暖通毕业设计说明全套.docx

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暖通毕业设计说明全套

目　　录

第一章　　工程概况

1.1工程概况

　　本建筑物为杭州地区某宿舍楼,建筑面积约为32652m2,使用区域主要为起居室、活动室等，地上每栋建筑有5层，地下1层，层高为每层4.2米，地上总楼高为21米，地下总楼高为4.2米。

1.2各层功能说明

表1-1　　建筑各层功能说明

学生区

负一层

活动室

一层

四人居室、门厅、俱乐部

二层——五层

四人居室、俱乐部

1.3设计要求

1）根据设计手册和房间需求，提供舒适性空调；

2）室内机采取隐藏式安装，室外机相对集中安装，有效利用更多空间；

3）空调工程初投资合理、安装维护简便；

图1-1　　工程平面图

图1-2　　一区二层平面图

图1-3　　二区五层平面图

（1）

图1-4　　二区五层平面图

（2）

图1-5　　三区五层平面图

（1）

图1-6　　三区五层平面图

（2）

图1-7　　四人居室、俱乐部大样图

第二章　　空调负荷计算

2.1、室内、外计算参数的选择

2.1.1室外空气计算参数

表2-1　　杭州市暖通空调室外设计参数

地理位置

经度

120.16

纬度

夏季气象参数

冬季气象参数

空调室外干球计算温度

35.7℃

室外采暖计算温度

-1℃

空调室外湿球计算温度

28.5℃

室外空调计算温度

-4℃

空调日平均温度

31.5℃

室外通风计算温度

4℃

室外通风计算温度

33℃

最冷月平均相对湿度（%）

最热月平均相对湿度（%）

平均风速（m/s）

2.3

风速（m/s）

2.2

最多风向平均风速（m/s）

3.6

大气压力（Pa）

100050

大气压力（Pa）

102090

大气透明度

冬季冷风渗透量朝向修正

方向

修正系数

方向

修正系数

东

0.2

东南

0.1

南

0.2

西南

0.2

西

0.4

东北

0.65

北

西北

2.1.2室内空气计算参数

表2-2　　空调房间室内计算参数

房间类型

夏季

冬季

新风量（m3/h人）

温度（℃）

相对湿度（％）

温度（℃）

相对湿度（％）

活动室

四人居室

俱乐部

2.2建筑物的热工参数

表2-3　　建筑物热工参数

材料

传热系数（W/m2·℃）

外墙

240mm页岩烧结多孔承重砖墙+40mm聚苯粒保温抹面

0.97

内墙

20mm水泥砂浆+240mm砖墙+20mm水泥砂浆

1.974

屋面

内粉刷（20mm）+钢筋混凝土（35mm）+水泥砂浆（20mm）+隔气层（5mm）+水泥膨胀珍珠岩350（200mm）+水泥砂浆（20mm）+卷材防水（5mm）+砾砂外表层（5mm）

0.49

楼板

7mm五夹板+370mm热流向下（水平、倾斜）60mm以上+80mm钢筋混凝土+25mm水泥砂浆+25mm大理石

0.508

外窗

PVC框+Low-E中空玻璃6+12A+6遮阳型

2.444

内门

木框夹板门

2.504

外门

节能外门

3.02

2.3空调冷负荷计算

2.3.1空调冷负荷计算原则

冷负荷计算主要采用冷负荷系数法，各参数和主要公式主要来自文献《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范GB50736—2012》、《空气调节设计手册（第二版）》。

