空调工程课程设计说明书范本000001.docx

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空调工程课程设计说明书范本000001

《空调工程》课程设计说明书

1绪论.............................................................1

1.1设计目的......................................................1

1.2主要内容和基本要求............................................1

2设计基本资料....................................................2

2.1建筑概况.......................................................2

2.2设计参数.......................................................2

3负荷计算.........................................................2

3.1冷负荷计算方法.................................................2

3.2空调冷负荷计算.................................................2

4空调系统方案的确定................................................5

4.1空调末端系统方案比较...........................................5

4.2空调水系统方案比较确定........................................6

4.3风机盘管的布置................................................7

5设计方案计算及设备选型...........................................7

5.1风机盘管加新风系统的处理过程及送风参数确定....................7

5.2风机盘管的选型计算............................................9

5.3新风机组选择计算.............................................11

6空调系统水力计算................................................11

6.1空调风系统水力计算............................................11

6.2空调水系统水力计算............................................13

7气流组织.......................................................14

7.1布置气流组织分布.............................................14

7.2散流器选择计算...............................................14

8消声、减振及保温设计.............................................15

8.2减振设计.....................................................16

8.3保温设计......................................................16

8.4防火设计......................................................16

9实习总结.........................................................16

参考文献.........................................................17

1绪论

1.1设计目的

本设计要求熟悉中央空调设计步骤及方法，负荷的计算，设备的选型和布置，熟悉所选用的中央空调系统.通过设计过程，要系统的掌握中央空调的相关知识，并培养自己分析、解决问题的能力，为将来从事本专业相关设计工作和施工、验收、调试、运行、管理和有关应用科学的研究、技术开发等工作奠定可靠的基础。

1.2主要内容和基本要求

空气调节课程设计，是在学习供热工程、空气调节和制冷技术后的一次工程设计的综合性训练。

课程设计要求较高，内容涉及到冷（热）负荷计算、水利计算、管道安装、气流组织、制冷技术。

通过运用所学的理论知识，对给定建筑物进行空气调节的设计计算、方案选择、施工图绘制，掌握空调系统的设计方法，以巩固所学理论知识和培养学生解决实际问题能力，达到综合训练的目的。

2设计基本资料

2.1建筑概况;

（1）外墙属于II型,传热系数k=1.50w/（m2.k），由外向内分别为：

水泥砂浆、砖墙、白色粉刷。

（2）层高3500mm，外窗大小2400x2000

（3）邻室包括走廊，均与室内温度相同，不考虑内墙传热。

（4）每间办公室为2人，在办公室内的时间段位8:

00——18:

00共十个小时。

（5）室内照明采用2盏200w明装荧光灯，开灯时间为8:

00——1800

（6）室内压力稍高于室外压力。

（7）外窗为双层窗结构，玻璃为普通玻璃，窗帘为白色。

2.2设计参数：

（1）北京市纬度为北纬39°48′，经度为东经116°28′。

（2）办公室内计算干球温度33.2℃，室外计算湿球温度为26℃。

（3）北京市大气压力夏季为998.6kpa，冬季为1020.4kpa。

（4）办公室内计算干球温度为26℃，室内空气相对湿度≤65℅

3负荷计算

3.1冷负荷计算方法

空调房间的冷负荷包括建筑围护结构传入室内热量形成的冷负荷，人体散热形成的冷负荷，灯光照明散热形成的冷负荷，以及其他设备散热形成的冷负荷。

通过维护结构传入室内的热量形成冷负荷时存在延迟和衰减，所以空调房间夏季设计冷负荷宜按不稳定传热方法计算各种热源所引起的负荷，再按各项逐时冷负荷的综合最大值确定。

以下所述的计算方法是谐波反应法的简化计算方法。

3.2空调冷负荷计算

3.2.1外墙、屋顶的瞬变传热的冷负荷

在日射和室外气温综合作用下，外墙和屋面瞬变传热引起的逐时冷负荷可按下式计算：

W（3-1）

式中

——外墙和屋面瞬变传热引起的逐时冷负荷W；

——外墙和屋面的面积

；

——屋面和外墙的传热系数W/（m2·℃）；

——计算时刻，h；

——围护结构表面受到周期为24h谐性温度波作用，温度波传到内表面的时间延迟，h；

——温度波的作用时间，即温度波作用于围护结构外表面的时间，h；

——作用时刻下，围护结构的冷负荷计算温差，简称负荷温差，℃。

3.2.2外窗玻璃瞬变传导得热形成的的冷负荷

在室内外温差的作用下,玻璃窗瞬传热形成的冷负荷可按下式计算：

CL=CwKwFw（twl+td-tnx）（3-3）

式中CL——外玻璃窗瞬变传热引起的逐时冷负荷W；

w——窗口的面积

；

w——玻璃窗的传热系数，单层窗可取5.8W/（m2·℃），双层窗可取2.9W/（m2·℃）；

Twl—外玻璃窗冷负荷计算温度逐时值

Cw—玻璃窗的传热系数的修正值

td—玻璃窗地点修正值

3.2.3玻璃窗日射得热形成的冷负荷

透过玻璃窗进入室内的日射得热形成的逐时冷负荷按下式计算：

　　　　　CL=CaCsCiFwDjmaxClqW（3-4）

式中CL——透过玻璃窗的日射得热形成的冷负荷W；

w——窗口的面积

；

Ca——有效面积系数

   Clq——窗玻璃冷负荷系数

     Cs——窗玻璃遮阳系数

     Ci——内遮阳设施的遮阳系数；

3.2.4灯光照明散热形成的冷负荷

荧光灯CL=1000n1n2NClqW（3-6）

式中CL——照明设备散热形成的冷负荷W；

——镇流器消耗功率系数，可取1.0；

——灯罩隔热系数；

——照明灯具所需功率，W；

CL——照明散热的冷负荷系数；

3.2.5人体散热形成的冷负荷，

人体散热引起的冷负荷由两方面组成；人体显热冷负荷；人体散湿引起的潜热冷负荷。

人体显热冷负荷可按下式计算：

CLs=nΦqsCLQW（3-7）

式中

——室内总人数；

Φ——群集系数；

qS——不同室温和劳动性质时成年男子散热量，W；

CLQ——人体显热散热量的冷负荷系数；

人体散湿引起的潜热冷负荷：

QT=Φntq2

nt—计算时刻空调区内的总人数。

q2—1名成年男子小时潜热散热量

所有负荷计算结果见附表一

3.2.6空调新风冷负荷

KW　　　　（3-8）

式中

——新风冷负荷KW；

——新风量kg/h；

——室外空气焓值kJ/kg；

——室内空气焓值kJ/kg。

3.3空调湿负荷计算

人体的散湿量引起的湿负荷计算：

D=0.001Φnq　　（3-9）

式中D—人体散湿量Kg/s；

n—室内全部人数；

q—成年男子的小时散湿量g/h。

所以201房间湿负荷为D=0.001x0.93x184=0.203kg/h

4空调系统方案的确定

4.1空调末端系统方案比较

表4.1各种空调系统的特点表

比较项目

集中式空调系统

半集中式空调系统

分散式空调系统

系统优点

集中进行空气的处理、输送和分配；设备集中、易于管理

布置灵活，各房间可独立调节室温，房间不住人时可方便的关掉机组（关风机），不影响其他房间，从而比其他系统较节省运转费用

把冷热源和空气处理、输送设备集中设置在一个想体内，形成一个紧凑的空调系统，安装方便，可灵活而分散的设置在空调房间内

系统缺点

集中供应时各空调区域冷热负荷变化不一致，无法进行精确调节；各种集中式均有风管尺寸大、占有空间大

对机组制作应有较高的要求，否则在建筑物大量使用时会带来维修方面的困难；当机组没有新风系统同时工作时，不能用于全年室内湿度有要求的地方

空调机组是由压缩冷凝机组、蒸发器和通风机等联合工作的，尽管压缩冷凝机组有较大的容量，如果蒸发器（包括风机）的传热能力（面积、传热系数）不足，则可能使制冷机的冷量得不到应有的发挥

