空调负荷估算方法

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设计方案内容简介：

项目简介：建筑地点、使用功能、比较的系统、方案主要内容。

空调系统介绍：空调系统应用形式（Visio图）、优缺点分析。

经济性分析：负荷计算、运行费用、初投资比较、综合比较结果。

总结。

冷负荷计算—办公楼：

空调面积——已知或测量得到

人数——空调面积×人员密度

新风量——人数×人均新风量

新风负荷——新风量×1.2×(室外焓-室内焓)/3600

显热负荷——空调面积×显热指标+人数x人员显热

湿负荷——人数×人员散湿

室内负荷——室内显热+湿负荷——常规风机盘管

总负荷——新风负荷+室内显热+湿负荷 ——常规系统冷机

HVF（热泵式预冷型溶液调湿新风机组）承担负荷：新风负荷+湿负荷+新风承担的显热

例：

冷机承担负荷：总负荷-HVF承担负荷

某办公楼，空调面积10000m2，计算空调负荷。室外设计参数为33℃，21.0g/kg，室内设计参数26℃，12.6g/kg。

人数：10000×0.1=1000人

新风量：1000x30=30000m3/h

新风负荷：30000×1.2×(89.2-58.3)/3600=309kW

室内显热负荷：(10000x60+1000x61)/1000=661kW

室内湿负荷：1000×109×2.5/3600=76kW

（利用湿负荷核算HVF机组送风含湿量）

总空调负荷：309+661+76=1046kW

常规空调系统冷机承担负荷：1046kW

温湿度独立控制空调系统中：

新风承担的显热负荷：

30000×1.2×1.005×(26-20)/3600=60kW

HVF机组承担负荷：新风负荷+湿负荷+新风承担的显热

HVF：309+76+60=445kW

高温冷水机组承担负荷=总负荷-HVF承担负荷

冷机冷量：1046-445=601kW (干式风机盘管承担负荷)

