暖通空调设计说明书说明书.doc

土木建筑学院课程设计（论文）说明书课程名称： 暖通空调（2）课程设计 设计题目： 空调通风设计 专 业：建筑环境与设备工程 班级： 2009-1 设 计 人： 指导教师： 山东科技大学土木建筑学院2013年 1月 10日课程设计任务书专业（方向）： 建筑环境与设备工程 班级： 2009-1 学 生 姓 名： 学号：一、 课程设计题目： 空调通风设计 二、 原始资料：（1）室内设计参数：夏季房间温度，相对湿度；每个人的最小新风量，墙体材料即围护结构传热系数，各个地区的温度等修正值。（2）气象资料：夏季空调室外计算湿球温度，日平均干球温度，平均风速。（3）建筑资料：总平面图、各楼层平面图、总剖面图（4）设计地区：济南市。 三、 设计应解决下列主要问题：空调通风设计：（1）冷负荷计算；（2）新风负荷计算；（3）方案确定；（4）设备及附件选择；（5）空调系统的气流组织设计；（6）空调水系统的设计；（7）绘制风管平面图、水管平面图；（8）水管轴测图。 四、 设计图纸：（1）空调系统风管平面布置图1张。（2）空调系统水管平面布置图1张。（3）空调系统风管轴测图1张。 五、命题发出日期： 2012.12.31 设计应完成日期： 2013.1.18 设计指导人（签章）： 系 主 任（签章）： 日期： 年 月 日指导教师对课程设计评语 指导教师（签章）： 系 主 任（签章）： 日期： 年 月 日山东科技大学土木建筑学院课程设计目 录 绪论11空调设计原始资料21.1夏季空调室内设计参数21.2 气象资料21.3 建筑资料21.4 设计地区21.5 其他资料 22 房间空调负荷计算32.1 夏季建筑维护结构冷负荷的计算3 2.1.1外墙逐时传热形成的冷负荷的计算3 2.1.2 外玻璃窗逐时传热形成的冷负荷的计算4 2.1.3 地面传热形成的冷负荷52.2 透过玻璃窗的日射得热形成的冷负荷的计算方法5 2.2.1 日射得热因数5 2.2.2 透过玻璃窗日射得热形成的冷负荷的计算方法62.3 室内热源散热引起的冷负荷6 2.3.1 照明散热形成的冷负荷6 2.3.2 人体散热形成的冷负荷73 新风负荷及新风量的确定114 湿负荷的确定134.1人体散湿量135空调方案的确定135.1方案的选择135.2 空调水系统形式135.3 空调风系统形式136 空调设备的选择136.1 设备选型13 6.1.1 风机盘管选型13 6.1.2 新风机组选型157 空调系统的气流组织157.1 气流分布15 7.1.1 气流组织的形式158 空调系统的水力计算168.1 空调系统风系统的水力计算16 8.1.1风管的选型计算16 8.1.2风管的压力损失计算16 8.1.3风管的水力计算过程168.2 空调系统水系统的水力计算19 8.2.1管道阻力计算19 8.2.2管段水力计算199 空调系统的消声减震及管材与保温229.1 消声22 9.1.1噪声控制要求22 9.1.2噪声控制措施22 9.2减震22 9.2.1减震措施 22 9.2.1.1设备隔振22 9.2.1.2管路隔振22 9.3管材22 9.4保温23 课程设计总结24参考文献25绪论本设计为杭州市某综合楼空调系统设计，我小组只负责设计第四层，该层由大会议室、国教办、科长室、资料室、职工室、助理室、干事室、接待室、办公室、音控室、卫生间组成。该综合楼总建筑面积9893平方米，其中：地上建筑面积8182平方米，地下建筑面积1711平方米。夏季设计冷负荷为89205W。此次设计的主要内容有：该层各房间冷负荷的计算，新风量及新风负荷的计算, 空调方案确定, 设备的选型计算, 空调系统的气流组织设计，水系统设计，系统、水系统（或制冷剂系统）的水力计算。管道保温、系统消声减震和自动控制系统的设计。在设计中，采用冷负荷系数法计算出了各空调房间夏季冷负荷并计算出了湿负荷、新风负荷；通过查阅资料，比较各种空调系统方式，确定了各房间采用空气水系统，利用假定流速法进行了风系统和水系统的水力计算；在设计中，采用方形散流器送风并进行了气流组织计算；通过查看各种厂家产品样本，选择了空气处理设备，最后进行了管道保温、系统消声减震设计及自控系统的设计。