地源热泵空调系统设计

1、摘 要该别墅系一栋集文化娱乐，办公，客房等一体的多功能综合别墅。该别墅选择地源热泵为空调冷热源, 空调系统的室内部分采用风机盘管加独立新风系统，末端设备为风机盘管, 新风处理到室内等焓线，过渡季节只供新风,部分房间采用地板辐射供暖。本论文从地源热泵工作原理出发，详细地进行了地源热泵空调系统设计和特点分析,并与普通空调系统进行了经济上和技术上的比较。地源热泵地下换热器采用U 型竖埋管地下换热器;主卧式采用了低温水地板辐射供暖系统。关键词：别墅；地源热泵；竖直埋管；地板辐射供暖 1.1 课题背景地热是一种可再生的自然能源。尽管目前它的应用还不能像传统能源(煤、石油、天然气、水力能和核能)那样广泛，

2、但由于地壳里蕴藏着丰富的地热能，特别是在传统能源越来越缺乏的今天，地热能利用在许多国家已得到了相当的重视。地源热泵中央空调系统是利用了地球表面浅层地热资源(通常小于400米深)作为冷热源，进行能量转换的供暖空调系统。地表浅层地热资源可以称之为地源，是指地表土壤、地下水或河流、湖泊中吸收太阳能、地热能而蕴藏的低温位热能。地表浅层是一个巨大的太阳能集热器，收集了47的太阳能，比人类每年利用能量的500倍还多。它不受地域、资源等限制，真正是量大面广、无处不在。这种储存于地表浅层近乎无限的可再生能源，使得地源也成为清洁的可再生能源一种形式。地源热泵中央空调系统是利用水与地源(地下水、土壤或地表水)进行

3、冷热交换来作为水源热泵的冷热源，冬季把地源中的热量“取”出来，供给室内采暖，此时地源为“热泵”；夏季把室内热量“取”出来，释放到地下水、土壤或地表水中，此时地源为“冷源”。地源热泵中央空调系统通过输入少量的高品位能源(如电能)，实现低温位热能向高温位转移。与锅炉(电、燃料)供热系统相比，锅炉供热只能将90以上的电能或7090的燃料内能转化为热量供用户使用，因此地源热泵中央空调系统要比电锅炉加热节省三分之二以上的电能，比燃料锅炉节省二分之一以上的能量；由于地源热泵中央空调系统的热源温度全年较为稳定，一般为916，其制冷、制热系数可达3.56.3，与传统的空气源热泵相比，要高出40左右，其运行费用

4、为普通中央空调的5060。地源热泵中央空调系统的污染物排放，与空气源热泵相比，相当于减少40以上，与常规电供暖相比，相当于减少70以上，如果结合其他节能措施减排会更明显。虽然也采用制冷剂，但比常规空调装置减少25的充灌量。该装置的运行没有任何污染，可以建造在居民区内，没有燃烧，没有排烟，也没有废弃物，不需要堆放燃料废物的场地，且不用远距离输送热量。1.2 国内地源热泵发展简史地源热泵并不是一种新的空调系统，早在20世纪30年代，欧洲就已经出现了工程的应用，当时主要用于冬季的供暖。20世纪70年代，出现能源危机，地源热泵系统的工程应用形成高潮，技术日趋成熟。由于中国空调技术应用较晚，地源热泵作为

5、传统空调的一个分枝，对大多数人说，确实较为陌生。我国在地源热泵领域的研究始于20世纪80年代初的天津大学和天津商学院。自此，其他少数单位也先后在地热供暖方面进行了一系列的理论和试验研究，但是，由于我国能源价格的特殊性，以及其他一些因素的影响，地源热泵的应用推广非常缓慢。20世纪90年代以后，由于受国际大环境的影响以及地源热泵自身所具备的节能和环保优势，这项技术日益受到人们的重视，越来越多的技术人员开始投身于此项研究。1995年，中国国家科技部与美国能源部共同签署了中华人民共和国国家科学技术委员会和美利坚合众国能源部效率和可再生能源技术的发展与利用领域合作协议书，并于1997年又签署了该合作协议

6、书的附件六-中华人民共和国国家科学技术委员会与美利坚合众国能源部地热开发利用的合作协议书。其中，两国政府将地源热泵空调技术纳人了两国能源效率和可再生能源的合作项目，这一举措极大地促进了该技术的国际合作和推广应用。1998年是我国在该领域的一个里程碑，从这一年开始，国内数家大学纷纷建立了地源热泵的实验台。其中，1998年重庆建工学院建设了包括浅埋竖管换热器和水平埋管换热器在内的实验装置；1998年青岛建工学院建设了聚乙烯垂直地源热泵装置；1998年湖南大学建设了水平埋管地源热泵实验装置；1999年同济大学建设了垂直地源热泵装置等。同时，我国也成立了一些专门的生产厂家，开始批量生产相关产品。这些科

