暖通建环毕业设计说明书福州民航大厦空调系统设计.docx
《暖通建环毕业设计说明书福州民航大厦空调系统设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《暖通建环毕业设计说明书福州民航大厦空调系统设计.docx（107页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
暖通建环毕业设计说明书福州民航大厦空调系统设计
毕业设计说明书
作者：
学号：
系：
能源与环境工程
专业：
建筑环境与设备工程
题目：
福州民航大厦空调系统设计
指导者：
评阅者：
2013年6月5日
毕业设计中文摘要
福州民航大厦空调系统设计
摘要：
本设计为福州民航大厦空调系统设计，福州民航大厦位于福建省福州市五一路中段。
建筑物分主楼和副楼；其中包售票厅，旅馆大堂，厨房，餐厅，KTV包厢等。
根据建筑内部结构采用风机盘管加独立新风的设计方案，本建筑总负荷为701216W，总冷指标为97W/m2。
风机盘管选用卧式暗装，客房为侧送风，大堂、餐厅，包厢等为散流器下送风。
风机盘管水系统采用两管制，异程系统，主楼系统总阻力为125401Pa，副楼总阻力为61830Pa。
冷源选用风冷螺杆冷水机组，型号为LS-200。
在设计过程中严格按照空调规范进行计算选型，并对整个系统进行了综合的考虑，使其既能满足舒适性空调的要求，又达到了节约能源的目的。
关键词：
空调系统设计风机盘管独立新风水系统风系统
毕业设计外文摘要
TitleAcentralconditioningsystemdesignforaCivilAviationHotelFuzhou
Abstract
ThesolutioniscentralconditioningsystemofcivilaviationhotelFuzhou.CivilAviationBuilding,locatedinFuzhou,MiddleWuyiRoad.Thebuildingisdividedintothemainbuildingandtheauxiliarybuilding,amongticketoffice,hotellobby,kitchen,diningroom,KTVcompartmentandsoon.
Accordingtotheinternalstructureofbuildings,thesolutionusesafancoilunitandseparateoutairsystem.Theloadofcoldis701216W,andthecoolingindexis97W/m2.TheFCUareconcealed.Roomsforthesideair;lobby,restaurant,compartment,etc.forthediffuserdownflow.WatersystemusestwocontrolDRSsystems.Theresistanceofmainbuildingis125401Pa,andtheauxiliarybuildingis61830Pa.Coldsourceisair-cooledscrewchiller,modelLS-200.
Thesolutioncalculatedstrictlyinaccordancewithairconditioningspecificationselection.Itcanmeettherequirementsofair-conditioned,butalsoachieveenergysavings.
Keywords：
AirconditioningsystemdesignFancoilunitSeparateoutairWatersystemWindsystem
1绪论
随着社会快速发展，人民的生活水平稳步提高，无论是在国内外，人们对于生活、工作的环境的舒适度也有了越来越高的要求，这使得空调系统及相关设备成为了生活中不可缺少的部分。
中央空调是属于一种较高奢侈性的耗能产品，人们对于它的认识又存在一些不合理的感性认识，大量的用户和业主均认为夏季使用空调，只要能降低室内的高温，能让人感觉清凉，就已达到效果。
甚至出现空调越冷，就认为空调设计越好的错误观点。