空调冷负荷主要由以下几个部分组成：

围护结构冷负荷；新风冷负荷；设备、照明冷负荷；人员散热冷负荷。

考虑到非空调房间与空调房间温度相差不大于3℃，内墙、内窗、楼板、地面的冷负荷不考虑；

空调房间正常工作是处于正压，空气渗透冷负荷、外门开启冷负荷不考虑。

2.3.2学生宿舍5346号房间冷负荷计算

2.3.2.1围护结构冷负荷

　　（１）屋顶冷负荷

由《空气调节》附录2-9中查得，K=0.49W/m2·℃，衰减系数β=0.33，衰减度ν=52.91，延迟时间ε=10.1h。

从附录2-11查得扰量作用时刻τ-ε时的杭州市屋顶负荷温差的逐时值∆tτ-ε，即可按式（2-1）算出屋顶的逐时负荷，计算结果列于表2-4中。

CLQτ=KF∆tτ-ε（2-1）

式中τ——计算时间，h；

ε——维护结构表面受到周期为24h谐性温度波作用，温度波传到内表面的时间延迟，h；

τ-ε——温度波的作用时间，即温度波作用于维护结构外表面的时间，h；

K——围护结构传热系数，W/m2·℃；

F——围护结构计算面积，m2；

∆tτ-ε——作用时刻下，围护结构的冷负荷计算温差，简称负荷温差。

表2-4　　屋顶冷负荷（Ｗ）

计算时刻

10:

11:

12:

13:

14:

15:

16:

17:

18:

19:

∆tτ-ε

0.49

27.54

CLQτ

310

283

270

256

243

229

216

202

189

175

189

202

（2）北外墙冷负荷

由《空气调节》附录2-9中查得，K=0.97W/m2·℃，延迟时间ε=10.3h。

从附录2-10查得扰量作用时刻τ-ε时的杭州市墙体负荷温差的逐时值∆tτ-ε，即可按式（2-1）算出墙体的逐时负荷，计算结果列于表2-5中。

表2-5　　北外墙冷负荷（Ｗ）

计算时刻

10:

11:

12:

13:

14:

15:

16:

17:

18:

19:

∆tτ-ε

0.97

12.676

CLQτ

111

123

135

148

135

　　（3）东外墙冷负荷

由《空气调节》附录2-9中查得，K=0.97W/m2·℃，延迟时间ε=10.3h。

从附录2-10查得扰量作用时刻τ-ε时的杭州市墙体负荷温差的逐时值∆tτ-ε，即可按式（2-1）算出墙体的逐时负荷，计算结果列于表2-6中。

表2-6　　东外墙冷负荷（Ｗ）

计算时刻

10:

11:

12:

13:

14:

15:

16:

17:

18:

19:

∆tτ-ε

0.97

34.02

CLQτ

184

197

184

172

160

111

（2）北外窗冷负荷

瞬变传热得热形成冷负荷

由《空气调节》附录2-12中查得各计算时刻的负荷温差∆tτ，计算结果列于表2-7。

表2-7　　北外窗瞬时传热冷负荷（Ｗ）

计算时刻

10:

11:

12:

13:

14:

15:

16:

17:

18:

19:

∆tτ

3.6

4.3

5.1

6.0

6.7

7.5

8.0

8.5

8.8

8.9

8.7

8.3

7.7

2.444

CLQτ

104

108

109

106

101

日射的热形成冷负荷

由《空气调节》附录2-13中查得各计算时刻的负荷强度Jj·τ，按式（2-2），计算结果列于表2-8。

CLQj·τ=xgxdCnCsFJj·τ（2-2）

式中xg——窗的有效面积系数；

xd——地点修正系数；

Jj·τ——计算时刻时，透过单窗口面积的太阳总辐射形成的冷负荷，简称负荷强度，W/m2；

Cs——窗玻璃的遮挡系数；

Cn——窗内遮阳设施的遮阳系数。

表2-8　　日射的热冷负荷（Ｗ）

计算时刻

10:

11:

12:

13:

14:

15:

16:

17:

18:

19:

Jj·τ

0.75

1.06

0.6

0.55

2.444

CLQτ

154

147

170

202

228

244

237

221

202

212

215

最后将前面各项逐时冷负荷值汇总与表2-9。

表2-9　　围护结构各项冷负荷汇总（Ｗ）

计算时刻

10:

11:

12:

13:

14:

15:

16:

17:

18:

19:

屋顶负荷

310

283

270

256

243

229

216

202

189

175

189

202

北外墙负荷

111

123

135

148

135

东外墙负荷

184

197

184

172

160

111

北外窗传热负荷

104

108

109

106

101

北外窗日射的热负荷

154

147

170

202

228

244

237

221

202

212

215

总计

790

791

822

851

885

897

903

888

850

806

801

800

638

2.3.2.2新风冷负荷

夏季新风冷负荷按照公式（2-3）计算，

CLxf=1000×ρ×Q×（hw—hN）÷3600（2-3）式中　　CLxf——新风冷负荷，W；

ρ——空气密度，kg/m3；

Q——新风量，m3/h；

hw——室外焓值，KJ/kg干空气；

hN——室内焓值，KJ/kg干空气。

新风量按人均新风量计算，每人新风量为30m3/人·h，每房间人数为4人，120m3/h。

新风负荷为CLxf=1000×1.2×120×（92.8—50.8）÷3600=1680W

2.3.2.3总冷负荷

将围护结构冷负荷与新风冷负荷加和后可得到房间总负荷，汇总与表2-10。

表2-10　　总负荷汇总（Ｗ）

计算时刻

10:

11:

12:

13:

14:

15:

16:

17:

18:

19:

围护结构总冷负荷

790

791

822

851

885

897

903

888

850

806

801

800

638

新风冷负荷

1680

人体负荷

361

照明负荷

设备负荷

158

总冷负荷

3070

3071

3102

3131

3165

3177

3183

3168

3130

3086

3081

3080

2918

2.3.2.4学生宿舍5346号房间冷负荷的分析　

图2-1　　围护结构总冷负荷

图2-2　　房间总冷负荷

房间总冷负荷与围护结构冷负荷变化一致，7:

00—13:

00区间内呈现平稳的上升趋势，在13：

00大道一天中最大值，之后呈现较为平缓的下降趋势，但在18：

00—19:

00区间内下降趋势较为明显。

联系当地的气象条件不难得出结论，房间负荷变化的主要因素为日照条件，在日照充足的时刻房间负荷较大，在日照较弱的时刻，房间负荷急剧减少。

图2-3　　房间各项负荷饼图

分析负荷最大时刻各项负荷在总负荷中所占百分比不难看出，在宿舍这种建筑中冷负荷的主要来源为新风负荷，并且新风负荷与人员数成正比例关系，所以人员数量的变化对于这样的建筑冷负荷的影响较大，控制室内人数的变化是控制室内冷负荷的关键。

2.3.3负荷计算简表

负荷计算使用天正软件进行计算，计算结果列于表2-11中。

第三章方案设计

3.1空调系统比较

3.1.1全空气系统优缺点

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。

全空气系统具有以下优点：

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；集中处理空气，能较好的实现全年控制和运行调节；空调机置于机房内，运转、维修容易，能进行完全的空气过滤；产生震动、噪声传播的问题较少。

但是由于空气的比热较小，用于吸收室内余热余湿的空气量大，所以这种系统要求的风道截面积大，占用的建筑空间较多；并且，不能满足精确调节的目的。

3.1.2风机盘管加新风系统优缺点

风机盘管加新风系统分为两部分，中央空调风机盘管和新风系统，风机盘管是中央空调末端设备，新风系统负担新风负荷以满足室内空气质量，风机盘管加新风系统是水系统空调中一种重要形式，也是民营建筑中采用较为普遍的空调形式。

风机盘管加新风系统优点：

控制灵活，具有个别控制的优越性，可灵活地调节各房间的温度，根据房间的使用状况确定风机盘管的启停；风机盘管机组体型小，占地小，布置和安装方便，甚至适合于旧有建筑的改造；容易实现系统分区控制，冷热负荷能够按房间朝向，使用目的，使用时间等把系统分割为若干区域系统，实施分区控制。

风机盘管加新风系统缺点：

因机组分散设置，台数较多，维修管理工作量大；室内空气品质不如全新风系统好，很难进行二级过滤且易发生凝结水渗顶事故；由于机组风机的静压小，气流分布受限制，适用于进深小于6米的房间。

