空调工程课程设计说明书.doc

河南城建学院空调工程课程设计说明书 目录1绪论.1 1.1设计目的.11.2 主要内容和基本要求.12 设计基本资料.22.1建筑概况.22.2设计参数.23 负荷计算.23.1冷负荷计算方法.23.2空调冷负荷计算.24空调系统方案的确定.54.1空调末端系统方案比较.54.2 空调水系统方案比较确定. .64.3 风机盘管的布置.75 设计方案计算及设备选型. .75.1风机盘管加新风系统的处理过程及送风参数确定. .75.2风机盘管的选型计算. .95.3新风机组选择计算. .116 空调系统水力计算.116.1空调风系统水力计算.116.2空调水系统水力计算.137 气流组织. .147.1布置气流组织分布. .147.2散流器选择计算. .148消声、减振及保温设计. .158.2 减振设计. .168.3保温设计. .168.4防火设计. .169实习总结. .16参考文献. .17- 1 - 河南城建学院1 绪 论1.1设计目的 本设计要求熟悉中央空调设计步骤及方法，负荷的计算，设备的选型和布置，熟悉所选用的中央空调系统. 通过设计过程，要系统的掌握中央空调的相关知识，并培养自己分析、解决问题的能力，为将来从事本专业相关设计工作和施工、验收、调试、运行、管理和有关应用科学的研究、技术开发等工作奠定可靠的基础。1.2 主要内容和基本要求 空气调节课程设计，是在学习供热工程、空气调节和制冷技术后的一次工程设计的综合性训练。课程设计要求较高，内容涉及到冷（热）负荷计算、水利计算、管道安装、气流组织、制冷技术。通过运用所学的理论知识，对给定建筑物进行空气调节的设计计算、方案选择、施工图绘制，掌握空调系统的设计方法，以巩固所学理论知识和培养学生解决实际问题能力，达到综合训练的目的。 2 设计基本资料2.1建筑概况;(1)外墙属于II型,传热系数k=1.50w/(m2.k)，由外向内分别为：水泥砂浆、砖墙、白色粉刷。 （2）层高3500mm，外窗大小2400x2000 （3）邻室包括走廊，均与室内温度相同，不考虑内墙传热。 （4）每间办公室为2人，在办公室内的时间段位8:0018:00共十个小时。 （5）室内照明采用2盏200w明装荧光灯，开灯时间为8:001800 （6）室内压力稍高于室外压力。 （7）外窗为双层窗结构，玻璃为普通玻璃，窗帘为白色。2.2设计参数：（1）北京市纬度为北纬3948，经度为东经11628。（2）办公室内计算干球温度33.2，室外计算湿球温度为26。 （3）北京市大气压力夏季为998.6kpa，冬季为1020.4kpa。 （4）办公室内计算干球温度为26，室内空气相对湿度653 负荷计算3.1冷负荷计算方法空调房间的冷负荷包括建筑围护结构传入室内热量形成的冷负荷，人体散热形成的冷负荷，灯光照明散热形成的冷负荷，以及其他设备散热形成的冷负荷。通过维护结构传入室内的热量形成冷负荷时存在延迟和衰减，所以空调房间夏季设计冷负荷宜按不稳定传热方法计算各种热源所引起的负荷，再按各项逐时冷负荷的综合最大值确定。以下所述的计算方法是谐波反应法的简化计算方法。3.2空调冷负荷计算3.2.1 外墙、屋顶的瞬变传热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： W (3-1)式中 外墙和屋面瞬变传热引起的逐时冷负荷W；外墙和屋面的面积；屋面和外墙的传热系数W/(m2)；计算时刻，h；围护结构表面受到周期为24h谐性温度波作用，温度波传到内表面的时间延迟，h； 温度波的作用时间，即温度波作用于围护结构外表面的时间，h； 作用时刻下，围护结构的冷负荷计算温差，简称负荷温差，。