单位

常规空调系统

温湿度独立控制

空调系统

空调面积

m2

总新风量

m3/h

新风负荷

kW

309

人员潜热负荷

kW

76

显热负荷

kW

661

建筑总负荷

kW

1046

新风机组承担负荷

kW

309

445

冷水机组承担负荷

kW

1046

601

几个有用的数据：

当室内设计 26℃，60%时，含湿量为12.634g/kg，HVF机组最低送风含湿量为7g：

30m3/人·h，201g/人·h；109g/人·h， 16m3/人·h

25m3/人·h，168g/人·h；184g/人·h， 27m3/人·h

20m3/人·h，134g/人·h；240g/人·h， 36m3/人·h

15m3/人·h，100g/人·h

夏季运行费用计算—办公楼：

制冷电耗：承担负荷/COP

夏季电耗：总电耗×每天运行时间×夏季长度×负荷率

注：运行时间、夏季长度、负荷率根据实际情况确定

夏季运行费用：夏季电耗×当地电价

常规空调系统，冷机承担负荷为1046kW，其COP含输配系统按3.0计算

制冷电耗：1046/3.0=349kW

夏季电耗：349×12×240×70%/1000=704MWh

夏季运行费用：707×0.976/10=69万元

温湿度独立控制空调系统：

制冷电耗：

HVF机组：445/5.5=81kW

高温冷水机组：601/5.0=120kW

夏季电耗(81+120)×12×240×70%/1000=405MWh

夏季运行费用：405×0.976/10=40万元

采用温湿度独立控制空调系统，每年夏季可节省运行费用29万元。

夏季运行费用计算—办公楼

比较项目

单位

常规空调系统

温湿度独立控制空调系统

设计冷负荷

kW

1046

设计制冷电耗

kW

349

201

夏季总冷负荷

MWh

2109

夏季总电耗量

MWh

704

405

夏季运行费用

万元

69

40

运行费用节省

万元

29

设备选型—办公楼：

常规空调系统：

冷水机组选型：1046/2=523kW/台，2台

冷冻水泵：523/1.163/5=90t/h，3台

冷却水泵：523/1.163/5×1.2=108t/h，3台

冷却塔：125t/h，2台

新风机组：风量15000m3/h，2台

风机盘管：室内负荷/单台制冷量=台数，每台供应面积约30~40平米。

温湿度独立控制空调系统：

冷水机组选型：601/2=301kW/台，2台

冷冻水泵：301/1.163/3=86t/h，3台

冷却水泵：301/1.163/5×1.2=62t/h，3台

冷却塔：80t/h，2台

新风机组：HVF-15，2台

风机盘管：(室内显热-新风承担的室内显热)/单台制冷量=台数，每台供应面积约30~40平米。

初投资估算—办公楼：

冷水机组——0.6元/W；

地源热泵、水源热泵——0.8元/W；

风冷热泵——1.0~1.2元/W；

水泵,32m扬程——50t以下，63元/t；50t到200t，60元/t；200t到400t，52元/t；400t以上，46元/t。

初投资估算—办公楼

玻璃钢冷却塔

3

￥3,700.00

玻璃钢冷却塔

5

￥4,300.00

玻璃钢冷却塔

10

￥6,000.00

玻璃钢冷却塔

15

￥10,000.00

玻璃钢冷却塔

20

￥12,000.00

玻璃钢冷却塔

30

￥18,000.00

玻璃钢冷却塔

50

￥24,000.00

玻璃钢冷却塔

65

￥30,000.00

玻璃钢冷却塔

80

￥36,000.00

玻璃钢冷却塔

100

￥52,000.00

玻璃钢冷却塔

125

￥64,000.00

玻璃钢冷却塔

150

￥78,000.00

玻璃钢冷却塔

200

￥96,000.00

玻璃钢冷却塔

250

￥140,000.00

玻璃钢冷却塔