其实就空调二字来分析，其专业解释为空气调节，进一步解释则是在满足降温升温和除湿加湿的前提下，满足室内负荷变化的气体调节和调节设备。
实践证明，合理应用空气调节来改善人们的工作和生活环境条件不是一种奢侈手段，而是现代化生产和社会生活中不可缺少的保证条件。
空气调节就是对空气温度、湿度、流动速度及清洁度采用一些技术进行人工调节，来满足人们生活、工作和工艺生产过程的要求。
空调属于高能耗设备，如何在满足人们所需舒适环境的同时，最大限度的降低能耗，成为衡量一套空调系统好坏的重要标志。
空调按用途可分为舒适性空调和工艺性空调，本设计为福州民航大厦空调系统，设计采用舒适性空调，并采用风机盘管加新风的系统形式，严格按照相关规范计算。
促进空调技术的不断完善和发展，着力研究如何使人与自然和谐，创新性地研究发展新型健康、低能耗的空调手段；重视能量的合理利用转换、传递设备的性能改进，使空调名副其实地为提供健康、满意和经济上可以承受的室内环境服务。
[1][2]
2工程概况
2.1原始资料
本建筑位于福建省福州市五一路中段，主楼为地上十三层，地下一层，其中地上高为52.60m，地下一层层高为4.60m。
副楼为地上六层，建筑高度为24.00m。
总建筑面积为8540m2。
2.2计算参数
福建省福州市地理位置参数、空调设计参数见下表[3]
表2.1室外气象参数表
地理位置（°）
大气压力（kPa）
海拔（m）
北纬
东经
冬季
夏季
99.64
84
26.08
119.28
101.26
表2.2室外计算（干球）温度（℃）
冬季
夏季
空气调节
通风
空气调节
空调日平均
通风
33.10
湿球温度
4.40
10.90
35.90
30.80
28.00
表1.3室内计算参数表
房间类型
温度（℃）
相对湿度（%）
设备功率
（W/m2）
灯光功率
（W/m2）
人员数量
（m2/人）
新风量
（m3/h·人）
办公楼
25
55
13
11
0.1
30
会议室
25
55
5
200
1
30
棋牌
25
55
0
20
0.7
30
KTV
25
55
0
10
1
30
门厅
25
55
0
20
0.1
14
仓库
25
55
13
10
0.1
30
2.3土建资料
2.4建筑物围护结构基本信息[3][4]
参数
围护结构夏季传热系数（W/（㎡•K））
围护结构冬季传热系数（W/（㎡•K））
围护结构延迟（h）
传热衰减
外墙
加气混凝土280（087001）
0.99
1.00
6.3
0.64
外窗
铝合金中空玻璃窗
3.20
3.31
0.4
1.00
外门
节能外门
3.02
3.12
0.6
0.99
屋顶
预制01-1-35-1
0.88
0.89
7.7
0.27
3负荷计算
3.1建筑围护结构引起的冷负荷
（1）外墙和屋面瞬变传热引起的冷负荷
外墙和屋顶形成的逐时冷负荷，宜按下式计算：
（3-1）
式中：
Q——外墙或屋顶形成的逐时冷负荷W；
K——外墙或屋顶的传热系数W/（m2•K）；
F——外墙或屋顶的面积m2；
tc（τ）——外墙或屋顶的逐时冷负荷计算温度（℃），根据外墙和屋面的类型查取；
tR——夏季空气调节的室内计算温度（℃）。
（2）内围护结构冷负荷
当邻室为通风良好的非空调房间时，通过内墙和楼板的温差传热而产生的冷负荷可按下式计算：
（3-2）
式中：
to.m——夏季空调室外日平均温度℃；
Δta——附加温升℃。
（3）外玻璃窗瞬变引起的冷负荷
（3-3）
式中：
Q——外玻璃窗瞬变形成的逐时冷负荷（W）；
K——外玻璃窗的传热系数W/（m2•••••••••K）；
F——外玻璃窗的面积（m2）；
tc（τ）——外玻璃窗逐时冷负荷计算温度（℃）；
tR——夏季空气调节的室内计算温度（℃）。
（4）透过玻璃窗的日射得热引起的冷负荷
（3-4）
式中：
F——窗口面积；
Ca——有效面积系数；
Cs——窗玻璃的遮阳系数；
Ci——窗内遮阳设施的遮阳系数；
Djmax——最大日射得热因数；
CLQ——窗玻璃冷负荷系数，按南北划分。
[5]
3.2室内热源散热引起的冷负荷
（1）设备散热形成的冷负荷,计算式为：
（3-5）
式中:
Qs——设备和用具的实际显热散热量；
CLQ——设备和用具显热散热冷负荷系数；
Qs一般都按下式来计算，即：
（3-6）
式中：
N——电动设备的安装功率；
