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學號： 08450126 常 州 大 學 畢業(yè)設計（論文） （2012屆） 題 目 常州萬象辦公樓地源熱泵空調系統(tǒng)設計 學 生 趙力臻 學 院 石油工程學院 專業(yè)班級 建環(huán)081 校內指導教師 蔣綠林 專業(yè)技術職務 副教授 校外指導老師 專業(yè)技術職務 二○一二年六月 萬象辦公樓地源熱泵空調、新風及熱水項目 摘要：地源熱泵是利用淺層地能進行供熱制冷的新型能源利用技術，是熱泵的一種。地源熱泵通常是指能轉移地下土壤中熱量或者冷量到所需要的地方。冬季地源把熱量從地下土壤中轉移到建筑物內，夏季再把地下的冷量轉移到建筑物內。 本設計為萬象辦公樓地源熱泵空調、新風及熱水項目，其建筑面積10000㎡。方案采用地源熱泵空調系統(tǒng)，室內末端采用風機盤管+新風系統(tǒng)，冷熱源采用地埋管+冷卻塔。設計包含空調負荷計算，空調方案選擇，室外地埋管系統(tǒng)，室內水管系統(tǒng)設計，冷卻塔水力計算，熱平衡計算，以及末端設備選型及計算。完成設計以后，達到舒適、環(huán)保、節(jié)能、經(jīng)濟要求，根據(jù)各種計算結果，通過性價比分析，進行了設備選型，確保設備 容量、壓力、噪聲等方面滿足要求，最后繪制了相關的設計及施工圖，完成整個空調系統(tǒng)設計。 關鍵詞：地源熱泵空調；地埋管；冷熱負荷；新風系統(tǒng)。 The Wanxiang office building in Changzhou, Ground Source Heat Pump and fresh air hot water Air-conditioning System Abstract: Ground Source Heat Pump,a kind of heat pump,is a new technology that use shallow geothermal energy for heating and cooling.It is Usually refers to shift heat or cold from the underground soil volume to where needed it.Ground Source Heat Pump also takes advantage of the capabilities that the underground soil can store thermal energy and refrigeration.In the winter,ground-source heat pump transferred to the soil from the ground to a building while it transferred the cold air to it in summer. This design is The Wanxiang office building in Changzhou, Ground Source Heat Pump and fresh air hot water Air-conditioning System. The building covers an area of 10000 square meters. The system adopts Ground Source Heat Pump air-conditioning system, office building indoor air conditioning. The cold and heat sources adopt buried tube + cooling tower. The designs include air conditioning load calculation, air conditioning program selection, outdoor buried tube system, and indoor plumbing systems design, cooling tower hydraulic calculation, air tubes and hydraulic calculation of water and related end equipment of air-conditioning