产妇科医院空调设计--本科毕业设计.doc

石家庄铁道大学毕业设计第一章 绪论1.1 工程概况本次设计的建筑位于石家庄市，建筑分区为寒冷地区。建筑功能为妇产科医院，总建筑面积大约为16410，其中地上12层，地下2层，其中地下一层为机房和工作人员的澡堂等，地下二层为车库。地上主要有各种医用功能用房。1.2 设计内容设计内容包括：对该建筑（不包括地下层）的空调冷热负荷的计算；空调系统的了解与系统方案的确定；冷热源的选择；空调末端处理设备的选型；风系统的设计、布置与阻力计算；室内送风方式的选定；水系统的设计、布置与水力计算，水系统动力设备的选型及附属设备的设计、选择；风管设备与冷水管道的保温；消声防振设计；防排烟通风设计等内容；主机房的设计和绘制施工图纸；撰写说明书。第二章 空调负荷计算2.1 空调负荷计算参数2.1.1室外气象参数该建筑位于石家庄市，建筑气候分区为寒冷地区。夏季空调室外干球温度（）：35.20夏季通风室外干球温度（）：30.80夏季空调室外湿球温度（）：26.80夏季空调室外日平均温度（）：30.10冬季室外空调计算干球温度：（）-8.60冬季室外空调计算相对湿度（）：542.1.2室内设计参数根据该建筑的功能分析，该建筑的空调房间的用途主要有办公室、各种疗养室、手术室、病房、休息室、库房、仪器室等等。所以根据规范查得各种用途的房间室内参数范围为：表2-1-1 本次设计中室内设计参数范围夏季冬季温度相对湿度%温度相对湿度病房252718224055手术室、产房2225356022263560检查室、诊断室252718204060注：1. 由于婴儿及孕妇的抵抗力弱且易受外来环境因素的影响，故在本次设计中对该建筑的抢救室、胎心监护、抚触洗澡换药治疗、妊娠合并性病、手术室均按手术室、产房的设计参数进行计算均采用手术室、产房的设计参数。 2. 其余房间按各自职能选取相应的计算参数。表2-1-2 本次设计中室内设计参数的选定房间类型夏季室内计算参数冬季室内计算参数室内温度相对湿度室内温度相对湿度普通病房25602055手术室22502350办公室25602060走廊256020602.1.3围护结构热工参数外墙材料：外粉刷（20mm）+钢筋混凝土2500（30mm）+加气混凝土泡沫混凝土700（125mm）+混凝土板、喷白浆（125mm）内墙材料：外粉刷（20mm）+加气混凝土泡沫混凝土700（200mm）+内粉刷（20mm）外窗材料：平板玻璃（5mm）+热流水平（垂直）10mm（16mm）+平板玻璃（5mm）内窗材料：平板玻璃（12mm）+热流水平（垂直）10mm（8mm）+平板玻璃（12mm）外门材料（一层大门）：平板玻璃（6mm）+热流水平（垂直）10mm（）10mm+平板玻璃（6mm）屋面材料：砾砂外表层（5mm）+卷材防水层（5mm）+水泥砂浆（20mm）+沥青乳化沥青膨胀珍珠岩300（200mm）+隔汽层（5mm）+水泥砂浆（20mm）+钢筋混凝土2500（35mm）+内粉刷（20mm）特殊说明：以上材质的顺序是从外到内。经查询所得的热工参数见下表：表2-1-3 本次设计中维护结构的热工参数传热系数（）传热衰减传热延迟（h）夏季冬季外墙0.70.70.3110.8内墙0.890.90.488外窗2.012.0510.4内窗2.882.960.990.9外门2.512.5710.5屋面0.410.410.2213.12.2冷负荷计算的理论准备以下一切有关负荷计算的理论依据都是参考规范的。2.1.1空调区得热量的构成1. 通过围护结构传入的热量；2. 透过外窗进入的太阳辐射热量；3. 人体散热量；4. 照明散热量；5. 设备、器具、管道及其他内部热源的散热量；6. 食品或物料的散热量；7. 渗入空气带入的热量；8. 伴随各种散失过程产生的潜热量。2.2.2 空调区冷负荷的构成空调区的夏季冷负荷，应根据上述各项的热量的种类、性质以及空调区的蓄热特性，分别进行逐时转化计算，确定出各项冷负荷，而不应将得热量直接视为冷负荷。2.3 冷负荷计算的理论依据2.3.1 外墙、架空楼板或屋面的传热冷负荷外墙、架空楼板或屋面传热形成的计算时刻冷负荷，可按下式计算： （2-3-1）式中 F计算面积，；K传热系数，； 计算时刻，h； 温度波的作用时刻，即温度波作用与围护结构外侧的时刻，h； 作用时刻下的冷负荷计算温度，简称冷负荷温度，可查相关规范，； 负荷温度的地点修正值，； 室内计算温度，；2.3.2 外窗的温差传热冷负荷通过外窗温差传热形成计算时刻冷负荷可按下式计算： （2-3-2）式中 窗框修正系数，查相关规范； K窗玻璃的传热系数，查相关规范，； 计算时刻下的冷负荷温度，查相关规范，； 地点修正系数，查相关规范，。