建筑环境与设备工程毕业设计概述.docx
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建筑环境与设备工程毕业设计概述
第一章气象参数及设计温度
一、江苏省南京市气象参数：
1、位于北纬32度，东经118.8度。
2、冬季大气压力1025.2Pa，夏季大气压力1040Pa。
3、冬夏季室外平均风速2.6m/s，冬季最多风向平均风速3.8m/s。
4、室外计算干球温度：
冬季采暖-3℃;冬季通风2℃；冬季空调-6℃；夏季空调35℃；夏季通风31℃。
5、室外计算湿球温度：
夏季空调28.3℃。
6、冬季室外计算相对湿度73%，夏季室外计算相对湿度81%。
7、南京夏季主导风向东南、东风，冬季主导风向东北、东风。
二、根据全国建筑热工设计气候分区图，南京属于夏热冬冷地区，因此设计必须满足夏季防热要求，适当兼顾冬季保温。
冬季室内设计温度18摄氏度，夏季室内设计温度24摄氏度。
三、房间编号如图中，各房间设计时所取各项参数指标如下表
表1-1:
负荷计算、风量计算依据基本参数
房间
新风m³/h
人/㎡
设备W/㎡
照明W/㎡
室内设计温度冬夏季
室外设计温度
冬夏季相对湿度%
商场101
20
0.4
20
60
18/24
-3/35
60
商场201
20
0.3
20
40
18/24
-3/35
60
301-501
20
0.3
20
40
18/24
-3/35
60
商场601
20
0.3
20
40
18/24
-3/35
60
商场701
20
0.3
20
40
18/24
-3/35
60
商场702
20
0.2
20
40
18/24
-3/35
60
商场703
20
0.2
20
40
18/24
-3/35
60
商场801
20
0.2
20
40
18/24
-3/35
60
商场802
20
0.2
20
40
18/24
-3/35
60
第二章建筑热工参数选取
一、热工参数
1、围护结构冬季室外计算温度：
表2-1：
围护结构冬季室外计算温度
类型
热惰性指标D
南京市围护结构冬季室外计算温度te，e（℃）
1
>6
-3
2
4.1--6
-5
3
1.6--4.0
-7
4
<=1.5
-9
2、温差修正系数n取1.0
3、室内空气与围护结构温差允许值外墙为6℃，屋顶为4℃。
4、橱窗玻璃采用镀银反射玻璃，中空玻璃：
6+12（中空层）+6（mm）；外片：
LOW-E镀膜；内片：
普通玻璃；中空气体间层气体：
空气；其传热系数1.686W/（㎡.k），热阻R=0.593（m2·K/W），无内外遮阳，无遮挡其综合遮阳系数Cg=0.40。
铝合金平移窗传热系数6.4W/（㎡.k），玻璃厚度6mm，遮阳系数Cg=0.95，通过每米外门缝隙进入室内冷空气量Lo=1.2m³/（m.h）
5、查设计手册可知建筑物类型为一类，冬季设计温度为18℃，相对湿度为60％。
外墙内墙采用同种材料，拟用普通砖墙120mm厚，双面抹灰，Ro=0.344㎡.k/W，D=2.06。
外加120毫米厚保温材料沥青膨胀珍珠岩Ro=1.04㎡.k/W，D=2.38。
因此内外墙材料为120普通砖墙加120毫米厚保温层，其传热阻Ro=1.042+0.344=1.386㎡.k/W，热惰性指标D=2.38+2.06=4.44，围护结构类型属于2类，冬季室外计算温度由上可得到为-5℃，查得最小总热阻Ro为0.441，外墙传热阻大于最小总热阻能满足夏热冬冷地区建筑节能要求。
传热系数为K=1/R=0.72W/（㎡.k）。
6、屋面采用由外到内分别为50mm厚屋面保温隔热砖，防水层，20mm厚水泥砂浆找平，100mm厚水泥炉渣找坡，120mm钢筋混泥土，最后25mm厚水泥砂浆。
热阻Ro=0.99㎡.k/W，热惰性指标D=3.55,查得最小传热阻0.688㎡.k/W。
满足夏热冬冷地区建筑节能要求。
