酒店暖通课程设计.docx
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酒店暖通课程设计.docx
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酒店暖通课程设计
暖通空调课程设计
题目:
上海海德酒店暖通空调设计
⒈设计任务
⒉空调冷、热、湿负荷的计算
⒊空调方案、冷热源方案的确定
⒋空调风系统的设计计算
⒌空调水系统的设计计算
⒍通风系统的设计
⒎室内温、湿度控制方案及空调系统的运行调节方案
⒏设备和管道的保温
⒐参考文献
⒈设计任务
1.1设计题目
上海海德酒店暖通空调设计
1.2设计目的和内容、要求
暖通空调课程设计是《暖通空调》课程的重要教学环节之一,通过这一环节达到了解暖通空调设计的内容、程序和基本原则,学习设计计算的基本步骤和方法,巩固《暖通空调》课程的理论知识,培养独立工作能力和解决实际工程问题的能力。
整个设计要求完成南京(上海)某酒店或某高校研究生公寓楼(按规定的轴线范围)暖通空调设计。
应将设计结果整理成设计计算说明书,其中包括:
原始资料、设计方案、计算公式、数据来源、设备类型、主要设备材料表。
设计成果还应能用工程图纸表达出来,要求绘出某酒店或某高校研究生公寓楼标准层暖通空调风平面图、水平面图及空调水系统原理图。
1.3设计原始资料
⑴建筑物的平、立剖面图见建筑图,建筑平面尺寸以图纸为准,建筑层高为3.6m(海德酒店和公寓楼为3.4m);走廊吊顶净高2.3米、卫生间及房间小走道吊顶净高2.5米。
⑵按建筑物空调房间面积估算指标为:
旅馆客房标准层、学生公寓楼标准层:
夏季空调冷负荷指标均为80-110W/m2;冬季按建筑总面积考虑的热负荷指标为:
旅馆和公寓均为60-80W/m2。
⑶旅馆:
客房标准层每个标准间住2人,鸿翔酒店电梯厅及休闲厅设4-6人,鸿翔酒店候梯厅设2-4人;公寓楼每标准间按实际情况考虑2人(或1人),休闲厅设2-4人,卫生要求需要的最小新风量为:
标准房间30m3/h.人,其它为15-25m3/h.人。
⑷酒店和公寓标准房卫生间均设排风有系统,其排风量按换气次数5-10次/h计算;公共卫生间按不小于10次/h计算;
⑸维持空调室内正压所需的换气次数按0.5-0.7次/h计算;
⑹室内设计参数:
夏季:
tR=26—27℃φR=40%—65%;
冬季:
tR=18—20℃φR≥30%;
⑺室外气象参数见《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范GB50736-2012》。
上海:
夏季空调室外计算干球温度:
34.4℃,夏季空调室外计算湿球温度:
27.9℃,夏季空调室外计算日平均温度:
30.8℃;冬季空调室外计算温度:
-2.2℃,冬季空调室外计算相对湿度:
75%;
1.4设计任务与内容
⑴收集相关资料,查阅相关规范,并熟悉规范条文。
⑵完成(某)酒店(公寓楼)暖通空调设计,具体包括:
①空调负荷的计算;
②空调方案、冷热源方案的比较及选择;
③空调风系统的设计及计算;
④空调水系统的设计及计算;
⑤空调冷热源机房设计;
⑥通风系统的设计;
⑦室内温、湿度控制方案,空调系统的运行调节方案的选择。
⑶撰写设计计算说明书。
⑷绘图:
标准层风平面图,标准层水平面图,空调水系统原理图。
⒉空调冷、热、湿负荷的计算
2.1夏季冷负荷计算
2.1.1最小新风量的确定
(1)卫生要求:
即按规范规定需要的最小新风量为:
标准间30m3/h·人
30×2=60m3
(2)补偿局部排风及保持室内正压要求(要求室内正压维持9.8Pa):
标准间的局部排风量按各卫生间换气次数5-10次/h计算;维持空调室内正压按各房间换气次数0.5-0.7次/h计算;
卫生间:
V=2×2.5×2.5=12.5m3M1=12.5×6=75m3/h
