中央空调设计培训资料.docx

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中央空调设计培训资料

一．空调负荷计算：

（一）、空调负荷计算依据

1.人体的舒适性及空调室内空气的设计参数

一．人体的舒适性

空气调节建筑的一个主要目的就是要为其使用人员创造一个舒适的生活，工作，娱乐或购物等的环境空间。

因此，也可称为人工环境工程的一部分，这一点对于高层高级民用建筑尤为突出。

通常来说，在高层民用建筑空调中，影响人体舒适性的环境因素有以下内容。

1.室内温度

室内温度是影响人员舒适性的最主要因素，也是空调设计中首要考虑的问题。

室温对人员的影响是通过人体表面皮肤的对流换热和导热作用来表现的，无论是冬季还是夏季，过高或低的室内温度都会使人体本身的平衡受到破坏，从而产生极不舒适的感觉，严重时甚至导致室内人员生病的情况发生。

2.相对湿度

相对湿度影响人体表面汗液的蒸发，实际上也是对人梯热平衡的一种影响。

相对湿度过高会使人感到气闷，汗出不来，过低又会使人感觉干燥。

我国北方地区的一些建筑，冬季室内物品经常产生静电，也是相对湿度过低引起的。

相对湿度过低的另一个不良影响是使室内木制家具及装修材料产生裂纹给用户带来直接的经济损失。

3.CO2浓度及新风量

在空调建筑中，通常对门窗的密闭性要求较高，除非特殊要求，采用开窗取新风的办法是不合适的。

然而，今年来由于新鲜空气不足而产生的所谓的空调病，使许多人对空调产生一种抵触心理，因此，必须不断地对人员的活动空间提供一定量的新鲜空气，以稀释室内人员产生的CO2及其他物品产生的有害气体的浓度。

