暖通空调课程设计.docx
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暖通空调课程设计
暖通空调课程设计任务书
1．题目
南通市某校学生公寓楼暖通空调设计
2．设计目的和内容、要求
暖通空调课程设计是《暖通空调》课程的重要教学环节之一，通过这一环节达到了解暖通空调设计的内容、程序和基本原则，学习设计计算的基本步骤和方法，巩固《暖通空调》课程的理论知识，培养独立工作能力和解决实际工程问题的能力。
整个设计要求完成某中学学生公寓楼（按规定的轴线范围）暖通空调设计。
应将设计结果整理成设计计算说明书，其中包括：
原始资料、设计方案、计算公式、数据来源、设备类型、主要设备材料表。
设计成果还应能用工程图纸表达出来，要求绘出暖通空调平面图及系统原理图。
3．设计原始资料
1建筑物的平、立剖面图见建筑图，建筑平面尺寸以图纸为准，建筑层高为3.5m；
2.夏季空调总冷负荷指标为90-110W/m2，冬季总热负荷指标为60-80W/m2；
3.每标准间公寓住4（Ｂ/—Ｇ/轴线为2人）人，每层活动室为10人，卫生要求需要的最小新风量为每人30m3/h（活动室为20-25m3/h.人）；
4.每标准间公寓的卫生间设有卫生间排风，其排风量按换气次数5-10次/h计算；公共卫生间按不小于10次/h计算；
5.维持空调室内正压按0.5-0.7次/h计算；
6.室内设计参数：
夏季：
tR=26—27℃φR=40%—65%；
冬季：
tR=18—20℃φR≥30%；
7.室外气象参数见《室外气象参数》资料集。
（现直录如下）
南通：
夏季空调室外计算干球温度：
32.9℃，夏季空调室外计算湿球温度：
28.7℃，冬季空调室外计算干球温度：
-5℃，冬季空调室外计算相对湿度：
76%；
8.城市热网提供0.8MPa的蒸汽。
4．设计任务与内容：
1、收集相关资料，查阅相关规范，并熟悉规范条文。
2、根据工程实际情况，通过简单的技术经济比较，优选一个方案进行设计。
3、完成（××）市某校学生公寓楼暖通空调设计，具体包括：
（1）空调负荷的计算；
（2）空调方案、冷热源方案的比较及选择；
（3）空调风系统的设计及计算；
（4）空调水系统的设计及计算；
（5）空调冷热源机房设计；
（6）通风系统的设计；
（7）室内温、湿度控制方案，空调系统的运行调节方案的选择。
4、撰写设计计算说明书。
5、绘图：
各层通风空调（风、水）平面图，空调水系统原理图。
空调风系统图（选做），空调水系统图（选做）风机盘管安装详图（选做）。
注：
1班序号1—12完成1＃楼⑴—⒁轴线的设计，
序号13—24完成4＃楼设计
序号25—36完成1＃楼（13）—（26）—（1ˊ）—（6ˊ）轴线的设计
序号37—47完成1＃楼（Bˊ）—（Hˊ）—（27）—（35）轴线的设计
2班：
序号1—12完成2＃楼
（1）—（13）—（1ˊ）—（6ˊ）轴线的设计
序号13—24完成2＃楼（Bˊ）—（Hˊ）—（14）—（22）轴线的设计
序号25—36完成3＃楼
（1）—（9）—（1ˊ）—（6ˊ）轴线的设计
序号37—47完成3＃楼（Bˊ）—（Hˊ）—（10）—（17）轴线的设计
1.空调冷、热、湿负荷的计算
1.1夏季空调室内冷负荷的计算
夏季空调室内冷负荷的构成：
包括：
建筑围护结构的冷负荷和室内热源散热形成的冷负荷
1．建筑围护结构的冷负荷
（1）通过外墙和屋面瞬时传热而形成的冷负荷
（2）通过外窗内外温差的瞬时传热和透过窗玻璃的日射得热而形成的冷负荷
（3）通过内墙、内门、等内维护结构和地面传热而形成的冷负荷
2．内热源（工艺设备、人体、照明等）散热形成的冷负荷
（1）照明散热形成的冷负荷
（2）人体散热形成的冷负荷
（3）工艺设备散热形成的冷负荷
3.渗透风耗冷量的考虑
1.2夏季新风冷负荷的计算
1.2.1各房间最小新风量的确定
（1）卫生要求：
即按规范规定需要的最小新风量为：
标准间30m3/h·人，活动室20-25m3/h·人
（2）补偿局部排风及保持室内正压要求（要求室内正压维持9.8Pa）：
标准间的局部排风量按各卫生间换气次数5-10次/h计算；维持空调室内正压按各房间换气次数0.5-0.7次/h计算
（3）各房间最小新风量取①和②两者中的最大值。
对于本次课程设计的条件有如下的计算表（局部排风量按各卫生间换气次数7次/h计算）
各房间最小新风量的确定
卫生要求