小标准间室内:
V=1.9×2.5×2.5+6×3.9×3.4=91.435m3
M2=91.435×0.6=54.861m3/h
Mo=M1+M2=129.861m3/h
大标准间室内:
V=1.9×2.5×2.5+5.25×3.9×3.4+1.95×3.9/2×3.4=94.4185m3
M2=94.4185×0.6=56.6511m3/h
Mo=M1+M2=131.651m3/h
(3)各房间最小新风量取①和②两者中的最大值。
无论是大房间还是小房间,方案①<方案②,所以取②。
2.1.2新风冷负荷的计算
小标准间Qc,o=Mo﹙ho-hR﹚=129.861×﹙90-58.5﹚×1.2÷3600=1.364kW
大标准间Qc,o=Mo﹙ho-hR﹚=131.651×﹙90-58.5﹚×1.2÷3600=1.382kW
标准间
最小新风量(m³/h)
新风冷负荷(kW)
小标准间
129.861
1.364
大标准间
131.651
1.382
2.1.3湿负荷的计算
湿负荷是指空调房间的湿源向室内的散湿量,也就是为维持室内含湿量恒定需从房间内除去的湿量。
包括:
人体散湿量和敞开水表面散湿量等
人体散湿量公式:
mw=0.278×2×0.93×109×10-6≈5.6×10-5kg/s
成年男子的散湿量(g/h)
群集系数
人数n
人体散湿量(kg/s)
小标准间
109
0.93
2
大标准间
2
2.1.4各房间总冷负荷
因时间关系,本课程设计略去室内冷负荷的计算过程,按建筑物空调房间面积估算各房间的冷负荷,即按冷负荷指标﹙90-110W/m2﹚计算各房间瞬时综合总冷负荷。
小标准间Qf,c=90×﹙6+2.5﹚×3.9×10-3=2.98kW/m3
大标准间Qf,c=90×[﹙5.25+2.5﹚×3.9+1.95×3.9÷2]×10-3=3.06kW/m3
面积(㎡)
单位面积冷负荷(W/㎡)
室内冷负荷(kW)
小标准间
33.15
90
2.98
大标准间
34.03
90
3.06
2.2冬季热负荷计算
2.2.1新风热负荷计算
冬季新风热负荷计算公式:
小标准间Qh,o=129.861×1.005×[20-﹙﹣2.2﹚]×1.2÷3600=0.966kW
大标准间Qh,o=131.651×1.005×[20-﹙﹣2.2﹚]×1.2÷3600=0.979kW
新风量
(kg/s)
室外温度
(℃)
室内温度
(℃)
新风热负荷
(kw)
小标准间
0.0433
-2.2
20
0.966
大标准间
0.0439
0.979
2.2.2湿负荷的计算
人体散湿量公式:
mw=0.278×2×0.93×69×10-6=3.6×10-5kg/s
成年男子的散湿量(g/h)
群集系数
人数n
人体散湿量(kg/s)
小标准间
69
0.93
2
3.6×10-5
大标准间
2
3.6×10-5
2.2.3各房间总热负荷
同样因时间关系,本课程设计略去室内热负荷的计算过程,按建筑物空调房间面积估算各房间的热负荷,即按热负荷指标为60-80W/m2计算各房间的总热负荷。
小标准间Qf,c=60×﹙6+2.5﹚×3.9×10-3=1.99kW/m3
大标准间Qf,c=60×[﹙5.25+2.5﹚×3.9+1.95×3.9÷2]×10-3=2.04kW/m3
面积(㎡)
单位面积热负荷(w/㎡)
室内热负荷(kw)
小标准间
33.15
60
1.99
大标准间
34.03
60
2.04
2.3建筑物总冷、热负荷汇总及空调冷热源设备需要提供的总供冷量和总供热量
空调冷热源设备需要提供的的总供冷量和总供热量应以建筑物总冷、热负荷为基础,加上:
(1)风系统附加系数K1:
通风机机械能转变为热量、风管温升(或温降)漏风等引起的附加冷(热)负荷,风系统的冷(热)量附加—以附加系数K1表示,一般取:
制冷:
K1=5%-10%,制热:
因风管温降的热损与风机散热影响可抵消,K1=0%
(2)水系统附加系数K2:
水泵机械能转变为热量、冷冻水管温升(热水管温降)等引起的附加冷(热)负荷(即:
间接制冷系统的冷损失),简言之:
水系统的冷量附加,以附加系数K2表示,一般取:
制冷:
K2=7%-15%,制热:
因水管温降热损与水泵散热影响可抵消K2=0%
(3)同时使用系数K3:
计算空调冷源设备需要提供的的总供冷量时,要考虑同时使用系数。
因为夏季空调冷负荷计算法应该采用采用动态计算法,而估算冷指标的是基于夏季冷负荷得到的,,即以各房间出现的最大冷负荷为基准得到的建筑物单位空调面积指标,就是以估算冷指标乘以各空调房间面积计算出的各房间冷负荷是逐时冷负荷的最大值,它是用于选末端设备容量的依据。
而制冷系统的总装机容量并不是所有空调房间最大冷负荷的叠加。
因为各空调房间的朝向、工作时间并不一致,它们出现最大冷负荷的时刻也不会一致,简单的将各房间的最大冷负荷相叠加势必造成制冷系统总装机容量过大,所以必须考虑同时使用系数K3,一般取:
K3=70%-90%;计算空调热源设备需要提供的的总供冷热量时,不需要考虑同时使用系数K3,因为热指标的是基于冬季热负荷得到的,而冬季热负荷计算采用的是稳态算方法。
(4)因本工程为舒适型空调的类型,空调风系统夏季应采用最大送风温差送风,即:
应直接采用机器露点送风,而不应采用再热式系统,故不需要考虑再热冷负荷。
即:
Q冷=(1+K1)(1+K2)K3QcQ热=(1+K1)(1+K2)(1+K3)Qh
以此数据作为选择空调冷热源容量的大小,不应另作附加。
上海海德楼高7层,每层大标准间12间,每层小标准间11间。
建筑物总冷负荷=﹙11×2.98+12×3.06﹚×7=486.5kW
总热负荷=﹙11×1.99+12×2.04﹚×7=324.59kW
总供冷量=﹙1+10%﹚﹙1+15%﹚90%×486.5=553.88kW
总供热量=﹙1+0%﹚﹙1+0%﹚×324.59=324.59kW
建筑物负荷(kw)
风系统附加系数K1
水系统附加系数K2
同时使用系数K3
冷热源设备所需提供的能量(kw)
建筑物总供冷量
486.5
10%
15%
90%
553.88
建筑物总共热量
324.59
0%
0%
0%
324.59
⒊空调方案、冷热源方案的确定
3.1冷热源方案的比较及选择
3.1.1常用的空调冷热源的组合形式及其特点的比较
①压缩式冷水机组加汽—水热交换器组合(冷水机组夏季提7℃冷水,冬季城市热网蒸汽作热媒,加热空调末端50℃的回水,升至60℃再送至末端,如此循环)
②蒸汽双效溴化锂吸收式冷水机组加汽—水热交换器组合(冬夏季需要的热源均来自城市热网的蒸汽,溴冷机夏季提供7℃冷水,特别注意:
溴冷机COP值比电制冷机低,节电不节能)
③空气源热泵型冷热水机组(一机两用,夏季提供7℃冷水,冬季提供40—45℃热水)
1)蒸气压缩式制冷是电力驱动的以消耗机械能作为补偿,利用液体气化的吸热效应实现制冷的。
制冷系统主要由制冷压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器四个主要设备组成,并用管道相连接,构成一个封闭的循环系统。
2)溴化锂吸收式的工作原理
吸收式制冷:
与蒸气压缩式制冷一样,都是利用液体在汽化时要吸收热量这一物理特性来实现制冷的,不同的是蒸气压缩式制冷是以消耗机械能作为补偿,而吸收式制冷是消耗热能作为补偿,完成热量从低温热源转移到高温热源这一过程的。
溴化锂吸收式制冷装置,是利用溴化锂水溶液具有在常温下强烈地吸收水蒸气,在高温下又能将所吸收的水分释放出来的特性,以及水在真空状态下蒸发时,具有较低的蒸发温度来实现制冷的。
吸收式制冷装置的优点是设备简单、造价低廉、其工质对大气环境无害,而且可以利用工业余热(or太阳能等)作为发生器热源,能耗较低,但热能利用系数比较小。
