暖通空调课程设计指导书详细解析.docx

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1、云南农业大学建筑工程学院650201暖通空调课程设计指导书学 院：建筑工程学院专 业：建筑环境与能源应用工程工程年 级：年23级指导老师：李艳琼 职称:高级工程师暖通空调课程设计指导书一、空调负荷计算1.夏季建筑围护构造的冷负荷目前，在我国暖通空调工程中，常采用冷负荷系数法计算空调冷负荷，冷负荷系数法是建立在传递函数法的基础上，是便于在工程上 进行手算日勺一种简化计算措施。夏季建筑围护构造的冷负荷是指由于 室内外温差和太阳辐射作用，通过建筑物围护构造传入室内日勺热量形 成的冷负荷。详细计算措施如下：(1)围护构造瞬变传热形成冷负荷的计算措施1)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

2、作用下，外墙和屋面瞬变传热引起时 逐时冷负荷可按下式计算:。一群集系数，见表4；CLQ人体显热散热冷负荷系数，由附录2-23中查得。但应注意：对于人员密集的I场所（如电影院、剧院、会堂等）， 由于人体对围护构造和室内物品日勺辐射换热量对应减少，可取 CLQ= 1. Oo人体潜热散热引起的冷负荷计算式为：Qc = Qin（p（1-18）式中心一人体潜热形成日勺冷负荷，W；ql一不一样室温和劳动性质成年男子潜热散热量，W,见 表5；n,夕一同式（1-17）。（4）试验动物产生的热量如下表：热量生产：一般性活动Btu/h/动物动物名称重量（磅）显热潜热总量小鼠0. 0461. 110. 541. 6

3、5仓鼠0. 2604. 021.986. 00大鼠0. 6207. 773. 8311.60几内亚猎0. 90010. 205. 0315.20兔子5.41039. 2019. 3058. 50猫6.61045. 6022. 5068. 10猴子12. 00071.3035. 10106. 40狗22. 700105. 0056. 40161.40狗50. 000231.00124. 00355. 003.湿负荷湿负荷是指空调房间时湿源(人体散湿、敞开水池(槽)表面散湿、地面积水等)向室内的散湿量，也就是为维持室内含湿量恒定需从房间除去时湿量。(1)人体散湿量人体散湿量可按下式计算mw=0.2

4、78n(pg x 10_6( 1-19)式中 垢一人体散湿量，kg / S；g一成年男子的J小时散湿量，g/h,见表2T3；n,夕一同式(221) o(2)敞开水表面散湿量敞开水表面散湿量按下式计算：mw=0.278gAx10-3(1-20)式中端一敞开水表面的I散湿量，kg/s；co一单位水面蒸发量，kg / (m2 h),见表6；A一蒸刊登面面积，m2o表面单位面积蒸发量 Wkg/ ( m2.h )表64.新风负荷室外新鲜空气量是保障良好的室内空气品质的关键。因此，空调 系统中引入室外新鲜空气（简称新风）是必要的。由于夏季室外空气焙 值和气温比室内空气烙值和气温要高，空调系统夏季为处理新风

5、势必 要消耗冷量。而冬季室外空气气温又比室内空气温度低，室外空气比 室内空气含水量也少，同样，空调系统冬季为处理新风势必要消耗热 量和加湿量。据调查，空调工程中处理新风时能耗大体要占到总能耗 的25%30%,对于高级宾馆和办公建筑可高达40%。可见，空调处 理新风所消耗的能量是十分可观的。因此，空调系统中新风量的大小 要在满足空气品质的前提下，应尽量选用较小日勺必要的新风量。否则, 新风量过多，将会增长空调制冷系统与设备的容量。目前，我国空调设计中对新风量确实定原则，仍采用现行规范、 设计手册中规定（或推荐）的原则。夏季，空调新风冷负荷按下式计算：。=忆（-怎）式中夏季新风冷负荷，kw；吃一新