η——电动机效率；
n1——利用系数，一般取0.7-0.9；
n2——电动机负荷系数，风机取1.0；
n3——同时使用系数，一般取0.5-0.8。
（2）照明散热形成的冷负荷
照明设备散热形成的计算时刻冷负荷Qτ按下列各式计算：
（3-7）
式中：
N—照明设备的安装功率，kW；
n1—镇流器消耗功率系数，当明装荧光灯的镇流器在空调房间时，取n1=1.2，当暗装时取1.0；
n2—灯罩隔热系数，当荧光灯罩上穿有小孔，可利用自然通风散热于顶棚，取0.5-0.6，而无通风孔时取0.6-0.8；
CLQ——照明散热冷负荷系数。
（3）人体散热形成的冷负荷
人体显热散热引起的冷负荷计算式
（3-8）
式中：
qs——不同室温和劳动性质成年男子显热散热量；
n——室内总人数；
ψ——群集系数，可由下表查；
CLQ——人体显热散热冷负荷系数。
表3.1某些空调建筑物内的群集系数
工作场所
影剧院
商场
旅店
体育馆
图书馆
工厂轻劳动
银行
工厂重劳动
ψ
0.89
0.89
0.93
0.92
0.96
0.90
1.0
1.0
人体潜热散热引起的冷负荷计算式：
（3-9）
式中：
ql——不同室温和劳动性质成年男子潜热散热量；
n,ψ——同上式。
[5]
3.3负荷汇总
福州民航大厦冷负荷计算结果见下表：
表3.2各层冷负荷汇总
分类
总冷负荷（含新风/全热）W
总湿负荷（含新风）W
室内湿负荷W
新风冷负荷W
新风湿负荷W
新风量（m3/h）
建筑物
837227.9
306.03
47.09
273409.4
258.94
25619.67
1楼层
60204.6
18.62
2.04
17505.28
16.58
1889.82
2楼层
90776.22
30.16
5.44
26105.94
24.72
2420.79
3楼层
87875.05
29.91
4.91
26398.73
25
2447.94
4楼层
83171.16
32.32
4.92
28935.46
27.4
2683.17
5楼层
83028.07
32.32
4.92
28935.46
27.4
2683.17
6楼层
81651.15
31.26
4.76
27983.66
26.5
2594.91
7楼层
45996.65
18.5
2.84
16538.76
15.66
1533.63
8楼层
45996.65
18.5
2.84
16538.76
15.66
1533.63
9楼层
45996.65
18.5
2.84
16538.76
15.66
1533.63
10楼层
45996.65
18.5
2.84
16538.76
15.66
1533.63
11楼层
45996.65
18.5
2.84
16538.76
15.66
1533.63
12楼层
49289.1
18.5
2.84
16538.76
15.66
1533.63
13楼层
71775.62
20.42
3.07
18312.3
17.34
1698.09
其中1、2、3、4、5、6、13层最大冷负荷出现在17时；7、8、9、10、11、12层最大冷负荷出现在16时。
4空调方案的确定
4.1空调系统的选择
一个典型的空调系统一般均由空气处理设备和空气输送设备以及空气分配装置所组成，根据需要，它能组成许多不同形式的系统。
在工程上应考虑建筑的用途和性质、热湿负荷特点、温湿度调节和控制的要求、空调机房的面积和位置、初投资和运行维修费用等许多方面的因素，选定合理的空调系统[2]。
对于使用时间不同、空气洁净度要求不同、温湿度基数不同、空气中含有易燃易爆物质的房间，负荷特性相差较大，以及同时分别需要供热和供冷的房间和区域，宜分别设置空调系统。
空间较大、人员较多的房间，以及房间温湿度允许波动范围较小、噪声和洁净度要求较高的工艺性空调区，宜采用全空气定风量空调系统。
对于空调房间较多、各房间要求单独调节，且建筑层高较低的建筑物，宜采用风机盘管加新风系统，经处理的新风宜直接送入室内。
当房间空气质量和温湿度波动范围要求严格或空气中含有较多油烟时，不宜采用风机盘管[6]。
该设计为福州民航大厦，空调房间较多、空间较小，层数较多，如果全由集中空调机房输送处理后的空气进入建筑物去承担室内热负荷原则上是可行的，但因风道庞大，占空间较多从而影响建筑物的整体的设计，因此可以考虑同时使用空气和水（或冷剂）来负担室内热湿负荷。
