空调毕业设计说明书(共28页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上. . 山东农业大学毕 业 设 计 题目：南京实验楼集中空调系统设计 院 部 水利土木工程学院 专业班级 建筑环境与设备工程2010级3班 届 次 2010 学生姓名 孙晴 学 号 指导教师 王萌 二O一四年六月十四日装订线. . . 专心-专注-专业目 录一. 设计资料及说明 (1) 二. 空调设计方案分析 (2)三. 负荷计算 (4)四 空气处理过程设计(12)五. 房间气流组织方案设计(14)六. 水系统的水力计算(15)七 风系统的水力计算(17)八. 冷热源的设计和布置(19)九 空调设备明细表(20)十 空调系统消声减振的设计方案(22)十一.空调系统控制

2、和调节(24).参考文献 (24)致谢词 (25)附录（附件）(26)南京实验楼集中空调系统设计作者：孙 晴 10建环3班指导老师： 王萌 设计内容简介：对南京实验楼集中空调系统进行了设计。该实验楼共三层，建筑总面积6738.24m2，其功能包括：实验室、教室、办公室。该中心总冷负荷880.83kw，总热负荷744.02kw。基于冷负荷、湿负荷、热湿比及其功能区特点，并考虑到经济性和可行性，确定出了该实验楼的具体所适用的空调系统方案，并针对此方案进行了水管风管的布置、水力计算、设备选型及设备布置及对设备的消声减振的设计。1 设计说明及资料1.1原始资料1.1.1 设计地区：江苏南京1.1.2

3、建筑资料：该实验楼为五层建筑，第一、二、三层有实验室，内厅，卫生间等，第四层有实验室，教室，办公室，卫生间等。第五层有教室，卫生间。现以提供各层结构平面图等。每层层高除二层为5.4m外均为4.5m，吊顶3m（局部可低）1.1.3 室内设计参数 表1-1-1房间名称人员数夏季冬季照明功率w/m2新风量m3/h人干球温度t/相对湿度风速m/s干球温度t/相对湿度风速m/s教室60人/室24600.520600.54023实验室50人/室24600.520600.55030内厅0.07人/m224600.620600.63030办公室0.5人/m224600.520600.56032厕所0.5人/m

4、224600.620600.630- 1.2 室外气象资料和围护结构资料1.2.1室外气象资料 表1-2-1夏季空调室外干球温度 夏季空调室外湿球温度 夏季空调日平均温度35.0028.3031.40夏季室外平均风速（m/s)夏季空调大气透明度等级夏季大气压(Pa)2.6051.2.2围护结构资料外窗-普通玻璃，传热系数为3.6 w/m2.外墙-传热系数为0.9 w/m2.屋面-传热系数为0.95 w/m2.地面-传热系数为0.47 w/m2.1.2.3动力资料(1) 电源：220/380伏交流电。(2) 热源：市政热网。(3) 冷源：自行设计供空调用的制冷装置，冷水供、回水温度为715，水源

5、为经过处理后的城市自来水。1.2.4设计范围此建筑空调工程设计，包括冷热源的工程设计，不在本设计范围内。另本次设计不做通风，不做防火排烟。2、 空调设计方案2.1 冷热源的确定由于本工程所在地域有城市热网可利用作为冬季的热源。冷源选用水冷冷水机组，需要冷却水泵，冷却塔等辅助设备，冬季接城市热网， 2.2 空调水系统的选择布置本设计采用两管制、闭式、一次泵定流量系统，各层水管异程式布置。2.2.1、两管制系统的优点两管制水系统是采用同一套供回水管路，冬季供热水、夏季供冷水。由运行人员依据多数房间的需要决定，实行供热与供冷的转换。两管系统具有管理方便，一次性投资较小等优点。本设计对空调精度要求不是

6、很高，故采用两管制。而三管制是共用一根回水管，因此冷热有混合损失，运行效率不高，而且系统水力工况复杂，难于运行。四管制初投资较高且多占空间。2.2.2、闭式系统的优点（1）水泵扬程仅需克服循环阻力，与楼层数无关仅取决于管路长度和阻力。（2）循环水不易受污染，管路腐蚀情况比开式系统好。（3）不需要设回水池，但要设一个膨胀水箱。膨胀水箱尽量接至靠近水泵入口的回水干管。2.2.3、同程和异程系统的选择在本设计中采用异程系统，由于风机盘管阻力陨失很大，因此异程式系统对管路的阻力平衡影响可以不计。这样有既利于管路阻力的平衡也能够给施工带来方便且减少后期调试的费用。2.2.4、一次泵定流量系统的选择依据一

