暖通空调课程设计培训教材

空气调节课程设计
说明书
课题名称：济南市某街道办公楼空调系统
学生学号： 131807011
专业班级：建筑环境与能源应用工程
学生姓名：蔡世坤
学生成绩：
指导教师：崔鹏
教师职称：
设计日期： _ 2017年1月________
第一章设计资料4
1.1设计题目4
1.2设计基本参数4
1.2.1室外参数4
1.2.2 土建参数5
第二章负荷计算6
2.1负荷计算基本公式6
2.1.1外墙、屋顶的瞬变传热的冷负荷6
2.1.2内围护冷负荷7
2.1.3外窗玻璃瞬变传导得热形成的的冷负荷7
2.1.4玻璃窗日射得热形成的冷负荷8
2.1.5设备散热冷负荷8
2.1.6灯光照明散热形成的冷负荷8
2.1.7人体散热形成的冷负荷9
第三章空调方案确定和设备选型16第四章夏季空调过程设计20
4.1送风状态确定18
4.2汇总于下表19
4.3送风量计算20
4.4新风量计算20
4.5总排风量的计算21
第六章房间的气流组织计算24
6.1气流组织计算24
第七章布置风管、进行风管水力计算，水管水力计算26
7.1风管的布置26
7.2风道的设计及水力计算27
参考文献29
摘要
本设计是济南市某街道办公楼空调工程设计，根据此楼功能要求，本建筑需要夏季提供冷负荷。

以长远利益为出发点，力求达到技术可靠，经济合理，节能环保、管理方便，功能调整的灵活性及使用安全可靠。

在比较各种方案的可行性及水系统形式后，此工程设计采用风机盘管加独立新风系统；水系统采用一次泵、双管制系
统：为满足整栋大楼需求，并且为了在运行过程中的节能，本设计冷热源采用风冷热泵模块机组。

根据夏季空调计算负荷依次选择机组、末端设备、新风机组、风口，最后还要对空调系统的设备和管路采取消声、防振和保温等措施。

第一章设计资料
1.1设计题目
济南市某街道空调工程设计
1.2设计基本参数
1.2.1室外参数
纬度：28.13 度
经度：112.55度
海拔高度：68mAS
冬季大气压力：1018.3 pa
夏季大气压力：995.6 pa
冬季通风室外计算干球温度：3.5℃
冬季空调室外计算干球温度：-0.8℃
夏季通风室外计算干球温度：32.2℃
夏季空调室外计算干球温度：36.5℃
夏季空调室外计算湿球温度：29℃
夏季空调室外计算日平均温度：32.5 ℃
冬季空调室外相对湿度：90%
夏季通风室外相对湿度: 63%
冬季室外平均风速：2.4m/s
夏季室外平均风速：2.4 m/s
1.2.2 土建参数
1外墙参数：
通过查资料，选择23号外墙，其基本构造为：1、水泥砂浆抹灰加浅色喷浆；2、砖墙；3、保温层为硬质聚氨酯板；δ=50mm，K=0.51 W/( ⋅
㎡K), 衰减系数B=0.19,延迟时间为8h.
2内墙参数：
选择10号墙砖, δ=140mm，K=1.78 W/( ⋅
㎡K),衰减系数为0.29 , 延迟时间为7h.
3屋面参数:
选择10号保温层面，基本结构，1、混凝土板；2、架空层；3、防水层；4、找平层；5、找坡层；6、加气混凝土7、保温层8、钢筋混凝土屋面板。

其中保温层为挤塑聚苯板，δ=40mm，K=0.59 W/( ⋅
㎡K), 衰减系数为0.22，延迟时间为8h。

4楼板参数:
选择3号钢筋混凝土楼板，由面层、钢筋混凝土楼板、吊顶空间、钢板网抹灰、浊漆组成。

5外窗参数:
选择6mm 厚度单层铝合金框架玻璃窗传热系数K=3.3 W/( ⋅㎡K )，内遮阳系数Cn=0.5，地点修正系数：南面 1.08
d x =北面 1.00
d
x =，东面和
西面 1.05
d
x =，
0.75
g x =，遮挡系数0.78
s
C =。

