《暖通空調(diào)課程設(shè)計》指導(dǎo)書-可可

1、 云南農(nóng)業(yè)大學(xué)建筑工程學(xué)院 650201暖通空調(diào)課程設(shè)計指導(dǎo)書學(xué) 院： 建筑工程學(xué)院 專 業(yè)： 建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程工程 年 級： 2012級指導(dǎo)老師： 李艷瓊 職稱 ： 高級工程師 暖通空調(diào)課程設(shè)計指導(dǎo)書一、空調(diào)負(fù)荷計算1.夏季建筑圍護結(jié)構(gòu)的冷負(fù)荷目前，在我國暖通空調(diào)工程中，常采用冷負(fù)荷系數(shù)法計算空調(diào)冷負(fù)荷，冷負(fù)荷系數(shù)法是建立在傳遞函數(shù)法的基礎(chǔ)上，是便于在工程上進行手算的一種簡化計算方法。夏季建筑圍護結(jié)構(gòu)的冷負(fù)荷是指由于室內(nèi)外溫差和太陽輻射作用，通過建筑物圍護結(jié)構(gòu)傳入室內(nèi)的熱量形成的冷負(fù)荷。具體計算方法如下：（1）圍護結(jié)構(gòu)瞬變傳熱形成冷負(fù)荷的計算方法1）外墻和屋面瞬變傳熱引起的冷負(fù)荷 在日

2、射和室外氣溫綜合作用下，外墻和屋面瞬變傳熱引起的逐時冷負(fù)荷可按下式計算： (1-1) 式中 外墻和屋面瞬變傳熱引起的逐時冷負(fù)荷，W； A 外墻和屋面的面積，m2； K 外墻和屋面的傳熱系數(shù)，W(m2·)，可根據(jù)外墻和屋面的不同構(gòu)造， 由附錄2-2和附錄2-3中查?。?tR 室內(nèi)計算溫度，； 外墻和屋面冷負(fù)荷計算溫度的逐時值，根據(jù)外墻和屋面的不同類型分 別在附錄2-4和附錄2-5中查取。 必須指出： a. 附錄2-4和附錄2-5中給出的各圍護結(jié)構(gòu)的冷負(fù)荷溫度值都是以北京地區(qū)氣象參數(shù)為依據(jù)計算出來的，因此，對于不同設(shè)計地點，應(yīng)對值進行修正，即應(yīng)為十td。其地點修正值td可由附錄2-6查得

3、。 b . 當(dāng)外表面放熱系數(shù)不同于186W(m2·)時，應(yīng)將(+td)乘以表1中的修正值。 c. 當(dāng)內(nèi)表面放熱系數(shù)變化時，可不加修正。d. 考慮到城市大氣污染和中淺顏色的耐久性差，建議吸收系數(shù)一律采用=0.90，即對表中不加修正。但如確有把握經(jīng)久保持建筑圍護結(jié)構(gòu)表面的中、淺色時，則可將表中數(shù)值乘以表2所列的吸收系數(shù)修正值k。綜上所述，外墻和屋面的冷負(fù)荷計算溫度為： （1-2）則冷負(fù)荷計算式應(yīng)該為： （1-3）2） 內(nèi)圍護結(jié)構(gòu)冷負(fù)荷 當(dāng)鄰室為通風(fēng)良好的非空調(diào)房間時，通過內(nèi)墻和樓板的溫差傳熱而產(chǎn)生的冷負(fù)荷可按公式(1-1)計算。當(dāng)鄰室有一定的發(fā)熱量時，通過空調(diào)房間隔墻、樓板、內(nèi)窗、內(nèi)門等