7、次泵系统的特点是直接把从空调主机出来的空调水通过管道输送到各末端装置后再回到空调主机，如此循环流动。一次泵定流量系统比较简单，控制元件少，且本设计中水泵的扬程大约在2030米，一般水泵都能满足要求，所以在本设计中采用一次泵系统。二次泵变流量系统虽然能节省冷冻水泵的耗电量，但初投资比较大，自控要求比较高，占地面积也大些，加上在本设计中采用的空调方案是风冷式冷热水机组，在冬季的供水温度为45，若采用二次泵系统，供热效果比用一次泵系统要差。另外系统补水为软水，由自动软水装置提供，并由高位水箱定压。2.3空调方式的确定由于实验室内，空调负荷变化大，实验室在非工作时间，室内的空调负荷小，但当实验室一旦启

8、用时，人员密度大使室内瞬时负荷变大，且每个实验室间并非同时启用，因而采用风机盘管加独立新风的空调方式。办公及厕所部分由于各房间来自室外的传导负荷相同而无有很大差异，各房间的使用时间基本相同，因此采用风机盘管方式。实验室，教室及办公室包间采用上述空调方式理由如下：（1）布置灵活，可以和集中处理的新风系统联合使用，也可单独使用；（2）各房间互不干扰，可以独立的调节室温，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，不需要回风管道，节省建筑空间；考虑风机盘管加独立新风的空调方式的种种优点以及各功能室的特点，实验室，教室及办公室均采用风机盘管加独立新风系统，根

9、据房间功能及楼层分别设置1到2个新风系统，二到四层办公区分别设置2个新风处理机组，一层、五层分别设置1个新风处理机组，新风直接由新风口经过滤网进入新风处理机组。新风处理机组吊装在各层走廊的吊顶内。现对风机盘管加独立新风系统着手进行分析。房间的显热负荷和湿负荷（包括新风负荷）是由风机盘管与新风共同来承担，目前有两种设计方案：（1）新风处理后的焓值低于室内的焓值，新风机组承担室内部分冷负荷和全部湿负荷。这时风机盘管只承担室内部分显热冷负荷，在干工况下运行，此时必须提高冷冻水的温度，一般在14-16以上，但新风系统需要温度比较低的冷冻水，因此冷冻水系统比较复杂。另外，盘管在干工况下运行，其制冷能力大

10、约只有原来标准工况（7冷冻水）的60%以下，虽然风机盘管负荷减少了，但所选用的风机盘管规格并不能减少，而这时新风系统的冷却设备因负荷增加而需要加大规格。 （2）新风处理到室内空气的焓值，不承担室内负荷。而由风机盘管承担室内所有冷负荷。其处理过程见下面第四节的气处理过程设计（如图，室外新风W被冷却到机器露点D；风机盘管将室内空气由N点处理至F点，再与D点混合至送风状态点S。实际混合点与S点是否重合，需进行校核。）实际工程大都采用方案（2），7的冷冻水既可以满足新风机组要求，又可以满足风机盘管要求，水系统简单，且只用根据室内冷负荷来选风机盘管既可，在满足舒适型空调的要求下，既合理又快捷。本设计中风

11、机盘管加独立新风系统均采用方案（2），针对实际混合点与S点是否重合问题，本人做过校核，对房间温湿度影响不大，能满足舒适性要求。3、设计计算3.1 冷负荷的计算3.1.1、外墙和屋面瞬变传热引起的冷负荷Qc()=AK(tc +td)kk-tR (2-1)式中：Qc() -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，m2； K-外墙和屋面的传热系数，W/(m2 ) tR -室内计算温度，；tc -外墙和屋面冷负荷计算温度的逐时值，由暖通空调附录2-4和附录2-5查取； td-地点修正值，由暖通空调附录2-6查取；南：0.8 西：1.3 北：2.1 东：1.3 水平：0.7 k-吸

12、收系数修正值，取k=1.0； k-外表面换热系数修正值，取k=0.9；型屋面冷负荷计算温度tc()时间11:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:0019:0020:0021:0022:00tc()333435.838.140.743.546.148.349.950.850.950.3型外墙冷负荷计算温度tc()时间11:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:0019:0020:0021:0022:00南33.533.232.932.832.933.133.433.934.434.935.335.7西36.335.935.535.

