武汉市体育馆中央空调毕业设计

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摘要

本设计是武汉市某体育馆的舒适性中央空调的设计，建筑共分三层，此建筑用途有

主会场、办公室、会议室、训练馆等。大会场及训练馆采用集中式的送风方式，对于周边的的办公室，会议室等小房间则采用风机盘管加独立新风的送风方式，对于三楼的几个小房间则采用家用空调分体机。空调冷源由两台螺杆式冷水机组提供，热源由锅炉经过板换后提供。冷冻水系统采用闭式水平同程式，垂直异程式。

关键词：集中式，风机盘管加独立新风，分体机。

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Abstract

The design is a Stadium in Wuhan City, the comfort of central air-conditioning design, the building is divided into three layers, the building uses the main venue, offices, conference rooms, training hall. Field of the General Assembly and training center with centralized air around the office, conference room and small room fan coil independent fresh air supply air, home air conditioners for the third floor of a small room body aircraft. Air conditioning cooling source is two screw chillers, heat from the boiler after the change of the board. The chilled water system using the closed level of the same program, the vertical different programs.

Keywords: centralized, fan coil units, plus independent fresh air, split type.

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第一章 工程概况

1.1 工程概况：

本设计对象为武汉市某体育馆，场馆主要有：办公室，会议室，训练馆，播音、积分、声控、以及主厅等。场馆主要分为三层，其中只有训练馆有地下层。工程位于武汉市，东经114?13?，北纬31?。总空调面积为10090.42m2。本工程空调设计的任务包括本场馆的中央空调系统的设计及通风设计。本中央空调系统设计要求能够实现夏季供冷，并能满足人体的舒适性要求。

1.2 武汉市室外空调设计参数：

台站位置：北纬31?， 东经114?13?。 气象参数为： 夏季：

大气压：100.17 kpa 室外日平均温度：31.9℃ 室外相对湿度：79% 室外干球温度：35.2℃ 室外湿球温度：28.2℃ 室外平均风速：2.6m/s 冬季：

大气压：102.33 kpa 采暖计算温度：-2℃ 空调计算温度：-5℃ 相对湿度：76% 室外平均风速：4.2m/s

1.3室内空调主要设计参数

表2.1 室内设计参数

温 度℃ 房间名称 （波动范围±2℃） 夏季 小办公室 值班室 大办公室 大训练用房 小训练用房 外管理室 控制室 26 26 26 26 26 26 26 冬季 18 18 18 18 18 18 18 相对湿度% （波动范围±10%） 夏季 60 60 60 60 60 60 60 冬季 40 40 40 40 40 40 40 30 30 30 50 50 25 25 新风量m/(h·人) 3 3

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电视转播室 会议室 售票室 内管理室 贵宾室 接待室 运动员休息 更衣室 医务室 裁判用房 新闻发布 尿检室 记者用房 冷饮吧台 播音室 灯控、声控室 计时、计分室 体育馆主厅 26 26 26 26 26 26 26 26 26 26 26 26 26 26 26 26 26 26 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 30 40 25 25 50 50 30 20 50 30 30 50 25 20 30 30 30 20

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第二章 负荷计算

表2.1 围护结构参数

序号 围护名称 类型 传热系数 (w/㎡.℃) 夏季 01 02 03 04 05 06

外墙 外窗 内墙 内门 楼板 屋面 砖墙15-240-4 单框双玻璃窗 砖墙001001 木框夹板门 楼面-26 现浇08-2-70-2 0.90 2.71 1.76 2.17 1.07 0.92 冬季 0.91 2.78 1.76 2.17 1.07 0.93 传热 衰减 0.17 1.00 0.40 0.99 0.15 0.40 传热延迟(h) 12.44 0.38 8.49 0.84 11.57 7.96 2.1冷负荷计算

本建筑的冷负荷采用逐时温差计算法。 2.1.1外墙和屋面瞬变传热引起的冷负荷

Qc(τ)=AK[(tc(τ)+td)kαkρ-tR]

式中 Qc(τ) — 外墙和屋面瞬变传热引起的逐时冷负荷，W；

A — 外墙和屋面的面积，m2；

K — 外墙和屋面的传热系数，W/(m2?℃ )，由《暖通空调》附录2-2和附录2-3查取；

tR — 室内计算温度，℃；

tc(τ) — 外墙和屋面冷负荷计算温度的逐时值，℃，由《暖通空调》附录2-4和附录2-5查取；

td — 地点修正值，由《暖通空调》附录2-6查取； kα — 吸收系数修正值，取kα=1.0； kρ — 外表面换热系数修正值，取kρ=0.9； 2.1.2内围护结构冷负荷

Qc(τ)=AiKi(to.m+Δtα-tR) 式中 ki — 内围护结构传热系数，W/(m2?℃ )； Ai — 内围护结构的面积，m2；

to.m — 夏季空调室外计算日平均温度，℃；

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Δtα — 附加温升，可按《暖通空调》表2-10查取。

2.1.3外玻璃窗瞬变传热引起的冷负荷

Qc(τ) = cw Kw Aw ( tc(τ) + td — tR) 式中 Qc(τ) — 外玻璃窗瞬变传热引起的冷负荷，W；

Kw — 外玻璃窗传热系数，W/(m2?℃ )，由《暖通空调》附录2-7和附录2-8查得；

Aw — 窗口面积，m2；

tc(τ) — 外玻璃窗的冷负荷温度的逐时值，℃，由《暖通空调》附录2-10查得； cw — 玻璃窗传热系数的修正值；由《暖通空调》附录2-9查得； td — 地点修正值，由《暖通空调》附录2-11查得； 2.1.4透过玻璃窗的日射得热引起的冷负荷

Qc(τ) = Cα Aw Cs Ci Djmax CLQ

式中 Cα— 有效面积系数，由《暖通空调》附录2-15查得；

Aw— 窗口面积，m2；

Cs— 窗玻璃的遮阳系数，由《暖通空调》附录2-13查得； Ci— 窗内遮阳设施的遮阳系数，由《暖通空调》附录2-14查得； Djmax— 日射得热因数，由《暖通空调》附录2-12查得；