第二章负荷计算
2.1负荷计算基本公式
内墙、內窗、地板等其邻室为空调房间时，其室温基数差小于3℃时，不计算冷负荷。

所以负荷计算时，室温基数差小于3℃的都不用考虑楼板和内墙的传热。

2.1.1外墙、屋顶的瞬变传热的冷负荷
根据《实用供热空调设计手册》得，在日射和室外气温综合作用下，外墙和屋面瞬变传热引起的逐时冷负荷可按式2.1计算。

)
(CLQ τn t t KF -∆+=-ετ
（公式0.1）
式中：计算时间，h ；
ε——围护结构表面受到周期为
24h 谐性温度波作用，温度波传到内
表面的时间延迟，h ；
τε-——温度波的作用时间，即温度作用于围护结构外表面的时刻，
h ；
K ——围护结构传热系数，()2W/m K
⋅；
F ——围护结构计算面积，m 2；
ετ-t —作用时刻下，围护结构的冷负荷计算温度，简称冷负荷温
度，℃；
∆—负荷温度地点修正值，℃，+1；
n t —室内设计温度，℃。

2.1.2内围护冷负荷
由于相邻空间通风良好，临室发热量很少，仅由于温差形成内围护冷负荷，属于稳定传热，根据参考资料[1]可得计算公式2.2。

)
(n wp t t KF Q -=
（公式0.2）
式中：K ——围护结构传热系数，()2W/m K ⋅；
F ——围护结构计算面积，m 2；
wp t ——夏季空调室外计算日平均温度，℃；
n t ——室内设计温度，℃。

2.1.3外窗玻璃瞬变传导得热形成的的冷负荷
在室内外温差的作用下,玻璃窗瞬传热形成的冷负荷可按式2.3计算。

(t)Q aKF t τς=+δ-
（公式0.3）
式中：K ——窗玻璃的传热系数，()2W/m K ⋅；
F ——窗的计算面积，m 2；
τt ——计算时刻下的冷负荷温度，℃；
δ——地点修正系数，℃；
n t ——室内设计温度，℃；
a ——窗框修正系数。

2.1.4玻璃窗日射得热形成的冷负荷
透过玻璃窗进入室内的日射得热形成的逐时冷负荷按式2.4计算。

ςτ,n z d g FJ X X X Q =
（公式0.4）
式中：g X ——窗的构造修正系数；
d X ——地点修正系数；
z X ——内遮阳系数；
τn J ——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，2m W 。

2.1.5设备散热冷负荷
f
Q Fq =
（公式0.5）
式中：F ——空调区面积，m 2。

q f ——电器设备功率密度，W/m 2。

2.1.6灯光照明散热形成的冷负荷
白炽灯散热形成的冷负荷按照式2.6计算。

T 1t T
Q n NX -=
（公式0.6）
式中：1n ——同时使用系数，由于缺少实测数据，取1n =0.6～0.8；
τ
——计算时刻，h ；
T ——开灯时刻，h ；
T -τ——从开灯时刻算起到计算时刻的持续时间，h ；
T X -τ——T -τ时刻灯具显热散热的冷负荷系数；
N ——照明灯具所需功率，缺少数据时，可根据空调使用面积推算
功率指标W 。

2.1.7人体散热形成的冷负荷
人员的冷负荷包括人员显热和潜热部分，显热部分需要进行逐时计算，而潜热由于变化范围较小，按稳定传热计算。

根据参考资料得：
a. 人体显热形成的计算时刻冷负荷按照公式2.7计算公式。

T X nq Q -=ττϕ1
（公式0.7）
式中：1q ——不同室温和劳动性质时一名成年男子小时显热散热量，
W ；
n ——计算时刻空调区内的总人数；
ϕ——群集系数；
τ
——计算时刻，h ；
T ——人员进入空调区的时刻，h ；
T -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 ；
T X -τ——T -τ时刻人体显热散热的冷负荷系数。

b. 人体散湿形成的潜热冷负荷τQ （W ）计算公式：
2nq Q ϕτ=
（公式0.8）
式中：
q——不同室温和劳动性质时一名成年男子小时潜热散热量，
2
W；
n——计算时刻空调区内的总人数；
——群集系数。

济南市在西安市修正+1
101房间负荷计算
室内人员散热冷负荷
第三章空调方案确定和设备选型
空调系统的分类方案确定
空调系统按负担室内空调负荷所用介质分类，可分为全空气系统、全水系统、空气-水系统和冷剂式系统。

