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學(xué)號(hào)： 08450126 常 州 大 學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） （2012屆） 題 目 常州萬象辦公樓地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 學(xué) 生 趙力臻 學(xué) 院 石油工程學(xué)院 專業(yè)班級(jí) 建環(huán)081 校內(nèi)指導(dǎo)教師 蔣綠林 專業(yè)技術(shù)職務(wù) 副教授 校外指導(dǎo)老師 專業(yè)技術(shù)職務(wù) 二○一二年六月 萬象辦公樓地源熱泵空調(diào)、新風(fēng)及熱水項(xiàng)目 摘要：地源熱泵是利用淺層地能進(jìn)行供熱制冷的新型能源利用技術(shù)，是熱泵的一種。地源熱泵通常是指能轉(zhuǎn)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(zhuǎn)移到建筑物內(nèi)，夏季再把地下的冷量轉(zhuǎn)移到建筑物內(nèi)。 本設(shè)計(jì)為萬象辦公樓地源熱泵空調(diào)、新風(fēng)及熱水項(xiàng)目，其建筑面積10000㎡。方案采用地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)，室內(nèi)末端采用風(fēng)機(jī)盤管+新風(fēng)系統(tǒng)，冷熱源采用地埋管+冷卻塔。設(shè)計(jì)包含空調(diào)負(fù)荷計(jì)算，空調(diào)方案選擇，室外地埋管系統(tǒng)，室內(nèi)水管系統(tǒng)設(shè)計(jì)，冷卻塔水力計(jì)算，熱平衡計(jì)算，以及末端設(shè)備選型及計(jì)算。完成設(shè)計(jì)以后，達(dá)到舒適、環(huán)保、節(jié)能、經(jīng)濟(jì)要求，根據(jù)各種計(jì)算結(jié)果，通過性價(jià)比分析，進(jìn)行了設(shè)備選型，確保設(shè)備 容量、壓力、噪聲等方面滿足要求，最后繪制了相關(guān)的設(shè)計(jì)及施工圖，完成整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。 關(guān)鍵詞：地源熱泵空調(diào)；地埋管；冷熱負(fù)荷；新風(fēng)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(diǎn)1 2 基本資料2 2.1工程概況2 2.2工程內(nèi)容及范圍2 2.3主要設(shè)計(jì)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)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(nèi)設(shè)計(jì)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(jié)構(gòu)4 2.4.3.3窗戶結(jié)構(gòu)5 2.4.3.4 朝向修正率5 3 負(fù)荷計(jì)算5 3.1 建筑物冷熱負(fù)荷的計(jì)算5 3.1.1 建筑物冷負(fù)荷計(jì)算5 3.1.2 新風(fēng)量的確定10 3.1.3夏季新風(fēng)冷負(fù)荷的計(jì)算11 3.1.4冬季熱負(fù)荷計(jì)算12 3.1.5冬季新風(fēng)熱負(fù)荷的計(jì)算12 3.1.6 冷熱負(fù)荷匯總12 3.1.7熱水負(fù)荷12 4 系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(jī)選型15 4.3.1熱泵機(jī)組選型原則及方案設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)計(jì)算17 4.4.4.1冬季從土壤中吸取的熱量16 4.4.5冷負(fù)荷校準(zhǔn)18 4.4.6熱平衡校準(zhǔn)18 4.4.7地埋管配管及阻力計(jì)算19 4.4.7.1 子管（單口井）水力摩阻計(jì)算21 4.4.7.2 5口井集管管徑及水力摩阻計(jì)算22 4.4.7.3 一級(jí)陣列陣支管管徑及水力摩阻計(jì)算22 4.4.7.4 二級(jí)陣列總管管徑及水力摩阻計(jì)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(nèi)水系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算23 4.5.1房間風(fēng)機(jī)盤管選型24 4.5.2 樓層2供回水管水力計(jì)算29 4.5.3 樓層3供回水管水力計(jì)算29 4.5.4 樓層4供回水管水力計(jì)算30 4.5.5 樓層5供回水管水力計(jì)算31 4.6 總揚(yáng)程32 4.7選擇水泵32 4.8冷卻塔的選型33 5機(jī)房設(shè)計(jì)34 5.1熱泵機(jī)組34 5.2水源側(cè)循環(huán)泵34 5.3負(fù)荷側(cè)循環(huán)泵34 5.4控制系統(tǒng)34 5.5水處理設(shè)備34 5.6定壓補(bǔ)水和膨脹罐35 6 室內(nèi)末端35 7經(jīng)濟(jì)性能分析35 7.1初投資分析35 7.2運(yùn)行費(fèi)用分析35 7.3維護(hù)費(fèi)用分析36 7.4經(jīng)濟(jì)性能分析36 7.4.1年運(yùn)行費(fèi)和年維護(hù)費(fèi)分析36 7.4.2投資分析36 8結(jié)論36 參考文獻(xiàn)38 致謝39 附錄A房間冷負(fù)荷和匯總表40 附錄B房間風(fēng)機(jī)盤管選型42 附錄C空調(diào)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?zé)豳Y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(diào)系統(tǒng)。