商用空调设计步骤

1、商用空调设计步骤空调负荷的计算空调负荷计算为合理选择空调末端处理设备和确定冷热源设备容量提供依据。空调负荷 计算包括夏季冷负荷计算和冬季热负荷计算。夏季冷负荷按不稳定传热进行计算，冷负荷系 数法和谐波反应法是应用较多的两种计算方法。冬季热负荷一般采用稳定传热进行计算，其 计算原理与采暖热负荷计算基本相同。一、室内外设计参数的确定1、室内设计参数室内设计参数与室内舒适标准及卫生要求有关，包括室内干球温度、相对湿度、新风量、 流速、噪声和空气中含尘量六项指标。家用中央空调系统一般用于高档公寓、别墅和面积较小的办公、商店、餐饮、娱乐等公 共场所。对于业主来说，希望空调系统能提供舒适的室内环境，同时也

2、希望空调系统的运行 费用尽可能低。空调负荷计算表明，室内温度提供1 C，相对湿度提高5%，空调负荷将降 低6%-8%，因此室内设计参数如温度、相对湿度的标准不应过高。般住宅的层高较低（2.8m左右），新风处理设备及新风管的布置将很困难，而且住宅 建筑中，人员密度非常低，因此常依靠门窗渗透，或间歇开窗引入的室外新风来稀释室内的 二氧化碳浓度，从而保证人员卫生健康要求的最低标准。对于层高较高的住宅（如别墅）， 有条件进行新风处理，送入一定量的经处理的新风，将有助于提高室内的空气品质，从而满 足居住者更高的舒适性要求。现有的设计规范对住宅室内新风量没有明确规定，新风量可以 参照公寓的新风量要求进行选

3、用，并应满足维持室内5pa左右的正压要求。对于人员密集 的办公、商店、餐饮、娱乐等公共场所，室内空气中二氧化碳浓度较高，并掺杂者较浓的人 体散发的气味及吸烟产生的烟气，因此必须有组织地送入经处理的新风。室内空气流速对人体的舒适也有一定的影响，夏季冷风或冬季热风流速过大，会有不舒 适的吹风感。一般夏季空气流速要求不大于0.25m/s,冬季要求不大于0.15m/s。噪声过大将有损于人体健康，因此噪声指标也是一个重要指标，空调设计人员应对空调 系统的噪声进行有效控制。对于民用建筑对空气中含尘量的要求不高，一般在空调风系统中安装初效过滤器即可。对于要求较高的场合，可采用中效过滤器。下表列举了部分商用空

4、调应用场所的室内设计参数，以供参考。房间名称夏季。C冬季C新风量m3/（h .人）噪声等级NC/dB干球温度相对湿度干球温度相对湿度公寓别墅一般25-277018-20-2040高级24-26353035餐饮一级24-26302540二级25-28302050办公一般26-286518-20-2040高级24-27353035商店26-28302050娱乐场所24-273520502、室外设计参数根据采暖通风与空气调节设计规范（GBJ19 - 1987 ）,空调室外设计参数主要有以下几种：1）夏季空调室外计算干球温度2）夏季空调室外计算湿球温度3）冬季空调室外计算温度4）冬季空调室外计算相对湿

5、度5）夏季空调室外计算日平均温度6）室外平均风速7）大气压力其中，夏季空调室外计算干球温度、湿球温度和冬季空调室外计算温度、相对湿度，用 于空气处理过程中焓湿图上室外空气状态点的确定。夏季空调室外计算日平均温度和冬季空 调室外计算温度，是计算空调冷热负荷时的重要参数。室外平均风速对建筑外围护结构的传 热系数有较大的影响，一般来说，冬季风速与夏季风速不同，因此冬季、夏季负荷计算时应 分别采用不同的外围护结构传热系数。二、夏季空调负荷计算空调房间冷负荷主要由以下几部分组成：围护结构冷负荷；人体冷负荷；照明冷负荷； 设备冷负荷；食物的散热引起的冷负荷。在民用建筑中，尤其是住宅，空调房间内人员数量、照

6、明功率、家用电器类型和功率， 以及房间的使用时间均难以准确确定，这些原始数据在计算时一般根据经验进行选取，因而 存在一定的误差。如按冷负荷系数法进行精确的负荷计算，则负荷计算结果不一定准确且计 算过程复杂，并增加不必要的计算工作量，因此，人员、照明、设备等冷负荷的计算，可以 按稳定传热进行简化计算。1、围护结构冷负荷围护结构冷负荷包括：1）透过外窗的太阳辐射得热引起的冷负荷。2）通过围护结构（墙、窗、屋面、楼板等）温差传热引起的冷负荷。3）渗透空气带入室内的冷负荷。计算围护结构辐射得热和温差传热引起的冷负荷时，应考虑围护结构等的吸热、蓄热和 放热特性。计算方法主要有冷负荷系数法和谐波反应法两种