此时，集中输送的部分仅为热湿处理后的新鲜空气，因此故风道较小；而室内则分散设置由水和冷剂直接换热的装置（又称末端装置），故采用风机盘管加新风机组系统，这是目前应用较广的一种空调方式。
房间内的冷、热负荷和新风的冷热负荷由风机盘管和新风机共同承担，这种方式可减小机房面积，降低建筑的空间。
但风机盘管机组的过滤能力与去湿能力比较差，无法满足室内卫生要求，采用新风系统从而满足卫生要求。
[2]
风机盘管加新风系统的优点是：
（1）布置灵活，并且可以根据自己的需要独立的调节室温，在房间没人住时可以把机组方便地关掉，但不影响其他房间，以此来节能，较少运行费用；
（2）风机盘管单独的调节，可以避免房间的空气互不串通；
（3）风机盘管设置多档变速，使用者可以直接进行一定的冷量调节。
[2]
5风量的确定及设备的选型
5.1夏季室内新风量的确定
确定新风量的依据有三个因素：
（1）卫生要求
（2）补充局部排风
（3）保证空调房间的正压[2]
如下图所示：
图5.1新风量确定示意框图[2]
5.2新风供给方式
由独立的新风系统供给室内新风，即把新风处理到一定参数，也可承担一部分负荷。
这种方案既提高了该系统的调节和运转的灵活性，且进入风机盘管的供水温度可适当提高，水管的结露现象可得到改善。
[2]
5.3新风处理方案的分析
新风量的确定按室内卫生要求、补充局部排风量和保持空调房间的正压要求,该过程由鸿业软件完成计算。
本建筑空调系统设计采用新风不负担室内负荷的方案，即进入室内新风的焓处理到与室内空气焓相等状态。
根据室内空气hn线、新风处理后机器露点的相对湿度以及风机温升即可定出新风处理后的机器露点L及温升后的K点。
过N点做ε线与ψ=90%线相交（按最大限度提高送分温差考虑），即得送风点O，因为风机盘管系统大多用于舒适型空调，一般不受送风温差限制，故可采用较低的送风温度。
则可利用下公式计算送风量：
按消除余热G=Q/（hN-ho）（5-1）
按消除余湿G=W/（dN-do）（5-2）
房间总送风量G=Gm+Gw，而M即风机盘管的出风状态点。
为了使新风与风机盘管出风有较好的混合效果，应使新风送风口紧靠风机盘管的出口。
图5.2风机盘管处理过程焓湿图
以第一层的1001大堂为例。
热湿比ε=Q/W=21901,在焓湿图上确定室内的空气状态点N，然后通过该点画出ε=21901的过程线，取送风的相对湿度为90%，得到送风状态点0。
hN=55.6kJ/Kgho=48.7kJ/Kg
计算送风量
按消除余热G=Q/（hN--ho）=19.83/6.9=2.87Kg/s=8622m3/h
风机盘管风量Gm=G-Gw=8622-862.2=7759.8m3/h[2]
详细风量以及风机盘管选型见附表。
5.4送风形式
本大厦设计采用风机盘管加新风系统进行空气调节，为舒适性空调，结合房间功能属性，比较各种送风形式后最终选定：
一、二、三层采用方形散流器送风，四至十二层主要采用侧送风方式，会议室、台球室等大空间采用顶送风方式。
表5.1散流器颈部最大送风速度（m/s）
建筑物类别
允许噪声（dB）
室内的净空高度（m）
3
4
5
6
7
广播室
剧场、住宅、手术室
旅馆、饭店、个人办公室
商店、银行、餐厅、百货公司
公共建筑：
一般办公、百货公司底层
32
33-39
40-46
47-53
54-60
3.9
4.4
5.2
6.2
6.5
4.2
4.8
5.7
7.0
7.1
4.3
4.8
5.7
7.0
7.1
4.4
5.0
5.9
7.2
4.5
5.2
6.1
7.4
7.5
7.7
表5.2侧送百叶送风口的最大速度（m/s）
建筑物类别
最大送风速度
建筑物类别
最大送风速度
播音室
1.5-2.5
电影院
5.0-6.0
住宅、公寓
2.5-3.8
一般办公室
5.0-6.0
旅馆客房
2.5-3.8
个人办公室
2.5-4.0
会堂
2.5-3.8
商店
5.0-7.5
剧场
2.5-3.8
医院病房
2.5-4.0
5.5新风机组的选型
经计算，一层主楼新风机组所承担的房间的总新风量为718m3/h,经比较选择HDK-01型的新风机组，其提供的额定风量为1000m3/h满足要求。
