暖通空调课程设计.docx
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暖通空调课程设计
成绩：
湘潭大学
课程设计说明书
题目：
位于长沙的办公楼空调系统的设计
学院：
土木工程与力学学院
专业：
建筑环境与能源应用工程
学号：
2013800813
姓名：
王智华
指导教师：
杨婷婷
完成日期：
2016年07月08日
目录
暖通空调课程设计任务书1
第一章工程概况4
第二章负荷计算5
2.1负荷计算基本公式5
2.2典型房间负荷的人工计算8
2.2.1人工负荷计算8
2.2.1.1屋顶负荷8
2.2.1.2外墙（玻璃幕墙）负荷9
2.2.1.3人员负荷10
2.2.1.4设备负荷10
2.2.1.5各项负荷汇总11
2.2.2新风负荷12
2.2.3房间湿负荷12
2.3典型房间负荷的电脑计算13
2.4各房间的负荷统计13
第三章空调系统形式及气流组织计算15
3.1室内气流组织形式的确定15
3.2空调设备的选择15
3.2.2新风机组的选型15
3.3气流组织计算15
第四章风系统的水力计算及风管的选择18
4.1最不利环路计算18
4.2不平衡率计算18
第五章水管的水力计算20
5.1各管路管径计算20
5.2各房间的管道流量计算21
5.3管道水力计算22
5.3.1最不利环路进行水力计算22
5.3.2不平衡率计算22
5.4冷凝水管的水力计算23
第六章消声、保温、防腐、减振与防火排烟24
6.1空调系统的消声24
6.2空调系统的保温和防腐24
6.2.1保温的类型24
6.2.2 保温的目的24
6.2.3空调系统使用的保温材料25
6.2.4空调系统的防腐25
6.3空调装置的防振26
6.4空调设计与防火排烟26
个人小结27
暖通空调课程设计任务书
一、目的
通过暖通空调课程设计，加强学生对“暖通空调”课程内容的理解，并将所学的理论知识与工程设计实践有机地结合起来，达到学以致用的目的。
通过暖通空调课程设计，使学生了解工程设计的各个环节，了解和掌握空调工程的具体设计方法、步骤，并初步掌握暖通空调设计图纸的绘制方法。
二、设计题目
位于……地区的……空调系统的设计。
三、原始条件（供参考，可根据所设计的实际情况进行调整参数）
1、土建图纸
建筑尺寸参见建筑平面，裙楼层高为4.5m，塔楼层高3.6m。
外墙构造参见以下说明，或《暖通空调》第391页构造3，其中砖墙厚为240mm，屋面构造《暖通空调》第390页构造2：
保温层为水泥膨胀珍珠岩100mm厚。
内墙传热系数为1.85W/m2.℃，外窗为双层钢窗，内挂浅色帘，单个外窗面积为3.6m2。
内门为单层木门，面积1.8m2。
1.1围护结构构造（仅供参考，与建筑施工图中不一致的地方请以图纸为准，未定的围护结构参数按相关标准要求自行合理选取、权衡，参数选取与围护结构热工性能权衡判断作为竞赛考核指标之一。
）
1） 平屋面
材料名称
（由外到内）
材料编号
序号
厚度δ
导热系数λ
蓄热系数S
修正系数
热阻R
热惰性指标
（mm）
W/（m.K）
W/（㎡.K）
α
（㎡K）/W
D=R*S
卵石保护层
446
1
20
1.510
15.360
1.00
0.013
0.203
挤塑聚苯板（17）
441
2
30
0.030
0.381
1.10
0.909
0.381
SBS改性沥青防水卷材
34
3
4
0.230
9.370
1.00
0.017
0.163
1:
3水泥砂浆找平层
184
4
20
0.930
11.370
1.00
0.022
0.245
1:
8水泥憎水膨胀珍珠岩找2%坡
447
5
20
0.058
0.628
1.50
0.230
0.217
钢筋混凝土屋面板
191
6
120
1.740
17.060
1.00
0.069
1.177
石灰水泥砂浆
192
7
20
0.870
10.627
1.00
0.023
0.244
各层之和∑
－
234
－
－
－
1.283
2.629
外表面太阳辐射吸收系数
0.75[默认]
传热系数K=1/（0.15+∑R）
0.70
2）外墙
材料名称
（由外到内）
材料编号
序号
厚度δ
导热系数λ
蓄热系数S
修正系数
热阻R
热惰性指标
（mm）
W/（m.K）
W/（㎡.K）
α
（㎡K）/W
D=R*S
水泥砂浆
1
1
20
0.930
11.370
1.00
0.022
0.245
加气混凝土砌块（B07级）
59
2
200
0.220
3.429
1.25
0.727
3.117
无机轻集料保温砂浆
392
3
25
0.070
1.500
1.25
0.286
0.536
抗裂砂浆
385
4
5
0.930
11.306
1.00
0.005
0.061
各层之和∑
－
250
－
－
－