3.2.2外窗玻璃瞬变传导得热形成的的冷负荷在室内外温差的作用下, 玻璃窗瞬传热形成的冷负荷可按下式计算：CL=CwKwFw(twl+td-tnx) （3-3)式中 CL外玻璃窗瞬变传热引起的逐时冷负荷W；w 窗口的面积；w 玻璃窗的传热系数，单层窗可取5.8 W/(m2)，双层窗可取2.9 W/(m2)；Twl外玻璃窗冷负荷计算温度逐时值Cw玻璃窗的传热系数的修正值td玻璃窗地点修正值3.2.3玻璃窗日射得热形成的冷负荷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：CL=CaCsCiFwDjmaxClq W (3-4)式中 CL透过玻璃窗的日射得热形成的冷负荷W； w 窗口的面积；Ca有效面积系数 Clq 窗玻璃冷负荷系数 Cs窗玻璃遮阳系数 Ci内遮阳设施的遮阳系数；3.2.4 灯光照明散热形成的冷负荷荧光灯 CL=1000n1n2NClq W （3-6）式中 CL照明设备散热形成的冷负荷W ； 镇流器消耗功率系数，可取1.0； 灯罩隔热系数； 照明灯具所需功率，W；CL照明散热的冷负荷系数；3.2.5 人体散热形成的冷负荷，人体散热引起的冷负荷由两方面组成；人体显热冷负荷；人体散湿引起的潜热冷负荷。人体显热冷负荷可按下式计算：CLs=nqsCLQ W （3-7）式中 室内总人数；群集系数；qS 不同室温和劳动性质时成年男子散热量， W ； CLQ人体显热散热量的冷负荷系数；人体散湿引起的潜热冷负荷：QT=ntq2 nt计算时刻空调区内的总人数。 q21名成年男子小时潜热散热量所有负荷计算结果见附表一3.2.6空调新风冷负荷 KW （3-8）式中 新风冷负荷KW； 新风量kg /h； 室外空气焓值kJ/kg； 室内空气焓值kJ/kg。3.3空调湿负荷计算 人体的散湿量引起的湿负荷计算：D=0.001nq （3-9） 式中 D 人体散湿量Kg/s； n室内全部人数； q成年男子的小时散湿量g/h。 所以201房间湿负荷为D=0.001x0.93x184=0.203kg/h4空调系统方案的确定4.1空调末端系统方案比较表4.1 各种空调系统的特点表 比较项目集中式空调系统半集中式空调系统分散式空调系统系统优点集中进行空气的处理、输送和分配；设备集中、易于管理布置灵活，各房间可独立调节室温，房间不住人时可方便的关掉机组（关风机），不影响其他房间， 从而比其他系统较节省运转费用把冷热源和空气处理、输送设备集中设置在一个想体内，形成一个紧凑的空调系统，安装方便，可灵活而分散的设置在空调房间内系统缺点集中供应时各空调区域冷热负荷变化不一致，无法进行精确调节；各种集中式均有风管尺寸大、占有空间大对机组制作应有较高的要求，否则在建筑物大量使用时会带来维修方面的困难；当机组没有新风系统同时工作时，不能用于全年室内湿度有要求的地方空调机组是由压缩冷凝机组、蒸发器和通风机等联合工作的，尽管压缩冷凝机组有较大的容量，如果蒸发器（包括风机）的传热能力（面积、传热系数）不足，则可能使制冷机的冷量得不到应有的发挥设备布置与机房1 空调与制冷设备可以集中布置在机房2 机房面积较大3 有时可以布置在屋顶上或安设在车间柱间平台上1 只需要新风空调机房面积2 有集中的中央空调器，还设有分散在各个被调房间内的末端装置3 分散布管敷设各种管线较麻烦1.设备成套，紧凑。可以放入房间也可以安装在空调机房内2.机房面积小，只需集中式系统的50%，机房层高较低3.机组分散布置，敷设各种管线较麻烦风管系统1 空调送回风管系统复杂，布置困难2 支风管和风口较多时，不易均衡调节风量1.设室内时，不接送回风管2.当和新风系统联合使用时，新风管较小1系统小，风管短，各个风口风量的调节比较容易，达到均匀2.直接放室内，可不接送风管和回风管3.余压小系统应用全新风系统；一次回风系统；一、二次回风系统末端再热式系统；风机盘管机组系统；诱导器系统单元式空调器系统；窗式空调器系统；分体式空调器系统；半导体式空调器系统根据以上方案的比较，对该空调末端系统采用以下方案：整个中央空调系统采用风机盘管加新风系统。新风处理到室内状态的等焓线，不承担室内冷负荷。新风与风机盘管共用出风口，因无空调机房，所以采用吊顶式新风机组。4.2 空调水系统方案比较确定空调水系统包括冷冻水系统和冷却水系统两个部分，它们有不同类型可供选择。表4-2 空调水系统比较表类型特征优点缺点闭式管路系统不与大气相接触，仅在系统最高点设置膨胀水箱与设备的腐蚀机会少;不需克服静水压力，水泵压力、功率均低。