只有当有害气体和CO2的浓度控制在一定的范围时，才能满足室内人员的最低舒适性要求，实际上就是保证人员卫生健康所要求的最低标准。

随着人们生活水平的提高，相信对此的要求也会逐渐提高，这也符合目前学术界正关注的IAQ（室内空气质量）问题的讨论结果和要求。

尽管这样做必须以多耗能源为代价，但如果不这样要求，则是以人的健康为代价，这显然背离了人们最根本的需求及空调建筑的初衷了。

4.室内空气流速

由于空调通风，必然会造成室内空气的流动，气流速度也会对人体造成一定的影响。

最明显的是夏季送冷风时，如果冷空气的流速过大，造成人梯吹冷风的感觉时，会对舒适性产生不利的影响。

5.周围物体的表面温度

由于人体的散热量中，有一部分是通过人体对周围物体的辐射来进行的，辐射散热量的大小取决于人体与物体表面的温差。

因此，周围物体的表面温度也是影响时室内人员冷，热感觉的因素之一。

6.噪声

噪声将使人产生烦躁不安的情绪，有害于人体身心健康。

有效的控制空调通风系统的噪声，是空调设计的一个重要部分。

影响人体舒适性的因素是多方面的。

除上述之外，诸如人员穿衣多少，个人生活习惯，房间的使用性质，都会对其产生一定的影响。

另外，现行的国家和地方的有关标注，规范等，也对上述舒适性参数的设计选用产生一定的制约因素。

要缩合考虑地区、经济条件和节能要求等因素，根据我国国家标准《采暖通风与空气调节设计规范》（GBJ19-87）的规定，对于舒适性空调，室内设计参数如下：

夏季：

温度应采用24~28℃；冬季：

温度应采用18~22℃；

相对湿度应采用40%~65%；相对湿度应采用40%~60%；

风速不应大于0.3m/s。

风速不应大于0.2m/s。

标准中给出的数据是概括性的。

对于具体的民用建筑而言，由于各空调房间的使用功能各不相同，而其室内空调设计计算参数也会有较大的差异。

以下为各种不同用途房间的室内空调设计计算参数可参照以下表格中的数据确定。

（1）客房空调室内设计参数，可根据国标《旅游旅馆建筑热工与空气调节节能设计标准》（GB50189-93）规定的客房空调设计计算参数。

国内旅馆客房空调设计计算参数

房间类型

夏季

冬季

空气中含尘浓度（mg.m-3）

空气温度/℃

相对湿度/%

风速/（m.s-1）

空气温度/℃

相对湿度/%

风速/（m.s-1）

客房

一级

24

≤55

≤0.25

24

≥50

≤0.15

≤0.15

二级

25

≤60

≤0.25

23

≥40

≤0.15

三级

26

≤65

≤0.25

22

≥30

≤0.15

四级

27

─

─

21

─

─

（2）国标GB50189-93规定的餐厅、宴会厅（多功能厅）空调室内设计参数

房间类型

夏季

冬季

空气中含尘浓度（mg.m-3）

空气温度/℃

相对湿度/%

风速/（m.s-1）

空气温度/℃

相对湿度/%

风速/（m.s-1）

餐厅宴会厅

一级

23

≤65

≤0.25

23

≥40

≤0.15

≤0.15

二级

24

≤65

≤0.25

22

≥40

≤0.15

三级

25

≤65

≤0.25

21

≥40

≤0.15

四级

26

─

─

20

─

─

（3）国标GB50189-93规定的康乐中心空调室内空调设计参数

房间类型

夏季

冬季

空气中含尘浓度（mg.m-3）

空气温度/℃

相对湿度/%

风速/（m.s-1）

空气温度/℃

相对湿度/%

风速/（m.s-1）

美容美发室

24

≤60

≤0.15

23

≥50

≤0.15

≤0.25

康乐设施

24

≤60

≤0.25

20

≥40

≤0.25

≤0.15

（4）办公建筑设计规范（JGJ67-89）规定的办公用房室内温度、湿度的设计参数

房间类型

夏季

冬季

空气温度/℃

相对湿度/%

气流平均速度/（m.s-1）

空气温度/℃

相对湿度/%

气流平均速度/（m.s-1）

一般办公室

26~28

≤65

≤0.3

18~20

─

≤0.20

高级办公室

24~27

≤60

≤0.3

20~22

≥35

≤0.20

会议室接待室

25~27

≤65

≤0.3

16~18

─

≤0.20

电话总机房

25~27

≤65

≤0.3

16~18

─

≤0.20

计算机房

24~28

≤60

≤0.3

18~20

─

≤0.20

复印机房

24~28

≤55

─

18~20

─

─

2.空调室外空气的计算参数

室外空气计算参数的取值大小将直接影响室内空气状态和空调费用。

因此，在空调设计中，暖通空调工程师要严格按照规范选用室外空气计算参数作为建筑物围护结构的温差传热量和新风负荷的计算依据。

在选用时暖通空调工程师应该明确下列要求：

（1）设计规范中规定的室外计算参数是按全年少数时间不保证室内温湿度标准而制定的，因此，若室内温湿度必须保证时，应另行规定。

（2）空调系统冬季的加热、加湿所耗费用远小于夏季的冷却去湿所耗费用。

为了便于计算，冬季可按稳定传热方法计算传热量，而不考虑室外气温的波动。

（二）、空调负荷计算

1、空调房间的冷负荷包括

（1）、由于室内外温差和太阳辐射作用，通过建筑物围护结构传入室内的热量形成的冷负荷；

（2）、人体散热、散湿形成的冷负荷；

（3）、灯光照明散热形成的冷负荷；

（4）、其他设备散热形成的冷负荷；

（5）渗透空气所形成的冷负荷

空调房间的冷负荷是确定空调送风系统风量和空调设备的依据。

2、冷负荷计算

（1）围护结构瞬变传热形成冷负荷的计算方法

a、外墙和屋面瞬变传热引起的冷负荷

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下式计算：

Qw=AK（tc-tn）

Qw-----------外墙和屋面瞬变传热引起的逐时冷负荷，W；

A-------------外墙和屋面的面积，㎡

K-------------屋面和外墙的传热系数，W/（㎡.℃）；

tn-------------室内设计温度，℃；

tc-------------外墙和屋面的冷负荷计算温度的逐时值，℃；

以下表格为部分屋面及外墙的结构型式：

外墙结构型式：

墙壁厚（mm）

构造（由外到内）

传热系数[W/（㎡.℃）]

