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1、北京理工大学珠海学院2016届本科生毕业设计长沙某医院洁净空调系统设计学 院：专 业：姓 名：指导老师：工业自动化学院能源与动力工程叶伟良学 号：职 称：160407103221饶国燃工程师中国珠海二二零年四月5诚信承诺书本人郑重承诺：本人承诺呈交的毕业设计长沙某医院洁净空调系统设计是在指导教师的指导下，独立开展研究取得的成果，文中引用他人的观点和材料，均在文后按顺序列出其参考文献，设计使用的数据真实可靠。本人签名： 叶伟良日期： 2020 年 4 月 1 日长沙某医院洁净空调系统设计摘 要本设计为湖南省长沙市某医院大楼洁净空调系统设计，本着为医院提供经济适用的方案、为医疗提供洁净的操作环境为
2、原则。该医院共两层，层高3.2m，面积4322，拟洁净区域采用分散式全空气系统，非洁净区域采用风机盘管加独立新风系统，每一个末端装置都设置调节系统和电源开关，此方案可以独立独自调节与控制各房间的温度、湿度，占用面积少，亦可实现集中供冷。设计内容：查找建筑物平面建筑图，搜集当地气象相关资料；用天正暖通把建筑信息及房间信息输入，对每间房间的冷负荷和湿负荷进行计算；接下来是确定适合本工程的系统方案并规划好空调系统分区，计算好之后根据计算结果选择末端装置与空调机组，接下来选择冷冻水系统，布置空调水路并进行水管水力计算，更新水管管径，控制并联管道不平衡率，随后选择气流组织，布置风管并进行风管水力计算，更
3、新风管管径，最后选择机房设备并进行布置。本设计经过认真严谨的计算、校核及设计，达到了空调设计的标准。关键词：洁净空调；全空气系统系统；风机盘管。Design of clean air conditioning system in a hospital in ChangshaAbstractThis design is a clean air-conditioning system for a hospital building in Changsha, Hunan Province. It is based on the principle of providing economical an
4、d applicable scheme for hospital and clean operating environment for medical treatment. The hospital has two floors, a height of 3.2 m, an area of 4322, the proposed clean area uses a decentralized full air system, the unclean area uses a fan coil plus an independent fresh air system, each end devic
5、e is equipped with a regulating system and power switch, this scheme can independently adjust and control the temperature and humidity of each room, occupy less area, can also achieve centralized cooling. Design Content: Find the building plan, collect the local meteorological data; input the buildi
6、ng information and room information with Tianzheng HVAC, calculate the cooling load and wet load of each room; Next is to determine the system plan suitable for this project and plan the air conditioning system partition, after the calculation, select the terminal device and air conditioning unit ac
7、cording to the calculation result, then select the chilled water system, arrange the air conditioning waterway and carry on the water pipe hydraulic calculation, update the pipe diameter, control the imbalance rate of parallel pipe, then select the air flow organization, arrange the air duct and car