selection and calculation. The air conditioning and hot water systems designed to achieve comfortable, environmental protection, energy-saving, economic. According to various calculation results through cost-effective analysis, the selection of equipment to ensure that the equipment capacity, pressure, satisfy noise requirements. The last to draw the related design and construction drawings, complete the final design of the entire air-conditioning system. Key Words: Ground Source Heat Pump Air conditioning system; buried pipe; cooling and heating load; fresh air system. 目 錄 摘要Ⅰ 目錄Ⅲ 1 引言1 1.1 地源熱泵系統(tǒng)簡介1 1.2地源熱泵系統(tǒng)特點1 2 基本資料2 2.1工程概況2 2.2工程內容及范圍2 2.3主要設計規(guī)范、標準3 2.4氣象參數(shù)3 2.4.1 室外氣象參數(shù)3 2.4.2 室內設計參數(shù)3 2.4.3 土建資料4 2.4.3.1 建筑概況4 2.4.3.2 墻體及屋面結構4 2.4.3.3窗戶結構5 2.4.3.4 朝向修正率5 3 負荷計算5 3.1 建筑物冷熱負荷的計算5 3.1.1 建筑物冷負荷計算5 3.1.2 新風量的確定10 3.1.3夏季新風冷負荷的計算11 3.1.4冬季熱負荷計算12 3.1.5冬季新風熱負荷的計算12 3.1.6 冷熱負荷匯總12 3.1.7熱水負荷12 4 系統(tǒng)設計12 4.1系統(tǒng)的比較12 4.2地源熱泵系統(tǒng)介紹14 4.3地源熱泵主機選型15 4.3.1熱泵機組選型原則及方案設計15 4.4冷熱源系統(tǒng)——地埋管+冷卻塔15 4.4.1埋管形式15 4.4.2 地下埋管系統(tǒng)環(huán)路形式16 4.4.3管材的選取17 4.4.4管路設計計算17 4.4.4.1冬季從土壤中吸取的熱量16 4.4.5冷負荷校準18 4.4.6熱平衡校準18 4.4.7地埋管配管及阻力計算19 4.4.7.1 子管（單口井）水力摩阻計算21 4.4.7.2 5口井集管管徑及水力摩阻計算22 4.4.7.3 一級陣列陣支管管徑及水力摩阻計算22 4.4.7.4 二級陣列總管管徑及水力摩阻計算22 4.4.7.5 地埋管系統(tǒng)總阻力22 4.4.7.6水泵選型 23 4.5 室內水系統(tǒng)設計與計算23 4.5.1房間風機盤管選型24 4.5.2 樓層2供回水管水力計算29 4.5.3 樓層3供回水管水力計算29 4.5.4 樓層4供回水管水力計算30 4.5.5 樓層5供回水管水力計算31 4.6 總揚程32 4.7選擇水泵32 4.8冷卻塔的選型33 5機房設計34 5.1熱泵機組34 5.2水源側循環(huán)泵34 5.3負荷側循環(huán)泵34 5.4控制系統(tǒng)34 5.5水處理設備34 5.6定壓補水和膨脹罐35 6 室內末端35 7經(jīng)濟性能分析35 7.1初投資分析35 7.2運行費用分析35 7.3維護費用分析36 7.4經(jīng)濟性能分析36 7.4.1年運行費和年維護費分析36 7.4.2投資分析36 8結論36 參考文獻38 致謝39 附錄A房間冷負荷和匯總表40 附錄B房間風機盤管選型42 附錄C空調水管比摩阻表46 1引言 1.1 地源熱泵系統(tǒng)簡介 地源熱泵是一種利用地下淺層地熱資源（也稱地能，包括地下水、土壤或地表水等）的既可供熱又可制冷的高效節(jié)能空調系統(tǒng)。地源熱泵通過輸入少量的高品位能源（如電能），實現(xiàn)低溫位熱能向高溫位轉移。