深圳某办公楼中央空调毕业设计论文 - secret - 图文

摘 要

本设计为深圳市某实业有限公司办公楼中央空调系统，拟为之设计合理的中央空调系统，为室内工作人员提供舒适的工作环境。系统采用风机盘管为主承担空调房间的冷负荷与热负荷，每个房间的吊顶内安置一到二个暗装风机盘管。新风则通过独立的新风管道先送入风机盘管，再与回风混合一起送入房间。新风机组安装于新风机房内，每一层楼放置两台新风机组负担该层所有空调房间的新风，该空调系统的优点是占用建筑面积少，可集中供冷和供热。同时各末端装置有独立的开关和调节功能，各房间的温度可独自调节与控制，且防止了空气的交叉感染。

设计内容包括：空调冷负荷的计算；空调系统的划分与系统方案的确定；冷源的选择；空调末端处理设备的选型；风系统的设计与计算；室内送风方式与气流组织形式的选定；水系统的设计、布置与水力计算；风管系统与水管系统保温层的设计；消声防振设计等内容。

本设计依据有关规范考虑节能和舒适性要求，设计的空调系统采用风机盘管——新风系统。

关键字：办公楼；中央空调；风机盘管—新风系统；性能比较。

Abstract

The graduation project designs a central air conditioning system for XX official building in Shenzhen City, so as to create a comfortable work environment for the stuff. This system mainly adopts thetmantidote to undertake the air condition ro11om’s cooling loads and hot loads.Each room’s ceiling settles one or two air-conditions inside.The independent fresh air is sent into thermantidote by the independent fresh air machine firstly,and then mixed with the second-used air and sent into the room together.The independent fresh air machine is installed in the fresh

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air machine room.Each floor places two independent fresh air machines to support the independent fresh air for all the air conditions room in that floor.The advantage of the air condition’s system is that is can reduce the building area,it can both provide with quantity of cold and quantity of heat.Each thermantidote have the function of regulating independently,the temperature of each room can be controlled alone,and the independent fresh air can be sent into air condition room systematically.

It contains: cooling load calculation; the estimation of system zoning; the selection of refrigeration units; the selection of air conditioning equipments; the design of air duct system and calculation; the estimation of air distribution method and the selection of relevant equipments; the design of water system and its resistance analysis; the insulation of air duct plant and chilled water pipes; noise and vibration control; etc.

According to some correlation standard, allow for energy safe and indoor comfort, the air condition system of the design is Fan coil units (FCUs)--fresh air system.

Key words: official building; Central air conditioning;

Fan coil units (FCUs)--fresh air system; The function compare.

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1 绪论

1.1 我国暖通空调的现状及其发展

进入上世纪90年代后，我国的居住环境和工业生产环境都已广泛地应用空调，空调技术已成为衡量建筑现代化水平的重要标志之一 。90年代中期，由于大中城市电力供应紧张，供电部门开始重视需求管理及削峰填谷，蓄冷空调技术提到了议事日程。近年来，由于能源结构的变化，促进了吸收式冷热水机组的快速发展，以及热泵技术在长江中下游地区的应用。

随着生产和科技的不断发展，人类对空调技术也进行了一系列的改进，同时也在积极研究环保、节能的空调产品和技术，已经投入使用了冰蓄冷空调系统、燃气空调、VAV空调系统、地源热泵系统等。暖通空调技术的发展，必然会受到能源、环境条件的制约，所以能源的综合利用、节能、保护环境及趋向自然的舒适环境必然是今后发展的主题。

1.2 建筑空调系统节能国内外研究现状

1.2.1 建筑空调建筑空调系统节能国外研究现状 能源是整个经济系统的基本组成部份，作为一个能源消耗大国，美国在节能和提高能源利用率方面投入了大量的人力、物力。在美国的整个能源消耗中，有约1/3以上消耗在建筑能耗上，这些能耗用来满足人们的热舒适、空气品质、提高人们的生活质量。美国暖通空调制冷工程师协会、美国制冷协会、美国冷却塔协会等组织、美国能源部以及众多暖通空调设备生产厂家如York, Carrier等都为建筑节能做出了很大贡献。特别是美国制冷设备生产厂商投入了大量的资源研究高性能冷水机组，使得冷水机组单位制冷量的能耗仅为20世纪70年代的62.3%。美国在空调冷源水系统方面的研究也卓有成效，在冷却水系统方面着重于降低冷却水流量，以达到减少冷却水泵能耗的目的。日本是一个资源贫困的国家，其主要能源来自进口，同时又是一个能源高消费国家。因此，节能和提高能源的利用率对日本来讲有着重要的意义。长期以来，在建筑节能方面，日本做了大量工作，颁布了许多节能法规，提出了建筑节能的评价方法。日本的一些设备生产厂家对空调和制冷设备的投入也很大。Daikin公司首推的变频VRV系统，为中小型建筑安装集中式空调系统创造了条件；Sany公司则在直燃式冷水机组上成绩卓著。世界各国大力发展可再生能源作为空调冷热源用能。地源热泵供暖空调是一种使用可再生能源的高效节能、环保型的工程系统。在美国地源热泵系统占整个空调系统的20%左右；瑞士40%的热泵为地祸热泵，瑞典65%的热泵为地祸热泵。

1.2.2 建筑空调系统节能国内研究现状

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我国是一个人均资源相对贫乏的国家，因此节能降耗有着十分重要的意义。近年来，由于国民经济的快速发展，使我国的能源显得越来越紧张。

（1）建筑空调系统节能国内研究现状概况

随着经济建设的不断深入和人们生活水平的不断提高，空调建筑物越来越多，建筑物消耗的能量也越来越大，甚至出现了空调系统与经济建设争抢电力资源的情况。因此，在建筑物节能显得十分迫切。在我国建筑总能耗中，空调系统的能耗占有相当大的比重，因此研究探讨空调系统的节能就显得十分重要。在建筑物空调系统运行能耗中，冷源系统的能耗是最大的。近年来，我国暖通空调学术界和工程界在空调冷源系统的节能方面做了大量的研究工作。研究工作主要集中在冷源系统的形式选择上，对压缩式冷水机组和吸收式冷水机组的技术经济比较研究较多，通过对众多方案的分析已经基本达成共识：吸收式冷水机组节电而不节能，对其在我国的应用应区别对待，对于有余热可以利用的地区，应大力提倡使用吸收式冷水机组，而一般建筑物则应采用蒸汽压缩式制冷。当然，在进行冷热源系统的选择时，还要考虑建筑物所在地的气象条件、电力供应状况、能源情况、空调系统有无采用余热回收的可能性等方面的问题。

（2）我国建筑空调系统节能研究有待解决的问题

通过对一些地区空调系统的调查发现，设计人员在涉及选用冷水机组时多考虑其额定工况下的全负荷性能，而对其部分负荷性能的考虑较少。在风冷式冷水机组和水冷式冷水机组的选择应用上我国制冷工程界也存在着认识上的差异。我国在冷源水系统方面的研究目前较少，一般都是按冷水机组的样本提供的冷却水量和冷冻水量进行冷却水泵和冷冻水泵的选择。对于水系统的水泵是否运行节能则关注不多。事实上，对于冷水机组的运行而言，冷凝器和蒸发器都要求定流量，因此，对于冷水机组部分负荷状态运行时，水泵的输出都是全负荷输出，水系统的全年运行能耗是相当大的。因此水系统的节能具有很大的潜力。

1.3 空调系统的设计与建筑节能

空调制冷技术的诞生是建筑技术史一项重大进步，它标志着人类从被动适应宏观自然气候发展到主动控制建筑微气候，在改造和征服自然的过程的又迈出了坚实的一步。但是对空调的依赖也逐渐成为建筑能耗增长的最主要的原因。制冷空调系统的出现为人们创造了舒适的空调环境，但20世纪70年代的全球能源危机，使制冷空调系统这一能源消耗大户面临严重考验，节能降耗成为空调系统设计的关键环节。据统计，我国建筑能耗约占全国总能能耗的35%，空调能耗又约占建筑能耗的50%～60%左右。由此可见，暖通空调能耗占总能耗的比例可高达22.75%。因此，建筑中的空调系统节能已成为节能领域中的一个重点和热点。于

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是降低空调能耗也被纳于建筑节能的任务中，如何更好的利用现在的空调技术服务人类同时又能满足建筑能耗的要求，是现阶段专业技术人员的工作要点。而暖通空调设计方案的好坏直接影响着建筑环境的质量和节能状况。随着科学技术的迅速发展以及对节能和环保要求的不断提高，暖通空调领域中新的设计方案大量涌现，针对同一个设计项目，往往可以有很多不同的设计方案可供选择，设计人员要进行大量的方案比较和优选工作，设计方案技术经济性比较正在成为影响暖通空调设计质量和效率的一项重要工作。如何对暖通空调设计方案进行科学的比较和优选，是暖通空调设计人员在实际设计工作中经常遇到的一个重要技术难题。

1.4 空调的发展和前景 1.4.1 变频空调的发展

变频空调是目前空调消费的流行趋势。它与一般空调比，有着高性能运转、舒适静音。节能环保、能耗低的显著特点，它的出现改善了人们的生活质量。

日本作为变频空调强国，从20世纪80年代初开始到现在，变频空调已占其空调市场的90％左右。变频空调在我国发展速度相当快，不到8年时间就达到与日本先进水平同步。进入2000年，国内个别企业将直流变频技术与PAM控制技术结合应用，使空调完全进入变频空调的最高领域。它不仅使直流变频压缩机的优越性能充分发挥，更能利用数码特点，准确提高能效，达到节能51％的目的。