设备布置与机房

1．空调与制冷设备可以集中布置在机房

2．机房面积较大

3．有时可以布置在屋顶上或安设在车间柱间平台上

1．只需要新风空调机房面积

2．有集中的中央空调器，还设有分散在各个被调房间内的末端装置

3．分散布管敷设各种管线较麻烦

1.设备成套，紧凑。

可以放入房间也可以安装在空调机房内

2.机房面积小，只需集中式系统的50%，机房层高较低

3.机组分散布置，敷设各种管线较麻烦

风管系统

1．空调送回风管系统复杂，布置困难

2．支风管和风口较多时，不易均衡调节风量

1.设室内时，不接送回风管

2.当和新风系统联合使用时，新风管较小

1．系统小，风管短，各个风口风量的调节比较容易，达到均匀

2.直接放室内，可不接送风管和回风管

3.余压小

系统应用

全新风系统；

一次回风系统；

一、二次回风系统

末端再热式系统；

风机盘管机组系统；

诱导器系统

单元式空调器系统；窗式空调器系统；

分体式空调器系统；

半导体式空调器系统

根据以上方案的比较，对该空调末端系统采用以下方案：

整个中央空调系统采用风机盘管加新风系统。

新风处理到室内状态的等焓线，不承担室内冷负荷。

新风与风机盘管共用出风口，因无空调机房，所以采用吊顶式新风机组。

4.2空调水系统方案比较确定

空调水系统包括冷冻水系统和冷却水系统两个部分，它们有不同类型可供选择。

表4-2空调水系统比较表

类型

特征

优点

缺点

闭式

管路系统不与大气相接触，仅在系统最高点设置膨胀水箱

与设备的腐蚀机会少;不需克服静水压力，水泵压力、功率均低。

系统简单

与蓄热水池连接比较复杂

开式

管路系统与大气相通

与蓄热水池连接比较简单

易腐蚀，输送能耗大

同程式

供回水干管中的水流方向相同；经过每一管路的长度相等

水量分配，调度方便，便于水力平衡

需设回程管，管道长度增加，初投资稍高

异程式

供回水干管中的水流方向相反；经过每一管路的长度不相等

不需设回程管，管道长度较短，管路简单，初投资稍低

水量分配，调度较难，水力平衡较麻烦

两管制

供热、供冷合用同一管路系统

管路系统简单，初投资省

无法同时满足供热、供冷的要求

三管制

分别设置供冷、供热管路与换热器，但冷热回水的管路共用

能同时满足供冷、供热的要求，管路系统较四管制简单

有冷热混合损失，投资高于两管制，管路系统布置较简单

四管制

供冷、供热的供、回水管均分开设置，具有冷、热两套独立的系统

能灵活实现同时供冷或供热，

没有冷、热混合损失

管路系统复杂，初投资高，占用建筑空间较多

单式泵

冷、热源侧与负荷侧合用一组循环水泵

系统简单，初投资省

不能调节水泵流量，难以节省输送能耗，不能适应供水分区压降较悬殊的情况

复式泵

冷、热源侧与负荷侧分别配备循环水泵

可以实现水泵变流量，能节省输送能耗，能适应供水分区不同压降，系统总压力低。

系统较复杂，初投资较高

根据以上各系统的特征及优缺点，结合本设计情况，本设计空调水系统选择闭式、同程、双管制、单式泵系统，这样布置的优点是过渡季节只供给新风，不使用风机盘管的时候便于系统的调节，节约能源。

4.3风机盘管的布置

风机盘管的布置与空调房间的使用性质和建筑形式有关，对于办公室、会议室、休息室和档案室等一般布置在进门的过道顶棚内，并综合考虑房间均匀送风的情况，采用吊顶卧式暗装的形式，采用侧送或上送上回。