300

￥152,000.00

玻璃钢冷却塔

400

￥214,000.00

玻璃钢冷却塔

500

￥290,000.00

玻璃钢冷却塔

600

￥320,000.00

玻璃钢冷却塔

750

￥440,000.00

玻璃钢冷却塔

900

￥480,000.00

新风机组、组合式空调箱：4~5元/m3

配电价格——500元/kW

自控系统——20~30元/m2

施工费用——180~200元/m2，常规系统150~180元/m2，温湿度独立控制系统

冬季运行费用计算—办公楼：

常规空调系统：

室内显热负荷、新风显热负荷：城市热网热水、燃气锅炉热水、溴冷机或其他热源；

新风加湿负荷：电加湿、蒸汽加湿、湿膜加湿等；

温湿度独立控制空调系统：

室内显热负荷：与常规空调系统相同；

新风显热负荷及湿负荷：根据机组运行模式确定。

常规空调系统：城市热网、湿膜加湿

温湿度独立控制系统：城市热网

常规空调系统：燃气蒸汽锅炉

温湿度独立控制系统：燃气蒸汽锅炉

常规空调系统：燃气热水锅炉，湿膜加湿

温湿度独立控制空调系统：燃气热水锅炉——运行费用相同

常规空调系统：燃气热水锅炉

温湿度独立控制空调系统，燃气热水锅炉，HVF开启热泵

以比较新风处理能耗为例：

新风显热负荷：G×1.2×1.005x(tN-tX)/3600

新风加湿负荷：G×1.2×(dN-dX)/3600-Q

上海某办公楼，新风量30000m3/h，室外设计状态点：

-4℃，2.0g/kg，室内设计参数20℃，40%，5.8g/kg

室内湿负荷为76kW。

新风显热负荷：30000×1.2×1.005×(20+4)/3600=241kW

新风加湿负荷：30000×1.2×2.5×(5.8-2.0)/3600-76=19kW

常规空调系统：

燃气锅炉承担新风显热负荷：

单位时间耗燃气量：

电加湿：19kW

冬季耗燃气量：26.4×运行时间×冬季长度×负荷率

冬季耗电量：19×运行时间×冬季长度×负荷率

冬季运行费用：燃气量×燃气价格+电量×电价

温湿度独立控制空调系统：

开启机组自带热泵：运行电耗=新风处理负荷/COP

采用热水运行模式：由燃气锅炉承担所负荷，计算方法同常规系统

新风负荷、室内显热负荷、室内湿负荷、总负荷，计算方法同新风+风机盘管系统。

送风量：根据显热和送风温差确定。

此时，应核算新风独立处理后参数及机组送风参数，最终确定新风量及送风量。

负荷计算—商场：

空调面积

m2

1000

人员密度

人/m2

0.25

人均新风量

m3/人·h

20

人员产湿量

g/人·h

109

室内显热负荷指标

W/m2

65

空调面积

m2

1000

新风量

m3/h

5000

新风负荷

kW

43

湿负荷

kW

19

室内显热负荷

kW

65

总负荷

kW

127

计算送风量：定送风温度17℃

G= Q×3600/1.2/1.005/(tN–tO)

G=65×3600/1.2/1.005/(26-17)=21558m3/h

综合考虑，取送风量为25000m3/h

新风独立除湿参数：20℃，8.09g/kg

机组送风参数：18.2℃，11.7g/kg，89%

HVA-SR与HVA-PF的选择

总回风量：25000x0.95=23750m3/h

送风中回风：25000-5000=20000m3/h

可用于再生的回风：3750m3/h

3750/5000=75%＞70%，采用HVA-SR

HVA-PF机组应用场合

当再生回风量/新风量＜70%时

某些场合回风不可利用时

HVA-SR配套设备选型

冷水机组、水泵等选型：与风机盘管+新风相同

HVA-PF配套设备选型

冷水机组，室内大部分的显热+新风预冷冷量

水泵等，同风机盘管+新风系统

HVF-PF

冷却除湿

干球温度(℃)

相对湿度(%)

含湿量(g/kg)

焓(kJ/kg)