传热系数K=0.87W/（㎡.k）。
表2-2：
围护结构参数需求
夏热冬冷地区围护结构传热系数和遮阳系数限值
外墙
K小于等于1.0
屋面
K小于等于1.0
架空楼板或者外跳楼版
K小于等于1.5
单一朝向外窗（包括玻璃幕墙）窗墙比0.5到0.7
K小于等于2.5
遮阳系数0.4到0.5
7、门的传热系数：
单层铝合金框玻璃门，传热系数K=6.4W/（㎡.k）,通过每米外门缝隙进入室内冷空气量Lo=1.2m³/（m.h）。
8、地面为非保温地面。
第三章负荷计算
一、冷热负荷计算举例
（一）101热负荷计算
商场已知层高，但是当换气次数计算时出去吊顶取3.3米，室内设计温度18℃，南京市供暖室外设计温度-3℃，空气密度ρ=1.32kg/m³，c=1kj/（kg.k），外门附加率为500%。
负荷计算要满足一定范围，未达到的按照设计手册所给范围进行计算，《实用供热空调设计手册》所给范围如下表：
表3-1：
商场单位面积冷热负荷估算值
建筑种类
冷热负荷（W/㎡）
室内冷热负荷条件
供冷
供暖
照明W/㎡
人员p/㎡
新风量
渗透风h-1
商场
一层商场
355
246
80
0.8
20
2
专卖店
307
161
60
1
20
0.5
商场
217
137
60
0.4
20
0.5
热负荷计算计算依据包括围护结构，围护结构各项修正系数根据《实用空调设计手册第二版》记录所得，外门附加率取500%。
表3-2：
朝向修正系数
朝向修正率
вch
北
0--10
东北
0--10
西北
0--10
东，西
-5
东南
-15
西南
-15
南
-20
房高附加不计算，风力修正与外墙修正都不记。
计算时采用计算公式及设计依据来自于《实用供热空调设计手册》第二版，计算负荷时逐时计算取最大值，各房间设计参数根据表1-1所示进行取之计算，湿负荷计算另行列表计算，设计时采用负荷尽量放大原则，为了防止在调试运行时所取机组设备不能达到预期要求，机组设备取大点在后面控制时采用根据事实情况来控制，以防浪费资源。
设计任务书各计算公式如下表所示：
表3-2：
热负荷设计计算书
1.通过围护结构的基本耗热量计算公式
Qj=aFK（tn–twn）
Qj
—基本耗热量,W
K
—传热系数,W/（㎡·℃）
F
—计算传热面积,㎡
Tn
—冬季室内设计温度,℃
Twn
—采暖室外计算温度,℃
α
—温差修正系数
2.附加耗热量计算公式（仅考虑朝向修正）
Q=Qj（1+βch+βf+βlang）·（1+βfg）
Q
—考虑各项附加后，某围护的耗热量
Qj
—某围护的基本耗热量
βch
—朝向修正
βf
—风力修正
βlang
—两面外墙修正
βfg
—房高附加
3.冷风渗透计算
Q=0.28·CP·pwn·V·（tn–twn）
Q
—通过门窗冷风渗透耗热量，W
Cp
—干空气的定压质量比热容=1.0056kJ/（kg·℃）
Pwn
—采暖室外计算温度下的空气密度，kg/m3
V
—渗透冷空气量，m3/h
Tn
—冬季室内设计温度，℃
Twn
—采暖室外计算温度，℃
1通过门窗缝隙的冷风渗透耗热量计算
V=L0·l1·mb
L0
—在基准高度单纯风压作用下，不考虑朝向修正和内部隔断的情况时,每米门窗缝隙的理论渗透冷空气量，m3/（m·h）
L0=a1·（pwn·v02/2）b
a1—外门窗缝隙渗风系数，m3/（m·h·Pab）当无实测数据时，可根据建筑外窗空气渗透性能分级标准采用
v0—基准高度冬季室外最多方向的平均风速，m/s
l1
—外门窗缝隙长度，应分别按各朝向计算，m
b
—门窗缝隙渗风指数，b＝0.56～0.78。
当无实测数据时，可取b=0.67
m
—风压与热压共同作用下，考虑建筑体型、内部隔断和空气流通因素后，不同朝向、不同高度的门窗冷风渗透压差综合修正系数
m=Cr·Cf·（n1/b+C）·ch
Cr—热压系数
Cf—风压差系数，当无实测数据时，可取0.7