7、研单位和企业互相合作，在开发利用地源热泵技术方面取得了很大的进展，做了许多实验研究和工程示范，产生了很多有效数据，这些宝贵的经验教训势必将大大加快我国发展地源热泵的步伐。1.3 地源热泵发展趋势地源热泵与中央空调相连接的供热制冷系统是目前的发展趋势。综合利用低品位热能、高效率利用热能、简单化和一体化的地源热泵系统等都是目前地源热泵系统技术的前沿课题。根据地源热泵20年来的发展趋势，其系统技术的发展大致有如下三个方向：(1) 综合利用热能的趋势。将来的地源热泵系统不仅用于一般住宅、办公用户的供热和制冷，更趋向于将供热的废弃能量(冷能)和制冷的废弃能量(热能)综合利用，比如用供热的废弃冷能运转冷藏

8、库、自动售货机等，用制冷的废弃热能供应温室养殖、种植和生活热水等。(2) 一体化趋势。随着新材料和新工艺的开发，将来的地源热泵系统可能将热泵的转换系统与地上散热系统一体化，使采热和传热的效率更高。 (3) 实地建造的趋势。随着人们对居住和生活环境要求的不断提高，越来越多的建筑物需要常年供暖、制冷、热水和冷藏的功能。因此，充分利用建筑物的空间和周边的自然环境和自然能源，因地制宜地设计、制造和配套安装相应的地源热泵系统也将是一个发展方向。1.4 国外地源热泵的发展地能热泵系统在北美和欧洲都应用的比较普及，根据国际地热联合会（ The geothermal heat pump consortium

9、）的统计，到 2003 年底，采用地能热泵技术制冷供热的建筑面积美国为 3720万平方米，瑞典为 2000万平米，德国为 560万平米，加拿大为 435万平米。但北美的应用与欧洲的应用存在明显的差异。北美的应用，地能热泵更多地偏重于解决建筑的空调制冷问题。在美国，政府投入很多的力量来支持地能热泵系统的推广，政府和学校经过多年的努力，建立了全国各地地质参数资料库，并在各州确立了经过认可的地能热泵推荐的工程商， ASHERE 也针对系统特殊要求在机组设计上建立了标准，同时政府支持在大地换热器设计以及工程施工方面的研究，而在不同的州，又有各自的政策来鼓励地能热泵系统的推广，如专门的补贴、政府推广网站

10、等。从系统设计的角度看，虽然北美也有小型的水水热泵机组，但北美地能热泵系统更多地采用的是水环热泵系统，尤其对于一些大型的工商建筑，采用水环热泵正成为设计的主流趋势。美国著名的地能热泵制造商有 CLIAMTMASTER 、 WATER FURNACE 等 ，他们提供符合 ARI 的专门用于地能系统的标准系列产品。而对于大地换热器，北美采用的多是单 U 型的垂直埋管方式和水平埋管的方式,钻孔深度为 50 -160 米 。 在欧洲，由于环保和节能的要求，目前，在欧洲，地能热泵系统在供热方面积累了丰富的经验，从系统设计的角度看，欧洲多采用水系统，欧洲的水水热泵机组更多偏重于制热，但没有专门的地能热泵机

11、组标准和专门的地能热泵设备制造商。而对于大地换热器，欧洲采用的多是双U 型的垂直埋管方式。1.5 地源热泵技术在中国的发展优势1) 初期投资费用少。随着改革开放的不断深入，人们生活水症的不断提高，持续的高速经济增长导致人们对舒适生活的追求，从而使地源热泵这项崭新的技术在中国具有巨大的市场潜力。同时我们也要注意到，我国城市的建设步伐正在加快，每年城镇新建住宅2.4亿平方米。而在建设新建筑之前并入集中地源热泵系统，其成本要远远低于旧建筑的改造(甚至可以低于一般空调系统!)，这对我们这个“严寒”与“寒冷”采暖区几乎占了国土面积的70和全国总建筑面积的50的国家而言，节省的费用的巨大的。在美国，由于能

12、源相对的便宜(与中国相近)，而人工费用很高，一般一个家庭的安装费用在3000美元左右，地源热泵仍然具很强的市场竞争力。而我国由于人工费用比较低，与西方发达国家相比，我国的基建费用低。基建费用是地源热泵最主要的成本增加部分。由此可见，我国与国外发达国家相比，初期投资相对要少一些。2) 能够提高城市环境质量。随着人们生活水平的提高，对生活质的要求越来越高，环保意识增强，人们开始认识到高品质的空气是人类健康的保障。目前居民对空气污染的关注程度越来越高，城市(包括室内)对人们生活以及身体的影响日益受到重视，在碰到身体不适的时候，很多居民开始考虑空气因素的影响。根据1997年中国环境状况公报，我国城市空