3)空气源热泵
以空气作为低位热源来吸收热量的热泵称为空气源热泵(AirSourceHeatPump)。
空气源热泵的主要系统形式
①空气-空气热泵(冷剂系统)
②空气-水热泵
空气-空气热泵(冷剂式系统)在住宅、商店、学校、写字间等小型建筑物中应用十分广泛。
空气-水热泵的系统组成与空气-空气热泵一样,只是将空气-空气热泵的室内侧换热器的载热介质由空气换成水。
该机组夏天可以为空调系统提供冷水,冬天可以提供热水,也称空气源热泵(风冷式)冷热水机组。
3.1.2本工程空调冷热源形式的确定
本工程选择空气源热泵型冷热水机组(一机两用,夏季提供7℃冷水,冬季提供40—45℃热水)
3.1.3本工程空调冷热源总容量大小的确定。
3.2空调系统形式的选择
3.2.1全空气系统(完全由空气来担负房间的冷热负荷的系统):
(1)形式:
按送风参数:
单送风参数系统和双(多)送风参数系统
按送风量是否恒定:
定风量系统和变风量系统
按使用空气来源:
全新风系统,再循环系统和回风式系统
(2)特点:
全空气系统在机房内对空气进行集中处理,空气处理机组有多种处理功能和较强的处理能力,尤其是有较强的除湿能力,维修方便。
(3)适用场合:
人员密度大的大餐厅、火锅餐厅、剧场、商场、有净化要求的场所等
3.2.2空气-水系统(由空气和水来共同承担空调房间冷,热负荷的系统)
(1)形式:
按末端设备形式:
空气-水风机盘管系统、空气-水诱导器系统和空气-水辐射板系统.
(2)优点:
1.各房间的温度可独立调节;当房间不需要空调时,可关闭风机盘管,节约能源和运行费用。
2.各房间的空气互不串通,避免交叉污染。
3.风、水系统占用建筑空间小,机房面积小,其原因是新风系统风量小,一般仅为全空气系统的15%—30%;水的密度比空气大,输送同样能量时水的容积流量不到空气流量的千分之一,水管比风管小得多。
4.水、空气的输送能耗比全空气系统小。
(3)缺点:
1.末端设备多且分散,运行维护工作量大。
2.风机盘管运行时有噪声。
3.对空气中悬浮颗粒物的净化能力、除湿能力和对湿度的控制能力比全空气系统弱。
(4)适用场合:
客房、人员密度不大的办公室、医院病房等
3.3.3冷剂式系统(空调房间的冷负荷由制冷剂直接负担的系统)
(1)形式:
按外形:
①单元柜式空调机组冷量7~116.3kw
2窗式空调器 冷量1.5~7kw
3分体式空调器
按空调机的用途分:
恒温恒湿空调机,冷风机,房间空调器和特殊用途的空调机组。
按制冷系统工作情况分:
热泵式、单冷式
按冷凝器型式分:
水冷式、风冷式
(2)特点:
1.空调机组具有结构紧凑,体积小,占地面积小,自动化程度高等优点。
2.空调机组可以直接设置在空调房间内,也可安装在空调机房内,所占机房面积较
小,只是集中空调系统的50%,机房层高也相对低些。
3.由于机组的分散布置,可以使各空调房间根据自己的需要启停各自的空调机组,
以满足不同的使用要求,因此,机组系统使用灵活方便。
同时,各空调房间之间也不会互相污染,串声.发生火灾时,也不会通过风道蔓延,对建筑防火有利。
但是,分散布置,使维修与管理较麻烦。
4.机组安装简单、工期短、投产快。
对于风冷式机组来说,在现场只要接上电源,
机组即可投入运行。
5.近年来,热泵式空调机组的发展很快。
热泵空调机组系统是具有显著节能效益和
环保效益的空调系统。
6.一般来说,机组系统就地制冷、制热,冷、热量的输送损失少。
7.机组系统的能量消费计量方便,便于分户计量,分户收费。
8.空调机组能源的选择和组合受限制。
目前,普遍采用电力驱动。
9.空凋机组的制冷性能系数较小,一般在2.5-3。
同时,机组系统不能按室外一气象参数的变化和室内负荷的变化实现全年多工况节能运行调节,过渡季也不能用全新风。
10.整体式机组系统,房间内噪声大,而分体式机组系统房间的噪声低。