关键词：空调系统、空气水系统、风机盘管、气流组织、新风机组1 空调水系统设计原始资料1.1夏季空调室内设计参数由实用供热空调设计手册第二版（下册）查的该杭州综合楼各个房间的夏季空调室内温度、相对湿度、人员所需最小新风量，具体资料如下表： 温度相对湿度最小新风量m3/(h.p)办公室276030库房276030包厢276030厨房276030餐厅2760301.2气象资料济南市夏季空调室外 计算湿球温度：27 日平均干球温度：31.2 夏季平均风速：2.8m/s 相对湿度：56%1.3建筑资料该综合楼总建筑面积9893平方米，其中：地上建筑面积8182平方米，地下建筑面积1711平方米建筑楼总平面图及各个楼层平面图，及总剖面图。（详见规划图纸）1.4 设计地区济南市1.5 其他资料湿空气焓湿图及相关规范2 房间空调冷负荷的计算2.1 夏季建筑围护结构的冷负荷2.1.1 外墙逐时传热形成的冷负荷的计算（1）目前，在我国常用冷负荷系数法计算空调冷负荷。根据规范要求，空调冷负荷计算必须按照非稳态传热计算，即计算出室内各种扰量形成的逐时冷负荷，再进行叠加 ，取最大值作为房间的设计冷负荷。下面以休息室作详细说明：在日射和室外气温综合作用下，外墙的逐时冷负荷可按下式计算：=AK(-) (公式2-1)式中：外墙屋面的逐时冷负荷，W； A外墙的面积，； K外墙的传热系数，W/(. )；,可根据外墙的不同构造在课本附录2-2和2-3中查取； 室内计算温度，； 外墙的逐时冷负荷计算温度，其计算方法多样，计算过程也比较复杂，常用已有的计算结果，列表查取。可根据课本附录2-4和2-5由不同的外墙类型查取。由于课本中附录2-4和附录2-5中给出的各围护结构的冷负荷温度值都是以北京地区气象参数为依据计算出来的。因此，对于杭州该综合楼的设计要对进行修正，有其他资料查的修正值为 2.2。对于休息室北外墙来说，19：00时， 为31.8 ， 为24 .温度修正值为 +=31.8+2.2=34.（2）当外表面放热系数不等于18.6W/(. )时，应将（+）乘以下表中的修正值。 外表面放热系数修正值 W/(. ) 14.216.318.620.923.325.627.930.21.061.031.00.980.970.950.940.93 对于该休息室北外墙取1。 （3）考虑到城市大气污染和中、浅色的耐久性差，建议吸收系数一律采用=0.90，即对 不加修正。但可经久保持建筑围护结构表面的中浅色时，则乘以下表中所列的吸收系数修正值。颜色 类别外墙屋面中色0.970.94浅色0.940.88第3页，共25页该设计中选用的为0.94。综上所述，外墙的冷负荷计算温度为： =（+） 公式（2-2） 则冷负荷计算式应改为： =AK（ -） 公式（2-3）对于休息室北外墙19：00来说，=（+）=（31.8+2.2）10.94=31.96又北外墙的面积为0.634.5=8.1，由建筑结构材料查的墙体传热系数为K=0.9 W/(. )所以=AK（ -）=8.10.9（31.96-24）=58.03w。同理可以算出一天24小时的北外墙的逐时传热形成的冷负荷量。2.1.2 外玻璃窗逐时传热形成的冷负荷的计算（1）在室内外温差作用下，通过外玻璃窗传热形成的冷负荷可按下式计算： =（-） （公式2-4）式中 外玻璃窗的逐时冷负荷，W； 外玻璃窗传热系数，W/ (. )； 窗口面积，； 外玻璃窗的冷负荷温度的逐时值，可由课本附录2-10查的。第4页，共25页必须指出：A、 对于课本附录2-7，附录2-8中的值要根据窗框等情况的不同加以修正，修正值可从课本附录2-9中查的。B、 对于课本附录2-10中的值要进行地点修正，修正值可从课本附录2-11中查的。因此 ，式（2-4）相应的可变为： =（+-） （式2-5）对于休息室北外窗来说：根据休息室墙体结构材料即=8.7 W/ (. )、=18.62 W/ (. )，由课本附录2-8查的=3.01 W/ (. )。对于玻璃窗传热系数的修正值取为1.由课本附录2-10查出玻璃冷负荷计算温度为19：:00时30.8，且由玻璃窗得知=44.55.根据式（2-5）计算，如下：=（+-）=3.0144.55（30.8+3-24）=1314w。2.1.3 地面传热形成的冷负荷 对于舒适型空调，夏季通过地面传热形成的冷负荷所占的比例很小，可以忽略不计。因此对于该杭州市综合楼来说，房间内部都是舒适性空调，因此可以忽略地面传热形成的冷负荷。2.2透过玻璃窗的日射得热形成冷负荷的计算方法2.2.1日射得热因数透过玻璃窗进入室内的日射得热分为两部分，即透过玻璃窗直接进入室内的太阳辐射热qt和窗玻璃吸收太阳辐射后传入室内的热量qa。