上海某学校实验室空调系统设计说明书

本页用作设计作品封面

上海某学校实验室空调系统设计说明书

1、设计项目和工程要求

设计项目是上海某学校实验室空调系统，该校的实验室位于六层楼的第五层，层高为3.9m。实验室内外墙厚均为240mm，K=2.25W/(m2〃℃)；隔断厚120mm。实验室北外窗为单层铝合金框玻璃窗，长×宽=3600 mm×2200 mm。空调区为两间恒温恒湿实验室，面积分别实验室1为56.4 m 2，实验室2为64.8m2，总面积为121.2 m2。而机房，走廊，楼梯间等都是非空调区。

室内空气设计参数：

tn?20?1℃ ?n?6000?500

该实验室为教学实验室，其开放时间为8:00—18:00，实验室的可容纳实验人员为实验室1有20人，实验室2 有28人。

2、气象条件

由《空气工程》可查的上海当地的设计参数： 上海 冬季通风室外计算温度/oC 夏季通风室外计算温度/oC 夏季通风室外计算相对湿度（%） 冬季空气调节室外计算温度/oC 冬季空气调节室外计算相对湿度（%） 夏季空气调节室外计算干球温度/oC 夏季空气调节室外计算湿球温度/oC 夏季空气调节室外计算日平均温度/oC 冬季室外平均风速（m/s） 夏季室外平均风速（m/s） 冬季室外大气压力/Pa 夏季室外大气压力/Pa 北纬 东经 3.5 30.8 69 -1.2 74 34.6 28.2 31.3 3.3 3.4 102647 100573 31.24° 121.27° 4、空调系统方式室外选择及其依据和服务范围

集中全空气系统的缺点是风管占用空间较大，优点是在人员较多的空气调节区新风比例较大，与风机盘管加新风等半集中式空气-水式系统相比，多占用空间不明显，人员较多的大空间空调负荷和风量较大，便于独立设臵空调风系统，集中式全空气定风量系统易于改变新回风比例，必要时可实现全新风系统，能够获得较大的节能效果，且设备集中，便于维修管理。另外，集中式全空气定风量系统易于消除噪声、过滤净化和控制空气调节区温湿度，且气流组织稳定。

《采暖通风与空气调节设计规范》（GB50019-2003）6.3.5规定：当空气调节区允许采用较大送风温差或室内散湿量较大时，应采用具有一次回风的全空气定风量空气调节系统。

《公共建筑节能设计规范》（GB50189-2005）5.3.2规定：房间面积或空间较大，人员较

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多或有必要集中进行温湿度控制的空气调节区，其空气调节风系统宜采用全空气系统，不宜采用风机盘管系统。

本项工程是为一个层高为3.9米的实验室空调系统，3.9米的层高，可以独立设臵空调风系统，而实验室有可能排出的是有害气体，所以必要时要实现全新风系统，另外，房间面积较大，人员也比较多，宜采用全空气系统，综合各方面因素，本工程选择采用一次回风的全空气定风量空气调节系统。

5、风系统的设计说明

对于民用舒适性空调，风管材料一般采用薄钢板涂漆或镀锌薄钢板，本设计采用镀锌薄钢板，该种材料做成的风管使用寿命长，摩擦阻力小，风道制作快速方便，通常可在工厂预制后送至工地，也可在施工现场临时制作。

风管的形状一般为圆形和矩形，圆形风管强度大，耗材量少，但占有效空间大，其弯头与三通需较长距离，矩形风管占由空间较小，易于布臵、明装较美观的特点。本设计采用矩形风管，而且矩形风管的高宽比控制在2.5以下。

风管用镀锌薄钢板制作，用带玻璃布铝箔防潮层的离心玻璃棉板材保温，保温层厚度δ＝30mm。按房间的空间结构布臵送回风管的走向，并计算各管段的风量。吊顶中留给空调的高度约为900mm。送回风管空间交汇处，回风管干管安臵在送风干管上部。根据室内允许噪声的要求，风管干管流速取5-6.5m/s，支管取3～4.5m/s来确定管径。

