空气调节设计课程设计报告书.docx

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空气调节设计课程设计报告书

绪论2

一．工程概况3

二．建筑信息以及室的设计参数3

三．热湿负荷计算3

§3.1散热量的有关分析以及计算4

§3.2室热源散热量及散湿量6

§3.3本章小结（与电脑软件计算结果比较）8

四．送风量与新风量8

§4.1送风量的确定8

§4.2新风量的确定9

五．总体方案的设计说明10

§5.1空气处理过程及空调系统方案设计与确定10

5.1.1空调系统方案设计与确定10

5.1.2回风系统的确定10

5.1.3一次回风空气处理过程11

六．空气处理设备的选型设计11

§6.1表面冷却器的选择12

§6.2加热器的选择13

§6.3机组的组成14

七．送风系统设计14

§7.1送风形式、风管布置型式的确定14

§7.2风管尺寸的确定15

7.2.1管径的确定15

八．室气流组织设计15

§8.1风管阻力平衡的计算15

§8.2风管局部阻力以及沿程阻力的计算16

§8.3水力计算统计16

§8.4风机的选择18

§8.5风口个数、风口尺寸、风管阻力平衡的计算18

§8.6回风口气流的计算19

九．其他设计及说明19

十．结论19

§10.1课程设计过程的体会19

§10.2课程设计总结20

十一．参考文献20

十二．附录20

绪论

通过对教材《空气调节》（第四版）的学习，选择北102教室进行夏季空调工程设计，绘制空调区域的建筑平面图，手工计算室逐时冷、湿负荷，并与电脑软件计算结果比较、分析，并计算和确定送风量、新风量，设计并确定空调系统方案及结合i-d图的分析，根据各空调设备处理空气的特点进行空气处理过程，学会对空气处理设备的选型设计、说明，确定空调机或风机盘管、风机等的大小、台数、配置、设计送风系统、确定送风型式、风管布置型式，确定风管尺寸，设计室气流组织：

根据空气处理设备的容量及送风量进行空调设备选型设计计算进行气流组织设计，根据送、回风量，确定送、回风口型式，布置空调风管道，进行风道系统设计计算，确定管径、阻力等，布置空调水管道，进行水管路的水力计算，确定管径、阻力等，计算风口个数、风口尺寸、进行风管阻力平衡计算等，熟悉中央空调系统设计的容、方法、步骤。

通过整个课程设计，以达到以下几点要求：

1）.学习、了解并采用《暖通空调制图标准》；2）.学习、了解并采用暖通空调工程设计规,如，《民用建筑供暖通风与空气调节设计规》（GB50736-2012）（原《采暖通风与空气调节设计规》等等有关空气调节的书籍资料；3）.学会独立完成一个空调工程的基本设计步骤，熟悉设计容。

一．工程概况

本课程设计所选取的空调房间为位于省市海珠区仲恺农业工程学院的北102教室，其格局见图1-1所示，房间尺寸为14.28X7.350X3（长X宽X高）（mXmXm）。

图1-1北102教室格局图

二．建筑信息以及室的设计参数

1.南墙：

结构同附录2-9【1】序号44的墙体，即外粉刷，中间为砖墙，厚度б=240mm，传热系数K=1.95W/（m2*K），衰减系数β=0.35，面积F=32.76m2；

2.北墙：

结构同附录2-9【1】序号44的墙体，即外粉刷，中间为砖墙，厚度б=240mm，传热系数K=1.95W/（m2*K），衰减系数β=0.35，面积F=36.74m2；

3.无墙，楼板为80mm的钢筋混凝土，上铺水磨石预制块，下面粉刷；

4.楼板房间及东西墙均为空调空间，室温均相同；

5.教室人员根据其座位数按照120人计算。

6.室压力稍高于室外大气压力；

7.室设计温度tN=26±1℃，ψN=55±5%,当地大气压力为101325Pa。

三．热湿负荷计算

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。

对空调房间冷负荷的计算有两种方法【1】，一为谐波反应法，一为冷负荷系数法。

现采用谐波反应法对北102教室的冷负荷进行计算。

§3.1散热量的有关分析以及计算

从附录2-9【1】查得，序号3的墙的放热衰减度为vf=1.6，序号44的外墙的放热衰减度为vf=2.0，楼板的放热衰减度vf=1.5，查表2-8【1】可知该房间类型属于中型。