1.4.2 无氟空调的发展

臭氧层破坏是当前全球面临的重大的环境问题之一，由于以前空调业所采用的传统制冷剂对臭氧层有破坏作用及产生温室效应，对大气造成破坏，因而无氟空调是众所期待的产品。近年来以海尔空调为代表的无氟空调的出现，标志着无氟空调时代的来临。

1.4.3 舒适性空调的发展

健康是空调业发展的主题之一。以前的空调采用了多种健康技术，如负离子、离子集尘、多元光触媒等，这些技术的运用使空调产品的健康性能得到了极大提升。海尔空调把负离子、离子集尘、多元光触媒、双向换新风、健康除湿等领先技术在内的高科技手段组合起来使用，发挥了巨大的威力，而未来空调进步的一个方向也就是对各种技术的灵活使用。

空调气流的舒适度是健康空调的另一个标准。传统空调的送风方式简单直吹人体，易引起伤风、感冒、头痛、关节痛等不舒适状态，因此新近推出的风可以从周围环绕，而不是对人直吹，通过改善空调送风的气流分布，令人感觉更舒适的空调——环绕立体送风、三维立体风健康空调成了热销产品也就不足为奇了。

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1.4.4 一拖多

空调器的发展从一个侧面反映了我国居民居住环境的巨大变化，也为自身发展指明了方向。1993年以前，中国空调市场主要以一拖一为主，1993年海尔推出一拖二空调后，率先将空调业引入了一拖多时代。目前海尔一拖多空调产量突破了百万台足以证明其市场消费能力。海尔MRV网络变频一拖多中央空调的出现以及众多厂家的家用中央空调产品使得家庭中央空调迅速普及。

1.4.5 其它空调新技术的发展

1）HEPA酶技术

HEPA酶杀菌技术，对于0.3微米以上的粉尘吸附率可达99.9 ％，对结核菌、大肠菌等有害细菌具有高效杀菌能力，对霉菌的生长也有很强的抑制作用。 2） 冷触媒技术

冷触媒这一技术采用日本专利，是一种低温低吸附的材料，根据吸附--催化原理，在常温下就能对甲醛等有害物质边吸附边分解成二氧化碳和水，这种触媒不需要再生，不需更换，使用寿命长达十年以上。 3） 体感温度控制技术

智能装在遥控器上的感温元件，感知室内人们活动范围的温度，并将信息发射到主机接收器上，使主机随时调整运行状态，实现真正的体感温度控制自动化。 4） 人感控制技术

人感控制技术利用双红外感应器控测人的方位，自动调节送风方向（左送风、中送风、右送风或全方位送风），风随人行。 5） PTC电辅助加热技术

PTC电辅助加热技术，可在超低温条件下迅速制热，效力强劲，安全可靠，可长期使用。

总之，伴随着科技和社会的进步，节能、环保、健康、智能控制已成为空调发展的大趋势。

2 原始资料

深圳某实业有限公司办公楼，地处广东省深圳市。深圳东邻大亚弯，南临香港新界，面积2020平方公里，地势南高北底，属亚热带气候，风清宜人，降水丰富。

2.1 气象参数

深圳市室外气象参数

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台站位置：北纬23?30?，东经113?80?，海拔92.2 m 大气压力：夏季100.34 Kpa，冬季101.76 Kpa 空调温度：夏季33℃ ，冬季 6℃ 相对湿度：夏季79%，冬季 72% 室外计算日平均温度：31.10℃ 室外平均风速：夏季2.1m/s，冬季3m/s

2.2 建筑概况及工况设定 深圳某实业有限公司办公楼由商务办公、会议、培训等功能组成的综合楼，采用风机盘管加新风系统，这各层的布局基本相同。地上六层，一层高4.2m，二—六层高3.6m，总的建筑面积为640m2。整座大楼的餐厅、办公、会议等设半集中式的中央空调系统，并保持室内空气舒适新鲜。建筑面积为3535 m2。空调设计面积为3000 m2。 该建筑物相关资料如下：

（1）屋面

保温材料为水泥膨胀珍珠岩50mm，卷材防水层5mm，水泥沙浆20 mm，钢筋混凝土35 mm，内粉刷20 mm，通风层200 mm。

（2）外墙

外墙为厚度为240 mm的砖墙，墙外表面为水泥砂浆20 mm，墙为厚为70 mm的石膏板保温层，白灰内粉刷20 mm。

（3）外窗

双层铝合金窗，玻璃为5mm厚的透明普通玻璃，内有白色帘（浅色）作为内遮阳，窗高1.8 m。

（4）人数

人员数的确定是根据各房间的使用功能及使用单位提出的要求确定的。 （5）照明、设备

由建筑电气专业提供，照明设备为暗装荧光灯，镇流器设置在顶棚内，荧光灯罩无通风孔，功率为30w/m2。设备负荷为40 w/m2。

（6）空调使用时间

办公楼空调每天使用10小时，即8：00～18：00。 （7）动力与能源资料

a. 动力：工业动力电 380V－50Hz； b. 能源：由自备空调机房供给。

2.3 初步方案

办公楼的外围护结构多为钢筋混凝土的框架结构,采用自重的轻型墙体材料

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作为外围护结构。初步设定此办公楼采用风机盘管加新风系统，分成两个区（南区和北区）。因为办公室是间歇性使用，白天使用，晚上关闭，人员分布较平均，同时各房间冷热负荷并不相同需要进行个别的调节，导致热湿比不同，所以全空气系统并不适合。每层设有新风机组，可以由同层的新风机组送入室内，和风机盘管一起满足室内的冷热负荷。

本系统管线不复杂，施工方便，夏季空调和冬季供暖同用一套系统，无论从经济、使用寿命，还是从美观、清洁的角度讲，该系统都很符合建筑用途的要求。二～六层办公室风机盘管加新风系统；厕所设置排风扇，保持厕所的相对负压，通过其他房间渗透补充厕所风量，再通过厕所风机排出，使厕所异味不能扩散至其他房间。正压控制的问题，为防止外部空气流入空调房间，设定保持室内5～10Pa正压，送风量大于排风量时，室内将保持正压。

方案中的冷热源初选为风冷热泵型冷热水机组，最主要的决定因素是对象的使用功能和四周环境。办公楼无生活热水的需求，因而冬季的热负荷较小，加上冬季室外环境也不太恶劣，使用热泵完全可以满足要求，没有单独设置热源的必要。

3 空调系统的负荷计算

为连续保持空调房间恒温、恒湿在某一时刻需向房间供应的冷量称为冷负荷；为维持室内相对湿度恒定需从房间去除的湿量成为湿负荷。房间冷、湿负荷也是确定空调系统送风量及各种设备容量的依据。

空调房间或区域的夏季计算得热量，应根据下列各项确定：

1．通过维护结构传入的热量； 2．透过外窗进入的太阳辐射热量； 3．人体散热量； 4．照明散热量；

5．设备、器具、管道及其他内部热源的散热量； 6．食品或物料的散热量； 7．渗透空气带入的热量；

8．伴随各种散湿过程产生的潜热量。

空调房间或者区域的夏季冷负荷，应根据各项得热量的种类性质以及空调房间或区域的蓄热特性进行分别计算。通过维护结构进入的不稳定传热量、透过外窗进入的太阳辐射热量、人体散热量以及非全天使用的设备、照明灯具的散热量

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等形成的冷负荷，宜按不稳定传热方法计算确定，此空调工程设计采用冷负荷系数。

空调房间或区域的夏季计算散湿量，应根据下列各项确定

1．人体散湿量； 2．渗透空气带入的湿量； 3．化学反应过程的散湿量；

4．各种潮湿表面、液面或液流的散湿量； 5．食品或气体物料的散湿量； 6．设备散湿量；

7．通过维护结构的散湿量。

确定散湿量时，应根据散湿源的种类，分别选用适宜的群集系数、负荷系数和同时使用系数，有条件时，应采用实测数值。一般民用建筑不计算上述第2项和第7项。

3.1 室内空调设计参数

在进行空调设计时，无论是舒适性空调还是工艺性空调的设计，都应以人体的舒适感为确定室内设计条件的最基本要求。此外还应考虑经济方面的因素。在具体确定室内设计参数时，应根据不同建筑及房间使用或业主的使用标准要求，在所给范围内灵活选取。查《暖通空调》[1]表2-2得办公楼室内设计参数。

表3—1 办公楼室内设计参数

名 称 展 厅 季节 夏季 冬季 夏季 冬季 夏季 冬季 培训室 夏季 冬季 夏季 冬季 温度(℃) 25 18 25 18 25 18 25 18 25 20 湿度(%) 65 50 65 50 65 50 65 50 55 50 人员密度 0.3 照明标准 40 设备标准 0 接待厅 电教室 0.3 20 5 0.3 20 5 0.3 20 5 咖啡厅 0.4 10 0 9

