净化空调毕业设计计算说明书.docx
《净化空调毕业设计计算说明书.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《净化空调毕业设计计算说明书.docx（52页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
净化空调毕业设计计算说明书
本科毕业设计（论文）
题目安徽制药有限公司水针
车间空调工程设计
学生姓名
专业班级
学号
院（系）
指导教师（职称）
完成时间
安徽制药有限公司水针车间空调工程
摘要
本设计为安徽制药有限公司水针车间净化空调工程设计。
根据车间内各个生产区域对空气洁净度的不同要求，按照《药品生产质量管理规范》（GMP）等相关设计规范把整个水针车间划分为三个洁净区域，分别由三套独立的洁净空调系统（J-1系统、J-2系统、J-3系统）来承担各自的空气处理任务。
洁净空调的冷/热负荷计算方法与普通空调冷/热负荷计算方法基本相同，在本设计中夏季冷负荷（含新风）分别为78kw、54kw、202.8kw，总湿负荷分别为2.54g/h、2.65g/h、5.58g/h；空调系统采用一次回风系统，空调机组采用麦克维尔MDX系列洁净室用空气调节机组，安装有初、中、高效三级过滤器，配套室外机组自带冷热源，无需冷冻、冷却水系统；送风、回风方式采用上送下回式；风管水力计算采用假定流速法，计算得送风所需压强分别为682Pa、628Pa、814Pa。
关键词水针车间/洁净空调/洁净度等级
TheDesignofAirConditioningEngineeringoftheinjectionworkshopinAnhuiPharmaceuticalCo.Ltd
ABSTRACT
TheHV&ACdesignfortheinjectionworkshopinAnhuiPharmaceuticalCo.Ltd，belongstocleanair-conditioning.Accordingtodifferentrequirementsofthecleanlinessoftheairinvariousproductionareasintheworkshopandbaseonthe“GoodManufacturePractice”（GMP）andotherdesignspecifications,theentire injectionworkshop isdividedintothree cleanareas,eachcleanareahasanindependent clean airconditioningsystem to bearitsown air-handling tasks（J-1System,J-2System,J-3System）.
Thecalculationmethodsofcleanairconditioningcooling/heatingloadisbasicallythesameasordinaryairconditioning,inthisdesign,respectively,thesummercoolingload（includingfreshair）are78kw,54kw,202.8kw,thetotalmoistureloadare2.54g/h,2.65g/h,5.58g/hrespectively;Cleanairconditioningsystemusesareturnairsystem,airconditioningunitsareMcQuayMDXair-conditioningunits,installedpreliminaryefficientfilter,middleefficientfilterandhighefficientfilter,matchingtheoutdoorunitandhavetheindependentcooling/heatingsource;theairflowedfromthetoptodown;assumingtheflowratetocalculateducthydraulicandtherequiredpressureofsupplyairare682Pa,628Pa,814Parespectively.