3.2空调系统方案确定

3.2.1空调系统选择

对于本工程而言，空调区域符合相对较为稳定，风量较小，室内参数要求具有单独可调性，对人体舒适度要求范围较宽，噪声要求较高，要求系统随时能够使用，并且各个不同房间情况较为多变，所以应该选用风机盘管加新风系统。

3.2.2空调水系统分区

根据现有空调产品的处理能力及个房间的负荷情况、位置将建筑物分为以下几个区，详细水系统分区列于表3-1中。

表3-1　　空调水系统分区

空调水系统风区

A区

学生宿舍楼

负一层：

活动室1——活动室9

一层：

1101——1134房间、俱乐部1

二层：

2101——2134房间、俱乐部1

三层：

3101——3134房间、俱乐部1

四层：

4101——4134房间、俱乐部1

五层：

5101——5134房间、俱乐部1

B区

学生宿舍楼

负一层：

活动室10——活动室16

一层：

俱乐部2、俱乐部3、1201——1228房间

二层：

俱乐部2、俱乐部3、2201——2228房间

三层：

俱乐部2、俱乐部3、3201——3228房间

四层：

俱乐部2、俱乐部3、4201——4228房间

五层：

俱乐部2、俱乐部3、5201——5228房间

C区

学生宿舍楼

负一层：

活动室17——活动室23

一层：

1229——1252房间、俱乐部4——俱乐部7

二层：

2229——2252房间、俱乐部4——俱乐部7

三层：

3229——3252房间、俱乐部4——俱乐部7

四层：

4229——4252房间、俱乐部4——俱乐部7

五层：

5229——5252房间、俱乐部4、增1——增6

D区

学生宿舍楼

负一层：

活动室24——活动室30

一层：

1301——1342房间、俱乐部8、俱乐部9

二层：

2301——2343房间、俱乐部8——俱乐部10

三层：

3301——3346房间、俱乐部8

四层：

4301——4346房间、俱乐部8

五层：

5301——5346房间、俱乐部5

3.2.3空调新风系统分区

根据现有空调产品的处理能力及各房间的负荷情况、位置将建筑物分为以下几个区，详细新风系统分区列于表3-2中。

表3-1　　空调水系统分区

空调新风系统风区

A区

学生宿舍楼

负一层：

活动室1——活动室9

一层：

1101——1134房间、俱乐部1

二层：

2101——2134房间、俱乐部1

三层：

3101——3134房间、俱乐部1

四层：

4101——4134房间、俱乐部1

五层：

5101——5134房间、俱乐部1

B区

学生宿舍楼

负一层：

活动室10——活动室16

一层：

俱乐部2、俱乐部3、1201——1228房间

二层：

俱乐部2、俱乐部3、2201——2228房间

三层：

俱乐部2、俱乐部3、3201——3228房间

四层：

俱乐部2、俱乐部3、4201——4228房间

五层：

俱乐部2、俱乐部3、5201——5228房间

C区

学生宿舍楼

负一层：

活动室17——活动室23

一层：

1229——1252房间、俱乐部4——俱乐部7

二层：

2229——2252房间、俱乐部4——俱乐部7

三层：

3229——3252房间、俱乐部4——俱乐部7

四层：

4229——4252房间、俱乐部4——俱乐部7

五层：

5229——5252房间、俱乐部4、增1——增6

D区

学生宿舍楼

负一层：

活动室24——活动室30

一层：

1301——1327房间

二层：

2301——2327房间

三层：

3301——3327房间

四层：

4301——4327房间

五层：

5301——5327房间

E区

学生宿舍楼

一层：

1329——1342房间、俱乐部8、俱乐部9

二层：

2329——2343房间、俱乐部8——俱乐部10