CLQ— 窗玻璃冷负荷系数，无因次，由《暖通空调》附录2-16至附录2-19查得； 2.1.5照明散热形成的冷负荷

白炽灯 Qc(τ) = 1000 N CLQ 日光灯 Qc(τ) = 1000 n1 n2 N CLQ 式中 N — 照明灯具所需功率，W；

n1—镇流器消耗功率稀疏，明装时，n1=1.2，暗装时，n1=1.0；

n2—灯罩隔热系数，灯罩有通风孔时，n2=0.5—0.6；无通风孔时，n2=0.6—0.8；

CLQ—照明散热冷负荷系数，由《暖通空调》附录2-22查得。 2.1.6人体散热形成的冷负荷 1、人体显热散热形成的冷负荷

Qc(τ) = qs n φ CLQ

式中 qs — 不同室温和劳动性质成年男子显热散热量，W，由《暖通空调》表2-13查

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得；

n — 室内全部人数；

φ — 群集系数，由《暖通空调》表2-12查得；

CLQ — 人体显热散热冷负荷系数，由《暖通空调》附录2-23查得； 2、人体潜热散热引起的冷负荷

Qc(τ) = ql n φ

式中 ql — 不同室温和劳动性质成年男子潜热散热量，W，由《暖通空调》表2-13查得；

n，φ—同式3-6-1。 2.2人体散湿负荷

人体散湿量可按下式计算

D = 0.001φn g 式中 D —— 散湿量，㎏/ h ；

φ —— 群集系数，由《暖通空调》表2-12查得为0.80； n —— 计算时刻空调房间内的总人数；

g —— 一名成年男子的小时散湿量，由《暖通空调》表2-13查得。 下面选择1001办公室进行计算，本设计的负荷将用软件算出。

逐时负荷值 房间 负荷源 8 9 10 11 12 室面房间参数 1001[办公室] 西北内墙 基本信息 负荷值 347.1 347.1 长 5.5 人体 5人 照明 高(宽) 300W 积 38.88m2 高度 5.75m 内温度 设备 2000W 26.0℃ 13 14 相对湿度 新风 传5.75 面积 5.5*5.75 热系数 347.1 347.1 347.1 347.1 347.1 347.1 347.1 347.1 1.86 150.00m3/h 60 15 16 17 18 19 20 347.1 347.1 347.1 7

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基西南外窗 本信息 负荷值 基东南内墙 本信息 负荷值 基东北内门 本信息 负荷值 基本楼板 信息 负荷值 显热 新风 全热 湿负荷 显热 人体 全热 湿负荷 照明 负荷值 8 210 210 210 210 210 210 210 210 210 210 210 210 210 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 135.3 426.3 1501 1.49 278.3 615.5 135.3 426.3 1491 长 5 41.3 长 1 347.1 347.1 长 5.5 638.2 894.1 长 20.7 传2 面积 7.2*5.75 热系数 1263 2022 5993 传5.75 面积 5.5*5.75 热系数 347.1 347.1 347.1 传2 面积 2*1 热系数 41.3 41.3 41.3 传1.08 面积 5.4*7.2 热系数 135.3 426.3 1415 1.37 278.3 615.5 135.3 426.3 1355 1.28 278.3 615.5 135.3 426.3 1214 1.09 278.3 615.5 135.3 426.3 1076 0.89 278.3 615.5 135.3 426.3 1020 0.81 278.3 615.5 135.3 426.3 977.7 0.75 278.3 615.5 135.3 426.3 951.3 0.72 278.3 615.5 135.3 426.3 942.3 0.71 278.3 615.5 0.59 41.3 41.3 41.3 41.3 41.3 3.5 347.1 347.1 347.1 347.1 347.1 1.86 6842 4225 1754 629.7 2.6 高(宽) 1112 3699 7654 557 高(宽) 347.1 347.1 347.1 高(宽) 41.3 41.3 41.3 41.3 高(宽) 135.3 426.3 1462 1.43 278.3 615.5 135.3 135.3 426.3 426.3 1286 1142 1.48 1.19 0.99 278.3 615.5 278.3 278.3 615.5 615.5 华中科技大学文华学院毕业设计（论文）

基东北内墙 本信息 负荷值 设备 负荷值 2917 1501 4418 0.5 3173 3390 1462 4852 3542 1415 4957 4300 1355 5656 0.5 5978 8272 1214 9486 0.5 9933 9120 1076 10196 6504 1020 7524 4033 977.7 5011 0.5 2908 951.3 3860 0.5 2836 942.3 3778 0.5 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 432.4 432.4 长 6.85 传5.75 面积 7.2*5.75-2 热系数 432.4 432.4 432.4 432.4 432.4 432.4 432.4 432.4 1.86 高(宽) 432.4 432.4 432.4 冷负荷(W) 新风冷负荷(W) 总冷负荷(W) 湿负荷(kg/h) 新风湿负荷1001[办公室]小计 (kg/h) 总湿负荷(kg/h) 冷指标(W/m2) 新风冷指标(W/m2) 总冷指标(W/m2) 总湿指标(kg/hm2) 1491 1286 1142 4664 7264 11075 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 1.49 1.48 1.43 1.37 1.28 1.19 1.09 0.99 0.89 0.81 0.75 0.72 0.71 1.99 1.98 1.94 87.2 37.6 1.87 91.1 36.4 1.79 110.6 34.9 1.69 1.59 212.8 31.2 1.49 1.39 234.6 27.7 1.32 167.3 26.2 1.26 103.7 25.1 1.22 74.8 24.5 1.21 72.9 24.2 75 81.6 153.8 255.5 38.6 38.3 33.1 29.4 113.6 120 124.8 127.5 145.5 186.8 244 284.9 262.3 193.5 128.9 99.3 97.2 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.04 0.04 0.04 0.04 0.03 0.03 0.03 0.03