2.3.3 外窗的太阳辐射冷负荷透过外窗的太阳辐射形成的计算时刻冷负荷，应根据不同情况分别进行计算。1. 外窗无任何遮阳设施的辐射负荷 （2-3-3）式中 窗的构造修正系数，查相关规范； 地点修正系数，查相关规范； 计算时刻下，透过无遮阳设施窗玻璃太阳辐射的冷负荷强度，查相关规范，。2. 外窗只有内遮阳设施的辐射负荷 （2-3-3b）式中 内遮阳系数，查相关规范； 计算时刻下，透过有内遮阳设施窗玻璃太阳辐射的冷负荷强度，查相关规范，。3. 外窗只有外遮阳板的辐射负荷 （2-3-3c） 式中 窗口受到太阳照射时的直射面积，具体算法查相关规范，； 计算时刻下，透过无遮阳设施窗玻璃太阳散射辐射的冷负荷强度，查相关规范，。4. 外窗既有内遮阳设施又有外遮阳板的辐射负荷 （2-3-3d）式中 计算时刻下，透过有内遮阳设施窗玻璃太阳散射辐射的冷负荷强度，查相关规范，。2.3.4 内维护结构的传热冷负荷1. 内窗温差传热的冷负荷当相邻空间通风良好时，内窗温差传热形成的冷负荷可按式（2-3-2）计算。2. 其他内围护结构温差传热的冷负荷当相邻房间通风良好时，内墙或间层楼板由于温差传热形成的冷负荷可按下式估算： （2-3-4）式中 夏季空调室外计算日平均温度，查相关规范，。3. 相邻空间有发热量时内维护结构温差传热的冷负荷当邻室存在一定的发热量时，通过空调房间内窗、内墙、间层楼板或内门等内维护结构温差传热形成的冷负荷Q（W），可按下式计算： （2-3-4b）式中 邻室温升，可根据邻室散热强度查相关规范，。2.3.5 人体显热冷负荷人体显热散热形成的计算时刻冷负荷，可按下式计算： （2-3-5）式中 n计算时刻空调区内总人数，当缺少数据时，可根据空调区的使用面积查相关规范所得； 群集系数，查相关规范； 一名成年男子小时显热散热量，查相关规范，W； 计算时刻，h； T人员进入空调区的时刻，h； 从人员进入空调区的时刻算起到计算时刻的持续时间，h； 时刻人体显热散热的冷负荷系数，查相关规范。2.3.6 灯具冷负荷照明设备散热形成的计算时刻冷负荷，应根据灯具的种类和安装情况分别计算。1. 白炽灯散热形成的冷负荷白炽灯散热形成的冷负荷，可按下式计算： （2-3-6）式中 同时使用系数，当缺少实测数据时，可取0.60.8； N灯具的安装功率，W，当缺少数据时，可根据空调区使用的面积和相关规范给出的照明功率密度指标推算； 计算时刻，h； T开灯时刻，h； T从开灯时刻算起到计算时刻的持续时间，h； T时刻灯具散热的冷负荷系数，查相关规范。2. 荧光灯散热形成的冷负荷（1）镇流器设在空调区之外的荧光灯此种情况下的灯具散热形成的冷负荷，计算公式同式（2-3-6）。（2）镇流器设在空调区之内的荧光灯此种情况下的灯具散热形成的冷负荷，可按下式计算： （2-3-6b）（3）安装在空调房间吊顶玻璃罩之内的荧光灯此种情况下的灯具散热形成的冷负荷，可按下式计算： （2-3-6c）式中 考虑玻璃反射及罩内通风情况的系数。当荧光灯罩有小孔，利用自然通风散热于顶棚之内时，取为0.50.6；当荧光灯罩五小孔时，可视顶棚内的通风情况取为0.60.8。2.3.7 设备显热冷负荷确定设备显热散热形成冷负荷的计算过程应分两步进行：第一步，需要正确计算各种情况下的设备散热量，然后才有可能对此散热量进行冷负荷的转化计算。1. 电热工艺设备的散热量电热设备的散热量可按下式计算： （2-3-7）式中 同时使用系数，即同时使用的安装功率与总安装功率之比，一般为0.51.0； 安装系数，即最大实耗功率与安装功率之比，一般可取0.70.9； 负荷系数，即小时平均实耗功率与最大实耗功率之比，一般取0.40.5； 通风保温系数，查相关规范。 N电热设备总安装功率，W。2.设备显热形成的冷负荷计算设备显热散热形成的计算时刻冷负荷，可按下式计算： （2-3-7b）式中 热源的显热散热量，按式（2-7）计算，W； 计算时刻，h； T热源投入使用的时刻，h； T从热源投入使用的时刻算起到计算时刻的持续时间，h； T时间设备、器具散热的冷负荷系数，查相关规范。2.3.8 散湿量与潜热冷负荷1.人体散湿量计算时刻的人体散湿量，可按下式计算： （2-3-8）式中 群集系数，查相关规范； 计算时刻空调区内总人数； 一名成年男子小时散湿量，查相关规范，。2.人体散湿形成的潜热冷负荷计算时刻人体散湿形成的潜热冷负荷，可按下式计算： （2-3-8b）式中 计算时刻空调区内的总人数； 一名成年男子小时潜热散热量，查相关规范，W。