HVAC 选型计算公式速查(2024-2026 校准 · 8 大件)
2026-07 校准:研发岗贴桌边直接套用,8 大件基础公式 + 单位 + 量级 + 红线。
复校:2024-2026 GB / ASHRAE / EN 标准,部分数据未逐项校准(下单前查最新版本)。
1. 冷量 / 热量计算(基础)
1.1 总负荷
Q_total = Q_围护 + Q_内部 + Q_新风 + Q_渗透 + Q_操作
| 项 | 公式 | 单位 | 量级 |
|---|
| Q_围护 | K × A × ΔT | W | 0.18-0.25 W/(m²·K) + 25-30°C 温差 |
| Q_内部 | q_人 + q_设备 + q_照明 | W | 0.1-0.3 kW/m² |
| Q_新风 | ṁ × c_p × ΔT | W | 0.34 × 1000-10000 m³/h |
| Q_渗透 | 0.1-1.5 次/h × V × ΔT | W | 5-15% Q_围护 |
| Q_操作 | 100-300 W/人 + 设备 | W | 0.05-0.10 kW/m² |
1.2 风量
Q_风量 = Q_冷 / (c_p × ρ × ΔT × 1000) × 3600
- Q_冷: 制冷量(kW)
- c_p: 1.005 kJ/(kg·K)
- ρ: 1.2 kg/m³
- ΔT: 8-10°C(送风温差)
- 3600: 秒到小时
1.3 风量量级速查
| 建筑类型 | 每人风量 m³/h | 全热指标 W/m² |
|---|
| 办公室 | 30-40 | 100-150 |
| 商场 | 25-35 | 200-300 |
| 餐厅 | 30-40 | 200-300 |
| 手术室 | 60-80 | 200-300 |
| 实验室 | 30-50 | 200-400 |
2. 压缩机选型(2024-2026 主流)
2.1 容积排气量
V = π × D²/4 × s × n × η_v
- D: 气缸直径(m)
- s: 行程(m)
- n: 转速(rpm)
- η_v: 容积效率(0.85-0.95)
2.2 制冷量
Q_evap = V × n × ρ_suction × (h_discharge - h_suction) × η_v
- ρ_suction: 吸气密度(kg/m³)
- h_discharge - h_suction: 焓差(kJ/kg)
- 容积效率:0.85-0.95(2024-2026 主流)
2.3 压缩机功率
W_compressor = Q_evap / COP
- 典型 COP: 螺杆 5.5-6.5 / 离心 7.0-7.5 / 磁悬浮 8.0+
3. 换热器选型(2024-2026 主流)
3.1 总传热
Q = U × A × ΔT_lmtd
- U: 总传热系数(W/(m²·K))
- 翅片管(空): 25-50
- 板换 BPHE: 3,000-7,000
- 满液式(液): 1,500-2,500
- 降膜式(液): 2,000-4,000
- A: 换热面积(m²)
- ΔT_lmtd: 对数平均温差(℃)
3.2 LMTD 公式
ΔT_lmtd = (ΔT1 - ΔT2) / ln(ΔT1/ΔT2)
ΔT1 = T_hot_in - T_cold_out
ΔT2 = T_hot_out - T_cold_in
3.3 ε-NTU 法
ε = 1 - exp(-NTU(1 - C_r)) / 1 - C_r × exp(-NTU(1 - C_r))
C_r = C_min / C_max
NTU = UA / C_min
- ε: 有效度
- C_r: 热容比
- NTU: 传热单元数
3.4 降膜式选型(2024-2026 主流)
| 容量 | 板数 | 喷嘴密度 |
|---|
| < 200 RT | 50-80 板 | 0.25-0.5 kg/(m·s) |
| 200-500 RT | 80-120 板 | 0.3-0.6 kg/(m·s) |
| 500-1500 RT | 100-180 板 | 0.3-0.6 kg/(m·s) |
4. 膨胀阀容量(2024-2026)
4.1 容量公式
Q_evv = K_v × √(ΔP)