空气机组具体型号和布置详见图纸和附表。
6风管道的设计
新风机组将室外新风处理到室内焓值，然后由新风管道送入各个空调房间。
6.1风管水力计算方法
水力计算常用方法有：
假定流速法、压损平均法和静压复得法等。
[8]
6.1.1假定流速法
首先根据技术经济要求确定管内流速，再根据管内流量和流速确定管道尺寸，进而进行管道阻力的计算，依据所需动力选取合适的设备。
6.1.2压损平均法
把已经给的自用压力按管长平均分给每个管段，确定各管段阻力，再结合各管段的流量确定管道断面尺寸。
此方法适用于环状管网的水力计算。
6.1.3静压复得法
这种主要是通过改变管道断面尺寸，降低流速来保持管内的静压不变。
通风管道常常采用这种方法来保证要求的风口和风速。
[8]
本设计采用假定流速法。
表6.1风管推荐风速表[8]
室内允许噪声（dB）
主管风速（m/s）
支管风速（m/s）
新风入口风速m/s
25-35
3-4
≤2
≤3
35-50
4-6
2-3
3.5
50-65
6-8
3-5
4-4.5
65-85
8-10
5-8
5
6.2计算公式
（1）摩擦阻力
摩擦阻力亦即沿程阻力，可按下式计算：
Pa（6-1）
式中:
λ—摩擦阻力系数；
Rs—风道阻力水力半径，m；
L—风道长度，m；
v—风道内空气平均流速，m/s；
ρ—空气密度，kg/m3。
（2）局部阻力计算：
Pa（6-2）
式中:
ξ—局部阻力系数；
ρ—空气的密度，kg/m3；
ν—ξ与之对应的断面流速，m/s。
（3）风道内空气流动总阻力：
Pa（6-3）
详细风管水力计算见附表。
7水管水力计算
水力计算是空调系统设计的一个重要环节，在系统的设计中合理布置管道，选择合适的管径与流速，这些都将成为影响系统能否正常运行的关键因素。
空调水系统的设计原则：
[6]
（1）力求水力平衡；
（2）防止大流量小温差；
（3）水输送系数要符合规范要求；
（4）变流量系统宜采用变频调节；
（5）要处理好水系统的膨胀与排气；
（6）解决好水处理与水过滤；
（7）注意管网的保冷与保温；
7.1水系统形式的确定
本设计采用开式、两管制、异程的系统形式。
异程式系统容易水力失调而引起室内温度偏差，但平衡阀的出现，为从根本上克服水力失调现象创造了条件。
正因为如此，同程式系统的应用，在国内外都已经越来越少。
7.2水力计算基本公式
（1）管段的沿程损失：
Pa（7-1）
式中：
λ——摩擦系数；
D——管道当量直径；
L——管道长度；
V——热媒在管道中的流速，（m/s）；
ρ——热媒的密度，（kg/m3）；
当l＝1m时：
上式变为以下通用形式：
或
（7-2）
式中：
R——单位长度摩擦压力损失（比摩阻），Pa/m；
（2）局部压力损失：
Pa（7-3）
式中：
△Pj——局部压力损失，Pa；
ξ——局部阻力系数；
局部阻力系数ξ值可由表查得。
（3）管段的压力损失△Pm和局部损失△Pj之和就是该管断的总压力损失，
即：
Pa（7-4）
在水力计算时，初选管内流速和确定最后的流速时必须满足表7-1的要求：
表7-1管内水的最大允许水流速表[7]
公称直径：
DN
V（m/s）
公称直径：
DN
V（m/s）
>15
0.3
65
1.15
20
0.65
80
1.60
25
0.80
100
1.80
32
1.00
125
2.00
40
1.50
≥150
2.00-3.00
50
1.50
空调系统的水系统的管材有镀锌钢管和无缝钢管。
当管径DN≤100mm时可采用镀锌钢管，其规格用公称直径DN表示；当管径DN>100mm时则采用无缝钢管，其规格用外径×壁厚来表示，管道一般须作二次镀锌。
7.3各层的冷冻水供回水管路水力计算
水力计算的步骤：
（1）选定最不利环路，给管段标号。
（2）根据个管段的冷负荷，计算各管段的流量，计算式如下：
kg/h（7-6）
式中：
Q—管段的冷负荷，W；
△t—供水回水的温差，℃。
（3）用假定流速法确定管段管径。
管段内流速的取值范围如下表：
表7-2水管流速表[7]
管径（mm）
<32
32-70
70-100
125-250
250-400
>400
冷冻水
0.5-0.8
0.6-0.9
0.8-1.2
1.0-1.5
1.4-2.0
1.8-2.5
冷却水
1.0-1.2
1.2-1.
升级会员 