4、內(nèi)圍護結(jié)構(gòu)的溫差傳熱而產(chǎn)生的冷負(fù)荷，可視作穩(wěn)定傳熱，不隨時間而變化，可按下式計算： （1-4） 式中 Ki內(nèi)圍護結(jié)構(gòu)(如內(nèi)墻、樓板等)的傳熱系數(shù)，W(m2·)； Ai內(nèi)圍護結(jié)構(gòu)的面積，m2； to.m夏季空調(diào)室外計算日平均溫度，； 附加溫升，可按表3選取。3） 外玻璃窗瞬變傳熱引起的冷負(fù)荷 在室內(nèi)外溫差作用下，通過外玻璃窗瞬變傳熱引起的冷負(fù)荷可按下式計算： （1-5）式中 外玻璃窗瞬變傳熱引起的冷負(fù)荷，W； Kw外玻璃窗傳熱系數(shù)，W(m2·)，可由附錄2-7和附錄2-8中查得； Aw窗口面積，m2； 外玻璃窗的冷負(fù)荷溫度的逐時值，可由附錄2-10中查得。 必須指出：a. 對

5、附錄2-7、2-8中的Kw值要根據(jù)窗框等情況不同加以修正，修正值cw可從附錄2-9查得。b. 對附錄2-10中的值要進行地點修正，修正值td可從附錄211查得。 因此，式(1-5)相應(yīng)變?yōu)椋?(1-6)（2）透過玻璃窗的日射得熱引起冷負(fù)荷的計算方法 1) 日射得熱因數(shù)的概念 透過玻璃窗進入室內(nèi)的日射得熱分為兩部分，即透過玻璃窗直接進入室內(nèi)的太陽輻射熱qt和窗玻璃吸收太陽輻射后傳入室內(nèi)的熱量qa。 由于窗的類型、遮陽設(shè)施、太陽入射角及太陽輻射強度等因素的各種組合太多，無法建立太陽輻射得熱與太陽輻射強度之間的函數(shù)關(guān)系，于是采用一種對比的計算方法。 采用了3mm厚的普通平板玻璃作“標(biāo)準(zhǔn)玻璃”，在=8

6、7W(m2·K)和=18.6W(m2·K)條件下，得出夏季(以七月份為代表)通過這一“標(biāo)準(zhǔn)玻璃”的日射得熱量qt和qa值， （1-7） 稱Dj為日射得熱因數(shù)。 經(jīng)過大量統(tǒng)計計算工作，得出了適用于各地區(qū)不同緯度帶(每一帶寬為±2030'緯度)的Dj·max，由附錄2-12查得。 考慮到在非標(biāo)準(zhǔn)玻璃情況下，以及不同窗類型和遮陽設(shè)施對得熱的影響，可對日射得熱因數(shù)加以修正，通常乘以窗玻璃的綜合遮擋系數(shù)Cc·s。 (1-8) 式中 Cs窗玻璃的遮陽系數(shù)，定義為，由附錄2-1查得； Ci窗內(nèi)遮陽設(shè)施的遮陽系數(shù)由附錄2-14查得。 有外遮陽的算法基本

7、相同，但更為繁瑣，此處不再介紹。 2) 透過玻璃窗的日射得熱引起冷負(fù)荷的計算方法 透過玻璃窗進入室內(nèi)的日射得熱形成的逐時冷負(fù)荷按下式計算： （1-9）式中 Aw窗口面積，m； Ca有效面積系數(shù)，由附錄215查得； CLQ窗玻璃冷負(fù)荷系數(shù)，無因次，由附錄2-16至附錄2-19查得。 必須指出：CLQ值按南北區(qū)的劃分而不同。南北區(qū)劃分的標(biāo)準(zhǔn)為：建筑地點在北緯27o30/以南的地區(qū)為南區(qū)，以北的地區(qū)為北區(qū)。2. 室內(nèi)熱源散熱引起的冷負(fù)荷 室內(nèi)熱源散熱主要指室內(nèi)工藝設(shè)備散熱、照明散熱和人體散熱三部分。室內(nèi)熱源散熱包括顯熱和潛熱兩部分。潛熱散熱作為瞬時冷負(fù)荷，顯熱散熱中以對流形式散出的熱量成為瞬時冷負(fù)荷

