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1、1 导言展望空调技术的发展，“节约能源、保护环境和获取趋于自然条件的舒适健康环境”必将是空调技术发展的总目标。现代空调的发展，既是节能技术、空调技术的发展过程，又是一个控制不断加强、精确、深化的过程。现代空调都将在注重以下几个方面的研究和发展：1.能源的合理利用；2.室内空气品质的改善；3.加强信息技术和自动控制技术的空调行业的应用；4.加强标准化建设。作为热能与动力工程专业的学生，选取空调工程设计作为毕业设计内容，并在设计中可以综合考虑节约能源、保护环境等因素，加深对专业技术发展的把握。毕业设计是本专业重要的综合学习过程，也是把基础理论知识和专业知识应用到实际工程的重要教学环节。有利于学生初
2、步掌握空调工程设计的基本方法和基本技能，为把学生培养成合格的专业人才作好综合的准备。为提高自身专业素质，初步掌握空调工程设计能力，以“辽宁省朝阳市宾馆的空调工程设计”作为毕业设计课题进行毕业设计的实践学习。1.1 选题背景及研究意义随着我国人民生活水平的不断提高，消费力增强。近年来修建了不少宾馆建筑，并且向多元化方向发展，建筑规模越来越大。装饰豪华、设施全面、多维服务，集住宿、商贸、娱乐、运动为一体的高级宾馆建筑也层出不穷。宾馆是一个流动人口众多的公共场所，室内空气的温湿度、洁净度和新鲜空气量等，对客人的身体健康影响很大。因此，宾馆建筑设施的空气环境越来越被卫生部门所重视。我国卫生防疫部门对宾
3、馆建筑提出了卫生要求，对较大的重点宾馆还进行过监测，对一些已建的大中宾馆地点要求进行改造，增设通风设施或加建空气调节装置。宾馆建筑不断的增多，以及人们对室内空气的温湿度、洁净度和空气品质问题越来越重视。由于能源的紧缺，节能问题越来越引起人们的重视。因此迫切需要为宾馆场所安装配置节能、健康、舒适的中央空调系统来满足人们对高生活水平的追求。中央空调是现代建筑必须具备的条件之一。中央空调能够改善和提高人们工作和居住环境的质量，改善和提高人们的生活和健康水平。近年来，各种大中型民用建筑供冷、供热的中央空调工程方兴未艾，越来越受到各行各业人们的重视。随着社会化大发展，功能齐全的现代化建筑，尤其是高层建筑
4、不断涌现，因此中央空调将会有更为广阔的发展前景。1.2 目的和意义毕业设计涵盖了专业学习各个方面的基础内容，可使学生将所学的理论知识和专业知识应用到具体的工程实际设计中。通过灵活运用所学知识，将提升学生的专业素养。进行辽宁某宾馆的空调工程设计，加深对空调设计的了解；进行设计方案的选择比较；以及详细的设计计算：包括负荷计算，水力计算，设备选择计算，气流组织计算等；并绘制深度接近于施工图的设计图纸。以上任务有助于学生初步掌握空调设计计算，中文外文资料的收集与应用，设备选型，图纸绘制以及计算机应用等方面的能力得到训练和培养。使学生基本具备进行简单建筑空调工程设计运行于管理能力。1.3 相关现状研究中
5、央空调在世界上已有百年的发展历史，在中国也有20多年的应用时间，然而真正引起国内企业关注还是近几年。目前国内市场中央空调领域竞争已经进入白热化阶段，随着价格战连绵不断，在家用空调领域几乎已经无利可图的企业纷纷开始在中央空调领域寻找新的发展空间和利润增长点。中央空调在世界上已有百年的发展历史，在中国也有20多年的应用时间，然而真正引起国内企业关注还是近几年。目前国内市场中央空调领域竞争已经进入白热化阶段，随着价格战连绵不断，在家用空调领域几乎已经无利可图的企业纷纷开始在中央空调领域寻找新的发展空间和利润增长点。2003年中央空调市场容量将达到85亿元，2005年达到200亿元以上。市场空间迅速巨
