商用空調設計步驟

1、商用空調設計步驟空調負荷的計算空調負荷計算為合理選擇空調末端處理設備和確定冷熱源設備容量提供依據(jù)。空調負荷 計算包括夏季冷負荷計算和冬季熱負荷計算。夏季冷負荷按不穩(wěn)定傳熱進行計算，冷負荷系 數(shù)法和諧波反應法是應用較多的兩種計算方法。冬季熱負荷一般采用穩(wěn)定傳熱進行計算，其 計算原理與采暖熱負荷計算基本相同。一、室內外設計參數(shù)的確定1、室內設計參數(shù)室內設計參數(shù)與室內舒適標準及衛(wèi)生要求有關，包括室內干球溫度、相對濕度、新風量、 流速、噪聲和空氣中含塵量六項指標。家用中央空調系統(tǒng)一般用于高檔公寓、別墅和面積較小的辦公、商店、餐飲、娛樂等公 共場所。對于業(yè)主來說，希望空調系統(tǒng)能提供舒適的室內環(huán)境，同時也

2、希望空調系統(tǒng)的運行 費用盡可能低。空調負荷計算表明，室內溫度提供1 C，相對濕度提高5%，空調負荷將降 低6%-8%，因此室內設計參數(shù)如溫度、相對濕度的標準不應過高。般住宅的層高較低（2.8m左右），新風處理設備及新風管的布置將很困難，而且住宅 建筑中，人員密度非常低，因此常依靠門窗滲透，或間歇開窗引入的室外新風來稀釋室內的 二氧化碳濃度，從而保證人員衛(wèi)生健康要求的最低標準。對于層高較高的住宅（如別墅）， 有條件進行新風處理，送入一定量的經處理的新風，將有助于提高室內的空氣品質，從而滿 足居住者更高的舒適性要求?，F(xiàn)有的設計規(guī)范對住宅室內新風量沒有明確規(guī)定，新風量可以 參照公寓的新風量要求進行選

3、用，并應滿足維持室內5pa左右的正壓要求。對于人員密集 的辦公、商店、餐飲、娛樂等公共場所，室內空氣中二氧化碳濃度較高，并摻雜者較濃的人 體散發(fā)的氣味及吸煙產生的煙氣，因此必須有組織地送入經處理的新風。室內空氣流速對人體的舒適也有一定的影響，夏季冷風或冬季熱風流速過大，會有不舒 適的吹風感。一般夏季空氣流速要求不大于0.25m/s,冬季要求不大于0.15m/s。噪聲過大將有損于人體健康，因此噪聲指標也是一個重要指標，空調設計人員應對空調 系統(tǒng)的噪聲進行有效控制。對于民用建筑對空氣中含塵量的要求不高，一般在空調風系統(tǒng)中安裝初效過濾器即可。對于要求較高的場合，可采用中效過濾器。下表列舉了部分商用空

4、調應用場所的室內設計參數(shù)，以供參考。房間名稱夏季。C冬季C新風量m3/（h .人）噪聲等級NC/dB干球溫度相對濕度干球溫度相對濕度公寓別墅一般25-277018-20-2040高級24-26353035餐飲一級24-26302540二級25-28302050辦公一般26-286518-20-2040高級24-27353035商店26-28302050娛樂場所24-273520502、室外設計參數(shù)根據(jù)采暖通風與空氣調節(jié)設計規(guī)范（GBJ19 - 1987 ）,空調室外設計參數(shù)主要有以下幾種：1）夏季空調室外計算干球溫度2）夏季空調室外計算濕球溫度3）冬季空調室外計算溫度4）冬季空調室外計算相對濕

5、度5）夏季空調室外計算日平均溫度6）室外平均風速7）大氣壓力其中，夏季空調室外計算干球溫度、濕球溫度和冬季空調室外計算溫度、相對濕度，用 于空氣處理過程中焓濕圖上室外空氣狀態(tài)點的確定。夏季空調室外計算日平均溫度和冬季空 調室外計算溫度，是計算空調冷熱負荷時的重要參數(shù)。室外平均風速對建筑外圍護結構的傳 熱系數(shù)有較大的影響，一般來說，冬季風速與夏季風速不同，因此冬季、夏季負荷計算時應 分別采用不同的外圍護結構傳熱系數(shù)。二、夏季空調負荷計算空調房間冷負荷主要由以下幾部分組成：圍護結構冷負荷；人體冷負荷；照明冷負荷； 設備冷負荷；食物的散熱引起的冷負荷。在民用建筑中，尤其是住宅，空調房間內人員數(shù)量、照

