办公楼暖通设计案例：上海 2000m² 办公楼

1. 项目概况

本案例以上海市浦东新区一座四层独立办公楼为对象，每层建筑面积500 m²，总建筑面积2000 m²。层高3.6 m，标准层平面尺寸25 m × 20 m。建筑采用框架结构，外墙为200 mm加气混凝土砌块 + 50 mm挤塑聚苯板保温层，传热系数K = 0.55 W/(m²·K)。外窗采用断桥铝合金Low-E中空玻璃（6+12A+6），传热系数K = 2.2 W/(m²·K)，窗墙比南向0.40、北向0.30、东西向0.25。

上海地区冬季供暖室外计算温度按GB 50736-2012取−2 °C（历年平均不保证5天的日平均温度），室内设计温度取20 °C（办公区域）和16 °C（走廊、楼梯间）。夏季空调室外计算干球温度34.4 °C，湿球温度28.2 °C，室内设计温度26 °C，相对湿度60%。本设计涵盖冬季热负荷计算、风机盘管选型及风管系统设计。

建筑使用功能划分：一层为门厅、会议室（80 m²）和开放办公区（300 m²）；二、三、四层为标准办公层，每层含4间独立办公室（每间约40 m²）、开放办公区（约250 m²）和卫生间（每层两间，各15 m²）。建筑总人数约160人（按8 m²/人估算）。

2. 步骤一：热负荷计算

热负荷计算采用GB 50736-2012规定的基本耗热量公式：Q = K × F × (t_n − t_w) × α。其中K为围护结构传热系数，F为传热面积，t_n为室内计算温度，t_w为室外计算温度，α为温差修正系数。使用 hvaccalcpro 热负荷计算器 可自动完成逐项计算。

以标准层南向办公室为例（40 m²）：

• 外墙传热：南向外墙面积 = (5 m × 3.6 m) − 窗面积(5 m × 3.6 m × 0.40) = 18 − 7.2 = 10.8 m²。Q_wall = 0.55 × 10.8 × (20 − (−2)) × 1.0 = 0.55 × 10.8 × 22 ≈ 131 W。
• 外窗传热：窗面积7.2 m²，Q_win = 2.2 × 7.2 × 22 ≈ 348 W。
• 冷风渗透：按换气次数0.5 h⁻¹计算，房间体积40 × 3.6 = 144 m³，渗透空气量72 m³/h。Q_inf = 0.28 × 72 × 1.2 × 22 ≈ 532 W（0.28为空气比热容系数，单位Wh/(kg·K)）。
• 南向办公室总热负荷：131 + 348 + 532 ≈ 1,011 W，取整为1,000 W。

各功能区热负荷汇总（标准层）：

• 开放办公区（250 m²）：约6,200 W（平均24.8 W/m²）
• 独立办公室 × 4（各40 m²）：各约1,000 W，合计4,000 W
• 走廊及交通面积（80 m²）：约1,200 W（按较低室内温度16 °C计算，温差较小）
• 卫生间 × 2（各15 m²）：各约350 W，合计700 W
• 标准层小计：6,200 + 4,000 + 1,200 + 700 ≈ 12,100 W

整栋建筑冬季热负荷：首层因门厅和入口冷风侵入，附加系数1.1后约为13,300 W；二至四层各约12,100 W。总计Q_total = 13,300 + 12,100 × 3 = 49,600 W ≈ 50 kW。单位面积热指标：50,000 ÷ 2,000 = 25 W/m²，符合上海地区办公建筑热负荷经验值范围（20–40 W/m²）。

3. 步骤二：风机盘管与空调设备选型

冬季热负荷确定后，进行风机盘管（FCU）选型。标准层开放办公区设4台卧式暗装风机盘管，每台承担约1,550 W热负荷。根据国标GB/T 19232-2019，选择FP-85型风机盘管（高档风量850 m³/h，供热量约4,500 W，水流量约0.16 L/s），实际运行中通过调节水阀开度匹配各区域负荷。

独立办公室每间选用FP-51型风机盘管（高档风量510 m³/h，供热量约2,800 W），满足1,000 W热负荷需求，余量充分。走廊和卫生间选用FP-34型（高档风量340 m³/h，供热量约1,800 W）。所有风机盘管采用三速开关控制，夏季/冬季通过换向阀切换供冷/供热模式。

空调冷负荷估算（夏季）：上海地区办公建筑冷负荷经验指标约100–150 W/m²。本建筑按120 W/m²估算，总冷负荷约为2,000 × 120 = 240 kW。选用两台水冷螺杆式冷水机组，单台制冷量130 kW（约37 RT），进出水温度7 °C/12 °C。冷却塔配置于屋面，循环水量按制冷量×0.2估算约48 m³/h每台。

所有风机盘管选型结果可使用 hvaccalcpro 散热器/风机盘管选型计算器 进行复核。冷水机组选型可在 hvaccalcpro 主机选型计算器 中输入总冷负荷查看推荐型号。

4. 步骤三：风管尺寸设计

风管系统按低速送风设计，主风管风速控制在6–8 m/s，支风管3–5 m/s。以标准层开放办公区为例，4台FP-85风机盘管总送风量为4 × 850 = 3,400 m³/h。按风管阻力最不利环路进行尺寸计算。

主风管尺寸计算：

总送风量3,400 m³/h，取设计风速7 m/s。所需截面积A = (3,400 ÷ 3,600) ÷ 7 = 0.944 ÷ 7 = 0.135 m²。采用矩形风管，推荐尺寸800 mm × 200 mm（截面积0.16 m²，实际风速0.944 ÷ 0.16 = 5.9 m/s，符合要求）。分支风管每台FCU接管尺寸为400 mm × 200 mm（截面积0.08 m²），风速约3 m/s。

沿程阻力计算：主风管最长路径约30 m，采用镀锌钢板，绝对粗糙度0.15 mm。利用Colebrook公式计算摩擦系数λ ≈ 0.019，水力直径D_h = 2ab/(a+b) = 2 × 800 × 200 ÷ (800+200) = 320 mm。沿程阻力ΔP_f = λ × (L/D_h) × (ρv²/2) = 0.019 × (30/0.32) × (1.2 × 5.9²/2) ≈ 0.019 × 93.75 × 20.9 ≈ 37 Pa。局部阻力（弯头、三通、变径等）按沿程阻力的50%估算约19 Pa。总阻力约56 Pa。

空调机组机外余压选择150 Pa，扣除风管阻力56 Pa、末端风口阻力约30 Pa、回风系统阻力约40 Pa后，余量充足。使用 hvaccalcpro 风管尺寸计算器 可快速验证风管尺寸和阻力计算结果。对于变风量系统，还需在各支管设置电动调节阀以维持末端静压。

5. 结果汇总

下表汇总了本办公楼暖通设计的主要计算输入值与输出结果。

6. 计算器链接

本案例中使用的 hvaccalcpro.com 免费计算器如下。每个工具均基于GB 50736-2012标准开发，适用于中国建筑暖通设计。

• 热负荷计算器 — 用于逐房间热负荷计算，支持外墙、外窗、屋顶、地板及冷风渗透等多项输入。
• 散热器/风机盘管选型计算器 — 根据热负荷推荐散热器片数或风机盘管型号。
• 风管尺寸计算器 — 输入风量和风速自动计算圆管直径或矩形风管尺寸，附带阻力估算功能。
• 主机选型计算器 — 基于总冷/热负荷推荐冷水机组或锅炉容量。

免责声明：本案例仅供学习参考，不构成工程设计依据。实际暖通系统设计须由持有注册资格的专业工程师完成，并遵守当地建筑规范及消防要求。