热能与动力工程--上海某大型商场暖通空调课程设计.docx

暖通空调课程设计专 业 ： 热能与动力工程 班 级 ： 动力 121 班 姓 名 ： 赵 加 学 号 ： 2104311211311 指导教师 ： 牛 润 萍 2016 年 01 月 05 日目录1、相关资料及负荷计算 1.1设计概况3 1.2 设计依据31.3原始资料51.3.1 气象资料51.3.2室外计算参数：51.3.3 体力活动性质51.4负荷计算41.4.1 冷负荷计算41.5 湿负荷的计算141.51 湿负荷的组成141.5.2 湿负荷的计算方法142、空气处理过程152.1空气处理过程的计算15 2.1.1确定新风量15 2.1.2确定最小新风量的原则152.2夏季i-d图的绘制过程163风系统的设计173.1风管材料和形状的确定173.2送回风管的布置17 3.3气流组织计算174风机盘管加新风184.1设备的选择185风管水利计算195.1风管水利计算的方法与目的195.2风管计算的具体步骤206水系统设计216.1水系统方案的确定216.2冷冻水管路的设计226.3冷凝水管路的设计247管道保温设计的考虑257.1保温材料的选用257.2保温管道防结露258空调系统消声减震的设计方案268.1空调系统消声的设计278.2空调系统减震的设计279参考文献281、相关资料及负荷计算1.1设计概况该建筑物是上海某大型商场。有商场和值班室，总建筑面积3490平米。一层有一个空调机组分别向商场供冷。都采用全风机盘管加新风系统。1.2 设计依据1.2.1 围护结构热工指标外墙：南、北墙面采用墙外20厚符合A级防火保温板芯板为挤塑苯板+20厚加气混凝土砌块+内20厚水泥砂浆东、西墙面采用墙外20厚符合A级防火保温板芯板为挤塑苯板+20 厚加气混凝土砌块+内20厚水泥砂浆综合传热系数：南K=0.59 W/m2K； 北k=0.58 W/m2K; 东k=0.58 W/m2K; 西k=0.59 W/m2K.内墙：选用混凝土隔墙，=200mm，K=1.86 W/m2K。 屋面：保温层选用50厚复合A级防火保温板芯板为挤塑苯板K=0.46W/m.K，窗：本工程外窗为断桥铝中空玻璃窗，玻璃为6MM（中透光Low-E）+12MM（空气）+6MM（透明）外窗（南向）采用中空玻璃窗,窗墙面积比0.31窗的传热系数2.6 窗的遮阳系数0.5外窗（北向）采用中空玻璃窗,窗墙面积比0.16窗的传热系数2.6 窗的遮阳系数0.5外窗（东向）采用中空玻璃窗,窗墙面积比0.09窗的传热系数2.6 窗的遮阳系数0.5外窗（西向）采用中空玻璃窗,窗墙面积比0.14窗的传热系数2.6 窗的遮阳系数0.5窗：假设C2A窗尺寸1800mm1800mm，C3A窗尺寸1800mm2850mm，C1A窗尺寸1800mm6400mm，C4A窗尺寸1800mm6600mm，C5A窗尺寸1800mm3300mm.选用断桥彩铝中空玻璃6+6， K=2.6W/m2K2，窗的有效面积系数xg=0.75，地点修正系数xd=1，取6mm厚普通玻璃，遮挡系数Cs=0.74，选用白色布帘，遮阳系数Cn=0.501；门：商场的门尺寸为1500mm3000mm，选用金属框单层玻璃门，K=6.5 W/m2K，值班室内门尺寸为1500mm3000mm选用单层（金属框）实体门，K=6.5W/m2K3；值班室外门尺寸为1000mm3000mm选用单层金属框玻璃门，K=6.5 W/m2K。外门窗气密性等级不应低于，建筑外窗气密性能分级及检验方法（GB/T7106-2008）规定的6级水平。外门窗框与门窗洞口之间的缝隙，应采用聚氨脂等高效保温材料填实，并用密封膏嵌缝，不得用水泥砂浆填缝。外门窗框与门窗周围，采用抹FTC保温材料保温。做法参J08J110-F7。屋面墙体等部位保温材料性能:复合A级防火保温板 0.028W/(m.K) 表观密度 40kg/m燃烧性能A级。FTC导热系数0.028W/(m.K) 表观密度300kg/m3压缩强度0.4Mpa燃烧性能A级。加气混凝土砌块干密度为700kg/m。六、外墙保温材料性能及施工工艺符合外墙保温技术规程。七、外墙及屋面保温做法参居住建筑节能构造J08J110中相关保温材料不同部位做法。1.3原始资料1.3.1 气象资料上海地区地处北纬3111，东经12129，海拔4m，气压；夏季100530hPa。1.3.2室外计算参数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34.0028.2030.40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)3.205100530室内计算参数：室内设计相对湿度=60，室内设计温度夏季t=28，风速不大于0.3 m/s,新风量30m3/h.人。1.3.3 体力活动性质体力活动性质可分为1：静坐：典型场所：影剧院、会堂、阅览室等；极轻劳动：主要以坐姿为主，典型场所：办公室、旅馆等；轻度劳动：站立及少量走动，典型场所：实验室、商店等；中等劳动：典型场所：纺织车间、印刷车间、机加工车间等；重劳动：典型场所：炼钢，铸造车间、排练厅、室内运动场等。所以本设计中办公楼属于极轻劳动，舞厅、健身房属于重劳动。