6、明功率、家用電器類型和功率， 以及房間的使用時間均難以準確確定，這些原始數(shù)據(jù)在計算時一般根據(jù)經驗進行選取，因而 存在一定的誤差。如按冷負荷系數(shù)法進行精確的負荷計算，則負荷計算結果不一定準確且計 算過程復雜，并增加不必要的計算工作量，因此，人員、照明、設備等冷負荷的計算，可以 按穩(wěn)定傳熱進行簡化計算。1、圍護結構冷負荷圍護結構冷負荷包括：1）透過外窗的太陽輻射得熱引起的冷負荷。2）通過圍護結構（墻、窗、屋面、樓板等）溫差傳熱引起的冷負荷。3）滲透空氣帶入室內的冷負荷。計算圍護結構輻射得熱和溫差傳熱引起的冷負荷時，應考慮圍護結構等的吸熱、蓄熱和 放熱特性。計算方法主要有冷負荷系數(shù)法和諧波反應法兩種

7、。冷負荷系數(shù)法的計算公式和步 驟，詳見電子工業(yè)部第十設計研究院主編的空氣調節(jié)設計手冊。諧波反應法的計算公式 和步驟，詳見陸耀慶主編的實用供熱空調設計手冊。對于高層建筑，特別是超高層建筑，圍護結構負荷計算應充分考慮室外風速、風壓等不 利因素等影響。由于室外風速隨高度的變化而增大，圍護結構外表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)隨之增大，從 而影響圍護結構的傳熱系數(shù)。當圍護結構熱阻較大（如外墻、雙層玻璃窗等）時，傳熱系數(shù) 增加很小；當圍護結構熱阻較小（如單層玻璃窗），傳熱系數(shù)將增加7%以上。對于建筑高 度在100m以下且窗墻比數(shù)值較小的高層建筑，風速對空調負荷的影響可忽略不計。當空調房間沒有新風，或雖有新風但新風量不足以維

8、持室內5pa正壓時，應計算空氣 滲透的冷負荷。當窗縫密封良好時，可按每小時0.2 - 0.5次新風換氣估算空氣滲透量；當 窗縫密封不良時，可按每小時0.7-1.0次估算。新建住宅基本上采用密封性能較好的塑鋼窗 或鋁合金窗，當房間只有一面窗時，其空氣滲透量可按每小時0.2次計算，有多面墻時，其 空氣滲透量可按每小時0.5次計算。滲透空氣顯熱冷負荷Q（W）按下式計算：Q = 0.28Cpqvp（tw-tN）（1 ）式中cp-干空氣的定壓比熱，等于1.0056kJ/（kg.K）;qv -滲入空氣量（m3/h ）;p -夏季空調室外干球溫度下的空氣密度，一般取1.13kg/m3;tW-夏季空調室外干球

9、溫度（C ）;tN-室內計算溫度（C ）滲透空氣全熱冷負荷Q(W)按下式計算：Q = 0.28qvp(hw-hN)(2)式中hw -夏季室外計算參數(shù)時的比焓(kJ/kg);hN-夏季室內計算參數(shù)時的比焓(kJ/kg)。2、人體冷負荷人體散熱引起的全熱冷負荷Q(W)按下式計算：Q二pnq1(3)式中p -群集系數(shù)，住宅可參考旅館，取0.93 ;n-計算時刻房間內的總人數(shù)；q廣一名成年男子小時全熱散熱量，(W),按空氣調節(jié)設計手冊表2-47選取。3、照明冷負荷對于白熾燈Q = n1n2P(4 )式中P -安裝功率(W);n1 -蓄熱系數(shù)，一般取0.85 ;n2 -同時使用系數(shù)，一般取0.5-0.8

