工程科技杨智武中央空调设计说明书.docx

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工程科技杨智武中央空调设计说明书

中央空调设计课程设计说明书

船舶工程学院

制冷101班

2012/6/20

课程设计小组组长:

朱锦鸿

课程设计小组成员:

杨智武

郭广洋

张颖异

余晓燃

中央空调设计

前言

随着国民经济的飞速发展，空气调节技术已是保证室内良好环境的一种必不可少的技术。

经济的发展使从事空调设计人员越来越多，对设计要求也越来越高。

许多其他行业的人也越来越多的关心空调系统设计的合理性和经济性。

尤其是近年来能源危机的出现、环保意识的不断提高，对空调设计提出了新的更为严峻的挑战。

因此，利用自然资源，保护环境成了当前各国空调制冷行业的研究方向。

为了适应时代的发展，各种空调应运而生。

如变频空调，它是目前空调消费的流行趋势，节能环保，能耗低；无氟空调，由当前全球面临的一个重大环境问题所催生，无氟空调是众所期待的产品；舒适性空调得到了很大的发展，健康是空调发展的主题之一，人们对于生活质量的要求越来越高；一拖多的发展从侧面反映了我国居民居住环境的巨大变化，也为自身发展指明了方向。

目前，对于办公楼的空调系统比较推崇的空调方式是风机盘管加新风系统，这种系统灵活性大，能独立的调节室温，不但节能，而且健康，得到了广泛应用。

随着生产和科技的不断发展，人类对空调技术也进行了一系列的改进，同时也在积极研究环保、节能的空调产品和技术，已经投入使用了冰蓄冷空调系统、燃气空调、VAV空调系统、地源热泵系统等。

本次设计中采用风冷螺杆式冷热水机组作为空调系统的冷热源，这样一台机组夏季可进行供冷，冬季又可进行供热。

风冷螺杆式冷热水机组利用室内外空气作为冷热源，它不用冷却水泵、冷却水管路及冷却塔，省去了庞大的冷却水系统，投资省，安装方便。

总之，伴随着科技和社会的进步，节能、环保、健康、智能控制已成为空调发展的大趋势。

第一章工程概述与设计依据

1.1工程概述

本工程为广州航海高等专科学校教学大楼第二层中央空调系统设计，位于广州市黄埔区，总建筑面积约为1000m2，共一层，层高为3.4m，层有小教室、大教室、多媒体设备室、杂物室等。

层设有一间空调机房，屋顶设有制冷机房。

1.2设计依据

1.2.1围护结构热工指标（都是Ⅱ型外墙,Ⅳ型屋顶）

外墙：

①大教室朝北向，小教室朝南向外墙,大媒体设备值班室南北外墙都是使用内外粉刷砖墙墙厚度δ=200mm，传热系数K=2.43W/m2K，衰减系数β=0.55，传热延迟ε=5.9h；②小教室其他方向选用砖墙，外面贴有装饰面砖,内粉刷，δ=210mm，K=2.37W/m2K，β=0.52,ε=6.3h；③大教室其他方向外墙使用砖墙，外面贴有装饰面砖,内粉刷，墙厚度δ=400，K=1.5W/m2K，β=0.15，ε=12.7h；

内墙：

选用内外粉刷砖墙，墙厚度δ=400mm，K=1.52W/m2K，β=0.16，ε=12.4h；

外窗：

小教室朝南向窗的面积是11m2,朝北向窗的面积是22m2,而大教室中朝南向窗的面积是26m2，朝北向窗的面积是18m2，都是选用铝合金框单层钢窗，K=5.66W/m2K，β=1，ε=0.1h；窗的有效面积系数Ca=0.85，地点修正系数td=1，取6mm厚普通玻璃，遮挡系数Cs=0.89，选用深绿布帘，遮阳系数Cn=0.65；

门:

小教室的前门尺寸为2.2m×1.4m,门上的玻璃尺寸为500mm×1400mm，后门尺寸为2.2m×0.9m，门上面的玻璃尺寸为0.5m×0.90m,都是选用双层铝合金夹层外门,K=1.91W/m2K；多媒体值班室门尺寸为2.5m×1m,K=0.28W/m2K；

教室的空间:

小教室空间尺寸为10.8m×7.6m×3.5m，大教室空间尺寸15m×11m×4m,多媒体设备值班室尺寸为4m×2.5m×2.7m；

屋顶：

多媒体设备值班室的是δ=200mm的钢筋混凝土材料K=3.36W/m2K,β=0.52，ε=5.7h;大教室的是δ=350mm的钢筋混凝土、水泥膨胀珍珠岩材料的屋顶K=1.75W/m2K,β=0.23，ε=10.1h。