每个房间的最大时刻的负荷

楼

楼房间 工程负荷最大值时刻的各项负荷值 9

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号 层 冷负荷 新风冷负荷 W 1号楼 1层 1001[办公室] 1002[办公室] 1003[办公室] 1004[值班室] 1005[办公室] 1006[办公室] 1007[训练用房] 1008[管理] 1009[控制室] 1010[值班室] 1011[电视转播室] 1012[会议室（25人）] 1013[售票室] 1014[内部管理室] 1015[内部管理室] 1016[贵宾室] 1017[接待室]

2246.1 2205 2001.4 2001.4 10

1.99 2.39 47.1 100 0.06 200 1.99 2.39 49.1 103.1 0.06 200 1673 250.2 0.25 0.35 7.3 56.2 0.01 25 2552.9 13694 358.7 500.4 0.5 0.7 7.3 44.6 0.01 50 0.3 0.5 9.2 361.4 0.01 50 18073 10007 9.93 12.44 171.6 481.5 0.21 1000 5703.9 5356.4 29963 10489 4740.7 9933.1 9933.1 4962.4 5086.3 9933.1 9933.1 W 1141.9 1141.9 228.4 228.4 1141.9 1141.9 2040.3 500.4 500.4 250.2 600.4 0.6 0.72 30.9 324.3 0.04 60 0.25 0.31 12.9 288.4 0.02 25 0.5 0.62 8.6 522.4 0.01 50 0.5 0.62 12.9 282.7 0.02 50 1.63 3.91 39.8 132.2 0.08 300 0.99 1.49 29.4 284.9 0.04 150 0.99 1.49 29.4 284.9 0.04 150 0.2 0.26 11.7 267 0.01 30 0.2 0.3 11.7 273.4 0.02 30 0.99 1.49 29.4 284.9 0.04 150 kg/h 0.99 kg/h 1.49 W/m2 29.4 W/m2 284.9 kg/hm2 m3/h 0.04 150 新风湿负荷 总湿负荷 新风冷指标 总冷指标 总湿指标 新风量

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1018[贵宾室] 1019[内部管理室] 1020[内部管理室] 1021[训练用房] 1022[训练用房] 1023[运动员休息] 1024[更衣室] 1025[医务室] 1026[裁判用房] 1027[新闻发布] 1028[尿检] 1029[记者用房] 1030[运动员休息] 1031[更衣室] 1032[大训练馆] 2层 2001[管理大] 2002[管理大] 2003[管理大] 2004[管理] 2005[管理]

1226 1226 2047 2047 2047 77529 2275.3 2001.4 10018 500.4 500.4 500.4 250.2 250.2 11

0.25 0.35 17.2 101.2 0.02 25 0.25 0.35 17.2 101.2 0.02 25 0.5 0.7 14.5 73.7 0.02 50 0.5 0.7 14.5 73.7 0.02 50 0.5 0.7 14.5 73.7 0.02 50 9.93 17.52 11.7 102.4 0.02 1000 1.99 2.99 103 220 0.15 200 2791.3 4332.9 1653.2 5910.6 2263.5 1650.6 2275.3 2001.4 1000.7 900.7 7505.4 1000.7 5003.6 3002.2 2.98 3.98 87.8 169.4 0.12 300 4.96 6.99 128.7 240.1 0.18 500 0.99 1.2 33.9 89.9 0.04 100 7.45 9.95 109.7 196.1 0.15 750 0.89 1.19 23.2 81.4 0.03 90 0.99 1.19 33.9 89.8 0.04 100 1.99 2.99 103 220 0.15 200 2791.3 2144.2 2144.2 2001.4 2001.4 3002.2 2.98 3.98 87.8 169.4 0.12 300 1.99 2.39 37.1 76.8 0.04 200 1.99 2.39 37.1 76.8 0.04 200 2552.9 500.4 0.5 0.7 7.3 44.6 0.01 50 1673 2205 2001.4 250.2 0.25 0.35 7.3 56.2 0.01 25 1.99 2.39 49.1 103.1 0.06 200 华中科技大学文华学院毕业设计（论文）

2006[管理大] 2007[管理大] 2008[管理大] 2009[冷饮吧台] 3层 3001[播音室] 3002[灯控，声控室] 3003[计时，计分室] 3004[体育馆大空间] 工程合计 2687855.2 1128326.3 1004742.6 799458 674.3 1211.2 1684.4 8003.7 2.28 108795 994.13 1500.95 118.9 252.4 0.18 101080 4148.1 1200.9 1.19 1.59 22 100.1 0.03 120 5674.2 4148.1 19374 2047 2047 2047 500.4 500.4 500.4 456.7 1200.9 1801.3 1.79 2.39 23.2 96.1 0.03 180 1.19 1.59 22 100.1 0.03 120 0.39 0.69 11.7 510.1 0.02 60 0.5 0.7 14.5 73.7 0.02 50 0.5 0.7 14.5 73.7 0.02 50 0.5 0.7 14.5 73.7 0.02 50