2.3.9 各个环节的计算冷负荷1.空调区的计算冷负荷空调区计算冷负荷的确定方法是：将此空调区的各分项冷负荷按各计算时刻累加，得出空调区总冷负荷逐时的时间序列，之后找出序列中的最大值，即作为该空调区的计算冷负荷。2.空调冷源的计算冷负荷空调冷源的计算冷负荷，应根据所服务的各空调系统的同时使用情况，并考虑输送系统和换热设备的冷量损失，经计算确定。2.4 热负荷计算的理论依据2.4.1 热负荷的组成主要有围护结构失热量、冷风渗透耗热量、冷风侵入耗热量注：对于集中供暖分户热计量供暖系统，在确定户内采暖设备容量和计算户内管道时，应考虑间歇供暖和分室调节引起的隔墙或楼板传热，计入向邻户传热引起的耗热附加即户间传热负荷，但户间传热负荷不统计在供暖系统的总负荷内，即共用立管负荷2.4.2 维护结构传热耗热量围护结构传热耗热量可用下式计算： （2-4-2）式中 围护结构的基本耗热量形成的热负荷，（W）； 围护结构的温差修正系数；围护结构面积（）；围护结构的传热系数W/()；冬季采暖室内设计温度（）；冬季采暖室外设计温度（）；朝向修正系数，由于兰州地区的日照比较充分，所以北向取10%、南向取-20%、东、西向取-5%；外门修正系数，当为一道门时，为建筑楼层数。2.4.3 冷风渗透耗热量围护结构冷风渗透耗热量可用下式计算： （2-4-3）式中 冷风渗透耗热量（W）； 冷空气的定压比热，=1KJ/（kg）； 供暖室外计算温度下的空气密度，可由计算； 在基准高度风压单独作用下，通过每米门、窗隙渗入室内的冷空气量，m/（m/h），值可根据冬季室外平均风速查2009全国工程设计技术措施得到； 门窗缝隙的计算长度，m；风压单独作用下，渗透空气量的朝向修正系数，按课本附录A中A-6采用。2.4.4 户间传热负荷户间传热负荷可用下式计算： （2-4-4）式中 -户间传热总负荷（W）； -户间楼板或隔墙的传热系数W/（K）； -户间楼板或隔墙的传热面积（）；-户间传热量附加率，对于顶层或底层房间取75%，标准层取50%；-户间传热计算温差（），取6。2.4.5 户内总热负荷户内总热负荷可用下式算出大概热负荷： （2-4-5） 、分别为上面所求得的热负荷。2.4.6 新风冷热负荷的计算新风冷（热）负荷可按以下公式计算： （2-4-6）式中 G新风的质量流量，； h室内外空气的焓差，其中计算冷负荷时， ；计算热负荷时，。分别为室内外焓值。2.5 房间负荷计算举例本次设计只针对一个房间的负荷进行手算，用来验证鸿业专业软件计算出负荷的可用性。手算5001房间的负荷，将其列入下面的表中331. 东外墙负荷计算表2-5 东外墙负荷计算计算时刻7:008:009:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:0019:00t-13121111101098888910F21.7821.7821.7821.7821.7821.7821.7821.7821.7821.7821.7821.7821.78K0.790.790.790.790.790.790.790.790.790.790.790.790.79CLQ223.68 206.47 189.27 189.27 172.06 172.06 154.86 137.65 137.65 137.65 137.65 154.86 172.06 2. 东外窗日射得热负荷计算2-5b 东外窗日射得热负荷计算表计算时刻7:008:009:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:0019:00Jj.324398427350320290168154137116976547F2.162.162.162.162.162.162.162.162.162.162.162.162.16CLQ503.88 618.97 664.07 544.32 497.66 451.01 261.27 239.50 213.06 180.40 150.85 101.09 73.09 3. 东外窗瞬变得热负荷计算2-5c 东外窗瞬变得热负荷计算表计算时刻7:008:009:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:0019:00t-2345678899887F2.162.162.162.162.162.162.162.162.162.162.162.162.16K2.012.012.012.012.012.012.012.012.012.012.012.012.01CLQ8.68 13.02 17.37 21.71 26.05 30.39 34.73 34.73 39.07 39.07 34.73 34.73 30.39 4. 