类别

240

砖墙、白灰粉墙

2

Ⅲ

370

1.55

Ⅱ

240

水泥沙浆、砖墙、白灰粉墙

1.97

Ⅲ

370

1.5

Ⅱ

240

水泥沙浆、砖墙、木丝板

1.5

Ⅲ

370

1.26

Ⅱ

240

硅酸盐砖墙、白灰粉刷

2.14

Ⅲ

370

1.62

Ⅱ

屋顶结构型式：

壁厚（mm）

构造（由上到下）

保温层

传热系数[W/（㎡.℃）]

类别

材料

厚度（mm）

35

砾砂外表层5mm、卷材防水层、水泥砂浆找平层、保温层、隔汽层、水泥砂浆找平层、预制钢筋混凝土屋面板、内粉刷

水泥膨胀珍珠岩

25

1.86

Ⅵ

50

1.33

Ⅴ

75

1.04

Ⅴ

100

0.85

Ⅴ

125

0.72

Ⅳ

150

0.62

Ⅳ

175

0.55

Ⅳ

200

0.49

Ⅲ

沥青膨胀珍珠岩

25

1.59

Ⅴ

50

1.07

Ⅴ

75

0.8

Ⅴ

100

0.64

Ⅳ

125

0.53

Ⅳ

150

0.47

Ⅳ

175

0.41

Ⅲ

200

0.36

Ⅲ

加气混凝土、泡沫混凝土

25

2.26

Ⅵ

50

1.78

Ⅴ

75

1.47

Ⅴ

100

1.24

Ⅴ

125

1.08

Ⅳ

150

0.97

Ⅳ

175

0.86

Ⅲ

200

0.78

Ⅲ

沥青蛭石板

25

1.78

Ⅴ

50

1.24

Ⅴ

75

0.97

Ⅳ

100

0.78

Ⅳ

125

0.66

Ⅲ

150

0.57

Ⅲ

175

0.5

Ⅱ

200

0.44

Ⅱ

70

砾砂外表层5mm、卷材防水层、水泥砂浆找平层20mm、保温层、隔汽层、现浇钢筋混凝土屋面板、内粉刷

水泥膨胀珍珠岩

25

1.86

Ⅴ

50

1.33

Ⅴ

75

1.04

Ⅳ

100

0.85

Ⅳ

125

0.71

Ⅵ

150

0.62

Ⅲ

175

0.55

Ⅲ

200

0.49

Ⅲ

沥青膨胀珍珠岩

25

1.58

Ⅴ

50

1.07

Ⅴ

75

0.8

Ⅳ

100

0.64

Ⅳ

125

0.53

Ⅲ

150

0.47

Ⅲ

175

0.41

Ⅲ

200

0.36

Ⅲ

加气混凝土、泡沫混凝土

25

2.26

Ⅴ

50

1.78

Ⅴ

75

1.47

Ⅳ

100

1.24

Ⅳ

125

1.08

Ⅲ

150

0.97

Ⅲ

175

0.86

Ⅲ

200

0.78

Ⅲ

沥青蛭石板

25

1.78

Ⅴ

50

1.24

Ⅳ

75

0.97

Ⅳ

100

0.78

Ⅲ

125

0.66

Ⅲ

150

0.57

Ⅱ

175

0.5

Ⅱ

200

0.44

Ⅱ

注：

以上两表摘自陆耀庆主编的《实用供热空调设计手册》

其余类型的外墙及屋顶结构可参阅《实用供热空调设计手册》。

b、内围护结构冷负荷

内围护结构是指内隔墙及内楼板，它们的冷负荷也是通过温差传热（即与邻室的温差）而产生的，这部分可视为稳定传热，不随时间而变化，其计算公式：

Qn=AnKn（tw+△t-tn）

Kn-----------内墙或内楼板传热系数，W/（㎡.℃）；

An-----------内墙或内楼板面积，㎡；

tw------------夏季空调室外计算日平均温度，℃；

△t----------附加温升，取邻室平均温度与室外平均温度的差值，℃；

c、外玻璃窗瞬变传热引起的冷负荷

在室内外温差作用下，玻璃窗瞬变传热引起的冷负荷按下式计算：

Qw=AwKw（tc-tn）

Qw-----------外玻璃窗瞬变传热引起的冷负荷，W；

Aw-----------窗口面积，㎡；

Kw-----------玻璃窗的传热系数，W/（㎡.K）；

tc-------------玻璃窗的冷负荷温度的逐时值，℃；

d、透过玻璃窗的日射得热引起冷负荷的计算方法

Qw=CaAwCsCiDj.maxCLQ

Qw-----------透过玻璃窗的日射得热形成的冷负荷，W；

Aw-----------窗口面积，㎡；

Ca------------有效面积系数；

Cs------------窗玻璃的遮阳系数；

Ci------------窗内遮阳设施的遮阳系数；

Dj.max--------日射得热因数最大值，W/㎡；

CLQ----------窗玻璃冷负荷系数，无因次。

门窗框材料

门窗类型

空气层厚度（mm）

K[W/（㎡.℃）]