11.设备使用寿命较短,一般约为10年。
12.部分机组系统对建筑物外观有一定影响。
安装房间空调机组后,经常破坏建筑物原有的建筑立面。
另外还有噪声、凝结水、冷凝器热风对周围环境的污染。
(3)适用场合
分体式空调器:
旧建筑
单元柜式:
商业建筑、工业建筑
由于冷剂式系统新风供给难以实现,卫生要求难保证,p186VRV也难解决新风问题,代价大。
综合考虑应选择风机盘管加独立新风系统空气—水半集中式空调系统。
3.3新风系统的功能与划分,新风机房的位置及新风处理设备的形式
新风系统承担着向房间提供新风的任务。
风机盘管加独立新风系统一般用于民用建筑中,因此新风系统的主要功能是满足稀释人群及其活动所产生污染物的要求和人对室外新风的需求。
新风量可以根据规范和有关设计手册按人数或建筑面积进行确定。
空气—水系统中的空气系统一般都是新风系统,这种系统实质上是一个定风量系统,划分原则是功能相同、工作班次一样的房间可划分为一个系统;虽然新风量与全空气系统的送风量相比小很多,但系统也不宜过大,否则各房间或区域的风量分配很困难;有条件时可分层设置,也可以多层设置一个系统。
本工程采用每层设置一个新风系统,因为无独立的新风机房,新风机组宜采用吊顶式(薄形)机组,吊装在各层的走道内。
3.4房间中的新风供给方式的比较和确定
房间中新风供应有以下两种方式:
(1)直接送到风机盘管吸入端,与房间的回风混合后,再被风机盘管冷却(或加热)后送入室内。
这种方式的优点是比较简单,缺点是一旦风机盘管停机后,新风将从回风口吹出,回风口一般都有过滤器,此时过滤器上灰尘将被吹入房间;如果新风已经冷却到低于室内温度,导致风盘管进风温度降低,从而降低了风机盘管的出力。
因此,一般不推荐采用这种送风方式。
(2)新风与风机盘管的送风并联送出,也可以各自单独送入室内。
这种系统从安装稍微复杂一些,单避免了上述两条缺点,卫生条件好,应优先采用这种方式。
本工程采用新风与盘管送风并联送出方式。
3.5室内气流分布方式的比较和确定,送回风口形式的确定
气流分布流动模式的影响因素:
送回风口的位置、送风口的形式等因素。
其中送风口(位置、形式、规格、出风速度等)是气流分布的主要影响因素。
几种典型的气流分布方式及其特点和适用场合比较:
1.侧送风气流组织方式:
上送上回;上送下回。
特点:
侧向送风设计参考数据:
(1)送风温差一般在6~10℃以下;
(2)送风口速度在2~5m/s之间;
(3)送风射程在3~8m之间;
(4)送风口每隔2~5m设置一个;
(5)房间高度一般在3m以上,进深为5m左右;
(6)送风口应尽量靠近顶棚,或设置向上倾斜15~20°的导流叶片,以形成贴附设流。
适用场合:
跨度有限、高度不太低的空间,如客房、办公室、小跨度中庭等一般空调系统以及空调精度△t=±1℃的工业建筑。
风口类型:
常用双层百页风口。
2.顶送风气流组织方式:
上送下回或上送上回
特点:
平送:
送风温差≤6~10℃
喉部风速=2~5m/s
散流器间距3~6m,中心距墙≥1m。
下送:
房间高度3.5~4.0m
喉部风速=2~3m/s
散流器间距<3m
适用场合:
大跨度、高空间,如购物中心,大型办公室,展馆等一般空调;空调精度△t=±1℃或△t≤±0.5℃的工艺性空调。
风口类型:
方形、圆形、条缝型散流器等
3.孔板送风气流组织方式:
上送下回(最常见);一侧送另一侧回;下送上回(应用较少)
特点:
房间高度<5m;
空调精度△t=±1℃;
空调精度△t≤±0.5℃;
单位面积送风量大,工作区要求风速小
适用场合:
适用于高精度恒温恒湿空调或净化空调。
4.喷口送风气流组织方式:
上送下回式。
特点:
出口风速高,射程长,一般同侧回风,工作区在回流区;
送、回风口布置在同一侧
出风速度一般为:
4~10m
适用场合:
空间较大的公共建筑物如影剧院、体育场馆。