贵宾室 夏季 冬季 25 20 25 20 25 20 25 18 25 20 25 20 25 20 25 20 55 50 55 45 55 45 65 50 55 45 55 45 55 45 55 45 0.2 20 0 经理室 夏季 冬季 夏季 冬季 夏季 冬季 夏季 冬季 夏季 冬季 夏季 冬季 夏季 冬季 0.1 11 13 办公室 0.1 11 13 会议室 0.3 20 5 公司分部 0.2 11 13 厂部中心 0.2 11 13 商务中心 0.2 11 13 消防控制室 0.2 11 13

3.2 冷负荷计算

3.2.1 夏季冷负荷计算依据

夏季空调冷负荷采用逐时冷负荷系数法 （1） 围护结构瞬变传热形成冷负荷的计算方法

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：

Qc(?)?AK(tc(?)?td?tR) （3-2-1）

式中 Qc(?)——外墙和屋面的传热引起的逐时冷负荷，W； A——外墙和屋面的面积，m2； td——地方温差修正值

K——外墙和屋面的传热系数，Wm2??C；

tR——室内计算温度，?C；

.. tc(?)——外墙和屋面冷负荷计算温度的逐时值，?C。

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（2） 内维护结构冷负荷

当邻室为通风良好的非空调房间时，通过内墙和楼板的温差传热而产生的冷负荷可按上式计算。当邻室有一定的发热量时，通过空调房间隔墙、楼板、内窗、内门等内维护结构的温差传热而产生的冷负荷，可视作稳定传热，不随时间而变化，可按下式计算：

.Qc(?)?AiKi(to.m??ta?tR) （3-2-2）

式中 Ki——内维护结构（如内墙、楼板等）的传热系数，Wm2??C； Ai——内维护结构的面积，m2；

to.m——夏季空调室外计算日平均温度，?C；

?ta——附加温升。

（3） 外玻璃窗瞬变传热下的冷负荷

在室内外温差作用下，通过外玻璃窗瞬变传热引起的冷负荷可按下式计算：

Qc(?)?cwAwKw(tc(?)?td?tR) （3-2-3）

式中 cw——窗框修正系数；

.

.Qc(?)——外玻璃窗瞬变传热引起的冷负荷，W；

Aw——窗口面积，m2；

Kw——外玻璃窗传热系数，Wm2??C； tc(?)——外玻璃窗的冷负荷温度的逐时值，?C； td——地点修正系数。

（4） 透过玻璃窗的日射得热引起的冷负荷的计算方法

透过玻璃窗进入室内的日射得热引起的逐时冷负荷Qc(?)按下式计算：

.Qc(?)=CaAwCsD

式中 Aw——窗口面积，m2； Ca——有效面积系数

.jmaxCLQ （3-2-4）

CLQ——窗玻璃冷负荷系数，无因次。

（5） 设备散热形成的冷负荷计算

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设备和用具显热形成的冷负荷按下式计算：

Q..c(?)=QSCLQ （3-2-5）

式中 Q.

c(?)）——设备和用具显热形成的冷负荷，W； . QS——设备和用具的实际显热散热量，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行，

则CLQ=1.0

电子设备：

Q.s?1000n1n2n3N（1?η）/η （3-2-6）

式中 N——电动设备的安装功率，kW；

Ki——内围护结构的传热系数，Wm2??C； ?——电动机效率；

n1——利用系数，是电动机最大实效功率与安装功率之比，一般可取

0.7～0.9，可用于反映安装功率的利用程度；

n2——电动机负荷系数，定义为电动机每小时平均实耗功率与机器

设计最大 实耗功率之比，对计算机可取1.0，一般仪表取0.5～0.9；

n3——同时使用系数，定义为室内电动机同时使用的安装功率与总

安装功率之比，一般取0.5～0.8。

（6）照明散热形成的冷负荷计算

当电压一定时，室内照明散热量是不随时间变化的稳定散热量，但是照明散热方式仍以对流和辐射两种方式进行散热，因此照明散热形式的冷负荷计算仍采用相同的冷负荷系数。

Q.c(?)?1000n1n2NCLQ （3-2-7） 式中 Q.c(?)——灯具散热形成的冷负荷，W；

N——照明灯具所需功率，kW；

n1——镇流器消耗功率系数，当明装荧光灯的镇流器装在空调房

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间内时，取 n1=1.2；当暗装荧光灯镇流器装高在顶棚时，可取n1=1.0；

n2——灯罩隔热系数，当荧光灯罩上部穿有小孔(下部为玻璃板)，

可利用自然通风散热于顶棚内时，取n2=0.5～0.6；而荧光灯罩无通风 孔者n2=0.6～0.8；

CLQ——照明散热冷负荷系数。 （7） 人体散热形成的冷负荷计算

室内人员显热散热形成的冷负荷，其计算公式为：

Qc(?)?qSn?CLQ （3-2-8）

式中 Qc(?)——人体显热散热形成的冷负荷，W；

qs——不同室温和劳动性质成年男子显热散热量，W； n——室内全部人数；

.

.?——群集系数；

QLQ——人体显热散热冷负荷系数。

（8） 夏季空调新风冷负荷

Qc.o =Mo（ho—hR） （3-2-9）

式中 Qc.o——夏季新风冷负荷，kw； Mo——新风量，kg/s；

ho——室外空气的焓值，kJ/kg； hR——室内空气的焓值，kJ/kg；

3.2.2 冷负荷的计算过程及结果

以二楼左侧办公室202为例 1.南外墙冷负荷

由《暖通空调》[1]附录表2-4查得Ⅱ型外墙冷负荷计算温度，由公式（3-2-1）计算，将其逐时值及计算结果列入表3-2中。计算公式同上。

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表3-2 南外墙冷负荷

时间 tc(t) td kα kβ tc(t) tR ，8：00 9：00 10：00 11：00 12：00 13：00 14：00 15：00 16：00 17：00 18：00 34.6 34.2 33.9 33.5 33.2 32.9 1.02 1 0.94 33.48 33.11 32.82 32.45 32.17 31.88 25 8.48 8.11 7.82 7.45 7.17 6.88 1.26 12.6 6.79 6.88 7.07 7.35 7.82 31.79 31.88 32.07 32.35 32.82 32.8 32.9 33.1 33.4 33.9 △t K A Qc(t)? 134.67 128.7 124.23 118.26 113.78 109.30 107.81 109.30 112.29 116.76 124.23 表3-3 东外墙冷负荷

时间 tc(t) td kα kβ tc(t) 34.80 34.33 tR ，8：00 9：00 10：00 11：00 12：00 13：00 14：00 15：00 16：00 17：00 18：00 36.0 35.5 35.2 35.0 35.0 35.2 1.02 1 0.94 34.05 33.86 33.86 34.05 25 9.80 9.33 9.05 8.86 8.86 9.05 1.26 6.3 9.42 9.89 10.36 10.83 11.21 34.42 34.89 35.36 35.83 36.21 35.6 36.1 36.6 37.1 37.5 △t K A Qc(t)? 69.67 66.71 64.93 63.75 63.75 64.93 67.30 70.26 73.22 76.18 78.55

办公室内墙，通过温差传热产生冷负荷，可视作稳态传热，不随时间变化。查《实用供热空调设计手册》[2]表11.5-1得钢筋混凝土楼板的稳态传热系数为2.73W/ m2℃。由于其地下室为制冷机房，产生一定的热量，由[4]表2-10查得附加升温△t=2℃。由内墙冷负荷计算公式（3-2-2）计算其冷负荷。

QC=2.31?（7.5+6）?4?（33+4-26）=1247.40W

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2. 南外窗瞬时传热冷负荷

根据玻璃在ai=8.7w/(m2k)和a0=18.6w/(m2k)条件下，由[4]附录2-8查得kw=2.93 w/(m2k)。在由附录2-9查得玻璃窗传热系数的修正值，对金属双层窗应乘1.2的修正系数。由附录2-10查得玻璃窗冷负荷计算温度tc(?)，根据公式（3-2-3）计算，计算结果列入表2-4中。

表3-4 南外窗瞬时传热冷负荷

时间 tc(τ) td t'c(τ) tR 25.9 27.9 28.0 28.9 29.8 8:00 26.9 9:00 27.9 10:00 29.0 11:00 29.9 12:00 30.8 13:00 31.5 1 30.5 25.00 0.9 2.9 3 3.9 4.8 5.5 2.94 9 23.81 76.73 79.38 103.19 127.01 145.53 156.11 164.05 164.05 158.76 148.18 5.9 6.2 6.2 6 5.6 30.9 31.2 31.2 31 30.6 14:00 31.9 15:00 32.2 16:00 17:00 18：00 32.2 32.0 31.6 △t kw Aw Qc(t)

由《暖通空调》[1]附录2-15种查得双层钢窗有效面积系数ca=0.75，故钢窗的有效面积Aw=9×0.75=6.75 m2。

由[1]附录2-13查得遮挡系数cs=0.78，由[1]附录2-14中查得遮阳系数ci=0.5，于是综合遮阳系数cc.s=0.78×0.5=0.39。再由[1]附录2-12中查得纬度23.30时，南向日晒得热因数最大值Dj.max=174.00 w/m2。因深圳地区北纬23.30，属于北区，故由[1]附录2-17查得北区由内遮阳的玻璃窗冷负荷系数逐时值cLQ。用公式(3-2-4)计算逐时进入玻璃窗日射得热引起的冷负荷，列入表3-5中

