杭州某学校实验室空调系统的设计计算书_secret

杭州某学校实验室空调系统设计计算说明书1.工程概况本工程位于杭州市，为某大学的高精度的恒温恒湿教学实验室的空调设计。

实验室位于六层实验楼的第五层，层高为3.9米。

空调区为两间恒温恒湿实验室，面积分别为67.2m 2，56.4 m 2，总面积为123.6 m 2。

与空调区同层的相邻室内空间——走廊、机房、楼梯间均为非空调区；垂直的相邻室内空间——第四层和第六层均为空调区。

维护结构作法：（1）内外墙厚均为240mm ，K=2.25W/(m 2²℃)； （2）隔断厚120mm 。

（3）外窗为单层铝合金框玻璃窗，长³宽=3600 mm ³2200 mm 。

2.设计参数2.1室外设计参数由《空气调节设计手册》可查的杭州当地的设计参数： （1）地理位置 北纬30.14°、东经120.10°； （2）大气压力 冬季102090Pa 、夏季100050 Pa ； （3）室外空气参数夏季空调室外计算干球温度t w 35.7℃； 夏季空调室外计算湿球温度t s 28.5℃；夏季空调室外日平均温度t wp 31.5℃； 夏季通风室外计算温度 33.0℃；冬季空调室外计算干球温度 -4℃； 冬季通风室外计算温度 4℃；冬季室外计算相对湿度 77%；夏季室外计算相对湿度 62%；夏季室外平均风速 2.2 m/s ； 冬季室外平均风速 2.3 m/s ；2.2室内设计参数由《空调课程设计任务书》可知室内设计参数如下： 室内空气计算温度 t Nx =20±1℃； 室内空气计算相对湿度 0000560±=n ϕ3.空调冷湿负荷计算空调房间的冷(热)、湿负荷是确定空调系统送风量和选取空调设备的基本依据。

在室内外热、湿扰量的作用下，某一时刻进入房间的总热量和湿量叫做该时刻的得热量和得湿量。

冷负荷的含义是维持一定的室内热湿环境所需要的在单位时间内从室内除去的热量，包括显热量和潜热量两部分。

热负荷的含义是维持一定室内的热湿环境所需要的在单位时间内向室内加入的热量，也同样包括显热负荷和潜热负荷量部分。

湿负荷的含义是维持室内恒定的相对湿度所需除去的湿量。

《采暖通风与空气调节设计规范》（GB50019-2003）规定：空调区的夏季计算得热量，包括：通过围护结构传入的热量，通过外窗进入的太阳辐射热量，人体散热量，照明散热量，设备、器具、管道及其内部热源的散热量，食品或物料的散热量，渗透空气带入的热量。

3.1空调冷负荷的计算该实验室为教学实验室，其开放时间为8:00—21:00，实验室的实验人员为实验室1有30人，实验室2 有20人。

3.1.1 围护结构瞬变传热形成冷负荷的计算方法1.外墙瞬时传热引起的冷负荷CL=FK[(t wl+t d)kαkρ-t nx](2-1)式中：CL——外墙和屋顶瞬变传热引起的逐时冷负荷，W；F——外墙的面积，m2；K——外墙传热系数，取2.25W/(m2·℃) ；t Nx——室内计算温度，℃；t wl——外墙和屋面冷负荷计算温度的逐时值，℃；——地点修正值；tdkα——吸收系数修正值，取1.04；kρ——外表面换热系数修正值，取1.0。

实验室1北外墙瞬时传热引起的冷负荷计算结果列于表1。

2.内墙稳态传热引起的冷负荷CL=FK[t wp+△t ls-t nx] （2-2）式中：CL、F、K、t Nx——同式（2-1）；△t ls——邻室计算平均温度与夏季空气调节室外计算日平均温度的差值，℃；t wp——夏季空气调节室外计算日平均温度，℃，t wp=35.1℃。

实验室1西内墙稳态传热引起的冷负荷计算结果列于表2。

3.外玻璃窗瞬变传热引起的冷负荷CL=C w K w F w(t wl+t d－t nx)(2-3)式中：CL、t nx——同式（2-1）；K w——外玻璃窗传热系数，W/(m2·k)；F w——窗口面积，m2；t wl——外玻璃窗的冷负荷温度的逐时值，℃；C w——玻璃窗传热系数的修正值，取C w=1.0；t d——地点修正值，取t d=3。

=8.7w/m2.K,αo=15.82w/m2.K(αo=3.5+5.6*v取v=2.2m/s),可知根据αiK=5.62W/(m2·k)w实验室1北外窗瞬变传热引起的冷负荷计算结果列于表3。

3.1.2 透过玻璃窗的日射得热引起的冷负荷C LQ=CαF w C s C iD jmax C LQ (2-4)式中：C LQ——透过玻璃窗的日射得热引起的冷负荷，W；C a——有效面积系数；F w——窗口面积，m2；C s——窗玻璃的遮阳系数；Ci——窗内遮阳设施的遮阳系数；Djmax——日射得热因数；C LQ——窗玻璃冷负荷系数。

由规范可知：单层铝合金框玻璃窗有效面积系数C a=0.85；窗内遮阳设施设施为中间色活动百叶帘Ci=0.60；玻璃为普通玻璃，C s=1.0；杭州纬度30.14°，DJmax=115w/㎡，杭州为北区，可查知北区内有遮阳的玻璃窗冷负荷的逐时值，列于表4中。