1.4负荷计算1.4.1 冷负荷计算空气调节区的夏季计算得热量，应根据下列各项确定：1) 通过围护结构传入室内的热量2）通过外窗进入室内的太阳辐射热量3）人体散热量4）照明散热量5）设备散热量6）伴随人体散湿过程产生的潜热量具体计算方法如下：1.外墙和屋 （2-1）式中 计算面积，m2；K 传热系数，W/(m2)； 计算时刻，h； 温度波的作用时间，即温度波作用于围护结构内表面的时间，h； 作用时刻下，围护结构的冷负荷计算温差，简称负荷温差，可通过空气调节查得南外墙计算时刻891011121314151617181920K0.59F123.6CLO-139.8-190.6-224.5-224.5-182.1-97.529.5181.8351.1495605672.7698.1北外墙计算时刻891011121314151617181920K0.58F150.9CLO-43.4-67-67-59.2-27.711.658.8121.8184.7247.6310.6357.8397.1东外墙计算时刻891011121314151617181920K0.58F123.6CLO-2.26.457.8139.4238336.7413.9461.1482.6491.2486.9474456.8西外墙计算时刻891011121314151617181920K0.59F41CLO46.727.114.15.45.49.720.635.861.9101153.2209.72642.外窗外窗的冷负荷包括两个部分，即窗户瞬变传导得热形成的冷负荷和窗户日射得热形成的冷负荷。1）窗户瞬变传导得热形成的冷负荷CLQ=KFt （2-2）式中t 计算时刻的负荷温差，可通过空气调节查得；K 传热系数，W/(m2)； 计算面积，m2。南外窗C3右计算时刻891011121314151617181920K2.6F11.16CLO91.8193.4355.6526.4654.5617.3463341.2266.5212.5154.4112.585.8C7计算时刻891011121314151617181920K2.6F4.41CLO36.376.4140.5208258.6243.9183134.8105.3846144.433.9C5计算时刻891011121314151617181920K2.6F5.13CLO42.288.9163.5242300.9283.8212.8156.8122.597.77151.739.5C3左计算时刻891011121314151617181920K2.6F10.8CLO88.8187.2344.1509.4633.4597.4448.1330.2257.9205.6149.4108.883.1东外窗计算时刻891011121314151617181920K3.6F2.7CLO321.6319.3203.298.964.370.871.469.964.158.948.337.728.8北外窗C1计算时刻891011121314151617181920K2.6F19.44CLO301464.2646774.3846.9747.7824.9719.8604.2644.6531.3195.9149.5C1-1计算时刻891011121314151617181920K2.6F2.16CLO33.451.671.88694.183.191.78067.171.65921.816.6西外窗计算时刻891011121314151617181920K2.6F4.32CLO15.233.852.666.878.7152.1334.9518.5588.5468.5200.543.533.23.内围护结构1）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负荷，可按式（2-1）计算。此时负荷温差应按空气调节相应表中“零”朝向的数据采用。2）当邻室为空调房间时，室温均相同，可不用计算北内墙计算时刻891011121314151617181920K1.86F76.5CLO545.3545.3545.3545.3545.3545.3545.3545.3545.3545.3545.3545.3545.3计算时刻891011121314151617181920K1.86F27.6CLO277.2277.2277.2277.2277.2277.2277.2277.2277.2277.2277.2277.2277.2北内墙计算时刻891011121314151617181920K1.86F35.4CLO355.6355.6355.6355.6355.6355.6355.6355.6355.6355.6355.6355.6355.6东内墙计算时刻891011121314151617181920K1.86F19.8CLO198.9198.9198.9198.9198.9198.9198.9198.9198.9198.9198.9198.9198.9西内墙计算时刻891011121314151617181920K1.32F19.8CLO198.9198.9198.9198.9198.9198.9198.9198.9198.9198.9198.9198.9198.94.