- K_v: 阀流量系数(厂商提供)
- ΔP: 阀前后压差(bar)
4.2 容量校正(2024-2026 主流)
| 冷媒 | K_v 调整 | 备注 |
|---|
| R-134a | 1.0(基线) | |
| R-32 | 1.05 | 略大 |
| R-1234ze(E) | 0.95 | 略小 |
| R-1234yf | 0.92 | 略小 |
| R-454B | 1.02 | 略大 |
| R-449A | 0.95 | 略小 |
| R-744(CO2) | 0.6-0.7 | 高压降校正,降膜式 0.4 |
5. 冷凝压力 / 蒸发压力(2024-2026 主流)
5.1 估算公式
log10(p) = A - B / (T + C) (Antoine 方程)
- A, B, C: 各冷媒常数
- p: 饱和压力(bar abs)
- T: 温度(℃)
5.2 主流冷媒压力表(2024-2026 校准,40℃ 冷凝)
| 冷媒 | 40℃ 冷凝压力(bar) | 0℃ 蒸发压力(bar) | 类型 |
|---|
| R-134a | 1.17 | 2.92 | HFC |
| R-32 | 2.56 | 7.79 | HFC(A2L) |
| R-1234ze | 1.36 | 3.46 | HFO(A2L) |
| R-454B | 1.36 | 3.47 | HFC/HFO 混 |
| R-410A | 2.78 | 7.94 | HFC |
| R-744 | 10.00 | 34.85 | 自然(超临界) |
| R-290 | 1.51 | 4.55 | 自然(A3 高可燃) |
6. 风机 / 水泵功率(2024-2026 主流)
6.1 风机
P_fan = Q × P / (η × 1000) × 3600
- Q: 风量(m³/h)
- P: 风压(Pa)
- η: 风机效率(0.65-0.85)
- 3600: 秒到小时
6.2 水泵
P_pump = Q × H × ρ × g / (η × 1000)
- Q: 流量(m³/h)
- H: 扬程(m)
- ρ: 1000 kg/m³(水)
- g: 9.81
- η: 0.7-0.85
6.3 风机选型(2024-2026 主流)
| 类型 | 选型指标 | 典型应用 |
|---|
| 离心风机 | 高压(>1500 Pa) | AHU / 大型建筑 |
| 轴流风机 | 中低压(<1500 Pa) | 冷却塔 / 排风 |
| EC 直流 | 高效(IE5 0.92) | 节能改造 |
| 永磁同步 | 变频调速 | 主流 2024-2026 |
7. NPSH(2024-2026 校准)
7.1 公式
NPSHa = (P_atm - P_vapor) / (ρ × g) - ΔH_pipe
NPSHa > NPSHr + 安全裕度(0.5-1m)
- NPSHa: 有效汽蚀余量
- NPSHr: 必须汽蚀余量(厂商提供)
- 0.5-1m 安全裕度
7.2 主流临界 NPSHr
| 冷媒 | NPSHr(典型) | 备注 |
|---|
| R-134a | 0.5-1.0 m | 标准 |
| R-1234ze | 1.0-1.5 m | 略高 |
| R-744(CO2) | 5-10 m | 高 |
| R-32 | 0.5-1.0 m | 标准 |
| R-290 | 0.5-1.0 m | 标准 |
8. 冷却塔(2024-2026 主流)
8.1 散热量
Q = m_water × c × (T_in - T_out) = 0.5-1.5% × Q_total
8.2 逼近度 + 范围
T_out = T_wb + Approach
T_out_max = T_wb + Range
- 严寒/温和 5-7°C
- 夏热冬冷 7-10°C
- 工业高温 10-15°C
- 高温出水 12-18°C(数据中心)
8.3 补水量
M_makeup = M_evap + M_drift + M_blowdown
= 0.5-1.5% × Q_total
9. 风机盘管(FCU)选型
9.1 容量
Q_FCU = ρ × c × Q_air × (T_in - T_out) / 1000