地能分別在冬季作為熱泵供暖的熱源和夏季空調的冷源，即在冬季，把地能中的熱量“取”出來，提高溫度后，供給室內采暖；夏季，把室內的熱量取出來，釋放到地下去。通常地源熱泵消耗1kW的能量，用戶可以得到4kW以上的熱量或冷量。[1]因此，近十幾年來，尤其是近五年來，地源熱泵空調系統(tǒng)在北美如美國、加拿大及中、北歐如瑞士、瑞典等國家取得了較快的發(fā)展，中國的地源熱泵市場也日趨活躍，可以預計，該項技術將會成為21世紀最有效的供熱和供冷空調技術。 地源熱泵系統(tǒng)分為三種形式，一種是采用地表水的方式，即江、河、湖、海等；另一種是采用地下水的方式，也有的稱“水源熱泵”中央空調系統(tǒng)；第三種是埋管式，也有的稱為“地耦式地源熱泵”中央空調系統(tǒng)。 地下水熱泵系統(tǒng)分為開式、閉式兩種：開式是將地下水直接供到熱泵機組，再將井水回灌到地下；閉式是將地下水連接到板式換熱器，需要二次換熱。地表水熱泵系統(tǒng)與土壤源熱泵系統(tǒng)相似，用潛在水下并聯(lián)的塑料管組成的地下水熱交換器替代土壤熱交換器。土壤源熱泵系統(tǒng)的核心是土壤耦合地熱交換器。 地源熱泵系統(tǒng)是由下列部分所組成：地源熱泵機組、循環(huán)水泵、水管環(huán)路、水系統(tǒng)控制箱和室內溫控器等。地源熱泵空調機組是一種水冷式的供冷/供熱機組。機組由封閉式壓縮機、同軸套管式水/制冷劑熱交換器、熱力膨脹閥（或毛細膨脹管）、四通換向閥、空氣側盤管、風機、空氣過濾器、安全控制等所組成。機組本身帶有一套可逆的制冷/制熱裝置，是一種可直接用于供冷/供熱的熱泵空調機組。 地源熱泵的研究雖然從1912年就已開始，但直到20世紀70年代初世界上出現(xiàn)第一次能源危機，它才開始受到重視。自此，世界各國的科學工作者就從來沒有停止過對其進行研究和探討，這些研究工作涉及地源熱泵的系列構件、地下熱交換器型式、土壤特性和系統(tǒng)運行壽命周期、費用分析等方面。由于其高效的節(jié)能效益和優(yōu)良的工作性能，在日本、北美及中、北歐等國家得到了廣泛的應用。在美國，到2001年4月為止已安裝了40多萬臺地源熱泵，且每年以10％的增長速度遞增；同時出現(xiàn)了多家生產(chǎn)地源熱泵及供熱制冷系統(tǒng)的著名企業(yè)，如：Waterfumace、Geothermal DX、ydron等。在中、北歐國家，地源熱泵主要用于室內地板輻射供暖和提供生活熱水，尤其是瑞士，在家用供熱裝置中，地源熱泵所占的比例很大。我國在該領域的研究才剛剛起步，到20世紀80年代末才有少數(shù)單位先后開展這項工作。但是受國際大環(huán)境的影響以及地源熱泵自身所具有的節(jié)能和環(huán)保的優(yōu)勢，這項技術受到了國人越來越多的重視，該方面的研究也日益活躍，近幾年更取得了突破性的進展。[2] 地源熱泵系統(tǒng)還可以集采暖、空調制冷和提供生活熱水于一身。—套熱泵系統(tǒng)可以替換原有的供熱鍋爐、制冷空調和生活熱水加熱的三套裝置或系統(tǒng)，從而也增加了經(jīng)濟性。由此可得出結論：地源熱泵系統(tǒng)雖然由于室外部分比較復雜，初次投資高于普通空調系統(tǒng)，但普通空調的運行費用遠高于地源熱泵系統(tǒng)，—般州年時間就可以將增加的初次投資回收。 1.2地源熱泵系統(tǒng)特點 a.高效：一般空調對著空氣換熱稱為風冷熱泵，缺點在于天氣炎熱或者寒冷最需要冷量或熱量時效率反而下降。地溫一年四季基本恒定在16℃左右，略高于該地區(qū)平均溫度1到2度，使得熱泵無論在制冷或制熱工況中均處于高效率點。 b.節(jié)能省費用：冬季運行時，COP約為4.2，即投入1KW電能，可得到4KW的熱能，夏季運行時，COP可達5.3，投入1KW電能，可得到5KW的冷量，能源利用效率為電采暖方式的3-4倍；并且熱交換器不需要除霜，減少了結霜和除霜的用電能耗。比常規(guī)空氣源空調節(jié)能50%左右。 c.環(huán)保：供熱時沒有燃燒過程，避免了排煙污染，供冷時省了冷卻塔，避免了噪音及霉菌污染。 d.舒適：因為地源熱泵機組供冷暖時都是通過冷熱水經(jīng)風機旁管（或地板管、墻埋管）交換完成的，所產(chǎn)生的冷氣和暖氣（或輻射熱）比常規(guī)空調的要更柔和的多，熱不易感冒。 e.節(jié)省占地面積：省去了冷卻塔、鍋爐及與之配套的煤棚和渣場，節(jié)省了土地資源，產(chǎn)生附加經(jīng)濟效益，并改善了建筑物的外部形象。 