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说明书
空气调节设计说明书
【摘要】
本次设计主要内容对建筑物冷负荷的进行了计算,计算方法采用谐波冷负荷法。
使用焓湿图,对空调系统的运行进行了分析,对冬季热负荷的计算,采用冬季工况进行校核。
建筑物空调系统的形式为单管集中式系统,气流组织方式选用侧送风上送上回式,进行系统管路的布置。
主要对风系统进行了水利计算和管道附件的选择。
根据系统的负荷总量选择空调处理机组的选型,以及对系统的防火设计等。
目录
第一章.原始资料3
1.1土建资料3
1.2室外气象参数3
1.3室内设计参数3
第二章.空调冷负荷计算4
2.1围护结构形成的冷负荷4
2.1.1窗日照得热冷负荷4
2.1.2玻璃窗传热的冷负荷4
2.1.3外墙和屋顶得热冷负荷5
2.1.4内墙、内门、楼板、地面的冷负荷5
2.2设备、照明及人体散热形成的冷负荷6
2.3逐时冷负荷选择计算6
2.4空调系统总冷负荷7
第三章.空调热负荷计算7
3.1冬季空调热负荷8
第四章.空调系统方案确定9
4-1.空调系统分类及选择9
4-1-1.空调系统分类10
4-1-2.确定方案及系统的优缺点10
4-2.夏季送风状态及送风量10
4-2-1.夏季i-d图10
4-2-2.送风量11
4-2-3.新风量11
4-3.冬季工况校核13
第5章.空调房间气流组织计算及风管计算14
5-1.气流组织计算14
5-1-1.选用送风形式14
5-1-2.计算送风口个数14
5-1-3.送回风口形式和位置及管道布置16
5-1-4.风机机组的尺寸17
5-2.风管水利计算18
5-2-1.确定风管的形状和选择风管的尺寸18
5-2-2.沿程阻力及局部阻力18
5-3.设备的选择及防火设计19
参考文献20
附表21
正文
第一章原始资料
1-1.土建资料
1.地址:
西安
2.工程名称:
西新办公楼空气调节系统设计
3.土建资料:
西新办公楼为2层建筑,每层高为4.2米,所需空调房间为3个,具体建筑尺寸见图纸。
1-2.室外气象参数:
查《空气调节设计手册》P4表1-3,西安地区的室外气象参数见表1-2:
站台位置
大气压力/hPa
年平均
温度/℃
室外计算(干球)温度/℃
室外计算
湿球温度/℃
最热月平均温度/℃
室外计算相
对湿度/%
室外风速
/m/s
北纬
东经
海拔/m
冬季
夏季
13.3
冬季
夏季
夏季
26.6
冬季
最热月
冬季
夏季
35°
108°
396
978.7
959.2
空调
空调
空调日
平均
平均日
较差
空调
67
72
1.8
2.2
-8
35.2
30.7
8.7
26
表1-2室外气象参数
1-3.室内房间设计参数:
室内房间空调设计参数见表1-3
序号
房间名称
温度/℃
相对湿度/%
噪声声级
平均风速/m/s
新风量/m³/s
设备/W
照明/w
人员/人
夏季
冬季
夏季
冬季
1
空调房间1
26
18
50
/
≤0.3
≤0.2
按计算
4000
40×20
7
2
空调房间2
26
18
50
/
≤0.3
≤0.2
按计算
3000
40×8
3
3
空调房间3
26
18
50
/
≤0.3
≤0.2
按计算
2000
40×6
2
表1-3室内设计参数
第二章.空调负荷计算
2-1.冷负荷
2-1-1.围护结构冷负荷
2.窗日照得热冷负荷
无外遮阳玻璃窗的日射冷负荷按公式(2-1)计算:
Qc=FcxmxbxzJc.maxCcl(2-1)
式中:
查P58表2-11:
西安属北纬35°,大气透明度为:
5级;
Jc.max——单位窗日照得热量最大值北向,查P59表2-12:
Jc.max=147W/㎡;
xm——窗的有效面积系数,查表2-13:
xm=0.75,
xb——窗的玻璃修正系数,查表2-14:
xb=1.0,
xz——窗的内遮阳遮阳系数,查表2-15:
xz=0.65;
Ccl标准玻璃窗冷负荷系数查P61表(2-16),如表2-2所示
时刻
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
Ccl
0.12
0.10
0.09
0.08
0.08
0.07
0.40
0.62
0.64
0.70
0.76
0.83
时刻
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
Ccl
0.85
0.87
0.83
0.78
0.75
0.75
0.54
0.20
0.18
0.16
0.14
0.13
表2-1标准玻璃窗冷负荷系数
2.玻璃窗传热的冷负荷
玻璃窗传热的冷负荷可按式(2-2)计算:
Q2=xkKcFc(twp+Δtk-tn)(2-2)
式中:
xk——玻璃窗传热系数修正系数,xk=1.0;
Kc——玻璃窗传热系数,W/(㎡·℃);
Fc——玻璃窗面积,㎡;
twp——夏季空气调节室外计算日平均温度,℃,twp=30.7℃;
Δtk——夏季室外计算平均日较差,℃.