7、。冷负荷系数法的计算公式和步 骤，详见电子工业部第十设计研究院主编的空气调节设计手册。谐波反应法的计算公式 和步骤，详见陆耀庆主编的实用供热空调设计手册。对于高层建筑，特别是超高层建筑，围护结构负荷计算应充分考虑室外风速、风压等不 利因素等影响。由于室外风速随高度的变化而增大，围护结构外表面传热系数随之增大，从 而影响围护结构的传热系数。当围护结构热阻较大（如外墙、双层玻璃窗等）时，传热系数 增加很小；当围护结构热阻较小（如单层玻璃窗），传热系数将增加7%以上。对于建筑高 度在100m以下且窗墙比数值较小的高层建筑，风速对空调负荷的影响可忽略不计。当空调房间没有新风，或虽有新风但新风量不足以维

8、持室内5pa正压时，应计算空气 渗透的冷负荷。当窗缝密封良好时，可按每小时0.2 - 0.5次新风换气估算空气渗透量；当 窗缝密封不良时，可按每小时0.7-1.0次估算。新建住宅基本上采用密封性能较好的塑钢窗 或铝合金窗，当房间只有一面窗时，其空气渗透量可按每小时0.2次计算，有多面墙时，其 空气渗透量可按每小时0.5次计算。渗透空气显热冷负荷Q（W）按下式计算：Q = 0.28Cpqvp（tw-tN）（1 ）式中cp-干空气的定压比热，等于1.0056kJ/（kg.K）;qv -渗入空气量（m3/h ）;p -夏季空调室外干球温度下的空气密度，一般取1.13kg/m3;tW-夏季空调室外干球

9、温度（C ）;tN-室内计算温度（C ）渗透空气全热冷负荷Q(W)按下式计算：Q = 0.28qvp(hw-hN)(2)式中hw -夏季室外计算参数时的比焓(kJ/kg);hN-夏季室内计算参数时的比焓(kJ/kg)。2、人体冷负荷人体散热引起的全热冷负荷Q(W)按下式计算：Q二pnq1(3)式中p -群集系数，住宅可参考旅馆，取0.93 ;n-计算时刻房间内的总人数；q广一名成年男子小时全热散热量，(W),按空气调节设计手册表2-47选取。3、照明冷负荷对于白炽灯Q = n1n2P(4 )式中P -安装功率(W);n1 -蓄热系数，一般取0.85 ;n2 -同时使用系数，一般取0.5-0.8

10、。对于荧光灯Q = n1n2n3n4P(5)式中P -安装功率(W);n1 -蓄热系数，明装可取0.9，暗装取0.85 ;n2 -同时使用系数，一般取0.5-0.8 ;n3-整流器消耗功率系数，当整流器在空调房间时取1.2 ;当整流器在吊顶内时取1.0 ;n4-安装系数，明装时取1.0，暗装时取0.7，灯具回风时取0.35。4、设备冷负荷在民用建筑中（如住宅、商店、办公室等）中，使用较多的时家用器具和办公电子设备。住宅中，散热设备如煤气炉、微波炉、冰箱、热水器、电烤箱、电子消毒柜等，大多布置在 不设空调的厨房内这些设备的同时使用系数低且厨房内设有排烟罩可排掉一部分散热量； 设在卧室、客厅中的散

11、热设备一般有电视机、电脑、传真机等，以上设备的散热量和散湿量 可参考下表。计算冷负荷时，以上两部分散热转换成冷负荷的相应值，也可暗5-10W/m2 选取。办公室中，诸如电脑、复印机、打印机等的散热设备散热量，可根据设备厂商提供的数据进行计算，如无具体数据也可参考下表。家用器具类型设备功率W设备散湿量g/h设备散热量W显热散热量全热散热量电炉30002100145030005000360025005000洗衣机30002100145030006000420029006000吸尘器200.5050冰箱100.300300175.500500电烫斗500400230500电视机175.175175电