新风

36.0

65.0

24.7

99.5

预冷

19.0

95.0

13.1

52.3

送风

18.0

62.4

8.0

38.4

系统介绍—泳池：

游泳馆内始终处于高温高湿的环境下；

氯气散发到空气中，与空气中的水蒸汽结合形成的酸性气体将严重腐蚀馆内的金属制品；

游泳馆内温度高，相对湿度大，水蒸汽分压力高，露点温度高，所以室内很容易发生表面结露；

送风温度高于室内露点温度。

夏季运行模式（HVA-I、HVA-PF）：

冬季运行模式（HVA-I、HVA-PF）：

新风量根据满足除湿要求计算

泳池湿负荷的计算：池水

W1=C(p1-p2)F×760/B

W1——散湿量，kg/h ；

C——蒸发系数，kg/(mmHg·m2·h)，通常取C为0.037；

p2——水表面的饱和水蒸气分压力，mmHg；

p1——水表面空气的水蒸汽分压力，mmHg；

F ——水表面积，m2；

B——当地的大气压，mmHg。

泳池湿负荷的计算：池边：

W2=0.0171(t1-t2)Fn

W2——散湿量，kg/h ；

t1——室内空调计算干球温度，℃；

t2——室内空调计算湿球温度，℃；

F——池边面积，m2；

n——润湿系数，0.2~0.4，娱乐性场馆n取0.4。

泳池湿负荷的计算：人员

W3=wnn1

W3——人员散湿量，kg/ h ；

w——单位人员散湿量，kg/h·人；

n——人数；

n1——群集系数。

泳池用途

比赛池

跳水池

水球

公共娱乐

儿童池

人员密度（m2/人）

10

3~4.5

25~42

2~5

2

注：1.人员密度的面积值指池面面积；
2.对群众开放时参照此表，考虑三分之一的人员在池边休息，三分之二的人员在池水中；

3. 比赛时应根据体育公益人员提出的资料进行计算；
4.如游泳馆建设地点有较为完善的统计资料，可适当修正表中指标。

泳池显热负荷计算：

根据泳池面积、单位面积显热负荷指标由设计师提供；

经验数值，30~40W/m2左右；

新风量计算、送风量计算同商场；

需注意的是，游泳送风温度应高于室内露点温度。

洁净手术部：

由洁净手术室、洁净辅助用房和非洁净辅助用房组成的自成体系的功能区域。

按洁净等级：百级、千级、万级、十万级、三十万级。

GB50073-2013《洁净厂房设计规范》：

表3．0．1 洁净室及洁净区空气洁净度整数等级

注：按不同的测量方法，各等级水平的浓度数据的有效数字不应超过3位。

GB50333-2013《医院洁净手术部建筑技术规范》：

表3．0．2-1 洁净手术室用房的分级标准

注：1 浮游法的细菌最大平均浓度采用括号内数值。细菌浓度是直接所测的结果，不是沉降法和浮游法互相换算的结果。
2 眼科专用手术室周边区洁净度级别比手术区的可低2级。

表3．0．2-2 洁净辅助用房的分级标准

注：浮游法的细菌最大平均浓度采用括号内数值。细菌浓度是直接所测的结果，不是沉降法和浮游法互相换算的结果。
3.0.3洁净手术部内设置的辅助用房宜符合表3．0．3的规定。

表3.0.3 主要辅助用房分级

常规系统—手术室：

温湿度独立控制系统—手术室：

医用洁净型溶液调湿新风机组：

新风—初效过滤—预冷(冷水)—溶液除湿—均流—亚高效过滤—送风；

新风—溶液再生—排风。

新风—初效过滤—溶液全热回收—溶液除湿—均流—亚高效过滤—送风

回风—溶液全热回收—溶液再生—排风

新风—初效过滤—溶液除湿(冷却水）—均流—亚高效过滤—送风

新风—溶液再生（热水）—排风

新风—初效过滤—溶液全热回收—溶液除湿(冷冻水)—均流—亚高效过滤—送风

回风—溶液全热回收—溶液再生(热水)—排风

负荷计算—手术室：

序号

手术室

等级

手术室

名称

空气洁净度级别

照明功率密度

电器设备功率密度

室内

人数

新风量

手术区

周边区

kW

kW

m3/h

1

I级手术室

特别洁净

手术室

100级

1000级

2.4kw

无影灯0.6

灯带1.5

观片灯0.3

5.6kw

12

1200

2

III级手术室

一般洁净

手术室

10000级

100000级

2.4

5.6

8

960

新风量—手术室：

当最大值低于下表时，即规范表7.1.6要求时，应取下表中相应数值。

手术室级别

每间最小新风量(m3/h)

1000（眼科专用8000）

II，III

800

IV

600

百级手术室：

常规空调系统处理过程——ID图：

温湿度独立控制空调系统处理过程——ID图：

百级手术室—运行费用：

制冷耗电量：制冷量/COP

114.1/3.0=38.0；13.4/4.0+46.1/5.0=12.6

夏季耗电量：(制冷耗电量×制冷负荷率+再热耗电量×再热负荷率)×运行时间×夏季长度；（38.0×70%+54.6×100%）×24×150/1000=292.3MWh。

夏季运行费用：夏季耗电量×当地电价；此表中，电价取0.7元/kWh

手术室—设备选型：

冷热源：根据其承担的负荷选型

冷热源配套水系统：根据冷量/热量、温差计算流量

新风机组：新风集中处理，同一洁净等级手术室可共用新风机组

洁净空调机组：

百级手术室：一台对应一间；

千级、万级手术室：2~3间可共用一台洁净空调机组。

手术室—其他常规处理过程：

手术室—其他常规处理过程：

本文来源于互联网，作者：从琳。暖通南社整理编辑于2020年9月25日

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