8、ry on the air duct hydraulic calculation, update the air duct diameter, finally select the machine room equipment and carry on the air conditioning unit, then select the chilled water system, arrange the air conditioning waterway and carry on the water hydraulic calculation, then select the air flow
9、 organization, arrange the air duct and carry on the air duct hydraulic calculation, update the air duct diameter, finally select the machine room equipment and carry on the air conditioning unit. Layout.The design through careful and rigorous calculation, check and design, to meet the air condition
10、ing design standards.Keywords: Clean air conditioning; all air system; fan coil.目 录1 建筑资料11.1 气象参数11.2 建筑概况及工况设定12 空调系统的负荷计算32.1 冷负荷计算32.2 室内空调设计参数32.3 夏季工况冷负荷计算书42.3.1 外围护结构逐时冷负荷42.3.2 内维护结构逐时冷负荷42.3.3 外玻璃窗瞬变传热下的冷负荷52.3.4 透过玻璃窗日射得热逐时冷负荷52.3.5 设备散热形成的冷负荷计算62.3.6 照明散热逐时冷负荷12.3.7 人体散热逐时冷负荷12.3.8 夏季空调新
11、风冷负荷22.4 冷负荷的计算过程及结果22.5 宿舍各房间负荷计算结果53 空气处理方案83.1 方案比较84 设备的选型94.1 空气处理过程94.1.1 全空气一次回风系统夏季处理过程94.1.2 风机盘管加新风系统夏季处理过程计算114.2 设备选型参数134.3 组合式空气处理机组选型164.4 风机盘管加独立新风系统选型184.5 新风机组选型214.6 排风机选型224.7 空气过滤器234.7.1 空气过滤器的选用234.7.2 空气过滤器的布置235 空调水系统设计与计算255.1 空调水系统介绍与优缺点的比较255.2 确定冷冻水系统形式265.3 水力计算265.3.1
12、水系统的水力计算265.3.2 二层冷冻水系统最不利环路水力计算285.3.3 冷凝水系统326 空调风系统设计原则336.1 通风管道的选择336.2 房间气流组织设计336.3 风管管径及风口尺寸计算356.4 风管水力计算366.4.1 医院1层的风管水力计算377 空调机房设计387.1 冷源及相关设备的选型387.2 主机的选型387.3 循环水泵的选型398 防腐和保温409 洁净空调系统深化图解41总结42致谢44附录451 建筑资料本次设计的建筑主体为长沙某医院，地处湖南省长沙市。其范围是东经113度08分，北纬28度。长沙市地处中国华中地区，湘江下游，属亚热带季风气候，风清宜
13、人，降水丰富。首层门诊部设为非洁净区，二楼手术部设为洁净区与非洁净区，三层设为设备层。1.1 气象参数表1.1 长沙市夏季室外气象参数表1.2 长沙市冬季室外气象参数1.2 建筑概况及工况设定本次设计研究对象是医院大楼，共二层楼，首层洁净需求较二层低，层高3.2m。大楼的总建筑面积：4322m2，空调总设计面积：3563 m2。该医院大楼相关建筑资料如下：图1.3 1层平面图图1.4 2层平面图 2 空调系统的负荷计算2.1 冷负荷计算2.2 室内空调设计参数设计洁净空调系统时，最重要的是从洁净度出发考虑，考虑有洁净需求区域的洁净度，然后考虑人的舒适性，接下来就是需要考虑经济性及节能等问题。根
14、据房间用途及需求，设置好室内参数，如表2.1所示。房间温度()湿度(%)最小新风量（m/h*人）噪声dB(A)最小静压差（Pa）级手术室22-2535-606050+5级手术室22-2540-606050+8级手术室22-2540-606052+8无菌敷料、器械21-27603次/h60+5麻醉22-2530-606055-8体外循环21-27603060+5洁净走廊21-27653次/h5202.3 夏季工况冷负荷计算书2.3.1 外围护结构逐时冷负荷2.3.2 内维护结构逐时冷负荷因为本工程中医院内均是空调设计区域，相邻的房间都是空调房，故此内维护结构两侧温差可忽略不计，这一块冷负荷不作计
15、算。2.3.3 外玻璃窗瞬变传热下的冷负荷 2.3.4 透过玻璃窗日射得热逐时冷负荷2.3.5 设备散热形成的冷负荷计算 电子设备：22.3.6 照明散热逐时冷负荷 2.3.7 人体散热逐时冷负荷 2.3.8 夏季空调新风冷负荷2.4 冷负荷的计算过程及结果以二楼的2003级手术室为例进行计算，房间面积43.37m2,高3.2米，室内设计温度为24，相对湿度为55%，所需新风换气次数为20次/h，人数为6人，照明100W，设备35.3KW。图2.2 2003 级手术室平面图下表为2003室级手术室各项逐时相加冷负荷，因为2003室与邻室皆为空调房间，所以其内围护结构的冷负荷不作计算。其他房间计