13、234.934.834.834.935.335.836.537.3北3131.431.431.331.231.231.331.431.631.832.132.4东353535.235.636.136.637.137.537.938.238.438.53.1.2、内墙、地面引起的冷负荷Qc()=AiKi(to.m+t-tR) (2-2)式中： ki - 内围护结构传热系数，W/(m2 )；地面：0.47，W/(m2 。 Ai - 内围护结构的面积，m2；to.m - 夏季空调室外计算日平均温度，；t- 附加温升，可按空气调节设计手册查取t=3。3.1.3、外玻璃窗瞬变传热引起的冷负荷Qc() =

14、 cw Kw Aw ( tc() + td tR) （2-3）式中： Qc() -外玻璃窗瞬变传热引起的冷负荷，W； Kw -外玻璃窗传热系数，W/(m2 )，Kw =5.88 W/(m2 ) Aw -窗口面积，m2； tc() -外玻璃窗的冷负荷温度的逐时值，由暖通空调附录2-10查得； cw - 玻璃窗传热系数的修正值；由暖通空调附录2-9查得，单层金属窗框 cw=1.0 td - 地点修正值，td=23.1.4、透过玻璃窗的日射得热引起的冷负荷Qc() = C Aw Cs Ci Djmax CLQ (2-4)式中：C-有效面积系数，由暖通空调附录2-15查得；Aw -窗口面积，m2；Cs

15、 -窗玻璃的遮阳系数，由暖通空调附录2-13查得；Ci -窗内遮阳设施的遮阳系数，由暖通空调附录2-14查得；Djmax-日射得热因数，由暖通空调附录2-12查得30纬度带的日射得热因数：南：250 西：575 北：122 东：575 CLQ-窗玻璃冷负荷系数，无因次，由暖通空调附录2-17北区内遮阳窗玻璃冷负荷系数CLQ时间11:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:0019:0020:0021:0022:00南0.720.840.80.80.620.450.320.240.160.10.090.09西0.190.20.340.560.720.830.770.

16、530.110.10.090.09北0.810.830.830.790.710.60.610.680.170.150.140.13东0.380.240.240.230.210.180.150.110.080.070.070.063.1.5、照明散热形成的冷负荷荧光灯 Qc() =1000n1n2NCLQ (2-5)式中：Q-灯具散热形成的冷负荷，W；N-照明灯具所需功率，W； n1 -镇流器消耗公率系数，明装荧光灯n1=1.2； n2 -灯罩隔热系数；n2=1.0 CLQ-照明散热冷负荷系数，可有附录2-22查得。照明散热冷负荷系数CLQ时间11:0012:0013:0014:0015:001

17、6:0017:0018:0019:0020:0021:0022:000.280.250.230.190.60.820.830.840.840.840.850.85注：与由于客房、办公室的空调系统仅在有人时才运行，取CLQ=1。3.1.6、人体散热形成的冷负荷3.1.6.1、人体显热散热形成的冷负荷Qc() = qs n CLQ (2-6-1)式中：qs - 不同室温和劳动性质成年男子显热散热量，n - 室内全部人数；- 群集系数，由暖通空调表2-12查得；CLQ -人体显热散热冷负荷系数，由暖通空调附录2-23查得；人体显热散热冷负荷系数时间11:0012:0013:0014:0015:001

18、6:0017:0018:0019:0020:0021:0022:00办公室0.690.740.770.80.830.850.870.890.420.340.280.23客房0.280.240.20.180.160.620.70.750.790.820.850.873.1.6.2、人体潜热散热引起的冷负荷Qc() = ql n （2-6-2）式中：ql -不同室温和劳动性质成年男子潜热散热量 Wn，-同式3-6-1。成年男子散热量W、散湿量g/h办公室客房餐厅显热w/h516560.5潜热w/h1306973.5湿量g/h1811091093.1.7、设备散热形成的冷负荷 办公室考虑设备的散热量