一、全空气系统是指室内空调负荷全部由处理过的空气负担。

系统适用性：
1、建筑空间大，易于布置风道；
2、室内温、湿度、洁净度控制要求严格；
3、负荷大或潜热负荷大的场合。

二、全水系统是指室内空调负荷全部由水来负担。

系统适用性：
1、建筑空间小，不宜于布置风道；
2、不需通风换气的场所。

三、空气-水系统是指室内空调负荷由空气和水共同负担。

1、室内温、湿度要求一般的场合；
2、层高较低的场合；
3、冷负荷较小、湿负荷也较小的场所。

四、冷剂式系统是指空调房间负荷由制冷剂直接承担。

1、空调房间布置分散；
2、要求灵活控制空调使用时间；
3、无法集中设置冷热源。

全空气一次回风系统的空调机组送风量是恒定的，系统的夏季冷量由室内冷负荷、新风负荷和再热负荷组成，对于送风温差无严格要求的舒适性空调，如采用大温差送风即露点送风的一次回风系统，可不需要消耗再热量，因此可节省能耗。

但送风温差过大，往往会造成送风口解霜现象，为避免此类现象的发生，采用一次回风空调系统需利用再热来解决送风温差受限制的问题，即为了保证必须的送风温差，一次回风系统在夏季需要再热，从而产生冷热抵消的现象
风机盘管加新风系统是空气-水系统的一种主要形式，也是我国民用建筑中采用最普遍的一种空调方式，它的投资少，使用灵活和节省建筑空间等优点被广泛应用于各类建筑中。

该系统具有以下特点：
本设计为培训中心，通过对上述空调系统的分析，本设计采用空气-水系统。

新风系统的形式采用分楼层水平式，每层设置新风系统，采用风机盘管加新风系统，新风处理方式不一样，对室内空气品质有很大的影响。

风机盘管加新风系统的空气处理方式有：（1）新风处理到室内状态的等焓线，不承担室内负荷；
（2）新风处理到低于室内空气的焓值，并低于室内空气的含湿量，承担部分室内负荷。

这里选用不承担室内冷负荷方案，在每层的空调机房处设置一新风处理机组，负担新风负荷，新风不与风机盘管回风混合，新风口单独送风。

第四章夏季空调过程设计
4.1送风状态确定
空气—水系统是由空气和水共同来承担空调房间冷、热负荷的系统，除了向房间内送入经过处理的空气外，还在房间内设有以水作为介质的末端设备对室内空气进行冷却或加热。

新风将不在承担室内负荷，将新风处理到室内空气的焓值，而风机盘管承担室内人员、设备冷负荷和建筑维护结构冷负荷。

气——水系统送风状态的确定可在i-d图上进行，具体步骤如下：
1）在i-d图上找出室内状态点N，室外状态点W。

2）根据计算出来的室内冷负荷Q和湿负荷W求出ε,过N点作ε线与ϕ=90%相交，即得送风点S。

3）根据等焓线，由新风处理后的机器露点相对湿度定出D点。

4）根据N、S两点确定房间总风量。

5）根据新风比确定风机盘管处理风量即终状态。

其中，人体散湿量
M w =0.278nϕg×10-6
M w ——人体散湿量，kg/s；
g ——c成年男子小时散热量，g/h。

4.2汇总于下表
4.3送风量计算
送风量的计算公式为：
s
h h Q M R c
s
-=&& M s ——送入房间的风量，kg/s ； Q c(τ)——全热冷负荷，KW ； h R ——室内空气的比焓，k J /k g ； hs ——送风的比焓，k J /k g 。

4.4新风量计算
4.3.1 人员所需新风量的计算公式为：
W o ng M =1
式中 n ——每个房间人数；
g w ——没人所需新风量，m 3/人·h 。

4.3.2为维持房间正压所需的新风量计算公式为：
NV M o =2
式中 N ——换气次数，/h ； V ——房间体积，m 3；
新风量取两者中最大值。

各房间总风量、新风量如下表
4.5总排风量的计算
o %70p M M =
第五章空调制冷设备选型
5.1 新风机组的选型
一层二层采用空气——水风机盘管系统，对新风机组进行选型。

一层承担总的新风量为1985m3/h，承担的新风冷量为15.2KW，所查得的型号为ZKD 3-X
二层承担总的新风量为2015m3/h，承担的新风冷量为15.8KW，所查得的型号为ZKD 3-X
5.2风机盘管的选型
对于该系统，风机盘管的冷负荷即为室内冷负荷，风机盘管所承担的风量为送风量-新风量。

以前室房间为例，该房间的冷负荷为1583.53W，风机盘管所承担的风量为承担的风量为315m3/h。

查得风
机盘管的型号为FP—34。

各房间风机盘管型号
第六章房间的气流组织计算
6.1气流组织计算
采用散流器平送气流组织形式，径向贴附散流器，送出的气流为贴附于顶棚的射流，回风口布置在房间下部。

