郑州毕业设计说明书.doc

郑州某餐饮公司空调工程设计摘要对郑州某餐饮公司的空调工程进行了设计。该餐饮楼共三层，建筑总面积3150m2，空调总面积1450m2，其功能包括：餐厅、客房、办公室。该中心总冷负荷346kw，总热负荷237kw。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，确定出了该餐饮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。Abstract Designs a set of central air-conditioning for a dining -center in Zhengzhou. The center has three floors and the total building,air-conditioning area is 3150m2 ,1450m2,respectively. The center is versatile,including dining-room, guest- room,business-office. Based on cooling load(the total is 346kw),moisture load and heat-moisture ratio,determines the local application of air-water, all air system on the dining-center. According to the analysis of economy and feasibility,obtains a set of system scheme. Aiming to the scheme,finishes the water pipe and wind pipe disposal, hydraulic calculation,device-selection、decice- disposal. Also,describes the general design of extinction, and cushion.目录一. 设计资料及说明 (2) 二. 空调设计方案分析 (3)三. 负荷计算 (4)四 空气处理过程设计(14)五. 房间气流组织方案设计(14)六. 水系统的水力计算(21)七 风系统的水力计算(23)八. 冷热源的设计和布置(24)九 空调设备明细表(28).十 空调系统消声减振的设计方案(33)十一 空调系统控制和调节(33)十二 设计总结 (35)一 设计说明及资料1.1 原始资料1.1.1 设计地区：郑州1.1.2 建筑资料：该大厦为三层建筑，第一层有办公室，值班室，餐厅，传菜间，库房，配电室等，第二层有办公室，厨房和传菜间。第三层有客房，餐厅包间和布草房。现以提供一层，二层及三层结构平面图等。每层层高均为4.2m，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办公室4m2/人26650.32050-400.24040客房2人/室2660-500.32055-400.24040餐厅0.6人/m22565-550.32050-400.24040 其他房间如配电室、卫生间、传菜间等一系列房间不做空调系统，不在本次设计范围之内。值班室设有单体家用空调（方案由甲方确定）。厨房仅考虑通风，方案其由厨房设备公司负责。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夏季冬季纬度室外计算干球温度室外计算湿球温度室外平均风速m/s室外计算日平均温度空调室外计算温度空调室外计算相对湿度室外平均风速m/s344335.627.42.632-7603.41.2.2围护结构资料外窗-普通玻璃，传热系数为5.9 w/m2.外墙-传热系数为1.5 w/m2.，型屋面-传热系数为0.5 w/m2.，型吊顶-传热系数为0.35 w/m2.1.2.3动力资料1）电源：220/380伏交流电。2）热源：无城市热网3）冷源：自行设计供空调用的制冷装置，冷水供、回水温度为712，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，空调水处理方案由给排水专业完成。二、 空调设计方案2.1 冷热源的确定由于本工程所在地域没有城市热网可利用，如果使用锅炉，不卫生且不环保；考虑到郑州所处的地理位置和气象参数，冬季温度并不是很低（冬季室外空调计算温度-7），可以考虑采用风冷热泵作为夏季的冷源，同时作为冬季的热源。另外由于我国地下水资源的利用受技术、经济和国家一些制度的制约，故以空气作为热泵的热源最容易实现，而且又环保。空气源热泵冷热水机组作为空调冷热源，一机两用。如果选用水冷冷水机组，除需要冷却水泵，冷却塔等辅助设备外，冬季还需要另设锅炉，或接城市热网，这不仅增大了初投资和后期的运行费用而且还不环保。另外还需要开设专用机房，这又增加了空调成本。选用空气源冷热水机组作为中央空调的冷热源，其优势如下：1)用空气作为低位热源，取之不尽，用之不竭，处处都有，可以无偿的获取。2)空调系统的冷源和热源合二为一，夏季提供7冷冻水，冬季提供4550热水，一机两用。3)机组整体性好，结构紧凑，安装方便，施工周期短，通常均置于屋顶，省去制冷机房建设投资。4)不需要另设锅炉火热力站。5)自控设备完善，由微电脑控制，对除霜运行保证，管理简单。6)与水冷式机组比较，它不需要冷却水泵，冷却塔等辅助设备。空调水系统省去了冷却水系统。7)不污染使用场所的空气，有利于环保。故本设计采用空气源热泵冷热水机组作为空调冷热源，将其放置在三楼屋面上。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，各层水管同程布置。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同层的水平管上采用同程系统，而在立管上则采用异程系统，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2030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，由给排水专业提供，在本设计中不作考虑。2.3空调方式的确定由于一、二楼餐厅的散湿量mw= 7.71g/s，散湿量较大，且室内饭菜味重。采用一次回风的全空气系统。理由如下：1)适用于室内散湿量较大时；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；因此，一、二楼餐厅采用全空气一次回风系统，并用最大送风温差送风（即机器露点送风），从而节省了再热量。一、二楼空调设备分别吊装在吊顶内，可节省建筑有效使用面积。对于三楼餐厅包间，空调负荷变化大，餐厅包间在非就餐时间，室内的空调负荷小，但当餐厅一旦启用时，人员密度大使室内瞬时负荷变大，且每个餐厅包间并非同时启用，因而采用风机盘管加独立新风的空调方式。办公及客房部分由于各房间来自室外的传导负荷依房间朝向不同而又有很大差异，各房间的使用时间也不同步，因此采用风机盘管+新风空调方式。办公区，客房区及三楼餐厅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，办公室、客房、三楼餐厅包间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4个新风系统，一、二层办公区分别设置2个新风处理机组，三层客房区、餐厅区分别设置2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。