KEYWORDSinjectionworkshop,cleanair-conditioning,levelofcleanliness
1原始资料
1.1设计工程名称
安徽制药有限公司水针车间空调工程。
1.2工程概况
本工程位于安徽省合肥市，建筑面积为6715m3，建筑占地面积为2217m3，功能为工业厂房建筑，层数为三层，框架结构，建筑高度18.45m；抗震设防烈度为6度，生产类别为丙类，耐火等级为二级，本工程设计安全使用年限为50年。
设计范围为一层洁净车间的通风、供冷及除尘或排风，洁净医药厂房要求。
洁净区域以外为外包区域，舒适性空调要求，不在本设计范围内。
1.3室外气象参数
地点：
安徽省合肥市
地理位置：
东经117°23'北纬31°87'
室外气象参数参数见表1-1与表1-2[1]。
表1-1夏季室外气象参数
夏季大气压（Pa）
夏季室外空调计算日
平均温度（℃）
室外
相对湿度
夏季室外空调计算干球温度（℃）
夏季室外空调计算湿球温度（℃）
夏季室外平均风速（m/s）
99910
32.2
61%
35.1
28.1
2.3
表1-2冬季室外气象参数
冬季大气压（Pa）
冬季室外空调计算日平均温度（℃）
冬季室外空调相对湿度（%）
冬季室外空调计算干球温度（℃）
冬季室外空调计算湿球温度（℃）
冬季室外平均风速（m/s）
102360
-0.9
77%
-4
-2.8
3.4
1.4室内设计参数
1.4.1基本设计参数
根据《医药工业洁净厂房设计规范》（1996）要求，洁净室内的温度和湿度要求为：
生产工艺对温湿度无特殊要求时，以穿着洁净工作服不产生不舒服感为宜。
空气洁净度100级、10000级区域一般控制温度为20～24℃，相对湿度为45～60%。
100000级以上级别区域一般控制温度为18～28℃，相对湿度为50～65%。
生产工艺对温度和湿度有特殊要求时，应根据工艺要求确定[2]。
室内设计参数如表1-3所示：
表1-3室内设计参数
室温（℃）
相对湿度（%）
噪声等级（dB（A））
新风标准（m3/hp）
冬季
夏季
冬季
夏季
21±1
24±1
40±10
55±10
50～60
每人不少于40
2负荷计算
2.1洁净空调负荷计算的特点
空调负荷包括夏季的空调冷负荷和冬季的热负荷，净化空调的空调负荷计算方法与普通空调的负荷计算方法基本相同，冷负荷的计算可以采用冷负荷系数法。
空调的冷负荷包括围护结构传热形成的冷负荷（含日射得热）和室内工艺设备（含循环风机、净化设备内的风机等）、人员、照明等形成的负荷。
对空调系统而言，还包含新风负荷和二次加热负荷。
但洁净室的冷负荷又有其特殊性，洁净室的空调负荷与一般建筑物的不同，一般情况下，洁净室处在内区，围护结构引起的冷负荷可以按稳定的传热计算。
对于正压洁净室，不考虑冷风渗透引起的热负荷，但应考虑局部排风引起的补风负荷（含在新风负荷中）。
一般来说，对于一些高级别的洁净室，室内的工艺设备的散热负荷和设备排风所引起的新风负荷占主要部分，其次是空调系统中循环风机的动力负荷，围护结构传热、照明、人体发热等传统的空调负荷只占总负荷的10%左右[3]。
本设计的洁净室的洁净区布置在建筑物的中央部位，外围为舒适性空调环境，因此区内只存在冷负荷，但在冬季时依然要考虑新风带来的热负荷。
2.2冷负荷的计算方法
空调冷负荷的计算方法很多，如谐波反应法、反应系数法和冷负荷系数法等。
目前，我国常采用冷负荷系数法和谐波反应法的简化计算方法计算空调冷负荷。
在本设计中采用冷负荷系数法计算建筑维护结构的冷负荷。
冷负荷系数法是在传递函数的基础上为便于在工程中进行手算而建立起来的一种简化计算法。
通过冷负荷温度与冷负荷系数直接从各种扰量值求得各分项逐时冷负荷。
2.3空调冷负荷计算
（1）外墙和屋面瞬变传热引起的冷负荷
在日射和室外气温综合作用下，外墙和屋面瞬变传热引起的逐时冷负荷可按下式计算：
Qc（
）=AK（tc（
）-tn）（2-1）
式中，
Qc（
）——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·℃）；
tn——室内计算温度，℃；
tc（
）——外墙和屋面冷负荷计算温度的逐时值，℃；由文献4的附录2-4和附录2-5查取；