6、风量，kg / S；ho 一室外空气日勺焰值，kJ / kg；hR一室内空气的焰值，kj/kgo冬季，空调新风热负荷按下式计算Qho =oCPotR）式中&。一空调新风热负荷，kw；Cp 空气的定压比热，H / (kg ),取1. 005kJ /(kg - )；8一冬季空调室外空气日勺计算温度，；tR一冬季空调室内空气计算温度，o二、全空气系统送风量、送风参数和新风量确实定1.送风量和送风参数确实定设有一空调房间，送人一定量经处理的空气，消除室内负荷后排出，如图7所示。假定送入室内的空气(称送风)吸取热量和湿量后， 状态变化到室内状态，且房间内温、湿度均匀，排除房间日勺空气参数 即为室内空气日

7、勺参数。当系统到达平衡后，全热量、显热量和湿量都 到达平衡，即全热平衡 Mshs+Qc=MshK(1-23)显热平衡 Mscpts + Qcs = MscptR湿平衡 曲”/10-3+必 必储 10-3A JV vJ(1-24)(1-25)(1-26)(1 -27)/ lOOOMMs =-%一4（1-28）式中 球一送入房间的风量，称送风量，kg/s；。、Qc，s一分别为房间的全热冷负荷和显热冷负荷，kW；w一房间湿负荷，kg/s；hR、hs一分别为室内空气和送风时比焰，kJ / kg；tR、ts一分别为室内空气和送风的温度，；dR、ds一分别为室内空气和送风日勺含湿量，g/kg；cp一空气定

8、压比热，kJ / （kg ） o上述公式（1-24）、（1-26）、（1-28）都可以用于确定消除室内负荷 应送入室内日勺风量，即送风量计算公式。图8为送入室内的空气（送风）吸取热、湿负荷的状态变化过程在 hd图上的表达。图中R为室内状态点，S为送风状态点。变化过程 的角系数为,=1000瓦-4）（1.2dds9）角系数又称热湿比,单位为kJ/kg。根据式（1 - 24）、（28）有 = &（1-30）在系统设计时，室内状态R是已知的1（可根据规范或工艺规定确 定），冷负荷与湿负荷和室内过程日勺角系数也是已知的，待确定量 是也和S的状态参数。从图8上可以看到，送风状态点在通过室内 点R、角系数

9、的线段上。假如预先选定送风温度，则其他参数和送 风量也就很易确定了。工程上常根据送风温差=4来确定S点。 显然纯愈大，风量愈小，对应的空气处理设备和管路也愈小，系统 比较经济；不过，风量小会导致室内温湿度分布均匀性和稳定性差。 因此，对于温湿度控制严格的I场所，送风温差应小些。对于舒适性空 调和温湿度控制规定不严格工艺性空调，可以选用较大的送风温差。 我国规范规定，送风口高度W5m时，纨不适宜不小于10,送风口 高度5m,纯不适宜不小于15。目前工程设计中常常采用“露点” 送风，即取空气冷却设备也许把空气冷却到时状态点，一般为相对湿 度90%95%日勺“机器露点”度见图8)o对于整年应用的全空

10、气空调系统，冬季的送风量就取夏季设计条 件下确定的送风量。这时只需要确定冬季的送风状态点。在冬季室外 温度较低的地区，室内一般是欠热的I。其空调设计热负荷重要是建筑 围护构造热负荷。当室内有稳定的J热源、湿源时，总热负荷中应扣去 热源的散热量，还应考虑湿源的散湿量；而当室内的热源和湿源随机 性很大时，就不适宜考虑。例如，商场人员日勺散热量和散湿量很大， 冬季系统甚至不需加热和加湿。然而商场冬季的I不利工况在商场刚开 门营业或未营业时段，显然这时人很少，这些热量和湿量可以忽视不 计。在冬季尚需供冷的场所，则必须把随机性大的不稳定发热量和散 湿量计算为负荷。图9为冬季需对室内供热日勺空调系统时送风

