学位论文-—空调计算说明书.doc

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1、建筑环境与能源应用工程专业工业通风课程设计 目录第一章原始资料第二章工程概述与设计依据1.1 工程概述1.2 设计依据1.2.1 围护结构热工指标1.2.2 室外设计参数1.2.3 室内设计参数1.2.4 体力活动性质第三章 负荷计算2.1 夏季冷负荷的计算2.1.1 夏季冷负荷的组成2.1.2空调冷负荷计算方法2.2 湿负荷的计算2.2.1 湿负荷的组成2.2.2 湿负荷的计算方法2.3 冬季热负荷的计算2.3.1 围护结构传热耗热量2.3.2 冷风渗透耗热量2.3.3 外门冷风侵入耗热量2.3.4 热负荷计算举例及汇总第四章 空调方案的确定3.1 空调系统的确定3.1.1 全空气系统方案的

2、确定3.1.2 风机盘管加新风方式的确定3.2 空气处理过程设计3.2.1 全空气系统设计计算3.2.2 风机盘管加独立新风系统设计第五章 风系统的设计4.1 风管材料和形状的确定4.2 送、回风管的布置4.3 气流组织设计4.3.1 全空气系统4.3.2 风机盘管加新风系统4.4 风管设计4.4.1 风道水力计算步骤4.4.2 全空气系统的风道水力计算4.4.3 风机盘管加新风系统的新风管道水力计算4.4.4 新风机组的选型参考文献空调课程设计任务书湖北省宜昌市九州大厦整体包括裙房与两座住宅塔楼。一号住宅楼为五层至二十八层,二号住宅楼为五层至二十六层。裙房共有四层，总建筑面积为15050.4

3、7平方米。主要用于购物、餐饮、娱乐等商业用途。另有二层地下层作机房使用。本设计只考虑裙房一层的空调系统设计。一、土建资料1.建筑平面:裙房一至四层的平面图。2.建筑面积:(1)裙房一层:约3600平方米,购物区约为2450平方米；(2)地下二层:约4040平方米。3.层高:裙房一层层高H=5.55米,地下层H=4.80米。裙房一层室内地面标高为0.00m,地下二层室内地面标高为-9.60m。4.结构:全现浇钢筋混凝土框架剪力墙体系。5.柱网:为8.0米8.0米与8.0米6.0米两种。柱子规格有13001300、10001000与700700三种。主梁净高650毫米，每两根立柱间均有主梁。200

4、主梁650205500(4800)3900图1、各层剖面6.裙房一层有吊顶，吊顶下净高3.9米。7.围护结构的构造与物性参数(1) 外墙为加气混凝土砌块，两面抹石灰砂浆，按II类外墙考虑。楼板厚200mm。石灰砂浆d=20,l =0.81w/m加气混凝土砌块d=300,l=0.37w/m石灰砂浆 d=20,l =0.81w/m图2、外墙结构(2)裙房一层幕墙用隐框吸热玻璃，玻璃厚 d=6mm，导热系数l=0.76w/m。内设浅灰色活动百叶窗帘。其他外窗及玻璃转门均按幕墙处理。(3)吊顶为钢板喷塑吊顶，连同框架20mm厚。二、工艺资料1、建筑功能：(1)裙房一层:购物中心营业厅(2)地下二层:空

5、调机房、用冷、热源机房，水泵房、控制室、人防等。2、一层购物中心室内设计标准(1)夏季:(2)冬季:(3)最小新风量为15m3/ph，换气次数8次/h；(4)室内最大风速为0.3m/s；(5)噪声55dB；(6)新风需要初效过滤。3、负荷计算基础数据(1)客流：一层购物中心最大客流时：1.35 p/m2客流随时间变化系数为:时刻01234567891011系数000000000.50.810.8时刻121314151617181920212223系数0.811110.50.50.8110.70(2)灯光:一层购物中心照明密度:50W/m2；灯具类型:暗装荧光灯，灯罩无通风孔；照明时间:8:00