当内表面放热系数变化时，可不加修正。
（2）内围护结构引起的冷负荷
内围护结构冷负荷，当邻室有一定的发热量时，通过空调房间隔墙、楼板、内窗、内门等内围护结构的温差传热而产生的冷负荷，可视为稳定传热，不随时间而变化，可按下式计算：
Qc（
）=AiKi（to.m+Δtα-tR）（2-2）
式中，
Ki——内围护结构传热系数，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,可按文献4表2-10查取。
（3）外玻璃窗瞬变传热引起的冷负荷
在室内外温差作用下，通过外玻璃窗瞬变传热引起的冷负荷可按下式计算：
Qc（
）=KwAw（tc（
）+td－tR）（2-3）
式中，
Qc（
）——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·℃）；
Aw——窗口面积，m2；
tc（
）——外玻璃窗的冷负荷温度的逐时值℃，由文献4表2-10查取。
需要指出的是：
①对文献4附录2-7、2-8中的Kw值要根据窗框等情况不同加以修正，修正值可从附录2-9中查取。
②对文献4附录2-10中的值要进行地点修正，修正值td可从附录2-11中查取。
（4）透过玻璃窗的日射得热引起的冷负荷
Qc（
）=CaAwCsCiDj·maxCLQ（2-4）
式中，
C——有效面积系数，由文献4附录2-15查得；
Aw——窗口面积，m2
Cs——窗玻璃的遮阳系数，由文献4附录2-13查得；
Ci——窗内遮阳设施的遮阳系数，由文献4附录2-14查得；
Dj·max——日射得热因数，由文献4附录2-12查得35°纬度带的日射得热因数；
CLQ——窗玻璃冷负荷系数，无因次。
（5）照明散热形成的冷负荷
荧光灯
Qc=1000n1n2N（2-5）
式中，
Qc——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=0.6。
（6）人体散热形成的冷负荷
①人体显热散热形成的冷负荷
QLQ=qsnψCLQ（2-6）
式中，
qs——不同室温和劳动性质成年男子显热散热量，W，可由文献1表2-13查取；
n——室内全部人数；
ψ——群集系数，由文献4表2-12查得；
CLQ——窗玻璃冷负荷系数，无因次。
②人体潜热散热引起的冷负荷
Qs=qlnψ（2-7）
式中，
ql——不同室温和劳动性质成年男子潜热散热量，W；
n,ψ——同上。
（7）设备冷负荷
设备和用具的实际显热散热量按下列公式计算：
①电动设备
当工艺设备及其电动机都放在室内时：
（2-8）
当只有工艺设备在室内，而电动机不在室内时：
（2-9）
当设备不在室内，而只有电动机在室内时：
（2-10）
其中：
N——电动设备的安装功率；
η——电动机效率；
n1——利用系数，是电动机最大实效功率与安装功率之比，一般可取0.7—0.9，可用以反映安装功率的利用程度；
n2——电动机负荷系数，定义为电动机每小时平均实耗功率与机器设计时最大实耗功率之比，对精密机床可取0.15—0.4，对普通机床可取0.5左右；
n3——同时使用系数，定义为室内电动机同时使用的安装功率与总安装功率之比，一般取0.5—0.8。
②电热设备散热量
对于无保温密闭罩电热设备，按下式计算：
（2-11）
其中：
n4——考虑排风带走热量的系数，一般取0.5。
其它符号意义同前。
（8）新风冷负荷
夏季，空调新风冷负荷按下式计算：
（2-12）
其中：
M0——新风量；m3/h；
h0——室外空气的焓值，KJ/Kg；
hR——室内空气的焓值，KJ/Kg。
2.4空调湿负荷计算
主要考虑人体散湿量和新风湿负荷
（1）人体散湿量
人体散湿量可按下式计算：
mw=0.278nψg×10-6（2-13）
式中：
mw——人体散湿量,kg/s；
g——成年男子的小时散湿量，g/h，由参文献1表2-13查取；
n——室内全部人数；
ψ——群集系数。
（2）新风湿负荷
新风湿负荷计算：
（2-14）
其中：
——新风湿负荷，g/s；
——新风量，kg/s；
——室外空气含湿量，g/kg；
——室内空气含湿量，g/kg。
2.5空调热负荷计算
冬季采暖热负荷包括两项：