夏季室外逐时温差Δtk查P75表2-20。
当平均日较差Δtr:
8.7℃,取9℃时,如表2-2所示:
时刻
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
Δtk
-2.3
-3.1
-3.4
-3.8
-4.1
-4.2
-3.7
-2.5
-1.1
0.3
1.4
2.6
时刻
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
Δtk
3.6
4.3
4.7
4.6
3.9
3.5
2.5
1.3
0.0
-0.9
-1.5
-2.1
表2-2夏季室外逐时温差
以房间3的玻璃窗为列,计算其12时的传热冷负荷:
传热系数Kc=3.26W/(㎡·℃);窗面积Fc=3.78㎡;twp=30.7℃;tn=26℃,12时的Δtk=3.6℃;
代入公式(2-2),得:
Q2=xkKcFc(twp+Δtk-tn)
=1.0×3.26×3.78×(30.7+3.6-26)
=102.28W
3.外墙和屋顶得热冷负荷可按式(2-3)计算:
Qw=KwFw(twp+Δtfp+Δtw-tn)(2-3)
式中:
Kw——屋顶(或外墙)的传热系数,W/(㎡·℃);
Fw——屋顶(或外墙)的面积,㎡;
Δtfp——屋顶(或外墙)外表面辐射热平均温升,℃
查P77表2-23:
墙和屋顶的外表面辐射热平均温升Δtfp
北向:
3.4℃西向:
6.6℃屋顶:
13.1℃
查P86表2-26、表2-27:
屋顶、墙的夏季热工指标如表2-1所示
项目
保温材料
δ
Kw
β/ρ
ν
ξ
屋顶
沥青膨胀珍珠岩
150
0.45
0.27
75.8
11.3
外墙
370
1.5
0.15
38.6
12.7
表2-3屋顶、墙的夏季热工指标
表中:
δ——结构厚度,m
Kw——传热系数,W/(㎡·℃);
v——围护结构温度波的衰减度;
ρ——围护结构外表面的太阳辐射热吸收系数,查表2-7,屋顶ρ=0.75外墙ρ=0.56
β——衰减倍数,β=αn·ρ/Kw·ν,算出屋顶β=0.2025,外墙β=0.084;
ξ——延迟时间,h.
Δtw——屋面作用时间的综合负荷温差,℃查P78表2-24、表2-25,如表2-4所示
时刻
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
屋顶
-0.8
-7.1
-7.4
-7.6
-7.8
-8.0
-7.0
-5.0
-2.7
-0.2
1.7
3.1
北墙
-1.6
-1.9
-2.1
-2.3
-2.4
-2.5
-1.1
-0.2
0.1
0.4
1.0
1.6
西墙
-2.3
-2.7
-2.9
-3.2
-3.4
-3.5
-3.0
-2.3
-1.6
-0.8
-0.2
0.3
时刻
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
屋顶
3.9
4.2
3.9
2.8
0.8
-1.1
-3.3
-4.8
-5.3
-5.8
-6.2
-6.5
北墙
2.0
2.3
2.4
2.3
2.3
2.4
1.6
-0.1
-0.5
-0.9
-1.2
-1.4
西墙
0.7
3.2
5.3
6.8
6.9
6.0
3.2
-0.3
-0.9
-1.4
-1.8
-2.1
表2-4屋面、外墙作用时间的综合负荷温差
以空调房间1中午12时的负荷计算为例,计算其外墙与房顶的得热冷负荷:
7200
空调房间3空调房间1
360010800
北外墙面积F=10.8×4.2-1.8×2.1×3=34.02㎡;Kw=1.5W/(㎡·℃);
twp=30.7℃;Δtfp=3.4℃;Δtw=2.0℃;tn=26℃
代入式(2-3):
Qw=KwFw(twp+Δtfp+Δtw-tn)
=1.5×34.02×(30.7+3.4+2.0-26)
=572.67W
屋顶面积F=10.8×7.2=77.76㎡
代入式(2-3):
Qw=0.45×77.76×(4.7+3.9)
=347.4W
各房间逐时冷负荷如表2-5列出:
计算时间/h
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
窗日射冷负荷FcxmxbxzJc.max=271
Ccl
0.59
0.68
0.77
0.83
0.85
0.86
0.83
0.77
0.7
0.71
0.6
Qc/W
159.8
184
208.6
224.9
230.3
233.0
224.9
208.6
189.7
192.4
162.6
窗传热冷负荷Kc=3.26W/(㎡·℃)
Δtk/℃
-1.1
0.3
1.4
2.6
3.6
4.3
4.7
4.6
3.9
3.5
2.5
Q2/W
44.36
61.6
75.16
89.95
102.2
110.9
115.8
114.6
105.9
101.0
88.7
屋顶外墙的
得热冷负荷
房间1
屋
顶
作用时间
21
22