风机盘管机组空调系统的新风供给方式采用由独立新风系统供给室内新风，经过处理过的新风从进风总风管通过支管送入各个房间。

单独设置的新风机组，可随室外空气状态参数的变化进行调节，保证了室内空气参数的稳定，房间新风全年都可以得到保证。

风机盘管机组的供水系统采用双水管系统，过渡季节尽量利用室外新风，关闭空调机组关闭供水。

5设计方案的确定及计算

本系统采用风机盘管加新风系统，有独立的新风系统供给室内新风，即把新风处理到室内参数，不承担房间负荷。

这种方案既提高了该系统的调节和运转的灵活性，且进入风机盘管的供水温度可适当提高，水管结露现象可以得到改善。

5.1风机盘管加新风系统的处理过程及送风参数确定

图5.1夏季风机盘管处理过程焓湿图

O－室外空气参数，R－室内设计参数，M－风机盘管处理室内的空气点

S－送风状态点，ε－室内热湿比，εfc－风机盘管处理的热湿比，L-机器露点

新风处理到室内状态的等焓线，不承担室内冷负荷。

而且不考虑风机温升。

其中热湿比：

ε＝

总送风量：

新风量：

qm，w

风机盘管风量：

对于M点焓值的确定：

由于

以办公室201为例进行计算；室内空气状态点取Φ=50%±5%

房间热湿比为§=Q/W=1344/0.171=21860kJ/kg

确定各状态点参数；hR=52.7kJ/kghs=45.2kJ/kghw，x=83kJ/kg

G=

=1.344/（52.7-45.2）=0.19kg/s

满足人卫生要求的最小新风量qm，W2=30×2×1.2/3600=0.02kg/s

10%qm<0.02kg/s，故所需新风量qm，W=10%qm=0.02kg/s

则又qmw/qm，f=

=（45.2-

）/（52.7-45.2）解得

=23.325kJ/kg

则新风机组承担的冷量为Qo，w=qm，w（ho，x-hl，x）=0.345kw

盘管承担的冷量为Qo，f=qm，f（hl，x-hm，s）=1.345kw

5.2风机盘管的选型计算

以办公室201为例计算：

室内冷负荷：

Q＝1.344KW，湿负荷：

W＝0.203g/s

新风量：

＝60m3/h

回风量Gf=780m3/h

根据所需风量选择型号为FP-85型风机盘管。

风机盘管机组性能参数（GB/T19232-2003）

型号

性能

FP-34

FP-51

FP-68

FP-85

FP-102

FP-136

FP-170

FP-204

FP-238

额定风量m³/h

H

340

510

680

850

1020

1360

1700

2040

2380

M

260

390

510

640

770

1020

1280

1530

1790

L

170

260

340

430

510

680

850

1020

1190

额定冷量KW

Kcal/h

H

1.98

2.8

3.87

4.58

5.42

7.38

9.08

11.1

12.9

H

1702

2408

3328

3938

4661

6346

7808

9546

11094

额定热量KW

Kcal/h

H

3.39

4.5

6.35

7.45

9.22

12.4

16.3

19.5

20.2

H

2915

3870

5460

6407

7930

10665

14020

16770

17370

输入功率

W

12Pa

H

34

46

55

70

87

117

140

181

223

30Pa

H

42

56

70

81

101

149

165

202

241

50Pa

H

46

65

82

89

109

163

201

228

286

噪声

dB（A）

12Pa

H

36

38

38

40

43

45

46

47

48

30Pa

H

38

39

42

44

45

46

47

49

51

50Pa

H

40

41

43

45

47

48

50

53

54

水量Kg/h

350

510

680

800

980

1280

1600

1920

2230

水压损失KPa

6

10

17

21

31

15

18

21

26

风机数量

1

