空调工程课程设计电子稿.docx

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空调工程课程设计电子稿

空调工程课程设计

课

题

名

称：

某办公楼空调系统设计

学

生

学

号：

09450114

专

业

班

级：

建环091

学

生

姓

名：

孙德智

指

导

教

师：

陶丽

课题工作时间:

2012.11.26——2012.12.5

第二部分方案设计

1.设计总说明

本设计是北京市某办公楼空调系统设计，拟为其设计一套既合理实用，又能兼顾节能要求的空调系统,

在为工作人员提供舒适环境的同时尽量节约能源。

设计的主要内容有：

空调冷、热负荷的计算；空调系统方案的确定；空调末端处理设备的选型；风系统的设计与计算等。

根据建筑物本身的特点、功能需要和有关规范要求，确定本建筑会议室采用风机盘管加新风调节系统。

关键词：

办公楼风机盘管加新风系统

2.设计题目及相关参数

2.1设计题目：

某办公楼空调系统设计

22设计原始资料：

2.2.1工程概况、设计依据、室内设计参数见《空调制冷专业课程设计指南》。

2.2.2土建资料：

（《空调工程》附录）

（1）北京外墙：

2号，H类

（2）内墙：

按《实用供热空调设计手册》中表11.4-1至表11.4-4中的2号

（3）楼板：

按《实用供热空调设计手册》中表11.4-1至表11.4-4中的36号

（4）屋面1号，保温层采用沥青膨胀珍珠岩，北京保温层厚度150mm表面为中等颜色（p=0.75）

（5）内门：

K=2.9W/（m'/K）

（6）北京外窗：

铝合金3mm双层玻璃，窗内侧装活动百叶窗帘

（7）外门：

K=4.65W/（m2/K）

（8）层高：

3.5m；门高2.1m;窗高：

1.5m；窗宽：

1.2m，0.8m;灯具全部为日光灯暗装，灯罩上有孔2.2.3冷热源：

（1）冷源：

制冷机组获取冷冻水，7/12C

（2）热源：

锅炉提供热水95/70°C

3222

224新风量取25m/（h*p）；人员密度：

0.1人/m；照明密度：

20W/m；设备散热：

iiw/m

2.2.5其他参数见建筑图：

外墙300m,内墙200m,窗宽1200、800，走廊1500,柱子600*600

2.3室外气象资料:

2.3.1地理位置：

地点：

中国北京

经纬度：

经度116.46纬度：

39.42

2.3.2夏季参数:

表一1夏季室外计算参数

大气压

室外日平均温

度

室外计算相对

湿度

室外干球温度

室外湿球温度

室外平均风速

99987Pa

29.1C

58%

33.6C

26.3C

2.2m/s

2.3.3冬季参数:

表一2冬季室外计算参数

大气压

室外计算温

度

室外计算相对

湿度

风力修正

高度修正

室外平均

风速

102573Pa

-9.8C

37%

由于房间高度不高，

不作考虑

由于房间高度不高，

不作考虑

2.7m/s

2.4室内设计参数:

（1）夏季室内设计计算参数:

t0=26C,书0=55%,hNx=56.7kJ/kg,dNx=11.7g/kg

（2）冬季室内设计计算参数:

to=20C,书0=55%,hNd=40.7kJ/kg,dNd=8.1g/kg

3.冷负荷、热负荷、湿负荷的计算（14号房）

3.1夏季冷负荷计算

3.1.1屋顶冷负荷

由《空调工程》（黄翔主编，机械工业岀版社）附录8查得北京屋顶的冷负荷计算温度逐时值twi,即可按式CL=KF（t'wi-tNx）和式t'w^（twitd）kk;?

算出屋顶逐时值冷负荷，屋顶地点修正值td在《空调工程》（黄翔主编，机械工业岀版社）附录9中查得，北京的修正值为td=O°C外表面放热系数修正值ka在《空调工程》（黄翔主编，机械工业岀版社）表3-7中查得ka=1.04，外表面吸收系数修正值k。

在《空调工程》（黄翔主编，机械工业岀版社）表3-8中查得，kp=0.94计算结果列于下表中

表一3屋顶冷负荷

屋顶冷负荷

时间

10:

11:

12:

13:

14:

15:

16:

17:

18:

tw1

34.10

33.10

32.70

33.00

34.00

35.80

38.10

40.70

43.50

46.10

48.30

0.00

1.04

0.94

twl'