围护结构各部分的冷负荷项计算如下：

（1）、南外墙冷负荷（W）

由附录2-9【1】中查得，K=1.95W/（m2*K），衰减系数β=0.35，衰减度v=12.9，延迟时间ε=8.5h。

从附录2-10【1】查得扰量作用时刻τ-ε时的南向外墙负荷温差的逐时值△tτ-ε，由公式CLQ=KF△tτ-ε，算得南外墙的逐时冷负荷，计算结果列于下表中：

南外墙冷负荷（W）

计算时刻τ

10:

11:

12:

13:

14:

15:

16:

17:

18:

19:

20:

21:

22:

△tτ-ε

1.95

32.76

CLQτ

383

320

256

320

383

447

511

（2）、北外墙冷负荷*（W）

由附录2-9【1】中查得，K=1.95W/（m2*K），衰减系数β=0.35，衰减度v=12.9，延迟时间ε=8.5h。

从附录2-10【1】查得扰量作用时刻τ-ε时的北向外墙负荷温差的逐时值△tτ-ε，由公式CLQ=KF△tτ-ε，算得北外墙的逐时冷负荷，计算结果列于下表中：

北外墙冷负荷

计算时刻τ

10:

11:

12:

13:

14:

15:

16:

17:

18:

19:

20:

21:

22:

△tτ-ε

1.95

36.74

CLQτ

502

430

358

430

502

573

645

（3）、南外窗冷负荷

<1>、瞬变传热得热形成冷负荷

由附录2-12【1】中查得各计算时刻的负荷温差△tτ，计算结果列于下表：

南外窗瞬变传热得热形成冷负荷（W）

计算时刻τ

10:

11:

12:

13:

14:

15:

16:

17:

18:

19:

20:

21:

22:

△tτ-ε

1.8

2.4

3.2

4.0

4.7

5.4

5.9

6.3

6.6

6.7

6.5

6.2

5.6

5.0

4.4

3.9

4.54

10.08

CLQτ

110

147

183

215

247

270

288

302

307

297

284

256

229

201

178

<2>、日射得热形成冷负荷

由附录2-13【1】中查得各计算时刻的负荷强度Jj·τ，窗面积31.44456m2，窗有效面积系数为0.85，地点修正系数为1，近似值窗户遮阳系数Cn=0.5，窗玻璃的遮挡系数Cs=1，房间类型属于中型。

由公式CLQj=xgxdCnCsFJj·τ（其中窗的有效面积系数xg=0.85，地点修正系数xd=1）可得，计算结果如下表：

日射得热冷负荷（W）

计算时刻τ

10:

11:

12:

13:

14:

15:

16:

17:

18:

19:

20:

21:

22:

Jj·τ

10.08

CLQτ

103

180

249

304

347

377

386

373

343

300

227

150

（4）、北外窗冷负荷

<1>、瞬变传热得热形成冷负荷

由附录2-12【1】中查得各计算时刻的负荷温差△tτ，计算结果列于下表：

北外窗瞬变传热得热形成冷负荷（W）

计算时刻τ

10:

11:

12:

13:

14:

15:

16:

17:

18:

19:

20:

21:

22:

△tτ-ε

1.8

2.4

3.2

4.0

4.7

5.4

5.9

6.3

6.6

6.7

6.5

6.2

5.6

5.0

4.4

3.9

4.54

6.1

CLQτ

111

130

150

164

175

183

186

180

172

155

138

122

108

<2>、日射得热形成冷负荷

由附录2-13【1】中查得各计算时刻的负荷强度Jj·τ，窗面积9.9204m2，窗有效面积系数为0.85，地点修正系数为1，近似值窗户遮阳系数Cn=0.5，窗玻璃的遮挡系数Cs=1。

由公式CLQj=xgxdCnCsFJj·τ（其中窗的有效面积系数xg=0.85，地点修正系数xd=1）可得，计算结果如下表：

日射得热冷负荷（W）

计算时刻τ

10:

11:

12:

13:

14:

15:

16:

17:

18:

19:

20:

21:

22:

Jj·τ

6.1

CLQτ

148

166

181

200

223

236

241

233

223

220

218

179

§3.2室热源散热量及散湿量

北120教室里，工作时间为从上午7:

00至19:

00，室有120个人（属于静坐）；，室有电脑主机350W，从上午7:

00至12：

00连续使用了4个小时，14:

00至19:

00连续使用了5个小时；室有21个白炽灯，功率为40W/个，开灯时间为从上午7:

00至12：

00连续使用了4个小时，14:

00至19:

00连续使用了5个小时。

室温度为26℃，教室类型属于中等。

（1）、设备冷负荷

查附录2-14【1】可知，设备投入使用后的小时数τ-T,连续使用时间t（按照连续使用时间最长算），则查附录可知负荷系数为JEτ-T，由CLQ=JEτ-T*N（N为设备瓦数）可得，设备冷负荷如下表（其中τ-T,为工作开始后的小时数）：

设备冷负荷

计算时刻τ

10:

11:

12:

13:

14:

15:

16:

17:

18:

19:

20:

21:

22:

τ-T,

JEτ-T

0．56

0.75

0.8

0.83

0.84

0.88

0.89

0.92

0.93

0.94

0.95

0.96

0.97

600

CLQ

336

450

480

498

504

528

534

552

558

564

570

576

582

（2）、照明冷负荷

查附录2-15【1】，开灯后的小时数τ-T，连续开灯时间连续使用时间t（按照连续使用时间最长算），则查附录可知负荷系数JEτ-T，由CLQ=JEτ-T*N（N为照明瓦数）可得，设备冷负荷如下表（其中τ-T,为工作开始后的小时数）：

照明冷负荷

计算时刻τ

10:

11:

12:

13:

14:

15:

16:

17:

18:

19:

20:

21:

22:

τ-T,

JEτ-T

0.50

0.69

0.75

0.79

0.83

0.86

0.88

0.90

0.91

0.92

0.93

0.94

0.95

0.96

40*21

CLQ

420

580

630

664

697

723

739

756

764

773

781

790

798

806

（3）、人体散热

从表2-18【1】可查得在室温度26℃下，成年人散热量为:

显热Hs=63W/人，潜热Hl=45w/人。

查附录2-16【1】可知，由公式：

CLQ=N*Hs*JPτ-T+N*Hl（N为人数，JPτ-T为负荷系数）可得，人体的冷负荷如下表（其中τ-T,为工作开始后的小时数）：

计算时刻τ

10:

11:

12:

13:

14:

15:

16:

17:

18:

19:

20:

21:

22:

τ-T,

JPτ-T

0.58

0.76

0.80

0.84

0.85

0.89

0.90

0.92

0.93

0.94

0.95

0.96

120

CLQ

925

106

110

114

115

119

120

122

124

125

126

127

（4）、散湿量

教室无敞开水槽、地表面积水等，其散湿量全都人体产生。

查表2-18【1】可知在室温度26℃下，成年人散湿量为68g/h，即0.0189g/s，故散湿量W=120*0.0189=2.268g/s。

（5）、各项逐时冷负荷值汇总

各项冷负荷的汇总（W）

计算时刻τ

10:

11:

12:

13:

14:

15:

16:

17:

18:

19:

20:

21:

22:

南外墙负荷

383

320

256

320

383

447

511

北外墙负荷

502

430

358

430

502

573

645

南传热负荷

110

147

183

215

247

270

288

302

307

297

284

256

229

201

178

南日射负荷

103

180

249

304

347

377

386

373

343

300

227

150

北传热负荷

111

130

150

164

175

183

186

180

172

155

138

122

108

北日射负荷

148

166

181

200

223

236

241

233

223

220

218

179

设备冷负荷

336

450

480

498

504

528

534

552

558

564

570

576

582

照明冷负荷

420

580

630

664

697

723

739

756

764

773

781

790

798

806

人体散热

925

106

110

114

115

119

120

122

124

125

126

127

总计

1268

11348

13138

13728

14203

14423

14828

15145

15313

15365

15577

15527

15495

15566

15574

15663

由计算可知，最大的围护结构冷负荷出现在17：

00时，其值为15577W。

各项冷负荷中以人体散热冷负荷最大。

§3.3本章小结（与电脑软件计算结果比较）

根据测量北102教室所得的建筑概况，对北102教室进行冷负荷的计算，从计算结果分析可知，在不计新风量的冷负荷的前提下，该空调房间的最大冷负荷出现在17:

00，其值为15577W，与电脑软件计算（可参考附件1文件夹1）结果大致一样，略有偏差。

各朝向的围护结构（主要是负荷温差的逐时值△tτ-ε）以及人体散热、设备及照明的冷负荷均有偏差，但是负荷较大值大致落在同一段时间。

其中造成偏差的产生的最大影响因素是人体散热，由于算法不同，电脑软件采用的是显热冷系数，人工手算采用的是负荷系数，两者的取法不同造成了人体冷负荷的最大值的不同，从而也影响了最终冷负荷总值最大值所落在的时刻也不同（电脑软件冷负荷总值最大值是落在13：

00）。

但是尽管如此，两种计算得到的冷负荷总值最大值大致相同（电脑软件计算所得值偏高），以冷负荷总值最大值来考虑，故不影响后面对送风量、新风量等计算，也不影响空调方案的选择及空气的处理过程，从而也保证所设计选择的空气处理设备能够维持用户所要求的舒适性参数指标。

四．送风量与新风量

在前面已算出热湿负荷的基础上，接下来将利用不同的送风和排风状态来消除室余热余湿，以维持空调房间所要求的空气参数。

§4.1送风量的确定

根据测评数据分析可知，北102教室最大冷负荷出现在在17:

00时，室总余热量∑Q=15577W，总余湿量∑W=2.268g/s，并要求北102教室室全年维持空气状态参数为：

tN=26±1℃，ψN=55±5%,当地大气压力为101325Pa,则送风状态及送风量的计算如下：

图4-1送风状态点的确定

1.热湿比ε=∑Q/∑W=15577/2.268=6868；

2.在h-d图上（图4-1）确定室空气状态点N，通过该点画出ε=7513的过程线。

暖通空调规规定了夏季送风温差的建议值，该值和恒温精度有关。

参考表2-20【2】，取送风温差为△t0=8℃，则送风温度为t0=26-8=18℃。

从而可查得：

h0=43.02kJ/kg，hN=56.08kJ/kg，d0=9.80g/kg,dN=11.7g/kg；

3.送风量

消除余热：

G=Q/（hN-h0）=15.577/（56.08-43.02）=1.19kg/s；

消除余湿：

G=W/（dN-d0）=2.268/（11.7-9.80）=1.19kg/s。

按消除余热和余湿所求通风量相同，说明计算无误。

即满足维持北102教室室空气状态参数的要求的送风量为1.19kg/s。

此时，送风的状态参数为：

to=18℃，ho=43.02kJ/kg，do=9.80g/kg。

§4.2新风量的确定

一般规定，空调系统中的新风占送风量的百分数不应低于10%。

确定新风量的依据有下列三个因素：

1）卫生要求；2）补充局部排风量；3）保持空调房间的“正压”要求。

在已知通风量的基础上，本节讨论如何确定新风量，以维持北102教室空调房间所要求的空气参数。

下面讨论新风量的确定。

换气次数是空调工程中常用的衡量送风量的指标，它的定义是：

房间通风量L（m^3/h）和房间体积V（m^3）的比值，即换气次数n=L/V（次/h）。

由现实条件可知（参考图1）：

北102教室的体积为：

V=14280*7350*3000=314.874m^3；

通风量（即送风量G）为：

L=1.19kg/s=（1.19/1.2）*3600=3570m^3/h（空气密度参考空气密度表取1.2kg/m^3）；

北102教室的换气次数为：

n=L/V=3570/314.874=11（次/h）。

参考表2-20【2】，用表中送风温差计算所得空气量折合的换气次数n值大于表中的n值（n=5），故符合要求。

对北102教室，若按照新风量为通风量的30%计算，则新风量为GW=3570*0.3=1071m^3/h；若按国家标准规定的最少新风量计算，则新风量为GW=30*120=3600m^3/h（大于通风量，不实际），但对于北102教室人员比较密集空调房间，每人所占空间较少（不到10m^3），若新风量按照7~15m^3/（h*人）计算，则新风量占总风量的百分比可能达到30%~40%，对冷量影响很大。

为确保提供呼吸所需要的新鲜空气、稀释夏季人体散发的汗味等其他气味、除去过量的湿气、稀释室污染物、调节室温、避免新风量不足等满足适合人员在室舒适地活动的要求，综合考虑换气次数和最少新风量（我国国家标准GB/T18883-2002规定，新风量不应小于30m3/h.人。

【4】）两个因素，现取新风量为通风量的30%作为

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