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第三章 空调系统方案确定

3.1 空调水系统方案

表3-1 冷水系统优缺点

类型 闭式 开式 同程式 异程式 两管制 三管制 四管制 单式泵 复式泵 变水量 特征 管路系统不与大气相接触，仅在系统最高点设置膨胀水箱 管路系统与大气相通 供回水干管中的水流方向相同；经过每一管路的长度相等 供回水干管中的水流方向相反；经过每一管路的长度不相等 供热、供冷合用同一管路系统 分别设置供冷、供热管路与换热器，但冷热回水的管路共用 供冷、供热的供、回水管均分开设置，具有冷、热两套独立的系统 优点 缺点 与设备的腐蚀机会少;不需克服与蓄热水池连接比较静水压力，水泵压力、功率均低。复杂 系统简单 与蓄热水池连接比较简单 易腐蚀，输送能耗大 水量分配，调度方便，便于水力平衡 需设回程管，管道长度增加，初投资稍高 不需设回程管，管道长度较短，水量分配，调度较难，管路简单，初投资稍低 水力平衡较麻烦 管路系统简单，初投资省 无法同时满足供热、供冷的要求 有冷热混合损失，投能同时满足供冷、供热的要求，资高于两管制，管路管路系统较四管制简单 系统布置较简单 管路系统复杂，初投能灵活实现同时供冷或供热，没资高，占用建筑空间有冷、热混合损失 较多 不能调节水泵流量，冷、热源侧与负荷侧合难以节省输送能耗，系统简单，初投资省 用一组循环水泵 不能适应供水分区压降较悬殊的情况 可以实现水泵变流量，能节省输冷、热源侧与负荷侧分系统较复杂，初投资送能耗，能适应供水分区不同压别配备循环水泵 较高 降，系统总压力低 系统中的供回水温度输送能耗随负荷的减少而降保持定值，负荷变化低 ，配管设计，可以考虑同时系统较复杂，必须配时，通过改变供水量的使用系数，管径相应减少 ，水备自控设备 变化来适应 泵容量、电耗相应减少 基于本建筑为大型的高层建筑，同时考虑到节能与管道内的清洁等问题，因而采

用了闭式系统，不予大气相接触，这样不仅是管路不易产生污垢和腐蚀，不需要克服系统静水压头，且水泵耗电较小。根据地理位置和建筑的特点只设一个水系统．由于设计属于多层建筑且冷媒水都在同侧回供，水系统可均设为水平同程式。

因该建筑水平面积较大且分区较多，故采用多台冷媒水泵，初步选定采用三台，两用一

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备。考虑到体育馆负荷较大，故采用两台螺杆式的冷水机组，冷却塔也采用两台。风机盘管供回水管上均设有调节阀，对应在制冷机房集水器和分水器之间设置压差控制器，起旁通之效，依据负荷的变化灵活的调节。为防止管网因杂质和积垢而造成水路堵塞影响使用，在制冷机组、水泵回水管上加电子水处理仪和除垢器．对机组统一采取减振措施，对机房要采取隔音措施，各个设备的出口处统一安装消声器

3.2 空调风系统方案

表3-2 全空气系统与空气－水系统方案比较

比较项目 设备布置与机房 全空气系统 空气－水系统 1.空调与制冷设备可以集中布置在机房 1.只需要新风空调机房、机房面2.机房面积较大层高较高 积小 3.有时可以布置在屋顶或安设在车间柱2.风机盘管可以设在空调机房内 间平台上 1.空调送回风管系统复杂、布置困难 1. 放室内时不接送、回风管 风管系统 2.支风管和风口较多时不易均衡调节风2.当和新风系统联合使用时，新量 风管较小 1.可以根据室外气象参数的变化和室内负荷变化实现全年多工况节能运行调节，节能与经充分利用室外新风减少与避免冷热抵消，济性 减少冷冻机运行时间 2.对热湿负荷变化不一致或室内参数不同的多房间不经济 使用寿命 使用寿命长 安装 设备与风管的安装工作量大周期长 1.灵活性大、节能效果好，可根据各室负荷情况自我调节 2.盘管冬夏兼用，内避容易结垢，降低传热效率 使用寿命较长 安装投产较快，介于集中式空调系统与单元式空调器之间 空调与制冷设备集中安设在机房便于管布置分散维护管理不方便，水系维护运行 理和维护 统布置复杂、易漏水 温湿度控可以严格地控制室内温度和室内相对湿对室内温度要求严格时难于满足 制 度 可以采用初效、中效和高效过滤器，满足空气过滤过滤性能差，室内清洁度要求较室内空气清洁度的不同要求，采用喷水室与净化 高时难于满足 时水与空气直接接触易受污染，须常换水 消声与隔必须采用低噪声风机才能保证室可以有效地采取消防和隔振措施 振 内要求 风管互相空调房间之间有风管连通，使各房间互相各空调房间之间不会互相污染 串通 污染，当发生火灾时会通过风管迅速蔓延 本设计为大型体育场馆的中央空调设计，系统的选定应注意经济，气流组织均匀，易于施工等，按负担室内空调负荷所用的介质来分类可选择四种系统——全空气系统、

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空气—水系统、全水系统、冷剂系统。鉴于体育场馆的房间形式的多样性，对于一楼，二楼的小房间均采用风机盘管加新风的方式，风盘只采用一次回风，对于体育馆大空间的送风采用全空气一次回风，回风与新风混合后统一由大空间四角上的大型风柜处理后，采用上送下回的送风方式，大训练馆因为有独立的机房，故采用独立的风冷式机组制冷，采用集中式侧送风，下回风。对于三楼，由于房间少，且房间的冷量比较小，如果采用风机盘管加新风的方式送风会显得比较浪费管材，故采用家用分体式空调机，而且布置灵活。对于大空间的送风口，因为其层高较高，不宜使用散流器，初步设定用旋流风口或者喷口送风。

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第四章 设备选型

4.1空气处理末端装置的选型

以中央大空间为例，根据其围护结构、照明和使用情况计算的冷负荷 Q= 2133kW,湿负荷为1500.95kg/h。

计算热湿比：

ε=

室内状态参数为26℃，在焓湿图（如上图）上确定室内状态点R，并从此点做热湿比为5115.15kJ/kg的过程线。采用露点送风，取过程线与Φ=93.9%线的交点为送风状态点S，室外状态点O。各状态点热湿处理计算状态参数见表4-1。

表4-1 热湿处理计算状态参数 温度 相对湿度 ℃ % 35.2 79 26 65 11 93.9 Qmw=5115.15kJ/kg。

状态点名称 室外点O 室内点R 送风点S 计算总送风量：

焓 kJ/kg 109.9 61.3 30.3 G=3600Q/1.2(iR-iS) =204440.9m/h

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再按卫生要求所取新风量：

Gw=g·n=20×5054=101080 m3/h

其中每人的新风量，取20m3/人·h。

则四个角的风柜风量为G=204440.9/4=51110 m/h

选择金光集团的立式风柜ZKL-36。 风量36000 m3/h，余压590pa冷量580.8kw，水阻35.1kp。

风柜选型 大会场 训练馆 冷负荷（w） 型号 台制冷量风量水量数 （kw） （m3/h） （T/H) 4 1 580.8 91.8 36000 6000 99.8 15.8 水阻（kpa） 35.1 25.6 3