1.2.2室外设计参

广州市室外设计参数表1-1

经纬度

东经113.33

北纬23.16

夏季参数

大气压（Pa）

100290.00

空调室外计算（干球）温度

34.2℃

通风室外干球温度

31.9℃

空调室外日平均温度

30.6℃

空调室外（湿球）温度

27.8℃

通风室外相对湿度

0.66

室外平均风速

1.5m/s

1.2.3室内设计参数

夏季空调设计温度：

26℃，风速不大于0.3m/s

室内设计参数表1-2

序号

房间名称

温度℃

湿度％

新风量

标准m3/h·人

噪声

dB（A）

夏季

201

小教室

202

小教室

203

小教室

204

小教室

205

小教室

206

小教室

207

大教室

208

大教室

209

大教室

210

大教室

211

多媒体设备值班室

212

大媒体设备值班室

1.2.4体力活动性质

体力活动性质可分为：

静坐：

典型场所：

影剧院、会堂、阅览室等；

极轻劳动：

主要以坐姿为主，典型场所：

旅馆等；

轻度劳动：

站立及少量走动，典型场所：

实验室、商店等；

中等劳动：

典型场所：

纺织车间、印刷车间、机加工车间等；

重劳动：

典型场所：

炼钢，铸造车间、排练厅、室内运动场等。

所以本设计中教学楼所有教室都是属于静坐。

第二章负荷计算

空调房间冷（热）、湿负荷是确定空调系统送风量和空调设备容量的基本依据。

在室内外热、湿扰量作用下，某一时刻进入一个恒温恒湿房间内的总热量和湿量称为在该时刻的得热量和得湿量。

当得热量为负值时称为耗（失）热量。

在某一时刻为保持房间恒温恒湿，需向房间供应的冷量称为冷负荷；相反，为补偿房间失热而需向房间供应的热量称为热负荷；为维持室内相对湿度所需由房间除去或增加的湿量称为湿负荷。

2.1夏季冷负荷的计算

2.1.1夏季冷负荷的组成

夏季空调房间的冷负荷主要有以下组成：

1）通过围护结构传入室内的热量

2）通过外窗进入室内的太阳辐射热量

3）人体散热量

4）照明散热量

5）设备散热量

6）伴随人体散湿过程产生的潜热量

2.1.2空调冷负荷计算方法

冷负荷的计算常采用谐波反应法和冷负荷系数法。

本设计采用谐波反应法。

谐波反应法计算冷负荷的过程很复杂，一般需用电子计算机。

为了便于手算，采用谐波法的工程简化计算方法。

以201小教室为例：

1.外墙和屋顶

CLQ=FK（tl+td-tn）（2-1）

式中：

CLQ——外墙和屋面瞬变传热引起的逐时冷负荷,W；

—计算面积，m2；

—传热系数，W/（m2·℃）；

tn—室内设计温度，℃，

tl—外墙和屋顶的冷负荷温度逐时值，℃，

td—外墙和屋顶的冷负荷计算温度地点修正值，℃，

Δtτ=（tl+td-tn）—计算时刻的负荷温差，

南外墙（小教室201）冷负荷表2-1

计算

时刻

10:

11:

12:

13:

14:

15:

16:

17:

Δtτ

2.43

CLQτ

357

306

255

北外墙（小教室201）冷负荷表2-2

计算

时刻

10:

11:

12:

13:

14:

15:

16:

17:

Δtτ

2.37

CLQτ

152

114

152

西外墙（小教室201）冷负荷表2-3

计算

时刻

10:

11:

12:

13:

14:

15:

16:

17:

Δtτ

2.37

CLQτ

664

597

531

465

2.外窗

外窗的冷负荷包括两个部分，即窗户瞬变传导得热形成的冷负荷和窗户日射得热形成的冷负荷。

1）窗户瞬变传导得热形成的冷负荷

CLQτ=KFΔtτ（2-2）

式中Δtτ—计算时刻的负荷温差，℃，可通过《空气调节》查得；

K—传热系数，W/（m2·℃）；

—计算面积，m2。

南外窗（小教室201）瞬变传热冷负荷表2-4

计算

时刻

10:

11:

12:

13:

14:

15:

16:

17:

Δtτ

1.9

2.9

4.9

5.8

6.5

6.9

7.2

5.66

CLQτ

118

181

249

305

361

405

430

448

436

北外窗（小教室201）瞬变传热冷负荷表2-5

计算

时刻

10:

11:

12:

13:

14:

15:

16:

17:

Δtτ

1.9

2.9

4.9

5.8

6.5

6.9

7.2

5.66

CLQτ

236

362

498

610

722

810

860

896

872

2）窗户日射得热形成的冷负荷

CLQτ=CaCnCsFDjmaxCLQτ（2-3）

式中Ca—窗的有效面积系数；单层钢窗0.85，双层钢窗0.75；

Cn—窗内遮阳设施的遮阳系数，可通过《空气调节》查得；

Cs—窗玻璃的遮挡系数，可通过《空气调节》查得；

Djmax—太阳辐射得热因数的最大值，W；

CLQτ—对应时间的外窗冷负荷系数，建筑地点在北纬27°30′以南的地区为南区，以北的地区为北区。

南外窗（小教室201）日射得热冷负荷表2-6

计算

时刻

10:

11:

12:

13:

14:

15:

16:

17:

CLQτ

0.47

0.60

0.69

0.77

0.87

0.84

0.74

0.66

0.54

0.38

Djmax

140

CLQτ

356

757

523

583

659

636

560

500

409

288

北外窗（小教室201）日射得热冷负荷表2-7

计算

时刻

10:

11:

12:

13:

14:

15:

16:

17:

CLQτ

0.7

0.72

0.77

0.83

0.85

0.84

0.81

0.78

0.77

0.75

Djmax

140

CLQτ

1060

1090

1166

1257

1287

1272

1227

1181

1166

1136

3.内围护结构

当邻室为空调房间时，室温均相同，可不用计算。

4.地面

查舒适性空调，地面传热可忽略不计。

5.室内热源散热形成的冷负荷

设备、照明和人体散热得热形成的冷负荷，在工程上可用下式简化计算。

1）设备

CLQτ=QCLQτ（2-4）

式中Q—设备得热，W；

CLQτ—设备显热散热冷负荷参数，如果空调系统不连续运行，则CLQτ取为1；

小教室201有1台台式电脑，（功率约为400W），从早上8：

00工作到下午17：

00。

设备（201小教室）负荷表2-8

计算

时刻

8：

10:

11:

12:

13:

14:

15:

16:

17:

CLQτ

设备

功率Q

400

CLQτ

400

2）照明

CLQτ=JLτ-TQ（2-5）

式中Q—照明得热，W；

T—开灯时刻，h；

Lτ-T—

时间内的照明负荷强度系数，可通过《空气调节》201小教室安有29支40W的荧光灯，开灯时间从早上8：

00到下午17：

00。

照明（201小教室）负荷表2-9

计算时刻

10:

11:

12:

13:

14:

15:

16:

17:

JLτ-T

0.43

0.63

0.70

0.75

0.79

0.83

0.85

0.88

0.92

照明功率Q

40×29=1160

CLQτ

499

731

812

870

916

963

986

1021

1067

3）人体

人体冷负荷包括人体显热冷负荷和人体潜热冷负荷。

ⅰ.人体显热冷负荷

CLQ（2-6）

式中

—人体得热，W；

—室内全部人数；

—群集系数，可通过《空气调节》查得。

CLQ—人体显热散热冷负荷系数，对于人员密集的场所，CLQ=1.0。

201小教室有81人工作，工作时间为早上8：

00到下午17:

00。

人体（201小教室）显热负荷表2-10

计算时刻

10:

11:

12:

13:

14:

15:

16:

17:

人体显热Q

63×81=5103

CLQτ

5103

ⅱ.人体潜热冷负荷

（2-7）

式中

—不同室温和劳动性质时成年男子散热量，W，可通过《空气调节》查得；

—室内全部人数；

—群集系数，可通过《空气调节》查得。

201小教室的人体潜热负荷：

=45×81×0.96=3499W

则201小教室冷负荷汇总如下：

201小教室冷负荷表2-11

房间号

201小教室冷负荷

计算时刻

10:

11:

12:

13:

14:

15:

16:

17:

南外墙

357

306

255

北外墙

152

114

152

西外墙

664

597

531

465

南外窗传热

118

181

249

305

361

405

430

448

436

南外窗日射

356

757

523

583

659

636

560

500

409

288

北外窗传热

236

362

498

610

722

810

860

896

872

北外窗日射

1060

1090

1166

1257

1287

1272

1227

1181

1166

1136

设备负荷

400

照明负荷

499

731

812

870

916

963

986

1021

1067

显热负荷

5103

潜热负荷

3499

总计

11945

12946

13224

13558

13839

13941

13879

13847

13776

13673

其他房间亦如上计算，汇总如下：

表2-12

房间号

第二层各教室冷负荷汇总

计算时刻

10:

11:

12:

13:

14:

15:

16:

17:

201小教室

11945

12946

13224

13558

13839

13941

13879

13847

13776

13673

202小教室

11281

12385

12627

13027

13308

13410

13414

13382

13311

13208

203小教室

11281

12385

12627

13027

13308

13410

13414

13382

13311

13208

204小教室

11281

12385

12627

13027

13308

13410

13414

13382

13311

13208

205小教室

11281

12385

12627

13027

13308

13410

13414

13382

13311

13208

206小教室

11812

12916

13092

13492

13773

13875

13945

13913

13908

13805

207大教室

23664

25581

26061

26958

28033

28920

30131

31028

31809

32499

208大教室

23104

25021

25572

26468

27543

28430

29571

30468

31179

31869

209大教室

23104

25021

25572

26468

27543

28430

29571

30468

31179

31869

210大教室

23174

25091

26201

27028

28103

28990

30061

30958

31669

32413

大媒体设备值班室1

1144

1255

1293

1381

1486

1599

1723

1816

1897

1969

大媒体设备值班室2

1144

1255

1293

1381

1486

1599

1723

1816

1897

1969

总计

164215

178626

182816

188842

195038

199424

204260

207842

210558

212898

（注:

小教室206、大教室207是东外墙，大教室210的是西外墙，大教室、大媒体设备值班室还要包括屋顶传热。

）

按逐时法将每个房间冷负荷逐时相加，得出建筑物逐时冷负荷，其中建筑物逐时冷负荷中最大冷负荷即为建筑物的冷负荷。

根据计算得建筑物最大冷负荷出现在17：

00，数值为212898W。

各冷负房间荷最大时刻房间冷负荷汇总如下：

房间冷负荷表2-13

房间名称

冷负荷（W）

房间名称

冷负荷（W）

201小教室

13673

207大教室

32499

202-205小教室

13208

208、209大教室

31869

206小教室

13805

210大教室

32413

多媒体设备值班室1、2

1969

2.2湿负荷的计算

2.2.1湿负荷的组成

空调房间的湿负荷有以下组成：

1）人体散湿量；

2）渗透空气带入室内的湿量；

3）化学反应过程的湿量；

4）各种潮湿表面、液面或流液的散湿量；

5）食物或其他物料的散湿量；

6）设备散湿量。

2.2.2湿负荷的计算方法

本次设计湿负荷主要考虑的是人体散湿量。

人体湿负荷Wr（kg/h）可按下式计算：

Wr=1/1000

（2-8）

式中

—计算时刻空调房间内的总人数；

—群体系数，可通过《空气调节》查得；

—一名成年男子的每小时散湿量，g/h，可通过《空气调节》查得。

各房间湿负荷汇总如下：

房间湿负荷表2-14

教室

人数

湿负荷（kg/s）

教室

人数

湿负荷（kg/s）

201小教室

0.00147

207大教室

173

0.00314

202小教室

0.00147

208大教室

173

0.00314

203小教室

0.00147

209大教室

173

0.00314

204小教室

0.00147

210大教室

173

0.00314

205小教室

0.00147

大媒体设备值班室1

0.00036

206小教室

0.00147

大媒体设备值班室2

0.00036

第3章空调方案的确定

由于教学楼的教室高度，且教室运用率不能满额，对房间的温、湿度要求不高，所以本设计使用风机盘管加独立新风系统设计。

3.1风机盘管加新风方式的确定

小空间人员集中程度大，各房间的负荷根据运行时间不一致，且各自有不同要求，因而采用风机盘管加新风系统。

风机盘管直接放置在各个空调房间内，对室内回风进行处理；新风则由新风机组集中处理后通过新风管道送入室内与回风混合。

新风机组每层放置一台在空调机房内，制冷机组放置在屋顶。

风机盘管加新风系统的冷量或热量是由空气和水共同承担，所以属于空气-水系统。

其优点如下：

1）布置灵活，节能效果好，各房间能根据室内负荷情况单独调节温湿度，房间不使用时可以关掉机组，不影响其他房间的使用；

2）各空调房间互不相通，不会相互污染；

3）只需要新风机房，机房面积小，风机盘管可以安装在空调房间内；

4）与集中式空调相比，不需要回风管道，节省建筑空间；

5）节省运行费用；

6）使用寿命长。

3.2风机盘管加独立新风系

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