钢、铝

单层玻璃窗、门

6.4

单框双玻璃、门

12

3.9

16

3.7

20-30

3.6

双层玻璃窗

100-140

3

单层+单框双玻璃

100-140

2.5

木、塑料

单层玻璃窗、门

4.7

单框双玻璃、门

12

2.7

16

2.6

20-30

2.5

双层玻璃窗

100-140

2.3

单层+单框双玻璃

100-140

2

木外门

4.5

木内门

2.9

注：

摘自全国民用建筑工程设计技术措施《暖通空调.动力》

e、室内设备散热形成的冷负荷

Qw=QsCLQ

Qw-----------设备和用具显热形成的冷负荷，W；

Qs------------设备和用具实际显热散热量，W；

CLQ----------设备和用具显热散热冷负荷系数；如果空调系统不连续运转，则CLQ=1.0

f、人体显热散热形成的冷负荷

Qw=qsnΦCLQ

Qw-----------人体显热散热形成的冷负荷，W；

qs------------不同室温和劳动性质的成年男子显热散热量，W；

n-------------室内全部人数；

Φ-------某些空调建筑物内的群集系数；

CLQ----------人体显热散热冷负荷系数，应注意对于人员密集的场所（如电影院、剧院、会堂等），由于人体对围护结构和室内物品的辐射换热量相应减少，可取CLQ=1.0