正压要求
最终确定
房间类型
人数
新风量
房间类型
体积
新风量
新风量（单位m3/h）
标准间
4
120m3/h
标准间
96.1m3
8.7m3
128.2m3/h
128.2
活动室
10
250m3/h
活动室
221.2m3
154.8m3/h
250
公共厕所
公共厕所
58m3
600m3/h
600
饮水间
饮水间
27.3m3
19.11
公共盥洗室
公共盥洗室
210.4m3/h
147.28
一层楼的总计
2298.39
1.2.2各房间新风冷负荷的计算
根据教材P23式2-28Qc.o=Mo（ho-hr）可得下表
ho=93kJ/kghr=53kJ/kg
房间类型
新风量（单位m3/h）
新风冷负荷（KJ/h）
新风冷负荷（w）
标准间
128.2
6153.6
1709.33
活动室
250
12000
3333.33
公共厕所
600
28800
8000.00
饮水间
19.11
917.28
254.80
公共盥洗室
147.28
7069.44
1963.73
总计
2298.39
110322.72
30645.20
1.3各房间夏季湿负荷的计算
人员的散湿量查教材P21表2-13可得
房间类型
人数
一人散湿量（g/h）
散湿量（g/h）
标准间
4
115
460
活动室
10
194
1940
1.4各房间冷、湿负荷汇总
本课程设计略去室内冷负荷的计算过程，按建筑物空调房间面积估算各房间的冷负荷，即按冷负荷指标90-110W/m2（按100W/m2）计算各房间瞬时综合总冷负荷。
房间类型
面积（m2）
总冷负荷（w）
标准间
36.21
3621
活动室
79.21
7921
公共厕所
非空调区域
饮水间
8.53
853
公共盥洗室
非空调区域
1.5冬季空调室内热负荷的构成
1．围护结构的基本耗热量（墙、吊顶、门、窗、地面）
2．附加耗热量（考虑朝向、风力及高度等修正）
3．冷风渗透耗热量（空调室内正压，一般不考虑）
1.6冬季新风热负荷的计算
各房间最小新风量同夏季，新风热负荷的计算见教材P24式2-29。
Qh.o=Mocp（tr-to）
房间类型
新风量（单位m3/h）
新风热负荷（KJ/h）
新风热负荷（w）
标准间
128.2
3710.6208
1030.73
活动室
250
7236
2010.00
公共厕所
600
17366.4
4824.00
饮水间
19.11
553.11984
153.64
公共盥洗室
147.28
4262.87232
1184.13
总计
2298.39
66524.60016
18479.06
1.7各房间冬季湿负荷的计算
由于室内温度不一样故不同夏季
房间类型
人数
一人散湿量（g/h）
散湿量（g/h）
标准间
4
69
276
活动室
10
134
1340
1.8各房间热、湿负荷汇总
同样因时间关系，本课程设计略去室内热负荷的计算过程，按建筑物空调房间面积估算各房间的热负荷，即按热负荷指标为60-80W/m2计算各房间的总热负荷。
房间类型
面积（m2）
总热负荷（w）
标准间
36.21
2534.7
活动室
79.21
5544.7
公共厕所
非空调区域
饮水间
8.53
597.1
公共盥洗室
非空调区域
1.9建筑物总冷、热负荷汇总及空调冷热源设备需要提供的的总供冷量和总供热量
1.建筑物的总冷、热负荷为各房间所得负荷相加；
空调区域用总冷、热负荷加，非空调区域只加了新风负荷。
建筑物总冷负荷（w）
建筑物总热负荷（w）
单层
46947.7
单层
37496.9
5层
234738.6
5层
187484.6
2.空调冷热源设备需要提供的的总供冷量和总供热量应以建筑物总冷、热负荷为基础，加上:
（1）通风机机械能转变为热量、风管温升（或温降）漏风等引起的附加冷（热）负荷，：
风系统的冷（热）量附加—以附加系数K1表示，一般取：
制冷：
K1=5%-10%，制热K1=3%-6%
（2）水泵机械能转变为热量、冷冻水管温升（热水管温降）等引起的附加冷（热）负荷（即：
间接制冷系统的冷损失），简言之：
水系统的冷量附加，以附加系数K2表示，一般取：
制冷：
K2=7%-15%，制热K2=5%-10%
（3）计算空调冷源设备需要提供的的总供冷量时，要考虑同时使用系数（因冷指标的是基于夏季冷负荷得到的，而夏季冷负荷计算采用的是动态算法）以同时使用系数K3表示，一般取：