n—渗透冷空气量的朝向修正系数
Ch—高度修正系数
Ch=0.3·h0.4
h—计算门窗的中心线标高
C—作用于门窗上的有效热压差与有效风压差之比，按下式计算：
C=70·（hz-h）/（cf·v02·h0.4）·（t'n-twn）/（273+t'n）
Hz—单纯热压作用下，建筑物中和界标高（m），可取建筑物总高度的二分之一
t'n—建筑物内形成热压作用的竖井计算温度（楼梯间温度），℃
根据以上计算公式及各参数，各房间热负荷计算如下：
表3-3：
热负荷计算
房间
负荷源
传热
系数
温差修正
系数
耗热量修正
修正后热负荷
冷风渗透
总热负荷
热指标W/㎡
名称
面积计算
朝向
风力
K
α
Xch
Xf
Q1
Q2
Q1+Q2+Q3
长
高
面积
W/㎡·℃
W
W
W
商场101
西外墙
60.0
4.8
287.9
0.72
1.00
-0.05
0.00
5120.1
5120.1
南外墙
26.0
4.8
124.8
0.72
1.00
-0.20
0.00
1869.0
1869.0
北外墙
24.5
4.8
117.6
0.72
1.00
0.05
0.00
2311.5
2311.5
东内墙
65.8
4.8
315.7
0.72
1.00
0.00
0.00
5910.7
5910.7
北外门
2.7
2.5
6.8
6.40
1.00
5.00
0.00
6739.2
140.0
6879.2
西外门
8.7
2.5
21.8
6.40
1.00
5.00
0.00
21715.2
145.0
21860.2
南内门
1.5
2.5
3.8
6.40
1.00
5.00
0.00
3744.0
3744.0
地面
4.0
241.0
964.0
0.35
1.00
0.00
0.00
8772.4
8772.4
房间小计
室内温度
20
室外温度
-6
房高修正
0
56182.16
285.0
56467.2
58.6
商场201
西外墙
60.0
4.2
251.9
0.72
1.00
-0.05
0.00
4480.1
4480.1
南外墙
26.0
4.2
109.2
0.72
1.00
-0.20
0.00
1635.4
1635.4
北外墙
26.0
4.2
109.2
0.72
1.00
0.05
0.00
2146.4
2146.4
东内墙
65.8
4.2
276.3
0.72
1.00
0.00
0.00
5171.9
5171.9
西外门
8.7
2.5
21.8
6.40
1.00
5.00
0.00
21715.2
140.0
21855.2
房间小计
室内温度
20
室外温度
-6
房高修正
0
35148.98
140.0
35289.0
35.3
商场301-501
北外墙
26.0
4.5
117.0
0.72
1.00
0.05
0.00
2299.8
2299.8
南外墙
26.0
4.5
117.0
0.72
1.00
-0.20
0.00
1752.2
1752.2
西外墙
50.6
4.5
227.7
0.72
1.00
-0.05
0.00
4049.4
4049.4
东外墙
50.6
4.5
227.7
0.72
1.00
0.00
0.00
4262.5
4262.5
西外门
8.7
2.5
21.8
6.40
1.00
5.00
0.00
21715.2
140.0
21855.2
房间小计
室内温度
20
室外温度
-6
房高修正
0
34079.1
140.0
34219.1
34.3
商场601
北外墙
26.0
4.2
109.2
0.72
1.00
0.05
0.00
2146.4
2146.4
南外墙
26.0
4.2
109.2
0.72
1.00
-0.20
0.00
1635.4
1635.4
西外墙
60.0
4.2
251.9
0.72
1.00
-0.05