g、人体潜热散热形成的冷负荷

Qc=q1nΦ

Qc-----------人体潜热散热形成的冷负荷，W；

q1-----------不同室温和劳动性质的成年男子潜热散热量，W；

注：

以上所有的空调冷负荷计算公式可参见陆耀庆主编的《实用供热空调设计手册》。

3、民用建筑空调负荷的概算指标

在空调初步设计阶段，空调负荷一般都是根据空调负荷的概算指标来估算的，或根据实际工作中积累起来空调负荷的经验数据进行粗略估算。

所谓空调负荷概算指标是指折算到建筑物中每平方米空调面积（或建筑面积）所需冷冻机负荷值或热负荷值。

以下为部分有代表性的空调负荷概算指标，仅供参考。

其概算指标值可用作设计计算的粗略估算和用作方案阶段、扩初阶段的估算。

序号

建筑物类型及房间名称

冷负荷指标（W）

1

旅游旅馆：

客房标准

80～110

2

酒吧、咖啡厅

100～180

3

西餐厅

160～200

4

中餐厅、宴会厅

180～350

5

商店、小卖部

100～160

6

中庭、接待

90～120

7

小会议室（允许少量吸烟）

200～300

8

大会议室（不允许吸烟）

180～280

9

理发、美容

120～180

10

健身房、保龄球

100～200

11

弹子房

90～120

12

室内游泳池

200～350

13

舞厅（交谊舞）

200～350

14

舞厅（迪斯科）

250～350

15

办公

90～120

16

医院：

高级病房

80～110

17

一般手术室

100～150

18

医院：

洁净手术室

300～500

19

X光、CT、B超诊室

120～150

20

商店：

营业厅

150～250

21

影剧院：

观众席

180～350

22

休息厅（允许吸烟）

300～400

23

化妆室

90～120

24

体育馆：

比赛馆

120～250

25

观众休息厅（允许吸烟）

300～400

26

贵宾室

100～200

27

展览厅、陈列室

130～200

28

会堂、报告厅

150～200

29

图书阅览室

75～100

30

科研、办公

90～140

31

公寓、住宅

80～90

32

餐馆

200～350

注：

摘自陆耀庆主编的《实用供热空调设计手册》

4、新风量负荷的计算

空调新风负荷按下式计算：

QW＝GW（iw－in）

式中QW：

新风负荷，KW

GW：

新风量Kg/s

iw：

室外空气焓值，KJ/kg

in：

室内空气焓值，KJ/kg

为了设计方便，下表给出全国主要城市夏季1kg/s新风量对应不同室内参数的夏季新风负荷值。

使用时，请注意，各城市空调室外设计参数是按照《采暖通风与空气调节设计规范》选定的

表2-67全国主要城市夏季1Kg/s新风量的新风负荷值/Kw

地点

室内干球温度24℃

室内干球温度25℃

室内干球温度26℃

室内干球温度28℃

相对湿度50%

相对湿度55%

相对湿度60%

相对湿度50%

相对湿度55%

相对湿度60%

相对湿度50%

相对湿度55%

相对湿度60%

相对湿度65%

相对湿度55%

相对湿度60%

北京

35.35

32.4

29.96

32.32

29.73

27.1

29.72

26.94

24.14

21.34

21.06

17.9

上海

42.51

40.1

37.71

40.02

37.44

34.87

37.41

34.69

31.96

29.23

28.88

25.8

天津

36.42

34.01

31.62

33.93

31.35

28.78

31.32

28.6

25.87

23.14

22.79

19.71

石家庄

37.61

35.14

37.7

35.06

32.47

29.84

32.46

29.68

26.88

24.08

23.8

20.64

太原

23.69

21.07

18.45

21.07

18.27

15.47

18.34

15.35

12.4

9.39

9.22

5.85

呼和浩特

14.5

11.68

8.83

11.72

8.72

5.71

8.86

5.77

2.44

/

/

/

沈阳

30.49

28.02

25.58

27.94

25.35

27.72

25.34

22.56

19.76

16.96

16.68

13.52

大连

28.9

26.43

23.99

26.35

23.76

21.13

23.75

20.97

18.17

15.37

15.09

11.93

长春

25.97

23.48

20.96

23.4

20.75

18.08

20.74

17.91

15.06

12.21

11.96

8.72

哈尔滨

22.76

20.27

17.75

20.19

17.54

14.87

17.53

14.7

11.85

9

8.75

5.51

南京

43.42

41.01

38.62

40.93

38.35

35.78

38.32

35.6

32.87

30.14

30

26.71

杭州

44.75

42.28

39.84

42.2

39.61

36.98

39.6

36.82

34.02

31.22

30.94

27.78

合肥

43.28

40.81

38.37

40.73

38.14

35.51

38.13

35.35

32.55

29.75

29.47

26.31

福州

42.28

39.81

37.37

39.73

37.14

34.51

37.13

34.35

31.55

28.75

28.47

25.31

南昌

41.8

39.33

36.85

39.25

36.66

34.03

36.65

33.87

31.07

28.27

27.99

24.83

济南

36.61

34.14

31.7

34.06

31.47

28.84

31.46

28.68

25.88

23.08

22.8

19.64

郑州

40.42

37.95

35.51

37.87

35.28

32.65

35.27

32.49

29.69

26.89

26.61

23.45

武汉

43.25

40.78

38.34

40.7

38.11

35.48

38.1

35.32

32.52

29.72

29.44

26.28

长沙

37.42

34.95

32.51

34.87

32.28

29.65

32.27

29.49

26.69

23.89

23.61

20.45

广州

43.23

40.76

38.32

40.68

38.09

35.46

38.08

35.3

32.5

29.7

29.42

26.26

海口

41.85

39.38

36.94

39.3

36.71

34.08

36.7

33.92

31.12

28.32

28.04

24.88

南宁

39.33

36.86

34.42

36.78

34.19

31.56

34.18

31.4

28.6

25.8

25.52

22.36

成都

37.71

35.24

32.68

35.19

32.46

29.74

32.51

29.6

26.7

23.77

23.57

20.25

重庆

39.33

36.84

34.32

36.76

34.11

31.44

34.1

31.27

28.42

25.57

25.32

22.08

贵阳

23.93

21.11

18.26

21.15

18.15

15.14

18.29

15.2

11.87

8.66

8.61

4.99

西安

34

31.53

28.97

31.48

28.75

26.03

28.8

25.89

22.99

20.06

19.86

16.54

银川

19.55

16.73

13.88

16.77

13.77

10.76

13.91

10.82

7.79

4.28

4.23

0.61

二．双变多联