16、算方法大致相同。表2.3 2003 级手术室各项逐时相加冷负荷（单位：W）房间负荷源逐时负荷值8910111213141516171820031级手术室房间参数面积43.37m2高度3.2m室内温度24.0相对湿度55%人体6人照明100W设备2170W新风300.00m3/h人体显热14.3377.1401410.5420.1429.6434.4439.2443.9448.7243.5全热805.41168.21192.11201.61211.21220.71225.51230.312351239.81034.6湿负荷1.181.181.181.181.181.181.181.181.181
17、.181.18照明负荷值8.84448.85254.456.859.261.663.264.866.4设备负荷值146.5537.1748.6895.11009.11106.71171.81236.91285.71318.31367.1新风显热1089.21089.21089.21089.21089.21089.21089.21089.21089.21089.21089.2全热3529.93529.93529.93529.93529.93529.93529.93529.93529.93529.93529.9湿负荷3.393.393.393.393.393.393.393.393.393.393
18、.39下楼板基本信息长5.58m高(宽)7.77m面积43.37m2传热系数0.97(W/K)负荷值336.6336.6336.6336.6336.6336.6336.6336.6336.6336.6336.6屋面基本信息长17.88m高(宽)2.43m面积43.37m2传热系数0.64(W/K)负荷值127.7115.8123153.9206.1277.4360.6446.2524.6591.2638.7冷负荷(W)1755.325322779.42969.53147.63328.634843641.93775.538813773.7新风冷负荷(W)3529.93529.93529.9352
19、9.93529.93529.93529.93529.93529.93529.93529.9总冷负荷(W)5285.16061.96309.26499.46677.56858.47013.97171.77305.47410.87303.5湿负荷(kg/h)1.181.181.181.181.181.181.181.181.181.181.1820031级手术室小计新风湿负荷(kg/h)3.393.393.393.393.393.393.393.393.393.393.39总湿负荷(kg/h)4.584.584.584.584.584.584.584.584.584.584.58冷指标(W/m2)
20、40.558.464.168.572.676.780.38487.189.587新风冷指标(W/m2)81.481.481.481.481.481.481.481.481.481.481.4总冷指标(W/m2)121.9139.8145.5149.9154158.1161.7165.4168.4170.9168.4总湿指标(kg/hm2)0.110.110.110.110.110.110.110.110.110.110.11372.5 宿舍各房间负荷计算结果表2.4 医院夏季负荷汇总楼层房间房间面积工程负荷最大值时刻(17点)的各项负荷值房间最大负荷总冷负荷新风冷负荷总湿负荷新风湿负荷总冷指标
21、新风冷指标总湿指标新风量m2WWkg/hkg/hW/m2W/m2kg/hm2m3/hW1层1001内科30 3311 1662 3 2 109 55 0 180 3311 1002内科29 3282 1662 3 2 114 58 0 180 3282 1003抽血43 3527 1662 3 2 81 38 0 180 3527 1004内科68 4118 1662 3 2 61 24 0 180 4118 1005房间187 6380 1662 3 2 34 9 0 180 6380 1006挂号处88 4419 1662 3 2 50 19 0 180 4419 1007办公室39 34
22、47 1662 3 2 89 43 0 180 3447 1010收费处68 3970 1662 3 2 59 25 0 180 3970 1012体检227 6996 1662 3 2 31 7 0 180 6996 1013电梯间42 4880 1662 3 2 118 40 0 180 5280 1014药房180 6311 1662 3 2 35 9 0 180 6311 1015体检70 4000 1662 3 2 57 24 0 180 4000 1016外科28 3253 1662 3 2 117 60 0 180 3253 1017外科21 3137 1662 3 2 148
23、78 0 180 3137 1018外科48 3601 1662 3 2 76 35 0 180 3601 1019资料室33 5823 1662 3 2 177 50 0 180 5823 1021走廊1132 51897 14403 17 14 46 13 0 1560 51897 1层小计2146 115972 39331 55 37 -477 -190 0 4260 115946 2层2001无菌器械30 7249 4236 5 4 239 139 0 360 7249 2002体外循环29 7165 4236 5 4 249 147 0 360 7165 20031级手术室43 74
