），同时也要考虑送风距离、送风速度的影响。

新风送风口选择双层百叶风口。

8.3 新风管的设计计算
8.3.1各房间的新风支管管径选取
根据公式
)/(3
h m F G ⨯=ν计算选取各矩形风管管段的尺寸。

以三层8006病房为例，计算其风管面积如下所示：
每个支管的新风量为 w m q ,==140.4m3/h=0.039m3/s
以速度v=2m/s 计算风管段面积，则F=w m q ,/v=0.039/2.5=0.0156 m2 可选规格为D=120的方形风管，此时的面积为0.0144㎡，速度为2.71m/s ， 符合低速风管支管钢板或非金属风管2-8m/s 范围要求。

风管具体尺寸如下表11：
八层各房间的新风支管管径
表11
房间名称室内人
员管数新风指标风量
矩形风管
尺寸
管段面
积流速
人
n
)
/(
3h
p
m
m3/h m3/s
mm
2
m s
v/
8001病
房4 1
46.8 187.2
0.052
140x140
0.0196 2.65
8002病
房（3间）4 1
46.8 187.2
0.052
140x140
0.0196 2.65
8003病
房（2间）2 1
46.8 93.6
0.026
100x100
0.0100 2.60
8004病
房4 1
46.8 187.2 0.052140x140
0.0196 2.65
8005病
房4 1
46.8 187.2 0.052140x140
0.0196 2.65
8006病
房（11间）4 1
46.8 140.4 0.039120x120
0.0144 2.71
8007病
房3 1
46.8 187.2
0.052
140x140
0.0196 2.65
8.3.2各新风干管管径选取
新风管的结构如下图所示：
根据《采暖通风与空气调节设计规范》中规定，公共建筑低速风管，从限制风管内阻力的角度，干管内的允许风速为7.5-10m/s，不得大于10m/s。

又根据《实用空调设
计手册第二版》，可知道医院病房送风口最大送风风速为2.5-4.0m/s。

八层各房间的新风干管管径表12 管段1—2 2—3 3—4 4—5 5—6 6—7 7—8
风量（m³
/h）187.2 327.6 468 608.4 936 1263.6 1497.6
矩形风管
尺寸120*120 120*120120*120120*160160*200
200*203
20
200*250
实际风
速（m/s)
3.61 6.32 9.03 8.80 8.13 8.78 8.32
管段8—9 9—10 10—11 11—12 12—13 13—14
风量（m³
/h）1731.6 2059.2 2386.8 2714.4 2854.8 3042
矩形风管
尺寸
250*250 250*250 250*320 320*320 320*320 320*320
实际风
速（m/s)
7.70 9.15 8.29 7.36 7.74 8.25
8.4 新风管阻力计算
新风最不利输送点为南区最右侧房间，即A~314病房管路。