f.安全：無燃燒設備，從而不存在爆炸、失火和中毒的隱患。 g.機組壽命長：熱泵機組長期在良好的低溫井水（16℃）下進行熱交換工作，可大大延長機組壽命。 h.一機多用：地源熱泵系統(tǒng)可供暖，空調，還可供生活熱水，一機多用，一套系統(tǒng)可以替換原來的鍋爐加空調的兩套裝置或系統(tǒng)。 i.可再生：土壤有較好的蓄熱性能，冬季通過熱泵將大地淺層的低位熱能提高對建筑供暖，同時蓄存冷量，以備夏用；夏季通過熱泵將建筑物內的熱量轉移到地下對建筑進行降溫，同時蓄存熱量，以備冬用，保證大地熱量的平衡。[3] j.可分區(qū)控制：中央空調享受的檔次，又可達到單體空調局部控制的效果，不存在“大馬拉小車”。 2 基本資料 2.1 工程概況 萬象辦公樓建筑面積約10000㎡，地點在常州，務樓采用地源熱泵，室內末端采用風機盤管+新風系統(tǒng)。 2.2工程內容及范圍 本設計包括辦公樓室內空調、地埋管、通風及熱水，方案采用地源熱泵空調系統(tǒng)，室內末端采用風機盤管+新風系統(tǒng)，冷熱源采用地埋管+冷卻塔。 內容有： 1. 空調冷/熱負荷計算； 2. 室外地埋管系統(tǒng)及輔助冷卻塔/鍋爐系統(tǒng)負荷及水力計算； 3. 室外地埋管系統(tǒng)熱平衡計算； 4. 室內空調水系統(tǒng)水力計算； 5. 空調機房設備選型及水力計算； 6. 地埋管系統(tǒng)、室內空調水系統(tǒng)、機房等設計、施工圖紙； 7. 畢業(yè)設計設計、計算說明書一份。 2.3主要設計規(guī)范、標準 （1） 《地源熱泵系統(tǒng)工程技術規(guī)范》 (GB 50366-2005) （2） 《采暖通風與空氣調節(jié)設計規(guī)范》（GBJ-2003） （3） 《建筑給排水及采暖工程施工質量驗收規(guī)范》（GB50242－2002） （4） 《民用建筑節(jié)能設計標準(采暖居住建筑部分)》(JGJ26-95) （5） 《夏熱冬冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設計標準》(JCJ134-2001) （6） 《建筑工程施工質量驗收統(tǒng)一標準》（GB 50300-2001） （7） 《建筑設計防火規(guī)范》 （GBJ16-87） （8） 《埋地聚乙烯給水管道工程技術規(guī)程》 （CJJ101—2004） （9） 《建筑聚乙烯類給水管道工程技術規(guī)程》 （CJJ/T98—2003） （10） 其他必需的規(guī)范、規(guī)程 2.4設計參數(shù) 2.4.1 室外氣象參數(shù) 室外空氣的空調設計參數(shù)： 冬季： 室外計算干球溫度－4℃，室外計算相對濕度77%，室外平均風速2.6 m/s 夏季： 室外計算干球溫度35.7℃，室外計算濕球溫度28.5℃，室外平均風速2.6 m/s 日平均干球溫度31.5℃，平均較差8.3℃ 2.4.2 室內設計參數(shù) 表2.1室內設計參數(shù) 建筑類別 夏 季 冬 季 新風量 M3/h.人 溫度（℃） 相對濕度（%） 溫度（℃） 相對濕度（%） 辦公室 24 60 20 45 30 會議室 24 60 20 45 30 客房 24 60 20 45 30 2.4.3土建資料 2.4.3.1 建筑概況 建筑面積：10000 m2 1層層高：6.5m 2層層高:4.5m 3~5層層高:3.5m 2.4.3.2 墻體及屋面結構 各種材料的導熱系數(shù)與蓄熱系數(shù)如下表： 表2.2材料導熱系數(shù)與蓄熱系數(shù) 材料 導熱系數(shù)W/（m.K） 蓄熱系數(shù)W/（m2.K） 細石砼、鋼筋砼 1.74 17.2 多孔磚 0.58 7.92 擠塑聚苯乙烯板保溫層 0.0289 0.43 聚苯顆粒保溫砂漿 0.06 0.95 水泥砂漿、抗裂砂漿 0.93 11.37 石灰水泥砂漿 0.87 10.75 內外表面的換熱系數(shù)分別為：8.7和19.0。 （1）平屋頂構造采用：40厚細石砼+20厚水泥砂漿結合層+40厚擠塑聚苯乙烯板+1.2厚防水卷材+20厚水泥砂漿找平層+最薄處30厚焦渣混凝土找坡+120厚鋼筋砼結構板+15厚板底抹灰。屋頂?shù)膫鳠嵯禂?shù)為K=0.671W/（m2k），滿足屋頂保溫要求K≤0.7 W/（m2k）。 （2）墻體 填充墻構造采用:20厚復合巖棉外保溫板保溫+190厚加氣砼砌塊+20厚內墻抹灰。