建环专业中央空调系统课程设计.docx
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建环专业中央空调系统课程设计
武汉某综合楼中央空调系统设计
摘要
本设计为武汉某综合楼中央空调系统设计，拟为之设计合理的中央空调系统，使室内人员有一个舒适的工作、生活环境。
一楼商场主要采用全空气系统，设置一台新风机组为房间提供冷负荷与热负荷。
二楼采用风机盘管加新风系统，共同承担空调房间的冷负荷与热负荷。
新风则通过独立的新风管道先送入风机盘管，再与回风混合一起送入房间。
新风机组吊顶安装，每一层楼安装一台新风机组负担该层所有空调房间的新风负荷。
本设计内容包括：
空调冷热负荷计算；空调系统的确定及论证；送风状态参数及送风量的确定；空气处理设备的选型；冷热源的选择及设备选型；气流组织计算；水力计算；其他设备的选择；保温与防腐以及减振和消声等内容。
关键字：
空调系统，全空气系统，风机盘管加新风系统，性能比较
摘要··························································1
第一章原始资料···············································4
§1.1工程概况···············································4
§1.2气象资料···············································4
第二章负荷计算···············································4
§2.1冷负荷的计算···············································4
§2.2湿负荷计算···············································6
§2.3热负荷计算···············································6
§2.3.12.3.1建筑围护结构的基本传热量···························6
§2.3.2附加耗热量···············································7
§2.4各房间负荷的计算···········································7
§2.4.1冷负荷计算举例···········································7
§2.4.2各房间热负荷的计算······································9
第三章空调系统的确定及论证·····································10
§3.1空调系统的确定············································10
§3.1.1空调系统的分类··········································10
§3.1.2空调水系统的分类········································10
§3.2本次设计的方案············································11
§3.2.1全空气一次回风空调系统··································11
§3.2.2风机盘管加新风系统······································11
§3.3方案比较论证··············································11
§3.3.1一次回风、二次回风空调系统比较··························11
§3.3.2定风量与变风量系统的比较································11
§3.3.3风机盘管加新风与空气-水诱导器系统的比较·················12
§3.3.4风机盘管与新风连接方式的比较····························12
§3.4结论······················································12
第四章送风状态参数及送风量的确定·······························13
§4.1新风量规定················································13
§4.2风机盘管系统风量的计算····································15
§4.2.1风机盘管的夏季处理过程···································15
§4.2.2风机盘管的冬季处理过程··································16
第五章空气处理设备的选型·······································18
§5.1风机盘管的选型············································18
§5.2新风机组的选型············································19
§5.3全空气处理机组的选型······································20
第六章冷热源的选择及设备选型··································20
§6.1冷热源的选择··············································20
§6.1.1冷源···················································20
§6.1.2热源···················································21
§6.2机组选型·················································21
§6.2.1冷水机组···············································21
§6.2.2换热器·················································22
第七章气流组织计算············································22
§7.1气流组织方案论证·········································22
§7.1.1风口形式的确定·········································22
§7.1.2气流组织形式的确定·····································23
§7.2气流组织计算·············································24
