杭州某学校实验室空调系统设计计算说明书1.工程概况本工程位于杭州市，为某大学的高精度的恒温恒湿教学实验室的空调设计。

实验室位于六层实验楼的第五层，层高为3.9米。

空调区为两间恒温恒湿实验室，面积分别为67.2m 2，56.4 m 2，总面积为123.6 m 2。

与空调区同层的相邻室内空间——走廊、机房、楼梯间均为非空调区；垂直的相邻室内空间——第四层和第六层均为空调区。

维护结构作法：（1）内外墙厚均为240mm ，K=2.25W/(m 2·℃)； （2）隔断厚120mm 。

（3）外窗为单层铝合金框玻璃窗，长×宽=3600 mm ×2200 mm 。

2.设计参数2.1室外设计参数由《空气调节设计手册》可查的杭州当地的设计参数： （1）地理位置 北纬30.14°、东经120.10°； （2）大气压力 冬季102090Pa 、夏季100050 Pa ； （3）室外空气参数夏季空调室外计算干球温度t w 35.7℃； 夏季空调室外计算湿球温度t s 28.5℃；夏季空调室外日平均温度t wp 31.5℃； 夏季通风室外计算温度 33.0℃；冬季空调室外计算干球温度 -4℃； 冬季通风室外计算温度 4℃；冬季室外计算相对湿度 77%；夏季室外计算相对湿度 62%；夏季室外平均风速 2.2 m/s ； 冬季室外平均风速 2.3 m/s ；2.2室内设计参数由《空调课程设计任务书》可知室内设计参数如下： 室内空气计算温度 t Nx =20±1℃； 室内空气计算相对湿度 0000560±=n ϕ3.空调冷湿负荷计算空调房间的冷(热)、湿负荷是确定空调系统送风量和选取空调设备的基本依据。

在室内外热、湿扰量的作用下，某一时刻进入房间的总热量和湿量叫做该时刻的得热量和得湿量。

冷负荷的含义是维持一定的室内热湿环境所需要的在单位时间内从室内除去的热量，包括显热量和潜热量两部分。

热负荷的含义是维持一定室内的热湿环境所需要的在单位时间内向室内加入的热量，也同样包括显热负荷和潜热负荷量部分。

湿负荷的含义是维持室内恒定的相对湿度所需除去的湿量。

《采暖通风与空气调节设计规范》（GB50019-2003）规定：空调区的夏季计算得热量，包括：通过围护结构传入的热量，通过外窗进入的太阳辐射热量，人体散热量，照明散热量，设备、器具、管道及其内部热源的散热量，食品或物料的散热量，渗透空气带入的热量。

3.1空调冷负荷的计算该实验室为教学实验室，其开放时间为8:00—21:00，实验室的实验人员为实验室1有30人，实验室2 有20人。

3.1.1 围护结构瞬变传热形成冷负荷的计算方法1.外墙瞬时传热引起的冷负荷CL=FK[(t wl+t d)kαkρ-t nx](2-1)式中：CL——外墙和屋顶瞬变传热引起的逐时冷负荷，W；F——外墙的面积，m2；K——外墙传热系数，取2.25W/(m2·℃) ；t Nx——室内计算温度，℃；t wl——外墙和屋面冷负荷计算温度的逐时值，℃；——地点修正值；tdkα——吸收系数修正值，取1.04；kρ——外表面换热系数修正值，取1.0。

实验室1北外墙瞬时传热引起的冷负荷计算结果列于表1。

2.内墙稳态传热引起的冷负荷CL=FK[t wp+△t ls-t nx] （2-2）式中：CL、F、K、t Nx——同式（2-1）；△t ls——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，℃；t wp——夏季空气调节室外计算日平均温度，℃，t wp=35.1℃。

实验室1西内墙稳态传热引起的冷负荷计算结果列于表2。

3.外玻璃窗瞬变传热引起的冷负荷CL=C w K w F w(t wl+t d－t nx)(2-3)式中：CL、t nx——同式（2-1）；K w——外玻璃窗传热系数，W/(m2·k)；F w——窗口面积，m2；t wl——外玻璃窗的冷负荷温度的逐时值，℃；C w——玻璃窗传热系数的修正值，取C w=1.0；t d——地点修正值，取t d=3。