南外墙负荷计算2-5d 南外墙负荷计算计算时刻7:008:009:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:0019:00t-1211111010109877766续表 2-5cF20.7620.7620.7620.7620.7620.7620.7620.7620.7620.7620.7620.7620.76K0.790.790.790.790.790.790.790.790.790.790.790.790.79CLQ196.80 180.40 180.40 164.00 164.00 164.00 147.60 131.20 114.80 114.80 114.80 98.40 98.40 5. 南外窗日射得热负荷计算表2-5d 南外窗日射得热负荷计算表计算时刻7:008:009:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:0019:00Jj.44621001542302902502271861421139059F4.324.324.324.324.324.324.324.324.324.324.324.324.32CLQ136.86 192.84 311.04 479.00 715.39 902.02 777.60 706.06 578.53 441.68 351.48 279.94 183.51 6. 南外窗瞬时得热冷负荷计算表2-5e 南外窗瞬时得热冷负荷计算表计算时刻7:008:009:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:0019:00t-2345678899887F4.324.324.324.324.324.324.324.324.324.324.324.324.32K2.012.012.012.012.012.012.012.012.012.012.012.012.01CLQ17.37 26.05 34.73 43.42 52.10 60.78 69.47 69.47 78.15 78.15 69.47 69.47 60.78 7. 人体显热冷负荷计算表2-5f 人体显热冷负荷计算表 计算时刻7:008:009:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:0019:00 X-T0.50.780.850.890.920.930.950.950.960.970.970.970.5CLQ89.45 139.53 152.06 159.21 164.58 173.82 169.95 169.95 171.73 173.52 173.52 173.52 89.45 8. 人体潜热冷负荷计算 经过计算得人体潜热冷负荷为109.47W9. 灯具冷负荷计算表2-5g 灯具冷负荷计算表计算时刻7:008:009:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:0019:00 X-T0.20.10.10.640.620.450.20.150.080.060.410.40.2CLQ1648282524.8508.436916412365.649.2336.232816410. 设备显热冷负荷计算表2-5h 设备显热冷负荷计算表计算时刻7:008:009:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:0019:00 X-T0.770.90.930.950.960.970.970.980.980.980.980.990.23CLQ477.4558576.6589595.2601.4601.4607.6607.6607.6607.6613.8142.611. 