表3-5 南外窗透射得热引起的冷负荷

时间 8:00 9:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18：00 15

CLQ Cc.s Dj.max Aw 0.26 0.40 0.58 0.0.72 0.84 0.80 0.39 174.00 6.75 0.62 0.45 0.32 0.24 0.16 Qc(t) 119.09 183.22 265.67 329.80 384.77 366.44 283.99 206.12 146.58 109.93 73.29

3. 灯光冷负荷 由于暗装荧光灯，故镇流器消耗功率系数n1取1.0。灯罩隔热系数取0.8。由[1]附录2-22得照明散热冷负荷系数，按公式（3-2-6）计算，其结果列入表3-6中。

表3-6 灯光冷负荷

时间 8:00 CLQ n1 n2 N 0.68 9:00 0.86 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18：00 0.89 0.90 0.91 0.91 1.00 0.80 673.2 0.92 0.93 0.94 0.0.95 0.95 Qc(t) 366.22 463.16 479.32 484.70 490.09 490.09 495.48 500.86 506.25 511.63 511.63

4. 人体冷负荷

由于办公室属极轻劳动。查[1]表2-13,当室温为25oc时，每人散发的显热和潜热量为65w和69w，由[1]表2-12查得群集系数为0.96，由《民用建筑空调设计》[3]表1.3-4查得办公类建筑室内人数为0.2人/ m2。由此算得此办公室的人数为0.2×6×7.5≈9人。由[1]附录2-23查得人体潜热散热冷负荷系数逐时值。按式（3-2-7）计算人体显热散热逐时冷负荷，并列入表3-7中。

人体潜热引起的冷负荷为潜热散热乘以群集系数，计算结果列入表2-7中。

表3-7 人员散热引起的冷负荷

时间 CLQ qs n j 8:00 0.53 9:00 0.62 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18：00 0.69 0.74 0.77 0.80 65 9 0.96 0.83 0.85 0.87 0.89 0.42 Q'c(t) 297.65 348.19 387.50 415.58 432.43 449.28 466.13 477.36 488.59 499.82 235.87 16

ql Qc 69 596.16 合计 893.81 944.35 983.66 1011.74 1028.59 1045.44 1062.29 1073.52 1084.75 1095.98 832.03

由于室内保持正压,高于大气压力，所以不需要考虑由室外空气渗透所引起的冷负荷。现将上述各项计算结果列入表3-8中，并逐时相加，以便求得室内冷负荷的最大值。

表2-8 各项逐时相加冷负荷总表

时 间 8:00 9:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18：00 南外窗传 23.81 76.73 79.38 103.19 127.01 145.53 156.11 164.05 164.05 158.76 148.18 南外窗透 119.09 183.22 265.67 329.80 384.77 366.44 283.99 206.12 146.58 109.93 73.29 南外墙 134.67 128.70 124.23 118.26 113.78 109.30 107.81 109.30 112.29 116.76 124.23 东外墙 69.67 66.71 64.93 63.75 63.75 64.93 67.30 70.26 73.22 76.18 78.55 内 墙 1247.40 1247.40 1247.40 1247.40 1247.40 1247.40 1247.40 1247.40 1247.40 1247.40 1247.40 人员负荷 893.81 944.35 983.66 1011.74 1028.59 1045.44 1062.29 1073.52 1084.75 1095.98 832.03 灯光负荷 366.22 463.16 479.32 484.70 490.09 490.09 495.48 500.86 506.25 511.63 511.63 总 计 2854.67 3110.27 3244.59 3358.84 3455.39 3469.13 3420.38 3371.51 3334.54 3316.64 3015.31

5. 夏季空调新风冷负荷

查[4]表11.1-6可知办公室人均新风量为20m3/h,由湿空气焓湿图查得：室内

?=65%)；空气焓值为58.44 kJ/kg (tR=25℃，室外空气焓值为89.76 kJ/kg（to=33.0℃，ts =27.9℃）.在1000.34Pa的焓湿图上，已知室外干球温度核、湿球温度可得出空气的比容为0.85 m3/kg，则

ma =20×43.2=0.0467 kg/s

将已知条件与计算条件代入式中，则有：

Qc=0.0467×（89.76-58.44）=1.703 kW

.办公室的夏季设计负荷（不考虑风机和管道的温升所引起的冷负荷）

Q=1.703+3.455=5.158 kW

.其他房间计算方法大致相同,将其结果列入表3-8

表3-8 办公楼夏季负荷汇总表

房间 计算面积 计算房 间 17

面积指标 负荷最大新风冷负荷

编号 m2 101 102 103 104 105 大厅南 大厅北 201 202 203 204 205 大厅南 大厅北 301 302 303 304 305 大厅南 大厅北 401 402 403 404 405 大厅南 大厅北 501 502 503 504 43.2 43.2 64.8 64.8 43.2 140.4 74.4 43.2 43.2 64.8 64.8 43.2 53.28 74.4 43.2 43.2 64.8 64.8 43.2 63.28 74.4 43.2 43.2 64.8 64.8 43.2 63.28 74.4 43.2 43.2 64.8 64.8 人数 个 30 30 30 30 30 15 15 20 20 30 20 20 15 15 20 20 20 20 20 15 15 20 20 30 20 20 15 15 40 30 40 30 冷负荷 W 4015 4230 5907 4858 3940 8033 3793 2562 2862 5904 3643 2586 5318 2496 4152 4086 7212 5232 4176 6334 2496 3068 3083 5632 3711 3092 6334 2496 2757 3714 5132 3643 湿负荷 kg/h 1.0014 1.0014 0.6008 1.0014 1.0014 1.373 1.0892 0.2003 0.2003 0.6008 0.3004 0.2003 0.494 0.6898 1.0014 1.0014 1.5021 1.5021 1.0014 0.5867 0.6898 0.4006 0.4006 0.6008 0.4006 0.4006 0.5867 0.6898 0.2003 0.2003 0.3004 0.3004 18

值出现的W/ m2 92.94 97.92 91.16 74.97 91.20 57.22 50.98 59.31 66.25 91.11 56.22 59.86 99.81 33.55 96.11 94.58 111.30 80.74 96.67 100.09 33.55 71.02 71.37 86.91 57.27 71.57 100.09 33.55 63.82 85.97 79.20 56.22 时刻H 13:00 16:00 16:00 17:00 13:00 9:00 10：00 15：00 16：00 16：00 10：00 9：00 15：00 16：00 16：00 17：00 17：00 9：00 10：00 16：00 16：00 16：00 10：00 9：00 10：00 16：00 16：00 16：00 10：00 9：00 16：00 16：00 W 2571 4059 4732 2030 4059 4397 2330 1704 1704 10336 2434 1704 1723 2349 3758 3758 5429 5429 3550 2036 2036 3164 3164 9493 4868 3164 2036 2349 4381 2191 6328 3286

505 大厅南 大厅北 601 602 603 604 605 大厅南 大厅北 合 计 43.2 63.28 74.4 43.2 43.2 64.8 64.8 43.2 53.38 74.4 2439 40 15 15 20 20 20 20 20 15 15 930 2781 6334 2496 4500 4690 7600 5900 4325 5145 6021 186289 0.2003 0.5867 0.6898 1.0014 1.0014 1.5021 1.5021 1.0014 0.521 0.7261 30.253 64.38 100.09 33.55 104.17 108.56 117.28 91.05 100.12 96.38 80.93 76.39 16：00 17：00 17：00 15：00 16：00 16：00 16：00 16：00 17：00 17：00 16：00 4381 2036 2036 3758 3758 5429 5429 3758 1566 2036 150737 最大冷负荷出现在下午四点钟 3.3热负荷的计算 3.3.1冬季热负荷的计算依据

冬季室内耗热量主要包括以下两个方面：

1．维护结构基本耗热量及附加耗热量； 2．外门、外窗的冷风渗透耗热量； 冬季室内得热量主要来自以下三个方面：

1．人体散热量； 2．照明灯具散热量； 3．设备散热量。

冬季室内散湿量主要来自人体散湿量，热负荷的计算采用稳态计算法 1.围护结构的热负荷

围护结构的耗热量包括基本耗热量和附加耗热量两部分； 围护结构的基本耗热量：

Qj=Aj·Kj·(tR-to.w)·α （3-3-1）

式中 Qj——j部分围护结构的基本耗热量，W； Aj ——j部分围护结构的表面积，m2；

Kj——j部分围护结构的传热系数，W/(m2·℃)； tR——冬季室内计算温度，℃； to.w ——冬季室外空气计算温度，℃；

19

α——围护结构的温差修正系数，见[1]第13页，表2-4；

(1) 朝向附加耗热量：

朝向附加耗热量是考虑建筑物受太阳照射影响而对维护结构基本耗热量的修正。不同朝向的维护结构的修正率见表3-9。

表3-9 围护结构的朝向修正率

朝向 修正率 0 －5％ －10％～－15％ －15％～－25％ 北、东北、西北朝向 东、西朝向 东南、西南朝向 南

向 (2) 高度附加耗热量：

由于室内温度梯度的影响，往往使房间上部的传热量加大。因此规定：当房间净高超过4米时，每增加1米，附加率为2％，但最大附加率不超过15％。应注意：高度附加率应加在基本耗热量和其他附加耗热量的总和上。 (3) 风力附加耗热量：