系统简单与蓄热水池连接比较复杂开式管路系统与大气相通与蓄热水池连接比较简单易腐蚀，输送能耗大同程式供回水干管中的水流方向相同；经过每一管路的长度相等水量分配，调度方便，便于水力平衡需设回程管，管道长度增加，初投资稍高异程式供回水干管中的水流方向相反；经过每一管路的长度不相等不需设回程管，管道长度较短，管路简单，初投资稍低水量分配，调度较难，水力平衡较麻烦两管制供热、供冷合用同一管路系统管路系统简单，初投资省无法同时满足供热、供冷的要求三管制分别设置供冷、供热管路与换热器，但冷热回水的管路共用能同时满足供冷、供热的要求，管路系统较四管制简单有冷热混合损失，投资高于两管制，管路系统布置较简单四管制供冷、供热的供、回水管均分开设置，具有冷、热两套独立的系统能灵活实现同时供冷或供热，没有冷、热混合损失管路系统复杂，初投资高，占用建筑空间较多单式泵冷、热源侧与负荷侧合用一组循环水泵系统简单，初投资省不能调节水泵流量，难以节省输送能耗，不能适应供水分区压降较悬殊的情况复式泵冷、热源侧与负荷侧分别配备循环水泵可以实现水泵变流量，能节省输送能耗，能适应供水分区不同压降，系统总压力低。系统较复杂，初投资较高根据以上各系统的特征及优缺点，结合本设计情况，本设计空调水系统选择闭式、同程、双管制、单式泵系统，这样布置的优点是过渡季节只供给新风，不使用风机盘管的时候便于系统的调节，节约能源。4.3风机盘管的布置风机盘管的布置与空调房间的使用性质和建筑形式有关，对于办公室、会议室、休息室和档案室等一般布置在进门的过道顶棚内，并综合考虑房间均匀送风的情况，采用吊顶卧式暗装的形式，采用侧送或上送上回。风机盘管机组空调系统的新风供给方式采用由独立新风系统供给室内新风，经过处理过的新风从进风总风管通过支管送入各个房间。单独设置的新风机组，可随室外空气状态参数的变化进行调节，保证了室内空气参数的稳定，房间新风全年都可以得到保证。风机盘管机组的供水系统采用双水管系统，过渡季节尽量利用室外新风，关闭空调机组关闭供水。5 设计方案的确定及计算本系统采用风机盘管加新风系统，有独立的新风系统供给室内新风，即把新风处理到室内参数，不承担房间负荷。这种方案既提高了该系统的调节和运转的灵活性，且进入风机盘管的供水温度可适当提高，水管结露现象可以得到改善。5.1风机盘管加新风系统的处理过程及送风参数确定 图5.1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，L-机器露点新风处理到室内状态的等焓线，不承担室内冷负荷。而且不考虑风机温升。其中热湿比： 总送风量： 新风量： qm，w风机盘管风量： 对于M点焓值的确定： 由于 以办公室201为例进行计算；室内空气状态点取=50%5%房间热湿比为=Q/W=1344/0.171=21860kJ/kg确定各状态点参数；hR=52.7kJ/kg hs=45.2 kJ/kg hw，x=83 kJ/kgG=1.344/（52.7-45.2）=0.19kg/s满足人卫生要求的最小新风量qm，W2=3021.2/3600=0.02 kg/s10% qm计算冷量Q总=1.8KW符合要求。6 空调系统水力计算6.1空调风系统水力计算根据风管系统布置，采用假定流速法选定风管管径，进行阻力计算时，首先选定系统最不利管路（即阻力最大的一条管路）作为计算的出发点；其次根据风量和所选定的管内风速计算这一最不利管路各管段的断面尺寸；绘制风系统轴测图，对各管段各环路进行编号，标注长度和风量；确定各风管的风量，再根据主风道风速控制在56.5/，支风道风速控制在34.5/，确定各管段的断面尺寸，计算摩擦阻力和局部阻力；并联管路的阻力平衡；计算系统的总阻力；选择风机。主要计算公式：沿程阻力： Py=RL 局部阻力： Pj=Pd 总阻力损失：P=Py+Pj表6-1 民用建筑空调风速的选用编号管段建议流速最大流速1风机入口452风机出口6.5-107.5-113主风道5-6.55.5-84水平支风道3-4.54-6.55垂直支风道3-3.54-66送风口1.5-3.53-57新风入口2.54.56.1.1新风风管水力计算(1) 管段编号风管计算实例以管段0-1为例：流量G=437 m3/h,初选流速为V=4.0m/s,根据G和V查实用供热空调设计手册，得风管断面积尺寸为180120（mmmm），比摩阻Rm=0.72Pa/m；则实际流速v=4.05m/s；动压P=0.51.2 4.052=9.80Pa；摩擦阻力=1.720.72=1.26Pa；局部阻力系数，查实用供热空调设计手册可知该管段上的附件的总的局部阻力系数0.7，则局部阻力Z=9.800.7=6.86Pa；则总阻力R=1.26+6.86=8.12Pa。