1.040
3.958
外表面太阳辐射吸收系数
0.75[默认]
传热系数K=1/（0.15+∑R）
0.84
3）内墙
材料名称
材料编号
序号
厚度δ
导热系数λ
蓄热系数S
修正系数
热阻R
热惰性指标
（mm）
W/（m.K）
W/（㎡.K）
α
（㎡K）/W
D=R*S
聚合物混合砂浆
162
1
20
0.870
10.627
1.00
0.023
0.244
加气混凝土砌块（B07级）
59
2
200
0.220
3.429
1.25
0.727
3.117
聚合物混合砂浆
162
3
20
0.870
10.627
1.00
0.023
0.244
各层之和∑
－
240
－
－
－
0.773
3.606
传热系数K=1/（0.22+∑R）
1.01
4）楼板
材料名称
材料编号
序号
厚度δ
导热系数λ
蓄热系数S
修正系数
热阻R
热惰性指标
（mm）
W/（m.K）
W/（㎡.K）
α
（㎡K）/W
D=R*S
水泥砂浆
1
1
20
0.930
11.370
1.00
0.022
0.245
无机轻集料保温砂浆
392
2
20
0.070
1.500
1.60
0.179
0.429
钢筋混凝土
4
3
100
1.740
17.200
1.00
0.057
0.989
石灰水泥砂浆
192
4
20
0.870
10.627
1.00
0.023
0.244
各层之和∑
－
160
－
－
－
0.281
1.906
传热系数K=1/（0.22+∑R）
2.00
5）窗
序号
构造名称
传热系数
自遮阳系数
可见光透射比
备注
1
单框中空玻璃6+12A+6（钢、铝合金窗框）
3.60
0.75
0.710
6）门户构造
序号
构造名称
构造编号
传热系数
面积
备注
是否符合标准
1
多功能户门
17
2.00
1005.10
满足
2、设计要求
室内人员密度：
四个小办公室每间2人，大办公室为0.3人/m2，均为轻度劳动。
房间照明：
日光灯暗装，15W/m2。
室内电气（电脑等设备）：
20W/m2。
室外气象资料：
按教师布置设计时给定地区查设计规范
室内设计参数：
按舒适性空调的规定设计。
也可要求进行设计。
3、其他条件或参数
可根据实际情况给出
四、设计要求和内容
设计时间为2周，在2周的时间内，应完成如下工作：
1.进行冷热负荷计算；
2.进行冬夏季的工艺分析；
3.空调方式的选择；
4.空气处理设备的选择；
5.风道水力计算和室内气流组织的计算，采用多联机系统时，应进行冷媒配管的计算、室内气流组织的校核计算；
第一章工程概况
1.1设计依据
1、《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》
2、《2009新措施暖通空调动力》
3、《实用供热空调设计手册》
4、《公共建筑节能设计标准》
1.2工程概况及设计范围
本栋建筑位于长沙，总的建筑面积为1955.82m^2。
对其第六层进行空调设计，无内外分区，空调面积为1193.59m^2。
1.3室外空调设计参数与室内空调设计参数
1、长沙室外设计参数：
表1-1
室外计算
温、湿度
冬季空气调节室室外计算温度（℃）
-1.9
冬季空气调节室室外计算相对湿度（%）
83
夏季空气调节室室外计算干球温度（℃）
35.8
夏季空气调节室室外计算湿球温度（℃）
27.7
夏季空气调节室室外计算日平均温度（℃）
31.6
风速
夏季室外平均风速m/s
2.6
2、室内设计参数：
所设计的空调区域皆为办公区，故可采用相同的室内参数.表1-2
温度℃
相对湿度%
噪音等级dB
人员新风量m^3/h
夏季参数
26
60%
35
30
冬季参数
20
60%
35
30
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。
（公式0.1）
式中：
计算时间，h；
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；
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；
——围护结构传热系数，
；
围护结构计算面积，m2；
—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；
—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。
（公式0.2）
式中：
——围护结构传热系数，
；
围护结构计算面积，m2；
——夏季空调室外计算日平均温度，℃；
——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。
（公式0.3）
式中：
——窗玻璃的传热系数，
；