基本传热量和附加耗热量，即围护结构的基本耗热量和加热由门窗缝隙渗入室内的冷空气耗热量。
2.5.1建筑围护结构的基本传热量
建筑围护结构的基本传热量，按稳定传热方法进行计算。
建筑围护结构包括有：
墙、门、窗、屋面和地面等。
计算公式如下：
QJ=KFw（tn-tw）·α（2-15）
式中，
QJ——建筑围护结构的基本传热量，W；
Fw——围护结构的计算面积，m2；
K——围护结构的传热系数，W/（m2·℃）；
tn——室内空气计算温度，℃；
tw——室外供暖设计计算温度，℃；
α——围护结构的温差修正系数，见文献4中表2-4。
2.5.2附加耗热量
（1）朝向附加
围护结构的朝向不同，传热量不同，它考虑到不同朝向太阳辐射热等因素的影响。
因此，在计算建筑热负荷时，应对不同朝向建筑的围护结构的传热量进行修正，即在围护结构的基本传热量的基础上乘以朝向修正率，即为朝向的附加耗热量。
不同朝向的维护结构的修正率见表2－1。
表2－1不同朝向的维护结构的修正率
朝向
修正率
北、东北、西北朝向
0
东、西朝向
－5％
东南、西南朝向
－10%～－15％
北、东北、西北朝向
－15％～－25％
数据来源：
《简明通风设计手册》
（2）高度附加
对于房间层高较高的房间，室内空气温度将形成温度梯度，即上部气温高，下部气温低的现象。
当房间高度大于4m时，每增1m时，包括各项附加耗热量在内的房间耗热量增加2%，但总的附加值不超过15%。
2.6洁净厂房负荷计算结果
本设计中洁净厂房各房间冷（热）负荷与湿负荷的详细计算结果见下表2-2、表2-3、表2-4。
表2-2B区夏（冬）季冷（热）负荷与湿负荷
分类
夏季室内冷负荷（W）
夏季室内湿负荷（g/h）
冬季室内热负荷（W）
冬季室内湿负荷（g/h）
1001[气闸]
321.86
0.09
219.41
0
1002[洁具存放]
419.42
0.06
155.77
0
1003[存无菌室]
451.88
0.06
-307.7
0.04
1004[缓冲]
473.76
0.1
-215.39
0.08
1005[消毒]
549.74
0.09
-347.45
0.07
1006[脱洁净外衣]
702.88
0.11
-419.9
0.09
1007[穿无菌外衣]
636.99
0.1
-380.54
0.08
1008[走廊]
726.06
0.1
663.05
0
1009[灌封]
20295.71
1.54
2343.99
0
1010[器具存放]
1351.5
0.28
430.07
0
总计
25929.8
2.54
2141.31
0.36
表2-3C区夏（冬）季冷（热）负荷与湿负荷
分类
夏季室内冷负荷（全热）（W）
夏季室内湿负荷（g/h）
冬季室内热负荷（全热）（W）
冬季室内湿负荷（g/h）
2001[气阀]
399.46
0.12
-95.33
0.09
2002[稀配]
4781.46
0.59
-3255.83
0.47
2003[衣灭菌]
562.74
0.07
-383.18
0.06
2004[洁具清洗]
1236.06
0.15
267.17
0
2005[洗器具]
1461.42
0.18
294.44
0
2006[器具存放]
1810.04
0.35
1064.71
0
2007[消毒液配]
537.43
0.07
-365.95
0.05
2008[起泡点检验]
697.92
0.07
-272.16
0.06
2009[存放]
494.91
0.1
-225.01
0.08
2010[换鞋]
413.65
0.11
215.92
0
2011[男一更]
359.59
0.1
172.4
0
2012[女一更]
406.68
0.11
191.13
0
2013[男二更]
351.48
0.1
-83.88
0.08
2014[女二更]
372.79
0.1
175.2
0
2015[消毒]
609.29
0.09
-363.99
0.08
2016[洁净走廊]
1870.16
0.34
1164.97
0
总计
16365.09
2.65
-1499.41
0.98
表2-4D区夏（冬）季冷（热）负荷与湿负荷
分类
夏季室内冷负荷（全热）（W）
夏季室内湿负荷（g/h）