风力附加耗热量是考虑室外风速变化而对维护结构基本耗热量的修正。在计算基本耗热量时，外表面换热系数是对应风速约为4m/s的计算值。我国大部分地区冬季平均风速为2～3m/s。因此《规范》规定，一般情况下，不必考虑风力附加。

综合(1) 、(2)、(3)、(4)通过维护结构的总耗热量可Q用下式综合表示：

Q= ( 1＋X ) ×K × F × ( t–t’) ×( 1 + X + X )]

gnwchf

??其中： Xg ——高度附加率，0 ≤ Xg ≤ 15％； Xch——朝向修正率，见表2－1； Xf ——风力附加率，Xf ≥ 0 。 2. 冷风渗透耗热量

在风力和热压造成的室内外压差作用下，室外的冷空气通过门、窗等缝隙渗入室内，被加热后逸出，此部分耗热量为冷风渗透耗热量。

为防止外界环境空气进入空调房间，干扰空调房间内温湿度变化而破坏室内洁净度，需要在空调系统中由一定量的新风来保持房间的正压。因此，空调房间冬季可以不考虑冷风渗透耗热量。故，在此空调设计设计中忽略此项。

20

以202办公室为例，将计算结果列入下表：

表3-10 热负荷计算表 室内外温差围护结构 传热系数 的计算修正温差 系数 名称及方向 面积(m) 南外墙 南外窗 西内墙 地面1 地面2 地面3 21.6 10 25.92 22.4 14.4 6.4 2基本耗热量 耗热量修正 w/(m.k) 0.62 3.46 2.42 0.47 0.23 0.12 2tR-to 19 19 19 19 19 19 1 1 1 1 1 1 254.45 657.4 1191.8 200.03 62.928 14.592 朝向修风力正率 附加 20 20 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 修正值 1 1 1 1 1 1 修正后高度的热量 附加 305.34 788.88 1191.8 200.03 62.928 14.592 0 0 0 0 0 0 房间热负荷（W）

2563.57 其他房间计算结果相同，计算结果列入下表：

表3-11 房间热负荷汇总表

房间号 热负荷 房间号 热负荷 房间号 热负荷 房间号 热负荷 房间号 热负荷 房间号 热负荷 房间号 热负荷 1001 470 1010 660 2008 830 3008 781 4008 781 5008 781 6006 2209 1002 2568 1011 2966 2009 335 3009 359 4009 359 5009 359 6007 385 1003 886 2001 450 3001 403 4001 450 5001 765 5010 1000 6008 1800 1004 1366 2002 2564 3002 1598 4002 1786 5002 1786 5011 951 6009 857 1005 0 2003 980 3003 2088 4003 980 5003 1447 6001 2933 1006 2194 2004 2321 3004 980 4004 2321 5004 980 6002 2467 1007 1805 2005 1832 3005 1872 4005 1832 5005 1832 6003 3399 1008 1129 2006 1264 3006 1191 4006 1191 5006 4717 6004 1787 76439 1009 0 2007 0 3007 0 4007 0 5007 0 6005 2506 总热负荷 空气调节系统方案及设备的选择

21

4 系统方案论证

（1）建筑特点

办公楼的外围护结构多为钢筋混凝土的框架结构,采用自重的轻型墙体材料作为外围护结构。大量采用玻璃幕墙,采用大面积单层玻璃幕墙加铝合金饰板作为高层写字楼外围护结构的主流,其玻璃幕墙主要为6mm或8mm厚度的热反射镀膜玻璃。办公楼由吊顶或架空地板形成办公自动化机器和通讯设备的线性空间，办公楼的净高为2.6m左右。 （2）使用特点

办公楼的使用性质与时间全楼大体一致,所以整幢楼可选择用同样的空调系统和设备,管理比较方便。办公楼一般采用集中或半集中空调系统。 （3）办公楼空调系统注意事项

a．分区问题：按建筑物分为内区和外区,也可以按朝向分或根据房间用途、标 高低、负荷变化以及使用时间等特点划分系统。

b．过度季节问题：过度季节外区可不用冷热源,但内区仍需要降温,这时应用室外空气直接进入内区降温,即节能又简单;或考虑采用一台小容量的制冷机。 c．加班问题：个别办公楼或某层需要节假日加班,为此最好不要设太大的集中空调系统。

d．特殊房间的个别控制问题：用风机盘管系统以便控制。

4.1方案比较

表4-1 全空气系统与空气－水系统方案比较表 [2]

比较项目 全空气系统 1． 空调与制冷设备可以集中布置在机房 设备布置与机房 2． 机房面积较大层高较高 3． 有时可以布置在屋顶或安设在车间柱间平台上 1． 空调送回风管系统复杂、布风管系统 置困难 2． 支风管和风口较多时不易均衡调节风量 空气－水系统 1． 只需要新风空调机房、机房面积小 2． 风机盘管可以设在空调机房内 3． 分散布置、敷设各种管线较麻烦 1． 放室内时不接送、回风管 2． 当和新风系统联合使用时，新风管较小 22

节能与经济性 1． 可以根据室外气象参数的变化和室内负荷变化实现全年多工况节能运行调节，充分利用室外新风减少与避免冷热抵消，减少冷冻机运行时间 2． 对热湿负荷变化不一致或室内参数不同的多房间不经济 3． 部分房间停止工作不需空调时整个空调系统仍需运行不经济 1． 灵活性大、节能效果好，可根据各室负荷情况自我调节 2． 盘管冬夏兼用，内避容易结垢，降低传热效率 3． 无法实现全年多工况节能运行 使用寿命 安 装 使用寿命长 设备与风管的安装工作量大周期长 空调与制冷设备集中安设在机房便于管理和维护 可以严格地控制室内温度和室内相对湿度 可以采用初效、中效和高效过滤使用寿命较长 安装投产较快，介于集中式空调系统与单元式空调器之间 布置分散维护管理不方便，水系统布置复杂、易漏水 对室内温度要求严格时难于满足 维护运行 温湿度控制 过滤性能差，室内清洁度要求较高时难于满足 空气过滤与净化 器，满足室内空气清洁度的不同要求，采用喷水室时水与空气直接接触易受污染，须常换水 消声与隔振 可以有效地采取消防和隔振措施 空调房间之间有风管连通，使各必须采用低噪声风机才能保证室内要求 各空调房间之间不会互相污染 风管互相串通 房间互相污染，当发生火灾时会通过风管迅速蔓延

表3-2 风机盘管+新风系统的特点表[2]

23

优点 1)布置灵活，可以和集中处理的新风系统联合使用，也可以单独使用 2)各空调房间互不干扰，可以独立地调节室温，并可随时根据需要开停机组,节省运行费用，灵活性大，节能效果好 3)与集中式空调相比不需回风管道，节约建筑空间 4)机组部件多为装配式、定型化、规格化程度高，便于用户选择和安装 5)只需新风空调机房，机房面积小 6)使用季节长 7)各房间之间不会互相污染 1)对机组制作要求高，则维修工作量很大 2)机组剩余压头小室内气流分布受限制 缺点 3)分散布置敷设各中管线较麻烦，维修管理不方便 4)无法实现全年多工况节能运行调节 5)水系统复杂，易漏水 6)过滤性能差 适用性 适用于旅馆、公寓、医院、办公楼等高层多层的建筑物中, 需要增设空调的小面积多房间建筑室温需要进行个别调节的场合

表3-3 风机盘管的新风供给方式表[2]

供给方式 示意图 特点 适用范围 1)人少，无正压要求，清洁度要求不高的空调房间 2)要求节省投资与运行费用的房间 3)新风系统布置有困难或旧有建筑改造 1)无规律渗透风，室温不均匀 房间缝隙自然渗入 2)简单、方便 3)卫生条件差 4)初投资与运用费用低 5)机组承担新风负荷，长时间在湿工况下工作 1)新风口可调节，冬、夏季最小新风量；过渡季大新风量 2)随新风负荷变化，室内直 接受影响 3)初投资与运行费节省 24

机组背面墙洞引入新风 同上 房高为6m以下的建筑物

4)须作好防尘、防噪声、防雨、防冻措施 5)机组长时间在湿工况下工作 1)单设新风机组，可随室外单设新风系统，独立供给室内 气象变化进行调节，保证室内湿度与新风量要求 2)投资大 3)占有空间多 4)新风口尽量紧靠风机盘管，为佳 1)单设新风机组，可随室外气象变化进行调节，保证室单设新风系统供给风机盘管 内湿度与新风量要求 2)投资大 3)新风按至风机盘管，与回风混合后进入室内，加大了风机风量，增加噪声 要求卫生条件严格的房间，目前较少采用此种方式 要求卫生条件严格和舒适的房间，目前最常采用此方式

本设计为办公楼的空调系统设计，系统的选定应注意档次和安全的要求，按负担室内空调负荷所用的介质来分类可选择四种系统——全空气系统、空气—水系统、全水系统、冷剂系统。全空气系统分一次回风式系统和二次回风式系统，该系统是全部由处理过的空气负担室内空调冷负荷和湿负荷；空气—水系统分为再热系统和诱导器系统并用、全新风系统和风机盘管机组系统并用；全水系统即为风机盘管机组系统，全部由水负担室内空调负荷，在注重室内空气品质的现代化建筑内一般不单独采用，而是与新风系统联合运用；冷剂系统分单元式空调器系统、窗式空调器系统、分体式空调器系统，它是由制冷系统蒸发器直接放于室内消除室内的余热和余湿。对于较大型公共建筑，建筑内部的空气品质级别要求较高，全水系统和冷剂系统只能消除室内的余热和余湿，不能起到改善室内空气品质的作用，所以全水系统和冷剂系统在本次的建筑空调设计时不宜采用。