13、气质量仍处于较重的污染水平。据统计，世界大气污染最严重的10座城市中，中国就占了7席，这也从一个侧面反映出我国城市空气质量不容乐观，加强空气治理，已经到了刻不容缓的时候。目前我国的能源结构中有一个最为不利的因素，即长期以来在能源的生产和消费中煤炭的比例占70左右。为了彻底整治环境，减少温室气体排放，我国政府正在规划改变以煤为主的能源结构，以实现可持续发展战略。北京等城市正在考虑以电代煤的方法来解决城市污染的问题。每千瓦电能带来3至4千瓦热量的地源热泵将是极具竞争力的技术。由于电力是地源热泵的唯一动力，因此没有燃料分散燃烧所造成的大气污染。与此同时由于厂家密封制剂。使用过程中不泄露，不补充，减少

14、了对臭氧层的破坏。分析和调查表明，地源热泵的应用对降低温室效应起了积极作用。可见，这项技术应用于中国将缓解城市空气污染问题。3) 能够缓解能源紧张问题。进入新世纪，在生产力高速发展的条件下，人们越来越认识到地球上的资源和能源日益匣乏。我国能源短缺是一个不争的事实，与此同时，我国又存在能源利用率低的矛盾。据统计，我国总的能源利用率约为30，这仅相当于发达国家90年代的水平。我国建筑耗能约占总耗能的25，其中供热采暖能耗约占一半。能源短缺导致中国的能源价格越来越接近发达国家的水平。我国要在能源每年增长率仅为35的条件下满足国民经济持续每年增长89，就必须重视节能技术和节能产品的开发利用，这决定了我

15、国必须在空调和取暖这一耗能大项上有所改进。就地源热泵技术而言，由于热泵仅仅用来传输热量，而不是产生热量，所需要的热量有70来自于地下，夏天制冷时，用来将建筑物中的热量传人地下所消耗的电力也非常少，因此地源热泵这项节能技术应用于我国可以在一定程度上缓解我国的能源压力。4) 受到国家相关政策的支持。为了减少我国由于冬季采暖所造成的大气污染，减低国内现有制冷空调的能源消耗，寻求新的低能耗、无污染的供暖制冷空调技术，国家科技部与美国能源部分别代表两国政府签署了中美两国政府地源热泵合作协议，引进和推广美国先进的地源热泵技术。这对地源热泵技术在中国的推广起到巨大的推动作用。八届人大常委会第二十八次会议审议

16、并通过了中华人民共和国节约能源法，其中第三十九条将热电冷联产技术列入国家鼓励发展的通用技术，这也将促进地源热泵事业的发展。自从我国实施民用建筑节能设计标准后，提高了建筑隔热保温性能，降低了建筑采暖能耗，结果是大幅度降低了地源热泵采暖方式的年运行费用，增加了地源热泵与集中供热采暖方式的竞争能力。1.6 地源热泵技术在中国推广过程中可能遇到的问题任何一项新事物的出现总是要受到人们的质疑，对于地源热泵这项新技术同样可能会遇到一些阻力。首先，中国有关地源热泵的现成技术资料不多，还缺少这方面的设计、安装和维护技术人员，同时，由于在中国生产地源热泵相关设备的厂家少，人们对它还比较陌生，大多抱着观望的态度，

17、这样的情形不利于这项技术在中国的推广。其次，我国现在还没有出台促进地源热泵技术发展的相关优惠政策，这使部分想采用地源热泵系统的用户由于看不到眼前利益而采用其它的空调系统。为了鼓励用户采用地源热泵系统，我国可以提供鼓励性补贴和资助给购买地源热泵系统的用户，或者采用调整能源价格的方法，使能源价格合理化，给予这些用户一些实惠，鼓励人们采用地源热泵系统。还要说明的一点是，世界上热泵技术比较发达的北美、北欧和中欧国家由于气候条件基本上只用于供热，对地源热泵夏季制冷工况研究较少。而我国幅员辽阔，地处温带，冬季需供暖，夏季需供冷，而且南北地区气象条件差异很大，同样的建筑在不同的地区，其负荷情况可能迥然不同。

18、因此，我们不能照搬外国的技术成果，必须投入大量的科研经费和研究人员进行研究，使其适合中国的气候特点，这也在一定程度上延缓了这项技术在中国的推广。但可以相信，地热能具有广泛的应用前景，在不久的将来，地热能将在世界能源利用结构中占有更大的份额。随着人们环保意识的加强和对“绿色能源”的日益重视，地源热泵系统技术也将得到前所未有的发展。2. 初步设计方案2.1 工程概况及暖通空调设计条件本选题涉及的别墅系一栋集文化娱乐，办公，客房等一体的多功能综合别墅。它位于武汉市某郊区别墅小区内，水、电、燃气供应等市政设施完备。该建筑物主要平面呈矩形。它包括地下1层，地上3层，层高3.2米。各代表性层之建筑设计条件

