沧州某医院病房、手术室洁净空调系统设计.doc

郑州轻工业学院本科毕业设计（论文）题 目 沧州某医院病房、 手术室洁净空调系统设计 学生姓名 专业班级 建筑环境与设备工程11-01学 号 院 （系） 建筑环境工程学院 指导老师（职称） 完成时间 2015年6月8日 郑州轻工业学院建筑环境工程学院本科毕业设计任务书题目 沧州某医院病房、手术室洁净空调系统设计 专业 建筑环境与设备工程 学号541102040120姓名 刘庆功 一、原始资料及技术条件1. 建筑地点： 沧州2. 建筑功能： 病房、手术室3. 洁净室温度： 夏季24-26，冬季20-224. 洁净室相对湿度： 夏季50-70%，冬季30-50%二、主要内容1. 设计计算：空调热湿负荷计算、管道阻力校核。2. 设备选型：空调器选择、过滤器选择、其他零部件选择。3. 设计图样：空调及通风平面图、空调系统流程图、风系统图、机房布置图。三、基本要求1. 认真进行实习(调研)、完成实习(调研)报告。2. 阅读文献写出文献综述。3. 按统一格式完成开题报告。4. 阅读英文文献，并译成中文(不少于5000汉字)。5. 规范绘制图样，绘图不少于五张零号图。6. 英中文对照摘要，中文不少于400 字。7. 按统一格式编制设计说明书，不少于 30000字。8. 有全部设计的纸介质文档和电子文档。四、主要参考资料1 洁净度等级的国家标准和国际标准ISO 146442 洁净厂房设计规范 GB50073-20013 制药工业洁净厂房设计规范4 实验动物环境及设施 GB14925-20015 采暖通风与空气调节设计规范 GB50019-20036 微生物和生物医学实验室生物安全通用准则 WS23320027 张吉光主编净化空调M北京：国防工业出版社，20038 赵荣义等编简明空调设计手册M北京：中国建筑工业出版社，19989 陆耀庆著；实用供热空调设计手册M北京：中国建筑工业出版社，200010 赵荣义，范存养，薛殿华等.空气调节M .第三版.北京，中国建筑工业出版社，1996.11：4-10完 成 期 限：2 015.032015.06 指导教师签章： 专业负责人签章： 2015年 3 月 2 日沧州某医院病房、手术室洁净空调系统设计 沧州某医院病房、手术室洁净空调系统设计 摘 要本设计为河北省沧州市某医院病房、手术室洁净空调系统设计。该医院共两层，第二层为手术部，第三层为设备机房。第二层层高为4m，吊顶3m，二层总面积为2856 m2，总冷负荷为670kw。拟采用洁净中央空调净化系统，既能满足手术区的洁净要求,又能满足办公区的手术要求。首先计算各房间的冷、热负荷；接下来是空调方式的选择确定和部分设备的选择。根据有关规定级洁净手术室必须使用全空气系统，级洁净辅助用房及级洁净手术室可采用带高中效及其以上过滤效率过滤器的净化风机盘管加独立新风系统。办公区采用风机盘管加独立新风系统。本系统分为洁净区和非洁净区，然后对各个分区系统进行设计计算，其中包括风管、水管管径的确定、水力计算、水力平衡等，根据设计计算的结果选择各种所需的设备并且绘制风管、水管的平面图、系统图。最后对冷热源机房进行了详细设计。关键词 洁净区 非洁净区 空调系统 水力计算CANGZHOU A HOSPITAL WARD,OPERATING ROOM CLEAN AIRCONDITIONING SYSTEM DESIGNABSTRACTThe design for the Cangzhou City, Hebei Province in a hospital ward, operating room clean air conditioning system design. The hospital a total of two, the second layer is a surgery unit, the third layer is the equipment room. The second-level height 4m, ceiling 3m, total floor area of 2856 m2, the total cooling load is 670kw. It intends to adopt clean central air purification system, both to meet the requirements of the surgical area clean, but also to meet the requirements of the office area of the operation. First calculate the cold of the room, the heat load; Next is to choose the method of choice to determine the air-conditioning and