级建环专业《空调工程》课程设计资料.docx
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级建环专业《空调工程》课程设计资料
洛阳理工学院2013-2014学年第一学期
建筑环境和设备工程专业
《空调工程》
课程设计教学计划书
设计题目:
某大厦中央空调系统设计
设计周数:
2周
专业年级:
2011级建环专业
指导教师：
孙克春俆玉梅
发题日期：
2013年11月25日
完成日期：
2013年12月13日
洛阳理工学院土木工程系建筑环境和设备工程专业
《空调工程》课程设计任务书
一、设计题目
某大厦中央空调系统设计。
二、设计目的
1.通过课程设计，使学生所获得的专业理论知识加以系统化整体化，以便于巩固和扩大所学的专业知识；
2.培养学生独立分析，解决实际问题的能力；
3.掌握中央空调系统的设计方法和设计步骤；
4.提高学生运算、绘图技能和查阅文献资料的能力和文字表达能力；
5.使学生加深对课程内容的理解，初步建立正确的设计思想。
三、设计依据
1.相关教材：
《冷热源工程》、《空调工程》、《建筑构造》、《流体输配管网》。
2.标准规范：
《实用供热空调设计手册》、《简明空调设计手册》、《采暖通风和空气调节设计规范》、《采暖通风和空气调节制图标准》、《中央空调设备选型手册》。
3.气象资料：
根据建筑所在地区，从设计手册中进行查找。
4.能源资料：
该建筑位于市区，动力及能源设施完备，动力和照明用电充足。
5.建筑资料：
建筑图纸一套。
本建筑位于河南省洛阳市，建筑一共7层，其中地下1层，地上6层，1层为超市，2—6层为宾馆，地下室层高4.5m、一层层高4.5m、标准层层高3m。
1）屋面：
属Ⅱ型，传热系数K=0.48[W/（m2.K）]，由上至下分别为：
①预制细石混凝土板25mm，表面喷白色水泥浆。
②通风层≥200mm。
③卷材防水层。
④水泥砂浆找平层20mm。
⑤保温层，沥青膨胀珍珠岩125mm。
⑥隔汽层。
⑦现浇钢筋混凝土板70mm。
⑧内粉刷。
2）外墙：
属Ⅱ型，传热系数K=1.50[W/（m2.K）]，由上外至内分别为：
①水泥砂浆。
②砖墙，370mm厚。
③白灰粉刷。
3）外窗：
双层塑钢玻璃窗，K=2.93[W/（m2.K）]，宽×高=2000×1800mm，内挂浅色窗帘。
4）外门：
按图纸要求。
5）临室包括走廊，均和客房温度相同，不考虑内墙传热。
6）每间客房2人，在客房内的总小时数为16h（16:
00—8:
00）。
7）室内照明采用200W明荧光灯，开灯实践为16:
00—24:
00
8）空调设计运行时间24小时。
四、设计内容
1.确定初步方案；
2.空调负荷计算；
3.空调过程设计计算；
4.空气处理设备选型；
5.空调系统水力计算；
6.空调系统气流组织设计；
7.绘制工程设计施工图纸；
8.编制课程设计计算说明书。
五、时间安排
序号
课程内容
天数
1
确定初步方案
1
2
空调负荷计算
1
3
空调过程设计计算
1
4
空气处理设备的选择
1
5
空调系统水力计算
1
6
空调系统气流组织设计
1
7
绘制工程设计图
3
8
编制课程设计计算说明书
1
合计
2周
六、提交成果
1.工程设计施工图纸（2—3张）
内容：
一层空调平面图，标准层空调平面图，设备详图；
要求：
2号图，作图规范，有图框，有标题栏，用铅笔绘图，写工程字。
2.课程设计计算说明书一份（20页左右）
内容：
负荷计算，过程设计，设备选型，水力计算，气流组织设计；
要求：
内容完整，设计合理，引用公式正确，计算准确，书写工整；
七、纪律要求