19、另附蓝图给出。该建筑物参与钢筋混凝土框架结构。主要围护结构作法：外墙：地上各层墙体为240砖墙（专刊）。此外，该层大面积玻璃窗均采用5mm厚白色吸热玻璃幕墙；外窗：3mm普通玻璃，铝合金框单层窗，一般按外遮阳且配备浅色内窗帘考虑；外门：参照玻璃幕墙作法；屋面：70厚钢筋混凝土板，上置75mm厚加气混凝土，K=1.465,IV型。 门窗面积尺寸由建筑图自行确定2.2 气象和地质资料 从2附录一查得武汉市室外气象参数夏季室外计算干球温度35.2夏季室外计算湿球温度28.2冬季室外计算干球温度-5年平均温度 16.3夏季大气压力100.17kPa冬季大气压力102.33kPa最热月室外计算平均湿度7

20、9夏季室外平均风速2.6m/s2.3 地源热泵系统简介热泵，就像水泵能把低位水提升到高位一样可以把热从低温端传送到高温端。它是一种可以实现蒸发器与冷凝器之间功能转换的机械，实质上是另一种形式的制冷机。地源热泵（Ground-source heat pump）是利用了地球表面浅层地热资源（通常小于400米深）作为冷热源，进行能量转换的高效节能空调系统。地源热泵通过输入少量的高品位能源（如电能），实现低温热源向高温热源的转移。地源热泵系统就是把传统空调器的冷凝器或蒸发器直接埋入地下，使其与大地进行热交换，或通过中间介质作为热载体，并使中间介质在封闭环路中通过大地循环流动，从而实现与大地进行热交换的

21、目的；地上部分的空调器传热过程与 传统的HVAC一样。地源热泵系统作为一种“绿色空调”，是以大地为热源对建筑进行空气调节的系统。冬天，通过热泵将大地中的低位热能提高品味对建筑供暖，同时存储冷量，以备夏用；夏季，通过热泵将建筑内的热量转移到地下，对建筑进行供冷，同时存储热量，以备冬用。这样可保持地温恒定，冷暖负荷平衡，从而达到节能、环保的要求因此地源热泵空调系统可解决空气源热泵系统必需室外机及室外机对周围环境产生热污染等问题,并且冬季运行不存在结霜问题,节省了空气源热泵系统除霜所耗的电能,空调效果不受室外气温的影响,运行稳定可靠,是一种国家鼓励使用的适用于夏热冬冷地区居住建筑的节能环保空调系统1

22、42.4 初步设计2.4.1 地源热泵系统地下换热器型式确定地源热泵系统中，地下换热器根据埋管方式的不同，可分为水平、与竖直埋两种形式，其循环介质完全被密封在射闭的管路中，不受外界环境干扰：其中水平埋管型施工简单，在整个地源热泵应用中所占的份额也不小，但是相对而言，受外界气候的影响较大，适用于单季使用的情况，对冬夏冷暖联供系统使用者很少，而且施工所占用的场地也比较大，适合场地比较充分的地方建造。立式布置占地面积小、受外界的影响极小，恒温效果好；施工完毕后，需要的维护费用极少,用电量也很低，运行成本得到了大幅度降低，但其初期的钻井费用较高。它比较适合我国这样人多地少的国家建造，同时，它也是国际地

23、热组织(IGSHPA)的推荐形式, 所以这里准备采用垂直埋管系统17。2.4.2 空气处理方案与设备选择此次设计室内部分采用风机盘管加独立新风系统，末端设备为风机盘管。采用水水地源热泵机组，这种方案的显著优点是：主机安装位置灵活，冷热媒输送管道小，节省建筑使用空间，末端空气处理空气设备有多种形式可供选择20。全空气系统由于管道可能占据太大的空间降低了房间的标高及影响屋顶自然采光的要求，因此不予采用。设计过程中采用FP型风机盘管，安装方式采用吊顶安装。2.4.3 系统划分与气流组织为了尽量减少风管占用建筑空间，在各层单独设置新风机组。考虑到房间装修，气流组织在顶层采用百叶风口侧送风，侧送下回。而

24、在下面的三层则可以采用百叶风口上送风，上送下回。2.4.4 设备与管路布置考虑到建筑的美观、房屋的空间及管道布置问题，故将地源热泵机组置于底楼中间的那个房间中。在地下的酒吧设置一台新风机组，吊装该房间的中间。一楼设置一台新风机组，吊装在一楼的中间，直接向室外引新风。二楼的新风机组设置在楼梯拐弯处，直接向室外引新风。三楼的新风机组设置在楼梯拐弯处，直接向室外引新风。风机盘管及新风机冷热供回水管道，凝结水管道不需保温，保温材料采用聚乙烯发泡，保温厚度为：供回水管25mm，新风管道需做保温，保温材料选择用13mm厚PEF塑料板，所有缝隙均要求用专用胶水粘结严密，不得存在漏气现象。2.4.5 空调系统