——窗的计算面积，m2；
——计算时刻下的冷负荷温度，℃；
——地点修正系数，℃；
——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。
（公式0.4）
式中：
——窗的构造修正系数；
——地点修正系数；
——内遮阳系数；
——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，
。
2.1.5设备散热冷负荷
（公式0.5）
式中：
F——空调区面积，m2。
qf——电器设备功率密度，W/m2。
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。
（公式0.6）
式中：
同时使用系数，由于缺少实测数据，取
=0.6～0.8；
——计算时刻，h；
——开灯时刻，h；
——从开灯时刻算起到计算时刻的持续时间，h；
——
时刻灯具显热散热的冷负荷系数；
——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：
1.人体显热形成的计算时刻冷负荷按照公式2.7计算公式。
（公式0.7）
式中：
——不同室温和劳动性质时一名成年男子小时显热散热量，W；
计算时刻空调区内的总人数；
——群集系数；
——计算时刻，h；
——人员进入空调区的时刻，h；
——从人员进入空调区的时刻算起到计算时刻的持续时间h；
——
时刻人体显热散热的冷负荷系数。
2.人体散湿形成的潜热冷负荷
（W）计算公式：
（公式0.8）
式中：
——不同室温和劳动性质时一名成年男子小时潜热散热量，W；
计算时刻空调区内的总人数；
——群集系数。
2.1.8空调新风冷负荷
（公式0.9）
式中：
GW——新风量
hw——室外焓值KJ/Kg
hn——室内焓值KJ/Kg
2.2典型房间负荷的人工计算
2.2.1人工负荷计算
取东南方向的1号办公室作为典型房间进行人工负荷计算，计算结果如下。
2.2.1.1屋顶负荷
屋顶冷负荷
时间
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
tc（τ）
39
38
37
36
36
36
36
37
38
40
42
44
45
Δtd
1
kα
1
kр
1
tc
38
37
36
35
34
34
35
36
37
39
40
42
44
tr
26
K
1
A
194
Qc（τ）
1467
1329
1202
1099
1041
1041
1087
1202
1364
1559
1767
1974
2170
2.2.1.2外墙（玻璃幕墙）负荷
南外玻璃幕墙瞬时传热冷负荷
时间
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
tc（τ）
26
27
28
29
30
31
32
32
32
32
32
32
31
Δtd
3
29
27
28
29
30
31
32
32
32
32
32
32
31
tr
26
Δt
3
1
2
3
4
5
6
6
6
6
6
6
5
Kw
4
Aw
20.6*3.6=74
Qc（τ）
799
240
506
799
1039
1279
1465
1572
1652
1652
1598
1492
1279
查表得，CA=0.71,Aw=74*0.75=53m2,综合Cc,s=0.75,DJ,max=174W/m2,长沙地区北纬28.12，位于北区
南外玻璃幕墙投入日射得热引起的冷负荷
时间
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
tc（τ）
0
0
0
1
1
1
1
1
0
0
0
0
0
DJ,max
174
Cc,s
1
Aw
53
Qc（τ）
1245
1798
2767
4012
4980
5810
5533
4288
3112
2213
1660
1107
692
东外玻璃幕墙瞬时传热冷负荷
时间
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
tc（τ）
26
27
28
29
30
31
32
32
32
32
32
32
31
Δtd
3
29
27
28
29
30
31
32
32
32
32
32
32
31
tr
26
Δt
3
1
2
3
4
5
6
6
6
6
6
6
5
Kw
4
Aw`
11.5*3.6=41.5
Qc（τ）
448
134
284
448
583
717
822
881
926
926
896
837
717
CA=0.71,Aw=41.5*0.71=29.5m2,综合Cc,s=0.75,DJ,max=539W/m2,长沙地区北纬28.12，位于北区，
东外玻璃幕墙投入日射得热引起的冷负荷
