暖通设计 | 暖通空调冷量、水泵扬程、通风的估算

暖通设计 | 暖通空调冷量、水泵扬程、通风的估算

暖通空调设计是建筑领域的重要组成部分，涉及空调冷量、水泵扬程和通风等多个方面的计算。本文将详细介绍这些方面的估算方法，包括具体的计算公式、参数选择和实际应用案例，为暖通空调设计提供参考。

空调冷量估算

空调的制冷量与房间面积、密封情况、人员数量、阳光照射程度等因素直接相关。购买空调前最好根据房间面积大小、空气流通情况，合理地选择适合的机型及功率。

常用算法

在空调制冷量的匹数（PH）计算是以大卡或瓦（W）来计算的，一般来说1PH=2000大卡，以国际单位来计算要乘于1.16。所以1PH=2324W。日常生活中以2500W为标准1PH来计算。

空调冷负荷估算表：

说明：根据房间面积和形式查表即可求出空调负荷，如房间面积为20平方普通居室每平方所需要的制冷量为115W--145W，现取130W，则130×20=2600W，空调的制冷量就可以在2500W--2800W之间取。家庭中选用空调时一般可按175W平方以下来估算，同时要考虑您所居住房间的朝向、窗门的大小、夏季阳光的照射量和当地的温湿度高低在相应的基础上略加大或减少。

变容量算法

主要为别墅、大型房间或办公用，可按：普通环境：一立方米所需制冷量：50W，恶劣环境：一立方米所需制冷量：70W

水泵扬程估算

估算方法1：暖通水泵的选择

通常选用比转数ns在130～150的离心式潜水泵，水泵的流量应为冷水机组额定流量的1.1～1.2倍（单台取1.1，两台并联取1.2。按估算可大致取每100米管长的沿程损失为5mH2O，水泵扬程（mH2O）：Hmax=△P1+△P2+0.05L(1+K)△P1为冷水机组蒸发器的水压降。△P2为该环中并联的占空调末端装置的水压损失最大的一台的水压降。L为该最不利环路的管长K为最不利环路中局部阻力当量长度总和与直管总长的比值，当最不利环路较长时K值取0.2～0.3，最不利环路较短时K值取0.4～0.6

估算方法2：闭式空调冷水系统的阻力组成

1. 冷水机组阻力：由机组制造厂提供，一般为60~100kPa。
2. 管路阻力：包括磨擦阻力、局部阻力，其中单位长度的磨擦阻力即比摩阻取决于技术经济比较。若取值大则管径小，初投资省，但水泵运行能耗大；若取值小则反之。目前设计中冷水管路的比摩组宜控制在150~200Pa/m范围内，管径较大时，取值可小些。
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。它们的阻力是根据设计提出的空气进、出空调盘管的参数、冷量、水温差等由制造厂经过盘管配置计算后提供的，许多额定工况值在产品样本上能查到。此项阻力一般在20~50kPa范围内。

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一般不小于40kPa。

根据以上所述，可以粗略估计出一幢约100m高的高层建筑空调水系统的压力损失，也即循环水泵所需的扬程：

1. 冷水机组阻力：取80kPa（8m水柱）；
2. 管路阻力：取冷冻机房内的除污器、集水器、分水器及管路等的阻力为50kPa；取输配侧管路长度300m与比摩阻200Pa/m，则磨擦阻力为300200=60000Pa=60kPa；如考虑输配侧的局部阻力为磨擦阻力的50%，则局部阻力为60kPa0.5=30kPa；系统管路的总阻力为50kPa+60kPa+30kPa=140kPa（14m水柱）；
3. 空调末端装置阻力：组合式空调器的阻力一般比风机盘管阻力大，故取前者的阻力为45kPa（4.5水柱）；
4. 二通调节阀的阻力：取40kPa（4m水柱）。
5. 于是，水系统的各部分阻力之和为：80kPa+140kPa+45kPa+40kPa=305kPa（30.5m水柱）
6. 水泵扬程：取10%的安全系数，则扬程H=30.5m*1.1=33.55m。

根据以上估算结果，可以基本掌握类同规模建筑物的空调水系统的压力损失值范围，尤其应防止因未经过计算，过于保守，而将系统压力损失估计过大，水泵扬程选得过大，导致能量浪费。

通风空调主要设备估算

通风空调可以估算的主要设备为主机、冷却水泵、冷冻水泵和冷却塔，空调器因为涉及热湿转换，没有明显的估算数据关系。一般常用浩辰或红叶软件计算。

主机冷量-冷冻水流量-冷却水流量关系如下：

冷冻水流量＝主机冷量*4.187/（温差）*3.6（单位为m3/h）

冷却水流量＝冷冻水流量*1.25（单位为m3/h）

冷却塔流量＝冷却水流量*1.1～1.25

常规说来，冷却塔选型大有利于热量传递

例：主机冷量为1290KW,根据估算冷冻水流量为222m3/h，冷却水流量为277m3/h，冷却塔流量为300m3/h。设计图纸参数一致。

新风计算标准

公共区为三中选一最大，通常为屏蔽门漏风量最大。

车站公共区空调季节小新风运行时取下面三者最大值：

1. 每计算人员按20m3/人·h计；
2. 新风量不小于系统总送风量的15％；
3. 屏蔽门漏风量

当车站采用四个活塞风井暂按6m3/s计算

当车站采用二个活塞风井暂按8m3/s计算

新风计算结果出来后要进行校核，标准为“车站公共区空调季节全新风运行或非空调季节全通风：每个计算人员按30m3/人·h计算且换气次数大于5次。”