由各干管的流速可以求出动压Pd=1.2*V*V/2,查出各干管的局部阻力系数可求出局部阻力P1=∑ξ*Pd，摩擦阻力：Rml=Rm*L。

管段的阻力：R=R ml+P1。

根据流量、流速、风管尺寸，查《实用供热空调设计手册》表8.2-2钢板矩形风管计算表，逐一得到比摩阻，再乘以长度可得到沿程阻力。

具体计算如下表13：
表13
管段
流量（m³/h）长度（m）比摩阻沿程阻力
（Pa）
局部阻力系数
局部阻力
（Pa）
管段阻力（Pa）
1-2 187.2 6.1 1.710.37 1.7 13.2923.66 2-3 327.6 0.94 4.6 4.32 1.5 35.9440.27 3-4 468 6.029.959.60 1.5 73.39132.98 4-5 608.4 0.867.4 6.36 1.5 69.7076.06 5-6 936 6.08 4.527.36 1.5 59.4986.87 6-7 1263.6 1.03 4.6 4.74 1.5 69.3874.12 7-8 1497.6 6.09 3.923.75 1.0 41.5365.28 8-9 1731.6 0.9 2.95 2.66 1.5 53.3656.02 9-10 2059.2 6.05 4.0524.50 1.5 75.3599.85 10-11 2386.8 0.91 2.85 2.59 1.5 61.8564.45
管段 流量（m ³/h ）
长度
（m ） 比摩阻
沿程阻力（Pa ） 局部阻力系数
局部阻力
（Pa ） 管段阻力（Pa ）
11-12
2714.4 5.9
1.85 10.92 1.0 3
2.50 4
3.42 12-13 285
4.8 1.8 2.2 3.96 1.5 53.92 57.88 13-14 3042 4.36 2.35 10.25 1.0 40.84 51.08 合计
871.92
因此，新风管道的最不利点阻力为871.92Pa 。

8.5 新风机组的选型
新风机组选型按新风工况由新风冷负荷和风量及阻力进行选择。

由八层总冷负荷为67.26kW 和流量为3042m ³/h ，及阻力为871.92Pa 。

第八层选取DK3.5X6(六排）。

九、空调水系统 9.1 水系统的选型
根据各系统的特征及优缺点，结合本医院情况，本设计空调水系统选择闭式、异程、双管制系统，这样布置的优点是过渡季节只供给新风，不使用风机盘管的时候便于系统的调节，节约能源。

9.2 空调水系统的布置
本系统设计采用两管制供应冷冻水，具有结构简单，初期投资小等特点。

同时考虑到节能与管道内清洁等问题，采用闭式系统，不与大气相接触，采用膨胀水箱定压。

设计采用同程式水系统，此系统优点是：水量分配、调节方便；便于水力平衡。

缺点是：需设回程管，管道长度增加；初投资稍高。

9.3水系统管径选取
（一）基本公式 1.沿程阻力
水在管道内的沿程阻力：)(2
22
O mH d l h f ρυλ=；单位沿程阻力（比摩阻）：
2
2
ρυλd
R f =
)(2O mH
式中：λ——摩擦阻力系数； l ——直管段长度（m ）； d ——管道内径（m ）； ρ——水的密度（1000kg/ m³）。

2.局部阻力
水流动时遇到弯头、三通及其他异型配件时，因摩擦及涡流耗能而产生的局部阻力为： 2
2
ρυζ
=d h )(2O mH
式中：ζ——局部阻力系数，见下表； d ——管道内径（mm ）. 3.水管总阻力：
d
f h h h += )(2O mH
4.确定管径： πυ
G
d 4=
式中：G ——冷冻水流量,m 3/s ； υ——水流速,m/s 。

冷冻水管路计算 1.计算方法：
1）按照房间实际冷负荷来确定冷冻水管的管径进行水利计算。

冷负荷（kW ）和流量（kg/s ）的关系如下：
Q
G Cp t =
⨯∆ （kg/s ）
式中：G ——冷冻水流量，（kg/s ）； Cp ——水的比热容Cp=4.2（kJ/kg ℃）；
t ∆——进出水温差，进水取7℃，回水取12℃，t ∆=5℃。

2）查取简明空调设计手册P346图10-14 水管路计算图：
利用空调房间的实际负荷算出所需要的冷冻水流量，在流速范围内选取合适的水管管径，比摩阻利用水管路计算图查取。

（二）计算举例
以标准办公室8006为例：
其单个冷量Q=4942/2=2471（W ） 带入公式： )/(6.4235
102.42471
360036003
h kg t C Q G p =⨯⨯⨯=∆=
查水管路计算图可知：其支管管径DN=20mm 。

故其他房间的支干管管径亦如此方法算得。

流速计算公式为：)/(3600
4G
2
s m d ρπυ=
八层各房间的水支管管径 表15 房间名称 管径 流量G 房间名称 管径 流量G 8001病房 DN20 159.60 8005病房 DN20 334.97 8002病房（3间） DN20 159.60 8006病房（11间） DN20
240.00 8003病房（2间） DN20 159.60 8007病房 DN20 251.83
8004病房
DN20
311.14
干管管径计算方法与支管一样，统计于下表中。

