购物中心空调系统综合设计

01 / 先固定建筑、时段与热边界

负荷计算先确认什么空间、什么时段需要服务。健身房平面为 10 × 22.5 m，面积 225 m²，层高约 5 m；夏季下午按人员及设备运行，冬季清晨按人员、照明和设备关闭。这样得到的夏季最大冷负荷与冬季预热负荷对应不同使用状态，不能用夏季内部发热抵消冬季未开馆时的供热需求。

我按建筑材料与相邻空间建立传热边界：西、南外墙和北侧玻璃与室外相连；右侧和前侧隔墙、内玻璃门及楼板与购物中心相邻；地面按土壤缓冲处理。楼层之间的顶板不是直接曝晒屋面，不能把同一室外温差用于所有构件。报告说明吊顶空腔约 0.5 m 高、112.5 m³，它既影响传热边界，也为后续风管提供有限布置空间。

负荷手算阶段采用题设气象条件：夏季室外 30°C 干球 / 21.3°C 湿球，冬季室外 2.1°C / 70% RH；0.7 ACH 用于估算渗透负荷。CAMEL 对比阶段的冬季湿度采用 80% RH，分别说明其计算条件。设计日针对峰值容量，夏季和冬季各自使用所对应的人员与设备时段；1A 按课程要求不另加安全系数或多样性折减。

02 / 从材料层次得到围护传热与改进方案

围护部分先把材料厚度和导热系数转换为热阻，再加表面热阻，用 U = 1/R 得到传热系数。串联层的热阻相加，存在不同传热路径时按面积加权导热能力。报告据此比较原建筑与增加保温、Low-E 双层玻璃后的方案，避免直接给全建筑套一个统一 U 值。

夏季外墙采用考虑朝向、表面颜色和热惯性的等效温差，报告西、南墙分别采用约 12.9 K、6.2 K，计算约 0.232 kW 和 0.252 kW。北侧 75 m² 玻璃另分太阳透射与传热：按系统太阳得热参数 0.13、辐照度 800 W/m² 估算太阳得热 7.8 kW，再加约 1.5 kW 传热，合计 9.3 kW。该结果说明玻璃比已保温的不透明墙更值得优先处理。

我按构件面积与面密度计算蓄热质量，得到约 646 kg/m² 的等效房间蓄热质量，用来解释材料热惯性及太阳得热进入空间后的时滞。保温、玻璃和遮阳方案不是彼此独立的选择：降低不透明墙体传热后，北侧大面积玻璃仍可能成为主要外部负荷，因此我把构造热阻与朝向、太阳得热一起比较，为后续容量和节能策略提供依据。

03 / 拆开人员、设备、围护和空气负荷

人员不是只用面积乘一个总功率。报告按 90% 使用面积、每 3 m² 一人得到约 68 人，并按中等运动活动每人 165 W 显热、280 W 潜热分别计算。人员潜热约 19.04 kW，甚至大于其显热，说明仅降空气温度不足以处理健身房的湿负荷。

照明按 15 W/m² × 225 m²，得到约 3.38 kW，全部计为显热。设备逐项按数量、额定功率和采用的显潜热比例整理：10 台跑步机占主要部分，另外包括电视、饮料机、饮水机、冰箱、咖啡机及电脑。设备合计约 14.68 kW 显热、1.52 kW 潜热；这些输入用于建立健身房活动时段的热湿负荷。

夏季内部发热合计约 49.84 kW，是健身房主要负荷来源。外部部分另分析墙体与玻璃太阳得热、地面及相邻空间传热、空气渗透；太阳与玻璃分析段约 9.78 kW，渗透显热估算约 2.11 kW。这种分解帮助我判断不同措施针对的负荷：玻璃遮阳和保温影响围护得热，照明与设备运行影响显热，人员活动和空气湿度则影响除湿需求。

冬季清晨按无人、照明和设备关闭，内部发热为零。冬季汇总采用墙和玻璃 4.42 kW、改进地面约 1.01 kW、渗透约 5.25 kW，得到约 10.68 kW 供热需求。地面计算用土壤缓冲折减传热，相邻室内空间按较小温差处理；这样能把直接暴露室外、接触地面和楼层间的边界分开，而不把整栋建筑统一按室外温差计算。

04 / 用状态点和焓差计算盘管与再热

空气处理从室外空气和回风混合开始。1A 的计算段采用 20% 新风、80% 回风，报告混合空气约 23.3 °C、55% RH、焓 49 kJ/kg；盘管按接近 11 °C ADP 的状态，出风焓约 35.3 kJ/kg，再加热到 13 °C 后送入房间。混合、冷却除湿、再热和房间吸热分别对应不同的状态变化，不能把再热当成另一项固定房间冷负荷。

