杭州市某办公楼空调系统设计Word格式.docx
《杭州市某办公楼空调系统设计Word格式.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《杭州市某办公楼空调系统设计Word格式.docx(40页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
9.1空调系统的全年运行
9.2空调系统的调控策略
9.2.1集散型系统能量管理和控制程序
9.2.2风机盘管自动控制系统
9.2.3新风机组自动控制系统
9.2.4空调机组自动控制系统
参考文献……………………………………………………………………………
附表…………………………………………………………………………………
附表一:
各房间负荷明细表
附表二:
各层负荷统计表
附表三:
风量计算表
附表四:
气流组织计算表
附表五:
一楼风管水力计算表
附表六:
一楼风管水力分析表
附表七:
九层风机盘管选型表
附表八:
九层水管水力计算表
附表九:
新风系统水力计算与环路分析表
第一章工程概况
本设计任务系以杭州市某税务办公楼为对象的空调系统设计,该办公楼总建筑面积14600平方米,空调面积10435平方米。
地上9层,地下1层为地下车库(含人防建筑),建筑高度34.6m,其中地下1层层高4.8m,地上1层层高5m,2层到9层层高3.7m。
空调室内冷负荷904.6KW,新风冷负荷598.2KW,总冷负荷1502.8KW,冷负荷指标为144.0W/m2,夏季总湿负荷为736.9Kg/h,总热负荷589.9KW,热负荷指标为56.5W/m2,冬季总湿负荷为-358.4Kg/h(需加湿)。
本空调系统为舒适性空调系统,采用全空气系统与空气—水系统相结合的空调形式,其冷热源为风冷热泵机组。
空调技术的发展,不仅要在能源利用、能量的节约和回收、能量转换和传递设备性能的改进,系统的技术经济分析和优化以及计算机控制等方面继续研究和开发,而且要进一步创造适宜于人类工作和生活的内部环境。
第二章原始资料
2.1室外气象参数
查文献【1】表3.2-1得杭州市室外计算参数:
夏季:
空调室外计算干球温度35.7℃;
历年平均不保证50小时湿球温度28.5℃;
空调室外计算相对湿度62%;
室外风速2.2m/s;
大气压力100.05kPa。
冬季:
供暖室外计算温度-1℃;
空调室外计算干球温度-4℃;
空调室外计算相对湿度77%;
室外风速3.6m/s;
大气压力102.09kPa。
2.2室内设计参数
表2.1夏季室内设计参数
房间名称
室内温度tN(oC)
室内湿度φN(%)
新风量(m3/h人)
办税大厅
26±
1
60
25
办税柜台
办公室
30
会议室
20
接待室
保安宿舍
视频控制室
局长室
50
副局长室
主任科员办公室
表2.2冬季室内设计参数
室内温度tN(OC)
室内湿度φN(%)
20±
2.3围护结构的热工参数
根据原始资料围护结构的热工参数见下表:
表2.3围护结构热工参数表
围护结构名称
围护结构构造
传热系数K(W/m2oC)
外墙
石灰砂浆+黏土实心砖墙一砖半(370mm)
1.49
玻璃幕墙
6钢+9A+6钢
3.01
内墙
内外抹面(各20mm)+一砖墙(240mm)
1.97
外窗
单层塑钢窗
4.70
外门
木(塑料)框双层玻璃门
2.50
内门
木(塑料)框单层实体门
3.35
屋面
预制,总厚度260mm
0.62
第三章负荷计算
3.1空调房间设计条件
本次活动中心空调设计为舒适性空调。
室内设计参数见表2.1。
3.2冷负荷计算
(1)外墙和屋面的冷负荷计算
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进行计算:
Qc(τ)=A·
K·
[(tc(τ)+td)⋅ka·
kρ−td](3-1)
式中:
Qc(τ)—外墙和屋面瞬变传热引起的逐时冷负荷,W;
K—外墙和屋面的传热系数,W/m2°
C,可根据外墙和屋面的不同构造由文献【1】[10]附录2-2和附录2-3中查得;
A—外墙和屋面的计算面积,m2;
tc(τ)—外墙和屋面计算温度的逐时值,℃,可根据外墙和屋面的不同类型分通空调》附录2-4和附录2-5中查得;
ka—外表面放热系数修正值,在文献【1】表2-8中查得;