6、am10:00pm。(3)设备:负荷极小,可忽略不计4、邻室情况消防中心、管理室、值班室与收发室均另有手段进行环境控制，库房、垃圾间与地下一层均采用自然通风，卫生间采用机械排风，裙房二层的室内设计温度与一层相同。邻室与购物区的温差均可认为不超过3。第二章 负荷计算空调房间冷（热）、湿负荷是确定空调系统送风量和空调设备容量的基本依据。 在室内外热、湿扰量作用下，某一时刻进入一个恒温恒湿房间内的总热量和湿量称为在该时刻的得热量和得湿量。当得热量为负值时称为耗（失）热量。在某一时刻为保持房间恒温恒湿，需向房间供应的冷量称为冷负荷；相反，为补偿房间失热而需向房间供应的热量称为热负荷；为维持室内相对湿度

7、所需由房间除去或增加的湿量称为湿负荷。2.1 夏季冷负荷的计算2.1.1 夏季冷负荷的组成 夏季空调房间的冷负荷主要有以下组成： 1) 通过围护结构传入室内的热量 2）通过外窗进入室内的太阳辐射热量 3）人体散热量 4）照明散热量 5）设备散热量 6）伴随人体散湿过程产生的潜热量2.1.2空调冷负荷计算方法冷负荷的计算常采用谐波反应法和冷负荷系数法。本设计采用谐波反应法。谐波反应法计算冷负荷的过程很复杂，一般需用电子计算机。为了便于手算，采用谐波法的工程简化计算方法。以1006办公室为例：1.外墙和屋顶 （2-1）式中 计算面积，m2； 传热系数，W/(m2)； 计算时刻，h； 温度波的作用时

8、间，即温度波作用于围护结构内表面的时间，h； 作用时刻下，围护结构的冷负荷计算温差，简称负荷温差，可通过空气调节查得。 南外墙（1006办公室）冷负荷 表2-1计算时刻9:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:00tx-887766666K1.49 F11.19 CLQ133133117117100100100100100 北外墙（1006办公室）冷负荷 表2-2 计算时刻9:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:00tx-988877889K1.49 F11CLQ14813113113111511513113

9、1148 屋顶（1006办公室）冷负荷 表2-3计算时刻9:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:00t-55681113161921K1.10 F41CLQ2262262713614965867228579472.外窗外窗的冷负荷包括两个部分，即窗户瞬变传导得热形成的冷负荷和窗户日射得热形成的冷负荷。1）窗户瞬变传导得热形成的冷负荷 CLQ=KFt （2-2）式中 t 计算时刻的负荷温差，可通过空气调节查得； K 传热系数，W/(m2)； 计算面积，m2。 南外窗（1006办公室）瞬变传热冷负荷 表2-4计算时刻9:0010:0011:0012:00

10、13:0014:0015:0016:0017:00t1.82.93.94.95.66.26.66.66.4K6.40 F4.41CLQ51821101381581751861861812）窗户日射得热形成的冷负荷 CLQ=xgxdCnCsFJj （2-3）式中 窗的有效面积系数；单层钢窗0.85，双层钢窗0.75； 地点修正系数，可通过空气调节查得； Cn 窗内遮阳设施的遮阳系数，可通过空气调节查得； Cs 窗玻璃的遮挡系数，可通过空气调节查得； Jj 计算时刻时，透过单位窗口面积的太阳总辐射热形成的冷负荷，简称负荷强度，W/m2，可通过空气调节查得。 南外窗（1006办公室）日射得热冷负荷

11、表2-5计算时刻9:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:00Jj8213017319819917713810282F4.41CLQ1372172883303322952301701373.内围护结构1）当邻室为通风良好的非空调房间时，通过内墙和楼板的温差传热负荷，可按式（2-1）计算。此时负荷温差应按空气调节相应表中“零”朝向的数据采用。2）当邻室为空调房间时，室温均相同，可不用计算 内墙（1006办公室）冷负荷 表2-6计算时刻9:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:00tx-211122233K2.59