some equipment. According to relevant regulations I operating room clean air system must use full, clean auxiliary buildings and clean operating room with a high school can be more efficient filtration efficiency filters and their cleaning fan coil plus an independent air system. Office area using fan coil independent air system. The system is divided into clean and non-clean area, then design calculations for each partition systems, including duct, pipe diameter is determined, hydraulic calculation, hydraulic balance, select all the necessary design calculations based on the results of the device and draw duct, pipe plan, the system of FIG Finally, the heat source room is designed in detail.KEY WORDS clean area non-clean area air conditioning system hydraulic calculationII目 录中文摘要I英文摘要II1 负荷计算11.1 工程概况11.2 土建资料11.3 气象参数11.3.1 夏季参数11.3.2 冬季参数21.3.2 室内参数21.4 冷负荷计算31.4.1 人体治疗31.4.2 照明资料41.4.3 设备资料41.4.4 新风资料41.4.5 夏季冷负荷计算公式51.4.6 湿负荷计算公式81.4.7 冬季热负荷计算公式102 空调系统的确定122.1 空调系统的划分原则122.2 风机盘管的选择132.3 空调管路管材选择133 空气处理设备选型143.1 焓湿图的计算与应用143.2 组合式空气处理机组193.3 新风处理机组203.4 风机盘管机组203.5 排风机223.6 空气过滤器233.6.1 空气过滤器的选用233.6.2 空气过滤器的布置234 水力计算234.1 水系统的水利计算244.1.1 一号立管冷冻水系统最不利环路水力计算254.1.2 热泵机房冷冻水系统最不利环路水力计算284.1.3 冷凝水系统284.2 空调系统风系统设计294.2.1 气流组织的设计294.3 空调系统风管水力计算304.3.1 计算方法304.3.2 计算举例315 冷热源方案选择316 空调机房设计326.1 主机的选型326.2 循环水泵的选型326.3 补水箱的选择与计算337 机房布置337.1 辅助设备的计算与选择337.1.1 空调系统的主要附件337.1.2 管道及设备的保温348 消声、减震及保温设计348.1 消声设计348.2 减震设计358.2.1 热泵、水泵及风机等设备的减震358.2.2 水管、风管的减震358.3 保温设计35致 谢36参考文献371 负荷计算1.1 工程概况此工程为沧州市人民医院手术部净化空调系统设计，位于河北省沧州市。二楼为手术部，三楼为设备层。二楼手术部分为洁净区和非洁净区，洁净区由洁净辅助用房和洁净手术室组成，非洁净区主要是办公和更衣的区域。二楼手术部的面积为2856m2，洁净区的面积为1923m2，共有一间洁净等级为100级的手术室1，四间洁净等级为10000级的手术室，九间洁净等级为300000级的手术室和部分洁净等级为100000级的辅助用房和一些洁净走廊。非洁净区的面积为933m2。1.2 土建资料表1-1 维护结构参数表2维护结构（名称） 传热系数（w/m2）(夏/冬)外墙：普通砼多孔砖（膨胀聚苯板）0.94内墙：普通砼空心砌块2.08手术室内衬 200mm 复合板1.42手术室内衬 400mm 复合板0.99手术室内衬 500mm 复合板0.84平开门：木（塑料）框单层实体门3.5推拉门：木（塑料）框单层玻璃门4.5窗户：钢普通单框双玻璃 612mm41.3 气象参数1.3.1 夏季参数表1-2 夏季数据大气压（Pa）室外计算干球温度（）室外计算湿球温度（最热月室外计算相对湿度(%)计算日较差（）平均风速（m/s）10026034,826.8768.42.11.3.2 冬季参数表1-3 冬季数据大气压（Pa）空调计算温度（）冬季室外计算相对湿度(%)通风计算温度（）平均风速（m/s）102470-1155-43.41.3.2 