八层各房间的水干管管径 表16
管段
长度（m ） 负荷（W ） 流量（kg/h ） 管径
ν（m/s ） R （Pa/m ）
沿程阻力
)P a f h （ 1-2 0.5 1188 203.66 DN25 0.18 39.2 19.6 2-3 3.0 2593 444.51 DN32 0.25 45 135 3-4 1.0 3524 604.11 DN32 0.34 85 85 4-5 2.5 5995 1027.71 DN32 0.58 263.8 659.5 5-6 1.0 6926 1187.31 DN40 0.41 230.2 230.2 6-7 5.0 9397 1610.91 DN40 0.56 165.8 829 7-8 1.0 11212 1922.06 DN40 0.43 96.3 96.3 8-9 4.0 14308 2452.8 DN50 0.54 133.2 532.8 9-10 1.0 15708 2692.8 DN50 0.60 149.8 149.8 10-11 4.0 16996 2913.6 DN50 0.41 62.5 250 11-12 4.0 19220.75 3294.99 DN65 0.47 80 320 12-13 1.0 21445.5 3676.37 DN65 0.52 102.9 102.9 13-供水管入口
1.5
40121
6877.89 DN70
0.97
280
420
9.4最不利环路沿程阻力和局部阻力计算
由冷冻水供回水管平面布置图可知，最不利环路为左上角办公室所处环路。

局部阻力产生部件包括供水管路11个垂直三通，4个渐缩管和3个90°弯头及回水管路11个垂直三通，3个90°弯头和4个渐扩管（回水管阻力近似等于供水管阻力），利用局部
阻力计算公式
22
ρυζ
=d h 以及查取《简明空调设计手册》中的局部阻力系数表可计算出
各部件局部阻力，统计于下表中。

（管段编号与冷冻水供水管图编号一致） ·
（1） 供水管沿程阻力及局部阻力：
①供水干管沿程阻力及局部阻力计算表：
管 段 1~2
2~3
3~4
4~5
5~6 6~7 7~8
8~9
9~10 10~11 11~12 12~13 13~供
水管入
口
部 件 90°弯头（长） 垂直三 通 垂直三 通 垂直三通 垂直三通 垂直三通 垂直三通 垂 直 三 通 垂直三通 垂直三通 垂直三通 垂 直 三通 90°弯头（长） 局部阻力系数
ζ
0.20
0.68 0.68 0.68 0.68 0.68 0.68 0.68 0.68 0.68 0.68 0.68 0.20 流速
（m/s ） 0.2
0.27 0.36 0.61
0.43 0.58 0.44
0.57 0.63 0.44 0.53
0.59 0.59
局部阻力（a P ）
4 24.79 44.06 126.51 62.87 114.38 65.82 110.47 134.9
5 65.82
95.51 118.35 34.81
沿程阻力（a P ） 19.6
135
85 659.5 230.2 829 96.3 532.8 149.8 250 320
102.9 420
阻力合计（（a P ）
4831.81
②突然缩小变径管局部阻力：（局部阻力以小管径流速及阻力系数计算）
管径变化 DN50~DN40
DN40~DN32 DN32~DN25 DN25~DN20
流速（大管径m/s ） 0.44 0.40 0.44 0.43
流速（小管径m/s ）
0.63 0.63 0.58 0.61 局部阻力系数ζ
0.313
0.313
0.330
0.313
局部阻力（a P ）
30.30 25.04 31.94 28.94
阻力合计（a P ） 116.22
③8006房间支管沿程阻力和局部阻力：（供回水管一样）
管段长度（m ） 2.0 流速（m/s ） 0.18
90°弯头（短）局部阻力系数ζ
0.26 沿程阻力（a P ） 78.4 局部阻力（a P ）
4.2
（2）回水管沿程阻力和局部阻力 ①干管沿程阻力和局部阻力计算表：（管段标号采用与供水管一致）
管 段
1~2
2~3
3~4
4~5
5~6
6~7
7~8
8~9
9~10 10~11 11~12 12~13 13~回
水管入
口
部
件
90°弯头（长） 垂直三 通 垂直三 通 垂直三通 垂直三 通 垂直三通 垂直三 通 垂 直 三 通 垂直三 通 垂直三 通 垂直三 通 垂 直 三通 90°弯头（长） 局部阻力系数
ζ
0.20 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5
1.5 0.20
流速（m/s ） 0.2
0.27 0.36 0.61
0.43
0.58 0.44
0.57 0.63 0.44 0.53
0.59 0.59
局部阻力（a P ） 4 54.68 97.2 279.08 138.68 252.3 145.2 243.68 297.68 145.2 210.68 261.08 34.81
沿程阻力（a P ）
19.6 135 85 659.5 230.2 829 96.3 532.8 149.8 250 320 102.9 420
阻力合计（（a P ）
5994.335
②突然扩大变径管局部阻力：（局部阻力以小管径流速及阻力系数计算）
管径变化 DN20~DN25
DN25~DN32 DN32~DN40 DN40~DN50
流速（大管径m/s ）
0.43
0.44
0.40
0.44
流速（小管径m/s ） 0.61
0.58 0.63 0.63 局部阻力系数ζ
0.23 0.25
0.23
0.23
局部阻力（a P ）
42.79 42.05
45.64
45.64
阻力合计（a P ） 176.13
（3）最不利环路阻力汇总：
)P 695.1128313.176335.59942.44.78222.11681.4831
P a （）（=+++⨯++= 因此在选择冷水机组水泵时，要充分考虑最不利管路的阻力。