1.设计期间同正常上课；
2.必须到指定地点进行设计；
3.有事、病必须履行请假手续，否则按不及格处理；
4.必须自己独立完成设计，不得抄袭，一经发现抄袭者按不及格处理。
八、编制依据
本课程设计任务书依据洛阳理工学院建筑环境和设备工程专业2011版培养方案和2011版《空调工程课程设计》教学大纲编制。
洛阳理工学院土木工程系建筑环境和设备工程专业
《空调工程》课程设计指导书
一、确定初步方案
（一）按指标估算冷热负荷
在初步设计阶段，空气调节房间的冷热负荷可以进行估算。
首先计算出各空调房间的面积，再乘以表1-4中的冷负荷指标和表1-5中的热负荷指标，即可得出各空调房间的冷热负荷。
对其进行整理，填入表1-3中。
新鲜空气需要量表1-1
建筑物类型
吸烟情况
新风量（m3/h.人）
备注
适当
最少
公寓
有一些
35
20
一般办公室
有一些
25
20
个人办公室
大量
50
35
会议室
严重
80
50
有一些
60
40
无
35
30
百货公司
无
25
20
零售商店
无
25
20
影剧院
无
25
20
会堂
有一些
25
20
舞厅
有一些
33
20
医院大病房
无
40
35
医院小病房
无
60
50
医院手术室
无
37
旅馆客房
大量
50
30
旅馆餐厅、宴会厅
有一些
30
20
旅馆自助餐厅
有一些
25
20
理发店
大量
25
20
美容厅
有一些
25
20
照明及人员密度表1-2
房间名称
室内人数（人/m2）
照明负荷（W/m2）
旅馆客房
0.1～0.15
16～20
商场（首层）
1.0～1.2
35～45
商场（其它层）
0.5～0.8
35～45
精品商店
0.3
35～45
一般办公室
0.1～0.23
18～23
会议室
0．4～0．5
18～23
餐厅
0.5～1.0
12～20
会议室
0.4～0.5
18～23
注:
表内数字中人员密度小的和照明负荷高者代表标准较高的建筑物
冷热负荷汇总表表1-3
序号
楼层
房间号
房间名称
面积
冷指标
热指标
冷负荷
热负荷
把负荷汇总，即可得出建筑物负荷的总估算值。
考虑建筑物的同时使用情况，在总估算值的基础上乘以负荷参差系数，可以得到冷热源的选型负荷。
对于综合楼，裙楼面积占35%以上时，参差系数可取0.85；裙楼面积占35%以下时，可取0.75～0.80。
对于高级酒店，参差系数可取0.6～0.7。
（二）估算空调送、回风量及新风量
空气调节系统的送风量，其数值为系统冷负荷的1/5～1/4，单位为m3/h。
系统新风量可根据在室人数和新风量指标（见表1-1）相乘得出。
回风量则为送风量和新风量之差。
空气调节工程冷负荷指标 表1-４
建筑类型
房间名称
冷负荷指标（W/m2）
建筑类型
房间名称
冷负荷指标（W/m2）
旅馆
客房
酒吧、咖啡厅
西餐厅
中餐厅、宴会厅
商店、小卖部
中庭、接待
小会议室
（允许少量吸烟）
大会议室
（不许吸烟）
理发、美容
健身房、保龄球
掸子房
室内游泳池
交谊舞厅
迪斯科舞厅
办公
80～110
100～180
160～200
180～350
100～160
90～120
200～300
180～200
120～180
100～200
90～120
200～350
200～350
250～350
90～120
商场
营业室
150～300
影剧院
观众席
化妆室
休息厅
（允许吸烟）
180～350
90～120
300～400
体育馆
比赛馆
休息厅
（允许吸烟）
贵宾事
120～250
300～400
100～120
图书馆
阅览室
75～100
博物馆
展览厅、陈列室
130～200
科研、办公