24、11 3530 5 3 171 81 0 300 7411 20041级手术室68 8820 3530 5 3 130 52 0 300 8820 20052级手术室43 7745 3883 5 4 180 90 0 330 7745 20062级手术室（骨科）68 9036 3883 5 4 133 57 0 330 9036 20072级手术室43 7745 3883 5 4 180 90 0 330 7745 20082级手术室（骨科）68 9036 3883 5 4 133 57 0 330 9036 20092级手术室39 7527 3883 5 4 194 100 0 330 75
25、27 2012ICU168 9389 4236 5 4 138 62 0 360 9389 2013洁净走廊203 22737 7060 9 7 112 35 0 600 22847 2014污物走廊353 35873 7060 11 7 102 20 0 600 35873 2016ICU245 8220 4236 5 4 181 93 0 360 8219 2017ICU368 9381 4236 5 4 138 63 0 360 9381 2018电梯间42 6779 2118 3 2 163 51 0 180 6779 2019ICU445 8220 4236 5 4 181 93 0
26、 360 8219 2020办公室14 2702 1059 2 1 192 75 0 90 2702 2021护士站19 5942 3530 5 3 317 188 0 300 5942 2022ICU546 8232 4236 5 4 180 93 0 360 8232 2023缓冲间14 6403 3530 5 3 445 246 0 300 6403 2024麻醉室25 6570 3530 5 3 263 141 0 300 6570 2025液体室9 5426 3530 5 3 614 399 1 300 5426 2026污物标本室20 4806 2353 3 2 246 121 0
27、 200 4806 2027药品室18 5903 3530 5 3 327 195 0 300 5903 2028消毒室21 6202 3530 5 3 293 167 0 300 6202 2029污洗室28 6544 3530 5 3 236 127 0 300 6544 2030打包敷料48 7704 3530 5 3 162 74 0 300 7704 2031资料室33 7249 2118 3 2 220 64 0 180 7369 2033走廊170 14191 2118 3 2 84 13 0 180 14191 2层小计1718 260204 108249 141 104 19
28、 18 0 9200 260204 图2.5 医院各时段总冷负荷由上图得医院大楼最大冷负荷出现在17时，为827724W。3 空气处理方案3.1 方案比较空调系统介绍全空气空调系统由空气来调节室内热湿负荷的空调系统。一般用于对人体舒适度、空气洁净度有特殊要求的室内空间进行使用，如医院、宾馆大堂、火锅餐厅等。但因为同样的体积下，空气的吸收的热量较小，所以要消除室内余热就需要大量的空气，因此全空气系统的风道截面积都会比较大，布管时所需的空间较多。全水系统是指用水作为载冷剂并将其从冷源传递到室内供冷的系统，由冷热源、管道系统和末端装置组成。由于水的比热比空气大，所以全水系统相对全空气系统管道布置小，
29、能够有效的节省室内空间，但全水系统不能解决室内通风换气的问题，在日常生活中使用较少。空气-水系统空气-水系统也就是风机盘管加独立新风系统，由空气和水共同承担房间内冷负荷，经过处理的空气送至房间内，末端装置以水作为介质对室内空气进行冷却达到制冷效果。此系统可以根据每间房间的需求进行相应的调节室内温度，相对灵活、节能，并且各个房间的空气不会相互污染。但其设备独立且分散在不同房间，在维修维护和管理方面较为困难。全新风系统系统所处理的空气都来自室外新风，室外空气经过处理后送入室内，室内空气排出室外，这种系统所送入的空气质量最好，满足高标准的卫生要求。同时也是最贵的一种处理方式。经过调查和分析，医院大楼
30、的洁净区设计采用全空气系统，机房设置在顶楼，非洁净区采用风机盘管加独立新风系统，一、二、设备层各设置一台新风机组。4 设备的选型4.1 空气处理过程4.1.1 全空气一次回风系统夏季处理过程下列将以2003 级手术室全空气一次回风为例，从冷负荷计算书得到以下参数：室内冷负荷为6819.6W，新风量为300m/h，室外干球温度32，相对湿度为54.4，室内湿负荷为4.58kg/h，设计温度为24，相对湿度为55，最大送风温差送风。夏季风机盘管系统：（新风处理到等焓线）送风量kg/h:923.381 送风点-O:新风量kg/h:300 大气压力Pa:101000回风量kg/h:586.163 干球