按报告质量流量 4.61 kg/s，盘管冷量为 4.61 × (49 − 35.3) ≈ 63.2 kW，包含焓差中的显热和潜热。再热为 4.61 × 1.005 × (13 − 11) ≈ 9.27 kW。报告进一步讨论风机与风管带来 1 K 温升时主动再热约降至 4.6 kW、2 K 时可免主动再热；这是给定温升假设下的热量分配，不是已测得的系统温升或节能量。

负荷手算阶段采用 4.61 kg/s 质量流量、约 11°C 盘管计算出风和 13°C 送风；风管方案阶段按健身房 2,361 L/s 展开尺寸选择。质量流量和体积流量各自服务相应阶段，转换时还需要空气密度。题设最低送风温度 12°C、盘管有效度 0.88 提供了空气处理约束；盘管出风状态、送风温度和风量需要共同考虑，才能同时回应房间显热与除湿需求。

05 / 比较 CAMEL 时先辨认输出的物理意义

我用 CAMEL v6.0.0 的结果与手算进行比较。软件正文结果包括 Grand Total Heat 约 56.9 kW、显热部分约 38.4 kW，并说明其空气量调整、风机热和盘管旁通等处理。软件阶段最低盘管离开温度约 10°C，负荷手算采用固定质量流量和所列湿空气状态点；对比时分别说明这些设置。

手算约 63.2 kW 是混合空气到盘管出风的焓差冷量，软件 56.9 kW 是 Grand Total Heat，38.4 kW 是其显热部分。这些量分别回答设备处理能力和空间负荷组成等问题，比较时要先识别物理定义，再回看建筑、时段、人员、设备和空气处理输入。

手算让我能够追踪每项热量来源，软件则将使用时段、建筑储热与空气处理放入综合模型。两种方法结合后，我能从负荷构成和处理条件解释差别，并把房间显热、潜热、盘管和再热组织成更清楚的设备设计依据。

06 / 从全楼分区到通风量与空气系统图

1B先按用途与热边界绘制服务分区：商铺、健身房、影院和餐饮等有冷热负荷的空间采用空调；卫生间、设备间、竖井和楼梯以通风或排风为重点；部分短时停留、入口或交通空间采用不同服务策略。地面商铺上方是相邻楼层，上层影院和餐饮区则直接受屋面及天窗影响，因此服务分区同时影响负荷、控制时段和系统范围。

报告先按全楼的房间数量、面积和使用要求估算通风：卫生间及淋浴约 860 L/s，井道、楼梯和设备空间约 1,578 L/s，合计约 2,440 L/s。随后具体风管与压损阶段以两卫生间、两电梯井、一楼梯及一个设备间的六支路展开，合计约 1,180 L/s。全楼统计用于把握服务需求，六支路模型用于落实管网尺寸和风机工作点。

我用空气系统图表达 SA 送风、RA 回风、OA 新风、EA 排风及机组连接。图中 AHU-1-1 总送风 3,527 L/s，其中 Gym 支路 2,361 L/s，通风支路约 1,166 L/s；后续健身房风管与 AHU 初选以 Gym 支路为对象。区分机组总服务量和房间支路量，能够明确风量在各空间之间的分配，以及主干、分支和设备分别需要承担的任务。

排风组织先按卫生、一般服务和特殊设备的空气用途考虑分组，再在课程管网示例中分析公共 EAF-1 的六条路径。分组影响污染空气流向、竖井和风机数量，路径计算影响工作点；设计深化时，需要结合最终服务范围确定各组的风量与管网。这是从功能要求走向设备布置的重要接口。

07 / 把风量转成可布置的矩形风管

风管方案采用矩形刚性风管，尺寸按 50 mm 级差选择；等效圆直径用于参考风管图表，最后落实为矩形规格。设计以等摩阻率 1 Pa/m 为基准，详细尺寸阶段采用主干不超过 7.5 m/s、支管不超过 6.5 m/s 的上限。我将设计风量、可用截面和实际平均速度逐级对应，形成可供布置和压损分析使用的尺寸表。

健身房按 2,361 L/s 送风，先算主干最小面积 A = Q/v = 2.361/7.5 ≈ 0.315 m²，再选择 400 × 800 mm，实际截面积 0.32 m²、平均速度约 7.38 m/s。总风量分成两条二级支管，每条 1,180.5 L/s，选择 300 × 650 mm；随后分到四个末端，每个 590.25 L/s，选择 200 × 500 mm。这条计算链把空间需要的总风量落实到了主干、分支和末端，而不是只给一个笼统的推荐风速。

新风尺寸阶段采用 670 L/s，因此该段回风为 2,361 − 670 = 1,691 L/s，分别选 300 × 400 mm 和 400 × 600 mm。通风补风主干按约 1,166 L/s，选择 300 × 550 mm；六个排风支路合计 1,180 L/s，排风主干同样选择 300 × 550 mm。这些数值分别表示其系统范围和设计阶段，风量分配表为后续设备与管网接口提供依据。