25、控制原理简述地源热泵空调系统远比常规的家用空调器复杂，但其使用的方便程度必须向家用空调器看齐，才能使之得以推广。即用户只需通过操作遥控板就能控制整个系统的运行。对于整个系统，必须考虑以下几点：一是主机必须能根据对应的末端设备的工作状态和室温进行能量调节，如间歇运行或容量调节；二是主机，热泵，室内设备的风机需在一定的控制逻辑下运行。在启动时，应先启动水泵，一定时间延迟后启动主机和风机，停机则相反。当水泵与机组的对应关系不是“一对一”时，其控制逻辑必须是，只要有一台机组工作，水泵就必须运行，所有的机组停运后，水泵才能停机。3. 负荷计算3.1 冷负荷计算3.1.1 冷负荷计算说明(1) 外墙式中：

26、外墙的冷负荷计算温度的逐时值，；室内设计温度，；考虑各种修正后的综合计算公式: (2) 窗户 窗户传热冷负荷式中： F 窗户面积，；K 窗的传热系数,W/(m2) 对有内遮阳设施的玻璃窗；（单层玻璃窗的K值应减小25%,双 层玻璃窗的K值应减小15%）玻璃窗的冷负荷计算温度的逐时值，；. 玻璃窗日射得热引起的冷负荷式中：玻璃窗的净面积，；玻璃窗的综合遮挡系数；为玻璃窗的遮挡系数；为窗内遮阳设施的遮阳系数；. 有外遮阳玻璃窗的日射负荷为：玻璃日射有外遮阳时可减少得热量近80%。由于外遮阳的作用，形成窗外遮阳阴影面积和照光面积，阴影部分的日射冷负荷为: 式中：玻璃窗阴影面积；照光部分的日射冷负荷为

27、：式中：玻璃窗照光面积；(3) 屋顶式中：屋顶冷负荷计算温度的逐时值,；室内设计温度,；考虑修正后的综合计算公式:(4) 人体人体显热散热形成的计算时刻冷负荷:式中：来自室内全部人体的显热得热，W；可由8表4-3查出数值后乘以人数而得；群集系数；如8表4-4所示；人体显热散热冷负荷系数，如8表4-2所示；人体散湿形成的潜热冷负荷一名成年男子小时潜热散热量，W；可由8表4-3查得；(5) 设备设备及用具散热形成冷负荷式中：设备和用具的实际显热散热量，W；设备和用具显热散热冷负荷系数，分别可由8表4-5和8表4-6中查出有罩和无罩情况下的逐时值；如果空调供冷系统不连续运行，则=1.0。电热、电动设

28、备散热量的计算公式:1） 热设备散热量2） 动机和工艺设备均在空调房间内的散热量3） 只有电动机在空调房间内的散热量 4） 只有工艺设备在空调房间内的散热量式中：设备的总安装功率，kW；电动机的功率；同时使用系数，一般可取0.51.0；利用系数，一般可取 0.70.9；小时平均实耗功率与设计最大功率之比，一般可取0.5 左右；通风保温系数；输入功率系数；(6) 照明1）荧光灯2） 白炽灯式中： 照明设备的安装功率，kW； 镇流器消耗功率系数，当明装荧光灯的镇流器装设在空调房间内时取=1.2；当暗装荧光灯的镇流器装设在顶棚内时取=1.0；灯罩隔热系数，当荧光灯罩上部穿有小孔（下部为玻璃板），利用

29、自然通风散热于顶棚内时，取0.50.6,荧光灯罩无通风孔时，视顶棚内通风情况取为0.60.8；照明散热冷负荷系数，可由8表4-1取用；(7) 内围护结构通过空调房间内窗、隔墙、楼板或内门等内围护结构的温差传热负荷K传热系数，F传热面积; 邻室计算平均温度，,夏季空气调节室外计算日平均温度,；邻室计算平均温度与夏季空气调节室外计算日平均温度的差值，宜按5表6.2.4采用，;夏季空气调节室内计算温度,；3.1.2 武汉夏季室外气象参数表31 室外气象参数夏季室外计算干球温度 35.2夏季室外计算湿球温度 28.2夏季大气压力 100.17kPa最热月室外计算平均湿度 79.00夏季室外平均风速 2

30、.65m/s3.1.3 各房间逐时冷负荷计算计算负荷过程中主要参照了8中介绍的计算方法。其计算结果如下图31 酒吧房间逐时负荷曲线图图32客厅房间逐时负荷曲线图图33 餐厅房间逐时负荷曲线图图34 卧室一房间逐时负荷曲线图图35 卧室二房间逐时负荷曲线图图36 卧室三房间逐时负荷曲线图图37未命名房间逐时负荷曲线图3.1.4 各房间冷负荷汇总表32 冷负荷汇总房间号设计室内温度/最大负荷出现时刻/h最大冷负荷/W酒吧2602879客厅26173866餐厅26194012卧一26163042卧二2672144卧三26164181未命名262217753.2 热负荷计算3.2.1 热负荷计算说明(