0.00
4480.1
4480.1
东内墙
50.6
4.5
227.7
0.72
1.00
0.00
0.00
4262.5
4262.5
西外门
8.7
2.5
21.8
6.40
1.00
5.00
0.00
21715.2
140.0
21855.2
房间小计
室内温度
20
室外温度
-6
房高修正
0
34239.63
140.0
34379.6
39.2
商场701
南内墙
17.0
4.2
71.4
1.69
1.00
0.00
0.00
3137.3
3137.3
东内墙
21.9
4.2
92.1
1.69
1.00
0.00
0.00
4047.1
4047.1
西外墙
31.0
4.2
130.2
1.69
1.00
-0.05
0.00
5422.1
5422.1
屋面
6.0
78.0
468.0
0.87
1.00
0.00
0.00
10586.2
10586.2
西外窗
13.5
2.0
27.0
6.40
1.00
-0.05
0.00
4268.2
120.0
4388.2
西外门
2.0
2.5
5.0
6.40
1.00
5.00
0.00
4992.0
140.0
5132.0
房间小计
室内温度
20
室外温度
-6
房高修正
0
32452.8
140.0
32592.8
69.6
商场702
西外窗
13.5
2.0
27.0
6.40
1.00
-0.05
0.00
4268.2
120.0
4388.2
西外门_嵌
2.3
2.0
4.5
6.40
1.00
5.00
0.00
4492.8
102.0
4594.8
南外墙
17.0
4.2
71.4
0.72
1.00
-0.20
0.00
1069.3
1069.3
西外墙
4.3
4.2
18.2
0.72
1.00
-0.05
0.00
323.4
323.4
房间小计
室内温度
20
室外温度
-6
房高修正
0
10153.7
222.0
10375.7
79.8
商场703
西外墙
3.3
4.2
14.0
0.72
1.00
-0.05
0.00
248.7
248.7
北外墙
17.0
4.2
71.4
0.72
1.00
0.05
0.00
1403.4
1403.4
北外窗
13.5
2.0
27.0
6.40
1.00
0.05
0.00
4717.4
90.0
4807.4
南内窗
13.5
2.0
27.0
4.00
1.00
0.00
0.00
2808.0
2808.0
西外门
2.0
2.0
4.0
6.40
1.00
5.00
0.00
3993.6
60.0
4053.6
房间小计
室内温度
20
室外温度
-6
房高修正
0
13171.2
150.0
13321.2
78.4
商场801
南外墙
26.0
3.6
93.6
0.72
1.00
-0.20
0.00
1401.8
1401.8
北外墙
26.0
3.6
93.6
0.72
1.00
0.05
0.00
1839.8
1839.8
西外墙
10.0
3.6
36.0
0.72
1.00
-0.05
0.00
640.2
640.2
南内墙
9.3
3.6
33.6
0.72
1.00
0.00
0.00
628.8
628.8
南内窗
2.0
2.0
4.0
4.00
1.00
0.00
0.00
416.0
416.0
西外门
1.5
2.5
3.8
6.40
1.00
5.00
0.00
3744.0
50.0
3794.0
屋面
5.0
34.0
170.0
0.87
1.00
0.00
0.00
3845.4
3845.4
房间小计
室内温度
20
室外温度
-6
房高修正
0
12515.9
50.0
12565.9
73.9
商场802
北外墙
26.0
3.6
93.6
0.72
1.00
0.05
0.00
1839.8