90～140
会堂、报告厅
150～200
医院
病房
一般手术室
洁净手术室
X光、CT、B超
80～110
100～150
300～500
120～150
餐馆
200～350
火锅厅
300～500
公寓、住宅
80～90
注:
以上指标是实际空调面积指标
采暖热负荷指标 表1－5
建筑物类型
热负荷指标（W/m2）
建筑物类型
热负荷指标（W/m2）
住宅
45～70
商店
65～75
办公楼、学校
60～80
单层住宅
80～105
医院、幼儿园
65～80
食堂、餐厅
115～140
旅馆
60～70
影剧院
90～115
图书馆
45～75
大礼堂、体育馆
115～160
注:
以上指标是建筑物总面积指标
（三）划分空调系统、确定空气处理方案，初选空气处理设备
1.空调系统的分类
空气调节系统一般由空气处理设备和空气输送管道以及空气分配装置所组成。
按空气处理设备的设置情况可分为集中式系统、半集中式系统和局部式系统；按负担室内负荷所用的介质种类可分为全空气系统、全水系统、空气--水系统和冷剂系统；按系统风量调节方式可分为定风量空调系统和变风空调量系统；按集中式空调系统处理的空气来源可分为封闭式空调系统、直流式空调系统和混流式空调系统；同时还可以按风管中的风速分为高速系统和低速系统。
对舒适性空调，多采用单风道定风量低风速全空气系统和风机盘管加独立新风系统空调方式。
2.几种空调系统的特点
1）集中式空调系统具有如下特点；
（1）空气处理设备和制冷处理设备集中布置在机房内，便于集中管理和集中调节。
（2）过渡季节可充分利用室外新风，减少制冷机运行时间。
（3）室内温、湿度和空气清洁度可以严格控制。
（4）使用寿命长。
（5）空调系统可以采取有效的防震消声措施。
（6）机房面积较大，层高较高。
风管布置较复杂，占用建筑空间较多，安装工作量大，施工周期较长。
（7）对于房间热湿负荷变化不一致或运行时间不一致，系统运行不经济。
（8）风管系统各支路和风口的风量不易平衡。
各房间之间由风管连通，不利于防火。
2）风机盘管加独立新风系统具有如下特点：
（1）和集中式空调系统相比，仅需新风空调机房（有时甚至可不要），机房占地面积小，层高也较低，风机盘管布置在空调房间内占据空间有限。
（2）仅需新风系统，风管截面积较小，容易布置。
（3）盘管既可通冷水又可通热水，冬夏季兼用。
但盘管易结垢，影响传热效率。
（4）运行灵活，可自行调节各房间负荷，节能效果好，但不能实现全年多工况节能运行调节
（5）风机盘管分散布置，风管、水管、凝结水管等管线布置较复杂，水系统易漏水，维护管理较麻烦。
（6）难于满足温湿度、清洁度的严格要求。
3）单元式空调器具有如下特点：
（1）成套的空调机组可分散安装于空调机房内，也可就近设空调机房，占地面积较小，机房层高较低。
（2）风管系统小，风管短，风量易调节。
机组直接设在空调房间内时不需要风管系统，房间之间互不连通，有利于防火。
（3）运行灵活，可自行调节适应各房间负荷的变化，实现节能。
（4）安装投产快，尤其适用于旧建筑改造工程。
（5）不能实现全年多工况节能运行调节。
过度季节不能利用全新风，能耗大。
（6）分散布置，维护管理麻烦。
机组布置在房间内，噪声和振动难以处理。
分体式机组噪音虽小，但制冷剂易泄漏，维修工作增加，无新风补充。
（7）难于满足温湿度、清洁度的严格要求。
3.空调系统的适用条件
①集中式空调系统的适用条件
（1）空调机房面积大，适于布置风管系统。
（2）多层、多室建筑，热湿负荷变化情况相内似。
（3）空调新风量要求变化大。
（4）房间温湿度、清洁度、噪声、振动要求严格控制。