2133068 ZKL-36 87546 ZKD-6

各个房间的风盘型号

风机盘管机组 房间号 1001 1002 1003 1004 1005 1006 1007 1008 1009 1010 1011 1012 1013 1014 1015 1016 1017 1018 1019

负荷（KW) 9933.1 9933.1 5086.3 4962.4 9933.1 9933.1 4740.7 10489.1 29963.1 5356.4 5703.9 18072.6 13693.9 2552.9 1673 2205 2246.1 2205 1673 型号 FP-102 FP-102 FP-102 FP-102 FP-102 FP-102 FP-51 FP-102 FP-204 FP-102 FP-136 FP-136 FP-136 FP-51 FP-34 FP-51 FP-51 FP-51 FP-34 台风量制冷量数 (m3/h) (kW) 2 2 1 1 2 2 2 2 3 1 1 3 2 1 1 1 1 1 1 1020 1020 1020 1020 1020 1020 510 1020 2040 1020 1360 1360 1360 510 340 510 510 510 340 5400 5400 5400 5400 5400 5400 2700 5400 10800 5400 7200 7200 7200 2700 1800 2700 2700 2700 1800 17

水流量水力損(l/min) 失（kpa） 15.32 15.32 15.32 15.32 15.32 15.32 7.89 15.32 30.4 15.32 20.47 20.47 20.47 7.89 5.3 7.89 7.89 7.89 5.3 40 40 40 40 40 40 30 40 40 40 40 40 40 30 30 30 30 30 30 噪声(dB) 49 49 49 49 49 49 44 49 54 49 50 50 50 44 42 44 44 44 42 华中科技大学文华学院毕业设计（论文）

1020 1021 1022 1023 1024 1025 1026 1027 1028 1029 1030 1031 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2552.9 2144.2 2144.2 2791.3 2275.3 1650.6 2263.5 5910.6 1653.2 4332.9 2791.3 2275.3 2047 2047 2047 1226 1226 2047 2047 2047 19374 FP-51 FP-51 FP-51 FP-51 FP-51 FP-34 FP-51 FP-51 FP-68 FP-34 FP-85 FP-51 FP-51 FP-51 FP-51 FP-51 FP-34 FP-34 FP-51 FP-51 FP-51 FP-204 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 510 510 510 510 510 340 510 510 680 340 850 510 510 510 510 510 340 340 510 510 510 2040 2700 2700 2700 2700 2700 1800 2700 2700 3600 1800 4500 2700 2700 2700 2700 2700 1800 1800 2047 2047 2047 10800 7.89 7.89 7.89 7.89 7.89 5.3 7.89 7.89 10.52 5.3 12.87 7.89 7.89 7.89 7.89 7.89 5.3 5.3 7.89 7.89 7.89 30.4 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 40 44 44 44 44 44 42 44 44 46 42 47 44 44 44 44 44 42 42 44 44 44 54 新风机组的选型按照新风机组所需送出的新风量来选取

四个新风机组所承担的新风量风别为485m3/h，425m3/h，3825m3/h，2110m3/h。

新风机组的选型 型号 冷量风量台水阻力机外静（kw） （m3/h） 数 （kp） 压（pa） 2500 4000 564 1 1 2 18 60 1.8 190 160 90 TFD-026 15.4 TFD-040 23.4 TFD-010 3.5

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第五章 风管及水管的水力计算

5.1 风管水力计算概述

送、回风管管径的确定都是用假定流速法计算得到的。按照经济技术要求先假定风管内空气的流速，再根据风管的风量确定风管的断面尺寸和阻力，然后对各支路的压力损失进行调整，使其在一定范围内达到平衡。

计算步骤：

（1）根据建筑物的平面图，确定通风机和各种空气处理设备的位置；划分空调区域，布置最合理的送风和回风管线。

（2）确定每个空调区域，不同空调房间的送风口、回风口的型式、位置、个数和风量。

（3）根据以上资料绘制风管系统的草图（管道走向示意图）；图中应对各管段进行编号，并标明各管段的长度和风量。为简化起见，以两管件间的中心线长度作为计算长度，忽略其间附件（如三通、弯头、变径管等）的长度。

（4）选择风管内合适的风速。风速高，风管截面小，材料消耗少，投资费用省，但系统阻力增加，动力消耗大，运行费用增加。反之风速低，阻力小，动力消耗少，但风管截面大，占用建筑空间多，投资费用增加。通常对钢风管和塑料风管，干管的风速为6~14m/s，支管风速为2~8m/s；对于砖砌或混凝土风管，干管风速为4~12m/s，支管风速为2~6m/s。本设计取主干管风速7m/s，支管风速3m/s。

（5）根据各管段的风量和选定的流速，确定各管段的截面尺寸。截面尺寸圆整时，应尽可能地采用标准风管。

（6）根据确定的风管截面尺寸，计算各管段的实际流速、沿程阻力和局部阻力。应注意的是，和热水管网计算一样，计算从风管系统中最不利的环路开始。最不利的环路阻力就是风管系统的总阻力。

（7）对并联管段进行阻力平衡。如果各支管之间的阻力不平衡，则需改变风管尺寸，重新计算。各并联支管之间的计算压力损失差值应小于15%。对于难于平衡的支管系统，可在该支管上加装调节阀，利用阀门开启的大小来平衡各支管的阻力。

（8）选择通风机，此时应注意通风机的工作特性曲线和工作状态点是否是满足要求。

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5.2 确定风管尺寸

风量和风速都已经确定，风管的尺寸可以根据式(4-1)计算：

L?3600abV

（4-1）

式中 L——风管的风量，m3/h； a、b——矩形风管的长和宽，m； V——风管的风速，m/s。 风管当量直径de用下式计算：

de?主送风管道：

ab?L3600V2aba?b (4-2)