=8.7w/m2.K,αo=15.82w/m2.K(αo=3.5+5.6*v取v=2.2m/s),可知根据αiK=5.62W/(m2·k)w实验室1北外窗瞬变传热引起的冷负荷计算结果列于表3。

3.1.2 透过玻璃窗的日射得热引起的冷负荷C LQ=CαF w C s C iD jmax C LQ (2-4)式中：C LQ——透过玻璃窗的日射得热引起的冷负荷，W；C a——有效面积系数；F w——窗口面积，m2；C s——窗玻璃的遮阳系数；Ci——窗内遮阳设施的遮阳系数；Djmax——日射得热因数；C LQ——窗玻璃冷负荷系数。

由规范可知：单层铝合金框玻璃窗有效面积系数C a=0.85；窗内遮阳设施设施为中间色活动百叶帘Ci=0.60；玻璃为普通玻璃，C s=1.0；杭州纬度30.14°，DJmax=115w/㎡，杭州为北区，可查知北区内有遮阳的玻璃窗冷负荷的逐时值，列于表4中。

3.1.3 室内热源造成的冷负荷1.照明散热形成的冷负荷(荧光灯)CL=1000n1n2NC LQ (2-5)式中：CL——灯具散热形成的冷负荷，W；N ——照明灯具所需功率,kw；n1——镇流器消耗公率系数；n2——灯罩隔热系数；CLQ——照明散热冷负荷系数。

由于暗装荧光灯，安装荧光灯镇流器，设在顶棚内，取n1=1.0，灯罩隔热系数n2=0.6，室内照明采用40w的暗装荧光灯，每个实验室12支荧光灯，开灯时间为上午8:00至晚上21:00，计算结果见表5。

2. 人体散热形成的冷负荷(1)人体显热散热形成的冷负荷CLs=q s*n*φ*C LQ (2-6)式中：q s ——不同室温和劳动性质成年男子显热散热量，W，取qs=90W；n——室内全部人数；φ——群集系数，取0.9；CLQ——人体显热散热冷负荷系数。