6、大，而利润至少是40%以上。这对于众多在市场上艰难逐利的企业，尤其是仍在价格战中挣扎的家电企业来说，无疑是极其诱人的。与家用空调行业相比，中央空调仍保持较高利润空调，这使得由原来约克、大金、开利等国外品牌所占领的国内中央空调市场开始发生变化，国内一些品牌也纷纷进入这个领域。我国中央空调仍处于起步阶段，目前其销售对象主要集中在城市高收入消费群体和房地产开发商，由于其生产及安装成本较高，大范围普及尚需时日，这对争先上马该项目的企业不能不说是个考验。此外，与普通家用空调相比，中央空调对核心技术、资金要求更高，所以欲真正立足于该领域并非易事。在中央空调发展趋势中，健康、环保、节能也将是永远的主题。中国
7、中央空调市场虽然还处于发展初期，但是不少企业已经在上述方面做了诸多尝试。能源是整个经济系统的基本组成部份，作为一个能源消耗大国，美国在节能和提高能源利用率方面投入了大量的人力、物力。在美国的整个能源消耗中，有约1/3以上消耗在建筑能耗上，这些能耗用来满足人们的热舒适、空气品质、提高人们的生活质量。美国暖通空调制冷工程师协会、美国制冷协会、美国冷却塔协会等组织、美国能源部以及众多暖通空调设备生产厂家如York, Carrier等都为建筑节能做出了很大贡献。特别是美国制冷设备生产厂商投入了大量的资源研究高性能冷水机组，使得冷水机组单位制冷量的能耗仅为20世纪70年代的62.3%。美国在空调冷源水系
8、统方面的研究也卓有成效，在冷却水系统方面着重于降低冷却水流量，以达到减少冷却水泵能耗的目的。日本是一个资源贫困的国家，其主要能源来自进口，同时又是一个能源高消费国家。因此，节能和提高能源的利用率对日本来讲有着重要的意义。长期以来，在建筑节能方面，日本做了大量工作，颁布了许多节能法规，提出了建筑节能的评价方法。日本的一些设备生产厂家对空调和制冷设备的投入也很大。Daikin公司首推的变频VRV系统，为中小型建筑安装集中式空调系统创造了条件；Sany公司则在直燃式冷水机组上成绩卓著。8世界各国大力发展可再生能源作为空调冷热源用能。地源热泵供暖空调是一种使用可再生能源的高效节能、环保型的工程系统。在
9、美国地源热泵系统占整个空调系统的20%左右;瑞士40%的热泵为地祸热泵，瑞典65%的热泵为地祸热泵。随着我国经济的逐步增长，居住条件日益改善，人们对生活环境的舒适性的要求越来越高，对中央空调的需求越来越大，家用空调从奢侈品变成了舒适家居的不可缺少的重要部分。目前的一些常规的设计系统和负荷估算方法不能适应现阶段发展的需求，建筑节能技术逐渐提上了日程。按照设计规范对负荷进行详细计算，使之达到合理的能耗标准；使用变流量、变风量空调系统，进行系统的优化、智能控制；开发太阳能、风能等新能源是专业的发展方向。1.4 建筑概况及设计参数本建筑是一幢六层高的宾馆，地处辽宁朝阳市。宾馆第一层为餐厅、厨房及休息厅
10、；二六层为标准客房,这五层的布局基本相同。每层有18间标准客房，每个客房都配有卫生间。二五层每层各有两个会议室。建筑物总高度约为21m。总建筑面积约为5000m。1.4.1 室外设计参数建筑的室外设计参数为：朝阳市处于东经12326，北纬4146，海拔41.6m。环境大气压力冬季为102.08kpa，夏季为100.77pa；室外设计计算参数：夏季空调室外计算干球温度31.4，空调室外计算湿球温度25.4。1.4.2 室内设计参数室内设计参数需考虑不同房间使用功能对环境空去条件的不同要求。具体设计参数如表所示： 表一 室内设计参数房间夏季夏季新风量标准客房0.355250.2502040餐厅0.