地面远离墙面部分计算时刻891011121314151617181920K0.3F400CLO336336336336336336336336336336336336336靠近墙面部分计算时刻891011121314151617181920K0.35F44.73CLO54.754.754.754.754.754.754.754.754.754.754.754.754.75.室内热源散热形成的冷负荷 设备、照明和人体散热得热形成的冷负荷，在工程上可用下式简化计算。1）设备 CLQ= JE-TQ （2-4）式中 Q 设备得热，W； T 设备投入使用时刻，h； E-T 时间内的设备负荷强度系数，可通过空气调节查得。 商场有7台收款机，（功率约为500W），从早上8：00工作到晚上20：00。设备负荷计算时刻891011121314151617181920设备功率Q500*7=3500CLO4694695185535745956096236306376446516582）照明CLQ= JL-TQ （2-5）式中Q 照明得热，W；T 开灯时刻，h；L-T 时间内的照明负荷强度系数，可通过空气调节查得。商场安有108支50W的荧光灯，开灯时间从早上8：00到晚上20：00。计算时刻891011121314151617181920照明功率Q50*108=5400CLO725.8622.1570.2518.4466.6414.7362.9311259.21918.13473.33680.63836.2人体人体冷负荷包括人体显热冷负荷和人体潜热冷负荷。.人体显热冷负荷CLQ=JP-TQ （2-6）式中Q 人体得热，W；T 人员进入房间时刻，h；P-T 时间内的人体负荷强度系数，可通过空气调节查得。商场平均时刻有270人，工作时间为早上8：00到晚上20：00。计算时刻891011121314151617181920显热6480.96480.97374.88045.28603.98939.29274.49497.99721.39944.810056.610168.310280全热38897.438897.439791.340461.741020.441355.641690.841914.342137.842361.34247342584.842696.5湿负荷48.7848.7848.7848.7848.7848.7848.7848.7848.7848.7848.7848.7848.78商场第一层冷负荷汇总表1001商场时刻891011121314151617181920冷负荷(W)44195.945031.747262.549287.151024.752378.85347053837.553969.555138.954352.652429.952504.1新风冷负荷(W)66124.866124.866124.866124.866124.866124.866124.866124.866124.866124.866124.866124.866124.8总冷负荷(W)110320.7111156.5113387.2115411.8117149.5118503.6119594.8119962.3120094.3121263.7120477.4118554.7118628.9湿负荷(kg/h)48.7848.7848.7848.7848.7848.7848.7848.7848.7848.7848.7848.7848.78新风湿负荷(kg/h)70.0570.0570.0570.0570.0570.0570.0570.0570.0570.0570.0570.0570.05总湿负荷(kg/h)118.83118.83118.83118.83118.83118.83118.83118.83118.83118.83118.83118.83118.83冷指标(W/m2)99.4101.3106.3110.8114.7117.8120.2121.1121.4124122.2117.9118.1新风冷指标(W/m2)148.7148.7148.7148.7148.7148.7148.7148.7148.7148.7148.7148.7148.7总冷指标(W/m2)248.1249.9255259.5263.4266.5268.9269.7270272.7270.9266.6266.7总湿指标(kg/hm2)0.270.270.270.270.270.270.270.270.270.270.270.270.271002值班室时刻891011121314151617181920冷负荷(W)1420.91612.11329.3915.4809.9830.1860.7849.3814.3803.2760.2675.5646.8新风冷负荷(W)244.9244.9244.9244.9244.9244.9244.9244.9244.9244.9244.9244.9244.9总冷负荷(W)1665.818571574.31160.31054.810751105.61094.21059.21048.11005.1920.4891.7湿负荷(kg/h)0.070.070.070.070.070.070.070.070.070.070.070.070.07新风湿负荷(kg/h)0.260.260.260.260.260