由于窗的类型、遮阳设施、太阳入射角及太阳辐射强度等因素的组合太多，无法建立太阳辐射得热与太阳辐射强度之间的函数关系，于是采用一种对比的计算方法。 采用3mm厚的普通平板玻璃作为“标准玻璃”，在=8.7 W/ (. )、=18.62 W/ (. )条件下，得出夏季（以七月份为代表）通过这一“ 标准玻璃”的日射得热量qt 和qa值，两者相加得 Dj=qt+qa 公式（2-6）称Dj为日射得热因数。考虑到在非标准玻璃情况下，以及不同窗类型和遮阳设施对得热的影响，可对日射得热因数加以修正，通常乘以窗玻璃的综合遮挡系数Cc.s。Cc.s=CsCi 公式（2-7）式中 Cs窗玻璃的遮阳系数，定义为Cs=，有附录2-13查的；Ci窗内遮阳设施的遮阳系数，由课本附录2-14查的。2.2.2透过玻璃窗日射得热形成冷负荷的计算方法 透过玻璃窗进入室内的日射得热形成的逐时冷负荷按下式计算： =CaAwCsCiDjmaxCLQ 公式（2-8）式中 Aw窗口面积，；Ca有效面积系数，由课本附录2-15查的；CLQ窗玻璃冷负荷系数，无因次，有课本附录2-16附录2-19查的。对于休息室北外窗来说，有效面积系数由课本附录2-15查的Ca为0.75，则窗口有效面积为：Aw =3.34.530.75=33.41由课本附录2-13和2-14查的Cc.s=CsCi=0.86并由课本附录2-12查的Djmax为115，对应19:00时CLQ为0.38，所以由公式（2-8）得=CaAwCsCiDjmaxCLQ=33.410.861150.38=1256w对于各个时刻的详细数据如表2-1： 2.3 室内热源散热引起的冷负荷室内热源散热主要指室内工艺设备散热、照明散热、和人体散热三部分。室内热源散热包括显热和潜热两部分。潜热散热作为瞬时冷负荷，显热散热中心以对流形式散出的热量成为瞬时冷负荷，而以辐射形式散出的热量则先被维护结构表面所吸收，然后再缓慢地逐渐散出，形成滞后冷负荷。因此，必须采用相应的冷负荷系数。2.3.1照明散热形成的冷负荷当电压一定时，室内照明散热量是不随时间变化的稳定散热量，但是照明散热仍以对流与辐射两种方式进行散热，因此，照明散热形式的冷负荷计算仍采用相应的冷负荷系数。根据照明灯具的类型和安装方式不同，其逐时冷负荷计算式分别为：白炽灯 =1000NCLQ 公式（2-9）荧光灯 =1000n1n2NCLQ 公式（2-10）式中 灯具散热形成的逐时冷负荷，W； N照明灯具所需功率，KW； n1镇流器消耗功率系数，当明装荧光灯的镇流器装在空调房间内时，取n1=1.2；当暗装荧光灯镇流器在顶棚内时，可取n1=1.0； n2灯罩隔热系数，当荧光灯罩上部穿有小孔（下部为玻璃），可利用自然通风散热与顶棚内时，取n2=0.5-0.6；而荧光灯罩无通风空者n2=0.6-0.8； CLQ照明散热冷负荷系数，计算时应注意其值为从开灯时刻算起到计算时刻的时间，可由课本附录2-22查的。对于休息室内照明设备散热形成的冷负荷这个例子来说：房间内部采用荧光灯，则采用公式（2-10）=1000n1n2NCLQ其中，荧光灯的镇流器采用明装则n1=1.2，灯罩隔热系数n2=1.0，荧光灯的功率取为200 W，19:00时的CLQ为0.71.所以此时该休息室内照明设备散热形成的冷负荷为： =1000n1n2NCLQ=1.212000.71=170.4W对于该休息室内逐时照明设备散热形成的冷负荷如表2-1： 2.3.2人体散热形成的冷负荷人体散热与性别、年龄、衣着、劳动强度及周围环境条件（温、湿度等）多种因素有关。人体散发的潜热量和对流散热量直接形成瞬时冷负荷，而辐射散发的热量将会形成滞后冷负荷。因此，应采用相应的冷负荷系数进行计算。为了设计计算方便，已成年男子散热量为计算基础。而对于不同功能的建筑物中有各类人员（成年男子、女子、儿童等）不同的组成进行修正，为此，引入群集系数，所谓群集系数是指人员的年龄构成、性别构成以及密集程度等情况的不同而考虑的折减系第7页，共25页数。某些空调建筑物内的群集系数工作场所影剧院百货商店（售货）旅店体育馆图书阅览室工厂轻劳动银行工厂重劳动群集系数0.890.890.930.920.960.901.01.0 人体显热散热引起的冷负荷计算式为：=qsnCLQ 公式（2-11）式中 人体显热散热形成的逐时冷负荷，W； qs不同室温和劳动性质成年男子显热散热量，W； n室内全部人数； 群集系数，见上表； CLQ人体显热散热冷负荷系数，计算时应该注意其值为从人员进入房间时算起到计算时刻的时间，由课本附录2-23查的。 