终上所述，拟采用风机盘管加新风系统，风机盘管的新风供给方式用单设新风系统，独立供给室内。

4.2方案的确定

本办公楼采用风机盘管加新风系统，分成两个区（南区和北区）。因为办公

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室是间歇性使用，白天使用，晚上关闭，人员分布较平均，同时各房间冷热负荷并不相同需要进行个别的调节，导致热湿比不同，所以全空气系统并不适合。每层设有新风机组，可以由同层的新风机组送入室内，和风机盘管一起满足室内的冷热负荷。

风机盘管空调方式，这种方式风管小，可以降低房间层高，但维修工作量大，如果水管漏水或冷水管保温不好而产生凝结水，对线槽内的电线或其它接近楼地面的电器设备是一个威胁，因此要求确保管道安装质量。风机盘管加新风系统占空间少，使用也较灵活，但空调设备产生的振动和噪音问题需要采取切实措施予以解决。对于该系统所存在的缺点，可在设计当中根据具体的问题予以解决和弥补。

冷热源由风冷冷热水机组提供。夏季供水/回水温度为7/12℃，冬季供水/回水温度为 45/40℃。该工程水系统采用双管制、水平同程式、垂直议异程式、一次泵定水量系统。系统新风由分层设置的新风机组供给，风机盘管只承担房间冷负荷，新风负荷由新风机组承担。采用该系统的理由如下：

1.选择双管制水系统的理由：在风机盘管水系统中，由一条供水管和一条回水管构成的水系统称为双管制水系统。供水管根据房间负荷要求向房间提供冷冻水或热水。由于其系统简单，初投资低，是目前我国绝大多数高层民用建筑中采用的空调水系统方式。其特点如下： (1) 该系统简单明了，冬夏季转换分明，转换阀既可以手动也可以电动，管理起来方便；(2) 该系统投资节省，管道、附件及保温材料的初投资也较少，占用的建筑空间和建筑面积都较少，者也是它能得到广泛应用的一个重要理由；(3) 末端设备为冷热两用的盘管，其控制也比较方便，末端设备的投资和机房的面积均可减少。

2.选用同程式系统的原由：水力计算时同程系统各个环路易于平衡，水力失调较轻，而且布置管道妥当时耗费管材不多。

方案中的冷热源从开始就选择为风冷热泵机组，这是由多方面因素决定的。 最主要的决定因素是对象的使用功能和四周环境。办公楼无生活热水的需求，因而冬季的热负荷较小，加上冬季室外环境也不太恶劣，使用热泵完全可以满足要求，没有单独设置热源的必要。

另一个考虑因素与深圳地区的能源价格及政策有关。如果白天用电高峰的电价与晚间的低谷电价差距更大的话，为办公楼空调这种典型的可以“移峰填谷”的场所添加相应的蓄冷设备将具有很高的可行性。这不仅可以减少运行费，由于可大幅降低初期的冷热源容量，还能节约不少初投资。但相关资料中的统计分析，由于在深圳地区低谷电的价格优势不明显，节省的电费无法抵消其增加设备的初投资，得出采用蓄冷技术不经济的结论。

此外，建筑形式对冷热源选择的影响也不能忽视。由于没有地下室水冷机房，

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同时顶层有较大空间及专门的空调水泵房，这种建筑布局完全是为风冷机组安排的。

最后还要考虑业主的需求。由于深圳经济发达的原因，地价节节上升，使得建筑师及业主对于空调占地特别重视。如果使用风冷热泵，不仅可以省去了与冷水机组及其对应的冷却塔及冷却水循环泵的占地，还能充分利用原本一般闲置的屋面空间，因而业主对于办公楼也偏向于选择风冷热泵作为冷热源。

综合以上方面因素，在附近无集中热水或蒸汽源的情况下，决定选择风冷热泵作为冷热源。

4.3.1 风机盘管机组的结构和工作原理 风机盘管机组是空调机组的末端机组之一,就是将通风机、换热器及过滤器等组成一体的空气调节设备。机组一般分为立式和卧式两种,可以按室内安装位置选定,同时根据室内装修要求可做成明装或暗装。风机盘管通常与冷水机组(夏)或热水机组(冬)组成一个供冷或供热系统。风机盘管是分散安装在每一个需要空调的房间内(如宾馆的客房、医院的病房、写字楼的各写字间等)。

风机盘管机组中风机不断循环所在房间内的空气和新风，使空气通过供冷水或供热水的换热器被冷却或加热，以保持房间内温度。在风机吸风口外设有空气过滤器，用以过滤被吸入空气中的尘埃，一方面改善房间的卫生条件，另一方面也保护了换热器不被尘埃所堵塞。换热器在夏季可以除去房间的湿气，维持房间的一定相对湿度。换热器表面的凝结水滴入接水盘内，然后不断地被排入下水道中。

由于本系统采用风机盘管+新风系统，有独立的新风系统供给室内新风，即把新风处理到室内参数，不承担房间负荷。这种方案既提高了该系统的调节和运转的灵活性，且进入风机盘管的供水温度可适当提高，水管结露现象可以得到改善。

机组由风机、电动机、盘管、空气过滤器、室温调节装置及箱体等组成(见图4-1) 。

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图4-1 风机盘管机组构造图

4.3.2 风机盘管的系统设计

风机盘管机组设计的首要任务实选择风机盘管的形式。风机盘管的形式有：卧式明装、卧式暗装、立式明装、立式暗装等。本办公楼选用卧式暗装在吊顶内，其主要优点是不占用房间的有效空间，冷冻水的配管与其连接和凝结水的排出都比较方便。

风机盘管的形式确定之后，就是具体型号的选择。风机盘管机组的型号根据房间所要求的冷量与风量确定，之后再对热量进行校核。风机盘管有三档风量可供选用，我国设计人员习惯按中速参数选择，因为，首先，我国行业标准<<风机盘管机组>>(JB/T4283?91)规定，名义风量（样本上给出的风量）是在盘管不同水，空气进出口静压为零的特定工况下进行测定的，在湿工况下运行，会使风机盘管出力不足。其次，在实际使用中，风机盘管特别是暗装风机盘管要加进风口、回风口、过滤器、短风管等，加上过滤器渡堵塞、风机盘管表面积灰等诸多因素的影响，使得风机盘管的空气侧阻力增大，导致风量减小。如果按照高档进行选择，就会因风量的不足而导致冷、热量的不足。

目前，国产风机盘管样本上的冷量都是按标准测定的，冷量的标准工况是：室内空气干球温度室内空气干球温度：tR?27?C，室内空气湿度tRs?19.5?C，冷冻水初温t?7?C，供回水温差?t?5?C。在实际工程中，表冷器都是在非工况下运行的，此时可通过简单的计算近似求出非标准状况下表冷器所能提供的冷量。

4.3.3各房间送风状态的确定

风机盘管加新风系统的空气处理方式有:

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1）新风处理到室内状态的等焓线，不承担室内冷负荷，新风单独送入室内，但是新回风的混合状态点很难确定，可能会室内相对湿度过高，太高就不能满足舒适的要求了。

2）新风处理到室内状态的等含湿量线，新风机组承担部分室内冷负荷，新 风的这种处理方案的优点是：a.盘管表面干燥，无霉菌滋生条件，卫生条件好；b.制冷系数高，能效底；缺点是c.冷冻水系统比较复杂d.信风系统的冷却设备因负荷增加而需要加大规格e.风机盘管可能出现不希望的湿工况。

3）新风处理到焓值小于室内状态点焓值,新风机组不仅承担新风冷负荷，还承担部分室内显热冷负荷和全部潜热冷负荷，风机盘管仅承担一部分室内显热冷负荷，可实现等湿冷却，可改善室内卫生和防止水患。

4）新风处理到室内状态的等温线风机盘管承担的负荷很大，特别是湿负荷很大，造成卫生问题和水患。 5）新风处理到室内状态的等焓线，并与室内状态点直接混合进入风机盘管处理，这种方式室内风口布置均匀，施工方便，美化环境。风机盘管处理的风量比其它方式大，不易选型。

此空调工程设计风机盘管的新风供给方式，采用与回风混合再处理到送风状态点送入室内，新风处理到室内状态的等焓线，不承担室内冷负荷方案。

5 送风量计算

5.1 送风量的计算公式

人体散湿量

mw1=0.278nφg×10-6 （5-1-1）

式中 mw1——人体散湿量，kg/s；

g——成年男子的小时散湿量，g/h，见[1]表2-13； n——室内全部人数； φ——群集系数，见[1]表2-12。

室内湿负荷 Mw=mw1 （kg/s）； 热湿比

ε=Qc/ Mw (kJ/kg)； （5-1-2）

送风量

Ms= Qc/（hR-hs） （5-1-3）

式中 Ms——送风量，kg/s；

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Qc——室内全热冷负荷，kw；

hR、hs——分别为室内空气和送风的比焓，kJ/kg；

5.2送风量的计算过程及结果

以101接待室为例

1) 空气处理方案及有关参数的查取

采用新风直入式空气处理方式，新风机组不承担室内负荷，出于降低空调投资和节能等方面的考虑,一般商场空气处理均不设再热器，因而室内的相对湿度往往会超过规范所要求的数值。