K3=70%-90%；计算空调热源设备需要提供的的总供冷热量时，不需要考虑同时使用系数（因热指标的是基于冬季热负荷得到的，而冬季热负荷计算采用的是稳态算法）
（4）因本工程为舒适型空调的类型，空调风系统夏季应采用最大送风温差送风，即：
应直接采用机器露点送风，而不应采用再热式系统，故不需要考虑再热冷负荷。
即：
Q冷=（1+K1）（1+K3）QCQ热=（1+K2）（1+K3）Qh
其中K1取0.1K2取0.07K3取0.8
以此数据作为选择空调冷热源容量的大小，不应另作附加。
修正后的建筑物的总冷、热负荷为
建筑物总冷负荷（w）
建筑物总热负荷（w）
单层
41313.976
单层
32097.346
5层
206569.97
5层
160486.82
2.空调方案、冷热源方案的比较和确定
2.1冷热源方案的比较及选择：
2.1.1常用的空调冷热源的组合形式及其特点的比较。
主要比较：
①压缩式冷水机组加汽—水热交换器组合（冷水机组夏季提7℃冷水，冬季城市热网蒸汽作热媒，加热空调末端50℃的回水，升至60℃再送至末端，如此循环）
优点：
简单，容易实现。
缺点：
压缩式冷水机组只能供冷，供热需要汽—水热交换器和城市热网蒸汽的支持；耗电量大；臭氧层有破坏作用。
②蒸汽双效溴化锂吸收式冷水机组加汽—水热交换器组合（冬夏季需要的热源均来自城市热网的蒸汽，溴冷机夏季提供7℃冷水）
优点：
加工简单，操作方便，可实现无级调节，运动不减少，噪声低，振动小，对臭氧层无破坏作用以及成本低，对热源品位要求不高，运行费用少
缺点：
溴冷机COP值比电制冷机低，节电不节能
③空气源热泵型冷热水机组（一机两用，夏季提供7℃冷水，冬季提供40—45℃热水）
优点：
一机两用，即可供冷也可供热。
缺点：
热源品位要求高
2.1.2本工程空调冷热源形式的确定，
由于本工程有城市热网蒸汽支持，且对空气质量要求不是很高，所以用压缩式冷水机组加汽—水热交换器组合。
2.1.3本工程空调冷热源容量大小的确定。
建筑物总冷负荷（w）
建筑物总热负荷（w）
单层
41313.976
单层
32097.346
5层
206569.97
5层
160486.82
本工程空调冷热源容量大小应根据上表选择。
2.2空调系统形式的选择：
主要比较全空气系统、空气—水系统和冷剂式系统的优缺点
2.2.1全空气系统：
全空气系统是指室内负荷全部由经过处理的空气来负担的空调系统。
此种系统所需空气量多，因而风管截面比较大。
集中式空调系统一般属于此类系统。
优点：
有专门的过滤段，有较强的空气除湿能力和空气过滤能力;送风量大，换气充分，空气污染小;空调机置于机房内，运转、维修容易，能进行完全的空气过滤；
缺点：
需要有一个独立的机房；各个房间的温度的调节没有空气-水系统好
2.2.2空气-水系统：
以空气和水为介质，共同承担室内的冷负荷、热负荷。
优点:
各个房间的温度可以独立调节；各房间的空气互不串通，避免交叉感染；水，空气的输送能耗比全空气系统小。
缺点：
末端设备多且分散，运行维护工作量大；风机盘管运行时有噪声；对空气的净化能力没有全空气系统好。
2.2.3冷剂式系统：
以制冷剂为介质，直接用于对室内空气进行冷却、去湿或加热，又称机组式系统。
优点：
结构紧凑、占地面积小、自动化程度高；新风供给难以实现，卫生要求难保证；各个空调房间之间不会相互污染；机组安装简单，便于分户计量等。
缺点：
分散布置，维修管理比较麻烦；机组不能按室外一般气象参数的变化和室内负荷的变化实行全年多工况调节，过度季不能用全新风。
结论:
根据这次课程设计的题目，空气-水系统更加符合要求，采用风机盘管加独立新风系统空气—水半集中式空调系统。
2.3新风系统的功能与划分，新风机房的位置及新风处理设备的形式：
风机盘管加独立新风的空调系统仅有新风系统。
新风系统承担着向房间提供新风的任务。
新风系统的划分原则
（1）按房间功能和使用时间划分系统，即相同功能和使用时间基本一致的可合为一个新风系统；
（2）有条件时，分楼层设置新风系统；
（3）高层建筑中，可若干楼层合用一个新风系统，但切忌系统太大，否则各个房间的风量分配很困难。
结论：
每层设置一个新风系统，因为无独立的新风机房，新风机组宜采用吊顶式（薄形）机组，吊装在各层的走道内
2.4房间中的新风供给方式的比较和确定：
（1）新风与风机盘管的送风并联送出，可以混合后再送出，也可以各自单独送入室内。