三、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()=AK(tc +td)kk-tR (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 ) 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 k - 吸收系数修正值，取k=1.0； k - 外表面换热系数修正值，取k=0.9；型屋面冷负荷计算温度tc()时间11:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:0019:0020:0021:0022:00tc()333435.838.140.743.546.148.349.950.850.950.3型外墙冷负荷计算温度tc()时间11:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:0019:0020:0021:0022:00南33.533.232.932.832.933.133.433.934.434.935.335.7西36.335.935.535.234.934.834.834.935.335.836.537.3北3131.431.431.331.231.231.331.431.631.832.132.4东353535.235.636.136.637.137.537.938.238.438.53.1.2、内墙、地面引起的冷负荷 Qc()=AiKi(to.m+t-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，；t- 附加温升，可按空气调节设计手册查取t=3。3.1.3、外玻璃窗瞬变传热引起的冷负荷Qc() = cw Kw Aw ( 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 )，Kw =5.88 W/(m2 ) Aw - 窗口面积，m2； tc() - 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=23.1.4、透过玻璃窗的日射得热引起的冷负荷Qc() = C Aw Cs Ci Djmax CLQ (2-4)式中 ：C- 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11:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:0019:0020:0021:0022:00南0.720.840.80.80.620.450.320.240.160.10.090.09西0.190.20.340.560.720.830.770.530.110.10.090.09北0.810.830.830.790.710.60.610.680.170.150.140.13东0.380.240.240.230.210.180.150.110.080.070.070.063.1.5、照明散热形成的冷负荷 荧光灯 Qc() =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11:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:0019:0020:0021:0022:000.280.250.230.190.60.820.830.840.840.840.850.85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() = qs n CLQ (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；- 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11:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:0019:0020:0021:0022:00办公室0.690.740.770.80.830.850.870.890.420.340.280.23客房0.280.240.20.180.160.620.70.750.790.820.850.873.1.6.2、人体潜热散热引起的冷负荷 Qc() = ql n （2-6-2）式中：ql -不同室温和劳动性质成年男子潜热散热量 Wn，-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/h516560.5潜热w/h1306973.5湿量g/h1811091093.1.7、食物散热形成的冷负荷 餐厅应考虑食物的散热量，食物的散热量按17.4 W/P计算。3.1.8、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300 W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20 W/m23.各空调房间人员密度如表2-1-1，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（办公室）为例进行冷负荷计算。1.东外墙冷负荷 按式（2-1）算出屋顶逐时冷负荷，计算结果列于表3-1东外墙冷负荷 表2-1-1时间11:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:0019:0020:0021:0022:00tc()353535.235.636.136.637.137.537.938.238.438.5td1.3ka0.97k0.94tc()35.1635.15635.3435.7236.1936.6637.1337.5137.8838.1638.3538.45tR26t8.1568.1568.3448.729.199.6610.1310.5110.8811.1611.3511.45K1.5A21.4Qc()227.8227.75233.6245.3259.9274.6289.2300.9312.6321.4327.2330.12东外窗瞬时传热冷负荷根据式（2-3）计算，计算结果列于表2-1-2中。东外窗瞬时传热冷负荷 表2-1-2时间11:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:0019:0020:0021:0022:00tc()29.930.831.531.932.232.23231.630.829.929.128.4td232.933.834.534.935.235.23534.633.832.932.131.4tR26t5.96.87.57.98.28.287.66.85.95.14.4KW5.9AW2.55Qc()88.77102.31112.8118.9123.4123.4120.4114.3102.388.7776.7366.23.透过玻璃窗进入日射得热引起的冷负荷单层钢窗有效面积系数ca=0.85。故窗的有效面积AW=1.71.50.85=2.17m2由空气调节设计手册查得遮阳系数Ci=0.6，遮挡系数Cs=0.93，于是综合遮阳系数Cc.s=0.930.6=0.558。