（5）全年需多工况节能运行调节。
（6）有条件采用天然冷源的场合。
②半集中式空调系统的适用条件
（1）空调房间面积大，但不易布置集中风管系统。
（2）多层、多室建筑，层高较低，热湿负荷不一致，要求参数不同。
（3）室内温湿度控制精度要求：
t≥±1℃，φ≥10±%。
（4）要求各空调房间不串通。
（5）要求调节风量。
③分散式空调系统的适用条件
（1）各空调房间面积小，工作班次和参数要求不一致。
（2）空调房间布置分散。
（3）工艺变更可能性大。
（4）旧建筑改建层高限制。
（5）不具备设置集中冷热源条件。
4.空气调节系统划分的原则
空气调节系统的划分应根据空调房间的使用特点，并考虑系统运行以及调节的灵活和经济性，经过技术经济比较后确定。
一般空气调节系统不宜过大。
空气调节系统通常按以下原则划分：
（1）空气调节房间的设计参数（主要是温度、湿度等）相近，房间内空气的热湿比数值相近，使用和运行时间接近时，宜划分为同一系统。
同一系统的各空调房间应尽可能靠近。
（2）空气调节房间的瞬时负荷变化差异较大时，应分设系统。
可以根据空气调节房间的朝向划分系统。
（3）空气调节房间所需的新空气量比例相差较大时，可按比例相近者分设系统。
（4）有消声要求的房间不宜和无消声要求的房间划为同一系统，如划为同一系统，应作局部处理。
（5）有空气洁净度要求的房间不应和空气污染严重的房间划为同一系统，也不宜和空气洁净度要求的房间划为同一系统，如和后者划为同一系统时，应作局部处理。
（6）空气调节房间的面积很大时，应按内区和外区分设系统。
一般距外围护结构5m左右范围内的面积为外区，其余面积为内区。
（7）要尽量缩短风管长度，减少风管重迭，便于施工、管理、调试和维护等。
（8）高层民用建筑在其层高条件允许的情况下，宜分层设置空气调节系统。
当需要在垂直方向分设空气调节系统（如新风系统）时，每个系统所辖层数一般为5～10层。
（9）高大空间建筑物的空气调节应尽量采用分层空气调节方式。
（五）初选空气处理设备
1.组合式空气处理机组的选择
组合式空气处理机组是对空气进行加热、加湿、冷却、除湿、净化、消声、输送等过程的自身不带冷热源的空气处理设备。
该系列机组通常采用模数化、标准化方法分段设计，功能多样、组合灵活。
设备额定风量一般在1500m3/h～160000m3/h之间。
广泛用于商店、银行、办公楼、宾馆、餐厅、医院、影剧院、体育馆、车间等工业或舒适性中央空调场合；也适用于食品、医药行业等对灰尘和细菌有严格的限制的净化空调场合。
组合式空气处理机组各功能段必须根据空气处理过程的要求来进行选择，然后进行组合。
图2-1是舒适性空调的一种典型的组合。
2.柜式空气处理机组的选择
柜式空气处理机组是一种用水作为制冷或加热介质的空调系统末端空气处理设备。
它主要是由空气换热器、风机、空气过滤器、框架和面板等组成。
另外可加设电加热器或加湿器等。
该设备各部件均可拆卸，结构紧凑，使用和维护方便，噪声低、效率高、能耗省、运转平稳。
设备额定风量一般在1500m3/h～60000m3/h之间。
可广泛用于商店、银行、办公楼、宾馆、餐厅、医院、影剧院、体育馆、车间等工业或舒适性中央空调场合。
柜式空气处理机组主要依据风量和冷量进行选择，冷量考虑1.15的安全系数，风量考虑1.1的安全系数。
3.风机盘管的选择
风机盘管也是一种用水作为制冷或加热介质的空调系统末端空气处理设备。
它主要由空气换热器、风机面板等组成。
设备额定风量一般在250m3/h～2500m3/h之间。
可广泛用于商店、银行、办公楼、宾馆、餐厅、医院等舒适性中央空调场合。