空气处理方案过程线如下图：

图 5-1 空气处理方案过程图

(1) 确定室内状态点R。根据夏季室内温度tR=25?C，相对湿度?=65%的要求，确定室内空气状态点R，并差h-d图得到，室内焓值hR=58.44kJ/Kg。 (2) 做热湿比线。根据计算出的室内冷负荷Q=5.029KW，湿负荷S=0.000278Kg/s,计算热湿比?=5.029/0.000278=18089kJ/Kg。确定送风状态点S。

(3) 确定送风状态点S。本系统拟采用表冷器作为降温去湿的空气处理设备，以空气处理到?=95%的机器露点（风机温升在此设计中过小，故不在考虑之中）与热湿比线相交，此点即为点S，并由此得到:

送风点S的参数ts=17.47?C,hs=51.9 kJ/Kg,ds=12.75g/kg。

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(4) 计算房间的总送风量G。计算热量平衡和湿量平衡，可得：

G=Q/(hR-hs)=5.029/(58.44-51.9)=0.56(kg/s)= 1344.48(m3/h) G=s/(dR-ds)=1000×0.124/(14.97-12.66)=0.55(kg/s)=1342.57(m3/h)

按照消除余热和余湿所求通风量相同，说明计算无误。

其他房间的计算方法如上,其数据列与下表

表5-1 送风量的计算与校核 房间编号 101 102 103 104 105 大厅南 大厅北 201 202 203 204 205 大厅南 大厅北 301 302 303 304 冷负荷 w 5029 4230 5907 4858 4970 8033 3793 2562 2862 5904 3643 2586 5318 2496 4152 4086 7212 5232 湿负荷J/kg 1.0014 1.0014 0.6008 1.0014 1.0014 1.373 1.0892 0.2003 0.2003 0.6008 0.3004 0.2003 0.494 0.6898 1.0014 1.0014 1.5021 1.5021 热湿比kJ/kg 14433.79 15206.71 35394.81 17464.35 14164.17 21062.49 12536.54 46046.93 51438.84 35376.83 43657.79 46478.28 38754.66 13026.38 14926.30 14689.04 17284.60 12539.25 送风点焓值室外焓值kJ/kg 58.44 58.44 53.25 58.44 58.44 58.44 58.44 53.25 53.25 58.44 53.25 53.25 58.44 58.44 58.44 58.44 58.44 58.44 kJ/kg 54.70 55.33 50.85 55.80 54.89 56.01 55.36 49.92 49.95 56.04 49.90 49.92 52.06 55.41 55.57 55.56 55.69 55.36 送风量 Kg/s 0.77 0.65 0.98 0.83 0.88 1.32 0.49 0.31 0.35 0.98 0.43 0.31 0.33 0.33 0.58 0.57 1.05 0.68 送风量 m3/h 1450.00 1550.00 2461.25 2084.56 1430.00 3302.14 1230.16 768.60 868.11 2460.80 1087.47 775.80 833.63 822.86 1448.38 1417.11 2622.54 1696.87 31

305 大厅南 大厅北 401 402 403 404 405 大厅南 大厅北 501 502 503 504 505 大厅南 大厅北 601 602 603 604 605 大厅南 大厅北 4176 6334 2496 3068 3083 5632 3711 3092 6334 2496 2757 3714 5132 3643 2781 6334 2496 4500 4690 7600 5900 4325 5145 6021 1.0014 0.5867 0.6898 0.4006 0.4006 0.6008 0.4006 0.4006 0.5867 0.6898 0.2003 0.2003 0.3004 0.3004 0.2003 0.5867 0.6898 1.0014 1.0014 1.5021 1.5021 1.0014 0.521 0.7261 30.25 15012.58 38865.52 13026.38 27570.64 27705.44 33747.00 33348.98 27786.32 38865.52 13026.38 49551.67 66751.87 61502.00 43657.79 49983.03 38865.52 13026.38 16177.35 16860.40 18214.50 14140.20 15548.23 35550.86 29852.09 58.44 58.44 58.44 53.25 53.25 53.25 53.25 53.25 58.44 58.44 53.25 53.25 53.25 53.25 53.25 58.44 58.44 58.44 58.44 58.44 58.44 58.44 58.44 58.44 55.57 51.67 55.41 49.70 49.70 49.80 50.17 49.70 51.55 55.41 50.46 50.02 50.00 49.90 50.36 51.99 55.41 55.87 55.67 55.78 55.51 50.39 51.24 51.09 0.58 0.37 0.33 0.35 0.35 0.65 0.48 0.35 0.37 0.33 0.40 0.46 0.63 0.43 0.38 0.39 0.33 0.78 0.68 1.21 0.80 0.78 0.86 0.98 25.15 1456.74 936.22 822.86 864.23 868.45 1632.47 1205.39 870.98 919.38 822.86 989.53 1148.66 1579.08 1087.47 961.93 982.04 822.86 1750.00 1695.18 2854.00 2011.04 1679.00 2143.75 2457.55 60871.91 合 计 186289 5.3 风机盘管及新风机组的选择

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以101接待室为例：

所选的风机盘管要求当进水温度为7℃时，进风参数DB/WB=25/17.6℃，LF=1345 m3/h，QF=7435 W。

根据所需风量及中等风速选型原则，选用山东凌顿人工环境FP?16一台，其中档制冷量为8.745kw，风量为1350m3/h，满足要求。 用同样方法确定其他房间风机盘管型号,见下表:

表5-2 风机盘管参数表 风 量(m3/h) 冷 量(kw) 热量(kw) 中速 电机功率 水流量 水阻力 数量 台 高速 中速 低速 高速 中速 低速 高速 低速 (w) (kg/h) kPa 1600 1350 1150 8500 7500 6500 12750 11250 9800 140 1600 1400 1250 1050 7100 6600 5700 11800 9800 8900 125 1400 1250 1050 900 6600 5800 500 9900 8700 7500 96 1000 850 720 5300 4600 4100 7950 6800 5150 80

表5-2 各房间风机盘管汇总表

房 间 101 102 103 104 105 大厅南 大厅北 201 202 203 204 205 大厅南 冷负荷 W 送风量 m3/h 冷量（W） 7500 7500 7500 6600 7500 7500 6600 7500 7500 7500 6600 7500 4600 33

37 31 31 30 37 22 6 2 1250 1000 台 数 风量（m/h) 1350 1350 1350 1250 1350 1350 1250 1350 1350 1350 1250 1350 850 3选台 1 1 2 2 1 4 2 1 1 2 2 1 2 型 号 FP-16 FP-16 FP--16 FP-14 FP-16 FP-16 FP-14 FP-16 FP-16 FP--16 FP-14 FP-16 FP-16 5029 1344.48 4821 1550.00 5907 2461.25 5493 2084.56 5081 1430.00 8033 3302.14 3793 1230.16 2562 2862 768.60 868.11 5904 2460.80 3643 1087.47 2586 5318 775.80 833.63

大厅北 301 302 303 304 305 大厅南 大厅北 401 402 403 404 405 大厅南 大厅北 501 502 503 504 505 大厅南 大厅北 601 602 603 604 605 大厅南 大厅北 2496 822.86 6600 7500 7500 7500 6600 7500 5800 6600 7500 7500 7500 6600 7500 5800 6600 7500 7500 7500 6600 7500 5800 6600 7500 7500 7500 6600 7500 7500 6600 1250 1350 1350 1350 1250 1350 1050 1250 1350 1350 1350 1250 1350 1050 1250 1350 1350 1350 1250 1350 1050 1250 1350 1350 1350 1250 1350 1350 1250 2 1 1 2 2 1 2 2 1 1 2 2 1 2 2 1 1 2 2 1 2 2 1 1 2 2 1 4 2 FP-14 FP-16 FP-16 FP--16 FP-14 FP-16 FP-16 FP-14 FP-16 FP-16 FP--16 FP-14 FP-16 FP-16 FP-14 FP-16 FP-16 FP--16 FP-14 FP-16 FP-16 FP-14 FP-16 FP-16 FP--16 FP-14 FP-16 FP-16 FP-14 4152 1448.38 4086 1417.11 7212 2622.54 5232 1696.87 4176 1456.74 6334 2496 3068 3083 936.22 822.86 864.23 868.45 5632 1632.47 3711 1205.39 3092 6334 2496 2757 870.98 919.38 822.86 989.53 3714 1148.66 5132 1579.08 3643 1087.47 2781 6334 2496 961.93 982.04 822.86 4500 1750.00 4690 1695.18 7600 2854.00 5900 2011.04 4325 1679.00 5145 2143.75 6021 2457.55