特点：
卫生条件好，安装稍复杂，应优先采用。
（2）新风送到风机盘管吸入端的回风箱内，与房间的回风混合后，再被风机盘管冷却（或加热）后送入室内。
特点：
简单，风机盘管停机后新风从回风口吹出，不卫生，盘管进风温度低送达风机盘管出风口。
结论：
新风与盘管送风并联送出
其原理图
2.5室内气流分布方式的比较和确定，送回风口形式的确定：
流动模式取决于送风口和回风口位置、送风口形式等因素。
其中送风口（它的位置、形式、规格、出口风速等）是气流分布的主要影响因素。
2.5.1.1侧送风的气流分布
气流组织方式：
上送上回；上送下回。
适用场合：
跨度有限、高度不太低的空间，如客房、办公室、小跨度中庭等一般空调系统；以及空调精度△t=±1℃的工业建筑。
风口类型：
常用双层百页风口
2.5.1.2顶送风的气流分布
气流组织方式：
上送下回或上送上回
适用场合：
大跨度、高空间，如购物中心，
大型办公室，展馆等一般空调；
空调精度△t=±1℃或△t≤±0.5℃
的工艺性空调。
风口类型：
方形、圆形、条缝型散流器等
2.5.1.3孔板送风
气流组织方式：
上送下回（最常见）
一侧送另一侧回
下送上回（应用较少）
孔板送风的适用场合：
适用于高精度恒温恒湿空调或净化空调
结合实际，本工程的气流分布方式为上侧送上回式
方案示意图如右图
2.5.2送回风口的形式：
双层百叶作送风口，因为双层百叶风口有两层可调节角度的活动百叶，短叶片用于调节送风气流的扩散角，也可用于改变气流的方向，而调节长叶片可以使送风气流贴附顶棚或下倾一定角度（当送热风时）；单层百叶风口只有一层可调节角度的活动百叶。
双层百叶风口中外层叶片或单层百叶风口的叶片可以平行长边，也可以平行短边，由设计者选择。
单层百叶或格栅回风口，因为格栅式风口内用薄板隔成小方格，流通面积大，外形美观。
百叶风口可绕铰链转动，便于在风口装卸过滤器。
适宜用作顶棚回风的风口，以减少灰尘进入回风顶棚。
2.6空调水系统形式的选择和水系统的划分
2.6.1水系统形式的选择：
（1）空调水系统通常采用双管制和四管制系统。
双管系统由一条供水管道和一条回水管构成，供水管根据季节统一向房间供给冷冻水和热水，这种系统难于满足过渡季节有些房间要求供冷，又有些房间需要供热的条件，但是由于其系统简单、初投资低，目前使用的最为普遍。
四管制系统由两条供水管和两条回水管构成。
两条供水管和两条回水管分别用于供冷冻水和供热水。
冷、热水有两套独立的系统，可满足建筑物内同时供冷和供热的要求，控制方便，但是线路复杂，管路占用建筑空间比双管系统大，初投资高，多用于舒适性要求较高的建筑物内。
因此，鉴于双管系统和四管系统的特点不同，对于只供冷或供热的风机盘管应采用双管制系统。
（2）风机盘管水系统按分支管的位置可分为垂直连接系统和水平连接系统。
垂直连接系统常用在旅馆客房的风机盘管系统中，立管通常设在管道竖井中，在立管的上部应设集气箱或自动放气阀，另外在风机盘管上都自带手动放气阀，用于系统和设备放气。
凝结水管也在竖井中设立管，每台风机盘管的凝结水排出口与立管相连接，在下层集中排放，也可以就近排放。
水平连接的系统适用于办公楼等建筑物，这类建筑一般无专用的管道井，每层的风机盘管都用水平支管连接，然后再接到总立管上。
对于布置在窗台下的立式风机盘管，也宜采用水平连接方式，水平支管置于下一层顶棚下。
（3）风机盘管水系统还分为同程式系统和异程式系统。
水系统不大时，管道的阻力损失不大，而风机盘管的阻力损失很大（30—50kpa），因此系统的水力稳定性好，很容易达到水力平衡，适宜采用异程式系统。
高层建筑或大型建筑物种，立管或水平支路很长，适宜采用同程是系统。
本工程为学生公寓的设计，则应采用双管制、水平式、同程闭式循环水系统。
其原理图如下：
2.6.2水系统的划分
风机盘管等末端装置与新风机组中盘管阻力、流量相差较大，不宜并联在同一分支管路上，即本工程宜将新风机组和风机盘管分为两个水系统，分别接至分、集水器。
2.7管道、设备、风口等布置方案
用示意图表示。
水系统采用垂直式
3.空调风系统的设计计算
3.1空气处理设备的选型：
3.1.1风机盘管的选型
（1）确定新风和盘管的冷负荷分配比例
将新风处理到室内的等焓机器露点再独自送到室内，新风不承担室内冷负荷，而风机盘管承担室内冷负荷和部分新风湿负荷的方案。
（2）计算各房间的室内冷负荷为多少W？
室内湿负荷为多少g/S?