9.5冷凝水管的选取
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（坡向给排水专业排水管处），且不允许有积水部位； （2）在新风机组末端应设置冷凝水回水弯，防止当机组内产生负压时，发生冷凝水倒流溢出的问题。

（3）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。

（4）冷凝水管的公称直径D （mm ）,一般情况下可以按照机组的冷负荷Q （kW ）选取，按照下列数据近似选定冷凝水管的公称直径：（DN≤40mm 用镀锌钢管，DN>40mm 用无缝钢管。

）
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
9.6制冷机组和水泵选择
（1） 根据天正暖通软件计算可得到整栋楼冷负荷总量为329.823kW ，其中新风冷负荷197.203kW 。

选择螺杆式制冷机组，型号为LG20IIIDA ，制冷量R717，为460kW ，可满足该建筑需求。

表17
取合适水泵: 华强制冷设备厂TD-1500 H为2m，Q为205L/min.
十、主要参考文献
[1]《暖通空调》，陆亚俊编著，中国建筑工业出版社，2007
[2]《采暖通风与空气调节设计规范》（GB50019-2003），中国计划出版社，2010
[3]《建筑设计防火规范》（GBJ50016-2006），中国计划出版社，2010
[4]《暖通空调制图标准》（GB/T50114-2010），中国计划出版社，2010
[5]《公共建筑节能设计标准》（GB50189-2005），中国建筑工业出版社，2005
[6]《建筑工程常用数据系列手册——暖通空调常用数据手册》（第二版），中国建筑工业出版
社，2002《实用供热空调设计手册（第二版）》（上、下），中国建筑工业出版社，2008
[7]《实用供热空调设计手册》，陆耀庆主编，中国建筑工业出版社，2000。

[8]中国建筑标准设计研究所编，《全国民用建筑工程设计技术措施——暖通空调·动力》，中
国计划出版社，2009
[9]电子工业部第十设计研究院主编，《空气调节设计手册》（第二版），中国建筑工业出版社，
2004
[10]杨昌智等编，《暖通空调工程设计方法与系统分析》，中国建筑工业出版社，2003。