由上面所选风机盘管，可知所选设备很明显超过室内满负荷，可以通过，盘管水路和风阀的高中低档自动控制使室内空气参数达到业主要求。

经多方面考虑，决定各层新风供给方式划分南北两区，在根据各区的新风量和信风进行新风机组的选择，将其结果列入表5-3。

表5-3 新风机组选型表

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楼层 空调新风量分区 m3/ h 新风负荷KW 型号 额定风量m3/ h 1500 1500 1500 1000 1500 1500 1500 1000 1500 1000 1500 1500 冷量 盘管 KW 数量 12.9 12.9 12.9 7.6 12.9 12.9 12.9 7.6 12.9 7.6 12.9 12.9 6排 6排 6排 4排 6排 6排 6排 4排 6排 4排 6排 6排 电机 功率KW 0.45 0.45 0.45 0.2 0.45 0.45 0.45 0.2 0.45 0.2 0.45 0.45 水流量 水压降 余压 Kg/h 1.96 1.96 1.96 0.88 1.96 1.96 1.96 0.88 1.96 0.88 1.96 1.96 Kpa 40 40 40 24 40 40 40 24 40 24 40 40 Pa 150 150 150 130 150 150 150 130 150 130 150 150 一南区 1345.4 12.23 XFJD-1.5-6 层 北区 1348.7 12.46 XFJD-1.5-6 二南区 1280.7 12.01 XFJD-1.5-6 层 北区 824.6 7.17 XFJD-1-4 三南区 1335.5 12.13 XFJD-1.5-6 层 北区 1155.7 11.01 XFJD-1.5-6 四南区 1420.3 13.75 XFJD-1.5-6 层 北区 943.4 8.09 XFJD-1-4 五南区 1255.8 11.89 XFJD-1.5-6 层 北区 825.8 7.23 XFJD-1-4 六南区 1410.9 13.45 XFJD-1.5-6 层 北区 1245.4 11.88 XFJD-1.5-6

6 空调风系统

风机盘管加新风空调系统属于半集中式空调系统。风机盘管直接设置在空调房间内，对室内回风进行处理；新风则由新风机组集中处理后通过新风管道送入室内。空调的冷量或热量由空气和水共同承担，所以属于空气—水系统。它以投资少、使用灵活性高等优点，被广泛应用于各种建筑之中，尤其是旅店客房、办公楼等建筑。

1）通风管道的设计原则

通风管道的设计应在保证使用效果的前提下使其投资和运行费用最低。同时还应该和建筑设计密切配合，作到协调和美观。在此空调工程设计中，风系统水力计算主要包括以下几个方面：

(1). 定风管和风口的位置，风口的气流组织形式。 (2). 风管及风口的选择。

(3). 计算风管的水力损失，计算各支管的阻力平衡，以及风管的沿程损失，校合风机能否将风送到各个风管的尽头。

2） 通风管道的选择与制作

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1、通风管道的选择

在风管的选择上，圆风管的强度虽大，耗钢量虽小，但占有有效空间较大，不易布置且不美观。矩形风管由于容易布置，多用于明装和管道布置复杂的地点。矩形风管中，方形风管阻力较小，耗钢量小。采用矩形风管时，宽高比应小于3为宜。风管材料应考虑适合和经济，内部光滑，易于安装，就地取材等因素。在本设计中，选用镀锌钢板制作的矩形风管。 2、通风管道的制作

风管用镀锌钢板制作，其厚度按照《通风与空调工程施工及验收规范》（GB50243-97）的要求选取。由于矩形风管占有效空间比较小，易于布置，明装较美观等特点，故采用矩形风管。

风管里的风速规定：主干管≤8m/s 支 管≤6m/s

6.1 空调房间气流组织

一般来说，室内空气状态的分布取决于送、排风方式所组织起来的室内气流组织分布情况，合理的气流组织形式可以提高空调系统的使用效果。只有合理的气流组织才能充分发挥送风的冷却和加热作用，均匀的移出室内热量和冷量，并能更有地排除有害物和悬浮在空气中的粉尘。

此空调工程中设计各房间气流组织除大厅侧送侧回送风方式以外，其他均采用散流器上送上回方式。散流器出口的空气以一定的夹角喷射出，在起始段不断卷吸周围空气而扩大，当相邻的射流搭接后，气流呈向下流动模式，具有一定的扩散能力；各办公室房间则采用双层活动百叶风口侧送风，具有一定的导向功能。室内温湿度参数冬季供暖18℃，φ=40%；夏季空调26℃，φ=65%，房间送风高度不大于2.8米，设计的空调系统为舒适性空调，根据《实用供热空调设计手册》

[2]

表11.9-1中所示气流组织的基本要求。

6.1.1 气流组织计算

空调房间的气流分布对房间内空气的温度、湿度、洁净度和气流速度是否处于合理的数值范围内起着很大的作用。 （1） 散流器上送上回 以101接待室为例

确定送风形式。本办公室采用上送上回形式，送风为散流器平送。

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图6-1散流器上送上回

确定风口形式和尺寸，查取m1、n1.拟采用方形散流器，查《高层建筑供暖通风与空调设计》[3]表5-12得m1=1，n1=0.88（h0/d0?0.3）。

(1) 计算射流长度x。射流长度的计算公式如下： x?A?0.5?(H?h?h0) 式中 A——工作区水平方向的边界，m2； 0.5——表示离墙0.5m不保证区，m； H——房间高度，m； h——工作区高度，m；

h0——风口中心距离顶棚的距离，m。

设吊顶距离地面3.6m，即H=3.6m，h0在此处可忽略不计，且是大

厅，大部分风口不存在0.5m不保证区，A根据风口的布风口的布置情况(各方向每隔4.4m布置一散流器)而定，此处为1.5m，所以

x?A?0.5?(H?h)=1.5-0.5+(3.6-2)=2.6(m)

(2) 确定送风口的数量。根据房间尺寸，计划采用4个散流器。则每个散流

器的送风量为1550/4=387.5m3/h，出风口风速初选定为3m/s，则

F0?387.5/(3600?3.0)?0.0359m2，查《高层建筑供暖通风与空调设计》

[3]

表5-11，选FK?10散流器的尺寸为225mm?225mm，则实际出口风

m/s。 速u0?387.5/(3600?0.2225?0.225)?2.13(3) 求修正系数K1,K2,K3。

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1）受限修正系数K1。

l/x??1.5/(3.6?2)?0.9375

0.1l?0.1lF0?0.1?1.5?0.667

0.225 查《高层建筑供暖通风与空调设计》[3]图5-5，得K1?0.89 2）射流重合的修正系数K2。 l/x?1.5/2.6?0.577

查《高层建筑供暖通风与空调设计》[3]图5-5，得K2=1.16 3）非等温的影响修正系数K3。因是散流器平送，故不考虑非等温的影响，取K3=1。 (6) 计算ux。由轴心温度公式

ux?K1K2K3m1F00.89?1.16?1?1?0.225?2u0??2.13?0.226m/sx3.1uxK1K2K3m1F0，得 ?u0x

轴心fengsu不大于设计值，说明满足要求。 (7) 计算轴心温差tn?tx。由式

tn?txTx?TnK1K2K3n1F0??得 tn?t0T0?Tnx tn?tx?0.89?1.16?1?0.88?0.225?2?7.71?0.6(?C)

3.1 计算结果说明轴心温度对于舒适型空调满足要求。 (8) 校核贴附长度xl。 z?7.71?1?2.13?4h0F00.225?0.225?2.51(m) 222?0.887.7?0.35?0.62?0.072/0.225?0.151 6 k?0.35?0.62 式中 h?0.3?d?0.225?0.3?0.0675m x?0.5?2.51?e0.164?1.57(m)?1.5m 贴附的射流长度满足要求。

注：其它房间气流组织与以上房间相似，故不多赘叙。每个房间所使用散流

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器的详细规格列于图纸上。

（2）双层百叶风口侧送上回、

(1) 以一层大厅为例进行计算，气流组织形式如下图：

图6-1 双层百叶风口侧送上回

在墙一侧靠顶棚安装风管，风口离墙为0.5 m，则射流的实际射程为x=7.3-0.5-0.5=6.3m。设Δtx=1℃，Δtx/Δts=1/6=0.167，查相关资料可得射流最小相对射程x/ d0=16.6。选用双层百叶风口，由最小相对射程求得送风口最大直径d0，max=6/16.6≈0.4 m，则选风口尺寸为：1200x200mm，当量直径为：0.376m， 额定风量：570m3/h，风机盘管安装高度为3米。

风口的出口速度V0

V0=V/Ψ×A0×n=0.16/0.8×0.4×0.15×1=3.3m/s 允许最大出风速度V0，max

V0，maxs=0.29×A/ d0

0.5

=0.29×(3×3.5)1/2/0.276

=3.4 m/s>3.3 m/s 所选风口达到回流区速度<0.2 m/s。

阿基米德数：

Ar=g×d0×Δts/(v0×Tr)

2

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=9.81×0.276×8/[(3.3)2×(273+26)] =6.6×10-3

可查表的相对贴附射程为27，因此贴附射程为24×0.276=6.6m>6.3m 。满足要求。

6. 2 风管水力计算

风管水力计算采用假定流速法，其阻力主要有两部分组成，即沿程阻力和局部阻力。

沿程阻力

?Pm=Rm×l (6-1-1)

局阻

Z=∑ζ×0.5ρv (6-1-2)

2总阻力

?P=?Pm+Z (6-1-3)

ζ—局部阻力系数 ρ—管道内空气密度 v —管道内气体流速 a —管段截面宽度 b —管段截面高度

由《实用通风空调风道计算方法》[5]附录1查得局部阻力系数： 风量调节阀：0.28 突 扩：0.54 弯 头：0.2 渐 缩：0.35 90?CY型分流三通：0.12 （1） 新风管的水力计算

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