kρ—吸热系数修正值,在文献【1】表2-9中查得;
td—地点修整值,℃,根据设计地点可由文献【1】附录2-6中查得;
tR—室内计算温度,℃,根据设计要求取值。
(2)外玻璃窗瞬时传热下的冷负荷
在室内外温差作用下,通过外玻璃窗瞬变传热引起的冷负荷可按下式计算:
Qc(τ)=cw·
Aw·
Kw·
(tc(τ)+td−tR)(3-2)
cw——窗框修正系数,可由文献【1】附录2-9中查得;
Qc(τ)——外玻璃窗瞬变传热引起的冷负荷,W;
Aw——窗口面积,m2;
Kw——外玻璃窗传热系数,Wm2⋅°
C,可由文献【1】附录2-7和附录2-8中查得;
tc(τ)——外玻璃窗的冷负荷温度的逐时值,°
C,可由《暖通空调》附录2-10中查得;
td——地点修正系数,可由文献【1】附录2-11中查得;
(3)外玻璃窗日射得热引起的冷负荷
玻璃窗日射得热引起的冷负荷,其计算式可用下面公式:
Qc(τ)=Ca·
Cs·
Ci·
Aw·
CLQ·
Djmax(3-3)
c(τ)——外玻璃窗日射得热引起的冷负荷;
Ca——有效面积系数,可由文献【1】附录2-15中查得;
Cs——窗玻璃的遮阳系数,可由文献【1】附录2-13中查得;
Ci——窗内遮阳设施的遮阳系数,可由文献【1】附录2-14中查得;
Aw——窗口面积,m2
CLQ——窗玻璃冷负荷系数,无因次,可由文献【1】附录2-16至附录2-19中查的
Djmax——日射得热因子最大值,W,可由文献【1】附录2-12查得;
(4)设备散热形成的冷负荷计算
设备及其用电器都放在室内,主要是一些电脑、电视机等。
由于都是些电子设备,由文献【1】,使用下面公式:
Qc(t)=1000·
CLQ·
n1·
n2·
n3·
N/η(3-4)
CLQ——设备和用具显热散热冷负荷系数,可由文献【1】附录2-20和附录2-21查得
N——电动设备的安装功率,kW;
η——电动机效率;
n1——利用系数,是电动机最大实效功率与安装功率之比,一般可取0.7~0.9,可用于反映安装功率的利用程度;
n2——电动机负荷系数,定义为电动机每小时平均实耗功率与机器设计最大实耗功率之比,对计算机可取1.0,一般仪表取0.5~0.9;
n3——同时使用系数,定义为室内电动机同时使用的安装功率与总安装功率之比,一般取0.5~0.8。
(5)照明散热形成的冷负荷计算
根据文献【1】灯具的冷负荷计算公式:
Qc(τ)=1000·
N·
CLQ(3-5)
c(τ)——灯具散热形成的冷负荷,W;
N——照明灯具所需功率,kW,根据酒店的设计要求确定;
n1——镇流器消耗功率系数,当明装荧光灯的镇流器装在空调房间内时,取n1=1.2;
当暗装荧光灯镇流器装高在顶棚时,可取n1=1.0;
n2——灯罩隔热系数,当荧光灯罩上部穿有小孔(下部为玻璃板),利用自然通风散热于顶棚内时,取n2=0.5~0.6;
而荧光灯罩无通风孔者n2=0.6~0.8;
CLQ——照明散热冷负荷系数,可由文献【1】附录2-22查得。
(6)人体显热形成的冷负荷计算
室内人员显热散热形成的冷负荷,其计算公式为:
Qc(τ)=qS·
n·
ϕ·
CLQ(3-6)
Qc(τ)——人体显热散热形成的冷负荷,W;
qs——不同室温和劳动性质成年男子显热散热量,W,可由文献【1】表2-13查得;
n——室内全部人数;
ϕ——群集系数,可由文献【1】表2-12查得;
CLQ——人体显热散热冷负荷系数,可由文献【1】附录2-23查得。
(7)人体潜热形成的冷负荷的计算
人体潜热散热形成冷负荷,其计算公式:
Qc(τ)=ql·
ϕ(3-7)
式中:
Qc(τ)——人体潜热散热形成的冷负荷,W;
ql——不同室温和劳动性质成年男子潜热散热量,W,可由文献【1】表2-13查得;
ϕ——群集系数,可由文献【1】表2-12查得。
(8)内围护结构的冷负荷计算
通过内墙和楼板的温差传热而产生的冷负荷采用下式计算冷负荷:
Qc(τ)=kj·
Aj·
(tΟ.m+Δta−tR)(3-8)
式中:
kj——内围护结构的传热系数,W/m2⋅°
C;
Aj——内围护结构的面积,m2
tΟ.m——夏季空调室外计算日平均温度,℃;
Δta——附加温升,℃,可由文献【1】表2-10选取。
(9)新风冷负荷计算
新风Gw进入系统时的焓为iw,排除时焓为in,这部分冷量称为新风冷负荷,可按下式计算:
Qq=md·
Gw·
(iw−in)/3.6(3-9)
md——夏季空调室外计算干球温度下的空气密度;
Gw——新风量,m3/h;
iw——夏季室外计算参数时的焓值,kJ/kg;
in——室内空气的焓值,kJ/kg。
(10)人体湿负荷计算
人体湿负荷可按下式计算:
Mw=0.278·
ϕ·
g×
10-6(3-10)
式中:
Mw——人体散湿量,kg/s;
G——成年男子的小时散湿量,g/h,可由文献【1】表2-13查得;
n——人数
ϕ——群集系数,可由文献【1】表2-12查得。
(11)新风湿负荷计算
新风湿负荷按下式计算:
Mq=md·
Gw·
(dw−dn)/3600(3-11)
md——夏季空调室外计算干球温度下的空气密度;
dw——夏季空调房间室外计算参数时的含湿量g/kg;
dn——室内空气的含湿量,g/kg。
3.3热负荷计算
(1)围护结构的基本耗热量
围护结构的基本耗热量按下式计算:
Qj=AjKj(tR–to.w)·
a(3-12)
Qj——j部分围护结构的基本耗热量,W;
Aj——j部分围护结构的表面积,m2;
Kj——j部分围护结构的传热系数,W/(m2.oC);
tR——冬季室内计算温度,oC;
to.w——空调室外计算温度,oC;
a——围护结构的修正系数,见文献【1】表2-4;
但是,在已知冷侧温度或用平衡法能计算出冷侧温度时,可直接用冷侧温度代入,不用进行a值修正。
(2)空调新风热负荷
空调新风热负荷按下式计算:
Qh=md·
cp·
(tR–to)/3.6(3-13)
md——夏季空调室外计算干球温度下的空气密度,kg/m3;
Gw——新风量,m3/h;
cp——空气的定压比热,取1.005KJ/(kg.oC);
to——冬季空调室外空气计算温度,oC;
tR——冬季空调室内空气计算温度,oC。
(4)围护结构附加耗热量
①朝向修正率
北、东北、西北朝向:
0~10%
东、西朝向:
-5%
东南、西南朝向:
-10%~-15%
南向:
-15%~-30%
②风力附加率
在不避风的高地、河边、海岸、旷野上的建筑物以及城镇、厂区内特别高的建筑物,垂直的外围护结构热负荷附加5%~10%。
③外门附加率
公共建筑或生产厂房的主要出入口500%
民用建筑或工厂的辅助建筑物,当其楼层为n时:
有两个门斗的三层外门60n%
有门斗的双层外门80n%
无门斗的单层外门65n%
④高度附加率
当民用建筑和工业企业辅助建筑的房间净高超过4m时,每增加1m,附加率2%,但最大不超过15%。
3.4负荷计算内容
现仅以消防控制室106为例计算说明,其他房间负荷见附表2。
106房间的围护结构有:
北外墙:
砖墙,面积32.88m2;
北外窗:
单层塑钢窗,面积3.92m2;
北外门:
木(塑料)框双层玻璃门,面积3.8m2;
内墙:
砖墙,面积112.1m2;
内门:
木(塑料)框单层实体门,面积3.2m2。
由于室内压力大于室外大气压,故无需考虑新风渗透引起的冷热负荷。
邻室为空调房间,无内墙传热引起的负荷。
负荷详细计算内容如下。
表3.1北外墙冷负荷(按3-1式)(取Ka=1.0,Kp=0.90)
表3.2北外窗瞬时传热冷负荷(按3-2式)(取Cw=1.0)
表3.3北外窗日射得热冷负荷(按3-3式)(取Ca=0.85,Cs=1.0)
表3.4照明散热冷负荷(按3-5式)(N=2.1kw,取n1=1.2,n2=1.0)
表3.5设备散热冷负荷(按3-4式)(n1=0.8,n2=1.0,n3=0.8,η=0.86)
表3.6人员散热冷负荷(按3-6,3-7式)(取qs=60.5,φ=0.92,q=73.3)
表3.7室内逐时冷负荷汇总表
夏季新风冷负荷(按3—9式)
查焓湿图得:
iw=93.8kJ/kg,in=58.2kJ/kg,
取md=1.2kg/m3,Gw=150m3/h
Qq=1.2×
150×
(93.8–58.2)/3.6=1780W
夏季室内湿负荷(按3-10式)
取n=5,ϕ=0.89,g=68g/h
Mw=0.278×
5×
0.89×
68×
10-6=0.084g/s
夏季新风湿负荷(按3-11式)
查焓湿图得:
dw=22.2g/kg,dn=12.6g/kg,
(22.2–12.6)/3600=0.48g/s
冬季热负荷包括:
围护结构的耗热量和由门窗缝隙渗入室内的冷空气耗热量(空调房间不计冷风渗透耗热量)