地源熱泵通過輸入少量的高品位能源（如電能），實(shí)現(xiàn)低溫位熱能向高溫位轉(zhuǎn)移。地能分別在冬季作為熱泵供暖的熱源和夏季空調(diào)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(nèi)采暖；夏季，把室內(nèi)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(diào)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(yù)計(jì)，該項(xiàng)技術(shù)將會(huì)成為21世紀(jì)最有效的供熱和供冷空調(diào)技術(shù)。 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(diào)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(diào)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(jī)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?zé)峤粨Q器。 地源熱泵系統(tǒng)是由下列部分所組成：地源熱泵機(jī)組、循環(huán)水泵、水管環(huán)路、水系統(tǒng)控制箱和室內(nèi)溫控器等。地源熱泵空調(diào)機(jī)組是一種水冷式的供冷/供熱機(jī)組。機(jī)組由封閉式壓縮機(jī)、同軸套管式水/制冷劑熱交換器、熱力膨脹閥（或毛細(xì)膨脹管）、四通換向閥、空氣側(cè)盤管、風(fēng)機(jī)、空氣過濾器、安全控制等所組成。機(jī)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(diào)機(jī)組。 地源熱泵的研究雖然從1912年就已開始，但直到20世紀(jì)70年代初世界上出現(xiàn)第一次能源危機(jī)，它才開始受到重視。自此，世界各國的科學(xué)工作者就從來沒有停止過對(duì)其進(jìn)行研究和探討，這些研究工作涉及地源熱泵的系列構(gòu)件、地下熱交換器型式、土壤特性和系統(tǒng)運(yùn)行壽命周期、費(fèi)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(yīng)用。在美國，到2001年4月為止已安裝了40多萬臺(tái)地源熱泵，且每年以10％的增長速度遞增；同時(shí)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(nèi)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(lǐng)域的研究才剛剛起步，到20世紀(jì)80年代末才有少數(shù)單位先后開展這項(xiàng)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(xiàng)技術(shù)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(jìn)展。[2] 地源熱泵系統(tǒng)還可以集采暖、空調(diào)制冷和提供生活熱水于一身?！谉岜孟到y(tǒng)可以替換原有的供熱鍋爐、制冷空調(diào)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(jì)性。由此可得出結(jié)論：地源熱泵系統(tǒng)雖然由于室外部分比較復(fù)雜，初次投資高于普通空調(diào)系統(tǒng)，但普通空調(diào)的運(yùn)行費(fèi)用遠(yuǎn)高于地源熱泵系統(tǒng)，—般州年時(shí)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(diǎn) a.高效：一般空調(diào)對(duì)著空氣換熱稱為風(fēng)冷熱泵，缺點(diǎn)在于天氣炎熱或者寒冷最需要冷量或熱量時(shí)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(diǎn)。 b.節(jié)能省費(fèi)用：冬季運(yùn)行時(shí)，COP約為4.2，即投入1KW電能，可得到4KW的熱能，夏季運(yùn)行時(shí)，COP可達(dá)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(jié)霜和除霜的用電能耗。比常規(guī)空氣源空調(diào)節(jié)能50%左右。 c.環(huán)保：供熱時(shí)沒有燃燒過程，避免了排煙污染，供冷時(shí)省了冷卻塔，避免了噪音及霉菌污染。 d.舒適：因?yàn)榈卦礋岜脵C(jī)組供冷暖時(shí)都是通過冷熱水經(jīng)風(fēng)機(jī)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(diào)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(jì)效益，并改善了建筑物的外部形象。 