31、1) 通过围护结构的基本耗热量计算公式式中：基本耗热量；K传热系数；F传热面积；室内空气计算温度；室外供暖计算温度；温差修正系数；(2) 附加耗热量计算公式式中：考虑各项附加后，某围护的耗热量；某围护的基本耗热量；朝向修正；由5P19页中查取。风力修正；5中规定：在一般情况下，不必考虑风力附加，所以这里取=0。高度附加；5中规定：民用建筑和工业辅助建筑物（楼梯间除外）的高度附加率，当房间高度大于4M时，每高出1M应附加2%，这里房间层高为3.2M，所以=0。(3) 通过门窗隙缝的冷风渗透耗热量计算公式式中：通过门窗隙缝的冷风渗透耗热量；空气的定压比容，=1kj/(kg. )室外温度下空气密度；

32、式中：渗透空气体积流量； 房间某朝向上的门窗缝隙长度；L 每m门窗缝隙的基准缝隙长度进入室内空气量，根据冬季室外平均风速查7表1-7；门窗缝隙的渗透空气量的朝向修正系数；可从5p172页查得。 (4) 外门开启冲入冷风耗热量计算公式 通过外门冷风侵入耗热量；外门的基本耗热量；N考虑冷风侵入的外门附加率，按7中表1-10采用。3.2.2 武汉冬季室外气象参数表33 冬季室外气象参数空调室外计算温度-5空调室内计算温度20室外平均风速m/s2.7风力附加系数0续表东/西朝向修正-0.05北/东北/西北朝向修正0南朝向修正-0.15东南/西南朝向修正-0.10说明：由2附录1查得武汉地区冬季空调室外

33、计算温度=-5,其外墙传热系数在前面已经查得为K=1.94w/.,查2附录1查得武汉地区的冬季室外风速为2.7m/s。由5P172页查得武汉地区门窗缝隙的渗透空气量的朝向修正系数。3.2.3 热负荷计算结果汇总表34 热负荷汇总房间号设计室内温度/房间总耗热量/W酒吧204423客厅204772餐厅203759卧一204774卧二203422卧三206149未命名203097说明：详细热负荷计算见附表A4. 空气处理过程计算及设备选型4.1 空气处理过程计算原理此次设计采用工程中最常用的将新风处理至室内空气焓值，并直接供入房间的方案6，其夏季供冷设计工况下的空气处理过程可简示为：图41 风机盘

34、管独立新风空气处理过程关于夏季供冷设计工况的确定与设备选择按以下步骤进行。 确定新风处理状态：新风机组处理空气的机器露点L达90%湿度线，结合一定的风机，风道温升和的处理要求，即可确定W状态的新风集中处理后的终状态L和考虑温升后的K点。新风机组处理的风量即空调房间设计新风量的总和，故由WL过程得到新风机组设计冷量为： 选择新风机组：根据考虑一定安全裕量后，机组所需风量，冷量及机外余压，由产品资料初选新风机组类型与规格。而后，根据新风初状态和冷水初温进行表冷器的校核计算，并通过调节水量使新风处理满足的要求。 确定房间总送风量：房间设计状态N及余热Q，余湿W和线均已知，过N点做作线与90%湿度线相

35、交，即可得风机盘管在最大送风温差下的送风状态O，于是房间总送风量G可由G=Q/（）这一关系求得。 确定风机盘管处理风量及终状态：由于从中可求得风机盘管的风量。风机盘管处理状态M点理应处于KO线的延长线上，由新回风混合关系即可确定M点。风机盘管处理空气的NM过程所需的设计冷量可随之确定： 选择风机盘管机组：根据考虑一定安全裕量后的机组所需的风量，冷量值，结合建筑装修所能提供的安装条件，即可确定风机盘管的种类，台数，并初定其型号与规格。 风机盘管处理过程的校核计算：所选设备在与设计状态相同的条件下所得的焓差应大于设计时的焓差，否则应重新选型。室外设计参数：=35.2 ， =89.9kJ/kg；室内

36、设计参数：=26 ， =53kJ/kg3.2 室内空气处理过程计算最小新风量是根据6P115页中的说明取的。酒吧（8人，最小新风量30/人.h）=2879W=2.879KW=0.544kg/h=3081.2=288kg/h=Q/W=3.6*2879/0.544=19052=38 kJ/kg =90% =14.5 =691.0 kg/h新风比=288/691.0=41.7%=53 kJ/kg , =20.4 , =85%=(G -)/=27.28 kJ/kg,=10.5,=403kg/h=325/h考虑安全裕量5%，得=325*1.05=341/h设备选型：查1表11.6-41选择FP-5，一台