但应注意：对于人员密集的场所（如电影院、剧院、会堂等），由于人体对维护结构和室内物品的辐射换热量相应减少，可取CLQ=1.0.人体潜热散热引起的冷负荷计算公式为： QC=q1n 公式（2-12）式中QC人体潜热散热形成的冷负荷，W； q1不同室温和劳动性质成年男子潜热散热量，W； n, 同式（2-11）对于休息室内人员人体散热形成的冷负荷为：取休息室内平均人数n=15，查表可得qs为70，群集系数由上表查的为=0.92， 并由课本附录2-23查的19:00时CLQ=0.03，则由公式（2-11）得人体显热散热引起的冷负荷： =qsnCLQ=70150.920.03=28.98W同理潜热散热量可由相关表格查的q1=64，则房间内人体潜热散热引起的冷负荷为：QC=q1n=64150.92=883.2W则休息室内在19:00时室内人体散热形成的冷负荷为 Q=+ QC=28.98+883.2=912.18W第8页，共25页同理，可计算各房间的逐时冷负荷. 3 新风负荷及新风量的确定在夏季室外空气焓值和气温高于室内空气焓值和气温时，空调系统为处理新风势必要消耗冷量。在满足空气品质的前提下，尽量选用较小的新风量。否则，空调制冷系统与设备的容量将增大。夏季，空调新风冷负荷按下式计算： =(-)式中 夏季新风冷负荷，KW； 新风量，kg/s； 室外空气的焓值，KJ/kg； 室内空气的焓值，KJ/kg。下面举例说明，对于办公室：办公室里同时有两人工作，每人的新风量为30m3/h,又办公室内空气温度27,相对湿度为60%，由湿空气焓湿图查的：室内空气焓值为61.5kJ/kg,同理，由室外温度为34.8，相对湿度为54%，通过湿空气焓湿图，查的室外空气焓值为85kJ/kg.新风负荷为 =(-) =1.230/36002（85-61.5） =0.47KW=470W用同样的办法和道理可以算得各个房间的新风负荷，详细如下表：面积m2温度室内相对湿度室外温度室外相对湿度房间人数最小新风量m/（h.p）新风量m/h新风负荷W消防前室117.5276034.85413030235消防前室223.8276034.85413030235销售1125.9276034.8545301501175销售2155.5276034.85431309307285副总办公室23.8255034.85413030235休息室25.9276034.854-5454423销售364.8276034.85413303903055销售1223.8276034.8545301501175各房间的冷负荷总汇表面积m2室内冷负荷W/m2冷负荷W消防前室117.5801400消防前室223.8801904销售1125.91503885销售2155.515023325副总办公室23.8902142休息室25.9802072销售364.81509720销售1223.81503570各房间的总负荷汇总如下表面积m2室内冷负荷W/m2总负荷W新风负荷W冷负荷W消防前室117.58014002351165消防前室223.88019042351669销售1125.9150388511752710销售2155.515023325728516040副总办公室23.89021422351907休息室25.98020724231649销售364.8150972030556665销售1223.8150357011752395第19页，共25页4 湿负荷的确定湿负荷是指空调房间的湿源向室内的散热量，也就是为维持室内含湿量恒定需要从房间除去的湿量。4.1人体散湿量人体散湿量可按下式计算： Mw=0.278ng10-6 式中：MW-人体散湿量，kg/s; G-成年男子的小时散湿量，g/h； n-室内全部人数； -群集系数。 