冬季室内热负荷（全热）（W）
冬季室内湿负荷（g/h）
3001[气阀]
1023.49
0.29
474.8
0
3002[洗瓶]
21896.61
2.22
3621.04
0
3003[洁净走廊]
1749.07
0.32
988.92
0
3004[洁具]
488.29
0.1
167.69
0
3005[化验]
939.83
0.14
240.6
0
3006[调炭]
626.56
0.09
160.4
0
3007[称配]
968.31
0.15
247.89
0
3008[原辅料存放]
875.38
0.14
536.72
0
3009[浓配]
3847.72
0.6
-2298.63
0.48
3010[洗衣]
1804.96
0.28
-1078.29
0.23
3011[换鞋]
398.77
0.11
-61.62
0.09
3012[男一更]
336.84
0.1
-80.39
0.08
3013[男二更]
351.48
0.1
156.15
0
3014[女一更]
406.68
0.11
191.13
0
3015[女二更]
497.78
0.11
355.74
0
3016[消毒]
622.66
0.1
-371.98
0.08
3017[容器具清洗]
1589.87
0.24
389.4
0
3018[容器具存放]
1237.55
0.28
440.83
0
3019[外清]
518.45
0.09
309.29
0
总计
40180.3
5.58
4389.67
0.95
3空调系统的总体设计
3.1空调系统的选择
3.1.1净化空调系统比较
净化空调系统一般可分为集中式和分散式两种类型，比较见表3-1：
表3-1 净化空调系统比较[6]
项目
集中式净化空调系统
分散式净化空调系统
半集中式净化空调系统
全分散式净化空调系统
生产工艺性质
生产工艺连续，各室无独立性，适宜大规模生产工艺
生产工艺可连续，各洁净室具有一定独立性，避免室间互相污染
生产工艺单一，各室独立。
适用改造工程
洁净室
特点
洁净室面积较大，间数多，位置集中，但各室洁净度不宜相差太大
洁净室位置集中，可以将不同洁净度洁净室合为一个系统
洁净室单一，或各洁净室位置分散
气流组织
通过送回风口型式及布置，可实行多种气流组织形式，统一送风，统一回风，集中管理
气流组织主要靠末端装置类型及布置，可实行气流组织形式不多。
集中送风，就地回风
可躲到多种气流组织，但要注意噪声处理，振动控制
使用时间
同时使用系数高
使用时间可以不一
使用时间自定
新风量
保证
保证，便于调节
难以保证
占有辅助面积
机房面积大，管道截面大，占有空间多
机房小，管道截面小，占有空间少，末端装置占室内部分面积
无独立机房和长管道
噪声和振动控制
要求严格控制的场合，可以处理的较为理想
集中风易处理，室内主要取决于末端装置制造质量
很难处理得十分理想
维修及
操作
需要专门训练操作工，但维修量小，系统管理较复杂
介于两者之间，如末端装置具有热湿处理能力，各室可自行调节
操作简便，室内工作人员可自行操作，调节、管理简单
施工周期
施工周期较长
介于两者之间
建设周期短
单位面积设备费用
较低
目前末端装置价格较高，费用介于两者之间
较高
3.1.2本设计中空调系统的选择
空调系统的选择应根据建筑性质、规模、用途、使用特点、室外气象条件、负荷变化规律、室内温度的要求、消声隔震的要求等因素，通过全面的技术比较确定的。
对于大多数净化空调来说，由于满足房间热、湿负荷所需要的通风量，往往远小于满足房间洁净度所需要的通风量，所以只需部分回风与新风混合后进入空调设备进行热、湿处理，剩余的回风仅需进行过滤，使之净化后再循环回以房间满足洁净级别所需的通风量。
洁净厂房相对于普通舒适型空调系统具有风量大的特点，设计首先考虑一次回风系统，露点送风的方式。
一次回风系统图见图3-1。
图3-1一次回风系统图式
图中：
N表示室内状态点；W表示室外状态点；O表示送风状态点；C表示混合状态点；L表示机器露点。
根据厂房设计要求，本设计由于空调空间大且集中，对温湿度控制要求高，有空气净化要求，因此空调系统采用一次回风系统，露点送风方式。
3.2空调洁净区的划分
3.2.1空气洁净度等
升级会员 