2

3

4

重量Kg

WA

17

18

19

22

26

39

43

49

52

带回风箱

20

22

23

27

30

44

48

54

58

进出水接管

3/4‘’内螺纹

凝结水管

3/4‘’外螺纹

电源

220V/50Hz

备注

1、供冷量工况参数：

进口空气干球温度27℃，湿球温度19.5℃，进水温度7℃，水温差5℃。

2、供热量工况参数：

进口空气干球温度21℃，进水温度60℃，热水流量同供冷工况。

3、机组经2.0MPa耐压试验，允许最大工作压力1.6MPa。

4、另有四管制（一加二、而加二、三加一）机组。

当风机盘管送风气流组织不能达到要求时，应在风机盘管上接风管即高静压风机盘管。

下表是风机盘管的选择：

表5-1风机盘管风量及其型号计算

房间号

总湿负荷

总冷负荷

ε

房间总风量

Kg/s

总风量

m3/h

风机盘管风量m3/h

风机盘

管型号

台数

201

0.203

1344

7860

0.0570

780

720

FP-85

1

202-209

0.203

1091

6380

0.0464

756

696

FP-85

1

210

0.203

1319

7713

0.0561

734

674

FP-85

1

211

0.203

968

5661

0.0412

695

635

FP-85

1

214

0.342

1488

4351

0.0633

962

820

FP-51

2

212-213

215-217

0.203

744

4351

0.0317

641

581

FP-85

1

218

0.171

967

5655

0.0411

704

620

FP-85

1

5.3新风机组选择计算

新风量的确定原则：

满足室内卫生要求；补充局部排风量；保持空调房间的正压要求。

新风由新风机组处理到室内等焓状态，所以新风机组担新风负荷，风机盘管担负室内冷负荷。

本层新风风量为1170m3/h，所以选北京开利吊装式空气处理机组DBFP2.5其额定风量为2500m3/h。

校核：

风量占先。

校核冷量。

样本冷量Q样本=5.1KW>计算冷量

Q总=1.8KW．符合要求。

6空调系统水力计算

6.1空调风系统水力计算

根据风管系统布置，采用假定流速法选定风管管径，进行阻力计算时，首先选定系统最不利管路（即阻力最大的一条管路）作为计算的出发点；其次根据风量和所选定的管内风速计算这一最不利管路各管段的断面尺寸；绘制风系统轴测图，对各管段各环路进行编号，标注长度和风量；确定各风管的风量，再根据主风道风速控制在5～6.5ｍ/ｓ，支风道风速控制在3～4.5ｍ/ｓ，确定各管段的断面尺寸，计算摩擦阻力和局部阻力；并联管路的阻力平衡；计算系统的总阻力；选择风机。

主要计算公式：

沿程阻力：

ΔPy=RL

　　　　　局部阻力：

ΔPj=ΔPd∑ζ

　　　　　总阻力损失：

ΔP=ΔPy+ΔPj

表6-1民用建筑空调风速的选用

编号

管段

建议流速

最大流速

1

风机入口

4

5

2

风机出口

6.5-10

7.5-11

3

主风道

5-6.5

5.5-8

4

水平支风道

3-4.5

4-6.5

5

垂直支风道

3-3.5

4-6

6

送风口

1.5-3.5

3-5

7

新风入口

2.5

4.5

6.1.1新风风管水力计算

（1）管段编号

风管计算实例以管段0-1为例：

流量G=437m3/h,初选流速为V=4.0m/s,根据G和V查《实用供热空调设计手册》，得风管断面积尺寸为180×120（mm

mm），比摩阻Rm=0.72Pa/m；则实际流速v=4.05m/s；动压P=0.5

1.24.052=9.80Pa；摩擦阻力=1.72×0.72=1.26Pa；局部阻力系数，查《实用供热空调设计手册》可知该管段上的附件的总的局部阻力系数∑

＝0.7，则局部阻力Z=9.80×0.7=6.86Pa；则总阻力R=1.26+6.86=8.12Pa。

其他各管段参数的计算方法与管段0-11相同。

（2）局部阻力系

详细见阻力系数表

（3）详细计算表

详细见水力计算表表

管段总阻力为：

199.83pa。

该楼层选的机组全压220Pa大于管路最不利