- Q_air: 风量(m³/h)
- 选型:200-1500 m³/h(2024-2026 主流)
9.2 风量需求(2024-2026 主流)
| 房间类型 | 风量 m³/h·人 | m³/h·m² |
|---|
| 办公室 | 30-40 | 6-10 |
| 商场 | 25-35 | 8-15 |
| 手术室 | 60-80 | 12-18 |
| 客房 | 30-45 | 5-8 |
10. 暖通空调 4 件套速算(2024-2026 校准)
10.1 估算每平方米冷负荷
| 建筑类型 | 估算 W/m² |
|---|
| 普通住宅 | 100-150 |
| 高级住宅 | 150-200 |
| 办公 | 120-180 |
| 商场(中庭) | 200-300 |
| 餐厅 | 250-350 |
| 酒店客房 | 100-150 |
| 手术室 | 400-500 |
| 数据中心 | 800-1500 |
| 工业(轻) | 150-250 |
| 工业(中) | 250-400 |
| 工业(重) | 400-800 |
10.2 估算每平方新风
| 建筑类型 | 新风量 m³/h·m² | m³/h·人 |
|---|
| 办公 | 12-18 | 30 |
| 商场 | 15-25 | 25 |
| 餐饮 | 25-40 | 35 |
| 医院(普通) | 15-25 | 30 |
| 手术室 | 25-40 | 60 |
| 客房 | 12-18 | 30 |
| 教室 | 15-20 | 25 |
11. 计算 5 件套速算实例(2024-2026 校准)
例:500 m² 办公,8 m 跨度,4 楼
11.1 冷负荷
Q_围护 = 0.2 W/(m²·K) × 2000 m² × 25°C = 10,000 W = 10 kW
Q_内部 = 0.15 kW/m² × 500 m² = 75 kW
Q_新风 = 0.34 × 4000 m³/h × 26/3600 ≈ 12 kW
Q_操作 = 5 kW
Q_total ≈ 10 + 75 + 12 + 5 = 102 kW ≈ 30 RT
11.2 设备选型(2024-2026)
- 制冷机:30 RT 风冷模块 / 螺杆(选 R-454B / R-1234ze)
- 风机盘管:8-10 台 800-1200 m³/h
- 冷却塔:50 RT 闭式蒸发冷凝
- 水泵:循环 100 m³/h × 扬程 20 m, IE5 永磁同步
- 自控:VFD + 6 阀变流量
11.3 节能估算(2024-2026)
| 来源 | 节能率 | 贡献 |
|---|
| R-454B 替代 R-410A | 30-40% | 15% |
| 永磁同步 IE5 水泵 | 30-50% | 10% |
| 闭式 + 蒸发冷凝 | 20-30% | 5% |
| EC 风机 | 20-30% | 5% |
| VFD 6 阀变流量 | 15-25% | 3% |
| 数字孪生 + AI 寻优 | 15-25% | 5% |
| 累计 | | 45% |
11.4 5 年 TCO(2024-2026 校准)
| 项 | 旧 | 新(2024 改造) |
|---|
| 初投 | ¥5M | ¥7-8M |
| 年能耗 | ¥4M | ¥2.5M |
| 年维护 | ¥500k | ¥200k |
| 5 年 TCO | ¥24.5M | ¥13.5M |
| 节约 | — | ¥11M / 5 年 = 45% |
12. 选型软件 + 工具链(2024-2026 主流)
| 步骤 | 软件 | 备注 |
|---|
| 1. 冷媒选型 | Danfoss Coolselector2 | 免费国际主流 |
| 2. 压缩机选型 | Bitzer BEST 7.4 | 商用 + 免费版本 |
| 3. 整体选型 | Trace 700 / HAP | 商业 / 学术 |
| 4. 负荷计算 | DeST / EnergyPlus | 免费 |
| 5. 管网水力 | 鸿业 / PIPE-FLO | 国内 / 商业 |
| 6. 报告 | Pandoc / Word | 自动化 |
13. 写报告时必查
引用(2024-2026 校准)