37、，水压降24KPa 客厅（8人，最小新风量30/人.h）=3866W=0.544kg/h=3081.2=288kg/h=Q/W=3.6*3866/0.544=25584=39kJ/kg =90% =15 =994 kg/h新风比=29.0%=53 kJ/kg , =20.4 , =85%=(G -)/=33.29 kJ/kg,=13,=574/h考虑安全裕量5%，得=574*1.05=603/h设备选型：查1表11.6-41选择FP-6.3，一台，水压降30KPa 餐厅（8人，最小新风量40/人.h）=4012W=0.872kg/h=4081.2=384kg/h=Q/W=16563=37.8

38、kJ/kg =90% =14.3 =950 kg/h新风比=40.4%=53 kJ/kg , =20.4 , =85%=(G -)/=27.49 kJ/kg,=11,=457/h考虑安全裕量5%，得=457*1.05=479/h设备选型：查1表11.6-41选择FP-5，一台，水压降24Kpa卧一（3人，最小新风量30/人.h）=3042W=0.204kg/h=3031.2=108kg/h=Q/W=53682=40 kJ/kg =90% =15.4 =842 kg/h新风比=12.8%=53 kJ/kg , =20.4 , =85%=(G -)/=38.09 kJ/kg,=14.5,=602/

39、h考虑安全裕量5%，得=602*1.05=632/h设备选型：查1表11.6-41选择FP-6.3，一台，水压降30Kpa卧二（2人，最小新风量30/人.h）=2144W=0.136kg/h=3021.2=72kg/h=Q/W=56753=40 kJ/kg =90% =15.4 =594 kg/h新风比=12.1%=53 kJ/kg , =20.4 , =85%=(G -)/=38.21 kJ/kg,=14.6,=428/h考虑安全裕量5%，得=428*1.05=449/h设备选型：查1表11.6-41选择FP-5，一台，水压降24Kpa卧三（2人，最小新风量30/人.h）=4181W=0.1

40、36kg/h=3021.2=72kg/h=Q/W=42 kJ/kg =90% =16 =1368 kg/h新风比=5.3%=53 kJ/kg , =20.4 , =85%=(G -)/=41.39 kJ/kg,=15.5,=1063/h考虑安全裕量5%，得=1063*1.05=1116/h设备选型：查1表11.6-41选择FP-12.5，一台，水压降34Kpa未命名房间（2人，最小新风量30/人.h）=1775W=0.136kg/h=3021.2=72kg/h=Q/W=46985=39.8 kJ/kg =90% =15.3=484 kg/h新风比=14.9%=53 kJ/kg , =20.4

41、, =85%=(G -)/=37.49 kJ/kg,=14.3,=338/h考虑安全裕量5%，得=338*1.05=355/h设备选型：查1表11.6-41选择FP-3.5，一台，水压降20Kpa4.3 风机盘管选型及校核设备校核：设备校核采用焓差法，即样本标准工况下机组处理焓差要大于设计工况下所需处理空气焓差。 即 风机盘管：式中 空气处理设备的制冷量，W；空气处理设备的风量，m3/h； 室内设计状态点的焓值，；风机盘管处理空气终状态点的焓值，；如上算法得设备校核情况如下表：表41 设备校核情况汇总项 目房间风机盘管状态点比较备注型号制冷量KW 风量焓差 kJ/kg kJ/kg kJ/kg酒

42、 吧FP-52.880.1915.01533814.9715.0114.97满足客 厅 FP-6.33.870.2814.01533913.9714.01 13.97满足餐 厅FP-54.010.2615.195337.815.1715.19 15.17满足卧 一FP-6.33.040.2312.99534012.9712.99 12.97满足卧 二FP-52.140.1612.98534012.9712.98 12.97满足卧 三FP-12.54.180.3811.00534210.9711.00 10.97满足未命名FP-3.51.780.1313.245339.813.1713.24 1

43、3.17满足所有风机盘管的设计工况均为：夏季制冷冷水进水温度为7，进出口温差5，空气DB=26；冬季供热时热水进水温度45，空气DB=20； FP系列风机盘管，样本的设计工况均为：制冷量是冷水进水温度为7，进出口温差5，空气DB=27，WB=19.5；热制量是热水进水温度60，空气DB=21，WB=18.7与制冷同样的水量时所测得值。5 . 气流组织计算5.1 侧送下回设计说明通常来说，侧送方式的气流流型，宜设计为贴附射流，在整个房间截面内形成一个大的回旋气流，使整个工作区处于回流区。图5-1 风机盘管侧送下回送风方式示意图这样设计的流型，可以使射流有足够的射程，在进入工作区前风速和温度可以充