總熱阻R0=1.768 （m2k）/ W，傳熱系數(shù)K=0.565W/（m2k），熱惰性指標D=3.63。 剪力墻構造采用：20復合巖棉外保溫板保溫+200厚鋼筋砼剪力墻+20厚內墻抹灰?？偀嶙鑂0=1.02 （m2k）/ W，傳熱系數(shù)K=0.98W/（m2k），熱惰性指標D=2.507。 冷橋構造采用：20復合巖棉外保溫板保溫+200厚鋼筋砼剪力墻+20厚內墻抹灰?？偀嶙鑂0=1.02 （m2k）/ W，傳熱系數(shù)K=0.98W/（m2k），滿足冷橋保溫要求：R≥0.52。 剪力墻共占外墻面積比例約為48%，冷橋共占外墻面積比例約為6%。外墻的平均傳熱系數(shù)Km=0.789 W/（m2k），平均熱阻R0=1.26（m2k）/ W，平均熱惰性指標Dm=3.024?？傮w滿足外墻的保溫要求：K≤1.5，D≥3.0或K≤1.0，D≥2.5。 外挑樓板構造采用：5厚抗裂砂漿+50厚聚苯顆粒保溫砂漿+100厚鋼筋混凝土板+20厚水泥砂漿。傳熱系數(shù)為K=0.921W/（m2k），滿足外挑樓板保溫要求K≤1.0 W/（m2k）。 2.4.3.3窗戶結構 雙層3mm厚普通玻璃，金屬框，80%玻璃，淺色簾，2層窗高2.6m，3~5層窗高 1.8m， 窗墻面積比： 窗墻比為東側：0.17西側：0.21南側：0.32北側：0.26 2.4.3.4 朝向修正率 北朝向：10%； 東、西朝向：－5%； 東南朝向：－10%； 南向：－20% 3負荷計算 3.1 建筑物冷熱負荷的計算 3.1.1 建筑物冷負荷計算 以四樓會議等候室為例進行夏季冷負荷計算。 1. 維護結構冷負荷 (1) 外墻和屋頂瞬變傳熱引起的冷負荷，是指在日射和室外氣溫綜合作用下，外墻和屋頂瞬變傳熱形成的逐時冷負荷，可按下式計算： ................................................................................ （3-1）…….............................................................................（3-2） 式中 CL——外墻或屋頂瞬變傳熱形成的逐時冷負荷（W）； K——外墻和屋頂?shù)膫鳠嵯禂?shù)[W/(m℃)]，可根據(jù)外墻和屋頂?shù)牟煌瑯嬙?，由附?和附錄6中查??； F——外墻和屋頂?shù)膫鳠崦娣e（m）； ——外墻和屋頂冷負荷計算溫度的逐時值（℃）； ——夏季空氣調節(jié)室內計算溫度（℃）； ——以北京地區(qū)的氣象條件為依據(jù)計算出的外墻和屋頂冷負荷計算溫度的逐時值（℃），根據(jù)外墻和屋頂?shù)牟煌愋头謩e在附錄7和附錄8中查取。 ——不同類型構造外墻和屋頂?shù)牡攸c修正值（℃），根據(jù)不同的設計地點在附錄9中查??； ——外表面放熱系數(shù)修正值； ——外表面吸收系數(shù)修正值。 計算結果如下表所示： 表3.1西南外墻瞬時傳熱形成的冷負荷 單位（W） 時間 8:00 9:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 37.10 36.60 36.10 35.70 35.20 34.90 34.60 34.40 34.30 34.40 34.70 1.50 1.00 0.94 36.28 35.81 35.34 34.97 34.50 34.22 33.93 33.75 33.65 33.75 34.03 24.00 12.28 11.81 11.34 10.97 10.50 10.22 9.93 9.75 9.65 9.75 10.03 K 0.789 F 20.16 CL 195.39 187.92 180.44 174.46 166.98 162.50 158.01 155.02 153.53 155.02 159.51 （2）外玻璃窗瞬變傳熱引起的冷負荷 雙層Low-E玻璃窗，Kw=3.5 W/㎡. Cw=1.20 Fw=20.16 ㎡，由《空氣調節(jié)》附錄2-13中查得各計算時刻的負荷溫差，按公式計算結果列于表2中。td=3.00 tNx=24.00 。 外玻璃窗瞬變傳熱引起的冷負荷：是指在室內、外溫差作用下，玻璃窗瞬變傳熱引起的逐時冷負荷，可按下式計算： ..................................................................................