空调毕业设计实验楼集中空调系统设计.docx

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空调毕业设计实验楼集中空调系统设计

…………………….……………….…………………

毕业设计

题目：

南京实验楼集中空调系统设计

院部水利土木工程学院

专业班级建筑环境与设备工程2010级3班

届次2010

装

订

线

……………….…….………….………….………

一.设计资料及说明……………………………………………………………

（1）

二.空调设计方案分析…………………………………………………………

（2）

三.负荷计算……………………………………………………………………（4）

四．空气处理过程设计…………………………………………………………（12）

五.房间气流组织方案设计……………………………………………………（14）

六.水系统的水力计算…………………………………………………………（15）

七．风系统的水力计算…………………………………………………………（17）

八.冷热源的设计和布置………………………………………………………（19）

九．空调设备明细表……………………………………………………………（20）

十．空调系统消声减振的设计方案……………………………………………（22）

十一.空调系统控制和调节………………………………………………………（24）

参考文献………………………………………………………………………（24）

致谢词……………………………………………………………………………（25）

附录（附件）…………………………………………………………………（26）

南京实验楼集中空调系统设计

作者：

孙晴10建环3班

指导老师：

王萌

设计内容简介：

对南京实验楼集中空调系统进行了设计。

该实验楼共三层，建筑总面积6738.24m2，其功能包括：

实验室、教室、办公室。

该中心总冷负荷880.83kw，总热负荷744.02kw。

基于冷负荷、湿负荷、热湿比及其功能区特点，并考虑到经济性和可行性，确定出了该实验楼的具体所适用的空调系统方案，并针对此方案进行了水管风管的布置、水力计算、设备选型及设备布置及对设备的消声减振的设计。

