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建筑环境与设备工程专业毕业设计指导书

建筑环境与设备工程专业毕业设计是一个比较庞大而复杂的系统工程，是整个大学阶段所学专业知识有机集成并再创造的过程。涉及大学所学“空气调节”、“传热学”、“工程热力学”、“流体力学”、“材料力学”、“热质交换原理及其设备”、“建筑设备自动化”、“空调用制冷技术”、“自动控制原理”等课程。

由于毕业设计属于工程设计的活动，除了教科书教授的内容之外，还必须参考相关的工程设计手册、国家规范及措施、生产厂家的设备或材料技术样本。

空调系统设计的基本设计步骤及其主要设计程序可归纳如下：

第1步：熟悉设计建筑物的原始设计材料

包括：建设方提供的文件、建筑用途及其工艺要求、设计任务书、建筑作业图等。

第2步：资料调研

包括：检阅相关设计资料（手册、规范（标准）、措施等）、收集相关设备与材料的产品技术样本。

第3步：确定室内外设计参数

根据设计建筑物所处地区，查取室外空气冬、夏季气象设计参数；

根据设计建筑物的使用功能，确定室内空气冬、夏季设计参数。

第4步：确定设计建筑物的建筑热工参数及其他参数

根据建筑物外围护结构的构成，计算外墙、屋面、外门、外窗的传热系数等参数；

根据建筑物内外围护结构的构成，计算内墙、楼板、门、窗的传热系数等参数；

根据建筑物的使用功能，确定在室人员数量、灯光负荷、设备负荷、工作时间段等参数。

第5步：空调热、湿负荷计算

计算设计建筑物的最大空调热、湿负荷（余热、余湿），研究空调房间的热工特性。

第6步：分析空调房间的特性

分析空调房间的特性，初步确定输入量和输出量的关系，确定传递函数送风

量计算。

第7步：控制分析与调试

利用Matlab软件分析系统的稳定性，时间特性等第8步：工程图纸导出、整理设计与计算说明书

第1章空调热、湿负荷计算

空调负荷计算是空调工程设计中最基础的计算工作，负荷计算的准确性直接影响到工程投资费用、系统运行能耗及其运行费用以及系统的使用效果[1]。

1.1 空调负荷分类

空调负荷可以分为空调房间（区域）负荷和系统负荷两种：空调房间（区域）负荷即为直接发生在空调房间或区域内的负荷；另外还有一些发生在空调房间（区域）以外的负荷，如新风负荷（新风状态与室内空气状态不同而产生的负荷）、管道升（降）负荷（风管或水管传热造成的负荷）、风机温升负荷（空气通过风机后的温升）、水泵温升负荷（液体通过水泵后的温升）等，这些负荷不直接作用于室内，但最终也要由空调系统来承担。将以上直接发生在空调房间（区域）内的负荷和不直接作用于空调房间（区域）内的附加负荷合在一起就成为系统负荷[2]。

通常，根据空调房间（区域）的热、湿负荷确定空调系统的送风量或送风参数；根据系统负荷选择风机盘管机组、新风机组、组合式空调机组等空气处理设备和制冷机、锅炉等冷、热源设备。因此，设计一个空调系统，第一步要做的工作就是计算空调房间（区域）的热、湿负荷。

1.2 空调房间（区域）夏季逐时冷负荷的计算方法

在计算空调房间（区域）逐时冷负荷时，在概念上要注意得热量与冷负荷的区别，冷负荷是小于或等于得热量的。

1.2.1 计算冷负荷应考虑的影响因素[4]

（1）空调房间（区域）的下列4项的得热量，应按非稳态方法计算其形成的夏季冷负荷，不应该将其逐时值直接作为各对应时刻的逐时冷负荷值：1）通过围护结构（例如，外墙、屋顶、等）传入的非稳态传热量，属于围护结构传热负荷，计算这部分传热负荷，需要重点考虑围护结构的热工性能的影响，包括蓄热特性的影响。