房间类型
总冷负荷（w）
新风冷负荷（w）
室内冷负荷（w）
室内湿负荷（g/s）
热湿比
标准间
3621.00
1709.33
1911.67
0.13
14960.90
活动室
7921.00
3333.33
4587.67
0.54
8513.20
（3）各房间总送风量为多少Kg/S?
根据热湿比线在h-d图上画出送风状态点hs=39.5kJ/kg（标准间）hs=34kJ/kg，再根据Ms=Qc/（hR-hs）可得总送风量
房间类型
冷负荷（w）
hr-hs（kJ/kg）
总风量（kg/s）
标准间
1911.67
13.50
0.27
活动室
4587.67
19.00
0.42
（4）房间总送风量是否满足换气次数n≥5次/h的要求?
房间类型
体积
换气次数n=5次/h的送风量（kg/s）
总风量（kg/s）
是否满足要求
标准间
96.1m3
0.16
0.27
满足
活动室
221.2m3
0.37
0.42
满足
（5）风机盘管需要的送风量为多少Kg/S?
风机盘管需要的送风量为总风量Ms减去新风量Mo
房间类型
总风量（kg/s）
新风量（kg/s）
风机盘管送风量（kg/s）
风机盘管送风量（m3/h）
标准间
0.27
0.043
0.227
680
活动室
0.42
0.08
0.34
1020
（6）风机盘管需要承担的冷量为多少W?
风机盘管需要承担的冷量为QF=1.4QC
房间类型
冷负荷（w）
风机盘管的冷量（w）
标准间
1911.67
2676.4
活动室
4587.67
6422.7
（7）按风机盘管需要承担的风量、冷量，选择合适的风机盘管型号。
标准间应选取FP-68型风机盘管，活动室应选取2台FP-68型风机盘管。
3.1.2新风机组的选型
（1）每层需要的新风量为多少m3/h?
每层需要的新风量为2298.39m3/h
（2）每个新风机组需要承担的冷量为多少KW?
采用一层用一个新风机组的形式，所以每个新风机组需要承担的冷量为30.6KW
（3）按新风机组需要承担的风量、冷量，选择合适的新风机组型号
按新风机组需要承担的风量、冷量，合适的新风机组型号为25XBD
3.2室内气流分布计算
3.2.1布置送、回风口，计算送回风口尺寸的大小
已知各风口的送风量，送风口的最大送风速度为2-5m/S,散流器的喉部风速在2-5m/S之间。
房间类型
送风量（m3/s）
选择尺寸
实际风速（m/s）
回风量（m3/s）
选择尺寸
实际风速（m/s）
标准间
0.225
1000*100
2.25
0.19
1000*90
2.11
活动室
0.35
1000*140
2.5
0.28
1000*120
2.33
3.3新风系统的水力计算
3.3.1空调风管形状的选择：
风管按形状可分为：
（1）圆形风管——工业建筑采用较多，民用建筑采用较少；
（2）矩形风管——广泛用于民用建筑中，宽高比宜小于4，最大不应超过10；
（3）扁圆形风管——它属于螺旋风管的一种。
本工程采用矩形风管。
3.3.2布置新风管路（草图）
3.3.3确定新风管截面尺寸大小
用假定流速法定截面尺寸大小，即：
按各管段输送的风量及管内流速范围定风管尺寸。
各管段编号
风量（m3/s）
计算风速（m/s）
管道截面选择
实际风速（m/s）
1
0.641
3m/s
500×500
2.56m/s
2
0.605
3m/s
500×500
2.42m/s
3
0.569
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