§7.2.1风机盘管侧送风·········································24
§7.2.2全空气系统散流器平送气流组织计算·······················25
第八章管道布置及水力计算······································26
§8.1空调水系统水力计算·······································26
§8.1.1水管管径的确定·········································26
§8.1.2阻力的确定·············································27
§8.1.3计算步骤···············································28
§8.1.4水系统的水力计算·······································28
§8.2风管的水力计算···········································29
§8.2.1风管系统···············································29
§8.2.2风管水利计算的内容·····································30
§8.2.3风管的水利计算·········································30
§8.3冷凝水管设计·············································32
第九章其他设备的选择··········································32
§9.1冷却塔的选择·············································32
§9.2水泵的选择···············································33
§9.2.1选择原则················································33
§9.2.2循环水泵的选择·········································33
§9.2.3冷却水泵的选择·········································33
§9.3膨胀水箱的选择···········································34
§9.3.1膨胀水箱水量的计算·····································34
§9.3.2膨胀水箱的选型·········································34
§9.3.3系统的补水·············································34
参考文献·······················································35
设计心得·······················································36
第一章原始资料
§1.1工程概况
本次设计对武汉某综合楼进行空调系统设计。
主要任务是对建筑的商场、住宅等进行暖通空调的系统设计，使之达到各自的空调设计要求。
§1.2气象资料
武汉市室外气象参数如下：
地理位置：
北纬30°37，海拔23.3m；
大气压力：
夏季100.17Kpa，冬季102.33Kpa；
室外空调计算温度：
夏季35.2℃，冬季采暖室外干球温度：
-5℃；
夏季室外计算湿球温度：
28.2℃；
室外平均风速：
夏季2.6m/s，冬季2.7m/s；
在本次设计中对所有房间夏季室内设计温度取26℃，冬季室内设计温度取20℃，相对湿度冬夏季均取60﹪。
第二章负荷计算
为了保持建筑物的热湿环境，在某一时刻需向房间供应的冷量称为冷负荷；相反，为补偿房间失热需向房间供应的热量称为热负荷；为维持房间相对湿度恒定需从房间除去的湿量称为湿负荷。
热负荷、冷负荷、湿负荷的计算以室外气象参数和室内要求保持的空气参数为依据。
§2.1冷负荷的计算
（1）围护结构传入室内热量形成冷负荷
由于室内外温差和太阳辐射作用，通过围护结构传入室内的热量形成的冷负荷和室内外气象参数（太阳辐射热，室内，室外温度），围护结构和房间的热工性能有关。
传入室内的热量（称的热量）并不一定立即成为室内冷负荷。
其中对流形成的得热量立即变成室内冷负荷，辐射部分的得热量经过室内围护结构的吸热—放热后，有时间的衰减和数量上的延迟。
所以一般需要逐时计算。
通过墙体、屋顶的得热量形成冷负荷，可按下式计算：
Qτ=KF
W（2-1）
式中：
τ----计算时刻，h；
----围护结构表面受到周期为24小时谐性温度波作用，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；
K----围护结构传热系数，W/m2·K；见文献[1]表2-1.；
F----围护结构计算面积，m2；
----作用时刻下，围护结构的冷负荷计算温差，简称负荷温差。
见文献[1]表2-2,2-3.
（2）窗户传入室内热量形成的冷负荷
①窗户瞬变传到得热形成的冷负荷
Qc,τ=KF
W（2-2）
式中：
----计算时刻的负荷温差，
，见文献[1]表2-4.；
K----传热系数，单层窗可取5.8W/（m2·K）
双层窗可取2.9W/（m2·K）
②窗户日射得热形成的冷负荷
无内遮阳时：
Qτ=Xg·Xd·F·Jw.τW（2.3）
式中：
Xg----窗户的构造修正系数，见文献[1]表2-6.；
Jw.τ----计算时刻时，透过无内遮阳外窗的太阳总辐射热形成的冷负荷，简称负荷强度，W/m2,见文献[1]表2-8.；
Xd----地点修正系数，见文献[1]表2-8的表注.
有内遮阳时：
Qτ=Xg·Xd·Xz·F·Jn.τW（2.4）
式中：
Jn.τ----计算时刻时，透过有内遮阳外窗的负荷强度，W/m2,见文献[1]表2-8.；
Xz----内遮阳系数，见文献[1]表2-7.
（3）内墙，楼板，顶棚，地面得热形成冷负荷
内墙，楼板，顶棚，地面得热形成冷负荷，可概略按下式计算：
Q=KF（
+
+
）W（2.5）
式中：
----夏季空气调节室外计算日平均温度，
；
----室内空调计算温度，
；
----考虑太阳辐射热等因素的附加空气温升，
；可按见文献[1]表2-9选取。
（4）人体散热形成冷负荷
人体显热散热形成的冷负荷，可按下式计算：
Q=n
W（2-6）
式中：
n----室内总人数；
----群集系数，见文献[1]表2-14；
----不同室温和劳动性质时成年男子散热量，W，见文献[1]表2-15；
T----人员进入空调房间的时刻，h；
τ–T----人员进入空调房间时到计算时刻的时间，h；
----τ–T时间人体显热散热量的冷负荷系数，见文献[1]表2-16.