时间
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
tc（τ）
0
0
0
0
0
0
0
1
1
1
1
1
0
DJ,max
539
Cc,s
1
Aw
30
Qc（τ）
1312
1670
2027
2147
2266
2385
4055
6678
8586
9898
9183
6320
1312
2.2.1.3人员负荷
办公室属轻度劳动，查表2-13.当室温为26℃时，每人的散发的显热和潜热量为58W和123W，由表2-12查群集系数ψ为0.96
人员散热引起的冷负荷
时间
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
CLQ
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0
qs
58
n
194.46*0.3=58
ψ
1
Qc（τ）
1776
2067
2261
2422
2551
2616
2713
2777
2842
2874
2939
2971
1453
ql
123
Qc
6849
6849
6849
6849
6849
6849
6849
6849
6849
6849
6849
6849
6849
合计
8625
8915
9109
9271
9400
9464
9561
9626
9691
9723
9787
9820
8302
2.2.1.4设备负荷
由于安装荧光灯，镇流器消耗功率系数取n1=1，灯罩隔热系数取n2=0.6
照明散热形成的冷负荷
时间
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
CLQ
0
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
n1
1
n2
1
N
194.46*15=2920W
Qc（τ）
0
1209
1507
1559
1577
1594
1594
1612
1629
1647
1664
1664
876
内墙冷负荷
按Q=KiAi（to,m+△ta-tR）计算，式中查的长沙夏季空调室外计算日平均温度32.1°，△ta取1°，tR=26°，K=1.01W/m2·°
北内墙负荷
△ta=1，tR=26，K=1，to,m=32，A=13*3.6=47
Q=KiAi（to,m+△ta-tR）=336
西内墙负荷
△ta=1tR=26K=1to,m=32A=2.4*3.6=9
Q=KiAi（to,m+△ta-tR）=62
楼板冷负荷
△ta=1tR=26K=1to,m=32A=194
Q=KiAi（to,m+△ta-tR）=1394
2.2.1.5各项负荷汇总
各分项逐时冷负荷汇总表
时间
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
屋顶负荷
1467
1329
1202
1099
1041
1041
1087
1202
1364
1559
1767
1974
2170
南外墙负荷
799
240
506
799
1039
1279
1465
1572
1652
1652
1598
1492
1279
东外墙负荷
448
134
284
448
583
717
822
881
926
926
896
837
717
南日射负荷
1245
1798
2767
4012
4980
5810
5533
4288
3112
2213
1660
1107
692
东日射负荷
1312
1670
2027
2147
2266
2385
4055
6678
8586
9898
9183
6320
1312
人员负荷
8625
8915
9109
9271
9400
9464
9561
9626
9691
9723
9787
9820
8302
灯光负荷
0
8915
1507
1559
1577
1594
1594
1612
1629
1647
1664
1664
876
北内墙负荷
336
西内墙负荷
62
楼板冷负荷
1394
总计
1389
6
23002
17402
19334
20885
22291
24118
25860
26960
27618
26556
23214
15347
综上所知，下午四点为最大负荷，负荷为27618.33W。
2.2.2新风负荷
夏季新风负荷Qc.o=Mo*（ho-hR）冬季Qh.o=Mo*cp*（tR-to）
1.新风量
保证人员卫生需求新风量
n
400
每人需求新风（m3/h）
30
M（m3/h）
12000
2.新风负荷
冷负荷：
新风负荷（夏季）
M（m3/h）
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