北京市居住建筑采暖空调系统设计——基于建筑气候设计原理工程设计实践
2 设计原则及内容
本工程采暖空调系统设计根据甲方提供的设计任务书，并参照现行国家颁发的有关规范、标准进行设计，具体有：
（1） 《采暖通风与空气调节设计规范》GB50019-2003 （2） 《公共建筑节能设计标准》GB500189-2005 （3） 《实用供热空调设计手册》第二版
（4） 《通风与空调工程施工质量验收规范》GB50243-2002 （5） 《采暖通风与空气调节制图标准》GB/T50114-2001 （6） 《地面辐射供暖技术规程》JGJ 142-2004 （7） 《多联机空调系统工程技术规程》JGJ174-2010
本工程暖通空调的设计内容主要包括：多联机空调系统设计、散热器采暖系统设计、低温地板辐射采暖系统设计。
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3 设计计算参数
3.1 室外空气计算参数
依据《采暖通风与空气调节设计规范》（GB50019-2003），北京室外计算参数如下： 夏季：空调室外计算（干球）温度33.2℃，空调室外计算（湿球）温度26.4℃，通风室外计算（干球）温度30℃，室外平均风速1.9m/s，室外大气压99.86kPa；
冬季：空调室外计算（干球）温度-12.0℃，采暖室外计算（干球）温度-9.0℃，通风室外计算（干球）温度-5.0℃，室外平均风速2.8m/s，室外大气压102.04kPa。
3.2 室内设计参数
本设计室内设计参数见表3.1。
表3.1 室内设计参数
夏季室内计算参数
主要房间类型
公建
卫生间 厨房 卧室 起居室 书房
干球温度℃ 26 28 28 26 26 26
冬季室内计算参数 干球温度℃ 18 16 16 18 18 18
相对湿度% 60 60 60 60 60 60
相对湿度% 60 60 60 60 60 60
3.3 其他设计参数
各功能房间其它设计参数见表3.2。
表3.2 各功能房间照明等设备功率及人数
参数名称 房间人数 设备功率 灯光功率 新风量
数值 10m2/人 10W/m2 10W/m2 30m3/（h·人）
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4 冷负荷、热负荷及湿负荷计算
本设计采用冷负荷系数法计算空调设计冷负荷。设计冷负荷主要包括围护结构冷负荷（外墙和屋面瞬变传热引起的冷负荷、外玻璃窗瞬变传热引起的冷负荷、外窗日射得热冷负荷、内围护结构冷负荷），室内热源散热冷负荷（人员、照明散热和设备散热）。
根据《采暖通风与空气调节设计规范》（GB50019—2003）规定，冬季热负荷包括围护结构的基本耗热量、附加耗热量和通过门窗缝隙的冷风渗透耗热量两部分。围护结构附加耗热量考虑朝向修正、风力附加、高度附加。
4.1 夏季冷负荷计算
（1）外墙和屋面逐时传热形成的冷负荷
在日射和室外气温综合作用下，外墙和屋面逐时传热形成的冷负荷可按下式计算：
Qc(τ)=AK[KρKα(Tc(τ)+Td)-Tr] （4-1）
式中，Qc(τ)―外墙和屋面逐时传热形成的冷负荷，W；
A —外墙和屋面的面积，m2；
Kρ —吸收系数修正值，外墙取0.94，屋面取0.88； Kα —放热系数修正值，取1.0；
K—传热系数，外墙0.42W/( m2·℃)，屋面为0.44W/( m2·℃)； Tc(τ) —冷负荷计算温度的逐时值，℃； Tr—室内计算温度，26℃； Td —地点修正值，℃，北京为0℃。 （2）外玻璃窗逐时传热形成的冷负荷
在室内外温差作用下，通过外玻璃窗传热形成的冷负荷可按下式计算：
Qc(τ)= cw K A(Tc(τ)+ Td- Tr) （4-2）
式中，Qc(τ)―外玻璃窗逐时传热形成的冷负荷，W； A―窗口面积，m2；
cw―外玻璃窗传热系数修正值，双层金属窗框、80%玻璃，取1.2； K ―外玻璃窗的传热系数，南向取3.3W/( m2·℃)，北东西向取2W/( m2·℃)； Tc(τ) ―外玻璃窗冷负荷计算温度的逐时值，℃； Tr―室内计算温度，26℃；
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Td―地点修正值，℃，北京为0℃。 （3）内围护结构逐时传热形成的冷负荷
在室内外温差作用下，通过内围护结构传热形成的冷负荷可按下式计算：
Qc(τ)= Ki Ai(To·m+ Ta- Tr) （4-3）
式中，Qc(τ)―内围护结构逐时传热形成的冷负荷，W； Ai―窗口面积，m2；
Ki ―内围护结构的传热系数，内墙1.02W/( m2·℃)，内门1.5 W/( m2·℃)； To·m―夏季空调室外计算日平均温度，北京为28.6℃；
Ta―附加升温，1℃ Tr―室内计算温度，26℃； （4）外玻璃窗日射得热形成的冷负荷
透过玻璃窗进入室内的日射得热形成的逐时冷负荷按下式计算：
Qc(τ)= A CaCiCs Dj.max Clq （4-4）
式中，Qc(τ)―外玻璃窗日射得引起的冷负荷，W； A ―窗口面积，m2；
Ca―外玻璃窗的有效面积系数，双层钢玻璃窗取0.75；
Ci ―窗内遮阳设施的遮阳系数，设活动百叶内遮阳设施，取0.6； Cs―窗玻璃的遮阳系数，双层3mm厚，取0.86；
Dj.max―日射得热因数，W/m2，东西向599，南向302，北向114，； Clq ―窗玻璃的冷负荷系数。 （5）人员散热引起的冷负荷
人员散热引起的冷负荷分为显热负荷和潜热负荷。
Qc(τ)＝Ql+Qq=α(ClqqsΦn+qlΦn ) （4-5）
式中，Ql ―人体显热散热引起的冷负荷，W； Qq―人体潜热散热引起的冷负荷，W；
Clq ―人体显热散热的冷负荷系数，见《暖通空调》附录2-23；
qs―不同室温和劳动性质成年男子显热散热量，W，见《暖通空调》表2-13； ql ―不同室温和劳动性质成年男子潜热散热量，W，见《暖通空调》表2-13； n ―室内全部人数；
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Φ―群集系数，取0.93；
α—房间人员逐时在室率，见《公共建筑节能设计标准》续表B.O.6-1。 （6）照明及设备散热引起的冷负荷
室内照明方式为荧光灯暗装。
Qc＝Clqn1n2N （4-6）
式中，Qc(τ)―照明及设备散热引起的冷负荷，W； Clq ―照明及设备散热的冷负荷系数； n1―镇流器的功率系数，暗装荧光灯取1.0； n2―灯罩隔热系数，取0.6； N―照明灯具及设备功率，W。 （7）新风冷负荷
Qc＝Mo(ho-hr) 式中，Qc―夏季新风冷负荷，kW；
Mo ―新风量，kg/s；
ho―室外空气的焓值，82kJ/kg； hr―室内空气的焓值，58.8kJ/kg。 夏季冷负荷计算结果见附录A1。
4.2 夏季湿负荷计算
人体散湿量可按下式计算：
mw=0.278nΦg×10-6 式中，mw—人体散湿量，kg/s；
g —成年男子的小时散热量，g/h，见《暖通空调》表2-13； n —室内全部人数； Φ―群集系数，取0.93。
4.3 冬季热负荷计算
（1）围护结构温差传热形成的热负荷
Qj=KF（tn-tw）a –9–
4-7）
4-8）
4-9）
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