其他各管段参数的计算方法与管段0-11相同。(2)局部阻力系详细见阻力系数表(3)详细计算表详细见水力计算表表管段总阻力为：199.83pa。该楼层选的机组全压220Pa大于管路最不利管段总阻力199.83Pa，所以所选的机组符合要求。管路用风量调节阀进行调节使其平衡。6.2空调水系统水力计算6.2.1水力计算方法采用假定流速法和限制比摩阻，其方法计算步骤：（1）绘制冷水系统图，并对管段编号，标注长度和流量；（2）把流速控制在0.5-2m/s或限定比摩阻在100-400Pa/m；（3）根据各个管段的水量和所选的流速比摩阻确定管段的直径，计算摩擦阻力和局部阻力；（4）计算系统的总阻力。6.2.2水系统水力计算实例本层供水系统最不利管路（初端末端）水力计算（1）管道标号（2）详细负荷计算（3）局部阻力系数：6.2.3冷凝水管估算冷凝水管管径按冷量估算：7 气流组织气流组织直接影响空调系统的使用效果，只有合理的气流组织才能充分发挥送风的冷却或加热作用，均匀地消除室内热量，并能更有效地排除有害物和悬浮在空气中的灰尘。空调房间的气流流型主要取决于送风射流，送风口形式对它有直接影响。回风口的位置对室内气流流型和区域温差的影响较小。本设计主要采用侧送风。7.1布置气流组织分布风机盘管加独立新风系统使风机盘管暗装于天花板，侧送风。风机盘管和新风送风口布置在同一高度送风，风机盘管与新风口共用出风口。气流贴附于顶棚形成贴附设流，工作区处于回流区中，送风与室内空气混合充分，工作区的风速较低，温度湿度比较均匀，适用于小空间的客房及其他要求舒适性较高的场所。对于使用高静压型风机盘管和超薄顶装式空调机组的房间，使用散流器使其达到合理的气流组织。当采用顶棚密集布置下送风方式的散流器时，有可能形成平行流使工作区风速分布均匀。表7-1 散流器送风颈部最大允许风速使用场合颈部最大风速（m/s）旅馆客房、接待室、计算机房45食堂、图书馆、游艺厅、办公室56商店、旅馆、饭店67.57.2散流器选择计算散流器送风气流分布设计步骤为首先布置散流器，然后预选散流器，最后校核射流的射程和室内平均风速。 （1）散流器选型采用方形片式径向散流器平送。（2）布置散流器由办公室间数和办公室尺寸确定选用19个散流器，则201房间为例散流器的送风量为:LO=159 m3/h（3）初选散流器散流器的出风速度选定为3.0m/s，这样：=0.015由此确定选用FK-12方形散流器，风口尺寸为120120mm。（4）检查根据式, 经计算检查满足要求。（5）检查 经计算检查结果满足要求。8消声、减振、保温及防火设计空调系统的噪声除了通过空气传播到室内外，还能通过建筑物的结构和基础进行传播。例如传动的风机或压缩机所产生的整栋可直接传给基础，并以弹性波的形式从机器基础沿房屋结构传到室内，并以噪声的形式出现，可采用非刚性连接来达到消弱由及其传给基础的陈东，即在振源和基础间设避振结构如弹簧避振器、软木、橡皮等，使噪声、振动得以衰减。8.1 消声设计消声主要目的是使噪声在室内的声压级得以下降，空调房间的噪声主要来自风口。送，回风管在空调机房里采用消声静压箱以此降低噪音；在管道系统中主要是对管道风速进行限制（主风管6-8m/s，支风管3-5m/s）；风管管道转弯处设消声弯头等。具体设计如下：（1） 通风、空调和制冷机房的位置，宜布置在远离对隔振和消声有较严格要求的房间的位置，机房内部的噪声控制，应以隔振和隔声为主，吸声为辅； （2）通风机和空调系统产生的噪音，当自然衰减不能达到允许的标准时，应设置消声器或采用其他消声措施。系统所需要的消声量，应通过计算确定； （3）选择消声器，应根据系统所需消声量、噪声源频率特性和消声器的声学性能及空气动力特性等因素，经济技术比较，分别采用抗性、阻性和阻抗复合消声器； （4）选用机械设备时，要选择效果好、噪声低的产品； （5）经过消声处理后的风管，不宜穿越产生较高噪音的房间。