实验室1人体显热散热形成的冷负荷计算结果列于表6。

(2)人体潜热散热引起的冷负荷CLq=φq2n (2-6)式中：q 2——不同室温和劳动性质成年男子潜热散热量W，取q2=90W；n，φ——同上。

实验室工作属于轻度劳动，当室温20°时，成年男子每人散发的显热和潜热量为90w和90w，群集系数ψ=0.90。

实验室1人体潜热散热引起的冷负荷计算结果列于表7。

表1 实验室1北外墙瞬时传热引起的冷负荷时间8:00 9:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00 20:00 21:00t32.3 32.1 31.8 31.6 31.4 31.3 31.2 31.2 31.3 31.4 31.6 31.8 32.1 32.4wlt1.2dkα 1.04kρ 1t'wl34.84 34.63 34.32 34.11 33.9 33.8 33.7 33.7 33.8 33.9 34.11 34.32 34.63 34.94 t nx20F 30.96K 2.25CL 1034 1019 997.5 983 968.6 961.3 954.1 954.1 961.3 968.6 983 997.5 1019 1041表2 西内墙传热冷负荷31.50twp△t ls7.00t nx20.00F 7.02K 2.25CL 292.21表3 实验室1北外窗瞬变传热引起的冷负荷时间8:00 9:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00 20:00 21:00 t26.9 27.9 29 29.9 30.8 31.5 31.9 32.2 32.2 32 31.6 30.8 29.9 29.1wlt3dt nx20F 15.84K 5.62C w 1CL 881.3 970.3 1068 1148 1228 1291 1326 1353 1353 1335 1300 1228 1148 1077表4 北外窗日射得热形成的冷负荷时间8:00 9:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00 20:00 21:00 C LQ0.54 0.65 0.75 0.81 0.83 0.79 0.79 0.71 0.6 0.61 0.68 0.17 0.16 0.15 C a0.85C s 1F 15.84C0.6iD115jmaxCL 501.7 603.9 696.8 752.5 771.1 733.9 733.9 659.6 557.4 566.7 631.7 157.9 148.6 139.4表5 照明设备冷负荷时间8:00 9:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00 20:00 21:00 C LQ0.58 0.75 0.79 0.8 0.81 0.82 0.83 0.84 0.86 0.87 0.39 0.35 0.31 0.25N 0.04n11n0.62CL 13.92 18 18.96 19.2 19.44 19.68 19.92 20.16 20.64 20.88 9.36 8.4 7.44 6表6 人体显热散热形成的冷负荷时间8:00 9:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00 20:00 21:00 C Ls0.53 0.62 0.69 0.74 0.77 0.8 0.83 0.85 0.87 0.89 0.42 0.34 0.28 0.23 n 30φ0.9q90sCL 1288 1507 1677 1798 1871 1944 2017 2066 2114 2163 1021 826.2 680.4 588.9表7 人体潜热散热冷负荷n 30φ0.990qsCL q2430表8 实验室1各分项逐时冷负荷汇总时间8:00 9:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00 20:00 21:00 北外墙1034 1019 997.5 983 968.6 961.3 954.1 954.1 961.3 968.6 983 997.5 1019 1041 西外墙661.3 644 626.6 609.3 595.4 581.5 571.1 560.7 557.3 557.3 560.7 574.6 591.9 616.2 东外墙595.6 578.4 568.1 561.2 561.2 568.1 581.8 599.1 616.3 633.6 647.4 661.2 671.5 678.4 外窗传热881.3 970.3 1068 1148 1228 1291 1326 1353 1353 1335 1300 1228 1148 1077 日射特热501.7 603.9 696.8 752.5 771.1 733.9 733.9 659.6 557.4 566.7 631.7 157.9 148.6 139.4 西内墙292.2东内墙213.2南内墙248.8照明冷负荷13.92 18 18.96 19.2 19.44 19.68 19.92 20.16 20.64 20.88 9.36 8.4 7.44 6 人体显热1288 1507 1677 1798 1871 1944 2017 2066 2114 2163 1021 826.2 680.4 558.9 人体潜热2430总计8160 8525 8837 9056 9199 9284 9388 9396 9364 9429 8337 7639 7452 7301表9 实验室2各分项逐时冷负荷汇总时间8:00 9:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00 20:00 21:00 西内墙925.3 925.3 925.3 925.3 925.3 925.3 925.3 925.3 925.3 925.3 925.3 925.3 925.3 925.3 东内墙675.2 675.2 675.2 675.2 675.2 675.2 675.2 675.2 675.2 675.2 675.2 675.2 675.2 675.2 南内墙1173 1173 1173 1173 1173 1173 1173 1173 1173 1173 1173 1173 1173 1173 照明冷负荷13.92 18 18.96 19.2 19.44 19.68 19.92 20.16 20.64 20.88 9.36 8.4 7.44 6 人体显热858.6 1004 1118 1199 1247 1296 1345 1377 1409 1442 680.4 550.8 453.6 372.6 人体潜热2025 2025 2025 2025 2025 2025 2025 2025 2025 2025 2025 2025 2025 2025 总计5671 5821 5935 6016 6065 6114 6163 6195 6228 6261 5488 5358 5259 5177表10 实验室总冷负荷时间8:00 9:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00 20:00 21:00 实验室1 8160 8525 8837 9056 9199 9284 9388 9396 9364 9429 8337 7639 7452 7301 实验室2 20:36 5821 5935 6016 6065 6114 6163 6195 6228 6261 5488 5358 5259 5177 总计13831 14345 14772 15072 15265 15398 15551 15592 15593 15690 13825 12996 12711 12478由计算结果可知，负荷最大值出现在下午5点，其值为15592kW。