车站设备管理用房区、控制中心、车辆段：空调人员新风量按30m3/人·h计。

设备压力降估算值

其他重要参数

1. 排烟口最远30m间距：实际上应为烟气自然流动距离。
2. 几个单位的转换：1RT＝3.517KW,1mH2O＝0.01Mpa＝0.1atm＝0.1bar
3. 水流速：一般冷冻水应小于2米/秒，冷却水可适当放大，不宜大于2.5米/秒。
4. 冷凝水管的公称直径：

沿水流方向，水平管道应保持不小于千分之一的坡度；且不允许有积水部位。当冷凝水盘位于机组负压区段时，凝水盘的出水口处必须设置水封，水封的高度应比凝水盘处的负压（相当于水柱温度）大50％左右。水封的出口，应与大气相通。

为了防止冷凝水管道表面产生结露，必须进行防结露验算。

注：

1. 采用聚氯乙烯塑料管时，一般可以不必进行防结露的保温和隔汽处理。
2. 采用镀锌钢管时，一般应进行结露验算，通常应设置保温层。

冷凝水立管的顶部，应设计通向大气的透气管。

设计安全系数

通风空调系统的设备在利用设计计算值选型时，制冷机的冷量、空调器的冷量和风压、水泵的水流量和扬程、风机的风量和风压等均应考虑一定的安全系数。

图纸中表示最终的设备选型参数（风量、冷量、全压、扬程、流量等）

空调器设备选型冷量=计算冷量*1.1

空调器设备选型风量=计算风量*1.05

制冷机的冷量=计算冷量

水泵的设备选型流量=计算流量（并联工况应考虑流量折减）

水泵的设备选型扬程=计算扬程*1.05

风机的设备选型风量=计算风量*1.05

风机的设备选型全压=计算全压*1.1

冷水泵的选择

通常选用每秒转速在30150转的离心式清水泵,水泵的流量应为冷水机组额定流量的1.11.2倍（单台工作时取1.1，两台并联工作时取1.2）。水泵的扬程应为它承担的供回水管网最不利环路的总水压降的1.1~1.2倍。最不利环路的总水压降，包括冷水机组蒸发器的水压降Δp1、该环路中并联的各台空调末端装置的水压损失最大一台的水压降Δp2、该环路中各种管件的水压降与沿程压降之和。冷水机组蒸发器和空调末端装置的水压降，可根据设计工况从产品样本中查知；环路管件的局部损失及环路的沿程损失应经水力计算求出，在估算时，可大致取每100m管长的沿程损失为5mH2O。这样，若最不利环路的总长（即供、回水管管长之和）为L，则冷水泵扬程H（mH2O）可按下式估算。

Hmax=Δp1＋Δp2＋0.05L（1+K）

式中K为最不利环路中局部阻力当量长度总和与直管总长的比值。当最不利环路较长时K取0.20.3；最不利环路较短时K取0.40.6。

冷却水泵的选择

1. 冷却水泵的流量应为冷水机组冷却水量的1.1倍。
2. 水泵的扬程就为冷水机组冷凝器水压降Δp1、冷却塔开式段高度Z、管路沿程损失及管件局部损失四项之和的1.1~1.2倍。Δp1和Z可从有关产品样本中查得；沿程损失和局部损失应从水力计算求出，作估算时，管路中管件局部损失可取5mH2O，沿程损失可取每100m管长约5mH2O。若冷却水系统来回管长为L，则冷却水泵所需扬程的估算值H（mH2O）约为

H=Δp1+Z+5+0.05L

3. 依据冷却水泵的流量和扬程，参考有关水泵性能参数选用冷却水泵。

水流量计算

1. 冷却冷却水流量水流量：一般按照产品样本提供数值选取，或按照如下公式进行计算，公式中的Q为制冷主机制冷量

L(m³/h)=[Q(kW)/（4.55）℃x1.163]X(1.151.2)

2. 冷冻水流量：在没有考虑同时使用率的情况下选定的机组，可根据产品样本提供的数值选用或根据如下公式进行计算。如果考虑了同时使用率，建议用如下公式进行计算。公式中的Q为建筑没有考虑同时使用率情况下的总冷负荷。

L(m3³/h)=Q(kW)/（4.5~5）℃x1.1635

3. 冷却水补水量一般1为冷却水循环水量的1~1.6%