本空调系统采用下部回风的方式。根据《空气调节设计手册》知房间下部回风，在不靠近操作位臵布臵时，回风口的风速为3.0-4.0m/s，取4m/s,水平支风道推荐风速3.0-4.5m/s，也取4.0m/s，风机入口取4m/s，主风道推荐风速5-6.5m/s，取6m/s。设6个回风口，每个回风口的流量=0.958/6=0.16 m3/s=575 m3/h,根据回风口的风量和风速查《实用供热空调设计手册》陆耀庆主编p1962，选择单层百叶回风口，尺寸250mm×200mm。

上海某学校实验室空调系统设计计算书

说明：以下计算以每种只举一例进行计算，其他均列表汇总。

1、空调房间冷负荷计算及汇总

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?KF(t'wl-tnx) (1-1)

（twl?td）k?k? （1-2） twl?式中：

CL——外墙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?℃) ； tNx——室内计算温度，℃；

twl——外墙冷负荷计算温度的逐时值，℃；

td——地点修正值； k?——吸收系数修正值；

——外表面换热系数修正值。

由《空调工程》附录7查得北京地区北外墙的冷负荷计算温度逐时值twl；根据附录9查得td为1.2；根据aw=18.6W/(㎡℃),查课本57页表3—7可得ka=1.0；取 k?=1.0；K=2.25

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k?

W/(㎡℃)按式（1-1）算出北外墙逐时冷负荷，计算结果列于表1。

F?6?3.9?3.6?2.2?30.96㎡

实验室2的西外墙和东外墙的瞬变传热引起的冷负荷计算与北外墙的相似，不再复述，其计算结果分别列于表2和表3。

2.内墙稳态传热引起的冷负荷

CL?KF(tls?tNx) （1-3） 式中：

tls?twp??tls （1-4）

CL、F、K、tNx——同式（1-1）；

?tls——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，℃； ——夏季空气调节室外计算日平均温度，℃。

实验室2的东内墙冷负荷计算如下：已知K=2.25W/(㎡℃);F?1.8?3.9?7.02㎡；

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twp

twp=31.3℃; ?tls取4℃，则tls=31.3+4=35.3℃；tNx=20℃，根据式（3—2）求得冷负荷，

计算结果列在表4。实验室2的西内墙、南内墙，实验室1的西内墙、东内墙，南内墙的冷负荷计算方法与实验室2东内墙冷负荷的计算方法一样，故不再复述，其计算结果分别列于表5，表6，表7，表8，表9中。

3. 外玻璃窗瞬变传热引起的冷负荷

CL?CwKwFw(twl?td?tNx) (2-5) 式中 ：

CL、tNx——同式（2-1）；

Kw—— 外玻璃窗传热系数，W/(m2?k )； Fw—— 窗口面积，m2；

twl—— 外玻璃窗的冷负荷温度的逐时值，℃； Cw—— 玻璃窗传热系数的修正值，取Cw=1.0； td—— 地点修正值，取td=1。

根据

?i?8.7（Wm/22?K）,

?0?3.5?5.6??3.5?3.6?2.2?15.82W/m2?K可知Kw?2.93W/m?K

实验室A北外窗瞬变传热引起的冷负荷计算结果列于表10

1.2 透过玻璃窗的日射得热引起的冷负荷

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CL?CaCsCiFwDj,maxCLQ

(2-6)

式中 ：

CL——透过玻璃窗的日射得热引起的冷负荷，W；

Ca—— 有效面积系数；

Fw—— 窗口面积，m2；

Cs—— 窗玻璃的遮阳系数；

Ci—— 窗内遮阳设施的遮阳系数；

Dj,maxCLQ

——日射得热因数；

——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Ca?0.85；窗内遮阳设施设为白布帘

Ci?0.5；玻璃为普通玻璃，Cs=1.00；上海纬度31.24°，Dj,max=116w/㎡，上海为北区，可查知北区内有遮阳的玻璃窗冷负荷的逐时值，列于表11中。

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?1000n1n2NCLQ (2-7) 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；

C LQ——照明散热冷负荷系数。

实验室选择暗装荧光灯，安装有镇流器，设在顶棚内，取n1=1.0，灯罩隔热系数n2=0.6，实验室2设32w的14支荧光灯，实验室1设36w的12支荧光灯，开灯时间为上午8:00至晚上16:00，开灯时数10小时，实验室2和实验室1照明散热形成的冷负荷计算结果见表12和表13。

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