12、吹风5001201752501000240350500电子消毒柜1000500175500家用器具类型设备功率W设备散湿量g/h设备散热量W显热散热量全热散热量电子灶2320.23202320烤箱20003008001000双眼煤气灶.700700PC终端.200200复印机.300300打印机.3003005、食物散热形成的冷负荷中住宅中餐厅的平时用餐人数很少，食物散热形成的冷负荷可忽略不计。对于对外营业的餐厅，食物全热散热形成的冷负荷按每位就餐者16.7W考虑，其中，显热冷负荷为9W， 潜热冷负荷为7.7W。6、新风冷负荷采用家用中央空调系统的建筑，其新风补充方式主要有以下几种：1）门窗的

13、自然渗透；2）小型风机直接送风；3）新风经新风空调箱处理后，送入室内。通过门窗自然渗透的新风冷负荷和小型风机直接送风的冷负荷计算，按式（2）进行， 其负荷全部由末端空调设备负担。新风经新风空调箱处理后的冷负荷Q（W）按下式计算：Q = 0.28qvp（hw-hN）（6）式中qv -新风量（m3/h ）;P-夏季空调室外干球温度下的空气密度，一般可取1.13 kg/m3 ;hW -夏季室外计算参数时的比焓（kJ/kg）;hN-夏季室内计算参数时的比焓（kJ/kg）。7、空调系统的计算冷负荷（1）空调房间计算冷负荷 空调房间计算冷负荷确定步骤为：首先将围护结构冷负荷按不同时刻进行累加，得出房间围护

14、结构冷负荷的逐时值，取其中的最大值，再加上人体冷负荷、照明冷负荷、设备冷负荷和食物散热引起的冷负荷，最后得到空调房间计算冷负荷。在根据空调房间计算冷负荷选用空调末端设备时对于间歇使用的房间应考虑间歇负荷 系数，但该部分附加负荷可不计入空调系统负荷中。住宅、餐饮、办公楼、商店、娱乐场所 等地方，空调一般不是全天24小时开放，因此，空调开机时要负担开机前的房间蓄热量。 对于餐饮、商店、娱乐场所等人员、照明发热量较大的房间，由于在营业前0.5-1.0小时可 以开启空调进行预冷，间歇负荷可不予考虑。对于住宅、办公等以围护结构负荷为主的房间， 应考虑间歇负荷附加，间歇负荷系数可按1.10-1.20选取。

15、此外，住宅中，还应考虑邻室无 空调时温差传热所引起的负荷。（2）空调建筑物计算冷负荷 空调建筑物计算冷负荷应按下列情况确定：1）当空调系统未设自控时，应采用同时使用的所有房间最大冷负荷的累加值。2）当空调系统设有自控时，应将同时使用的所有房间各计算时刻冷负荷累加，得出建 筑物冷负荷的逐时值，取其中的最大值。住宅建筑的空调负荷计算应充分考虑住宅使用的特殊性。根据居民的正常生活习惯，可 取住宅的同时使用系数为0.5-0.7。（3）空调系统计算冷负荷 空调系统计算冷负荷由建筑物计算冷负荷、新风冷负荷及风系统、水系统的附加冷负荷组成。对于家用中央空调系统，由于其风系统和水系统规模均很小，风系统、水系统

16、的近似温升为0.1-0.2C，导致的冷负荷损失为2%-4%。三、冬季空调负荷计算对于夏季使用单冷空调、冬季使用采暖的寒冷地区及严寒地区，应进行冬季采暖负荷计 算，计算方法和步骤参照实用供热空调设计手册。对于冬季也使用空调设备的冬暖夏热地区、温和地区、冬冷夏热地区及部分严寒地区， 应进行冬季空调热负荷计算。由于上述地区夏季冷负荷一般大于冬季热负荷，冬季热负荷计 算结果在空调设备选用时作校核用。冬季空调负荷计算与冬季采暖负荷计算方法及步骤基本一致。四、空调负荷估算指标选用区域夏季室外计算参数冬季室外计算参数夏季冷指标W/m2冬季热指标W/m2典型城市干球温度C湿球温度C干球温度C相对湿度区34.1

17、-35.818.5-20.2-23 -2863-8065-75110-120乌鲁木齐、哈密、克拉玛依75-80140-160区29.9-31.420.8-25.4-22 -2956-7465-75105-125哈尔滨、长春、沈阳、呼和浩特70-80140-160区30.5-31.220.2-23.4-13-1848-6475-85110-130太原、兰州、银川80-90135-160四区28.4-30.725-26-9-1458-6485-9095-115青岛、烟台、大连90-95120-140五区33.2-35.633.2-35.6-7-1245-6795-10090-110北京、天津、石家