选定截面后，主干沿建筑北侧、通道和边界组织，支管用较短路径进入房间，减少穿越使用空间和不必要的转弯。尺寸选择还受吊顶、梁位、检修空间和保温占用影响：截面较小有利于安装，但会提高速度、动压和阻力；增大截面有利于降低阻力与气流噪声，却需要更多空间。我据此将速度和面积校核与建筑布置一起考虑。

08 / 用最不利路径确定排风机工作点

风机不能只按总风量选，也不能把所有支路压损直接相加。报告逐条追踪从公共排风机到各房间的路径，累加主干直管、弯头、支管直管及分流管件损失，再加入 100 Pa，用于未逐件展开的格栅、柔性连接和小管件。这 100 Pa 是报告中的设计附加量，并非现场测得的阻力。

设备间 / 竖井路径包含约 47.5 m 主干和四个弯头。主干沿程损失约 47.5 Pa、弯头约 10.37 Pa、支管沿程约 18.8 Pa、取风口约 12.9 Pa，合计约 89.6 Pa；加入 100 Pa 附加量后约 190 Pa，是六条路径中的最大值。EAF-1 因此按总排风约 1.18 m³/s、路径需求约 0.2 kPa 组织选型，设备初选另讨论 200–220 Pa 的余量，使计算需求与选型裕量各有明确作用。

较短路径的压力需求约 136–165 Pa，同一公共风机需要配合平衡风阀或格栅阻力分配，才能把各支路流量调整到目标。风机初选除风量、静压外，还考虑声功率、效率、变速控制和维护位置。进一步选择具体型号时，可以在厂家性能曲线上查找风量与压力交点，再结合过滤、实际管件和末端阻力确定最终工作状态。

09 / 区分 AHU 初选与完整盘管校核

Assignment 1B 以中央冷水系统为假设，提出卧式、室外型双层箱体的组合式 AHU，配置新回风混合段、G4 预过滤、F7 袋式过滤、冷水盘管、送风机和出风段；Daikin Double Skin 系列仅作为设备形式示例，具体型号仍需厂商盘管与风机数据确认。课程参数为约 2.4 m³/s 送风、约 0.5 m³/s 新风、约 200 Pa 外部静压，同时要求风机克服过滤器和盘管的内部阻力。

AHU 初选阶段采用室内 24°C、送风 14°C 和约 2.36 m³/s，按 ρcpQΔT 估算约 29 kW 显热处理，提出至少 30 kW 显冷能力。负荷手算阶段的约 63.2 kW 则由混合空气和盘管出风的焓差计算，包含显热与潜热；约 9.27 kW 再热描述盘管之后的温升。分别说明这些指标，可以将房间显热需求、除湿和设备处理过程联系起来，为机组选型提供更清晰的依据。

风管尺寸阶段新风采用 670 L/s，AHU 示例采用约 0.5 m³/s 新风；空气系统图区分 3,527 L/s 的 AHU-1-1 总量与 2,361 L/s 的 Gym 支路。各阶段参数服务于对应对象，详细设备设计需要将最终服务范围、混合空气状态、送风条件和设计风量整理为机组参数表，再选取盘管、过滤器和风机。

经济循环方案在室外温度或焓值适合时增加新风、减少回风，利用室外空气承担部分冷负荷。新风、回风和排风阀配合控制，同时保留湿度与除湿约束。后续可结合全年气象、使用时段与设备效率评价这一策略的运行收益。

10 / 用气流覆盖检查送风布置，并提出控制改进

我分析课程提供的三组初步流场，比较送风单元数量和方向的影响。两组送风单元在东西侧时，报告讨论中央训练区和跑步机区域的温度偏高、近出口射流与其他位置低速区并存；四组单元的案例使气流更容易进入中央空间，温度分布、空气龄和路径覆盖更均匀。这些现象提供了扩散器布置的判断依据。

我从路径中判断问题是否由送风方向、障碍物或回风短路造成：接待台和设备可能形成背风区，沿墙射流或高位侧回风可能让新风绕开人员活动区。由此提出按人员和器械位置重新组织扩散器的方向与间距，比较送风射程、扩散角和诱导能力，而不是用更低的出风温度弥补所有死角。冷量满足与空气能否到达需要的位置是两项不同的条件。

节能提案沿负荷与输配链条组织：围护遮阳和保温减少外部得热，照明及设备管理减少内部显热；使用人数变化大的区域可采用需求控制通风，合适气象条件下启用经济循环。对节能的判断还要回到全年运行时段、气象和设备效率，而不仅是设计日最大冷量。