室内参数表1-4 房间室内设计参数房间名称夏季冬季换气次数温度（） 湿度(%)温度（） 湿度(%)（次/h）级手术室 246022506级手术室 246022504普通手术室 246022504清洁走廊 246022503病理切片 246022503石膏间 246022503无菌品库246022503体外循环 246022506缓冲前室 246022506洁净走廊 246022503缓冲室 246022503苏醒 246022503换车 246022503消毒室 246022501医护办公室266020501中控室 266020501护士长办公室 266020501主任办公室266020501男值班室 266020501女值班室 266020501二次换鞋266020501办公室 266020501男更衣室 266020501男浴室 266020501女更衣室 266020501女浴室 266020501一次换鞋 266020501医办室 266020501医生值班室 266020501护士长室 266020501抢救 266020501病房 266020501污物分类、清洗 266020501打包间2660205011.4 冷负荷计算1.4.1 人体治疗特大手术室不超过12人，大手术室不超过10人，中手术室不超过8人，小手术室不超过6人3，洁净辅助用房的人均面积指标为6m2/人，办公室的人均面积指标为10m2/人，走廊的人均面积指标为50m2/人4，群集系数0.92。1.4.2 照明资料洁净辅助用房和洁净手术室的照明功率密度为20W/m2，普通办公室的照明功率密度为11W/m2，走廊的照明功率密度为5W/m2。病房以及抢救室的照明功率密度为11W/m2。1.4.3 设备资料所有电热设备的功率密度均为70W/m2。1.4.4 新风资料表1-5 房间室内设计参数5房间名称新风量按规范确定按换气次数确定 按人数确定 核算值（m3/h）（m3/h）（m3/h）（m3/h）级手术室 100012246601000级手术室 800457420800普通手术室 600393540600清洁走廊 846846病理切片 5454石膏间 5454无菌品库198198体外循环 198198缓冲前室 204204洁净走廊 855855缓冲室 207207苏醒 310310换车 310310消毒室 8181医护办公室9090中控室 3030护士长办公室 3030主任办公室4848男值班室 4545女值班室 4545二次换鞋3030办公室 150150男更衣室 120120男浴室 3030女更衣室 6060女浴室 150150一次换鞋 3030医办室 4040医生值班室 150150护士长室 3030抢救 6060病房 3030污物分类、清洗 100100打包间30301.4.5 夏季冷负荷计算公式61.4.5.1 外墙负荷Q=KoFot1o-td1CaCp-tn (1-1)式中Q外墙负荷 Ko传热系数，W/( m2) Fo外墙和屋顶的面积，m2 t1o墙体冷负荷计算温度的逐时值， td1围护结构的地点修正系数， Ca外表面放热系数修正值 Ca围护结构外表面日射吸收系数的修正值 tn室内设计温度，1.4.5.2 外窗负荷Q1=FchKchCK1Ck2t1c+td2-tn (1-2)式中Q1传热部分 Kch外窗传热系数，W/( m2) Fch外窗窗口面积，m2 t1c外窗的逐时冷负荷计算温度， td2外窗逐时冷负荷计算温度的地点修正值 CK1不同类型窗框的外窗传热系数的修正值 Ck2有内遮阳设施外窗的传热系数修正值 tn室内设计温度，Q2=CsCaCnF1Jch。zdCcl。ch+Fch-F1Jsh。zdCcl。chN (1-3)式中Q2太阳辐射得热部分 Cs窗玻璃遮挡系数 Cn窗内遮阳设施的遮阳系数 Ca窗的有效面积系数 F1窗上受太阳直接照射的面积，m2 Jch。zd透过标准窗玻璃的太阳总辐射照度，W/m2 Jsh。zd透过标准窗玻璃的太阳散热辐射照度，W/m2 Ccl。chN冷负荷系数 Fch外窗面积，m21.4.5.3 人体负荷 Qr=QSCCL+Qq (1-4)QS=nCrq1 (1-5) Qq=nCr q2 (1-6)式中Qr人体散热引起的冷负荷，W QSCCL显热冷负荷，W CCL人体显热散热冷负荷系数 Qq潜热冷负荷，W q1不同室温和劳动性质时成年男子的显热量，W n空调房间内的人数，人 Cr群集系数 q2每个人散发的潜热量，W1.4.5.4 照明负荷Q=Nn1Cc1 (1-7)Q=N1+N2n1Cc1 (1-8)Q=N1n1n2Cc1 (1-9)式中Q照明负荷，W N白炽灯的功率，W N1荧光灯的功率，W N2镇流器的功率，一般取荧光灯功率的20%，W n1灯具的同时使用系数，即逐时使用功率与安装功率的比例 n2考虑玻璃反射，顶棚内通风情况的系数 