10、。對于熒光燈Q = n1n2n3n4P(5)式中P -安裝功率(W);n1 -蓄熱系數(shù)，明裝可取0.9，暗裝取0.85 ;n2 -同時使用系數(shù)，一般取0.5-0.8 ;n3-整流器消耗功率系數(shù)，當整流器在空調房間時取1.2 ;當整流器在吊頂內時取1.0 ;n4-安裝系數(shù)，明裝時取1.0，暗裝時取0.7，燈具回風時取0.35。4、設備冷負荷在民用建筑中（如住宅、商店、辦公室等）中，使用較多的時家用器具和辦公電子設備。住宅中，散熱設備如煤氣爐、微波爐、冰箱、熱水器、電烤箱、電子消毒柜等，大多布置在 不設空調的廚房內這些設備的同時使用系數(shù)低且廚房內設有排煙罩可排掉一部分散熱量； 設在臥室、客廳中的散

11、熱設備一般有電視機、電腦、傳真機等，以上設備的散熱量和散濕量 可參考下表。計算冷負荷時，以上兩部分散熱轉換成冷負荷的相應值，也可暗5-10W/m2 選取。辦公室中，諸如電腦、復印機、打印機等的散熱設備散熱量，可根據(jù)設備廠商提供的數(shù)據(jù)進行計算，如無具體數(shù)據(jù)也可參考下表。家用器具類型設備功率W設備散濕量g/h設備散熱量W顯熱散熱量全熱散熱量電爐30002100145030005000360025005000洗衣機30002100145030006000420029006000吸塵器200.5050冰箱100.300300175.500500電燙斗500400230500電視機175.175175電

12、吹風5001201752501000240350500電子消毒柜1000500175500家用器具類型設備功率W設備散濕量g/h設備散熱量W顯熱散熱量全熱散熱量電子灶2320.23202320烤箱20003008001000雙眼煤氣灶.700700PC終端.200200復印機.300300打印機.3003005、食物散熱形成的冷負荷中住宅中餐廳的平時用餐人數(shù)很少，食物散熱形成的冷負荷可忽略不計。對于對外營業(yè)的餐廳，食物全熱散熱形成的冷負荷按每位就餐者16.7W考慮，其中，顯熱冷負荷為9W， 潛熱冷負荷為7.7W。6、新風冷負荷采用家用中央空調系統(tǒng)的建筑，其新風補充方式主要有以下幾種：1）門窗的

13、自然滲透；2）小型風機直接送風；3）新風經新風空調箱處理后，送入室內。通過門窗自然滲透的新風冷負荷和小型風機直接送風的冷負荷計算，按式（2）進行， 其負荷全部由末端空調設備負擔。新風經新風空調箱處理后的冷負荷Q（W）按下式計算：Q = 0.28qvp（hw-hN）（6）式中qv -新風量（m3/h ）;P-夏季空調室外干球溫度下的空氣密度，一般可取1.13 kg/m3 ;hW -夏季室外計算參數(shù)時的比焓（kJ/kg）;hN-夏季室內計算參數(shù)時的比焓（kJ/kg）。7、空調系統(tǒng)的計算冷負荷（1）空調房間計算冷負荷 空調房間計算冷負荷確定步驟為：首先將圍護結構冷負荷按不同時刻進行累加，得出房間圍護

14、結構冷負荷的逐時值，取其中的最大值，再加上人體冷負荷、照明冷負荷、設備冷負荷和食物散熱引起的冷負荷，最后得到空調房間計算冷負荷。在根據(jù)空調房間計算冷負荷選用空調末端設備時對于間歇使用的房間應考慮間歇負荷 系數(shù)，但該部分附加負荷可不計入空調系統(tǒng)負荷中。住宅、餐飲、辦公樓、商店、娛樂場所 等地方，空調一般不是全天24小時開放，因此，空調開機時要負擔開機前的房間蓄熱量。 對于餐飲、商店、娛樂場所等人員、照明發(fā)熱量較大的房間，由于在營業(yè)前0.5-1.0小時可 以開啟空調進行預冷，間歇負荷可不予考慮。對于住宅、辦公等以圍護結構負荷為主的房間， 應考慮間歇負荷附加，間歇負荷系數(shù)可按1.10-1.20選取。