11、255250.1502040休息厅0.355250.2501840厨房0.355250.2501840大厅0.355250.2501840会议室0.255250.1502040卫生间0.355250.2501801.4.3 宾馆空调的特点当宾馆的规模较大时，空调方式适宜采用中央空调，并采用集中的空调冷源热源。现在多采用风机盘管加新风系统。其中，新风宜采用与回风混合或者两者独立送入室内的方式：风机盘管多采用我是安装型，且一般安装在宾馆的吊顶内。而作为宾馆空调最重要的要求就是控制噪声，一般通过选用低噪声的风机的风机盘管和合理选择风机盘管的配置方式来解决这个问题。除此之外，宾馆空调还有房间可以独立调
12、节室温，以及房间之间空气互不污染等需求。在建筑的空调设计过程中，要综合考虑室内空气品质和新风量，进行空调冷负荷、湿负荷以及新风负荷的计算。2 负荷计算2.1 建筑结构概况及相关参数每层建筑的层高为3.5m。2.1.1 屋顶构造从上到下为：预制细石混凝土板25mm，表面喷白色水泥浆；通风层200mm；卷材防水层；水泥砂浆找平层20mm；保温层，沥青膨胀珍珠岩125mm；隔汽层；现浇钢筋混凝土板70mm；内粉刷。属于型，传热系数k=0.48w/（k）。2.1.2 外墙构造其外墙构造从外到内依次为：水泥砂浆；砖墙，=370mm；白灰粉刷。属于型，传热系数k=1.50w/（k）。2.1.3 外窗构造双
13、层窗，3mm厚普通玻璃；金属窗框，80%玻璃；白色帘，窗高2000mm。2.1.4 内墙邻室包括走廊，均与客房温度相同。2.1.5 房间人员房间人员：标准客房每间2人，在客房内的总小时数为16，（16:00至第二天8:00），室内压力稍高于室外大气压力。会议室根据大小不同，定为15-25人不等。大厅等地点的人数，根据相关规范查得。2.1.6 室内照明荧光灯明装，200w，开灯时间为晚16:0024:00。2.2 空调系统冷负荷计算2.2.1 外墙和屋面瞬变传热引起的逐时冷负荷外墙和屋面的逐时冷负荷可按下式计算:外墙屋面的逐时冷负荷，wA外墙或屋面的面积，k外墙或屋面的传热系数，w/()，可根据
14、外墙和屋面的不同构造，在暖通空调附录2一2和附录2一3中查取;室内计算温度，;外墙或屋面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。本书推荐根据外墙和屋面的不同类型分别在暖通空调附录24和附录2一5中查取考虑地点修正及建筑围护结构表面吸收系数修正，得：冷负荷计算式为：其中：2.2.2 外玻璃瞬变传热引起的冷负荷一外玻璃窗的逐时冷负荷，W;外玻璃窗传热系数，W /(),可由暖通空调附录2-7和附录2-8查得窗口面积，外玻璃窗的冷负荷温度的逐时值，可由暖通空调附录2-10查得室内计算温度，注意： (1)对附录2-7、附录2-8中的值要根据窗框等情况的不同
15、加以修正，修正值可从附录2-9中查得。(2)对附录2-10中的值要进行地点修正，修正值可从暖通空调附录2-I1中查得即：玻璃窗冷负荷计算式为：2.2.3 透过玻璃窗的日射得热引起的冷负荷式中：一透过玻璃窗的日射得热引起的冷负荷，W;-有效面积系数，由暖通空调附录2-15查得;窗口面积，窗玻璃的遮阳系数，由暖通空调附录2-13查得窗内遮阳设施的遮阳系数，由暖通空调附录2-14查得夏季各纬度带的日射得热因数最大值，由暖通空调附录2-12查得窗玻璃冷负荷系数，无因次，由暖通空调附录2-16至2-19查得注：按纬度带划分，建筑地点在北纬2730以南的地区为南区，以北的地区为北区。2.2.4 设备散热形
16、成的冷负荷 设备散热主要考虑如下情况：电子设备：其中系数视情况而定，计算机取1.0，一般仪表取0.5-0.92.2.5 照明散热形成的冷负荷宾馆使用照明灯主要为荧光灯，则式中：灯具散热形成的冷负荷，wN照明灯具所需功率，kW;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= 1.2;当暗装荧光灯镇流器装在顶棚内时，=1.0; 灯罩隔热系数，当荧光灯罩上部穿有小孔(下部为玻璃板)，可利用自然通风散热于顶棚内时，取=0.5一0.6;而荧光灯罩无通风孔=0.6-0.8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，可由附录2-22查得。2.2.6 人体散热形成的冷
17、负荷人体显热散热引起的冷负荷计算式为：式中：人体显热散热形成的逐时冷负荷，w;不同室温和劳动性质成年男子显热散热量，W，见暖通空调表2-13; n室内全部人数 群集系数，见暖通空调表2-12; 人体显热散热冷负荷系数，计算时应注意其值为从人员进人房间时算起到计算时刻的时间，由暖通空调附录2-23查得注意：人体密集场所，=1.0人体潜热散热引起的冷负荷式中：人体潜热形成的冷负荷，w不同室温和劳动性质成年男子潜热散热量，W,见表2-13n室内全部人数 群集系数，见暖通空调表2-12;2.3冷负荷汇总2.3.1 冷负荷汇总表如下62表二 首层冷负荷汇总表房间11:0012:0013:0014:001