11、在室内日勺状态变化过 程。室内有热负荷和湿负荷，送风在室内日勺变化一般是减焰增湿过程。 因此,根据式(1-29),热湿比为负值，式(1-24). (1-26)、(1-28) 中分子项均用全热热负荷或显热热负荷取代，并取负值。若送风量取 夏季确实定时送风量，则送风温度应为*ts=tR+S-(1-31)MJ式中2，,为室内显热热负荷(取正值)，kWo冬季送风量也可以与夏 季不一样，取较大日勺送风温差和较小日勺风量。对于热风采暖系统，也 可按此原则确定送风量和送风温度。我国规范规定，热风采暖时送风 温度宜采用3050。2.空调系统的新风量(1) 最小新风量确定的原则一种完善的I空调系统，除了满足对环

12、境的温、湿度控制以外，还 必须给环境提供足够的室外新鲜空气(简称新风)0本节只讨论民用建 筑和一般工业建筑(无工业污染物发生)中日勺全空气系统或空气一水 系统所必需的新风量。有关工业生产中的污染物的控制措施和通风量 将在第8章中论述。从改善室内空气品质角度，新风量多些为好；不 过送入室内的新风都得通过热、湿处理，将消耗能量，因此新风量宜 少些好。在系统设计时，一般必须确定最小新风量，此新风量一般应 满足如下三个规定：(1)稀释人群自身和活动所产生的污染物，保证 人群对空气品质日勺规定：(2)补充室内燃烧所耗日勺空气和局部排风量;(3)保证房间的J正压。在全空气系统中，一般取上述规定计算出新风

13、量中日勺最大值作为系统的最小新风量。假如计算所得日勺新风量局限性 系统送风量的10%,则取系统送风量的10%,送风量特大的系统不 在此列。(2) 补充排风量或燃烧需要的空气量建筑物内的燃烧设备有燃气热水器、燃气灶、火锅等。这些设备 燃烧时要消耗空气中的氧气。假如这些燃烧设备在空调系统所控制的 环境中，系统必须给环境补充新风，以弥补燃烧所耗时空气。燃烧所 需的空气量可从燃烧设备的样本或阐明书中获得，如无确切资料时， 可根据燃料日勺种类和消耗量来估算，估算公式为：液体燃烧VI=0. 228 X 10-3ql(1-32)气体燃料Vg=0. 252X 10-3qg(1-33)式中VI每kg液体燃料需要

14、的空气量，m3 / kg；Vg每m3气体燃料需要的空气量，m3/m3；ql液体燃料的热值，kJ / kg；qg一气体燃料的热值，kJ/m3；火锅餐厅中常用的燃料一一酒精，燃烧需要的空气量实测值约为 3.81m3 / kgo(3)保持正压新风量保持房间正压日勺新风量，等于在室内外一定压差下通过门缝、窗 缝等缝隙渗出的I风量，可按下式计算：匕二4勺()(1-34)式中 力一从房间缝隙渗出的风量，也就是正压风量，m3 / s；Ac一缝隙(门、窗等)面积，m2；一房间内正压，缝隙两侧日勺压差，一般取5lOPa；一流量系数，0. 30. 64；n流动指数，0. 51, 一般取0.65。根据上式还衍生出多

15、种形式的按缝长计算的公式，这里不再赘 述。按公式计算比较繁琐，并且在设计时，尚无确定的缝隙资料，因 此，工程上常按换气次数估算。有外窗的房间，正压新风量可取1 2次/h换气次数(根据窗的多寡取值)；无窗和无外门房间取0.5 0.75次/h换气次数。所谓换气次数，是送入房间风量与房间容积之比。以)=的位)-4)(1T)式中2一外墙和屋面瞬变传热引起时逐时冷负荷，w；A外墙和屋面的面积，m2；K-外墙和屋面的I传热系数，W/ (m2 ),可根据外墙和 屋面日勺不一样构造，由附录2-2和附录2-3中查取；tR-室内计算温度，；牡)一外墙和屋面冷负荷计算温度时逐时值，,根据外墙 和屋面的不一样类型分别