44、分衰减，工作区达到较均匀的温度和速度，整个工作区处于回流区可以减少小区域的温差。由2P629页可知住宅侧面百叶送风口的最大送风速度为2.5 m/s -3.75m/s。所以先取出送风速度，再查1P834-842页确定风口尺寸，然后进行校核。满足则选用，不满足则重新选取。贴附射流的贴附长度主要取决于阿基米德数：式中：送风温差，；送风口当量直径，m；送风速度，m/s；工作区的绝对温度，K；5.2 气流组织计算5.2.1 酒吧风量，风口尺寸：250250校核贴附射流长度： 0.0067查1图11.9-2得：，故，酒吧要求的贴附长度为4.7m，实际可到达6.75m，满足要求校核射流高度： 20.30.0

45、760.3 3.02m式中：工作区高度，取2m；送风口距离顶棚的高度，取0.3m；房间的实际高度为3.2m，能够满足要求。5.2.2 客厅风量，风口尺寸：320250校核贴附射流长度： 0.0072查1图11.9-2得：，故，客厅要求的贴附长度为6m，实际可到达7m，满足要求 20.30.0760.3 3.02m式中：工作区高度，取2m；送风口距离顶棚的高度，取0.3m；房间的实际高度为3.2m，能够满足要求。5.2.3 餐厅风量，风口尺寸：320200校核贴附射流长度： 0.0077查1图11.9-2得：，故，家庭厅要求的贴附长度为5.6m，实际可到达6m，满足要求校核射流高度： 20.30

46、.0760.3 3.02m式中：工作区高度，取2m；送风口距离顶棚的高度，取0.3m；房间的实际高度为3.2m，能够满足要求。5.2.4 卧一风量，风口尺寸：320250 校核贴附射流长度： 0.01查1图11.9-2得得：，故，卧一要求的贴附长度为4.7m，实际可到达6.44m，满足要求校核射流高度： 20.30.0760.3 3.02m式中：工作区高度，取2m；送风口距离顶棚的高度，取0.3m；房间的实际高度为3.2m，能够满足要求。5.2.5 卧二风量，风口尺寸：320250 校核贴附射流长度： 0.011查1图11.9-2得得：，故，卧二要求的贴附长度为4.9m，实际可到达6.02m，

47、满足要求校核射流高度： 20.30.0760.3 3.02m式中：工作区高度，取2m；送风口距离顶棚的高度，取0.3m；房间的实际高度为3.2m，能够满足要求。5.2.6 卧三风量，风口尺寸：320250 校核贴附射流长度： 0.01查1图11.9-2得得：，故，卧三要求的贴附长度为4.7m，实际可到达6.16m，满足要求校核射流高度： 20.30.0760.3 3.02m式中：工作区高度，取2m；送风口距离顶棚的高度，取0.3m；房间的实际高度为3.2m，能够满足要求。5.2.7 未命名房间风量，风口尺寸：320250 校核贴附射流长度： 0.009查1图11.9-2得得：，故，未命名房间要

48、求的贴附长度为3.9m，实际可到达4.5m，满足要求校核射流高度： 20.30.073.60.3 2.852m式中：工作区高度，取2m；送风口距离顶棚的高度，取0.3m；房间的实际高度为3.2m，能够满足要求。6. 空调设备选择及其空调系统设计6.1 末端设备选择6.1.1 风机盘管及新风机组的选择：由空调过程计算得风机盘管风量由下式得风机盘管冷量：选择风机盘管时风量考虑5%的安全系数。由空调过程计算得各房间设备冷热负荷即新风量情况如下表：表61 各房间设备选型汇总房间冷量（kw）风量(m/h)新风量(m/h)设备型号台数水量(Kg/h)酒 吧2.88341240FP-51500客 厅3.87

49、603240FP-6.31700餐 厅4.01479320FP-51500卧 一3.0463290FP-6.31700卧 二2.1444960FP-51500卧 三4.18111660FP-12.511250未命名1.7835560FP-3.51350 型号项目FP-3.5FP-5FP-6.3FP-7.1FP-8.0FP-10FP-12.5额定风量（m3/h）高速35050063071080010001250中速3004205406006808501050低速240360450500560720900冷量W风量为高档时2000280035004000450053006600热量W30042002506000675079509900输入功率W30334050658096噪声值dB(A)35353737373941水量kg/h35050070070080010001250水压降kPa15181919212330接管进回水 3/4”(内螺纹)凝结水20塑料软管表62 风机盘管技术性能注：采用山东贝莱特空调有限公司的风机盘管。6.1.2 新风机组选择因为一般的新风机组风量都在1500以上，对于本建筑来说送风量实在是太大，会造成不必要的浪费，所以这里用单独的吊顶式风机盘管来专门负责送新风（采用北京华盛三友制冷设备有限责任公司的超薄吊顶式风机盘管）。表63各层新风机组选型汇总房间所