18、5:0016:0017:0018:0019:0020:0021:0022:0023:000:00厨房10111739 11459 11121 10870 10610 16319 19681 20393 20731 21106 21597 21940 22224 22443 餐厅1021976 1943 1896 1861 1818 2653 3037 3144 3116 3158 3211 3242 3265 3289 餐厅1031976 1943 1896 1861 1818 2653 3037 3144 3116 3158 3211 3242 3265 3289 餐厅1042214 222
19、7 2158 2042 1933 2726 3072 3132 3172 3213 3269 3301 3325 3345 餐厅1052214 2227 2158 2042 1933 2726 3072 3132 3172 3213 3269 3301 3325 3345 餐厅1061976 1943 1896 1861 1818 2653 3037 3144 3116 3158 3211 3242 3265 3289 餐厅1071976 1943 1896 1861 1818 2653 3037 3144 3116 3158 3211 3242 3265 3289 餐厅1081976 194
20、3 1896 1861 1818 2653 3037 3144 3116 3158 3211 3242 3265 3289 餐厅1091976 1943 1896 1861 1818 2653 3037 3144 3116 3158 3211 3242 3265 3289 休息厅1107036 7109 6903 6500 6103 11205 15597 16211 16330 16622 17070 17339 17616 17720 餐厅1112214 2227 2158 2042 1933 2726 3072 3132 3172 3213 3269 3301 3325 3345 餐厅1
21、122214 2227 2158 2042 1933 2726 3072 3132 3172 3213 3269 3301 3325 3345 餐厅1132214 2227 2158 2042 1933 2726 3072 3132 3172 3213 3269 3301 3325 3345 大厅8699 8806 8484 7837 7189 14648 21144 21983 22161 22549 23185 23567 23962 24123 楼道769 737 706 684 663 1257 1656 1728 1783 1822 1872 1906 1935 1957 合计511
22、67 50904 49382 47269 45135 72975 91661 94840 95561 97110 99333 100708 101951 102698 表三 二五层冷负荷汇总表（说明：二五层结构相同）房间11:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:0019:0020:0021:0022:0023:000:00会议室20110659 10379 10041 9790 9530 15239 18601 19313 19651 20026 20517 20860 21144 21363 标准客房202852 865 864 853 834 1094 1
23、320 1363 1284 1288 1301 1306 1313 1313 标准客房203852 865 864 853 834 1094 1320 1363 1284 1288 1301 1306 1313 1313 标准客房204852 865 864 853 834 1094 1320 1363 1284 1288 1301 1306 1313 1313 标准客房205852 865 864 853 834 1094 1320 1363 1284 1288 1301 1306 1313 1313 标准客房206852 865 864 853 834 1094 1320 1363 128
24、4 1288 1301 1306 1313 1313 标准客房207852 865 864 853 834 1094 1320 1363 1284 1288 1301 1306 1313 1313 标准客房208852 865 864 853 834 1094 1320 1363 1284 1288 1301 1306 1313 1313 标准客房209852 865 864 853 834 1094 1320 1363 1284 1288 1301 1306 1313 1313 标准客房210852 865 864 853 834 1094 1320 1363 1284 1288 1301