噪声较高的风管，不宜穿越要求保持较低噪声的房间，当无法避免时，应对风管进行隔声处理； （6）设计风道时要注意风速，考虑风道自然消声，在设计弯头时加设导流叶片，尽可能的减少空气涡流现象；（7）在设计送回风处加贴软性吸声材料； （8） 注意风管的连接方法，防止串声事故发生； （9）避免外界噪声传入风管内； （10）机房尽量远离要求安静的房间。安静条件要求不同的房间不要共用一个系统，以防止他们之间串声。8.2 减振设计在空调设计中，常用的减振器有橡胶和刚弹簧两种。减振设计主要有： （1） 机组、泵及风机基础减振：每台设备宜采用单独的隔振基座，不宜设计成多台合用基座；制冷机、水泵和通风机，宜固定在隔振基座上，隔振基座可以用钢筋混凝土板或型钢较高而成。中、低压离心通风机的隔振基座，宜采用型钢机构；（2）设备减振主要通过风管和水管是的减振：管道隔振一般是通过设置绕性接管和悬吊或支撑的减振器来实现；风机进出风口与管道之间用软接，目前普遍采用双层帆布或人造皮革材料制作；水泵的进出水口处应配置橡胶绕性接管；设备与管道之间配置绕性接管或软接后，还要采取支撑会悬吊支架隔振装置。（3）常用的隔振材料有软木、海绵乳胶、玻璃纤维、防震橡胶、金属弹簧和空气弹簧。 8.3保温设计保温材料的选用原则：（1）保温性能：保温材料的热工性能主要取决于其导热系数，导热系数越大其性能越差，保温效果也就越差，因此选择低导热系数的保温材料是首要的。冷热水供回水管均需保温，冷凝水也宜保温。（2）吸水率：各种保温材料都不同程度的存在一定的吸水率，吸水率越大，表明在使用过程中材料的含水量增加越快。因此含水量的增加将使整个保温财力哦啊的导热系数加大，由此可知保温材料应选用低吸水率材料。（3）使用温度范围：保温材料不能承受较高的温度，为保证其使用寿命及安全可靠，温度控制在一定范围内。（4）使用寿命抗老化及机械强度。（5）防火性能：在高层民用建筑中，保温材料的防火性能是一个及其重要的指标，管道和设备的保温材料、应为不燃材料或难燃材料。穿越防火墙和变形缝的管道两侧各2.00mm范围内应采用不燃烧材料保温。8.4防火设计防火阀是指安装在通风、空调系统的送、回风管路上，平时呈开启状态，火灾时当管道内气体温度达到70oC时自动关闭，在一定时间内能满足耐火稳定性和耐火完整性要求，起隔烟阻火作用的阀门。排烟防火阀是指安装在排烟系统管道上，平时呈开启状态，火灾时当管道内气体温度达到280oC时自动关闭，在一定时间内能满足耐火稳定性和耐火完整性要求。起隔烟阻火作用的阀门。70度防火阀一般用在通风和空调管道上，以及通风及空调管道过防火分区或者防火墙、进机房等地方，主要作用就是发生火灾时候能切断通风及空调管路，防止火灾在管道内蔓延。本次设计采用70度防火阀。9实习总结本次设计在老师们的精心指导和耐心帮助下，终于画上了圆满的句号，他们严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。 此次设计中让我感受到了老师的良苦用心，在此表示感谢。各位老师百忙之中对我们的耐心辅导，使我受益扉浅。 参考文献（1）电子工业部第十设计研究院全国民用建筑工程设计技术措施暖通空调动力 第二版中国建筑标准设计研究所 2003（2）电子工业部第十设计研究院全国民用建筑工程设计技术措施节能专篇暖通空调动力第二版 中国建筑标准设计研究所2003（3）马最良暖通空调第三版 中国建筑工业出版社 2006（4）马最良、姚杨 民用建筑空调设计 第二版 化学工业出版社 2005（5）李竹光暖通空调规范实施手册 第二版 中国建筑工业出版社 2006（6）陈沛霖 岳孝方 空调与制冷技术手册第二版 同济大学出版社 1999（7）马最良 吕悦 地源热泵系统设计与应用第一版 机械工业出版社 2007（8）杨昌智 暖通空调工程设计方法与系统分析 第二版 中国建筑工业出版社 2006（9）俞炳丰 中央空调新技术及其应用 第一版 化学工业出版社 2004（10）陈航 中央空调工程通用图纸精粹第三版 中国水利水电出版社 200516