15、此外，住宅中，還應考慮鄰室無 空調時溫差傳熱所引起的負荷。（2）空調建筑物計算冷負荷 空調建筑物計算冷負荷應按下列情況確定：1）當空調系統(tǒng)未設自控時，應采用同時使用的所有房間最大冷負荷的累加值。2）當空調系統(tǒng)設有自控時，應將同時使用的所有房間各計算時刻冷負荷累加，得出建 筑物冷負荷的逐時值，取其中的最大值。住宅建筑的空調負荷計算應充分考慮住宅使用的特殊性。根據(jù)居民的正常生活習慣，可 取住宅的同時使用系數(shù)為0.5-0.7。（3）空調系統(tǒng)計算冷負荷 空調系統(tǒng)計算冷負荷由建筑物計算冷負荷、新風冷負荷及風系統(tǒng)、水系統(tǒng)的附加冷負荷組成。對于家用中央空調系統(tǒng)，由于其風系統(tǒng)和水系統(tǒng)規(guī)模均很小，風系統(tǒng)、水系統(tǒng)

16、的近似溫升為0.1-0.2C，導致的冷負荷損失為2%-4%。三、冬季空調負荷計算對于夏季使用單冷空調、冬季使用采暖的寒冷地區(qū)及嚴寒地區(qū)，應進行冬季采暖負荷計 算，計算方法和步驟參照實用供熱空調設計手冊。對于冬季也使用空調設備的冬暖夏熱地區(qū)、溫和地區(qū)、冬冷夏熱地區(qū)及部分嚴寒地區(qū)， 應進行冬季空調熱負荷計算。由于上述地區(qū)夏季冷負荷一般大于冬季熱負荷，冬季熱負荷計 算結果在空調設備選用時作校核用。冬季空調負荷計算與冬季采暖負荷計算方法及步驟基本一致。四、空調負荷估算指標選用區(qū)域夏季室外計算參數(shù)冬季室外計算參數(shù)夏季冷指標W/m2冬季熱指標W/m2典型城市干球溫度C濕球溫度C干球溫度C相對濕度區(qū)34.1

17、-35.818.5-20.2-23 -2863-8065-75110-120烏魯木齊、哈密、克拉瑪依75-80140-160區(qū)29.9-31.420.8-25.4-22 -2956-7465-75105-125哈爾濱、長春、沈陽、呼和浩特70-80140-160區(qū)30.5-31.220.2-23.4-13-1848-6475-85110-130太原、蘭州、銀川80-90135-160四區(qū)28.4-30.725-26-9-1458-6485-9095-115青島、煙臺、大連90-95120-140五區(qū)33.2-35.633.2-35.6-7-1245-6795-10090-110北京、天津、石家

18、莊、鄭州、西安、濟南100-110110-130六33.9-36.533.9-36.5-7273-82100-11065-100武漢、長沙、合肥、區(qū)115-13080-120南京、南昌、上海、杭州、桂林、重慶七區(qū)25.8-31.625.8-31.6-3251-8065-9570-85貴陽、昆明、成都75-11085-105八區(qū)32.4-35.232.4-35.241070-85100-10540-60福州、廈門、深圳、廣州、?？?、南寧、臺北、香港110-11550-70注：1、表中一、二區(qū)為嚴寒地區(qū)，三、四、五區(qū)為寒冷地區(qū)，六區(qū)為冬冷夏熱地區(qū)，七區(qū)為溫和地區(qū)，八區(qū)為冬暖夏熱地區(qū)。2、冷、熱指標

19、以空調面積為基準，選用空調末端設備時應考慮1.2的間歇使用系數(shù)和 和1.2的鄰室無空調時內圍護結構負荷附加系數(shù)。3、冷熱指標上欄為標準層指標，下欄為頂層指標。對于辦公、餐飲、商店、娛樂用房等建筑，可以根據(jù)下面列出的空調冷負荷指標統(tǒng)計值 選用：辦公為90-140W/m2；餐飲為200-350W/m2 ；商店為150-250W/m2 ；娛樂用房為 200-350 W/m2。空調系統(tǒng)的設計空調系統(tǒng)的設計內容主要包括：空調設備的選型、管路系統(tǒng)的設計等。一、風管式空調系統(tǒng)設計1、選用時，一般以夏季總冷量為選型依據(jù)，并以冬季總熱負荷作為校核依據(jù)。設備選 用步驟如下：1）根據(jù)夏季總冷量及風量（該風量應滿足換