(4-3)

查得管道的标准尺寸，再确定主送风管内的风速V： V?L3600ab (4-4)

5.3 风管阻力计算

风管内空气流动阻力主要包括沿程阻力和局部阻力。

5.3.1 沿程阻力

沿程阻力主要是发生在流动的空气与风道内壁之间，计算公式是：

?Pm???式中 λ－摩擦阻力系数；

De－风道当量直径，m； V－风道内空气平均流速，m/s；

20

1??vDe22 (4-5)

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ρ－空气密度，kg/m3。

一般情况下空调空气流动都在紊流过渡区，摩擦阻力系数λ主要用下面超越方程式进行迭代计算：

1?K2.51??2lg????Re???3.7?De??? (4-6) ?式中 K—风道的粗糙度，mm，取0.15mm；

De－风管的当量直径，m； Re－雷诺数。

矩形的当量直径De由式4-7计算： De?2a?ba?b (4-7)

式中 a，b－为矩形风道的边长，m。 沿程阻力则为：

?P?Rm?l

(4-8)

式中 Rm--比摩阻，Pa/m；

L—管段长度，m。

5.3.2局部阻力

在风道系统中总是要安装一些特别的管件用以调节风管内的风速或调整风管内的风压、流量、流动方向等。典型的管件如弯头、三通、变径管、调节阀、风口等。 这些管件的引起的局部阻力按下式计算： Z??其中 ξ－局部阻力系数；

v－与ξ相对应的断面空气流速，m/s； ρ－空气密度，kg/m3。

风管的材料全部选用镀锌钢板（K=0.15）制作。

??v22 (4-9)

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5.4 风管阻力的校核

按照分支节点阻力平衡的原则确定并联管路（或支风管）的断面尺寸后，要求两分支管的阻力不平衡率：对一般通风系统，应小于15%，除尘系统应小于10%。当并联管路阻力差超过上述规定的要求时，可采用下列方法调整阻力使其平衡。

（1）调整支管管径。此方法通过改变支管管径来改变支管的阻力，达到阻力平衡。 （2）增大风量。 当两支管的阻力相差不大时，例如，在20%以内，可以不改变支管管径，将阻力小的那段支管的流量适当加大以达到阻力平衡。

（3）增加支管局部压力损失。 通过改变阀门开度，或者增加阀门个数来调节管道阻力，是最常用的一种增加局部阻力的方法。

由于本设计支管路很多，用前两种方法调节阻力平衡相当麻烦且设计的时间不够多，因此本设计采用增加支管局部压力损失的方法，也就是通过阀门调节使阻力在一定范围内达到平衡。

5.5 水管管径的确定

采用假定流速法，根据管道允许流速，确定管道面积，查找对应标准管径，再求出管内实际流速。计算公式：

2 qs???d?v4 (4-10)

式中 qg——计算管段的设计秒流量，m/s； d ——计算管段的管径，m；

v ——管段中的流速，m/s。

3

5.6 水管阻力计算

水管的水头损失包括沿程水头损失和局部水头损失。

5.7 沿程水头损失

计算公式：

hr?i?L (4-11)

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式中 hy——管段的沿程水头损失，kPa； i ——单位长度的沿程水头损失，kPa /m； L ——管段长度，m.

5.8 局部水头损失

由于在实际工程中给水管网的局部水头损失，一般不作详细计算，可按管网沿程水头损失的百分数采用，生活、生产、消防共用给水管网为20％。

5.9 水管水力计算步骤

（1）绘制水管布置系统图，对管路进行编号. （2）选取最不利环路和最有利环路，进行水力计算；

（3）根据管内允许流速，假定流速，选择标准尺寸，然后确定实际流速； （4）计算各管段的沿程阻力和局部阻力，计算过程中，将局部阻力按占沿程阻力20%计算，最后校核阻力。 水利计算详见附表。

5.10 冷凝水管设计

由于各种空调设备如风机盘管机组等在运行的过程中产生的冷凝水，必须及时予以排走。冷凝水的管路设计，应注意以下各要点：

（1）风机盘管凝结水盘的进水坡度不应小于0.01。其它水平支干管，沿水流方向，应保持不小于0.003的坡度，且不允许有积水部位；

（2）当冷凝水盘位于机组内的负压区段时，凝水盘的出口处必须设置水封，水封的高度应比凝水盘处的负压（相当于水柱高度）大50％左右。

（3）冷凝水管道宜采用聚氯乙烯塑料管或镀锌钢管，不宜采用焊接钢管。 （4）为了防止冷凝水管道表面产生结露，必须进行防结露验算。当采用聚氯乙烯塑料管时，一般可以不进行防结露的保温和隔汽处理；而采用镀锌钢管时应设保温层。

（5）设计和布置冷凝水管路时，必须认真考虑定期冲洗的可能性，并应设计安排必要的设施。

（6）冷凝水管的公称直径DN（mm），应根据冷凝水的流量计算确定。

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一般情况下，每1KW冷负荷每1h大约产生0.4kg左右的冷凝水；在潜热负荷较高的场合，每1KW冷负荷每1h大约产生0.8kg左右的冷凝水。

查《民用建筑空调设计》表8-20得到下列数据，近似选定冷凝水管的公称直径：

Q≤7KW， DN=20mm； Q=7.1-17.6 KW， DN=25 mm； Q =17.7-100 KW， DN=32 mm； Q =101-176 KW， DN=40 mm； Q =177-598 KW， DN=50 mm； Q =599-1055 KW， DN=80 mm； Q =1056-1512 KW， DN=100 mm； Q =1513-12462 KW， DN=125 mm； Q≥12462KW， DN=150 mm。 本设计的冷凝水管采用聚乙烯塑料管，可以不加防止二次结露的保温层；所有办公室的风机盘管的冷凝水管管径均为DN20；新风机组冷凝水管管径均为DN32，每层所有冷凝水汇集后排放至卫生间下水口。

