空调系统设计方法.ppt

绝大部分时间段，空调系统在部分负荷下运行。
二、过程设计
暖通空调设计方法一般是以夏季或冬季室外空气设 计参数为依据的典型工况进行设计的。空调冷、热 负荷是按最不利工况进行计算的。因此，空调设备 的选型、管道输水系统的能力可以满足最不利工况 空调系统的使用要求。这种设计方法，我们称之为 “工况设计”，也就是“静态设计”。
Ⅱ m
②
2G
图4.1 设备连接图
图4.2 水泵工作特性图
d
c
b
e
a
Ⅲ
①
n
H
Ⅰ
H
m
H
n
0
GG
Ⅱ m
②
2G
图4.1 设备连接图
图4.2 水泵工作特性图
“工况设计”条件下运行时，两台水泵并联工作点m，流量 为2G，扬程为H。 H=(Rl+Z)a-b-c-d+(Rl+Z)d-e-a 图中曲线Ⅱ为系统管道特性曲线，图中曲线②为两台水泵
对空调系统而言空调房间也不一定同时都使用。 可以看出空调负荷变化的复杂性。
某地区空调部分负荷时间频率
负荷（％）
5 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
时间（％） 2.76 18.02 22.53 19.02 15.76 9.62 6.11 3.75 1.49 0.35 0.07
4、空调系统设计方法
4-1 工况设计与过程设计
得热量与冷负荷的关系
得热：某时刻在内外扰作用下进入房间的总热量 叫做该时刻的得热。如果得热<0，意味着房间失 去热量。
对流得热
显热
得
热
辐射得热
潜热
4-1 工况设计与过程设计
冷负荷：维持室内空气热湿参数为某恒定值时， 在单位时间内从室内除去的热量，包括显热负荷 和潜热负荷两部分。
按此设计方法进行工程设计，往往会出现如：空调 负荷变化时，空调系统和设备不能进行相应的调节 或调节性能比较差，出现大马拉小车现象。
某空调系统选择两台同型号的冷水机组，单台机组供冷 量为Q，相应选择两台同型号冷水泵并联运行，单台水 泵流量为G，扬程为H，如图所示。
d
c
b
e
a
Ⅲ
①
n
H
Ⅰ
H
m
H
n

GG
并联工作的特性曲线。
d
c
b
e
a
Ⅲ
①
n
H
Ⅰ
H
m
H
n
0
GG
Ⅱ m
②
2G
图4.1 设备连接图
图4.2 水泵工作特性图
当空调负荷率为50％时，只需开一台水泵即可，此时系统
的阻力为H″。 H ″ =(Rl+Z)a-b-c-d+0.25(Rl+Z)d-e-a 设计的水泵性能是：流量为G时，扬程为H，I为一台水泵工
制冷量 （％）
872 678 523 349 274
耗电量 （KW）
173 146 113 85 71
耗电指标
（KW/KW）
0.198 0.215 0.216 0.244 0.408
在低负荷情况下单位制冷量的耗电量增大。
“过程设计”也就是“动态设计”。“过程设计” 就是在“工况设计”的基础上考虑空调系统的设 计和设备的选型都能满足空调系统运行处于良好 的状态，以达到最大程度节约能量的目的。
两台相同的冷水机组，部分负荷时的耗电指标
负荷率 制冷量 （％） （％）
100 1744
90
1570
80
1395
70
1221
60
1046
耗电量 （KW）
340 294 261 230 201
耗电指标
（KW/KW）
0.195 0.187 0.187 0.188 0.192
负荷率 （％）
50 40 30 20 10
得热立刻成为瞬时冷负荷
通过围护结构导热、通过玻璃窗日射得热、室 内显热源散热
对流得热部分立刻成为瞬时冷负荷 辐射得热部分先传到各内表面，再以对流形式进
入空气成为瞬时冷负荷，因此负荷与得热在时间 上存在延迟。
4-1 工况设计与过程设计
以普通玻璃的玻璃窗进入的太阳辐射热为例 。
4-1 工况设计与过程设计
得热与冷负荷的关系
得热 Q
显热
辐射物得体热
对流得热 室内空气
潜热
房间负荷
室外空气
空调冷冻 设备
得热与冷负荷的关系
冷负荷与得热有关，但不一定相等 决定因素
空调形式
送风：负荷＝对流部分 辐射：负荷＝对流部分＋辐射部分
热源特性：对流与辐射的比例是多少？ 围护结构热工性能：
蓄热能力如何？如果热容为0呢？ 如果内表面完全绝热呢？
累积时间（％） 2.67 20.69 43.22 62.84 78.6 84.22 90.33 90.08 95.57 95.93 100
某地区旅馆建筑夏季从5-9月2880h的运行中，空调 部分负荷时的时间频率，说明了该地区旅馆建筑夏 季有80％以上的时间的空调负荷，只占总设计负荷 的50％，只需要冷源系统设备的50％投入运行，空 调负荷在90％以上的时间还不到1％。
如果把潜热负荷表示为单位时间内排除的水分， 则又可称作湿负荷。
得热量和冷负荷相等吗？？
负荷的大小与去除热量的方式有关
冷辐射板空调需要去除的 热量除了进入到空气中的 得热量外，还包括部分贮 存在热表面上的得热量。
常规的送风方式空调需要去除 的是进入到空气中的得热量。
各种得热进入空气的途径
潜热得热、渗透空气得热
由于各围护结构内表面和家具的蓄热作用，冷负荷 与得热量之间就存在着相位差和幅度差，冷负荷对 得热的响应一般都有延迟，幅度也有所衰减。
热量 蓄热量
瞬时得热量 瞬时冷负荷 需除去的蓄热量
4-1 工况设计与过程设计
照明得热与实际冷负荷之间的关系
照明得热量 蓄热量
实际冷负荷 需除去的蓄热量
由于灯光照明散热比较稳定，灯具开启后，大部 分的热量被蓄存起来，随着时间的延续，蓄存的 热量就逐渐减小。
作时管道的特性曲线。
d
c
b
e
a
Ⅲ
①
n
H
Ⅰ
H
m
H
n
0
GG
Ⅱ m
②
2G
图4.1 设备连接图
图4.2 水泵工作特性图
如果要满足系统供水量G时，水泵的实际工作点为n点，则 需要对管网进行节流，将特性曲线变成为Ⅲ。很显然，水 泵的工作是很不合理的，因为水泵的扬程为H″ 即可，而节 流损失为H－H″段，长期运行则会浪费大量的能量。
房间的构造（角系数）
注意：辐射的存在是延迟和衰减的根源！
4-1 工况设计与过程设计
一、空调负荷的特点
空调冷负荷一般包括有建筑围护结构的传热量、室 内照明散热量、人体散热量、动力设备散热量、新 风带入的热量及各类散湿量。
建筑传热量和新风带入的热量，随着室外气象条件 的变化而变化。人体散湿量与建筑的使用性质、使 用条件等许多因素有关，无时不在变化。