表3.8室内热负荷计算表(按3-12式,a=1.0)
冬季新风热负荷(按3-13式)
Qh=1.2×
1.005×
(20+4)/3.6=1206W
3.5负荷汇总
现将各房间的总的冷负荷按最大值进行汇总,详见附表二。
3.6负荷逐时波动图
现将各种负荷随时间变化的趋势示于图3.1中。
图3.1负荷曲线图
上图显示,负荷最大时刻出现在17时。
第四章空调系统方案的确定
4.1空调系统的比较
为了能够选择更为合适的空调系统形式,先对各种空调系统做一了解。
由于集中式一次回风系统、风机盘管加独立新风以及分散式空调系统较为常用,所以本设计中的空调方式就通过比较这三种系统来确定。
(1)三种空调系统适用条件和使用特点
各种空调系统的适用条件和使用特点见表4.1。
表4.1三种空调系统的适用条件和使用特点
空调系统
适用条件
使用特点
集中式(一次回风)
1.房间面积大或多层、多室而热湿负荷变化情况类似;
2.新风量变化大;
3.全年多工况节能。
1.可利用较大送风温差送风;
2.室内散湿量较大。
半集中式(风机盘管)
1.房间面积大但风管不易布置;
2.多层多室层高较低,热湿负荷不一致或参数要求不同;
3.要求调节风量。
1.空调房间较多,房间较小,且各房间要求单独调节温度;
2.空调房间面积较大但主风管敷设困难。
分散式
1.各房间工作班次和参数要求不同且面积较小;
2.空调房间布置分散。
1.无水系统和机房;
2.可以分户控制,利于单独计费。
(2)三种空调系统的比较
现将集中式空调系统、单元式空调器、风机盘管空调系统对比如表4.2。
表4.2常用空调系统比较
比较项目
集中式空调系统
单元式空调器
风机盘管空调系统
设备布置与机房
机房面积较大,层高较高。
1.设备成套、紧凑,可以安装在房间内,也可以安装在空调机房;
2.空调机房面积较小,机房层高较低;
3.机组分散布置,敷设各种管线较麻烦。
1.只需要新风空调机房,机房面积小;
2.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,占用空间多,布置困难;
2.支风管和风口较多时不易调节风量。
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.小型机组余压小,又是难于满足风管布置和必需的新风量。
1.放在室内时,有时不接送、回风管;
2.当和新风系统联合使用时,新风管较小。
节能与经济性
1.可实现全年多工况节能运行调节,充分利用室外新风,减少与避免冷热抵消,减少冷水机组运行时间;
2.对于热湿负荷变化不一致或是室内参数不同的房间,室内温湿度不易控制且不经济;
3.部分房间停止工作部需空调时,整个空调系统仍要运行,不经济。
1.不能实现全年多工况节能运行调节,大多用电加热,耗能大;
2.灵活性大,各空调房间可根据需要停开。
1.灵活性大,节能效果好,可根据各室负荷情况自行调节;
2.盘管冬夏兼用,内壁容易结垢,降低传热效率;
3.无法实现全年多工况节能运行调节。
使用寿命
使用寿命长
使用寿命短
安装
设备与风管的安装工作量大,周期长。
1.安装投产快;
2.对旧建筑改造和工艺的变更的适应性强。
安装投产快,介于集中式空调系统和单元式空调器之间。
温湿控制
可以严格地控制室内温度和相对湿度。
对室内温度要求较低,室外湿球温度较高、新风量要求较多时,较难满足。
对室内温湿度要求较严时,难于满足。
4.2空调系统的确定
由表4.1和4.2可知,本建筑一二三层应该选用集中式空调系统(又称全空气系统),四层到九层选用半集中式空调系统。
在半集中式空调系统中,风机盘管加独立新风系统应用广泛,比较优越,故四层到九层采用风机盘管加独立新风系统。
第五章送风量和新风量的确定
5.1送风量的确定
空气调节系统的送风量通常按照夏季最大的室内冷负荷,按下式计算确定:
(5-1)
——送风量(kg/s);
——室内冷负荷(kW);
——室内湿负荷(kg/s);
——室内空气的焓值(kJ/kg);
——送风状态下的空气的焓值(kJ/kg);
——室内空气的含湿量(g/kg);
——送风状态下的空气的含湿量(g/kg);
和
都是已知的,室内状态点
在
图上的位置已经确定,因此只要过
点作
线,也能确定送风状态点
,从而算出送风量
。
现以消防控