12、F15.6CLQ814040408181811211214.地面 查舒适性空调，地面传热可忽略不计。5.室内热源散热形成的冷负荷 设备、照明和人体散热得热形成的冷负荷，在工程上可用下式简化计算。1）设备 CLQ= JE-TQ （2-4）式中 Q 设备得热，W； T 设备投入使用时刻，h； E-T 时间内的设备负荷强度系数，可通过空气调节查得。 1006办公室有2台台式电脑，（功率约为400W），从早上9：00工作到下午17：00。 设备（1006办公室）负荷 表2-7计算时刻9:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:00JE-T00.580.770.8

13、10.840.870.890.900.92设备功率Q4002=800CLQ04646166486726967127207362）照明 CLQ= JL-TQ （2-5）式中 Q 照明得热，W； T 开灯时刻，h； L-T 时间内的照明负荷强度系数，可通过空气调节查得。 1006办公室安有2支40W的荧光灯，开灯时间从早上9：00到下午17：00。 照明（1006办公室）负荷 表2-8计算时刻9:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:00JL-T00.430.630.700.750.790.830.850.88照明功率Q402=80CLQ034505660

14、636668703）人体人体冷负荷包括人体显热冷负荷和人体潜热冷负荷。.人体显热冷负荷 CLQ=JP-TQ （2-6）式中 Q 人体得热，W； T 人员进入房间时刻，h； P-T 时间内的人体负荷强度系数，可通过空气调节查得。 1006办公室有2人工作，工作时间为早上9：00到下午17：00。 人体（1006办公室）显热负荷 表2-9计算时刻9:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:00JP-T00.530.710.770.810.840.860.890.90人体显热Q612=122CLQ07499108113118120125126.人体潜热冷负荷

15、（2-7）式中 不同室温和劳动性质时成年男子散热量，W，可通过空气调节查得； 室内全部人数； 群集系数，可通过空气调节查得。则1006办公室冷负荷汇总如下： 1006办公室冷负荷 表2-10房间号1006办公室冷负荷计算时刻9:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:00南外墙133133117117100100100100100东外墙148131131131115115131131148北内墙81404040818181121121南外窗传热5182110138158175186186181南外窗日射13721728833033229523017013

16、7设备负荷0464616648672696712720736照明负荷03450566063666870显热负荷07499108113118120125126潜热负荷131总计69613211597171417771789177217671765其他房间亦如上计算，汇总如下： 第一层各房间总冷负荷 表2-11房间号第一层房间冷负荷汇总计算时刻9:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:001005休息厅1953268131243408358835613391330431831006办公室69613211597171417771789177217671765

17、1007办公室526117114481565164316551622161415951008守卫室4536968399249809709229058721009办公室526117114481565164316551622161415951010办公室526117114481565164316551622161415951011办公室526117114481565164316551622161415951012办公室526117114481565164316551622161415951013办公室526117114481565164316551622161415951014办公室8211466

18、1743183119091891188818501802总计70791319015991172671811218141177051751017192 汇总各层冷负荷可得五层总冷负荷 表2-15计算时刻9:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:00一层70791319015991172671811218141177051751017192二层94631910624177249462647326720264532663126349三层94631910624177249462647326720264532663126349四层9463191062417724

19、9462647326720264532663126349五层115062115026617281993094232005329553434934883总计4697491658115139120304128473130306130019131752131122根据计算得建筑物最大冷负荷出现在16：00，数值为131752W。2.3 冬季热负荷的计算2.3.1 围护结构传热耗热量1）围护结构的基本耗热量3Q1=KF（tn-tw） （2-9）式中 K 传热系数，W/(m2)，贴土非保温地面的传热系数K可通过实用供热空调设计手册查得； 温差修正系数，如下表2-17选取； tn-tw 室内外计算温度差。