16、在附录2-4和附录2-5中查取。必须指出：a.附录2-4和附录2-5中给出的各围护构造的冷负荷温度值都是 以北京地区气象参数为根据计算出来的，因此，对于不一样设 计地点，应对值进行修正，即应为小十tdo其地点修正值 td可由附录2-6查得。b .当外表面放热系数不一样于18. 6W / (m2 )时，应将d,+td) 乘以表1中日勺修正值。c.当内表面放热系数变化时，可不加修正。d.考虑到都市大气污染和中浅颜色的耐久性差，提议吸取系数一 律采用夕=0.90,即对表中牡)不加修正。但如确有把握经久保 持建筑围护构造表面日勺中、浅色时，则可将表中数值乘以表2 所列的吸取系数修正值k。综上所述，外墙

17、和屋面的冷负荷计算温度为：=t(r) + td Mkp( 1 一2 )则冷负荷计算式应当为：2(r)=AM-4)(1-3)2)内围护构造冷负荷当邻室为通风良好的I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公式(1-1)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、内门等内围护构造的温差传热 而产生日勺冷负荷，可视作稳定传热，不随时间而变化，可按下式 计算：= KiAQm +M Tr)(-4)式中Ki一内围护构造(如内墙、楼板等)的传热系数,W/ (m2 )；Ai内围护构造的J面积，m2；to. m一夏季空调室外计算日平均温度，。C；M附加温升，可按表3选用。3)

18、外玻璃窗瞬变传热引起的I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I冷负荷可按 下式计算：Qct =Kw Av (%)- %)5)式中白一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 ),可由附录2-7 和附录2-8中查得；A、,窗口 面积，m2；小)外玻璃窗的冷负荷温度时逐时值，可由附录 2-10中查得。必须指出：a.对附录2-7、2-8中的鼠值要根据窗框等状况不一样加以修正, 修正值Cw可从附录2-9查得。b.对附录2-10中日勺值要进行地点修正，修正值td可从附录211查得。因此，式(1-5)对应变为；2:(r)儿+ Tr)(1-6)(2)透过玻璃窗时

19、日射得热引起冷负荷的计算措施1)日射得热因数的概念透过玻璃窗进入室内时日射得热分为两部分，即透过玻璃窗直 接进入室内日勺太阳辐射热qt和窗玻璃吸取太阳辐射后传入室内的I热量Qao由于窗的类型、遮阳设施、太阳入射角和太阳辐射强度等原因 的多种组合太多，无法建立太阳辐射得热与太阳辐射强度之间日勺函数关系，于是采用 一种对比的计算措施。采用了 3111nl厚的J一般平板玻璃作“原则玻璃”，在% =8. 7W/ （m2 K）和 二18. 6W/ （m2-K）条件下，得出夏季（以七月份为代表）通过这一 “原则玻璃”日勺日射得热量qt和qa值，Dj =q,+ qa（1-7）称Dj为日射得热因数。通过大量记

20、录计算工作，得出了合用于各地区不一样纬度带（每 一带宽为230纬度）日勺Dj.max,由附录2-12查得。考虑到在非原则玻璃状况下，以和不一样学类型和遮阳设施对得 热日勺影响，可对日射得热因数加以修正，一般乘以窗玻璃日勺综合 遮挡系数Cs。（1-8）式中Cs一窗玻璃的遮阳系数，定义为0”驾翼黑鹤誓， 标准玻璃的日射得热 由附录2-1查得；Ci一窗内遮阳设施的遮阳系数由附录2-14查得。有外遮阳的算法基本相似，但更为繁琐，此处不再简介。2）透过玻璃窗时日射得热引起冷负荷的计算措施透过玻璃窗进入室内日勺日射得热形成时逐时冷负荷白按下 式计算：(1-9)Qc(r) =Q AyCsGO/maxG。式中

21、Aw一窗口面积，m / ；Ca一有效面积系数，由附录215查得；CLQ一窗玻璃冷负荷系数，无因次，由附录2-16至附录 2T9查得。必须指出：CLQ值按南北区日勺划分而不一样。南北区划分日勺原则 为：建筑地点在北纬27o30/以南的地区为南区，以北欧I地区为北区。2.室内热源散热引起的冷负荷室内热源散热重要指室内工艺设备散热、照明散热和人体散热三 部分。室内热源散热包括显热和潜热两部分。潜热散热作为瞬时冷负 荷，显热散热中以对流形式散出的热量成为瞬时冷负荷，而以辐射形 式散出的热量则先被围护构造表面所吸取，然后再缓慢地逐渐散出， 形成滞后冷负荷。因此，必须采用对应的冷负荷系数。，(1) 设备散