31、温度：10.3新风比：36.52 湿球温度：7.5热湿比5360.38相对湿度：68.4含湿量g/kg:5.3机组总冷量kW:10.3775焓kJ/kg：23.8室内冷负荷kW:6.8196露点温度：4.7新风负荷kW:3.55789密度kg/m:1.236再热冷负荷kW:0混风点-C:总湿负荷 kg/s: 0.00221535大气压力Pa:101000室内湿负荷kg/s: 0.00127222干球温度：28.4新风湿负荷 kg/s:0.000943385湿球温度：21.9相对湿度：57.4含湿量g/kg:14焓KJ/kg:64.3露点温度：19密度kg/m:1.156图4.1 一次回风系统焓
32、湿图4.1.2 风机盘管加新风系统夏季处理过程计算下面以1006 挂号处为例，从冷负荷计算书得到以下参数：室内冷负荷为4419W，新风量为180m/h，室外干球温度35.8，相对湿度为54.4，室内湿负荷为2.58kg/h，设计温度为26，相对湿度为60，送风温差为7.5。夏季风机盘管系统：（新风处理到等焓线）送风量kg/h:1209.79 送风点-O:新风量kg/h:180 大气压力Pa:101000回风量kg/h:1029.79 干球温度：18.5新风比：14.8787 湿球温度：16.2热湿比6166.05相对湿度：79.1FCU冷量kW:4.52261含湿量g/kg:10.5FCU显热
33、冷量kW:2.40797焓kJ/kg：45.4新风AHU冷量kW:0.780962露点温度：14.6房间冷负荷kW:4.419密度kg/m:1.198新风管温升负荷kW：103613注：新风不承担室内冷负荷.回风点-M:大气压力Pa:101000露点L干球温度：17.6大气压力Pa：101000湿球温度：15.2干球温度：21.5相对湿度：78.1湿球温度：20.3含湿量g/kg:9.9相对湿度：90.0焓KJ/kg:42.8 含湿量g/kg:14.5露点温度：13.6焓kJ/kg：58.6密度kg/m:1.202 露点温度：19.6密度kg/m:1.183温升后点-L：大气压力Pa:1010
34、00干球温度：23.5湿球温度：20.9相对湿度：79.7含湿量g/kg:14.5焓KJ/kg：60.6露点温度：19.6密度kg/m:1.175一次回风系统过程线图:图4.2 风机盘管加独立新风系统焓湿图4.2 设备选型参数表4.3 选型参数全空气一次回风系统房间名称送风量m3/h新风量m3/h回风量m3/h机组总冷量KW新风冷负荷KW室内冷负荷KW湿负荷2001无菌器械1863.633601503.6311.1044235.86.83495.252002体外循环1995.553601635.5511.044235.86.77335.2520031级手术室923.381300623.3811
35、0.37753529.96.81964.5820041级手术室933.361300633.36111.443529.97.89324.5820052级手术室1056.11330726.1111.073882.97.15814.9220062级手术室（骨科）80733047712.023882.98.11024.9220072级手术室1056.14330726.1411.073882.97.15814.9220082级手术室（骨科）80733047712.023882.98.11024.9220092级手术室1147.19330817.1910.93882.96.99774.922012ICU1
36、893.449360533.44912.724235.88.46325.252013洁净走廊4283.086003683.0827.08587059.719.97268.762016ICU21143.78360783.7811.8694235.87.60165.252017ICU389636053612.714235.88.45645.252019ICU4114436078411.874235.87.60165.252020办公室292902023.5710592.50951.612021护士站2608.863002308.869.243529.95.68614.582022ICU51146.
37、7360786.71.874235.87.61015.252023缓冲间1291.58300991.589.763529.96.20664.582024麻醉室1281.64300981.649.773529.96.22984.582025液体室258030022809.23529.95.30554.582026污物标本室1124.73200924.736.9112353.24.53993.442027药品室282730025279.23529.95.65664.582028消毒室1741.63001441.69.4683529.95.91314.582029污洗室133930010399.723529.96.16484.582030打包敷料85330055310.6133529.97.05514.58风机盘管加独立新风系统房间名称送风量m3/h新风量m3/h回风量m3/hFCU冷量KWAHU冷量KW室内冷负荷KW湿负荷1001内科694.4180514.43.410.783.31112.581002内科680.4180500.43.380.783.28242.581003抽血7921806123.620.783.52662.581004内科1069.91180889.914.220.784.11812.581006挂号