18、庄、郑州、西安、济南100-110110-130六33.9-36.533.9-36.5-7273-82100-11065-100武汉、长沙、合肥、区115-13080-120南京、南昌、上海、杭州、桂林、重庆七区25.8-31.625.8-31.6-3251-8065-9570-85贵阳、昆明、成都75-11085-105八区32.4-35.232.4-35.241070-85100-10540-60福州、厦门、深圳、广州、海口、南宁、台北、香港110-11550-70注：1、表中一、二区为严寒地区，三、四、五区为寒冷地区，六区为冬冷夏热地区，七区为温和地区，八区为冬暖夏热地区。2、冷、热指标

19、以空调面积为基准，选用空调末端设备时应考虑1.2的间歇使用系数和 和1.2的邻室无空调时内围护结构负荷附加系数。3、冷热指标上栏为标准层指标，下栏为顶层指标。对于办公、餐饮、商店、娱乐用房等建筑，可以根据下面列出的空调冷负荷指标统计值 选用：办公为90-140W/m2；餐饮为200-350W/m2 ；商店为150-250W/m2 ；娱乐用房为 200-350 W/m2。空调系统的设计空调系统的设计内容主要包括：空调设备的选型、管路系统的设计等。一、风管式空调系统设计1、选用时，一般以夏季总冷量为选型依据，并以冬季总热负荷作为校核依据。设备选 用步骤如下：1）根据夏季总冷量及风量（该风量应满足换

20、气次数大于5次/小时的换气量），选择机 组型号，确定机组的总制冷量。根据风量和风管系统布置，确定系统所需的机外静压。根据所选型号机组，确定机组制热量，并与冬季总热量比较。如机组制热量不能满 足要求，则应选配电加热器或其他加热设备。2、设备布置及风管设计风管设计主要包括风管尺寸的确定和风管阻力损失的计算而风管风速的确定与两者均 有关系，因此首先应确定风速。风速的确定与初投资、系统运行费用和气流噪声有关。风速 可参照下表选择。风管一般采用镀锌钢板制作，外包离心玻璃棉或橡塑等保温材料；也可采 用具有吸声作用的超级复合风管，该风管主体材料为超细玻璃纤维板，外附带夹筋铝箔，内 表面涂有防吹散的聚合物涂料

21、层。室内允许噪声(d/B)主管风速(m/s)支管风速(m/s)风口风速(m/s)25-353-42235-504-72-32-350-656-92-52-3二、冷热水空调系统设计1、系统负荷确定冷热水系统空调的末端空调设备，均能根据室温变化进行控制调节。在住宅中，所有末端设备同时使用的可能性很小，计算系统的总冷负荷时，应考虑同时使用系数的选用。2、设备选择冷热水空调系统可冷热源形式很多，如风冷热泵机组、单冷机组加热水炉等。室内末端 设备一般为风机盘管和空调箱。风机盘管和空调箱的选择风机盘管的选择步骤如下：1）根据装饰要求确定风机盘管的形式。2）根据房间的冷负荷，一般按风机风管的中档风速时的供冷

22、量来选择风机盘管型号， 也可按高档风速时供冷量的80%-85%来选择。3）校核冬季加热量是否满足房间冬季供热要求。3、系统热稳定性问题热泵机组和单冷机组的压缩机为定速压缩机，空调水系统存在热稳定性问题。水系统热 稳定性是指单位时间内，在热干扰作用下，水系统本身的温度波动的大小。一般来讲，单位 时间内，在一定的热干扰作用下，水系统温度波动小，称为水系统热稳定性好；反之，水系 统热稳定性差。配有定速压缩机的系统，能量调节一般通过开、停压缩机实现。部分负荷下，压缩机运 行很短时间，系统水温就达到设定温度，此时压缩机停机；当水系统容量较小时，过很短时 间，系统水温就偏出设定温度范围，压缩机又必须开机，

23、从而造成压缩机开、停机频繁，影 响主机的寿命，并且，冬季除霜时造成系统水温降过大，影响供热效果，造成吹冷风的现象。系统的水容量越大，则系统的热稳定性越好，反之，系统的热稳定性越差。因此，水系 统设计时，应校核计算系统水容量是否满足系统热稳定性要求。（1 ）系统水容量计算系统水容量为管道水容量与设备水容量之和。管道水容量按下式计算：M=R=inqL式中M -为系统的水容量（kg）q -某管径每米常的水容量（kg/m ）L i-某管径水管的长度（m ）管径mm最大流速m/s比摩阻pa/m流量m3/h水容量kg/mDN150.53900.350.196DN200.63700.770.356DN250.73601.440.572DN32