f.安全：無燃燒設(shè)備，從而不存在爆炸、失火和中毒的隱患。 g.機(jī)組壽命長：熱泵機(jī)組長期在良好的低溫井水（16℃）下進(jìn)行熱交換工作，可大大延長機(jī)組壽命。 h.一機(jī)多用：地源熱泵系統(tǒng)可供暖，空調(diào)，還可供生活熱水，一機(jī)多用，一套系統(tǒng)可以替換原來的鍋爐加空調(diào)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(duì)建筑供暖，同時(shí)蓄存冷量，以備夏用；夏季通過熱泵將建筑物內(nèi)的熱量轉(zhuǎn)移到地下對(duì)建筑進(jìn)行降溫，同時(shí)蓄存熱量，以備冬用，保證大地?zé)崃康钠胶?。[3] j.可分區(qū)控制：中央空調(diào)享受的檔次，又可達(dá)到單體空調(diào)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(diǎn)在常州，務(wù)樓采用地源熱泵，室內(nèi)末端采用風(fēng)機(jī)盤管+新風(fēng)系統(tǒng)。 2.2工程內(nèi)容及范圍 本設(shè)計(jì)包括辦公樓室內(nèi)空調(diào)、地埋管、通風(fēng)及熱水，方案采用地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)，室內(nèi)末端采用風(fēng)機(jī)盤管+新風(fēng)系統(tǒng)，冷熱源采用地埋管+冷卻塔。 內(nèi)容有： 1. 空調(diào)冷/熱負(fù)荷計(jì)算； 2. 室外地埋管系統(tǒng)及輔助冷卻塔/鍋爐系統(tǒng)負(fù)荷及水力計(jì)算； 3. 室外地埋管系統(tǒng)熱平衡計(jì)算； 4. 室內(nèi)空調(diào)水系統(tǒng)水力計(jì)算； 5. 空調(diào)機(jī)房設(shè)備選型及水力計(jì)算； 6. 地埋管系統(tǒng)、室內(nèi)空調(diào)水系統(tǒng)、機(jī)房等設(shè)計(jì)、施工圖紙； 7. 畢業(yè)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)、計(jì)算說明書一份。 2.3主要設(shè)計(jì)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn) （1） 《地源熱泵系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》 (GB 50366-2005) （2） 《采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GBJ-2003） （3） 《建筑給排水及采暖工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》（GB50242－2002） （4） 《民用建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)(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(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》(JCJ134-2001) （6） 《建筑工程施工質(zhì)量驗(yàn)收統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50300-2001） （7） 《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》 （GBJ16-87） （8） 《埋地聚乙烯給水管道工程技術(shù)規(guī)程》 （CJJ101—2004） （9） 《建筑聚乙烯類給水管道工程技術(shù)規(guī)程》 （CJJ/T98—2003） （10） 其他必需的規(guī)范、規(guī)程 2.4設(shè)計(jì)參數(shù) 2.4.1 室外氣象參數(shù) 室外空氣的空調(diào)設(shè)計(jì)參數(shù)： 冬季： 室外計(jì)算干球溫度－4℃，室外計(jì)算相對(duì)濕度77%，室外平均風(fēng)速2.6 m/s 夏季： 室外計(jì)算干球溫度35.7℃，室外計(jì)算濕球溫度28.5℃，室外平均風(fēng)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(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù) 表2.1室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù) 建筑類別 夏 季 冬 季 新風(fēng)量 M3/h.人 溫度（℃） 相對(duì)濕度（%） 溫度（℃） 相對(duì)濕度（%） 辦公室 24 60 20 45 30 會(huì)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(jié)構(gòu) 各種材料的導(dǎo)熱系數(shù)與蓄熱系數(shù)如下表： 表2.2材料導(dǎo)熱系數(shù)與蓄熱系數(shù) 材料 導(dǎo)熱系數(shù)W/（m.K） 蓄熱系數(shù)W/（m2.K） 細(xì)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(nèi)外表面的換熱系數(shù)分別為：8.7和19.0。 （1）平屋頂構(gòu)造采用：40厚細(xì)石砼+20厚水泥砂漿結(jié)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(jié)構(gòu)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(gòu)造采用:20厚復(fù)合巖棉外保溫板保溫+190厚加氣砼砌塊+20厚內(nèi)墻抹灰?？偀嶙鑂0=1.768 （m2k）/ W，傳熱系數(shù)K=0.565W/（m2k），熱惰性指標(biāo)D=3.63。 剪力墻構(gòu)造采用：20復(fù)合巖棉外保溫板保溫+200厚鋼筋砼剪力墻+20厚內(nèi)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(biāo)D=2.507。 冷橋構(gòu)造采用：20復(fù)合巖棉外保溫板保溫+200厚鋼筋砼剪力墻+20厚內(nèi)墻抹灰。總熱阻R0=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(biāo)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(gòu)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(jié)構(gòu) 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(cè)：0.17西側(cè)：0.21南側(cè)：0.32北側(cè)：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(fù)荷計(jì)算 3.1 建筑物冷熱負(fù)荷的計(jì)算 3.1.1 建筑物冷負(fù)荷計(jì)算 以四樓會(huì)議等候室為例進(jìn)行夏季冷負(fù)荷計(jì)算。 1. 維護(hù)結(jié)構(gòu)冷負(fù)荷 (1) 外墻和屋頂瞬變傳熱引起的冷負(fù)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(shí)冷負(fù)荷，可按下式計(jì)算： ................................................................................ （3-1）…….............................................................................（3-2） 式中 CL——外墻或屋頂瞬變傳熱形成的逐時(shí)冷負(fù)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?gòu)造，由附錄5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(fù)荷計(jì)算溫度的逐時(shí)值（℃）； ——夏季空氣調(diào)節(jié)室內(nèi)計(jì)算溫度（℃）； ——以北京地區(qū)的氣象條件為依據(jù)計(jì)算出的外墻和屋頂冷負(fù)荷計(jì)算溫度的逐時(shí)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(gòu)造外墻和屋頂?shù)牡攸c(diǎn)修正值（℃），根據(jù)不同的設(shè)計(jì)地點(diǎn)在附錄9中查取； ——外表面放熱系數(shù)修正值； ——外表面吸收系數(shù)修正值。 計(jì)算結(jié)果如下表所示： 表3.1西南外墻瞬時(shí)傳熱形成的冷負(fù)荷 單位（W） 時(shí)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(fù)荷 雙層Low-E玻璃窗，Kw=3.5 W/㎡. Cw=1.20 Fw=20.16 ㎡，由《空氣調(diào)節(jié)》附錄2-13中查得各計(jì)算時(shí)刻的負(fù)荷溫差，按公式計(jì)算結(jié)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(fù)荷：是指在室內(nèi)、外溫差作用下，玻璃窗瞬變傳熱引起的逐時(shí)冷負(fù)荷，可按下式計(jì)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(fù)荷計(jì)算溫度的逐時(shí)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(diǎn)修正系數(shù)，可從附錄15中查得。 表3.2西南外窗瞬時(shí)傳熱冷負(fù)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(fù)荷 由《空氣調(diào)節(jié)》附錄2-13中查得各計(jì)算時(shí)刻的負(fù)荷強(qiáng)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(diào)節(jié)》附錄2-8掛淺色窗簾，內(nèi)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(fù)荷，可按下式計(jì)算： .................................................... ..