19、，设每个办公室有一台电脑，每台电脑的散热量按稳定传热300 W计算。注：1.走廊、库房等不做空调设计，但考虑了其与空调房间的传热;2.计算照明冷负荷时，根据空调房间的功能特点，单位面积照明冷负荷均为20 W/m23.各空调房间人员密度如表1-1-1，客房均按双人间来考虑（非标准间310室除外）现以空调房间101（实验室）为例进行冷负荷计算。例表如下房间负荷源逐时负荷值891011121314151617181920101实验室房间参数面积111.04m2高度4.50m室内温度24.0相对湿度60%人体50人照明5552W设备0W新风1300.00m3/h东外墙基本信息长2.00m高(宽)3.0

20、0m面积6.00m2传热系数0.90(W/K)负荷值71.270.268.767.766.665.665.165.165.666.166.667.768.7南外墙基本信息长12.00m高(宽)4.50m面积54.00-18.5m2传热系数0.90(W/K)负荷值325.1322.1316313307300.9294.9288.9285.9282.8282.8285.9288.9南外窗_嵌基本信息长4.40m高(宽)2.10m面积9.24m2传热系数3.60(W/K)负荷值373.4535801.71093.912601404.41182.2824.5666.3555.7432.3326296南

21、外窗_嵌基本信息长4.40m高(宽)2.10m面积9.24m2传热系数3.60(W/K)负荷值373.4535801.71093.912601404.41182.2824.5666.3555.7432.3326296地面基本信息长11.95m高(宽)9.29m面积111.04m2传热系数0.30(W/K)负荷值144.6144.6144.6144.6144.6144.6144.6144.6144.6144.6144.6144.6144.6新风显热4429.44429.44429.44429.44429.44429.44429.44429.44429.44429.44429.44429.4442

22、9.4全热15585.115585.115585.115585.115585.115585.115585.115585.115585.115585.115585.115585.115585.1湿负荷15.3815.3815.3815.3815.3815.3815.3815.3815.3815.3815.3815.3815.38人体显热64.92531.62693.92791.32856.22888.72953.629861590.4551.8421.9357292.1全热3036.355035665.35762.75827.658605924.95957.44561.73523.13393.3

23、3328.43263.5湿负荷4.464.464.464.464.464.464.464.464.464.464.464.464.46照明负荷值639.6586.3533479.7426.4373.1319.8266.5213.2159.9159.935713784.2101实验室小计冷负荷(W)4963.67696.283318955.49292.19553.29113.78371.56603.752884911.98049.58142新风冷负荷(W)15585.115585.115585.115585.115585.115585.115585.115585.115585.115585.11

24、5585.115585.115585.1总冷负荷(W)20548.823281.323916.124540.524877.325138.324698.823956.622188.820873.220497.123634.723727.1湿负荷(kg/h)4.464.464.464.464.464.464.464.464.464.464.464.464.46新风湿负荷(kg/h)15.3815.3815.3815.3815.3815.3815.3815.3815.3815.3815.3815.3815.38总湿负荷(kg/h)19.8519.8519.8519.8519.8519.8519.85

25、19.8519.8519.8519.8519.8519.85冷指标(W/m2)44.769.37580.683.78682.175.459.547.644.272.573.3新风冷指标(W/m2)140.4140.4140.4140.4140.4140.4140.4140.4140.4140.4140.4140.4140.4总冷指标(W/m2)185.1209.7215.4221224226.4222.4215.7199.8188184.6212.8213.7总湿指标(kg/hm2)0.180.180.180.180.180.180.180.180.180.180.180.180.183.2热

26、负荷的计算空调热负荷是指空调系统在冬季里，当室外空气温度在设计温度条件时，为保持室内的设计温度，系统向房间提供的热量。对于民用建筑来说空调冬季的经济性对空调系统的影响要比夏季小。因此，空调热负荷一般是按稳定传热理论计算的。同样以101房间计算为例。3.2.1围护结构的基本耗热量Q1=aFK(tn.-tw.)式中: a-温差修正能够系数，W； F-围护结构传热面积，m2 K-围护结构冬季传热系,W/(m2.)tn -冬季室内计算温度, tw.-冬季室外空气计算温度,；计算结果列于表2中。包括基本耗热量和附加耗热量，附加耗热量按基本耗热量的百分率确定。此建筑只考虑朝向修正率。北：0；东西：-5；南