1839.8
南外墙
26.0
3.6
93.6
0.72
1.00
-0.20
0.00
1401.8
1401.8
西外墙
7.7
3.6
27.6
0.72
1.00
-0.05
0.00
491.1
491.1
北外窗
2.0
2.0
4.0
6.40
1.00
0.05
0.00
698.9
110.0
808.9
东内墙
9.3
3.6
33.6
0.72
1.00
0.00
0.00
628.8
628.8
屋面
5.0
26.0
130.0
0.87
1.00
0.00
0.00
2940.6
2940.6
房间小计
室内温度
20
室外温度
-6
房高修正
0
8000.9
110.0
8110.9
62.4
总热负荷
305759.6
由于表中各热指标均为达到设计手册标准，所以各房间热负荷根据设计手册面积指标计算其计算汇总表如下表所示：
表3-4：
热负荷计算汇总表
热负荷计算汇总表
房间
面积/㎡
面积指标W/㎡
热负荷
商场101
964
80
77120
商场201
999
70
69930
商场301
999
70
69930
商场401
999
70
69930
商场501
999
70
69930
商场601
877
70
61390
商场701
468
70
32760
商场702
170
70
11900
商场703
130
70
9100
商场801
170
70
11900
商场802
130
70
9100
总计
6905
70
492990
（二）冷负荷计算
室外温度35摄氏度，相对湿度81%，室内设计温度24摄氏度，相对湿度60%。
设计相关取值参照《使用供热空调设计手册》第二版。
各相关计算公式列于下表：
表3-5：
冷负荷计算相关公式及符号代表意思
1外墙和屋面传热冷负荷计算公式
外墙或屋面传热形成的计算时刻冷负荷Qτ（W），按下式计算：
Qτ=K·F·Δtτ-ξ（1.1）
式中：
F-计算面积，㎡；
τ-计算时刻，点钟；
τ-ξ-温度波的作用时刻，即温度波作用于外墙或屋面外侧的时刻，点钟；
Δtτ-ξ-作用时刻下，通过外墙或屋面的冷负荷计算温差，简称负荷温差，℃。
当外墙或屋顶的衰减系数β<0.2时，可用日平均冷负荷Qpj代替各计算时刻的冷负荷Qτ：
Qpj=K·F·Δtpj（1.2）
式中：
Δtpj-负荷温差的日平均值，℃。
2外窗的温差传热冷负荷
通过外窗温差传热形成的计算时刻冷负荷Qτ按下式计算：
Qτ=a·K·F·Δtτ（2.1）
式中：
Δtτ-计算时刻下的负荷温差，℃；
K-传热系数；
a-窗框修正系数。
3外窗太阳辐射冷负荷
透过外窗的太阳辐射形成的计算时刻冷负荷Qτ，应根据不同情况分别按下列各式计算：
[1].当外窗无任何遮阳设施时
Qτ=F·Xg·Jwτ（3.1）
式中：
Xg-窗的构造修正系数；
Jwτ-计算时刻下，透过无遮阳设施玻璃太阳辐射的冷负荷强度,W/㎡。
[2].当外窗只有内遮阳设施时
Qτ=F·Xg·Xz·Jnτ（3.2）
式中：
Xz-内遮阳系数；
Jnτ-计算时刻下，透过有内遮阳设施玻璃太阳辐射的冷负荷强度,W/㎡。
[3].当外窗只有外遮阳板时
Qτ=[F1·Jwτ+（F-F1）·Jwτ0]·Xg（3.3）
式中：
F1-窗口受到太阳照射时的直射面积，㎡。
Jwτ0-计算时刻下，透过无遮阳设施玻璃太阳散射辐射的冷负荷强度,W/㎡。
[4].当窗口既有内遮阳设施又有外遮阳板时
Qτ=[F1·Jnτ+（F-F1）·Jnτ0]·Xg·Xz（3.4）
式中:
Jnτ0-计算时刻下，透过有内遮阳设施窗玻璃太阳散射辐射的冷负荷强度，W/㎡。
4内围护结构的传热冷负荷
[1].相邻空间通风良好时
当相邻空间通风良好时，内墙或间层楼板由于温差传热形成的冷负荷可按下式估算：
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