（3-3） 式中 CL、t——同式（2-1）； K——外玻璃窗傳熱系數(shù)[W/(m℃)]； F——窗口面積（m）; t——外玻璃窗冷負荷計算溫度的逐時值，可由附錄13中查得（℃）； C——玻璃窗的傳熱系數(shù)的修正值，根據(jù)窗框類型可從附錄12中查得； t——玻璃窗的地點修正系數(shù)，可從附錄15中查得。 表3.2西南外窗瞬時傳熱冷負荷 單位（W） 8:00 9:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 t 26.90 27.90 29.00 29.90 30.80 31.50 31.90 32.20 32.20 32.00 31.60 td 3.00 t 24.00 △t 5.90 6.90 8.00 8.90 9.80 10.50 10.90 11.20 11.20 11.00 10.60 K 3.5 C 1.20 F 7.20 CL 178.42 208.66 241.92 269.14 296.35 317.52 329.62 338.69 338.69 332.64 320.54 (3)透過玻璃窗的日射得熱形成的冷負荷 由《空氣調節(jié)》附錄2-13中查得各計算時刻的負荷強度、窗面積7.2，雙層鋼窗窗有效面積系數(shù)Ca=0.75，查《空氣調節(jié)》附錄2-8掛淺色窗簾，內遮陽系數(shù)為=0.5，查附錄2-7，“雙層3mm厚普通玻璃”遮擋系數(shù)=0.86。 透過玻璃窗的日射得熱引起的冷負荷，可按下式計算： .................................................... ..(3-4) .......................................................................... (3-5) 式中 CL——日射得熱引起的冷負荷，W； F——外窗面積（m）， ——窗有效面積系數(shù)； ——窗玻璃的遮擋系數(shù)； ——窗內遮陽設施的遮陽系數(shù)； ——太陽輻射得熱因數(shù)的最大值，W； ——外窗冷負荷系數(shù)，建筑地點在北緯的2730′以南的地區(qū)為南區(qū)，以北地區(qū)為北區(qū)。 表3.3西窗日射得熱負荷 單位（W） 8:00 9:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 0.17 0.20 0.23 0.23 0.38 0.58 0.73 0.63 0.79 0.59 0.37 0.75 0.5 374 0.86 F 7.20 CL 147.63 173.69 199.74 199.74 330.00 503.69 633.95 547.11 686.06 512.37 321.32 2. 室內熱源散熱形成的冷負荷 (1)設備和用具顯熱散失形成的冷負荷 設備和用具先熱散熱形成的冷負荷可按下式計算： ........................................................ (3-6) 式中 CL——設備和用具顯熱形成的冷負荷，（W）; ——設備和用具的實際顯熱散熱量，（W）； 辦公設備散熱量可按下式計算： ........................................................ (3-7) 式中 p——設備的種類； ——第 i類設備臺數(shù)； ——第 i類設備的單臺散熱量(W)。 (2)人體散熱形成的冷負荷 人體顯熱散熱引起的冷負荷計算公式為： ........................................................ (3-8) 式中 ——人體顯熱散失形成的冷負荷（W）； n——室內全部人數(shù)； ——群集系數(shù)； ——不同室溫和勞動性質成年男子顯熱散熱量（W）； ——人體顯熱散熱冷負荷系數(shù)，這一系數(shù)取決于人員在室內停留的時間，即由進入室內時算起至計算時刻為止的時間。 