20、氣次數(shù)大于5次/小時的換氣量），選擇機 組型號，確定機組的總制冷量。根據(jù)風量和風管系統(tǒng)布置，確定系統(tǒng)所需的機外靜壓。根據(jù)所選型號機組，確定機組制熱量，并與冬季總熱量比較。如機組制熱量不能滿 足要求，則應選配電加熱器或其他加熱設備。2、設備布置及風管設計風管設計主要包括風管尺寸的確定和風管阻力損失的計算而風管風速的確定與兩者均 有關系，因此首先應確定風速。風速的確定與初投資、系統(tǒng)運行費用和氣流噪聲有關。風速 可參照下表選擇。風管一般采用鍍鋅鋼板制作，外包離心玻璃棉或橡塑等保溫材料；也可采 用具有吸聲作用的超級復合風管，該風管主體材料為超細玻璃纖維板，外附帶夾筋鋁箔，內 表面涂有防吹散的聚合物涂料

21、層。室內允許噪聲(d/B)主管風速(m/s)支管風速(m/s)風口風速(m/s)25-353-42235-504-72-32-350-656-92-52-3二、冷熱水空調系統(tǒng)設計1、系統(tǒng)負荷確定冷熱水系統(tǒng)空調的末端空調設備，均能根據(jù)室溫變化進行控制調節(jié)。在住宅中，所有末端設備同時使用的可能性很小，計算系統(tǒng)的總冷負荷時，應考慮同時使用系數(shù)的選用。2、設備選擇冷熱水空調系統(tǒng)可冷熱源形式很多，如風冷熱泵機組、單冷機組加熱水爐等。室內末端 設備一般為風機盤管和空調箱。風機盤管和空調箱的選擇風機盤管的選擇步驟如下：1）根據(jù)裝飾要求確定風機盤管的形式。2）根據(jù)房間的冷負荷，一般按風機風管的中檔風速時的供冷

22、量來選擇風機盤管型號， 也可按高檔風速時供冷量的80%-85%來選擇。3）校核冬季加熱量是否滿足房間冬季供熱要求。3、系統(tǒng)熱穩(wěn)定性問題熱泵機組和單冷機組的壓縮機為定速壓縮機，空調水系統(tǒng)存在熱穩(wěn)定性問題。水系統(tǒng)熱 穩(wěn)定性是指單位時間內，在熱干擾作用下，水系統(tǒng)本身的溫度波動的大小。一般來講，單位 時間內，在一定的熱干擾作用下，水系統(tǒng)溫度波動小，稱為水系統(tǒng)熱穩(wěn)定性好；反之，水系 統(tǒng)熱穩(wěn)定性差。配有定速壓縮機的系統(tǒng)，能量調節(jié)一般通過開、停壓縮機實現(xiàn)。部分負荷下，壓縮機運 行很短時間，系統(tǒng)水溫就達到設定溫度，此時壓縮機停機；當水系統(tǒng)容量較小時，過很短時 間，系統(tǒng)水溫就偏出設定溫度范圍，壓縮機又必須開機，

23、從而造成壓縮機開、停機頻繁，影 響主機的壽命，并且，冬季除霜時造成系統(tǒng)水溫降過大，影響供熱效果，造成吹冷風的現(xiàn)象。系統(tǒng)的水容量越大，則系統(tǒng)的熱穩(wěn)定性越好，反之，系統(tǒng)的熱穩(wěn)定性越差。因此，水系 統(tǒng)設計時，應校核計算系統(tǒng)水容量是否滿足系統(tǒng)熱穩(wěn)定性要求。（1 ）系統(tǒng)水容量計算系統(tǒng)水容量為管道水容量與設備水容量之和。管道水容量按下式計算：M=R=inqL式中M -為系統(tǒng)的水容量（kg）q -某管徑每米常的水容量（kg/m ）L i-某管徑水管的長度（m ）管徑mm最大流速m/s比摩阻pa/m流量m3/h水容量kg/mDN150.53900.350.196DN200.63700.770.356DN250.73601.440.572DN32