25、1306 1313 1313 标准客房211852 865 864 853 834 1094 1320 1363 1284 1288 1301 1306 1313 1313 会议室21210848 10598 10305 10107 9907 15661 19061 19796 20134 20495 20947 21238 21476 21650 标准客房2131091 1149 1126 1035 949 1167 1355 1350 1340 1343 1360 1364 1373 1369 标准客房2141091 1149 1126 1035 949 1167 1355 1350 13
26、40 1343 1360 1364 1373 1369 标准客房2151091 1149 1126 1035 949 1167 1355 1350 1340 1343 1360 1364 1373 1369 标准客房2161091 1149 1126 1035 949 1167 1355 1350 1340 1343 1360 1364 1373 1369 标准客房2171091 1149 1126 1035 949 1167 1355 1350 1340 1343 1360 1364 1373 1369 标准客房2181091 1149 1126 1035 949 1167 1355 135
27、0 1340 1343 1360 1364 1373 1369 标准客房2191091 1149 1126 1035 949 1167 1355 1350 1340 1343 1360 1364 1373 1369 标准客房2201091 1149 1126 1035 949 1167 1355 1350 1340 1343 1360 1364 1373 1369 大厅4929 5245 5077 4493 3924 6939 9650 9828 9824 9919 10148 10255 10392 10409 楼道889 845 802 768 735 1701 2460 2580 267
28、1 2734 2820 2878 2931 2965 合计44567 44913 43878 41969 40034 59823 73804 75946 75837 76800 78319 79206 80059 80462 表四 六层冷负荷汇总表房间11:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:0019:0020:0021:0022:0023:000:00上人屋面6012673 2588 2504 2492 2526 4050 5328 5676 5998 6263 6538 6737 6895 6962 标准客房602939 952 957 959 960 1
29、243 1493 1561 1506 1528 1552 1561 1566 1559 标准客房603939 952 957 959 960 1243 1493 1561 1506 1528 1552 1561 1566 1559 标准客房604939 952 957 959 960 1243 1493 1561 1506 1528 1552 1561 1566 1559 标准客房605939 952 957 959 960 1243 1493 1561 1506 1528 1552 1561 1566 1559 标准客房606939 952 957 959 960 1243 1493 156
30、1 1506 1528 1552 1561 1566 1559 标准客房607939 952 957 959 960 1243 1493 1561 1506 1528 1552 1561 1566 1559 标准客房608939 952 957 959 960 1243 1493 1561 1506 1528 1552 1561 1566 1559 标准客房609939 952 957 959 960 1243 1493 1561 1506 1528 1552 1561 1566 1559 标准客房610939 952 957 959 960 1243 1493 1561 1506 1528
31、1552 1561 1566 1559 标准客房611939 952 957 959 960 1243 1493 1561 1506 1528 1552 1561 1566 1559 上人屋面6122862 2807 2768 2810 2904 4473 5788 6159 6481 6731 6968 7115 7227 7249 标准客房6131177 1236 1218 1141 1074 1316 1528 1548 1561 1583 1610 1619 1627 1615 标准客房6141177 1236 1218 1141 1074 1316 1528 1548 1561 15
32、83 1610 1619 1627 1615 标准客房6151177 1236 1218 1141 1074 1316 1528 1548 1561 1583 1610 1619 1627 1615 标准客房6161177 1236 1218 1141 1074 1316 1528 1548 1561 1583 1610 1619 1627 1615 标准客房6171177 1236 1218 1141 1074 1316 1528 1548 1561 1583 1610 1619 1627 1615 标准客房6181177 1236 1218 1141 1074 1316 1528 1548