表3.4人體散熱形成的冷負荷 單位（W） 8:00 9:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 0.53 0.62 0.69 0.74 0.77 0.80 0.83 0.85 0.87 0.89 0.42 71.00 n 14.00 0.96 505.75 591.63 658.43 706.14 734.76 763.39 792.02 811.10 830.19 849.27 400.78 q1 37.00 CL1 35.52 合計 541.27 627.15 693.95 741.66 770.28 798.91 827.54 846.62 865.71 884.79 436.30 (3)照明散熱形成的冷負荷 由于采用熒光燈且熒光燈燈罩上部穿有小孔，固按下式計算： ........................................................ (3-9) 式中 CL——照明設備散熱形成的冷負荷（W）； N——照明設備所需功率（kW）； n——鎮(zhèn)流器消耗功率系數(shù)，當明裝熒光燈鎮(zhèn)流器裝設在客房內時，可取n=1.2； n——燈罩隔熱系數(shù)，當熒光燈罩上部穿有小孔（下部為玻璃板），可利用自然通風散熱于頂棚內時，可取n=0.5~0.6； ——照明散熱冷負荷系數(shù)。 表3.5照明散熱形成的冷負荷 單位（W） 8:00 9:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 0.69 0.86 0.89 0.90 0.91 0.91 0.92 0.93 0.94 0.95 0.95 N 20*74.5=1490 CL 1028.10 1281.40 1326.10 1341.00 1355.90 1355.90 1370.80 1385.70 1400.60 1415.50 1415.50 3．各分項逐時冷負荷匯總 表3.6各分項逐時冷負荷 單位（W） 時間 8:00 9:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 西南外墻瞬時傳熱形成的冷負荷 195.39 187.92 180.44 174.46 166.98 162.50 158.01 155.02 153.53 西南外窗瞬時傳熱冷負荷 178.42 208.66 241.92 269.14 296.35 317.52 329.62 338.69 338.69 西南外窗日射得熱冷負荷 147.63 173.69 199.74 199.74 330.00 503.69 633.95 547.11 686.06 照明得熱冷負荷 1028.10 1281.40 1326.10 1341.00 1355.90 1355.90 1370.80 1385.70 1400.60 人體散熱形成的冷負荷 541.27 627.15 693.95 741.66 770.28 798.91 827.54 846.62 865.71 總計 2090.81 2478.81 2642.14 2725.99 2919.52 3138.52 3319.92 3273.14 3444.58 時間 17:00 18:00 19:00 20:00 西南外墻瞬時傳熱形成的冷負荷 155.02 159.51 166.98 175.95 西南外窗瞬時傳熱冷負荷 332.64 320.54 296.35 269.14 西南外窗日射得熱冷負荷 512.37 321.32 95.53 86.84 照明得熱冷負荷 1415.50 1415.50 745.00 0.00 人體散熱形成的冷負荷 884.79 436.30 359.96 302.71 總計 3300.33 2653.17 1663.82 834.64 3444.58 最大值出現(xiàn)在16:00 為3444.58w 其余房間冷負荷見附錄A。 表3.7各樓層冷負荷匯總 項目名稱 房間面積 (m2) 總冷負荷 (w) 樓層2 1294.94 75565 樓層3 1499.94 61621 樓層4 1690.2 81882 樓層5 1752.61 435658 大樓總計 6237.69 630023 3.1.2新風量的確定 在處理空氣時，大多數(shù)場合要利用一部分回風，所以，在夏季混入的回風量愈多，使用的新風量越少就愈顯得經(jīng)濟。但實際上，不能無限制地減少新風量，一般規(guī)定，空調系統(tǒng)中的新風量占總風量的百分數(shù)不應低于10％。[5] a.