三层：

3326——3346房间、俱乐部8

四层：

4326——4346房间、俱乐部8

五层：

5336——5346房间、俱乐部5

3.3空调方案实施

3.3.1学生宿舍楼房间内空气处理过程（以学生宿舍楼活动室22为例）

宿舍楼采用风机盘管加新风系统的办集中式空调方案。

独立新风系统采用新风处理到室内空气焓值，不承担室内负荷的方式。

按照水系统分区共分为A、B、C、D四个区，按照新风系统分区分为A、B、C、D、E五个区。

地上每层每区设立一台新风机组，地下负一层新风系统仅有四个区，每个区设有一台新风机组。

新风送入室内的方式采用风机盘管暗装卧式布置，送风口与新风口并列，此种做法具有管路简单并且易于装饰结合的优点。

第四章空调风系统设计

4.1空调系统具体方案

　　宿舍房间、俱乐部、活动室均采用风机盘管加独立新风系统。

新风机组只承担新风负荷，风机盘管承担室内热湿负荷和部分新风湿负荷。

设计中忽略风道中新风吸热造成的温度升高。

4.2送风量的确定

4.2.1设计实例

图4-1　　活动室22空气处理过程

采用新风不承担室内负荷的方案，即送入室内的新风的焓处理到与室内空气焓相等。

根据室内空气hN线、新风处理后的机器露点相对湿度即可确定出新风处理后的机器露点L及升温后的L’点。

（参见图4-1）

（1）室内热湿比及房间送风量

采用可能达到的最低送风参数送风，过N点作ε线按最大送风温差与φ=90％线相交，即得送风点O，则送风量为

（2）风机盘管风量：

要求新风量GW=0.14kg/s,则风机盘管风量

GF=G-GW=0.692-0.14=0.552kg/s

（3）风机盘管机组出口空气的焓hM

连接L’、O两点并延长与hM相交得M点（风机盘管的出风状态点），查出tM=16.6℃。

（4）风机盘管显冷量

（5）根据风机盘管风量以及所承担的冷量对风机盘管进行选型。

选用约克公司生产的卧式暗装风机盘管，型号为YGFC06CC2S的风机盘管（进出水温差5℃）。

4.3气流组织设计

4.3.1活动室、俱乐部气流组织选择

考虑到活动室和俱乐部的面积相对于宿舍房间来说较大，并且多呈现正方形状，加之室内要存放较多运动器材或其他物品，容易造成气流分布不够均匀的情况，所以选择顶送风的方式。

（见图4-2（a））

（a）（b）

图4-2　　气流组织图

4.3.2宿舍气流组织选择

　　相对于方形的活动室而言，宿舍房间较为狭长，宜采用在纵向布置风口侧送风的形式。

这样不仅可以减少因空调风口布置在房间正中央而增加的吊顶工作量，而且侧送风的形式有利于室内气流组织的循环，减少房间纵向的冷热不均。

（见图4-2（b））

4.3.3气流分布要求

根据我国现行的《采暖通风与空气调节设计规范》GB50736-2012规定：

舒适型空调室内夏季风速不应大于0.3m/s。

工作区送风温差不应大于0.5℃。

此外，对送风口的出流速度值应考虑高速气流通过风口所产生的噪声，因此一般取值为支风管风速为2—5m/s，主风管风速为5—8m/s。

4.4风口的选择

4.4.1计算步骤

（1）选用某种型号的散流器，根据总风量L和标准送风量以及面积大小等因素确定风口个数n。

（2）计算单个风口风量Ls：

（4-1）

式中Ls——单个风口风量，m3/h；

L——总风量，m3/h；

n——换气次数。

（3）工作区高度取3米，计算贴附射程l，垂直射程x’和全射程x。

（4-2）

式中l——贴附射程，m；

L——总风量，m3/h；

h——层高，m；

x’——垂直射程，m；

x——全射程，m。

（4）根据工作区要求风速，确定喉部风速Vs

（4-3）

式中Vs——喉部风速，m/s；

Vx——工作区要求风速，m/s；

z——射流几何特性系数；

Ds——贴附射程，m；

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