（5）灯光照明设备散热量根据任务书中每家每户6KW计算，这里不予再计算。
§2.2湿负荷计算
空调房间内的散湿量有人体散湿量、敞开水面蒸发散湿等，本设计中只算人体散湿量。
人体散湿量可按下式计算：
W=0.001n
gkg/h（2-7）
式中：
g----成年男子的小时散湿量，g/h，见文献[1]表2-15
§2.3热负荷计算
冬季采暖热负荷包括两项：
基本传热量和附加耗热量，即围护结构的基本耗热量和加热由门窗缝隙渗入室内的冷空气耗热量。
§2.3.1建筑围护结构的基本传热量
建筑围护结构的基本传热量，按稳定传热方法进行计算。
建筑围护结构包括有：
墙、门、窗、屋面和地面等。
计算公式如下：
=KFw（tn-tw）•αW（2-8）
式中：
----建筑围护结构的基本传热量，W；
Fw----围护结构的计算面积，m2；
K----围护结构的传热系数，W/（m2•℃）；
tn----室内空气计算温度，℃；
tw----室外供暖设计计算温度，℃；
α----围护结构的温差修正系数，见文献[1]中表2-4。
§2.3.2附加耗热量
A、朝向附加
围护结构的朝向不同，传热量不同，它考虑到不同朝向太阳辐射热等因素的影响。
因此，在计算建筑热负荷时，应对不同朝向建筑的围护结构的传热量进行修正，即在围护结构的基本传热量的基础上乘以朝向修正率，即为朝向的附加耗热量。
不同朝向的维护结构的修正率见表2－1。
朝向
修正率
北、东北、西北朝向
0
东、西朝向
－5％
东南、西南朝向
－10%～－15％
北、东北、西北朝向
－15％～－25％
B、高度附加
对于房间层高较高的房间，室内空气温度将形成温度梯度，即上部气温高，下部气温低的现象。
当房间高度大于4m时，每增1m时，包括各项附加耗热量在内的房间耗热量增加2%，但总的附加值不超过15%。
§2.4各房间负荷的计算
现在以二楼客厅1为例详细说明各负荷计算过程。
§2.4.1冷负荷计算举例
由见文献[1]查得冷负荷计算温度逐时值，然后按相关各式算出各围护结构、窗户、人体散热的逐时冷负荷，计算结果列于下表：
南外墙44#墙体
时刻
8:
00
10:
00
12:
00
14:
00
16:
00
18:
00
20:
00
22:
00
τ-ε
24
2
4
6
8
10
12
14
Δtτ-ε
6
5
5
5
6
8
8
9
K
1.95
F
16.95
Q/W
198.31
165.26
165.26
165.26
198.31
264.42
264.42
297.47
南外窗窗户瞬变传导得热形成的冷负荷
时刻
8:
00
10:
00
12:
00
14:
00
16:
00
18:
00
20:
00
22:
00
τ-ε
24
2
4
6
8
10
12
14
Δtτ-ε
4.2
6
7.6
8.7
9.1
8.5
7.2
5.9
K
2.9
F
4.65
Q/W
56.64
80.91
102.49
117.32
122.71
114.62
97.09
79.56
窗户日射得热形成的冷负荷无内遮阳
Xg
0.69
Xd
1.02
F
4.65
Jw.t
26
50
80
87
74
55
38
28
Q/W
85.08
163.63
261.81
284.72
242.17
179.99
124.36
91.63
小计
140.37
244.54
365.64
403.39
367.58
295.96
221.45
171.19
屋顶20#材料
时刻
8:
00
10:
00
12:
00
14:
00
16:
00
18:
00
20:
00
22:
00
τ-ε
24
2
4
6
8
10
12
14
Δtτ-ε
9
K
0.63
F
42
Q/W
238.14
Q/W总
574.35
407.98
520.68
569.35
565.9
562.43
485.87
468.67
客厅1室内冷负荷计算表（部分）
其他房间的冷负荷汇总见下表：