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第六章 气流组织校核

6.1以训练馆的气流组织为例

选取送风温差为6.5℃，计算总送风量，

Ls=3.6Qx/1.2*1.01*△ts=3.6*10943.3/（1.2*6.5*1.01）=5000m3/h

设喷口直径为ds=0.5m。人们活动区高度为2m。要求每股射流射程为x=9m，落差为6-2=4m。计算相对落差和相对射程： Y/ds=4/0.5=8 x/ds=9/0.5=18 计算阿基米德数Ar：

0.0249

计算喷口的送风速度Vs：

2.069

则校核射流末端的轴心速度Vx(m/s)和平均速度Vp(m/s);

2.069*0.48/(0.07*9/0.5+0.145)=0.7

Vp=0.5Vs=0.5*0.7=0.35m/s 基本满足空调的要求。

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第七章 冷热源系统设计

7.1制冷机组的选择

7.1.1空调机房总冷负荷

Qo=αQa

Qo----空调机房冷负荷 Qa----空调系统总冷负荷

α ----附加系数，同时使用系数考虑取为0.8，安全系数为1.2，冷损失95%，由总楼负荷估算可得，整栋楼的最大负荷Qa=2688Kw 则冷冻机房总冷负荷：Qo =0.8×1.2×95%× 2688 kw=2451kw

根据以上计算所得冷量及设备参数，本楼适选用2台LSBLG-1240型水冷型螺杆式冷水机组，以HCFC22为制冷剂，单台额定工况制冷量为1226KW，夏季供空调系统冷量；LSBLG-1240型水冷型螺杆式冷水机组性能参数如表7-1。

表7-1 冷水机组性能参数表

型号 项目 单位 LSBLG-1240 额定工况制冷量 kW 1226 冷凝器 型式 管壳式换热器 冷却水流量 m3/h 274 冷冻水流量 m3/h 211 长L mm 4800 宽W mm 1700 外形尺寸 高H mm 2400 运行重量 kg 6200 【说明】：1 制冷量标准工况为冷凝器进出水温度30/35℃，蒸发器进出水温度12/7℃，水温差5℃； 2 冷冻水温度范围5-25℃，冷却水温度范围为18-37℃ 机组校核：当2台机组完全运行时，总制冷量为：1226*2=2452kw，满足最大负荷的情况；当只运行1台机组时，制冷量为：1226kw，满足50％最大负荷的情况。故所选的制冷机组符合要求。

7.1.2选用制冷剂种类及系统形式：

制冷剂：建筑空调制冷系统对卫生条件要求较高，因此选择HCFC22作为制冷剂。 系统形式的选择：由于该设计空调系统较大，且选用2台型号相同的制冷机组，为保证系统经济合理，运行可靠，使用安全，季节变化时调节灵活，维修方便不影响其正常运行，本设计选择并联式系统。

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7.2冷冻水泵的选择

7.2．1 冷冻水泵的选择计算

查《实用供热空调设计手册》可知，关于水泵的选型主要要注意以下几点： （1）首先要满足最高运行工况的流量和沿程，并使水泵的工作状态点处于高效率范围。

（2）泵的流量和沿程应有10～20﹪的富裕量。 （3）多台泵并联运行时，应尽可能选择同类型号水泵。

先计算水泵所需扬程，水泵所需克服的阻力主要有以下四个方面构成。

（1）冷水机组阻力：由机组制造厂提供，LSBLG-1240螺杆式水冷机组的阻力为45kPa。

（2）管路阻力：经水力计算可知管路阻力为102kPa。

（3）空调未端装置阻力：末端装置的类型有风机盘管机组，组合式空调器等。查取FP系列风盘的水阻力为30kPa。

（4）调节阀的阻力：空调房间总是要求控制室温的，通过在空调末端装置的水路上设置电动二通调节阀是实现室温控制的一种手段。二通阀的规格由阀门全开时的流通能力与允许压力降来选择的。如果此允许压力降取值大，则阀门的控制性能好；若取值小，则控制性能差。阀门全开时的压力降占该支路总压力降的百分数被称为阀权度。水系统设计时要求阀权度S>0.3，于是，二通调节阀的允许压力降取40kPa。

所以该建筑空调系统最大流量为冷水机组总的流量可查得为：

G=485m3/h。

最大扬程即为前面各项阻力之和：

ΔP＝45+102+30+40=217kPa

总阻力为：

ΔP＝217×（1+15﹪）＝250kPa。

因为流量比较大，因此采用两台水泵并联使用并备用一台，所以每台水泵所要达到的流量为242.5m3/h，扬程250kPa，即25.5mH2O。选用型卧式离心泵IS-200-150-400，其参数如下：流量324m3/h，扬程32.8m，转速N： 1450r/min。该设备具有高效节能、机电一体占地面积少性能稳定等优点。 7.2.2 冷冻水泵配管布置

进行水泵的配管布置时，应注意以下几点：

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（1） 安装软性接管：在连接水泵的吸入管和压出管上安装软性接管，有利于降低和减弱水泵的噪声和振动的传递。

（2） 出口装止回阀：目的是为了防止突然断电时水逆流而时水泵受损。 （3） 水泵的吸入管和压出管上应分别设进口阀和出口阀；目的是便于水泵不运行能不排空系统内的存水而进行检修。。

（4） 水泵的出水管上应装有温度计和压力表，以利检测。如果水泵从地位水箱吸水，吸水管上还应该安装真空表。

（5） 水泵基础高出地面的高度应小于0.1m，地面应设排水沟。

7.3冷却水泵的选型

7.3.1 冷却水系统类型的确定

查《空气调节设计手册》，采用开式冷却水系统，对于开始冷却水系统的水质，应符合现行国家标准《工业处理设计规范》的要求，考虑到城市用水问题，该建筑位于城市区域，因此不适合采用直流式供水系统，故采用循环冷却水系统，该类冷却水系统在空调工程中大量采用，只需要补充少量的补给水，但也需要增设循环水泵合冷却构筑物，通风方式采用机械通风冷却循环系统，采用机械通风冷却塔，用自来水补充，由于冷却水量、温度、压力等参数直接影响到制冷机的运行工况，尤其在当前空调工程中大量采用自控程度高的各种冷水机组，因此机械通风循环系统被广泛地应用。 7.3.2冷却塔的确定