各项负荷汇总表2-5i 各项负荷汇总表计算时刻7:008:009:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:0019:00东外墙CLQ223.68 206.47 189.27 189.27 172.06 172.06 154.86 137.65 137.65 137.65 137.65 154.86 172.06 东外窗日射CLQ503.88 618.97 664.07 461.89 329.70 451.00 261.27 239.50 213.06 180.40 150.85 101.09 73.09 东外窗瞬变CLQ8.68 13.02 17.37 21.71 26.05 30.39 34.73 34.73 39.07 39.07 34.73 34.73 30.39 南外墙CLQ196.80 180.40 180.40 164.00 164.00 164.00 147.60 131.20 114.80 114.80 114.80 98.40 98.40 南外窗日射CLQ136.86 192.84 311.04 479.00 637.63 902.10 765.16 706.06 578.53 441.68 351.48 279.94 183.51 南外窗瞬变CLQ17.37 26.05 34.73 43.42 52.10 60.78 69.47 69.47 78.15 78.15 69.47 69.47 60.78 人体显热CLQ89.45 139.53 152.06 159.21 164.58 173.00 169.95 169.95 171.73 173.52 173.52 173.52 89.45 人体潜热109.47 109.47 109.47 109.47 109.47 109.47 109.47 109.47 109.47 109.47 109.47 109.47 109.47 照明CLQ508.4237.816412398.436965.657.449.2336.2606.8672.4713.4设备CLQ477.4558576.6589595.2601.4601.4607.6607.6607.6607.6613.8142.6总计2271.99 2282.57 2399.01 2339.97 2349.20 3033.21 2379.51 2263.03 2099.28 2218.55 2356.37 2307.67 1673.16 由以上表可以看出该建筑的最大负荷出现在12:00，为3033.21W。这是由于有东外窗的原因。经软件算得的该房间的负荷为3450.3W。相差率为（3450.33033.21）3450.3=12.1%15%。所以软件计算的负荷可信。第三章 空调系统的设备选型3.1 风机盘管的选型由于本次设计的建筑是小布局，小空间型的，所以本系统选为风机盘管加独立新风系统，每间房间根据所计算的冷负荷选择风机盘管，走廊布置吊顶新风机。新风不承担室内冷负荷，根据房间的冷负荷（不包括新风），来选择合适冷量的风机盘管，风机盘管为湿式风机盘管。本次设计中选格力风机盘管，由附表B的各个房间的负荷所选的风机盘管型号主要有FP-5WA和FP-3.5WA两种，选用同种型号的风机盘管主要是为了水利的平衡，运行更加稳定。表3-1 风机盘管的参数设备型号风量（）制冷量（W）制热量（W）FP-3.5WA36521103315FP-5WA525290047163.2 新风机组的选型由风量的大小及新风处理所需的冷量来选择新风机组。新风处理所需的冷量可按下式计算： （3-2）式中 G新风的质量流量，； 室外空气焓值，； 室内空气设计状态点时的焓值，。综合以上因素及建筑空间的影响最终确定选用以下空调机组：表3-2 新风机组的参数设备型号风量（）制冷量（W）制热量（W）台数MKSO3D4Y/C300017100267004MKSO7D4Y/C700039800660001MKSO8D4Y/C800045500731009第四章 水管水利计算4.1 相关计算公式：4.1.1 沿程阻力计算可按下式计算 (4-1-1)式中 R单位长度直管段的摩擦阻力，；摩擦阻力系数，m；水的密度，kg/m； v水的流速，； d管道直径，m。4.1.2 局部阻力计算可按下式计算 （4-1-2）式中 管道配件的局部阻力系数； 水的密度，kg/m； v水的流速，m/s。4.2 水管水利计算举例以一层左侧水管布置为例。为了减少水管的不平衡率，本次设计采用的是同程式水管连接。详见一层左侧水管平面布置图，如下图4-2。