下面以消防前室1为例说明人体散湿量的算法： Mw=0.278ng10-6 =0.27830.919410-6 =0.29310-3kg/s某些空调建筑物内的群集系数工作场所影剧院百货商店（售货）旅店体育馆图书阅览室工厂轻劳动银行工厂重劳动群集系数0.890.890.930.920.960.901.01.0 房间人数群集系数人体湿负荷*10-3Kg/s冷负荷W新风湿负荷*10-3Kg/s总湿负荷*10-3Kg/s热湿比（KJ/Kg）消防前室130.90.293 11650.060.2065655.3 消防前室230.90.293 16690.060.2068101.9 销售1150.90.489 27100.30.5434990.8 销售2310.93.033 160401.863.3654766.7 副总办公室10.90.098 19070.060.10917495.4 休息室-0.90.978 16490.1080.5932780.8 销售3130.91.272 66650.781.4114723.6 销售1250.90.489 23950.30.5434410.7 5空调方案的确定 5.1方案的选择 该建筑楼三、四层房间及人员密集，需要很大的新风量，所以采用空气-水系统。另外新风管与风机盘管的风口一起从房间上部将风吹出，使风贴房顶射流，这种气流组织是比较好的一种，完全可以满足这种小房间的要求。另外，分析可知这种气流组织形式较好，可使室内气流均匀。风机盘管采用有回风口的，新风机组采用吊装的。5.2空调水系统形式考虑到节能与管道内清洁等问题，因而采用了闭式系统，这样不仅使管路不易产生污垢和腐蚀，不需要克服系统静水压头，且水泵耗电较小。因其各使用功能时间差异比较大，负荷分布不均匀等特点，决定采用了变水量系统；因两管制方式简单且初投资少，而且建筑地处济南，无需同时供冷和供热且无特殊温度要求，因而采用了两管制系统。5.3空调风系统形式矩形风道具有占用的有效空间少、易于布置及管件制作相对简单等优点，广泛地用于民用建筑空调系统。为避免矩形风道阻力过大及产生噪音，其宽高比宜小于6，最大不应超过10。6空调设备的选择 6.1设备选型6.1.1 风机盘管选型（1） 负荷分配及新风处理终态二层房间各功能不一致，且房间大小不一致，因此负荷计算分配，风量也计算分配，新风不担负负荷，处理到室内等焓线。（2）空气处理流程及i-d图 风机盘管加独立新风系统的处理过程以及送风参数计算 其夏季处理过程及焓湿图如下：夏季风机盘管处理过程焓湿图O室外空气参数，R室内设计参数， M风机盘管处理室内的空气点S送风状态点，室内热湿比，fc风机盘管处理的热湿比新风处理到室内等焓点与机器露点的焦点，其不承担室内冷负荷，承担一部分湿负荷。其中热湿比： 总送风量： 新风量： FCU的风量： （3）选型原则 按房间冷量进行选型，选型后进行风量的校核计算（4）选型计算现以销售11室为例，取2.71kw 由湿空气焓湿图再根据tR,R 确定出iR=61.5kJ/kg,根据tO O确定出iO=85kJ/kg 由余热余湿=2.71kw，MW=0.543x10-3kg/s，得热湿比 e= /MW=4990.8kJ/kg 过R点作线与90%线相交，即得送风状态点s，45.5kJ/kg.则总送风量为： G= /(iR-iS)=0.169Kg/s=610m3/h 新风量：GW=人数标准=530=150m3/h 盘管处理风量GF=G-GW=610-150=460m3/h 确定M点由得 im=40.5KJ/KgQf=GF*（ir -im）=3220w选用FP68 型风机盘管，制冷量为3600W，风量为680 m3/h。同理，根据各房间的冷负荷和送风量，由销售11室的例子可以算出以及选出各房间所需的风机盘管型号。送风点焓（KJ/Kg）新风量m/h总风量（m3/h）回风量（m3/h） Im（KJ/Kg）Qf(W)风机盘管型号额定风量（m3/h）额定供冷量(W)消防前室14230215185381450FP-34341800消防前室245.53026323348.51410FP-343401800销售1145.515061046040.53220FP-686803600销售243930312121913519354FP-238238012600副总办公室51.530687657502519FP-686803600休息室4054276222381739FP-343401800销售3413901170780356890FP-13613607200销售1240.5150411261372131FP-5151027006.1.2新风机组选型(1) 选型原则 按新风冷量选，计算新风量(2) 选型计算 此为四层新风机组，室内空气计算温度=27，相对湿度60，室外干球温度=34.8，相对湿度为54，该楼层室内总人数70人，要求人均新风量为303/h，总新风量为21243/h 。按25003/h选四排管吊顶式新风机组-JDF-25，额定风量2500m3/h，冷量28.6KW，机组余压220