由前面的冷水机组选型可知，每台冷水机组的冷却水量为274m3/h，总水量548m3/h。选用由浙江联丰股份有限公司生产的冷却塔，该类冷却塔具有外形尺寸小、高度低、重量轻、结构设计先进、噪声低、漂水极少等优点。选用广州恒星冷冻机械制冷有限公司型号为HD-300的冷却塔，数量2台，其每台参数如下：冷却水量300m3/h，风机直径3000mm，冷却塔布置在顶层屋面。 7.3.3 冷却水系统设计 机组的冷凝器阻力为45kp 冷却塔的阻力为34kp 冷却水管的阻力218kp

总阻力为ΔP＝45+34+218=297kp，合计30.3m水柱，加上高差水静压18.6m水柱，总共48.9m，因此G=274*1.15=315.1m3/h，ΔP＝48.9*1.15=56.235m水柱。选用

IR-200-150-400型水泵，台数3台，并联使用，其中一台备用。其参数如下：流量400m/h，

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扬程50m，，转速N：1450r/min.

7.4 分水器和集水器的尺寸

供水集管又称分水器（或分水缸），回水集管又称集水器（或回水缸），它们都是一段水平安装的大管径钢管。冷水机组生产的冷水送入供水集管，再经供水集管向各支系统或各分区送水，各支系统或各分区的空调回水，先回流至回水集管，然后由水泵送入冷水机组。供回水集管上的各管路均应设置调节阀和压力表，底部应设置排污阀或排污管（一般选用DN40）。

供回水集管的管径按其中水的流速为0.5～0.8 m/s范围确定。管长由所需连接的管的接头个数、管径及间距确定，两相邻管接头中心线间距为两管外径+1200mm，两边管接头中心线距集管断面宜为管外径+60mm。

图5-2 集水器和分水器的构造图

7.4.1分水器和集水器的选型计算

查取《实用供热空调设计手册》可知，集管的直径可以按并联接管的总流量通过集管时的断面流速v＝1.0～1.5m/s来确定。两根并联管的管径分别为DN100，流速2.0m/s。其断面面积为：

F?14?dn?214?3.1416?1002?1/4*3.14*(2002?402?322?41309.84mm2

取v＝1.2m/s

则集管应有的截面面积为：

F??41309.84?2.01.2?68849.73mm2

相应的直径为：

D?4?68849.73?3.1416?296mm

故选用DN300的管道作为集管。

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致 谢

经过几个月的努力，我的毕业设计《武汉市某体育馆中央空调设计》已经完成。虽然在毕业设计过程中有时候会觉得很累，总觉得是在不停的改，不停的摸索。它虽然繁琐了些，但都是有一定的规律，且有很强的原则性，应用的不仅仅是书上的知识，更要对它有个全方面的综合考虑。刚开始，面对这么多要设计的内容和要求，自己感到很迷茫、无助，拿着题目不知道怎么下手。一时间却不知道如何开始毕业设计，是我的老师对我的精心教导和帮助，使我从迷茫中迅速找到方向，从而让自己始终保持着很高的设计热情，这里我要感谢我的指导老师，

设计开始时，老师定期检查指导我们的进度，认真指出每个同学所存在的问题。很多不懂的问题，老师都会一个一个地解答，在毕业设计期间，细心为我们指导，给了我们许多宝贵的意见，使我们的设计一步步的完善。态度特别和蔼，感谢金香菊老师！

还要感谢我们班其他的同学，他们也给予了我很多帮助，设计时间安排的比较紧，尤其到了后来，老师去上课没在的时候，他们在自己时间紧的情况下给我解决了很多问题。

毕业设计是我们大学里面所学专业知识的总结，由于未从事过实际工程设计，所以有很多参数资料都来源于参考书籍和规范手册，再加上没有实际工作经验，所以疏漏错误百出，还请各位老师指出，学生感激不尽！

最后，再次感谢老师们的悉心指导和同学们的热情帮助！

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参考文献

[1] GB50019-2003.采暖通风与空气调节设计规范[S]. [2] GB50045-95.高层民用建筑设计防火规范[S].

[3] Aldes.Centralized zoning air handling system “TEMPERATION” installation guide. Proceedings of Healthy Building, IAD ’97 Washington DC,1997

[4] Proceedings of Indoor Air Quality, Ventilation & Energy Conservation in Building. IAQVEC 2001

[5] GB50189-2005.公共建筑节能设计标准.北京：中国建筑工业出版社，2005 [6] 陆耀庆主编.供热空调设计手册.北京：中国建筑工业出版社（第一版），1993 [7] 路延魁著.电子工业部第十设计研究院主编.《空气调节设计手册》（第二版）.北京：中国建筑工业出版社，1995

[8] 赵荣义等. 简明空调设计手册. 北京：中国建筑工业出版社. 1998

[9] 周邦定主编.中央空调设备选型手册.北京：中国建筑工业出版社（第一版），2002

[10] 蒋永琨主编.高层建筑消防设计手册.上海：同济大学出版社，1995 [11]李娥飞编著.暖通空调设计通病分析手册.北京：中国建筑工业出版社，1991 [12] 付祥钊主编.流体输配管网.北京，中国建筑工业出版社，2005

[13] 贺平，孙刚编著.供热工程（第三版）.北京：中国建筑工业出版社，1993 [14] 陆亚俊主编.暖通空调.北京：中国建筑工业出版社，2002

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[5] GB50189-2005.公共建筑节能设计标准.北京：中国建筑工业出版社，2005 [6] 陆耀庆主编.供热空调设计手册.北京：中国建筑工业出版社（第一版），1993 [7] 路延魁著.电子工业部第十设计研究院主编.《空气调节设计手册》（第二版）.北京：中国建筑工业出版社，1995

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