(3-4) .......................................................................... (3-5) 式中 CL——日射得熱引起的冷負(fù)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(nèi)遮陽設(shè)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(fù)荷系數(shù)，建筑地點(diǎn)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(fù)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(nèi)熱源散熱形成的冷負(fù)荷 (1)設(shè)備和用具顯熱散失形成的冷負(fù)荷 設(shè)備和用具先熱散熱形成的冷負(fù)荷可按下式計(jì)算： ........................................................ (3-6) 式中 CL——設(shè)備和用具顯熱形成的冷負(fù)荷，（W）; ——設(shè)備和用具的實(shí)際顯熱散熱量，（W）； 辦公設(shè)備散熱量可按下式計(jì)算： ........................................................ (3-7) 式中 p——設(shè)備的種類； ——第 i類設(shè)備臺(tái)數(shù)； ——第 i類設(shè)備的單臺(tái)散熱量(W)。 (2)人體散熱形成的冷負(fù)荷 人體顯熱散熱引起的冷負(fù)荷計(jì)算公式為： ........................................................ (3-8) 式中 ——人體顯熱散失形成的冷負(fù)荷（W）； n——室內(nèi)全部人數(shù)； ——群集系數(shù)； ——不同室溫和勞動(dòng)性質(zhì)成年男子顯熱散熱量（W）； ——人體顯熱散熱冷負(fù)荷系數(shù)，這一系數(shù)取決于人員在室內(nèi)停留的時(shí)間，即由進(jìn)入室內(nèi)時(shí)算起至計(jì)算時(shí)刻為止的時(shí)間。 表3.4人體散熱形成的冷負(fù)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(jì) 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(fù)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(jì)算： ........................................................ (3-9) 式中 CL——照明設(shè)備散熱形成的冷負(fù)荷（W）； N——照明設(shè)備所需功率（kW）； n——鎮(zhèn)流器消耗功率系數(shù)，當(dāng)明裝熒光燈鎮(zhèn)流器裝設(shè)在客房內(nèi)時(shí)，可取n=1.2； n——燈罩隔熱系數(shù)，當(dāng)熒光燈罩上部穿有小孔（下部為玻璃板），可利用自然通風(fēng)散熱于頂棚內(nèi)時(shí)，可取n=0.5~0.6； ——照明散熱冷負(fù)荷系數(shù)。 表3.5照明散熱形成的冷負(fù)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(xiàng)逐時(shí)冷負(fù)荷匯總 表3.6各分項(xiàng)逐時(shí)冷負(fù)荷 單位（W） 時(shí)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(shí)傳熱形成的冷負(fù)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(shí)傳熱冷負(fù)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(fù)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(fù)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(fù)荷 541.27 627.15 693.95 741.66 770.28 798.91 827.54 846.62 865.71 總計(jì) 2090.81 2478.81 2642.14 2725.99 2919.52 3138.52 3319.92 3273.14 3444.58 時(shí)間 17:00 18:00 19:00 20:00 西南外墻瞬時(shí)傳熱形成的冷負(fù)荷 155.02 159.51 166.98 175.95 西南外窗瞬時(shí)傳熱冷負(fù)荷 332.64 320.54 296.35 269.14 西南外窗日射得熱冷負(fù)荷 512.37 321.32 95.53 86.84 照明得熱冷負(fù)荷 1415.50 1415.50 745.00 0.00 人體散熱形成的冷負(fù)荷 884.79 436.30 359.96 302.71 總計(jì) 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(fù)荷見附錄A。 表3.7各樓層冷負(fù)荷匯總 項(xiàng)目名稱 房間面積 (m2) 總冷負(fù)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(jì) 6237.69 630023 3.1.2新風(fēng)量的確定 在處理空氣時(shí)，大多數(shù)場合要利用一部分回風(fēng)，所以，在夏季混入的回風(fēng)量愈多，使用的新風(fēng)量越少就愈顯得經(jīng)濟(jì)。但實(shí)際上，不能無限制地減少新風(fēng)量，一般規(guī)定，空調(diào)系統(tǒng)中的新風(fēng)量占總風(fēng)量的百分?jǐn)?shù)不應(yīng)低于10％。[5] a.