8、，而以輻射形式散出的熱量則先被圍護結(jié)構(gòu)表面所吸收，然后再緩慢地逐漸散出，形成滯后冷負(fù)荷。因此，必須采用相應(yīng)的冷負(fù)荷系數(shù)。 ，（1） 設(shè)備散熱形成的冷負(fù)荷 設(shè)備和用具顯熱形成的冷負(fù)荷按下式計算： （1-10） 式中 設(shè)備和用具顯熱形成的冷負(fù)荷，W； 設(shè)備和用具的實際顯熱散熱量，W； CLQ設(shè)備和用具顯熱散熱冷負(fù)荷系數(shù)，可由附錄2-20和附錄2-21中查得。如果空調(diào)系統(tǒng)不連續(xù)運行，則CLQ=1.0。 設(shè)備和用具的實際顯熱散熱量按下式計算：1）電動設(shè)備當(dāng)工藝設(shè)備及其電動機都放在室內(nèi)時： （1-11）當(dāng)只有工藝設(shè)備在室內(nèi)，而電動機不在室內(nèi)時： （1-12）當(dāng)工藝設(shè)備不在室內(nèi)，而只有電動機放在室內(nèi)時：

9、（1-13）式中 N電動設(shè)備的安裝功率，kW；電動機效率，可由產(chǎn)品樣本查得，Y系列電動機效率可由表2-11查得。n1利用系數(shù)，是電動機最大實效功率與安裝功率之比，一般可取0709，可用以反映安裝功率的利用程度；n2電動機負(fù)荷系數(shù)，定義為電動機每小時平均實耗功率與機器設(shè)計時最大實耗功率之比，對精密機床可取0.150.40，對普通機床可取0.5左右；n3同時使用系數(shù)，定義為室內(nèi)電動機同時使用的安裝功率與總安裝功率之比，一般取0.50.8。2） 電熱設(shè)備散熱量 對于無保溫密閉罩的電熱設(shè)備，按下式計算： （1-14）式中 n4考慮排風(fēng)帶走熱量的系數(shù)，一般取0.5。 其中其他符號意義同前。3）電子設(shè)備

10、計算公式同(1-13)，其中系數(shù)n2的值根據(jù)使用情況而定，對計算機可取1.0，一般儀表取0.50.9。（2） 照明散熱形成的冷負(fù)荷 當(dāng)電壓一定時，室內(nèi)照明散熱量是不隨時間變化的穩(wěn)定散熱量，但是照明散熱方式仍以對流與輻射兩種方式進行散熱，因此，照明散熱形式的冷負(fù)荷計算仍采用相應(yīng)的冷負(fù)荷系數(shù)。根據(jù)照明燈具的類型和安裝方式不同，其冷負(fù)荷計算式分別為白熾燈 （1-15）熒光燈 (1-16)式中 燈具散熱形成的冷負(fù)荷，W； N照明燈具所需功率，kW； n1鎮(zhèn)流器消耗功率系數(shù)，當(dāng)明裝熒光燈的鎮(zhèn)流器裝在空調(diào)房間內(nèi)時，取n1=1.2；當(dāng)暗裝熒光燈鎮(zhèn)流器裝設(shè)在頂棚內(nèi)時，可取n1=1.0； n2燈罩隔熱系數(shù)，當(dāng)熒

11、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，取n2=0.50.6；而熒光燈罩無通風(fēng)孔者n2=0.60.8； CLQ照明散熱冷負(fù)荷系數(shù)，可由附錄2-22查得。 （3） 人體散熱形成的冷負(fù)荷 人體散熱與性別、年齡、衣著、勞動強度及周圍環(huán)境條件(溫、濕度等)等多種因素有關(guān)。人體散發(fā)的潛熱量和對流熱直接形成瞬時冷負(fù)荷，而輻射散發(fā)的熱量將會形成滯后冷負(fù)荷。因此，應(yīng)采用相應(yīng)的冷負(fù)荷系數(shù)進行計算。 為了設(shè)計計算方便，計算以成年男子散熱量為計算基礎(chǔ)。而對于不同功能的建筑物中有各類人員(成年男子、女子、兒童等)不同的組成進行修正，為此，引人群集系數(shù)，表4給出一些數(shù)據(jù)，可作參考。人體顯熱散熱