33、 1561 1583 1610 1619 1627 1615 标准客房6191177 1236 1218 1141 1074 1316 1528 1548 1561 1583 1610 1619 1627 1615 标准客房6201177 1236 1218 1141 1074 1316 1528 1548 1561 1583 1610 1619 1627 1615 大厅5222 5538 5388 4851 4347 7441 10235 10497 10572 10727 10994 11114 11247 11241 楼道1139 1096 1068 1074 1096 2130 296
34、0 3152 3311 3425 3543 3613 3662 3675 总负荷27839 28629 28275 27138 26163 36581 45680 47323 47427 48354 49472 50025 50481 50391 表五 整栋楼逐时冷负荷汇总整栋总11:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:0019:0020:0021:0022:0023:000:00负荷kw257.3 259.2 253.2 242.3 231.4 348.8 432.6 445.9 446.3 452.7 462.1 467.6 472.7 474.9 其中，
35、室内冷负荷峰值：晚上24：:0为474.9kw2.4 新风量及新风负荷计算2.4.1 新风量的计算新风量是保障良好室内空气品质的关键。一般，空调工程处理新风的能耗要占总能耗的25%-30%。因此，在满足空气品质的前提下，应尽量选用较小的新风量，新风量的确定原则主要有以下三条：1.满足卫生要求2.补充局部排风量3.保证空调房间的正压。一般取满足人体卫生需求的新风量为最小新风量。根据建筑特点，新风量按照每人40计算2.4.2 新风负荷的计算新风冷负荷计算根据公式：其中：夏季新风冷负荷，kw新风量，kg/s;根据房间的人数和每个人所需的新风量求得ho室外空气的烩值，kJ/kg;根据室外空气参数：干球
36、温度31.4，湿湿球温度25.4，查焓湿图得ho=77kj/kg室内空气的熔值，kJ/kg,根据室内空气参数：干求温度25，相对湿度55%，查焓湿图得=53 kJ/kg2.5 新风量及新风负荷表2.5.1 新风量及新风负荷如下表表六 首层新风量及新风负荷房间nm。(m3/h)h。（kj/kg）hR(kj/kg)Qc.o(w)总风量总新风负荷厨房101100400077533200015600124800餐厅1022080077536400餐厅1032080077536400餐厅1042080077536400餐厅1052080077536400餐厅1062080077536400餐厅10720
37、80077536400餐厅1082080077536400餐厅1092080077536400休息厅11030120077539600餐厅1112080077536400餐厅1122080077536400餐厅1132080077536400大厅401600775312800表七 二-五层新风量及新风负荷（二-五层结构相同）房间m。(m3/h)h。（kj/kg）hR(kj/kg)Qc.o(w)总风量总新风负荷会议室20110040007753320001036082880标准客房2022807753640标准客房2032807753640标准客房2042807753640标准客房2052807
38、753640标准客房2062807753640标准客房2072807753640标准客房2082807753640标准客房2092807753640标准客房2102807753640标准客房2112807753640会议室2121004000775332000标准客房2132807753640标准客房2142807753640标准客房2152807753640标准客房2162807753640标准客房2172807753640标准客房2182807753640标准客房2192807753640标准客房2202807753640大厅1560077534800楼道832077532560表八 六层
39、新风量及新风负荷房间nm。(m3/h)h。（kj/kg）hR(kj/kg)Qc.o(w)总风量(m3/h)总新风负荷上人屋面60110 400 775332003160 25280标准客房602280 7753640标准客房603280 7753640标准客房604280 7753640标准客房605280 7753640标准客房606280 7753640标准客房607280 7753640标准客房608280 7753640标准客房609280 7753640标准客房610280 7753640标准客房611280 7753640上人屋面61210400 77533200标准客房613280 7753