22、热形成的冷负荷设备和用品显热形成的冷负荷按下式计算： 2c(r) =QsCLQ( 1-10)式中2一设备和用品显热形成的冷负荷，w；小一设备和用品的实际显热散热量，w；CLQ一设备和用品显热散热冷负荷系数，可由附录2-20和附 录2-21中查得。假如空调系统不持续运行，则CLQ=1.0。设备和用品的实际显热散热量按下式计算：1）电动设备当工艺设备和其电动机都放在室内时：0，=1000 ”2%N/当只有工艺设备在室内，而电动机不在室内时：Qs -1000 n、n2n3N（ 1一12）当工艺设备不在室内，而只有电动机放在室内时：Qs= 1000 72n2n3 - N（1-13）式中N电动设备日勺安

23、装功率，kW；一电动机效率，可由产品样本查得，Y系列电动机效率可 由表2-11查得。nl一运用系数，是电动机最大实效功率与安装功率之比，一 般可取0. 70. 9,可用以反应安装功率的运用程度；n2电动机负荷系数，定义为电动机每小时平均实耗功率与 机器设计时最大实耗功率之比，对精密机床可取 0.150.40,对一般机床可取0.5左右；n3同步使用系数，定义为室内电动机同步使用的安装功率与总安装功率之比，一般取0. 50.8。2）电热设备散热量对于无保温密闭罩的I电热设备，按下式计算:(1-14)Qs = 1000 n1n2n3n4N式中n4考虑排风带走热量的系数，一般取0.5。其中其他符号意义

24、同前。3）电子设备计算公式同（1T3）,其中系数出日勺值根据使用状况而定，对计算机可取1.0, 一般仪表取0.50.9。（2） 照明散热形成的冷负荷当电压一定期，室内照明散热量是不随时间变化的稳定散热量， 不过照明散热方式仍以对流与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对应的冷负荷系数。根据照明灯具的类型和安装方式不一样，其冷负荷计算式分别为 白炽灯。,（,）=1000N。(1-15)(1-16)式中白一灯具散热形成的冷负荷，W；N一照明灯具所需功率，kW；nl一镇流器消耗功率系数，当明装荧光灯的镇流器装在空调房间内时，取nl=1.2；当暗装荧光灯镇流器装设在顶棚内时，可

25、 取 nl=l. 0；n2一灯罩隔热系数，当荧光灯罩上部穿有小孔（下部为玻 璃板），可运用自然通风散热于顶棚内时，取屋二0.50.6；而荧光灯 罩无通风孔者n2=0. 60. 8；CLQ一照明散热冷负荷系数，可由附录2-22查得。（3）人体散热形成的冷负荷人体散热与性别、年龄、衣着、劳动强度和周围环境条件（温、 湿度等）等多种原因有关。人体散发的潜热量和对流热直接形成瞬时 冷负荷，而辐射散发时热量将会形成滞后冷负荷。因此，应采用对应 时冷负荷系数进行计算。为了设计计算以便，计算以成年男子散热量为计算基础。而 对于不一样功能的建筑物中有各类人员（成年男子、女子、小朋友等） 不一样的构成进行修正，为此，引人群集系数表4给出某些数据, 可作参照。某些空调建筑物内的群集系数表工作场所影剧院百货商店（售货）旅店体育馆图书阅览室工厂轻劳动银行工厂重劳动群集系数30.890.890.930.920.960.901.01.0人体显热散热引起的冷负荷计算式为：2（r） = Qsn（PLQ（ 1-17）式中2一人体显热散热形成的冷负荷，w；qs一不一样室温和劳动性质成年男子显热散热量，W,见表2-13；n室内所有人数;