衛(wèi)生要求 在實際工作中，一般可按規(guī)范確定，不論每人占房間體積的多少，新風量按大于等于30m 3 /h人計算。 b.補充局部排風量 當空調房間內有排風柜等局部排風裝置時，為了不使車間產(chǎn)生負壓，在系統(tǒng)中必須有相應的新風量來補充排風量。 c.保持房間的“正壓”要求 一般情況下，室內正壓在5～10Pa，即可滿足要求，由于此建筑物有窗戶，可考慮門窗縫隙滲透排風。在冬夏室外設計計算參數(shù)下規(guī)定的最小新風百分數(shù)，是出于經(jīng)濟方面的考慮。多數(shù)情況下，在春、秋過渡季節(jié)中，可以提高新風比例，從而利用新風所具有的冷量或熱量以節(jié)約系統(tǒng)的運行費用。在本設計中，空調為全年運行，為了便于調節(jié)，選用的新風比為15%，可以滿足室內的衛(wèi)生要求。 3.1.3夏季新風冷負荷的計算 Qq=ρqm(hin - hout)/3.6 ........................................................ .(3-10) 式中： ρ ——夏季空調室外計算干球溫度下的空氣密度，1.2kg/m3； qm——新風量，m3/h；； hin——夏季室外計算參數(shù)下的焓值，kJ/kg； hout——室內空氣的焓值，kJ/kg。 其中新風量 = 空調房間人數(shù) 房間中的人均新風量, 人均新風量按每人30 m3/h 空調房間人數(shù)624 qm=623.769*30=18713.07 m3/h 夏季： 室內設計工況點：溫度：24℃ 相對濕度φ=60% 室外設計工況點：溫度：35.7℃ 相對濕度φ=60% 由h-d圖查得hNx=53 kJ/kg HOx=94 kJ/kg 則夏季新風冷負荷為： Qq=ρqm(hin - hout)/3.6 =1.2* 18713.07*(94-53)/3.6=255.745kw 3.1.4冬季熱負荷計算 ........................................................ (3-11) 式中： q—建筑物的熱負荷指標，W/m2； —新風系數(shù)，=1.3~1.5 —外窗面積與外墻面積（包括窗）之比； A一外墻總面積（包括窗），m2 F一總建筑面積， m2 tNd一冬季室內供暖設計溫度， tWd一冬季室外供暖設計溫度，℃ 取平均窗墻比0.19；外墻總面積1691*2+756.5*2=4895m2 總建筑面積11270 m2；冬季室內供暖設計溫度tNd=20℃，冬季室外供暖設計溫度tWd=-4℃ =41.6W/m2 則熱負荷為 Q=q*F=468911.55w=468.91kw 3.1.5冬季新風熱負荷的計算 Qq’=ρqm(hin - hout)/3.6........................................................ (3-12) 式中： ρ – 冬季空調室外計算干球溫度下的空氣密度，1.2kg/m3； qm – 最小新風量，m3/h；； hin – 夏季室外計算參數(shù)下的焓值，kJ/kg； hout – 室內空氣的焓值，kJ/kg。 其中新風量 = 空調房間人數(shù) 房間中的人均新風量, 人均新風量按每人30 m3/h 空調房間人數(shù)624 qm=623.769*30=18713.07 m3/h 冬季： 室內設計工況點：溫度：20℃ 相對濕度φ=45% 室外設計工況點：溫度：-4℃ 相對濕度φ=45% 由h-d圖查得hNx=37 kJ/kg HOx=0kJ/kg 則冬季新風熱負荷為： Qq’=ρqm(hin – hout)/3.6 =1.2* 18713.07*(37-0)/3.6=230.79kw 3.1.6 冷熱負荷匯總 冷負荷（含新風負荷）885.77KW，熱負荷（含新風負荷）699.7KW。 3.1.7熱水負荷 初步設計熱水用量為每天3噸，每小時提供600L溫度為55℃（初始水溫為10℃）的熱水，則所需加熱負荷為32Kw。 QS=CMΔt/3600=4.18*600*45/3600=31.35Kw 4 系統(tǒng)設計 4.1系統(tǒng)的比較 關于全空氣系統(tǒng)和空氣-水系統(tǒng)的比較[6]，參見表4.1。 表4.1全空氣系統(tǒng)與空氣－水系統(tǒng)方案比較表 比較項目 全空氣系統(tǒng) 空氣－水系統(tǒng) 設備布置與機房 1． 空調與制冷設備可以集中布置