因散流器服务的长宽比大于1.25时，采用矩形散流器。

散流器中心与侧墙的距离不小于1m 。

房间尺寸为7.2×4×3.6（长×宽×高），（以901房间为例）。

（1）、按两个散流器布置，则散流器所对应的Fn=4×3.6=14.4㎡，水平射程分别为2m 及 1.8m,平均取l =1.9m, 垂直射程'x =3.6-2=1.6m.
（2）、设送风温差o t ∆=6℃，因此总送风量为 L=1743.5×3.6÷（1.2×1.01×6）=863.1m³/h 换气次数：
n=863.1÷（7.2×3.6×4）=8.3 l/h
按照两个散流器布置，每个散流器的送风量为0L =863.1/2=431.55 m³/h
（3）、散流器出风速度0u 选定为 3.0m/s ，这样：0F =431.55÷（3.0×3600）=0.04㎡
（4）、检查x u ，根据式5.1得到。

x u u = （公式
0.1）
1=1.41 ；
1K ——根据
0.1 l
/
=0.1
=0.95，查图5-13，按/'l x =1.9/1.6=1.188查得1K =0.49；
2K 、3K ——均取1.
代入各已知值得：x u =0.118 m/s 。

（5）、检查t x ∆
：0
t x t ∆=∆ =0.21℃
根据资料推荐的送风温差和换气次数，计算结果说明t x ∆及x u 均满足要求。

（6）、检查射流贴附长度l x ：
0.4exp k l x z =(其中
h0=0.3d0)
1z u ==3.78 所以l x =0.4×3.78×exp(0.35-0.62h o /)=2.03m>1.9m
因此，贴附射流长度满足要求。

6.2 散流器的选择
F
第七章布置风管、进行风管水力计算，水管水力计算
7.1风管的布置
（1）送风口：
该会议室采用散流器送风，根据《民用建筑空调系统建筑手册》可查得散流器布置的原则是：
●布置时充分考虑建筑结构的特点，散流器平送方向不得有障碍物（如
柱）；
●一般按对称布置或梅花形布置；
●每个方行散流器所服务的区域最好为正方形或接近正方形；如果散流
器服务区的长度比大于1.25时，宜选用矩形散流器;如果采用顶棚回风，则回风口应布置在距散流器最远处。

●散流器送风气流分布计算，主要选用合适的散流器，使房间内风速满足设
计要求。

此外，散流器中心与侧墙的距离不宜小于1m，4 m×4 m的散流器，间距一般在3.5米。

（2）风管的布置及附件：
●风管道全部用镀锌钢板制作，厚度及加工方法，按《通风与空调工程施工
及验收规范》（GB50243-97）的规定确定，主管和支管的断面尺寸在途中标明；
●设计图中所注风管的标高，以风管底为准；
●穿越沉降缝或变形缝处的风管两侧，以及与通风机进、出口相连处，应设
置长度为200～300ｍｍ的人造革软接；软接的接口应牢固、严密。

在软接处禁止变径；
●风管上的可拆卸接口，不得设置在墙体或楼板内；
●所有水平或垂直的风管，必须设置必要的支、吊或托架，其构造形式由安
装单位在保证牢固、可靠的原则下根据现场情况选定，详见国标Ｔ616；
●风管支、吊或托架应设置于保温层的外部，并在支吊托架与风管间镶以垫
木，同时，应避免在法兰、测量孔、调节阀等零部件处设置支吊托架；
●安装调节阀、蝶阀等调节配件时，必须注意将操作手柄配置在便于操作的
部位；
●安装防火阀和排烟阀时，应先对其外观质量和动作的灵活性与可靠性进行
检验，确认合格后再行安装;
●防火阀的安装位置必须与设计相符，气流方向务必与阀体上标志的箭头相
一致，严禁反向;
●防火阀必须单独配置支吊架;
●每个风支管都接防火调节阀。

7.2风道的设计及水力计算
风管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，这里采用假定流速法，假定流速法的特点是先按技术经济要求选定风管的流速，再根据风管的风量确定风管的断面尺寸和阻力。

（1）绘制空调系统轴测图，并对管段风道进行编号，标准长度和风量（管道长度一般按两个管件的中心线长度计算，不扣除管件本身的长度）。

（2）确定风道内的合理流速，在输送空气量一定的情况，增大流速可是风管
b
a a
b d e +=
2
断面积减小，制作风管所消耗的材料，建筑费用等较低，但同时也会增加空气流经风管的流动阻力和气流噪声，增大空调系统的运行费用；减小风速则可降低输送空气的动力损耗，节省空调系统的运行费用，降低气流噪声，但却增加风管制作消耗的材料及建设费用。