12、引起的冷負(fù)荷計算式為： （1-17）式中 人體顯熱散熱形成的冷負(fù)荷，W； qs不同室溫和勞動性質(zhì)成年男子顯熱散熱量，W，見表2-13； n室內(nèi)全部人數(shù)； 群集系數(shù)，見表4； CLQ人體顯熱散熱冷負(fù)荷系數(shù)，由附錄2-23中查得。 但應(yīng)注意：對于人員密集的場所(如電影院、劇院、會堂等)，由于人體對圍護結(jié)構(gòu)和室內(nèi)物品的輻射換熱量相應(yīng)減少，可取CLQ=1.0。人體潛熱散熱引起的冷負(fù)荷計算式為： （1-18）式中 人體潛熱形成的冷負(fù)荷，W； ql不同室溫和勞動性質(zhì)成年男子潛熱散熱量，W，見表5； n，同式(1-17)。(4) 實驗動物產(chǎn)生的熱量如下表：熱量生產(chǎn): 一般性活動Btu/h/動物動物名稱重量(

13、磅)顯熱潛熱總量小鼠0.046 1.11 0.54 1.65 倉鼠0.260 4.02 1.98 6.00 大鼠0.620 7.77 3.83 11.60 幾內(nèi)亞獵0.900 10.20 5.03 15.20 兔子5.410 39.20 19.30 58.50 貓6.610 45.60 22.50 68.10 猴子12.000 71.30 35.10 106.40 狗22.700 105.00 56.40 161.40 狗50.000 231.00 124.00 355.00 3. 濕負(fù)荷濕負(fù)荷是指空調(diào)房間的濕源(人體散濕、敞開水池(槽)表面散濕、地面積水等)向室內(nèi)的散濕量，也就是為維持室內(nèi)含

14、濕量恒定需從房間除去的濕量。（1）人體散濕量人體散濕量可按下式計算 （1-19）式中 人體散濕量，kgs；g成年男子的小時散濕量，g/h，見表2-13；n，同式(221)。（2）敞開水表面散濕量敞開水表面散濕量按下式計算： （1-20）式中 敞開水表面的散濕量，kg/s；單位水面蒸發(fā)量，kg（m2·h），見表6；A蒸發(fā)表面面積，m2。表面單位面積蒸發(fā)量Wkg/（m2.h） 表64. 新風(fēng)負(fù)荷 室外新鮮空氣量是保障良好的室內(nèi)空氣品質(zhì)的關(guān)鍵。因此，空調(diào)系統(tǒng)中引入室外新鮮空氣(簡稱新風(fēng))是必要的。由于夏季室外空氣焓值和氣溫比室內(nèi)空氣焓值和氣溫要高，空調(diào)系統(tǒng)夏季為處理新風(fēng)勢必要消耗冷量。而冬

15、季室外空氣氣溫又比室內(nèi)空氣溫度低，室外空氣比室內(nèi)空氣含水量也少，同樣，空調(diào)系統(tǒng)冬季為處理新風(fēng)勢必要消耗熱量和加濕量。據(jù)調(diào)查，空調(diào)工程中處理新風(fēng)的能耗大致要占到總能耗的2530，對于高級賓館和辦公建筑可高達40%?？梢?，空調(diào)處理新風(fēng)所消耗的能量是十分可觀的。所以，空調(diào)系統(tǒng)中新風(fēng)量的大小要在滿足空氣品質(zhì)的前提下，應(yīng)盡量選用較小的必要的新風(fēng)量。否則，新風(fēng)量過多，將會增加空調(diào)制冷系統(tǒng)與設(shè)備的容量。目前，我國空調(diào)設(shè)計中對新風(fēng)量的確定原則，仍采用現(xiàn)行規(guī)范、設(shè)計手冊中規(guī)定(或推薦)的原則。 夏季，空調(diào)新風(fēng)冷負(fù)荷按下式計算： （1-21） 式中 夏季新風(fēng)冷負(fù)荷，kW； 新風(fēng)量，kgs； h。室外空氣的焓值，k