Cc1照明散热形成的冷负荷系数1.4.5.5 设备负荷电热设备q=n1n2n3n4N (1-10)工艺设备和电动机都在室内 q=1000n1n2n3n4NCC1 (1-11)仅工艺设备在室内q=n1n2n3n4N Cc1 (1-12)仅电动机在室内q=n1n2n3Cc1N1- (1-13)式中q设备负荷，W N 电热设备的安装功率，W n1同时使用系数 n2同时使用系数 n3负荷系数 n4通风保温系数 电动机效率 CC1电动设备和用具散热的冷负荷系数1.4.5.6 新风负荷湿负荷W=11000wLdw-dn (1-14)显热负荷Qx=13.6wLtw-tn (1-15)全热负荷Qq=13.6wLIw-In (1-16)式中w夏季室外空调计算干球温度下密度：一般取：1.13kg/m3 L空气量 m3/h dw室外空气含湿量，g/kg干空气 dn室内空气含湿量，g/kg干空气 tw 室外空气调节计算干球温度， tn室内计算温度， Iw室外空气焓值，kJ/kg干空气 In室内空气焓值，kJ/kg干空气1.4.6 湿负荷计算公式1.4.6.1 人体湿负荷Wr=nCrw (1-17)式中Wr人体的散湿量，g/h n空调房间内的人数，人 Cr群集系数 w每个人的散湿量，g/h经计算可得所有房间的冷负荷和湿负荷和湿负荷表1-6 沧州市人民手术部净化工程冷负荷计算书略表楼号楼层房间房间面积工程负荷最大值时刻(14点)的各项负荷值房间最大负荷总冷负荷总湿负荷总冷指标总湿指标m2Wkg/hW/m2kg/hm2W1号楼2层级手术室58.324916.51.6984.30.034939.19级手术室38.162751.61.0872.10.032751.56普通手术室OP6OP1132.827560.92840.032755.98普通手术室OP1247.54734.41.3899.70.034734.41普通手术室OP131447.541701.3887.80.034169.98无菌品库22536.40.1824.40.01536.41病理切片6351.10.1558.50.03351.09石膏间6246.10.15410.03246.09清洁走廊944198.40.3144.704306.93消毒室9953.90.091060.01953.9体外循环111331.60.18121.10.021762.89缓冲前室126690.1855.70.01668.98洁净走廊951716.70.3518.101716.67缓冲室231540.90.18670.011540.94无菌品库18761.40.1842.30.01761.41苏醒34.51259.70.2736.50.011259.73换车34.516740.4748.50.011674.03无菌品库221585.70.1872.10.011585.72护士长办公室13553.10.142.50.01561.64中控室8.6473.70.1755.10.02487.3医护办公室28.31152.30.340.70.011172.23主任办公室161156.70.172.30.011601.8男值班室15909.30.160.60.011369.38女值班室16.7769.60.146.10.011036.63二次换鞋10.6515.60.148.60.01522.88男更衣471529.50.532.50.011556.56男浴室12.8367.40.228.70.02377.52女更衣391507.10.438.60.011534.4女浴室12.4363.30.229.30.02373.14一次换鞋24593.30.224.70.01609.29医办室49.51885.80.538.10.011974.39医生值班11.2423.60.137.80.01430.85主任办公室20689.20.134.50.01774.08护士长室12.57550.160.40.01842.91抢救49.52273.10.8545.90.022384.02病房*319992.50.1352.20.011093.68病房191146.30.1360.30.011249.3打包间11.41049.30.41920.041062污物分类，清洗32.72925.20.8189.50.022925.21号楼小计253686373.724.3634.10.0186373.7工程合计253686373.724.3634.10.0186373.71.4.7 冬季热负荷计算公式1.4.7.1 通过围护结构的基本耗热量计算公式Qj=FKtn-twn (1-18)式中Qj基本耗热量,W K传热系数, W/( m2) F计算传热面积,m2 tn冬季室内设计温度, twn 采暖室外计算温度, 温差修正系数1.4.7.2 附加耗热量计算公式Q=Qj1+ch+f+lang1+fg1+jan (1-19)式中Q考虑各项附加后，某围护的耗热量,W Qj某围护的基本耗热量,W ch朝向修正 f风力修正 lang两面外墙修正 fg房高附加 jan间歇附加率1.4.7.3 冷风渗透计算Q=0.28CppwnVtn-twn (1-20)式中Q通过门窗冷风渗透耗热量，W Cp干空气的定压质量比热容=1.0056kJ/(kg) pwn采暖室外计算温度下的空气密度，kg/m3 V渗透冷空气量，m3/h tn冬季室内设计温度， twn采暖室外计算温度，1.4.7.4 外门开启冲入冷风耗热量计算公式Q=Qjkq (1-21)式中Q通过外门冷风侵入耗热量，W Qj某围护的基本耗热量，W kq外门开启外门开启冲入冷风耗热量附加率2 空调系统的确定2.1 空调系统的划分原则空调管路系统的环路依据不同，划分原则不同。表2-1空调管路系统的划分原则序号依据划分原则1负荷特性根据建筑不同的朝向划分不同的环路根据内区与外区负荷划分不同的环路根据室内热湿比大小，将相同或接近的房间划分为一个系统或环路2使用功能按房间的功能、用途、将基本相同的者划分为一个区域或组成一个系统按使用时间的不同进行划分，将使用时间相同或相近的房间划分为一个系统或环路 3空调房间的布置根据平面位置的不同进行分区设置4建筑层数在高层建筑中，根据设备、管路、附件等的承压能力，水系统按竖向分区，以减少系统内的设备承压。为了使用灵活，方便，也可按竖向将若干层组合成一个系统，分别设置管路系统。在高层建筑中，通常在公共部分与标准层之间设置转化层；因此，通常在设计中空调管路系统也常以转化层进行竖向分区。2.2 风机盘管的选择风机盘管是中央空调理想的末端产品，由热交换器，水管，过滤器，风扇，接水盘，排气阀，支架等组成。表2-2风机盘管型号参数型号风量供冷量供热量水流水阻力(m3/h)(w)(w)(kg/h)(kap)FP-343401800270035030FP-515102700405048030FP-686803600540068030FP-858504500675078030FP-10210205400810091040FP-1361360720010800114040FP-1701700900013500127040FP-20420401080016200146040FP-238238012600189001460502.3 空调管路管材选择表2-3空调管路管材选择公称直径(mm)可选用管材150普通水煤气钢管或无缝钢管200-500螺旋缝电焊钢管或无缝钢管500-700螺旋缝电焊钢管或钢板卷焊管700钢板卷焊管3 空气处理设备选型3.1 焓湿图的计算与应用下面以级手术室全空气一次回风举例，由负荷计算算出该手术室室内冷负荷4.9165KW，室内湿负荷为1.69kg/h，新风量1224 m3/h。室内空气状态：设计温度24，相对湿度60%。室外空气状态：日平均干球温度34.8，相对湿度76%，送风温差为2。则根据焓湿图算出夏季一次回风:送风量m3/h: 5839.88新风量m3/h: 1224回风量m3/h: 4615.88新风比%: 20.96热湿比: 10473机组总冷量kW: 33.9754室内冷负荷kW: 4.9165新风负荷kW: 19.8543再热冷负荷kW: 9.2046总湿负荷kg/s: 0.00656499室内湿负荷kg/s: 0.000469444新风湿负荷kg/s: 0.00609745混风点-C:大气压力Pa: 100260干球温度: 26.3湿球温度: 21.7相对湿度%: 67.5含 湿 量g/kg: 14.7焓kJ/kg: 64.0露点温度: 19.7密度kg/m3: 1.155送风点-O:大气压力Pa: 100260干球温度: 22.0湿球温度: 17.7相对湿度%: 66.2含 湿 量g/kg: 11.1焓kJ/kg: 50.3露点温度: 15.2密度kg/m3: 1.174露 点-L:大气压力Pa: 100260干球温度: 17.1湿球温度: 16.0相对湿度%: 90.0含 湿 量g/kg: 11.1焓kJ/kg: 45.2露点温度: 15.2密度kg/m3: 1.194图3-1 一次回风系统过程线图下面在以普通手术室风机盘管加独立新风举例，由负荷计算算出该手术室室内冷负2.756KW，室内湿负荷为0.92kg/h，新风量600m3/h。室内空气状态：设计温度24，相对湿度60%。室外空气状态：日平均干球温度34.8，相对湿度76%，送风温差为4，新风管温升为2。则根据焓湿图算出夏季风机盘管系统:(新风处理到等焓线)送风量m3/h: 1651.55新风量m3/h: 600回风量m3/h: 1051.55新风比%: 36.3296热湿比: 10784.3FCU冷量kW: 3.1401FCU显热冷量kW: 1.62468新风AHU冷量kW: 9.73248房间冷负荷kW: 2.756新风管温升负荷kW:0.3841注: 新风不承担室内冷负荷.送风点-O