20、温差修正系数 表2-17 序号围护结构特征1外墙、屋顶、地面以及与室外相通的楼板等1.002屋顶和与室外空气相通的非采暖地下室上面的楼板等0.903非采暖地下室上面的楼板，外墙上有窗时0.754非采暖地下室上面的楼板，外墙上无窗且位于室外地坪以上时0.605非采暖地下室上面的楼板，外墙上无窗且位于室外地坪以下时0.406与有外门窗的非采暖房间相邻的隔墙0.707与无外门窗的非采暖房间相邻的隔墙0.408伸缩缝墙、沉降缝墙0.309防震缝墙0.702）围护结构附加耗热量围护结构的附加耗热量，应按其占基本耗热量的百分率确定。各项附加（或修正）百分率，宜按下列规定的数值选用 朝向修正查暖通规范规定，

21、选用朝向修正系数如下：朝向修正系数表 表2-18 Xch南-15 -30北、东北、西北0 10东、西-5东南、西南-10%-15%在本次设计中朝向修正系数选定为：东、西：-5% ；南：-20% ；北：0%；东南：-10% 风力修正因位于北京市中心，平均风速不大，对传热的影响不很显著，故一般情况下可忽略不予考虑。 高度修正层高在4m以下，可不考虑沿房屋高度室内温度上升对耗热量的影响。2.3.2 冷风渗透耗热量 1）冷风渗透量计算3V=Lln （2-10）式中 L 每米门、窗缝隙渗入室内的空气量，在冬季室外平均风速vpj=2.8m/s下，单层金属窗的L1=2.6m3/mh，双层（金属框）外门L2=

22、1.8 m3/mh3； l 门、窗缝隙的计算长度，m； n 渗入空气量的朝向修正系数，如下表2-19渗透空气量的朝向修正系数 表2-19 n北1.00东、南0.15西0.42）冷风渗透耗热量计算3 （2-11）式中 V 经门、窗缝隙渗入室内的总空气量，如上计算；w 供暖室外计算温度下的空气密度，kg/ m3；cp 冷空气的定压比热，c=1kJ/kg2.3.3 外门冷风侵入耗热量外门冷风侵入耗热量公式3为： （2-12）式中 N 外门附加率，N=80n，其中n为建筑物的楼层数，所以n=13； 外门的基本耗热量，W因此总热负荷为 Q=+2.3.4 热负荷计算举例及汇总以1006办公室为例，假设走道

23、、楼梯及厕所的温度均为181006办公室热负荷 表2-20房间编号围护结构传热系数室内外计算温度差基本修正系数基本耗热量耗热量修正冷风渗透耗热量冷风侵入耗热量名称面积KW/m2tn-twQ1朝向修正修正后耗热量WWF/m2Xch1006办公室南外墙8.461.49321403-20%323390东外墙9.0751.49321433-5%411南外窗4.416.4321903-20%722北内门2.42.9120.4606北内墙10.472.5920.422022地面23.40.483213590359Q=1882W其他房间亦如上计算，汇总如下： 各房间热负荷 表2-21房间名称热负荷（W）房间

24、名称热负荷（W）一层1006办公室17821007办公室13481008-1013办公室13481014办公室18011015健身房73911005休息厅28821016更衣室13961017更衣室1484二层（同三、四层）2001办公室32062002办公室14282003-2005办公室14962006副检察长办公室17022007-2008办公室11522009-2014办公室13482015办公室18402016舞厅10431五层5001大办公室41515002办公室19505003-5005办公室22185006副检察长办公室27865007-5008办公室20265009-5014

25、办公室18325015办公室22295016舞厅19583第三章 空调方案的确定3.1 空调系统的确定3.1.1 全空气系统方案的确定舞厅、健身房等房间空间大，人员密集，冷负荷密度大，室内热湿比小，综合舞厅的各个因素采用一次回风定风量全空气系统。其理由如下：1） 适合于室内负荷较大时；2） 与二次回风相比，处理流程简单，操作管理简单；3） 设备简单，最初投资少；4） 可以充分进行通风换气，室内卫生条件好。每层放置一个组合式空调机组在空调机房内。3.1.2 风机盘管加新风方式的确定办公室、守卫室和休息厅等小空间人员集中程度大，各房间的负荷根据运行时间不一致，且各自有不同要求，因而采用风机盘管加新