衛(wèi)生要求 在實(shí)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(fēng)量按大于等于30m 3 /h人計(jì)算。 b.補(bǔ)充局部排風(fēng)量 當(dāng)空調(diào)房間內(nèi)有排風(fēng)柜等局部排風(fēng)裝置時(shí)，為了不使車間產(chǎn)生負(fù)壓，在系統(tǒng)中必須有相應(yīng)的新風(fēng)量來補(bǔ)充排風(fēng)量。 c.保持房間的“正壓”要求 一般情況下，室內(nèi)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(fēng)。在冬夏室外設(shè)計(jì)計(jì)算參數(shù)下規(guī)定的最小新風(fēng)百分?jǐn)?shù)，是出于經(jīng)濟(jì)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(fēng)比例，從而利用新風(fēng)所具有的冷量或熱量以節(jié)約系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用。在本設(shè)計(jì)中，空調(diào)為全年運(yùn)行，為了便于調(diào)節(jié)，選用的新風(fēng)比為15%，可以滿足室內(nèi)的衛(wèi)生要求。 3.1.3夏季新風(fēng)冷負(fù)荷的計(jì)算 Qq=ρqm(hin - hout)/3.6 ........................................................ .(3-10) 式中： ρ ——夏季空調(diào)室外計(jì)算干球溫度下的空氣密度，1.2kg/m3； qm——新風(fēng)量，m3/h；； hin——夏季室外計(jì)算參數(shù)下的焓值，kJ/kg； hout——室內(nèi)空氣的焓值，kJ/kg。 其中新風(fēng)量 = 空調(diào)房間人數(shù) 房間中的人均新風(fēng)量, 人均新風(fēng)量按每人30 m3/h 空調(diào)房間人數(shù)624 qm=623.769*30=18713.07 m3/h 夏季： 室內(nèi)設(shè)計(jì)工況點(diǎn)：溫度：24℃ 相對(duì)濕度φ=60% 室外設(shè)計(jì)工況點(diǎn)：溫度：35.7℃ 相對(duì)濕度φ=60% 由h-d圖查得hNx=53 kJ/kg HOx=94 kJ/kg 則夏季新風(fēng)冷負(fù)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(fù)荷計(jì)算 ........................................................ (3-11) 式中： q—建筑物的熱負(fù)荷指標(biāo)，W/m2； —新風(fēng)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(nèi)供暖設(shè)計(jì)溫度， tWd一冬季室外供暖設(shè)計(jì)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(nèi)供暖設(shè)計(jì)溫度tNd=20℃，冬季室外供暖設(shè)計(jì)溫度tWd=-4℃ =41.6W/m2 則熱負(fù)荷為 Q=q*F=468911.55w=468.91kw 3.1.5冬季新風(fēng)熱負(fù)荷的計(jì)算 Qq’=ρqm(hin - hout)/3.6........................................................ (3-12) 式中： ρ – 冬季空調(diào)室外計(jì)算干球溫度下的空氣密度，1.2kg/m3； qm – 最小新風(fēng)量，m3/h；； hin – 夏季室外計(jì)算參數(shù)下的焓值，kJ/kg； hout – 室內(nèi)空氣的焓值，kJ/kg。 其中新風(fēng)量 = 空調(diào)房間人數(shù) 房間中的人均新風(fēng)量, 人均新風(fēng)量按每人30 m3/h 空調(diào)房間人數(shù)624 qm=623.769*30=18713.07 m3/h 冬季： 室內(nèi)設(shè)計(jì)工況點(diǎn)：溫度：20℃ 相對(duì)濕度φ=45% 室外設(shè)計(jì)工況點(diǎn)：溫度：-4℃ 相對(duì)濕度φ=45% 由h-d圖查得hNx=37 kJ/kg HOx=0kJ/kg 則冬季新風(fēng)熱負(fù)荷為： Qq’=ρqm(hin – hout)/3.6 =1.2* 18713.07*(37-0)/3.6=230.79kw 3.1.6 冷熱負(fù)荷匯總 冷負(fù)荷（含新風(fēng)負(fù)荷）885.77KW，熱負(fù)荷（含新風(fēng)負(fù)荷）699.7KW。 3.1.7熱水負(fù)荷 初步設(shè)計(jì)熱水用量為每天3噸，每小時(shí)提供600L溫度為55℃（初始水溫為10℃）的熱水，則所需加熱負(fù)荷為32Kw。 QS=CMΔt/3600=4.18*600*45/3600=31.35Kw 4 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 4.1系統(tǒng)的比較 關(guān)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(xiàng)目 全空氣系統(tǒng) 空氣－水系統(tǒng) 設(shè)備布置與機(jī)房 1． 空調(diào)與制冷設(shè)備可以集中布置