由于盘管用一段时间后，管内结垢、管外积尘，影响传热效果，选择风机盘管时其冷热负荷应按表1-6进行修正。
风机盘管冷热负荷修正系数表1-6
盘管使用条件
仅用于冷却
仅用于加热
冷却、加热
修正系数
1.1
1.15
1.2
4.喷水室的选择
喷水室是一种空气和水直接接触的空气处理设备。
它能实现多种空气处理过程，具有一定的净化空气的能力，所以喷水室广泛用于对湿度和净化有严格要求的场合，比如纺织厂空调、卷烟厂空调等。
另外，由于热惰性大，使系统热惰性大，从而使出口空气状态波动小使自动控制的操作更加稳定。
但是，它占地面积大；对水质要求高，腐蚀性大；水泵能耗多；水系统复杂；维修费用高；且采用开式系统，因而蒸发器易结垢，影响换热效率。
因此在一般建筑中已不常使用。
二、空调负荷计算
（一）冷、热、湿负荷的计算
负荷计算的目的不仅是为了选择制冷及空气处理设备，更重要的是便于空调系统节能运行。
1.空调负荷计算的基本构成
（1）房间冷负荷的构成
空调房间的得热量由下列各项得热量组成：
●通过维护结构传入室内的热量；
●透过外窗进入室内的太阳辐射热量；
●人体散热量；
●照明散热量；
●设备、器具、管道及其他室内热源的散热量；
●食品或物料的散热量；
●透过空气带入室内的散热量；
●伴随各种散湿过程产生的潜热量。
（2）房间热负荷的构成
●建筑物外围护结构耗热量；
●加热从门、窗缝隙渗入室内的空气耗热量；
●加热当外门进入室内的冷空气耗热量；
●在经常有物品由室外或较低温度处运入室内时，要考虑其吸热量；
●各种修正值和附加值。
（3）房间湿负荷的构成
空调房间的散湿量由下列各项散湿量组成：
●人体散湿量；
●渗透空气带入室内的湿量；
●各种潮湿表面、液面或液流的散湿量；
●食品或其他物料的散湿量；
●设备散湿量。
2.负荷计算说明
（1）确定房间计算冷负荷时，应根据各项得热量的种类和性质，以及房间的蓄热特性，分别进行计算。
（2）通过维护结构进入室内的不稳定传热量、透过外窗进入室内的太阳辐射热量、人体散热量以及非全天使用的设备、照明灯具的散热量等形成的冷负荷，宜按不稳定传热方法计算确定。
（3）通过内隔墙和楼板传入的热量波动和空气调节房间邻室的温度波动有关。
空气调节房间和邻室的温度差大于3℃时，宜计算其传热量，可按稳定传热计算。
（4）空气调节房间没有外墙时，夏季可不计算通过地面的传热量；有外墙时，宜计算距外墙2m范围内的地面传热量。
其传热系数为：
非保温地面0.46W/（m2.℃）；保温地面0.35W/（m2.℃）。
（5）当房间送风量大于回风量而保持正压时，如形成正压的风量大于无正压时渗入室内的空气量，则可以不计算由门、窗缝隙渗入空气的热、湿量。
如正压风量较小，则应简单一部分渗入空气带来的热、湿量或提高正压风量的数值。
（6）空气调节系统的冬季热负荷宜按采暖的方法计算，但室外计算温度应采用冬季空气调节室外计算温度。
（7）计算空气调节系统的冬季热负荷时，通常不计算建筑物内部的散热量，而把它当作安全因数来加以考虑。
但对于建筑物内部散热量大的情况，应考虑其散热量以抵消部分耗热量。
本节主要讨论夏季冷负荷和湿负荷的计算，冬季热负荷的计算方法参照采暖进行。
3.围护结构冷负荷的计算
围护结构冷负荷的计算通常有两种方法——即谐波反应法和冷负荷系数法。
在实际工程中，可采用任何一种方法进行计算。
1）谐波反应法
（1）屋顶和外墙传热形成的冷负荷
屋顶和外墙传热形成的冷负荷可用下式进行计算：
2-1
式中：
τ——计算时刻；
ε——维护结构表面受到周期为24小时谐性温度波作用，温度传到内表面的时间延迟；
τ-ε——温度波的作用时刻，即温度波作用于维护结构外表面的时刻；