26、风系统。风机盘管直接放置在各个空调房间内，对室内回风进行处理；新风则由新风机组集中处理后通过新风管道送入室内与回风混合。新风机组每层放置一台在空调机房内，制冷机组放置在屋顶。风机盘管加新风系统的冷量或热量是由空气和水共同承担，所以属于空气-水系统。其优点如下：1）布置灵活，节能效果好，各房间能根据室内负荷情况单独调节温湿度，房间不使用时可以关掉机组，不影响其他房间的使用；2）各空调房间互不相通，不会相互污染；3）只需要新风机房，机房面积小，风机盘管可以安装在空调房间内；4）与集中式空调相比，不需要回风管道，节省建筑空间；5）节省运行费用；6）使用寿命长。办公楼内有部分审讯室，结合实际情况可知，

27、这部分房间实用时间很不规律，当空调主系统停止运行时，部分房间可能还需使用，故增设分体空调，不考虑在风机盘管加新风系统中。3.2 空气处理过程设计3.2.1 全空气系统设计计算一、夏季送风状态点和送风量空气送风状态点和送风量的确定可在i-d图上进行，具体步骤如下：1）在i-d图上找出室内状态点N，室外状态点W2）根据室内冷负荷Q和湿负荷W求出，再过N点画出此过程线3）确定送风温差t，过程线与相对应的等温线相交于O点，O点即送风状态点。4）过O点做垂线交相对湿度90%的曲线于L点，由确定新风与回风的混合状态点c，连接c和L点。如图3-1所示：图3-1 一次回风系统夏季处理过程每层单独一个系统，以一

28、层为例：1）计算室内热湿比：健身房=Q/W=7.55/0.0009 1006更衣室=Q/W=1.384/0.00022 1007更衣室=Q/W=1.5/0.000222） 确定送风状态点，取送风温差t=6，则送风点to=20，过点N （tN=26，=55%）作=的直线交t=20的等温线于O点，则io =46 kJ/kg，过O点作垂线交设定的=90%的曲线于L点, tL=16, iL=42 kJ/kg.3）总风量：G=Q/(iN-io)=10.43/(55.5-46)=1.1 kg/s=3300 m3/h健身房风量：G= 7.55/(55.5-46)=0.79 kg/s=2384 m3/h4）由

29、新风量Gw=(1550+8230)/3600=0.27kg/s（比10%G大，即选此值）以及总风量G=1.1kg/s得一层新风比为=24%,即24%,则混合点C的位置可确定，ic=61.7kJ/kg。5）健身房所需冷量：Qo=G(ic-iL)=0.79(61.7-42)=15.6kW6）健身房内冷量分析：Q1=7.55kw； Q2=Gw()=0.21(81.5-55.5)=5.46kW Q3=G(io-iL)=0.79(46-42)=3.16kW 回风量 Gh=G-Gw=0.79-0.21=0.58kg/s=1740m3/h其他房间亦如上计算，汇总如下各房间的风量、冷量 表3-1房间号冷负荷Q

30、1（kW）新风量Gw（kg/s）总风量G（kg/s）回风量Gh（m3/h）新风负荷Q2（kW）冷量Qo（kW）1015健身房7.550.210.7917405.4615.61016更衣室1.380.0360.153420.9362.921017更衣室1.50.0380.163660.9883.132016舞厅（同舞厅3016、 4016）27.80.72.9660018.257.65016舞厅33.80.843.5798021.869.6二、空调机组的选型本设计采用卧式组合式空调机组，每层布置一个在空调机房内。根据各层送风量和系统冷量进行组合式空调机组的选型，选用靖江市春意空调制冷设备有限公司