.260.260.260.260.260.260.260.26总湿负荷(kg/h)0.330.330.330.330.330.330.330.330.330.330.330.330.33冷指标(W/m2)135.3153.5126.687.277.179.18280.977.676.572.464.361.6新风冷指标(W/m2)23.323.323.323.323.323.323.323.323.323.323.323.323.3总冷指标(W/m2)158.6176.9149.9110.5100.5102.4105.3104.2100.999.895.787.784.9总湿指标(kg/hm2)0.030.030.030.030.030.030.030.030.030.030.030.030.03一层汇总时刻891011121314151617181920冷负荷(W)45616.846643.948591.850202.451834.653208.954330.754686.854783.855942.255112.853105.453151新风冷负荷(W)66369.766369.766369.766369.766369.766369.766369.766369.766369.766369.766369.766369.766369.7总冷负荷(W)111986.5113013.6114961.5116572.1118204.3119578.6120700.3121056.5121153.5122311.8121482.5119475119520.6湿负荷(kg/h)48.8548.8548.8548.8548.8548.8548.8548.8548.8548.8548.8548.8548.85新风湿负荷(kg/h)70.3170.3170.3170.3170.3170.3170.3170.3170.3170.3170.3170.3170.31总湿负荷(kg/h)119.17119.17119.17119.17119.17119.17119.17119.17119.17119.17119.17119.17119.17冷指标(W/m2)100102.3106.5110.1113.6116.7119.1119.9120.1122.7120.8116.4116.5新风冷指标(W/m2)145.5145.5145.5145.5145.5145.5145.5145.5145.5145.5145.5145.5145.5总冷指标(W/m2)245.5247.8252.1255.6259.2262.2264.6265.4265.6268.2266.4261.9262总湿指标(kg/hm2)0.260.260.260.260.260.260.260.260.260.260.260.260.261.5 湿负荷的计算1.51 湿负荷的组成空调房间的湿负荷有以下组成：1）人体散湿量；2）渗透空气带入室内的湿量；3）化学反应过程的湿量；4）各种潮湿表面、液面或流液的散湿量；5）食物或其他物料的散湿量；6）设备散湿量。1.5.2 湿负荷的计算方法本次设计湿负荷主要考虑的是人体散湿量。人体湿负荷Wr（kg/h）可按下式计算： （2-8）式中 计算时刻空调房间内的总人数； 群体系数，可通过空气调节查得； 一名成年男子的每小时散湿量，g/h，可通过空气调节查得。各房间湿负荷汇总如下：房间湿负荷房间号人数湿负荷1001商场270118.831002值班室10.332、空气处理过程为节约能源和投资，只进行单参数的露点送风。其理由如下：（1）适用于室内负荷较大时；（2）与二次回风相比，处理流程简单，操作管理简单；（3）设备简单，最初投资少；（4）可以充分进行通风换气，室内卫生条件好；因没有空调机房，所以商场空调设备分别吊装在吊顶内，同时也可节省建筑有效使用面积。2.1空气处理过程的计算2.1.1确定新风量新风是保障良好的室内空气品质的关键。空调系统要在满足室内空气品质的前提下，应尽量选用较小的、必要的新风量。否则，新风量过多，将会增加空调制冷系统与设备的容量。2.1.2确定最小新风量的原则：（1）稀释人群本身和活动所产生的污染物，保证人群对空气品质的要求；（2）保持正压新风量；（3）总风量的10%。取上述三项的最大值来确定最小新风量由新风量为g=30m3/h.人，商场人数为270人，Gw=8100m3/h=2.25 m3/s =3.375kg/s，值班室有一人，Gw=30m3/h=0.15 m3/s =0.225kg/s 。2.2夏季i-d图的绘制过程图 全空气一次回风夏季处理过程系统i-d图夏季处理过程 在i-d图上找出室内状态点N，室外状态点W； 过N点作线，=Q/W=121263.7/0.033=。线与=90%线相交，得送风状态点C； 根据N ,C两点确定房间总风量； 根据新风比，找出混合状态点O； 连接各个状态点。计算送风量G= Qd/( hN- hc)=121.2637/(64.9-54.6)=11.77KG/S空气冷却器所需冷量为Q=G(hO-hC)=11.77*(70.1-54.6)=182.435kw商场总负荷Qz=121263.7W新风负荷Qx=66124.8W回风量Gh=35310-8100=27210/h. 