房间号
冷负荷（w）
房间号
冷负荷（w）
一层商场
220798
客厅3
3737.33
客厅1
3659.67
餐厅3
3736.27
餐厅1
4062.51
卧室5
3534.93
卧室1
4163.25
卧室6
3636.27
卧室2
3551.16
客厅4
4017.28
客厅2
3767.24
餐厅4
4059.79
餐厅2
3724.36
卧室7
3859.46
卧室3
3681.21
卧室8
4025.44
卧室4
3641.31
走廊
4068.98
§2.4.2各房间热负荷计算
由于冬季热负荷比夏季冷负荷要小的多，则各管道在满足夏季供冷的情况下也一定能满足冬季供热的情况，所以冬季供热的情况就以夏季供冷的管道为准。
各房间的热负荷汇总见下表：
房间号
热负荷（w）
房间号
热负荷（w）
一层商场
56347.6
客厅3
1897
客厅1
1857
餐厅3
1693.1
餐厅1
1747
卧室5
1059
卧室1
1273
卧室6
1272.2
卧室2
1137
客厅4
1927
客厅2
1896
餐厅4
2378
餐厅2
1504
卧室7
1162
卧室3
1594
卧室8
1277
卧室4
1594
走廊
2163
第三章空调系统的确定及论证
§3.1空调系统的确定
空气调节系统一般均由被调对象、空气处理设备、空气输送设备和空气分配设备所组成。
空调系统的种类很多，在工程上应根据空调对象的性质和用途、热湿负荷特点、室内设计参数要求、可能为空调机房及风道提供的建筑面积和空间、初投资和运行费用等多方面的具体情况，经过分析和比较，选择合理的空调系统
§3.1.1空调系统的分类
（1）根据空气处理设备的集中程度分类：
集中式空调系统、半集中式空调系统、分散式空调系统；
（2）根据负担室内热湿符合所用的介质不同分类：
全空气系统、全水系统、空气－水系统、冷剂系统；
（3）根据空调系统使用的空气来源分类：
直流式系统、封闭式系统、回风式系统。
§3.1.2空调水系统的分类
空调水系统主要包括冷冻水系统、冷却水系统、凝结水系统和热水系统。
空调水系统区分为开式系统和闭式系统，两管制、三管制和四管制，同程式和异程式，上分式和下分式；按运行调节方法分定流量和变流量。
（1）开式系统和闭式系统
开式水系统的管路与大气相通，所以循环水中含氧量高，容易腐蚀管路和设备，而且空气的污染物如尘土、杂物、细菌、可溶性气体等，容易进入水循环，使微生物大量繁殖，管路容易堵塞，并产生水击现象。
和闭式系统相比，除要克服管路沿程摩擦阻力和局部阻力损失外，还必须克服系统静水压头，故水泵的压头较大，水泵的能耗大。
所以已很少采用开式系统。
（2）同程式和异程式系统
通常，水系统立管或水平干管距离较长时，采用同程式布置。
建筑层数较少，水系统较小时，可采用异程式布置，但所有支管上应装设流量调节阀以平衡阻力。
在开式水系统中，由于回水最终进入水箱，到达相同的大气压力，故不需要采用同程式布置。
（3）定流量和变流量系统
定流量水系统是通过改变供回水温度来适应房间负荷的变化，系统中的水流量是不变的，故水泵耗电量不变。
变流量水系统是通过改变水流量（供回水温度不变）来适应房间负荷的变化要求。
故变水量系统负荷侧供水量是随着负荷的减少而减少，水泵输送能量也随之减少。
§3.2本次设计的方案
§3.2.1全空气一次回风空调系统
全空气一次回风空调系统的特征：
空气处理设备集中设置在空调机房内，集中进行空气的处理、输送和分配；回风与新风在热湿处理设备前混合。
全空气空调系统易于改变新回风比例，必要时可实现全新风送风，能够获得较大的节能效果；且易于消除噪声、过滤净化和控制空气调节区温度，气流组织稳定。
全空气系统的设备集中，便于维修管理，适宜于商场、营业厅、候诊大厅等人员较多的大空间建筑中使用。
在本设计中
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