1设计说明及资料

1.1原始资料

1.1.1设计地区：

江苏南京

1.1.2建筑资料：

该实验楼为五层建筑，第一、二、三层有实验室，内厅，卫生间等，第四层有实验室，教室，办公室，卫生间等。

第五层有教室，卫生间。

现以提供各层结构平面图等。

每层层高除二层为5.4m外均为4.5m，吊顶3m（局部可低）

1.1.3室内设计参数

表1-1-1

房间

名称

人员

数

夏季

冬季

照明功率w/m2

新风

量m3/h人

干球

温度t

/℃

相对

湿度

％

风速m/s

干球

温度t

/℃

相对

湿度

％

风速m/s

教室

60人/室

＜0.5

实验室

50人/室

＜0.5

内厅

0.07人/m2

＜0.6

办公室

0.5人/m2

＜0.5

厕所

0.5人/m2

＜0.6

1.2室外气象资料和围护结构资料

1.2.1室外气象资料

表1-2-1

夏季空调室外干球温度℃

夏季空调室外湿球温度℃

夏季空调日平均温度

35.00

28.30

31.40

夏季室外平均风速（m/s）

夏季空调大气透明度等级

夏季大气压（Pa）

2.60

100400

1.2.2围护结构资料

外窗-------普通玻璃，传热系数为3.6w/m2.℃

外墙-------传热系数为0.9w/m2.℃

屋面-------传热系数为0.95w/m2.℃

地面-------传热系数为0.47w/m2.℃

1.2.3动力资料

（1）电源：

220/380伏交流电。

（2）热源：

市政热网。

（3）冷源：

自行设计供空调用的制冷装置，冷水供、回水温度为7～15℃，水源为经过处理后的城市自来水。

1.2.4设计范围

此建筑空调工程设计，包括冷热源的工程设计，不在本设计范围内。

另本次设计不做通风，不做防火排烟。

2、空调设计方案

2.1冷热源的确定

由于本工程所在地域有城市热网可利用作为冬季的热源。

冷源选用水冷冷水机组，需要冷却水泵，冷却塔等辅助设备，冬季接城市热网，

2.2空调水系统的选择布置

本设计采用两管制、闭式、一次泵定流量系统，各层水管异程式布置。

2.2.1、两管制系统的优点

两管制水系统是采用同一套供回水管路，冬季供热水、夏季供冷水。

由运行人员依据多数房间的需要决定，实行供热与供冷的转换。

两管系统具有管理方便，一次性投资较小等优点。

本设计对空调精度要求不是很高，故采用两管制。

而三管制是共用一根回水管，因此冷热有混合损失，运行效率不高，而且系统水力工况复杂，难于运行。

四管制初投资较高且多占空间。

2.2.2、闭式系统的优点

（1）水泵扬程仅需克服循环阻力，与楼层数无关仅取决于管路长度和阻力。

（2）循环水不易受污染，管路腐蚀情况比开式系统好。

（3）不需要设回水池，但要设一个膨胀水箱。

膨胀水箱尽量接至靠近水泵入口的回水干管。

2.2.3、同程和异程系统的选择

在本设计中采用异程系统，由于风机盘管阻力陨失很大，因此异程式系统对管路的阻力平衡影响可以不计。

这样有既利于管路阻力的平衡也能够给施工带来方便且减少后期调试的费用。

2.2.4、一次泵定流量系统的选择依据

一次泵系统的特点是直接把从空调主机出来的空调水通过管道输送到各末端装置后再回到空调主机，如此循环流动。

一次泵定流量系统比较简单，控制元件少，且本设计中水泵的扬程大约在20～30米，一般水泵都能满足要求，所以在本设计中采用一次泵系统。

二次泵变流量系统虽然能节省冷冻水泵的耗电量，但初投资比较大，自控要求比较高，占地面积也大些，加上在本设计中采用的空调方案是风冷式冷热水机组，在冬季的供水温度为45℃，若采用二次泵系统，供热效果比用一次泵系统要差。

另外系统补水为软水，由自动软水装置提供，并由高位水箱定压。

2.3空调方式的确定

由于实验室内，空调负荷变化大，实验室在非工作时间，室内的空调负荷小，但当实验室一旦启用时，人员密度大使室内瞬时负荷变大，且每个实验室间并非同时启用，因而采用风机盘管加独立新风的空调方式。

办公及厕所部分由于各房间来自室外的传导负荷相同而无有很大差异，各房间的使用时间基本相同，因此采用风机盘管方式。

实验室，教室及办公室包间采用上述空调方式理由如下：

（1）布置灵活，可以和集中处理的新风系统联合使用，也可单独使用；

（2）各房间互不干扰，可以独立的调节室温，并可随时根据需要开、停机组，节省运行费用，灵活性大，节能效果好；

（3）与集中式空调相比，不需要回风管道，节省建筑空间；

考虑风机盘管加独立新风的空调方式的种种优点以及各功能室的特点，实验室，教室及办公室均采用风机盘管加独立新风系统，根据房间功能及楼层分别设置1到2个新风系统，二到四层办公区分别设置2个新风处理机组，一层、五层分别设置1个新风处理机组，新风直接由新风口经过滤网进入新风处理机组。

新风处理机组吊装在各层走廊的吊顶内。

现对风机盘管加独立新风系统着手进行分析。

房间的显热负荷和湿负荷（包括新风负荷）是由风机盘管与新风共同来承担，目前有两种设计方案：

（1）新风处理后的焓值低于室内的焓值，新风机组承担室内部分冷负荷和全部湿负荷。

这时风机盘管只承担室内部分显热冷负荷，在干工况下运行，此时必须提高冷冻水的温度，一般在14-16℃以上，但新风系统需要温度比较低的冷冻水，因此冷冻水系统比较复杂。

另外，盘管在干工况下运行，其制冷能力大约只有原来标准工况（7℃冷冻水）的60%以下，虽然风机盘管负荷减少了，但所选用的风机盘管规格并不能减少，而这时新风系统的冷却设备因负荷增加而需要加大规格。

（2）新风处理到室内空气的焓值，不承担室内负荷。

而由风机盘管承担室内所有冷负荷。

其处理过程见下面第四节的气处理过程设计（如图，室外新风W被冷却到机器露点D；风机盘管将室内空气由N点处理至F点，再与D点混合至送风状态点S。

实际混合点与S点是否重合，需进行校核。

）

实际工程大都采用方案

（2），7℃的冷冻水既可以满足新风机组要求，又可以满足风机盘管要求，水系统简单，且只用根据室内冷负荷来选风机盘管既可，在满足舒适型空调的要求下，既合理又快捷。

本设计中风机盘管加独立新风系统均采用方案

（2），针对实际混合点与S点是否重合问题，本人做过校核，对房间温湿度影响不大，能满足舒适性要求。

3、设计计算

3.1冷负荷的计算

3.1.1、外墙和屋面瞬变传热引起的冷负荷

Qc（τ）=AK[（tc+td）kαkρ-tR]（2-1）

式中：

Qc（τ）-------外墙和屋面瞬变传热引起的逐时冷负荷，W；

A-----------外墙和屋面的面积，m2；

K-----------外墙和屋面的传热系数，W/（m2·℃）

tR----------室内计算温度，℃；

tc-------外墙和屋面冷负荷计算温度的逐时值，℃，

由《暖通空调》附录2-4和附录2-5查取；

td--------地点修正值，由《暖通空调》附录2-6查取；

南：

0.8西：

1.3北：

2.1东：

1.3水平：

0.7

kα--------吸收系数修正值，取kα=1.0；

kρ--------外表面换热系数修正值，取kρ=0.9；

Ⅲ型屋面冷负荷计算温度tc（℃）

时间

11:

12:

13:

14:

15:

16:

17:

18:

19:

20:

21:

22:

tc（τ）

35.8

38.1

40.7

43.5

46.1

48.3

49.9

50.8

50.9

50.3

Ⅱ型外墙冷负荷计算温度tc（℃）

时间

11:

12:

13:

14:

15:

16:

17:

18:

19:

20:

21:

22:

南

33.5

33.2

32.9

32.8

32.9

33.1

33.4

33.9

34.4

34.9

35.3

35.7

西

36.3

35.9

35.5

35.2

34.9

34.8

34.9

35.3

35.8

36.5

37.3

北

31.4

31.3

31.2

31.3

31.4

31.6

31.8

32.1

32.4

东

35.2

35.6

36.1

36.6

37.1

37.5

37.9

38.2

38.4

38.5

3.1.2、内墙、地面引起的冷负荷

Qc（τ）=AiKi（to.m+Δtα-tR）（2-2）

式中：

ki-------内围护结构传热系数，W/（m2·℃）；地面：

0.47，W/（m2·℃。

Ai-------内围护结构的面积，m2；

to.m------夏季空调室外计算日平均温度，℃；

Δtα-----附加温升，可按《空气调节设计手册》查取Δtα=3℃。

3.1.3、外玻璃窗瞬变传热引起的冷负荷

Qc（τ）=cwKwAw（tc（τ）+td—tR）（2-3）

式中：

Qc（τ）------外玻璃窗瞬变传热引起的冷负荷，W；

Kw-------外玻璃窗传热系数，W/（m2·℃），Kw=5.88W/（m2·℃）

Aw-------窗口面积，m2；

tc（τ）------外玻璃窗的冷负荷温度的逐时值，℃，

由《暖通空调》附录2-10查得；

cw-------玻璃窗传热系数的修正值；

由《暖通空调》附录2-9查得，单层金属窗框cw=1.0

td-------地点修正值，td=2℃

3.1.4、透过玻璃窗的日射得热引起的冷负荷

Qc（τ）=CαAwCsCiDjmaxCLQ（2-4）

式中：

Cα-------有效面积系数，由《暖通空调》附录2-15查得；

Aw-------窗口面积，m2；

Cs-------窗玻璃的遮阳系数，由《暖通空调》附录2-13查得；

Ci-------窗内遮阳设施的遮阳系数，由《暖通空调》附录2-14查得；

Djmax------日射得热因数，由《暖通空调》附录2-12查得30纬度带的日射得热因数：

南：

250西：

575北：

122东：

575

CLQ-------窗玻璃冷负荷系数，无因次，

由《暖通空调》附录2-17

北区内遮阳窗玻璃冷负荷系数CLQ

时间

11:

12:

13:

14:

15:

16:

17:

18:

19:

20:

21:

22:

南

0.72

0.84

0.8

0.62

0.45

0.32

0.24

0.16

0.1

0.09

西

0.19

0.2

0.34

0.56

0.72

0.83

0.77

0.53

0.11

0.1

0.09

北

0.81

0.83

0.79

0.71

0.6

0.61

0.68

0.17

0.15

0.14

0.13

东

0.38

0.24

0.23

0.21

0.18

0.15

0.11

0.08

0.07

0.06

3.1.5、照明散热形成的冷负荷

荧光灯Qc（τ）=1000n1n2NCLQ（2-5）

式中：

Q-------灯具散热形成的冷负荷，W；

N-------照明灯具所需功率，W；

n1------镇流器消耗公率系数，明装荧光灯n1=1.2；

n2------灯罩隔热系数；n2=1.0

CLQ------照明散热冷负荷系数，可有附录2-22查得。

照明散热冷负荷系数CLQ

时间

11:

12:

13:

14:

15:

16:

17:

18:

19:

20:

21:

22:

0.28

0.25

0.23

0.19

0.6

0.82

0.83

0.84

0.85

注：

与由于客房、办公室的空调系统仅在有人时才运行，取CLQ=1。

3.1.6、人体散热形成的冷负荷

3.1.6.1、人体显热散热形成的冷负荷

Qc（τ）=qsnφCLQ（2-6-1）

式中：

qs-------不同室温和劳动性质成年男子显热散热量，，

n-------室内全部人数；

φ-------群集系数，由《暖通空调》表2-12查得；

CLQ-------人体显热散热冷负荷系数，由《暖通空调》附录2-23查得；

人体显热散热冷负荷系数

时间

11:

12:

13:

14:

15:

16:

17:

18:

19:

20:

21:

22:

办公室

0.69

0.74

0.77

0.8

0.83

0.85

0.87

0.89

0.42

0.34

0.28

0.23

客房

0.28

0.24

0.2

0.18

0.16

0.62

0.7

0.75

0.79

0.82

0.85

0.87

3.1.6.2、人体潜热散热引起的冷负荷

Qc（τ）=qlnφ（2-6-2）

式中：

ql-------不同室温和劳动性质成年男子潜热散热量W

n，φ-------同式3-6-1。

成年男子散热量W、散湿量g/h

办公室

客房

餐厅

显热w/h

60.5

潜热w/h

130

73.5

湿量g/h

181

109

3.1.7、设备散热形成的冷负荷

办公室考虑设备的散热量，设每个办公室有一台电脑，每台电脑的散热量按稳定传热300W计算。

注：

1.走廊、库房等不做空调设计，但考虑了其与空调房间的传热;

2.计算照明冷负荷时，根据空调房间的功能特点，单位面积照明冷负荷均为20W/m2

3.各空调房间人员密度如表1-1-1，客房均按双人间来考虑（非标准间310室除外）

现以空调房间101（实验室）为例进行冷负荷计算。

例表如下

房间

负荷源

逐时负荷值

101[实验室]

房间参数

面积

111.04m2

高度

4.50m

室内温度

24.0℃

相对湿度

60%

人体

50人

照明

5552W

设备

新风

1300.00m3/h

东外墙

基本信息

长

2.00m

高（宽）

3.00m

面积

6.00m2

传热系数

0.90（W/㎡·K）

负荷值

71.2

70.2

68.7

67.7

66.6

65.6

65.1

65.6

66.1

66.6

67.7

68.7

南外墙

基本信息

长

12.00m

高（宽）

4.50m

面积

54.00-18.5m2

传热系数

0.90（W/㎡·K）

负荷值

325.1

322.1

316

313

307

300.9

294.9

288.9

285.9

282.8

285.9

288.9

南外窗_嵌

基本信息

长

4.40m

高（宽）

2.10m

面积

9.24m2

传热系数

3.60（W/㎡·K）

负荷值

373.4

535

801.7

1093.9

1260

1404.4

1182.2

824.5

666.3

555.7

432.3

326

296

南外窗_嵌

基本信息

长

4.40m

高（宽）

2.10m

面积

9.24m2

传热系数

3.60（W/㎡·K）

负荷值

373.4

535

801.7

1093.9

1260

1404.4

1182.2

824.5

666.3

555.7

432.3

326

296

地面

基本信息

长

11.95m

高（宽）

9.29m

面积

111.04m2

传热系数

0.30（W/㎡·K）

负荷值

144.6

新风

显热

4429.4

全热

15585.1

湿负荷

15.38

人体

显热

64.9

2531.6

2693.9

2791.3

2856.2

2888.7

2953.6

2986

1590.4

551.8

421.9

357

292.1

全热

3036.3

5503

5665.3

5762.7

5827.6

5860

5924.9

5957.4

4561.7

3523.1

3393.3

3328.4

3263.5

湿负荷

4.46

照明

负荷值

639.6

586.3

533

479.7

426.4

373.1

319.8

266.5

213.2

159.9

3571

3784.2

101[实验室]小计

冷负荷（W）

4963.6

7696.2

8331

8955.4

9292.1

9553.2

9113.7

8371.5

6603.7

5288

4911.9

8049.5

8142

新风冷负荷（W）

15585.1

总冷负荷（W）

20548.8

23281.3

23916.1

24540.5

24877.3

25138.3

24698.8

23956.6

22188.8

20873.2

20497.1

23634.7

23727.1

湿负荷（kg/h）

4.46

新风湿负荷（kg/h）

15.38

总湿负荷（kg/h）

19.85

冷指标（W/m2）

44.7

69.3

80.6

83.7

82.1

75.4

59.5

47.6

44.2

72.5

73.3

新风冷指标（W/m2）

140.4

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