16、Jkg； hR 一室內(nèi)空氣的焓值，kJkg。 冬季，空調(diào)新風(fēng)熱負(fù)荷按下式計算 （1-22） 式中 空調(diào)新風(fēng)熱負(fù)荷，kW； Cp空氣的定壓比熱，H(kg·)，取1.005kJ(kg·)； to冬季空調(diào)室外空氣的計算溫度，； tR冬季空調(diào)室內(nèi)空氣計算溫度，。二、全空氣系統(tǒng)送風(fēng)量、送風(fēng)參數(shù)及新風(fēng)量的確定1. 送風(fēng)量和送風(fēng)參數(shù)的確定設(shè)有一空調(diào)房間，送人一定量經(jīng)處理的空氣，消除室內(nèi)負(fù)荷后排出，如圖7所示。假定送入室內(nèi)的空氣(稱送風(fēng))吸收熱量和濕量后，狀態(tài)變化到室內(nèi)狀態(tài)，且房間內(nèi)溫、濕度均勻，排除房間的空氣參數(shù)即為室內(nèi)空氣的參數(shù)。當(dāng)系統(tǒng)達到平衡后，全熱量、顯熱量和濕量都達到平衡，即 全

17、熱平衡 （1-23） （1-24）顯熱平衡 （1-25） （1-26）濕平衡 （1-27） （1-28）式中 送入房間的風(fēng)量，稱送風(fēng)量，kgs； 分別為房間的全熱冷負(fù)荷和顯熱冷負(fù)荷，kW； 房間濕負(fù)荷，kgs； hR、hs分別為室內(nèi)空氣和送風(fēng)的比焓，kJkg； tR、ts分別為室內(nèi)空氣和送風(fēng)的溫度，； dR、ds分別為室內(nèi)空氣和送風(fēng)的含濕量，gkg； cp空氣定壓比熱，kJ(kg·)。上述公式(1-24)、(1-26)、(1-28)都可以用于確定消除室內(nèi)負(fù)荷應(yīng)送入室內(nèi)的風(fēng)量，即送風(fēng)量計算公式。圖8為送入室內(nèi)的空氣(送風(fēng))吸收熱、濕負(fù)荷的狀態(tài)變化過程在hd圖上的表示。圖中R為室內(nèi)狀態(tài)點

18、，S為送風(fēng)狀態(tài)點。變化過程的角系數(shù)為 （1-29）角系數(shù)又稱熱濕比，單位為kJkg。根據(jù)式(1-24)、(1-28)有 （1-30）在系統(tǒng)設(shè)計時，室內(nèi)狀態(tài)R是已知的(可根據(jù)規(guī)范或工藝要求確定)，冷負(fù)荷與濕負(fù)荷及室內(nèi)過程的角系數(shù)也是已知的，待確定量是和S的狀態(tài)參數(shù)。從圖8上可以看到，送風(fēng)狀態(tài)點在通過室內(nèi)點R、角系數(shù)的線段上。如果預(yù)先選定送風(fēng)溫度，則其他參數(shù)及送風(fēng)量也就很易確定了。工程上常根據(jù)送風(fēng)溫差來確定S點。顯然愈大，風(fēng)量愈小，相應(yīng)的空氣處理設(shè)備和管路也愈小，系統(tǒng)比較經(jīng)濟；但是，風(fēng)量小會導(dǎo)致室內(nèi)溫濕度分布均勻性和穩(wěn)定性差。因此，對于溫濕度控制嚴(yán)格的場合，送風(fēng)溫差應(yīng)小些。對于舒適性空調(diào)和溫濕度控