27、：-20。所得围护结构的耗热量为：Q1 =19392.6 W由于空调建筑室内通常保持正压，因而在一般情况下，不计算门窗缝隙渗入室内的冷空气和有门，孔洞等侵入室内的冷空气引起的耗热量。 见附表1.1其他房间空调热负荷算法同101室，将各空调房间热负荷列于附表1中。3.3、新风负荷计算3.3.1、夏季空调新风冷负荷Qc.o=Mo（iwin）式中: Qc.o-夏季新风冷负荷，KW； Mo -新风量，kg/s； iw -室外空气的焓值，kJ/kg； in -室内空气的焓值，kJ/kg； 表3-3-1功能室实验室教室办公室新风量（m3/h人）302332根据夏季空调室外计算干球温度35.0，湿球温度28

28、.3，由湿空气焓湿图查得室外空气焓值iw=91.7kJ/kg。当tR=24，=60时，室内空气焓值in=53.0kJ/kg；i25=91.7-53.0=38.7 kJ/kg。以101室为例进行计算，其新风负荷为：Qc.o =Mo（iwin）15.9 KW其它空调房间新风负荷同101算法相同 ，结果详见表2。3.3.2、冬季空调新风冷负荷Qho=Mocp（totR）式中： Qh.o-冬季新风冷负荷，W； Mo-新风量，g/s； to-冬季空调室外空气的计算温度，； tR-冬季空调室内空气计算温度， cp-空气的定压比热，kJ/（kg. ），取1.005 kJ/（kg. ）3.4 建筑冬夏季空调冷

29、热负荷汇总各个房间冬夏季冷热负荷汇总见表23.5 湿负荷的计算3.5.1湿负荷计算3.5.1.1人体散湿量可按下式计算：mw1=0.278ng10-3 g/s 式中： mw1 - 人体散湿量, g/s; g - 成年男子的小时散湿量，g/h n - 室内全部人数； - 群集系数3.5.1.2 食物散湿量可按下式计算：mw2=ng10-3式中： mw2-食物散湿量, g/s; g-食物的散湿量，g/n.人, n-室内全部人数； -群集系数室内人员及食物等形成湿负荷。3.5.2 湿负荷汇总空调房间湿负荷结果列于下表2。3.6 热湿比计算3.6.1热湿比 ：= kJ/kg 式中： Q-冷负荷，W W

30、-湿负荷，g/s3.6.2冬、夏季各个空调房间热湿比汇总见表2四空气处理过程设计41风机盘管加独立新风系统的设计计算4.1.1 夏季送风状态点和送风量空调系统送风状态和送风量的确定可在i-d图上进行，具体步骤如下：（1） 在i-d图上找出室内状态点N，室外状态点W（2） 根据计算出的室内冷负荷Q和湿负荷W求出，再过N点画出线与=90线相交，得送风点S（3） 根据in等焓线，由新风处理后的机器露点相对湿度定出D点：（4） 过N点作机械热湿比线FC与DS线F点；（5） 连接N，F 如图所示：WN冷却干燥D冷却干燥F混合SN以办公室101为例进行设计计算。1. 确定N点，io=53.0kJ/kg,d

31、n=11.3g/kg2. 确定送风点S 过N点画出线与=90线相交，得送风点S to=16,io=33.5 kJ/kg,do=6.8g/kg3送风量G按下式计算送风量G=/sG=4371m3/h4.确定F点过N点作机械热湿比线FC与DS线F点；iF=25.8 Kj/kg tF=13.85.新风比的验算新风比29.7 符合新风比满足要求6 换气次数的验算如果所计算的送风量折合的换气次数n在6-10之间则符合要求。换气次数是房间通风量G（m3/h）和房间体积V（m3）的比值。n =480/3.55.73=86,符合要求7.风机盘管的选择根据房间负荷Q=25.97KW ，根据样本选用 FP204 冷