33.34

32.36

31.97

32.26

33.24

34.99

37.25

39.79

42.52

45.08

47.22

tnx

26.00

0.43

20.79

65.62

56.86

53.37

55.96

64.72

80.37

100.5

123.2

147.6

170.5

189.7

3.1.2南外墙冷负荷

由《空调制冷专业课程设计指南》表3-2（c）查得山型外墙冷负荷计算温度逐时值twl,外墙地点修正值td在《空调工程》（黄翔主编，机械工业岀版社）附录9中查得，北京的修正值为td=0C外表面放热系数修正值ka在《空调工程》（黄翔主编，机械工业岀版社）表3-7中查得ka=1.04，外表面吸收系数修正值k在《空调工程》（黄翔主编，机械工业岀版社）表3-8中查得，kp=0.94，将其计算结果列入下表中

表一4南外墙冷负荷

南外墙冷负荷

时间

10:

11:

12:

13:

14:

15:

16:

17:

18:

tw1

38.10

37.00

36.10

35.60

36.00

37.00

38.40

40.10

41.90

43.70

0.00

1.04

0.97

twl'

38.43

37.33

36.42

35.91

36.37

37.33

38.74

40.45

42.27

44.08

tnx

26.00

1.50

3.15

58.73

53.53

49.23

46.82

49.00

53.53

60.20

68.28

76.88

85.43

3.1.3内墙•内门•内窗冷负荷

由《空调工程》（黄翔主编，机械工业岀版社）附录4查岀北京地区夏季空气调节室外计算日平均温度

twp=29.「C和夏季空气调节室内计算温度tnx=26'C,查《空调工程》（黄翔主编，机械工业出版社）表3-9

得岀△tls，由《空调工程》（黄翔主编，机械工业岀版社）附录5和附录6查岀内墙，内门，内窗的传热系数K，分别为2.01,2.90,5.80,将其计算结果列入下表中

表一5内墙•内门•内窗冷负荷

内墙冷负荷

内门冷负荷

内窗冷负荷

twp

29.10

△tls

1.00

tls

30.10

tnx

26.00

2.01

2.90

5.80

43.53

1.58

1.80

358.69

18.73

42.80

3.1.4照明散热形成的冷负荷

由于灯具全部为日光灯暗装，灯罩上有孔。

镇流器消耗功率系数取叫=1,灯罩隔热系数取n2=0.5。

根据

室内开灯照明时间为8:

00〜18:

00，开灯时数为10小时，由《空调工程》（黄翔主编，机械工业出版社）附

录26查得照明散热冷负荷系数，按式CL=1000口n2NCLQ计算，计算结果列入下表中

表一6照明冷负荷

照明冷负荷

时间

10:

11:

12:

13:

14:

15:

16:

17:

18:

ClQ

0.69

0.86

0.89

0.90

0.91

0.92

0.93

0.94

0.95

1.00

0.50

415.80

143.45

178.7

185.0

187.1

189.1

191.27

193.3

195.4

197.5

3.1.5设备散热形成的冷负荷

根据室内设备运行时间为8:

00〜18:

00，运行时数为10小时，由《空调工程》（黄翔主编，机械工业出

版社）附录25查得设备显热散热冷负荷系数，按式CL二QsClq计算，计算结果列入下表中

表一7设备冷负荷

设备冷负荷

时间

10:

11:

12:

13:

14:

15:

16:

17:

18:

CIQ

0.08

0.33

0.46

0.55

0.62

0.68

0.72

0.76

0.79

0.81

0.84

228.69

105.2

125.7

141.7

155.5

173.8

180.6

185.2

192.1

18.30

75.47

164.66

3.1.6人体散热引起的冷负荷

办公室属于极轻劳动。

查《空调工程》（黄翔主编，机械工业岀版社）表3-15，当室内温度为26C时,成年男子每人散发的显热和潜热量为60.5W和73.3W，群集系数取书=0.9。

根据每间办公室1人，在办公室时间为8:

00~18:

00，共10小时，由《空调工程》（黄翔主编，机械工业出版社）附录27查得人体的显热散热冷负荷系数逐时值。

按式CL=n''qsCLQ计算人体显热散热逐时冷负荷，按式Q^n.q?

计算人体潜热散热引起的冷负荷，然后将其计算结果列入下表中

表一8人体散热冷负荷

人体散热冷负荷

时间

10:

11:

12:

13:

14:

15:

16:

17:

18:

ciq

0.06

0.53

0.62

0.69

0.74

0.77

0.80

0.83

0.85

0.87

0.89

60.50

2.00

0.90

CIs

6.53

57.72

67.52

75.14

80.59

83.85

87.12

90.39

92.57

94.74

96.92

73.50

CL1

132.30

138.8

190.0

199.8

207.4

212.8

216.1

222.6

224.8

227.0

229.2

合计

219.42

3.1.7各项逐时冷负荷汇总

表一9各项逐时冷负荷汇总

各项逐时冷负荷汇总

时间

10:

11:

12:

13:

14:

15:

16:

17:

18:

123.2

147.6

170.5

189.7

屋顶

65.62

56.86

53.37

55.96

64.72

80.37

100.57

外墙

58.73

53.53

49.23

46.82

49.00

53.53

60.20

68.28

76.88

85.43

内窗

42.80

内门

18.73

内墙

358.69

人体

6.53

57.72

67.52

75.14

80.59

83.85

87.12

90.39

92.57

94.74

96.92

143.4

178.7

185.0

187.1

189.1

193.3

195.4

197.5

照明

191.27

设备

105.2

125.7

141.7

155.5

173.8

180.6

185.2

192.1

18.30

75.47

164.66

七层

712.8

842.5

880.5

911.0

943.3

978.1

1017.3

1061.

1104.

1145.

1181.

合计

1—6

3883.

4714.

4963.

5130.

5271.

5386.

5500.7

5627.

5742.

5847.

5953.

层合

计

注：

由上表可以看出，此办公室最大冷负荷值出现在18时，其值为1181.8W

3.2冬季热负荷计算

由公式HL=〉FK（tN-tW）计算

（1）屋顶：

HL=1*20.79*0.43*（20+9.8）=266.403w

（2）南外墙:

HL=1*3.15*1.5*（20+9.8）=140.805w

（3）内墙a：

HL=0.7*2.01*7.35*3.5*（20+9.8）=1078.6w

（4）内墙b：

HL=0.4*4.8*2.01*3.5*29.8=402.51w

（5）修正：

南外墙HL=140.805*85%=119.684w

总计：

HL=1867.2w

3.3湿负荷计算

办公室属于极轻劳动。

查《空调工程》（黄翔主编，机械工业岀版社）表3-15，当室内温度为26C时,成年男子每人散湿量为109g/h,当室内温度为20C时，成年男子每人散湿量为69g/h群集系数取屮=0.9。

根据每间办公室2人人体的散湿量可按式D=0.001-：

n.g计算

夏季D=0.0001*0.9*2*109=0.20kg/h=0.0555g/s

冬季D=0.0001*0.9*2*69=0.124kg/h=0.03g/s

4.送风状态、送风量、新风量的确定

以第7层14号房为例：

（1）夏季室内设计状态：

10=26C,书0=55%hzx=56.7kJ/kg,dzx=11.7g/kg

因为送风口温度v=5m故送风温度取tOx=18°C

用公式

=21685.76由于使用定风量设计

用公式

Q1000Wdox

qm,qm,h°x=1.01t°x（2500•1.84t°x）—-计算得出

hy-hoxdzx-dox1000

hox=46.22kJ/kg,ds=11.22g/kg

qm=0.11kg/s=330m3/h

（2）冬季室内设计状态：

10=20C,书0=55%hNd=40.7kJ/kg,dNd=8.1g/kg

热湿比

=-54115由于使用定风量设计

用公式

Q1000W计算得

qm=hh,q^dd，计算得

hNd—h°ddNd—d°d

h。

尸57.67kJ/kg,d。

尸7.83g/kg,t®=31.3C

（3）单个房间空调系统最小新风量

满足卫生要求qmW2=nqm,W,p=2*25=50m/h

满足总风量10%的要求qm,W3=0.1qm=33nVh

5.空气处理方案分析，确定空调系统形式，计算空气处理过程

5.1风机盘管加新风空调系统的空气处理过程

在风机盘管加新风空调系统中，新风在夏季要经过冷却减湿处理，在冬季要经过加热或加热加湿处理。

为了分析方便，可让风机盘管承担室内冷、热负荷，新风机组只承担新风本身的负荷。

5.1.1夏季空气处理过程

夏季空气处理过程h-d图见图1

hmx

A.根据设计条件，确定室外状态点

Wx和是内状态点Nx。

Nx：

tNX=26C

hNX=56.7kJ/kgdNX=11.7g/kg

Wx:

tWX=33.6

°C

hwx=82.7kJ/kg

dNx=19.01g/kg

B.确定机器露点

Lx和考虑温升后的状态点

从Nx点引

Lx。

连接WxLx，Wx^Lx是新风在新风机组内实现的冷却减湿过程。

hlx=56.1kJ/kg

Kx:

tkX=22.1C

hkX=57.6kJ/kg

dkx=13.9g/kg

C.确定室内送风状态点Ox

Ox确定之后，即可计算出空调房间送风量（kg/s）为

hNx-hOx

Cp（tNX-tOX）

=1.182-0.0735

1.01*（26-17.3）

=0.126=378.4m3/h

D.确定风机盘管处理后的状态点Mx>

连接KxOx并延长到Mx点，Mx为经风机盘管处理后的空气状态，风机盘管处理的风量qmF=qm-qmw

由混合原理

可求出hmx=44.47kJ/kg，hmx线与KxOx的延长线相交得Mx点。

连接NxMx，NxtMx是在风机盘管内

实现的冷却减湿过程。

E.确定新风机组负担的冷量和盘管负担的冷量

新风机组负担的冷量（KW为

Qo,W二qm,WhWx-hLx二0.44kW

盘管负担的冷量（KW为

Qo,F=qm,FhNx一hMx二1.34kW

其空气处理过程为

5.1.2冬季空气处理过程

冬季新风处理到室内比焓值的过程

h-d图见图3。

A.根据设计条件，确定室外状态点

Wd和室内状态点Nd。

Wdtwd=-9.8C

hwd=-8.4kJ/kg

dWd=0.6g/kg

Nd:

tNd=20C

hNd=40.6kJ/kg

dNd=8.1g/kg

B.确定室内送风状态点Od。

在冬季工况下，由于空调房间所需要的新风量和风机盘管机组处理的风量与夏季相同，因而，空调房

间送风量（kg/s）为

q^qm,wqm,F二378.4m/h

是空调房间冬季的热湿比£d线。

C.确定风机盘管处理后的空气状态点

的送风温度不宜高于40'C，建议取

式中tmd风机盘管处理后的空气状态点温度（C）

tnd室内设计状态点温度（C）

D.确定新风加热后的状态点W。

冬季采用喷蒸汽加湿时，空气在h-d图上的状态变化是一等温过程。

因此，新风加热后的状态带你W

的温度应该等于状态点Ed的温度，由混合原理，二MdOd二也应，计算出hed=27.3kJ/k

qm,FOdEdhod-hEd

g,等焓线hed与MdOd的延长线交于Ed，可得ted=23.5C。

用tw'=ted可确定状态点W。

由于空气的加热是一个等含湿量过程，即

dw*二dwd

E.确定风机盘管机组的加热量

Qf二qm,FCp（tMd-tw）=1・99kw

F.确定新风机组的加热量

Qw=qm,WCP（tW「twd）二0.56kw

G.确定新风机组的加湿量

w=qm,w（dEd一dwd）二0.0255kg/s

其空气处理过程为

5.2风机盘管选型

风机盘管选择

TCR300C中档吊顶暗装风机盘管（两排管）

参数如下：

表一10TCR300C中档吊顶暗装风机盘管（两排管）

额定风量m3/h

450

总风量w

2025

显冷量w

1460

风机

形式

前曲多翼镀锌钢板离心式双吸风机

数量

电机

形式

单相电容运转式电机

绝缘等级

电源

220V/1〜/50Hz

数量

高档输入功率w

低静压（12Pa）

30Pa静压

50Pa静压

换热器

结构形式

铜管串套高效双翻边铝翅片，胀紧成一体

最大工作压力MPa

2.0

进岀水管管径

Rc3/4（锥管内螺纹）

水流量kg/h

460

水流量kPa

机组重量kg

外形尺寸mm

长

805

宽

470

高

240

高档噪声dB（A）

低静压（12Pa）

30Pa静压

50Pa静压

凝结水管

R3/4（锥管外螺纹）

6.气流组织设计与计算

6.1送风方式

上送上回送风，散流器平送

6.2回风口

选择单层百叶风口为回风口，回风速度为4m/s

6.3散流器的设计与计算

6.3.1布置散流器

房间面积为20.79m，所以采用一个方形散流器，高度2.5m6.3.2散流器计算

计算如下

Vdn

（2）

（3）

选用喉部尺寸为180*180mm的方形散流器，则喉部实际风速为

3澄詁4m/s

（4）

散流器实际出口面积约为喉部面积的90%则散流器的有效流通面积

v04.4m/s

90%

（6）散流器中心到区域边缘距离为1.8m，根据要求，散流器的射程应为散流器中心到房间货区域边

缘距离的75%所需最小射程为：

1.8*75%=1.35m<2.02m,因此，射程满足要求。

计算室内平均风速

3m/s的要求

校核轴心温差衰减

满足舒适型空调温度波动范围土1.5'C的要求

7.空调风系统设计

7.1风管水力计算

7.1.1绘制系统轴测图，如图5所示。

并对各管段进行编号，标注管段长度和风量。

A.选定管段10-11-12-13-14-15-16-17-7-8-9，逐段计算摩擦阻力和局部阻力。

（1）管段10-11:

（风量L=110m3/h，管段长l=6.65m）

摩擦阻力部分：

初选流速为4m/s,风量为110m3/h，算得风道断面面积为

1102

F'0.007m

3600*4

将F'规格化为120*120mmF

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