19、制要求不嚴(yán)格工藝性空調(diào)，可以選用較大的送風(fēng)溫差。我國規(guī)范規(guī)定，送風(fēng)口高度5m時，不宜大于l0，送風(fēng)口高度>5m，不宜大于15。目前工程設(shè)計中經(jīng)常采用“露點”送風(fēng)，即取空氣冷卻設(shè)備可能把空氣冷卻到的狀態(tài)點，一般為相對濕度9095的“機器露點”D(見圖8)。對于全年應(yīng)用的全空氣空調(diào)系統(tǒng)，冬季的送風(fēng)量就取夏季設(shè)計條件下確定的送風(fēng)量。這時只需要確定冬季的送風(fēng)狀態(tài)點。在冬季室外溫度較低的地區(qū)，室內(nèi)通常是欠熱的。其空調(diào)設(shè)計熱負(fù)荷主要是建筑圍護結(jié)構(gòu)熱負(fù)荷。當(dāng)室內(nèi)有穩(wěn)定的熱源、濕源時，總熱負(fù)荷中應(yīng)扣去熱源的散熱量，還應(yīng)考慮濕源的散濕量；而當(dāng)室內(nèi)的熱源和濕源隨機性很大時，就不宜考慮。例如，商場人員的散熱量

20、和散濕量很大，冬季系統(tǒng)甚至不需加熱和加濕。然而商場冬季的不利工況在商場剛開門營業(yè)或未營業(yè)時段，顯然這時人很少，這些熱量和濕量可以忽略不計。在冬季尚需供冷的場所，則必須把隨機性大的不穩(wěn)定發(fā)熱量和散濕量計算為負(fù)荷。圖9為冬季需對室內(nèi)供熱的空調(diào)系統(tǒng)的送風(fēng)在室內(nèi)的狀態(tài)變化過程。室內(nèi)有熱負(fù)荷和濕負(fù)荷，送風(fēng)在室內(nèi)的變化一般是減焓增濕過程。因此，根據(jù)式（1-29），熱濕比為負(fù)值，式（1-24）、（1-26）、（1-28)中分子項均用全熱熱負(fù)荷或顯熱熱負(fù)荷取代，并取負(fù)值。若送風(fēng)量取夏季的確定的送風(fēng)量，則送風(fēng)溫度應(yīng)為 （1-31）式中為室內(nèi)顯熱熱負(fù)荷(取正值)，kW。冬季送風(fēng)量也可以與夏季不同，取較大的送風(fēng)溫差

21、和較小的風(fēng)量。對于熱風(fēng)采暖系統(tǒng)，也可按此原則確定送風(fēng)量和送風(fēng)溫度。我國規(guī)范規(guī)定，熱風(fēng)采暖的送風(fēng)溫度宜采用3050。2. 空調(diào)系統(tǒng)的新風(fēng)量（1） 最小新風(fēng)量確定的原則一個完善的空調(diào)系統(tǒng)，除了滿足對環(huán)境的溫、濕度控制以外，還必須給環(huán)境提供足夠的室外新鮮空氣(簡稱新風(fēng))。本節(jié)只討論民用建筑和一般工業(yè)建筑(無工業(yè)污染物發(fā)生)中的全空氣系統(tǒng)或空氣水系統(tǒng)所必需的新風(fēng)量。有關(guān)工業(yè)生產(chǎn)中的污染物的控制方法和通風(fēng)量將在第8章中論述。從改善室內(nèi)空氣品質(zhì)角度，新風(fēng)量多些為好；但是送入室內(nèi)的新風(fēng)都得通過熱、濕處理，將消耗能量，因此新風(fēng)量宜少些好。在系統(tǒng)設(shè)計時，一般必須確定最小新風(fēng)量，此新風(fēng)量通常應(yīng)滿足以下三個要求：(1)稀釋人群本身和活動所產(chǎn)生的污染物，保證人群對空氣品質(zhì)的要求：(2)補充室內(nèi)燃燒所耗的空氣和局部排風(fēng)量；(3)保證房間的正壓。在全空氣系統(tǒng)中，通常取上述要求計算出新風(fēng)量中的最