23
0
1
2
3
4
5
6
7
Δtw/℃
-5.8
-6.2
-6.5
-0.8
-7.1
-7.4
-7.6
-7.8
-8
-7
-5
Qw/W
419.9
405.9
395.4
594.8
374.4
363.9
356.9
349.9
342.9
377.9
447.8
北
墙
作用时间
20
21
22
23
0
1
2
3
4
5
6
Δtw/℃
0.1
0.4
1
1.6
2
2.3
2.4
2.3
2.3
2.4
1.6
Qw/W
387.8
367.4
352.1
341.9
331.6
316.3
306.1
295.9
290.8
285.7
357.2
房间
2
北
墙
作用时间
20
21
22
23
0
1
2
3
4
5
6
Δtw/℃
-0.5
-0.9
-1.2
-1.4
-1.6
-1.9
-2.1
-2.3
-2.4
-2.5
-1.1
Qw/W
258.5
244.9
234.7
227.9
221.1
210.9
204.1
197.3
193.9
190.5
238.1
房间3
屋
顶
作用时间
21
22
23
0
1
2
3
4
5
6
7
Δtw/℃
-5.8
-6.2
-6.5
-0.8
-7.1
-7.4
-7.6
-7.8
-8
-7
-5
Qw/W
139.9
135.3
131.8
198.2
124.8
121.3
118.9
116.6
114.3
125.9
149.3
北
墙
作用时间
20
21
22
23
0
1
2
3
4
5
6
Δtw/℃
-0.5
-0.9
-1.2
-1.4
-1.6
-1.9
-2.1
-2.3
-2.4
-2.5
-1.1
Qw/W
129.3
122.5
117.4
113.9
110.5
105.5
102.1
98.6
96.9
95.2
119.1
西墙
Δtw/℃
-0.9
-1.4
-1.8
-2.1
-2.3
-2.7
-2.9
-3.2
-3.4
-3.5
-3
Qw/W
471
449
430
417
408
390.1
381.0
367.4
358.3
353.8
376.5
其中屋顶的延迟时间为11小时,外墙的延迟时间为12小时。
4.内墙、内门、楼板、地面的冷负荷
内墙、内门、楼板等围护结构,当邻室为非空气调节房间时,邻室温度采用邻室平均温度,其冷负荷按式(2-4)计算:
Q4=KF(tw+△tls-tn)(2-4)
式中:
Q4——内墙或楼板的冷负荷,W;
K——内墙或楼板的传热系数,W/㎡·℃;
F——内墙或楼板的面积,㎡;
△tls——邻室平均温度与夏季空气调节室外计算日平均温度的差值,℃,当室内有较好通风时,查P95表2-28,取△tls=1.0℃。
空调房间1的楼板一部分与空调房间相邻,另一部分与非空调房间相邻,与非空调房间相邻的面积F=3.6×7.2=25.92㎡,计算时应使用这部分面积计算其楼板的传热冷负,即:
Q4=1.5×25.92×(30.7+1.0-26)=221.6W
空调房间2地面的冷负荷可按公式(2-5)计算:
Qd=KdFd(twp-tn)(2-5)
地面传热系数Kd=0.35W/㎡·℃;Fd=51.84㎡;
Qd=0.35×51.84×(30.7-26)=1025W
2-2.设备、照明和人体散热冷负荷
2-2-1.设备散热形成的冷负荷,按公式(2-6)计算:
Ql=QsXτ-T(2-6)
房间1的设备散热量Qs1=4000W;
房间2的设备散热量Qs2=3000W;
房间3的设备散热量Qs3=2000W;见表1-2
Xτ-T无罩设备散热冷负荷系数,使用小时数为12小时,开始使用后的小时数从0点开始,查《空气调节手册》P123表2-39,如表2-6所示:
时刻
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
Xτ-T
0.07
0.62
0.69
0.75
0.79
0.82
0.84
0.86
0.88
0.89
0.91
表2-6无罩设备散热冷负荷系数
代入各房间设备散热量即可求得设备冷负荷,计算结果见表
2-2-2.照明散热冷负荷,按公式(2-6)计算:
Qs1=40×20=800W;Qs2=40×8=320W;Qs3=40×6=240W,
Xτ-T照明冷负荷系数查《空气调节手册》P128表2-44,如表2-7所示:
时刻
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
Xτ-T
0.09
0.49
0.66
0.71
0.74
0.77
0.80
0.83
0.85
0.87
0.89
2-2-2.人体散热冷负荷及湿负荷
1.人体散热冷负荷可按公式(2-6)计算,
人体散热量按公式(2-7)计算:
Qs=nφqx(2-7)
式中:
Qs——人体散热量,W;
N——房间人员数,见表1-2,房间1有7人,房间2有3人,房间3有2人;
φ——群集系数,φ=0.9;
qx——每个成年男子的显热散热量,W。