Δtτ-ε——在作用时刻，维护结构的冷负荷计算温差，简称负荷温差，可查表。
（2）窗户冷负荷
●窗户温差传热形成的冷负荷，可用下式进行计算：
2-2
式中：
Δtτ-ε——在计算时刻窗的负荷温差，可查表。
●日射透过玻璃形成的冷负荷，可用下式进行计算：
2-3
式中：
Xg——窗户构造修正系数，或称窗的有效面积系数，单层钢窗0.85，单层木窗0.7，双层钢窗0.75，双层木窗0.6；
Xd——地点修正系数，可查表；
Cn——窗的遮挡系数，可查表；
Cs——窗的遮阳系数，可查表；
Jj.τ——计算时刻，透过单位窗户面积的太阳总辐射得热形成的冷负荷。
简称负荷强度W/m2，可查表。
2）冷负荷系数法
（1）维护结构瞬变传热形成的冷负荷，可用下式计算：
2-4
式中：
tl.τ——冷负荷温度值，按墙、屋面、玻璃窗查表。
须知：
上述tl.τ是针对北京地区室外参数计算的，因此不同地区应进行修正。
同时，制表时，表面吸收系数ρ=0.9,αw=16Kcal/m2.h2.c（18.6W/m2.℃），因此当ρ、αw不同时，也应进行修正，tl.τ是φ,朝向，ρ和αw的函数。
对于窗，则还要根据遮阳情况、单双层情况、窗框情况等进行修正。
（2）日射得热形成的冷负荷，可用下式计算：
2-5
式中：
F——玻璃窗的净有效面积；
Cn——窗的遮挡系数，可查表；
Cs——窗的遮阳系数，可查表；
Djmax——日射得热因数最大值，可查表；
CLQτ——冷负荷系数，可查表。
4.工艺设备的冷负荷、湿负荷计算
1）热设备及表面散热形成的冷负荷，可按下式计算：
2-6
式中：
Qs——热源的计算散热量；
T——热源投入使用的时刻；
τ-T——从热源投入使用的时刻算起到计算时刻的时间；
JXτ-T——τ-T时间设备的负荷强度系数，可查表。
2）当不能确定连续使用小时数时，热设备及表面散热形成的冷负荷，可按下式估算：
2-7
式中：
n——蓄热系数，热源的冷负荷和计算散热量之比，可近似取下列数据：
三班制：
热源经常稳定运行时n=0.9～1.0
热源间断运行时n=0.7～0.8
二班制：
可取三班制的较小值
一班制：
热源经常稳定运行时n=0.7～0.75
热源间断运行时n=0.5～0.65
3）食物的冷负荷和湿负荷
在计算餐厅的负荷时需考虑食物的散热、散湿量，其中包括显热和潜热，要分别计算，一般可按下列数据采用：
食物全热；17.4W/人
食物显热；8.7W/人
食物潜热；8.5W/人
食物散湿量；11.5g/h.人
4）水面蒸发散湿量及潜热冷负荷
敞开水面的蒸发散湿量W可按下式计算：
（kg/h）2-8
潜热冷负荷CLQq可按下式计算：
（W）2-9
式中：
F——水面蒸发面积；
g——单位水面蒸发量（kg/m3.h），可查[2]表2-49；
r——汽化潜热（kJ/kg），可查[2]表2-49。
5.人体的冷负荷、湿负荷计算
1）人体显热冷负荷
人体显热散热形成的计算时刻的冷负荷，可按下式计算：
2-10
式中：
φ——群集系数；
n——计算时刻空调房间内的总人数；
qx——每名成年男子的显热散热量（W），可查表；
T——人员进入空调房间的时刻；
τ-T——从人员进入空调房间的时刻算起到计算时刻的时间；
JXτ-T——τ-T时间人体显热散热量的负荷强度系数，可查表。
2）人体全热冷负荷
全热冷负荷为显热冷负荷和潜热冷负荷之和。
而潜热冷负荷和潜热散热量相等。
即
（W）2-11
式中 qq——每名成年男子的潜热散热量（W）,可查表。
所以人体全热冷负荷为：
（W）2-12
3）人体的湿负荷W
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