因此必须根据风管系统的建设费用、运行费用和气流噪声等因素进行技术经济比较
（3）根据各风道的风量和选择的流速确定各管段的断面尺寸，计算沿程阻力和局部阻力。

注意阻力计算应该选择最不利环路（即阻力最大的环路）进行。

阻力计算可按以下步骤计算：
①风管沿程压力损失，可按下式计算： 通过圆形风管的风量（m 3/h ），
式中d —风管内径，m ； v —风速，m/s 。

通过矩形风管的风量按下式计算：
式中 a 、b —风管断面净宽和净高，m 。

沿程压力损失
式中， l —风管的长度，m ；
ΔP m —单位长度风管沿程压力损失,Pa/m ，可按下式计算：
式中 λ—摩擦阻力系数； ρ—空气密度，kg/m 3； d e —风管当量直径，m 。

对于圆风管：
摩擦阻力系数
λ：
- 式中 K —风管内壁的当量绝对粗糙度，m ；
v
d L 2900π=abv
L 3600=l
p P m y ∆=)Re 51
.271.3log(
21
λ
λ
+-=e d K ρλ2
2
v d p e
m •=∆
R —雷诺数：
ν--运动粘度，m 2
/s 。

②局部压力损失
2
υρ
ς
=∆l P
式中 ζ—局部阻力系数，
υ—风管内该压力损失发生处的空气流速，m/s 。

ρ—空气的密度，kg/m 3。

（4）与最不利环路并联的管路的阻力平衡计算。

为保证各送、排风点达到预期的风量 ，必须进行阻力平衡计算。

一般的空调系统要求并联管路之间的不平衡率应不超过15%。

若超出上述规定，采用阀门调节，这种方法具有设计过程简单，调整范围大的优点，但实际运行调试工作量较大。

（5）计算系统总阻力。

系统总阻力为最不利环路阻力和空气处理设备阻力。

（6）选择风机及其配用电机。

根据风量和系统的总阻力损失选择风机，风量、阻力损失附加系数均为 1.1。

但由于本系统不是自行选择风机，而是选用空气处理机组，需要做的是用系统总阻力和总风量校核空气处理机组的风量和余压能否满足系统的需求。

在实际操作中，我所采用的水力计算方法是利用鸿业暖通软件，先布置好风管，然后选中风管，进行水力计算，整个过程由软件执行，计算完毕后点击“更新风管图”，所得即是满足不平衡率的风管图。

计算见附表。

参考文献
1.GB50019-2003，采暖通风与空气调节设计规范[S].
2.GB/T50114-2001，暖通空调制图标准[S].
3. 建筑工程常用数据系列手册编写组.暖通空调常用数据手册
ν
e
vd =
Re
[M].第二版，北京：中国建筑工业出版社，2002.
4.《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB50736-2012
5.《建筑设计防火规范》GB50016-2006
6.《公共建筑节能设计标准》DB33-1038-2007（浙江省标）
7.《空调设计手册》中国建筑工业出版社,
8.《通风与空调工程施工质量验收规范》GB50243-2002
9.《建筑通风空调设计图集》机械工业出版社 2005-3
10.《采暖通风与空气调节设计规范》GB50019-2003 中国计划出版社
11.《全国民用建筑工程设计技术措施》暖通空调·动力中国建筑标准设计所 2003
12.《建筑设备专业设计技术措施》北京建筑设计研究院
13．《实用中央空调设计指南》中国建筑工业出版社
14．《中央空调工程设计与施工》高等教育出版社
15.《空气调节设计手册》中国建筑工业出版社,
16.《建筑通风空调设计图集》机械工业出版社 2005-3-31
17.《户式中央空调设计实例》机械工业出版社
18.《实用供热空调设计手册》中国建筑工业出版社
19．《通风与空调识图教材》上海科学技术出版社
20.《建筑设备工程CAD制图与识图》机械工业出版社
21.《建筑设备施工安装通用图集91B6-空调与通风工程》华北标办1993
22.《建筑设备施工安装通用图集91BX1》2000版华北标办2001
23.《民用建筑暖通及给排水设计实例》化学工业出版社2004.9
24.《通风与空调工程施工质量验收规范》GB50243-2002。