空气处理过程如下表所示状态点名称干球温度湿球温度露点温度相对湿度含湿量密度焓W3428.226.464.922.11.191N282219.46014.41.264.9O29.223.42161.815.91.170.1C2019.118.491.713.51.254.63.风系统的设计3.1 风管材料和形状的确定风管按其形状一般分为圆形和矩形风管，本设计选用矩形风管，其占的有效空间较小、易于布置、明装较美观等，按其材料选用金属风管，易于加工制作、安装方便，具有一定的机械强度和良好的防火性能，气流阻力较小。主风管道里的风速选择5m/s。根据风量算出管道的截面积，再根据风管规格，选择合适的风管。3.2 送、回风管的布置大空间内，按房间的空间结构布置送回风管的走向（见图纸），送风均采用矩形散流器下送，回风采用单层百叶回风口；小空间内，因本建筑层高较高，可充分利用吊顶，在房间的吊顶内放置卧式风机盘管，实现上送风，风口采用矩形散流器。3.3 气流组织设计现以商场的一个小区域为例作气流分布计算，高度为6m。宽度为6.5m，长度为6.6m，选用方形200200散流器两个，因此可以将散流器看成是安装在一个尺寸为6.6m6.5m6m（长宽高）的房间内的散流器。（1）由前面的计算可知送风温差为：8，设=1，因此/=1/8=0.125。由暖通空调表11-1查得射流最小相对射程x/d0=22.5。（2）设风口离墙为0.5m,射流末端离墙为0.5m,则射流的实际射程为x=6.6-0.5-0.5=5.6m。由最小相对射程求得送风口最大直径=45.6/22.5=0.248m。选用双层百叶风口，规格为200mm200mm。由式计算与风口面积相当的直径：d0=1.1280.20.2=0.2256m（3）风口的出口速度：Vo=0.11250.90.20.2=3.125m/s（4）射流自由度：Ad0=BHnd0=6.5610.2256=27.68允许最大出口风速：v0,m=0.2927.68=8.03m/s大于3.125m/s。所假定风口数量及规格达到回流区平均速度0.2m/s的要求。（5）阿基米德数为：Ar=gd0tsv02Tr=9.810.225683.1252(273+28)=6.0210-3由暖通空调表11-2查得，相对帖附射程为32，因此，帖附射程为320.2256=7.21m4.7m。满足要求。4、风机盘管加新风系统4.1设备的选择以商场为例：1）根据商场每个小区长度为6m，得室内平均风速=0.17m/s2，对于送冷风情况，=1.20.17=0.2m/s0.3m/s,说明合适，对于送热风情况，=0.80.17=0.136m/s0.2m/s（合适）；2）根据房间的冷负荷及送风温差，按下式2计算送风量=0.19查实用供热空调设计手册表11.9-7找到相近送风量=0.19，=3.81m/s, D=200mm；3）对商场来说，散流器送风速度3.81m/s是允许的，不会产生较大噪声；4）查实用供热空调设计手册选用颈部名义直径D=200mm的散流器，风量在810（0.208）时的射程为2.34m，相当于从散流器中心至墙面距离的0.9倍，满足要求。其他房间亦如上计算，汇总如下表4-2：送风口尺寸D（mm）送风口个数回风口尺寸mmmm回风口个数商场20020020=20010值班室200200105）空调的选择根据风量和冷量，以及制热量和加湿量等的要求，结合质量，价格，以及厂家的地理位置等因素进行选择。6）空调风管及排风管均采用镀锌钢管。7）商场全压为364pa，空气流量为8130m/h,选择的风机为HDK-07号，标准流量为21500 m3/h，全压为425pa，送风功率4KW;排风功率为3.5KW。8）根据每个小区域需要的制冷量为7300W，所以选择风机盘管的规格是EP-136,风速为1360 m3/h。水阻力为40KPa,水流量为1140Kg/h。5风管水力计算5.1风道水力计算的方法与目的风管水力计算的目的是确定各管段管径（断面尺寸）和阻力，保证系统内达到要求的风量分配，根据风量和压头选择风机。风管水里计算的方法是采用假定流速法，主管段风速为5-6.5m/s,支管风速为3-4.5m/s。5.2风道计算的具体步骤风道水力计算实际上是风道设计过程的一部分。它包括的内容有：合理采用管内空气流速以确定风管截面尺寸；计算风系统阻力及选择风机；平衡各支风路的阻力以保证各支风路的风量达到设计值。采用假定流速法进行风道水力计算的步骤如下： 绘制空调系统轴测图，并对各段风道进行编号、标注长度和风量。管段长度一般按两个管件的中心线长度计算。 确定风管内的合理流速。选定流速时，要综合考虑建筑空间、初始投资、运行费用及噪声等因素。查空调制冷专业课程设计指南表5-4选取主风道风速为56.5m/s，水平支风道风速为3.04.5m/s。 根据各风道的风量和选定流速，计算各管段的断面尺寸，并使断面尺寸符合通风管道统一规格，再算出风道内实际流速。 根据风量L或实际流速v和断面当量直径D查图得到单位长度摩擦阻力Rm。 计算沿程阻力和局部阻力：选择最不利环路（即阻力最大的环路）进行阻力计算. 沿程阻力公式为： （5-1）式中 l 管段长度，m；Rm 单位长度摩擦阻力，Pa/m. 局部阻力公式为： （5-2） 系统总阻力公式为： 管段新风量m3/h管段尺寸mmmm风速m/sRmPa/m