2）通过透明围护结构（例如，外窗）进入的太阳辐射热量。

3）人体散热量。

4）非全天使用的设备、照明灯具散热量。

（2）空调房间（区域）的下列4项得热量，可按稳态方法计算其形成的夏

季冷负荷：

1）室温允许波动范围大于或等于±1℃的空调区，通过非轻型外墙传入的传热量。

2）空调房间（区域）与邻室的夏季温差大于3℃时，通过隔墙、楼板等内围护结构传入的传热量。

3）人员密集空调房间（区域）的人体散热量。

4）全天使用的设备、照明灯具散热量等。

1.2.2 空调房间（区域）的夏季冷负荷计算

1. 舒适性空调室内设计参数[4]

请查看参考资料[4]相关内容。

2.夏季冷负荷计算

空调房间（区域）的夏季冷负荷计算一般采用计算机软件进行计算；采用简化计算方法时，按非稳态计算方法的各项逐时冷负荷，可用谐波反应法或冷负荷系数法。具体参考教材例题2-5和2-6。

1.2.3 夏季计算散湿量应考虑的影响因素[4]

空调房间（区域）的夏季计算散湿量，应考虑散湿源的种类、人员群集系数、同时使用系数以及通风系数等，并根据下列各项确定：

(1)人体散湿量；

(2)渗透空气带入的湿量；

(3)化学反应过程的散湿量；

(4)非围护结构各种潮湿表面、液面或液流的散湿量；

(5)食品或气体物料的散湿量；

(6)设备散湿量；

(7)围护结构散湿量。

1.2.4 围护结构建筑热工要求

空调房间（区域）围护结构的传热系数K值，应按气候分区及体形系数确定，还应尽可能根据技术经济比较确定。该值的大小直接关系到空调房间（区域）的空调冷、热负荷的大小。

1.2.5 空调房间（区域）的夏季综合最大冷负荷确定[4]

(1)空调房间（区域）的夏季冷负荷，应按空调房间（区域）各项逐时冷负荷的综合最大值确定。所谓空调房间（区域）各项逐时冷负荷的综合最大值，是取空调房间（区域）各项（包括，维护结构的传热、通过玻璃窗的太阳辐射得热、室内人员和照明设备等散热）逐时冷负荷相加后所得数列中找出的最大值。

(2)舒适性空调可不计算到地面传热形成的冷负荷；工艺性空调房间（区域）有外墙时，宜计算距外墙2m范围内地面传热形成的冷负荷。

(3)计算人体、照明和设备等散热形成的冷负荷时，应考虑人员群集系数、同时使用系数，设备功率系数和通风保温系数等。

(4)高大空间采用分层空调时，空调区的逐时冷负荷可按全室性空调计算的逐时冷负荷乘以小于1的系数确定。

1.3 空调房间（区域）冬季热负荷的确定[4]

空调房间（区域）的冬季热负荷与供暖房间热负荷的计算方法相同，只是当空调房间（区域）有足够正压时，不必计算经由门窗缝隙渗透入室内的冷空气耗热量。因考虑到空调区内热环境条件要求较高，在选取室外计算温度时，应采用冬季空调室外计算温度。

1.4空调系统的夏季冷负荷[4]

(1)末端设备设有温度自动控制装置时，空调系统的夏季冷负荷按所服务各空调区逐时冷负荷的综合最大值确定。

（2）末端设备无温度自动控制装置时，空调系统的夏季冷负荷按所服务各空调区冷负荷的累计值确定。所谓空调区夏季冷负荷的累计值，即找出个空调区逐时冷负荷的最大值并将它们相加在一起，而不考虑它们是否同时发生。

（3）应计入新风冷负荷。为了保证空调房间或区域内的卫生条件，需要将室外新风送入室内，由于室内外温差的影响，这部分新风要引起冷（或热）负荷增加。新风冷负荷应按系统新风量和夏季室外空调计算干、湿球温度确定。空调房间人员所需最小新风量的取值可参见文献［4]。

（4）应计入再热负荷。所谓再热负荷是指空气处理过程中产生冷热抵消现象所消耗的冷量。

（5）应计入空调系统夏季附加冷负荷。所谓附加冷负荷是指与空调运行工况、输配系统有关的附加冷负荷。可按下列各项确定：