5.置换通风气流组织方式:
下送风
特点:
送风温差小,送风温差一般以2~3℃为宜;
送风速度小,送风速度一般不超过0.5~0.7m/s。
节能舒适。
(Ev、ηa较高)
气流组织方式:
下送上回。
适用场合:
有夹层地板可供利用。
6.个性化送风气流组织方式:
岗位送风
3.6空调水系统形式的选择和水系统的划分
3.6.1水系统形式的选择
(1)双管系统由一条供水管和一条回水管构成,供水管根据季节统一向房间供给冷冻水或热水。
难于满足过渡季有些房间要求供冷、又有些房间要求供热,即同一时间即供热水又供冷水的要求。
但由于其系统简单、初投资低,目前用得最普遍。
四管制系统由两条供水管和两条回水管构成。
两条供水管和两条回水管分别由于供冷冻水和供热水。
冷、热水有两套独立的系统,可满足建筑物内同时供冷和供热的要求,控制方便,但管路复杂,管路占用建筑空间比双管大系统,初投资较高,多用于舒适性要求较高的建筑内。
对于只供冷或供热的风机盘管系统应采用双管系统。
若建筑物中基本上无同时供冷和供热的要求,也应采用双管系统。
对于建筑物内区和周边区有不同的供冷和供热要求的建筑物,可考虑采用内区和周边区分设系统,并采用分别并联到冷源和热源上的双管系统。
对于有同时供冷和供热要求,且对环境控制要求高的建筑物,建议采用四管系统。
(2)垂直连接系统常用在旅店客房的风机盘管系统中,立管通常设在管道竖井中,在立管的上部应设集气罐或自动放气阀,另外在风机盘管上都自带手动放气阀,用于系统和设备放气。
水平连接系统适用于办公楼等建筑物,这类建筑一般无专用的管道井,每层的风机盘管都用水平支管连接,然后再接到总立管上。
对于布置在窗台下的立式风机盘管,也宜采用水平连接方式,水平支管置于下一层顶棚下。
对于既有建筑物加设风机盘管空调系统时,也宜采用这种系统。
(3)同程式系统:
供、回水干管中的水流方向相同(顺流),经过每一环路的管路总长度相等。
采用同程式布置,便于达到水力平衡;
异程式系统:
供、回水干管中的水流方向相反(逆流),经过每一环路的管路总长度不相等。
采用异程式布置,水力平衡难控制,容易产生水力失调。
结论:
尽可能用同程系统。
高层建筑或大型建筑物中,立管或水平支路很长,宜采用同程式系统的方案。
(4)定流量系统:
系统中循环水量保持不变,当空调负荷变化时,通过改变供、回水的温差来适应。
变流量系统:
系统中供回水温差保持不变,当空调负荷变化时,通过改变供水量来适应。
3.6.2水系统的划分
风机盘管等末端装置与新风机组中盘管阻力、流量相差较大,不宜并联在同一分支管路上。
3.7管道、设备、风口等布置方案
风口布置方案:
4.空调风系统的设计计算
4.1空气处理设备的选型
4.1.1风机盘管的选型
(提示:
先画出FP+独立新风系统的空气处理方案的h-d图,然后求需要的风量和冷量。
注意:
风量、冷量的修正)
(1)确定新风和盘管的冷负荷分配比例,即:
新风机组将新风处理何种状态送到室内,常采用将新风处理到室内的等焓机器露点再独自送到室内,新风不承担室内冷负荷,而风机盘管承担室内冷负荷和部分新风湿负荷的方案。
(2)各房间室内冷负荷、湿负荷的计算
小标准间冷负荷Qc=Qf,c-Qc,o=2.98-1.364=1.616kW
湿负荷Mw=5.6×10-5kg/s
大标准间冷负荷Qc=Qf,c-Qc,o=3.06-1.382=1.678kW
湿负荷Mw=5.6×10-5kg/s
(3)各房间总送风量
小标准间送风量MS=Qc÷﹙hR-hS﹚=1.616÷﹙58.5-52﹚=0.249kg/s
大标准间送风量MS=Qc÷﹙hR-hS﹚=1.678÷﹙58.5-52﹚=0.258kg/s
(4)房间各送风量是否满足换气次数n≥5次/h的要求
小标准
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