32、量1110w,最大风量为2040m3/h。故用风机盘管处理后的空气可满足室内要求，其它空调房间算法同上，结果见表3：4.1.2冬季热负荷的校核 风机盘管处理后的空气可满足室内要求，冬季只需要校核风机盘管提供的热量是否满足房间要求即可。本人已作过其他房间冬季热负荷的校核，均满足要求。五 房间气流组织方案设计实验室、办公室、卫生间等进深短，且可充分利用走廊吊顶，在走廊的吊顶内可以放置新风机组，在房间的吊顶内放置风机盘管，实现上送风，在满足舒适性的前提下，又不影响室内美观，所以本设计中客房办公室，实验室，教室均采用上送上回风方式。对于内厅走廊，进深较大，所以利用下送风的方式，将走廊的空气与内厅分隔。

33、5.1 送风口的设计（1）送风口均用散流器，根据空气调节设计手册，采用散流器上送上回方式的空调房间，为了确保射流有必需的射程，并不产生较大的噪声，风口风速控制在45m/s之间，最大风速不得超过6m/s；（2）根据空调房间的大小和室内所要求的参数，选择散流器个数，按对称位置，具体布置请见风管平面图（3）新风口选用单层防雨百叶，其进风速度不宜过大，取23m/s，其规格在风管图中有所表示。5.2 回风口的设计（1）对于内厅，实验室，教室回风口都选用直径400mm带滤网的可开格栅，其安装在餐厅的天花板上，回风口风速不宜过大，保证在34m/s之间即可。（2）其他回风口的规格尺寸另见图纸六. 水系统的水力

34、计算6.1 冷冻水管的水力计算6.1.1 水管管材的选择 本设计水管管材选用焊接钢管或无缝钢管，易于加工制作，安装方便，能承受较高温度及压力，且具有一定的防腐性能。 6.1.2 水管水力计算方法-假定流速法 以管道内水流速作为控制因素，先按技术经济要求选定管道的流速，再根据管道的流量确定水管的管径和阻力，为选择冷冻水循环泵作准备。6.1.3 水系统水力计算基本公式6.1.3.1沿程阻力计算公式Hf = R L Pa 式中：Hf-水管沿程阻力 Pa R-单位长度沿程阻力，又称比摩阻， Pa/m L-管长 m6.1.3.2 局部阻力计算公式Hd = Pd Pa 式中：Hd -水管局部阻力系数 Pa

35、 - 水管局部阻力系数 Pd-水管的动压 Pa 6.1.4 设计说明6.1.4.1 本设计中的供回水管道采用焊接钢管，当管径50mm时，采用焊接，当管径50mm时，采用螺纹连接，而凝水管采用UPVC管。6.1.4.2 风机盘管机组的供水方式采用两管制，这种系统构造简单，初投资少6.1.4.3 由于闭式系统具有以下特点:（1）水泵扬程低，仅需克服环路阻力，与建筑层高无关，故耗电量少；（2）循环水不宜污染；（3）不用回水池，占地面积减少，故选用闭式系统。（4）为了使各管路阻力达到平衡，便于水量按照设计流量进行分配，特选用同程式，管道平衡处靠平衡阀来调节 。6.1.5水力计算1 .管道布置及管段编号

36、，长度标注如水系统图所示，确定最不利环路为19-20-21-1-2-3-4-5-6-7-8-9-10-11-12-13-14-14-18-24-23-22。（见附表4）2. 根据各管段的风量及选定的流速，确定最不利环路各管段的断面尺寸及沿程阻力和局部阻力如下。管段1-19摩擦阻力计算如下：取管内流速2021=1.5 m/s,则f01=24.01/36001.5=0.01 m2。取直径为80 mm，比摩阻为 Rm 2021=287.4 Pa/m,故实际流速为2021=1.31m/s.故该管段的摩擦阻力为P m 01= Rm2 022021=287.44.2=1207.1 Pa。局部阻力计算如下：变径管缩小：=0.1,则局部阻力Z=85.8 Pa。蝶阀：=0.3,则局部阻力Z=257.4Pa同理可计算其他管段的摩擦阻力和局部阻力，详见水系统水力计算表63各环路的平衡I环路与环路的不平衡率：=6.7% 15% 是平衡的I环路与环路的不平衡率：=4.9% 15% 是平衡的最后