用公式(2-4)计算进入玻璃窗日射得热引起的冷负荷，列于表3-1-3东窗投入得热引起的冷负荷 表2-1-3时间11:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:0019:0020:0021:0022:00CLQ0.380.240.240.230.210.180.150.110.080.070.070.06Dj,max575Cc.s0.558AW2.168Qc()264.3166.91166.9160146125.2104.376.555.6448.6848.6841.73 4.人员散热引起的冷负荷 办公室属于轻度劳动，当室温为26时，每人散发的显热和潜热量为58W和123W，室内人员数n=5.73.5/4=5人。由暖通空调表2-12查取=0.85，由附录2-23查得人体显热冷负荷系数逐时值。按式(2-6-1)计算人体显热散热逐时冷负荷，并列于表2-1-4中。人体潜热引起的冷负荷按式（2-6-2）计算，并将结果列于表2-1-4中。人员散热引起的冷负荷 表2-1-4时间11:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:0019:0020:0021:0022:00CLQ0.690.740.770.80.830.850.870.890.420.340.280.23qs45n50.85Qc()132141.53147.3153158.7162.6166.4170.280.3365.0353.5543.99ql60Qc255合计387396.53402.3408413.7417.6421.4425.2335.3320308.62995.办公室照明散热形成的冷负荷 由于明装荧光灯，镇流器装在客房内，故镇流器消耗功率系数n1取1.2。灯罩隔热系数n2取1.0。查得照明散热冷负荷系数，按式 (2-5)计算，其计算结果列于表2-1-5中。照明散热形成的冷负荷 表2-1-5时间11:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:0019:0020:0021:0022:00CLQ1n11.2n21N399Qc()478.86 .电脑设备散热形成的冷负荷电脑散热形成的冷负荷Q=3001=300 W7.地面传热引起的冷负荷根据公式(2-2)计算，不过只计算距外墙2米以内的面积。地面冷负荷:Qc = AiKi(to,m+ta-tR)= 25.70.47（32-27） =111.3 W由于室内压力稍高于大气压力，所以不考虑室外渗透所引起的冷负荷。现将空调房101（办公室）个分项计算结果列入 表3-6中，并逐时相加，求得空调房间的冷负荷值。 各分项逐时冷负荷汇总表 表3-1-6时间11:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:0019:0020:0021:0022:00外墙负荷227.8227.75233.6245.3259.9274.6289.2300.9312.6321.4327.2330.1窗传热负荷88.77102.31112.8118.9123.4123.4120.4114.3102.388.7776.7366.2窗日射负荷264.3166.91166.9160146125.2104.376.555.6448.6848.6841.73地面负荷110.3110.26110.3110.3110.3110.3110.3110.3110.3110.3110.3110.3人员负荷387396.53402.3408413.7417.6421.4425.2335.3320308.6299灯光负荷478.8478.8478.8478.8478.8478.8478.8478.8478.8478.8478.8478.8电脑负荷300300300300300300300300300300300300总计16571782.51805182118321830182418061695166816501626此空调房间（101）最大冷负荷为1832w。，其他空调房间冷负荷算法同101室，其计算结果列于见表中。办公区总的围护结构冷负荷见下表 表3-1-7时间11:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:0019:0020:0021:0022:001011857178318051821.171832.11829.71824.318061694.91667.91650.21626.11021963188819111927.0119381935.61930.21911.81800.81773.71756.117321031193120312091214.3112201223.91227.71231.51141.61126.31114.91105.31041299127812841289.2812951298.81302.71306.51216.61201.31189.81180.31061471148114871492.511498.31502.11505.91509.71419.81404.51393.11383.51081299127812841289.2812951298.81302.71306.51216.61201.31189.81180.31101050973.8974.7975.662976.611119.31266.81289.71214.21208.51211.41211.42011747167216941710.911721.91719.517141695.71584.71557.615401515.92021822174717691785.881796.91794.417891770.71659.61632.61614.91590.82031166117511811186.81192.51196.41200.212041114.11098.81087.41077.82041272128112871292.641298.41302.213061309.912201204.71193.21183.62061444145414591465.011470.71474.61478.41482.21392.313771365.613562081272128112871292.641298.41302.213061309.912201204.71193.21183.62091725177617751785.151745.417041672.91656.615411504.21485.21472.52101272128112871292.641298.41302.213061309.912201204.71193.21183.62121272128112871292.641298.41302.213061309.912201204.71193.21183.62141713173218341989.632102.42179.82138.91972.71590.41569.21559.21562.5总计24835245652481325103.22527825486255782538323466231422293022729办公区瞬时最大冷负荷为25578w/h . 客房区总的围护结构冷负荷见下表表3-1-8时间11:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:0019:0020:0021:0022:003011970191919261939.8618991904.5187118351792.6176317861769.53021923187519081941.281945.11995.51999.31986.41963.81945.21981.81958.33032667295429513002.752737.92526.12320.52180.8