31、生产的空调机组，其型号及性能参数如下表所列：各层空调机组性能表 表3-2层号型号额定风量（m3/h）风机余压（Pa）电机功率（kW）额定制冷量（kW）额定制热量（kW）水阻力（kPa）机组外形尺寸长宽高mmmmmm一层ZK-0550007002.2285628.841501350850二层（同三、四层）ZK-101000070045210821.8460016501050五层ZK-101000070045210821.8460016501050机组安装注意事项：1.机组的四周，尤其是检查门及外接水管一侧应留有维修空间700-800mm； 2.机组应放置在平整的基座上（水泥或槽钢焊成）；3.机房

32、内应设有地漏，以便冷凝水排放或清洗机组时排放污水；4.机组段与段连接时，段间应衬以随机配给的50mm宽的密封条；5.必须将外接管路清洗干净后方可与空调机组的进出水管连接，以免将换热器堵塞，与机组管路连接时，不能使换热器进出水管受力太大，以免损坏换热器；6.机组的进出风口与风道间用软接头连接，机组不得承受额外的负荷。三、冬季热负荷的校核冬季只需要校核空调机组的热量是否满足房间要求即可。经校核，各空调机组所提供的热量Q远大于夏季空调冷量，而健身房和舞厅等房间冬季热负荷与夏季冷负荷相差并不大，故空调机组提供的热量满足房间要求。3.2.2 风机盘管加独立新风系统设计一、夏季送风状态点和送风量1）新风量

33、的确定确定新风量的依据有下列三个因素：稀释人群本身和活动所产生的污染物，保证人群对空气品质的要求；补充局部排风量；保持空调房间的“正压”要求。对于因素，按规范上假定每人所需的新风量计算，查表1-2；对于因素，由于相对来说很小，不予考虑；对于因素，一般空调都满足其正压要求。因此满足卫生要求的新风量公式为Gw=ngw （3-1）式中 n 空调房间内的总人数； gw 新风量标准，即单位时间内每人所需的新风量，m3/h人。2）夏季送风状态点和送风量的确定考虑到卫生和能效，选择处理后的新风和风机盘管处理过的空气混合后送入室内的方案。采用新风不负担室内负荷的方式，新风处理到室内焓值，风机盘管处理到点L2，

34、混合到O点一并送入房间，i-d图上的处理过程如图3-2所示。图3-2 新风与风机盘管送风混合后送入时的空气处理过程以1006办公室为例1. 满足卫生要求的新风量Gw1=ngw =240=80 m3/h=0.027 kg/s2. 热湿比=Q/W=1.79/0.00006=298333. 送风状态点 已知室内外参数tN=26，=55%，tW=33.2，tWs=26.4，查得iN=55.5kJ/kg，iw=81.5 kJ/kg，由iN=55.5kJ/kg，=95%确定点L1，tL1=20，iL1=55.5 kJ/kg。在i-d图中，过N点作线与=90%相交，即得送风状态点O，to=18，io=47.

35、5 kJ/kg，送风温差=26-18=8，总风量G=Q/(iN-io)=1.79/（55.5-47.5）=0.216kg/s=648 m3/h。4. 用换气次数校核 换气次数定义为房间通风量L(m3/h)和房间体积(m3)的比值，即n=G/V （3-2）则1006办公室换气次数n=648/(3.963.3)=8.45，所以符合换气次数要求1。5. 新风量的确定 由于满足卫生的新风量Gw1=80 m3/h总风量的10%（即10%G=64.8 m3/h）,则1006办公室的最小新风量取两者中的较大值，即Gw=80 m3/h。6. 新风负荷 （3-3）式中 Gw 新风量，kg/siw，iL 室外新风点以及新风处理后点的焓值，kJ/kg则1006办公室的新风负荷为Qw=0.0271000(81.5-55.5)=702W7. 风机盘管风量 （3-4）式中 G 总送风量，kg/s； GW 新风量，kg/s则风机盘管风量为GF=0.216-0.027=0.189 kg/s=568 m3/h8. 风机盘管冷量连接点L1及点O并延长至L2点，使/( Gw /GF),则iL2= io- (iL1-io）GW/GF=47.5-(55.5-47.5)80/568=46.4 kJ/kg则风机盘管冷量QF=GF（iN- iL2） （3-5）QF=GF（iN- iL2）=0.189100