3.1.3 室内热源造成的冷负荷1.照明散热形成的冷负荷(荧光灯)CL=1000n1n2NC LQ (2-5)式中：CL——灯具散热形成的冷负荷，W；N ——照明灯具所需功率,kw；n1——镇流器消耗公率系数；n2——灯罩隔热系数；CLQ——照明散热冷负荷系数。

由于暗装荧光灯，安装荧光灯镇流器，设在顶棚内，取n1=1.0，灯罩隔热系数n2=0.6，室内照明采用40w的暗装荧光灯，每个实验室12支荧光灯，开灯时间为上午8:00至晚上21:00，计算结果见表5。

2. 人体散热形成的冷负荷(1)人体显热散热形成的冷负荷CLs=q s*n*φ*C LQ (2-6)式中：q s ——不同室温和劳动性质成年男子显热散热量，W，取qs=90W；n——室内全部人数；φ——群集系数，取0.9；CLQ——人体显热散热冷负荷系数。

实验室1人体显热散热形成的冷负荷计算结果列于表6。

(2)人体潜热散热引起的冷负荷CLq=φq2n (2-6)式中：q 2——不同室温和劳动性质成年男子潜热散热量W，取q2=90W；n，φ——同上。

实验室工作属于轻度劳动，当室温20°时，成年男子每人散发的显热和潜热量为90w和90w，群集系数ψ=0.90。

实验室1人体潜热散热引起的冷负荷计算结果列于表7。

34.63 34.32 34.11实验室1北外窗瞬变传热引起的冷负荷12:00 13:002015.849:00 10:00 0.62 0.69由计算结果可知，负荷最大值出现在下午5点，其值为15592kW。

3.2 散湿量人体散湿量可按下式计算：Dτ=0.001nψg(2-7)式中：Dτ——人体散湿量, Kg/h；g——成年男子的小时散湿量；n——室内全部人数；ψ——群集系数。

实验室工作属于轻度劳动，当室温20°时，成年男子的小时散湿量为134g/h，群集系数ψ=0.90。

实验室1的人体散湿量相同，就为Dτ=0.001*30*134*0.9=3.618 Kg/h。

实验室2的人体散湿量相同，就为Dτ=0.001*20*134*0.9=2.412 Kg/h。

4. 空调系统的选择《公共建筑节能设计规范》（GB50189-2005）5.3.2规定：房间面积或空间较大，人员较多或有必要集中进行温湿度控制的空气调节区，其空气调节风系统宜采用全空气系统，不宜采用风机盘管系统。

《采暖通风与空气调节设计规范》（GB50019-2003）6.3.5规定：当空气调节区允许采用较大送风温差或室内散湿量较大时，应采用具有一次回风的全空气定风量空气调节系统。

集中全空气系统采用存在风管占用空间较大的缺点，但人员较多的空气调节区新风比例较大，与风机盘管加新风等半集中式空气-水式系统相比，多占用空间不明显，人员较多的大空间空调负荷和风量较大，便于独立设置空调风系统，集中式全空气定风量系统易于改变新回风比例，必要时可实现全新风系统，能够获得较大的节能效果，且设备集中，便于维修管理。

集中式全空气定风量系统易于消除噪声、过滤净化和控制空气调节区温湿度，且气流组织稳定。

本次设计中，实验室的层高较高达到 3.9m，所以采用的是一次回风的全空气定风量空气调节系统。

5. 送风量和送风状态的确定1、热湿比的确定：WQ =ε 实验室1的热湿比ε1=9382，实验室2的热湿比ε2=9345。

总热湿比ε总=9367。

所以两个实验室的热湿比基本相等，可以采用相同的送风状态送风。

取共同的热湿比ε=9367。

2、确定送风状态点：在i-d 图（见附图）上确定室内状态点N 点，t n =20℃，h n =42.5 kJ/kg ，d n =8.8 g/kg ，过N 点作热湿比线ε＝9350线，送风温差为8℃，确定送风状态点O ，t o =12℃，h o =31kJ/kg ，d o =7.6g/kg.3、送风量确定：ON m h h Qq -=)/(819.0315.42429.91s kg h h Q q O N m =-=-=，即2380 m 3/h ；)/(544.0315.42261.62s kg h h Q q O N m =-=-=，即1580 m 3/h ；所以，总送风量为h m q m /3960238015803=+=4、新风量的确定：该实验室的工作性质类同于办公室，新风量去30 m 3/（h ²人）.新风量)/(150050303.h m q w m =⨯=5、确定新回风混合状态点 由q q w =NW NC =39601500，用作图法在NW 线上确定C 点，h c =62kj/kg 。

查图可得h L =28.5 kj/kg 。

空气处理过程如下图6、系统需要的冷量Q o =q m(hc-hL)=1.363³(62-28.5)=43.66kw7、系统所需的热量Q o =q m(hc-hL)=1.363³(31-28.5)=3.41kw6.空气处理设备确定根据送风量和系统冷量为一层选用空调机组，经查样本选用北京明力空调设备有限公司生产的ZK04 Ⅰ-8QZ型空气处理机组一台，其机组性能参数如下。

额定风量m3：4000；制冷量Kw：44.56；制热量Kw：72.22；风机流量m3/h：4095；7.风系统计算计算对于民用舒适性空调，风管材料一般采用薄钢板涂漆或镀锌薄钢板，本设计采用镀锌薄钢板，该种材料做成的风管使用寿命长，摩擦阻力小，风道制作快速方便，通常可在工厂预制后送至工地，也可在施工现场临时制作。

风管的形状一般为圆形和矩形，圆形风管强度大，耗材量少，但占有效空间大，其弯头与三通需较长距离，矩形风管占由空间较小，易于布置、明装较美观的特点。