空调负荷估算方法

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10000m ² ，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=30000m ³ /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)

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：

30m ³ / 人·h，201g/人·h；109g/人·h， 16m ³ /人·h

25m ³ / 人·h，168g/人·h；184g/人·h， 27m ³ /人·h

20m ³ / 人·h，134g/人·h；240g/人·h， 36m ³ /人·h

15m ³ / 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

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15000m ³ /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

新风机组、组合式空调箱：4~5元/m ³

配电价格——500元/kW

自控系统——20~30元/m ²

施工费用——180~200元/m ² ，常规系统150~180元/m ² ，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(t _N -t _X )/3600

新风加湿负荷：G×1.2×(d _N -d _X )/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：

计算送风量：定送风温度17℃

G= Q ×3600/1.2/1.005/(t _N –t _O )

G=65 ×3600/1.2/1.005/(26-17)=21558m ³ /h

综合考虑，取送风量为25000m ³ /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=23750m ³ /h

送风中回风：25000-5000=20000m ³ /h

可用于再生的回风：3750m ³ /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

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

W ₁ =C(p ₁ -p ₂ )F×760/B

W ₁ —— 散湿量，kg/h ；

C—— 蒸发系数，kg/(mmHg·m ² ·h)，通常取C为0.037；

p ₂ —— 水表面的饱和水蒸气分压力，mmHg；

p ₁ —— 水表面空气的水蒸汽分压力，mmHg；

F —— 水表面积，m ² ；

B—— 当地的大气压，mmHg。

泳池湿负荷的计算：池边：

W ₂ =0.0171(t ₁ -t ₂ )Fn

W ₂ —— 散湿量，kg/h ；

t ₁ —— 室内空调计算干球温度，℃；

t ₂ —— 室内空调计算湿球温度，℃；

F—— 池边面积，m ² ；

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

W ₃ =wnn ₁

W ₃ —— 人员散湿量，kg/ h ；

w—— 单位人员散湿量，kg/h·人；

n—— 人数；

n ₁ —— 群集系数。

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/m ² 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：

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。

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。