图4-2 一层左侧水管平面图由专业软件算得一层左侧的水系统的相关参数见表4-2表4-2 一层左侧水系统的各种水利计算相关参数表编号负荷(w)流量(kg/h)公称直径流速(m/s)比摩阻(Pa/m)动压(Pa)局阻系数沿程阻力(Pa)局部阻力(Pa)总阻力(Pa)FG1377006483.23500.817195.1333.260273.160273.16FG2377006483.23500.817195.1333.2611219.36333.261552.62FG3377006483.23500.817195.1333.26139.02333.26372.28FG4377006483.23500.817195.1333.26179.32333.26412.58FG155800997.42200.781596.16305.231.5119.23457.84577.07FH1377006483.23500.817195.1333.260721.880721.88FH2377006483.23500.817195.1333.2614036.86333.264370.12FH3377006483.23500.817195.1333.261351.18333.26684.43FH4348005984.52500.754167.43283.963138.42851.88990.3FH5319005485.81500.691141.85238.610.1202.5223.86226.39FH6290004987.1500.628118.35197.190.1426.0719.72445.79FH7261004488.39500.56596.95159.730.1378.1115.97394.08FH8261004488.39500.56596.95159.7320319.46319.46FH9203003490.97400.735222.56269.812867.99539.621407.62FH10174002992.26400.63166.04198.230.1647.5519.82667.37FH11145002493.55320.69236.41238.140.192223.81945.81FH12116001994.84320.552154.94152.410.1604.2715.24619.51FH13116001994.84320.552154.94152.4120304.82304.82FH145800997.42200.781596.16305.232342.25610.45952.7FH155800997.42200.781596.16305.232119.23610.45729.69E22900498.71200.391161.7376.314.52632.011144.613576.62由上表可求得各个环路的不平衡率，详见表4-2b表4-2b 各个环路不平衡率的统计表编号负荷(w)流量(kg/h)环路阻力(Pa)最不利环路阻力(Pa)环路不平衡率(%)环路12900498.7128060.6730544.38.13环路22900498.7130544.330544.30环路32900498.7128350.2630544.37.18环路42900498.7128040.0430544.38.2环路52900498.7128984.4130544.35.11环路62900498.7128430.930544.36.92环路72900498.7127895.4330544.38.67环路82900498.7129346.5430544.33.92环路92900498.7128273.2530544.37.44环路102900498.7128876.8830544.35.46环路112900498.7128287.8330544.37.39环路122900498.7128479.0230544.36.76环路132900498.7127947.830544.38.5由上表可以看到，所有环路中的不平衡率都小于10%，故此系统在一定的调节之后，调成满足上述参数的要求方可满足水利计算的要求。此水系统的设置方案可行。其他各层的水利计算由专业软件一并算出，其不平衡率和各种参数都是符合要求的，在这不一一列出。具体事宜需协同专业人员并与其共同解决。第五章 风管水利计算5.1 风系统水利计算时的相关要求因为该建筑为医院，所以应属于公共建筑。在风系统的设计中，应将干管的风速控制在5.0以内，最大不应超过8。从支管上接出的风管速度应控制在4的范围内，最大不应超过6。回风口的吸风速度的控制为：回风口的位置位于房间上部时，最大吸风速度应不大于4.0；房间下部不靠近人经常停留的地点时应不大于3；房间下部靠近人经常停留的地点不应大于1.5。5.2 风系统水利计算原理1. 沿程阻力计算：沿程阻力计算可用以下公式进