Xτ-T人体显热散热冷负荷系数,查《空气调节手册》P130表2-45,如表2-8所示:
时刻
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
Xτ-T
0.08
0.55
0.64
0.70
0.75
0.79
0.81
0.84
0.86
0.88
0.89
表2-8人体显热散热冷负荷系数
2.人体湿负荷可按公式(2-8)计算:
Wr=
(kg/h)(2-8)
式中:
ω——指每名成年男子的散湿量,g/h,查《空气调节设计手册》P131表2-47,轻型劳动,室温为26℃时,每名成年男子的散湿量ω=184g/h。
代入式(2-8),得房间1:
Wr.1=
×7×0.9×184=1.16(kg/h)
房间2:
Wr.2=
×3×0.9×184=0.50(kg/h)
房间3:
Wr.3=
×2×0.9×184=0.33(kg/h)
2-2-3.设备等冷负荷计算总表
设备、照明、人体散热冷负荷总表如表2-9所示:
序号
QS/W
时刻
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
房间
1
4000
Xτ-T
0.07
0.62
0.69
0.75
0.79
0.82
0.84
0.86
0.88
0.89
0.91
Ql设
280
2480
2760
3000
3160
3280
3360
3440
3520
3560
3640
800
Xτ-T
0.09
0.49
0.66
0.71
0.74
0.77
0.8
0.83
0.85
0.87
0.89
Ql照
72
392
528
568
592
616
640
664
680
696
712
365.4
Xτ-T
0.08
0.55
0.64
0.7
0.75
0.79
0.81
0.84
0.86
0.88
0.89
Ql人
29.2
200.9
233.8
255.8
274.1
288.7
296
306.9
314.2
321.5
325.2
Ql总
381.2
3073
3522
3824
4026
4185
4296
4411
4514
4578
4677
房间
2
3000
Xτ-T
0.07
0.62
0.69
0.75
0.79
0.82
0.84
0.86
0.88
0.89
0.91
Ql设
210
1860
2070
2250
2370
2460
2520
2580
2640
2670
2730
320
Xτ-T
0.09
0.49
0.66
0.71
0.74
0.77
0.8
0.83
0.85
0.87
0.89
Ql照
28.8
156.8
211.2
227.2
236.8
246.4
256
265.6
272
278.4
284.8
156.6
Xτ-T
0.08
0.55
0.64
0.7
0.75
0.79
0.81
0.84
0.86
0.88
0.89
Ql人
12.5
86.1
100.2
109.6
117.4
123.7
126.8
131.5
134.6
137.8
139.3
Ql总
251.3
2103
2381
2587
2724
2830
2903
2977
3047
3086
3154
房间
3
2000
Xτ-T
0.07
0.62
0.69
0.75
0.79
0.82
0.84
0.86
0.88
0.89
0.91
Ql设
140
1240
1380
1500
1580
1640
1680
1720
1760
1780
1820
240
Xτ-T
0.09
0.49
0.66
0.71
0.74
0.77
0.8
0.83
0.85
0.87
0.89
Ql照
21.6
117.6
158.4
170.4
177.6
184.8
192
199.2
204
208.8
213.6
104.4
Xτ-T
0.08
0.55
0.64
0.7
0.75
0.79
0.81
0.84
0.86
0.88
0.89
Ql人
8.3
57.4
66.8
73
78.3
82.5
84.5
87.7
89.8
91.9
92.9
Ql总
169.9
1415
1605
1743
1835
1907
1956
2007
2054
2081
2126
表2-9设备、照明、人体散热冷负荷总
围护结构的总冷负荷应采用各空调房间冷负荷同时出现的综合最大值,由于有些计算负荷在一天24小时内各不相同,需逐时进行比较,看哪个小时综合最大。
需进行比较的冷负荷有:
1.窗的辐射热得热冷负荷;
2.窗的传热冷负荷;
3.屋顶与外墙的得热冷负荷;
4.设备、照明和人体散热冷负荷。
2-3.逐时冷负荷选择计算见表2-10:
计算时间
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
房间
1
窗日射
479.6
552.8
626.0
674.8
691.0
699.2
674.8
626.0
569.1
577.2
487.8
窗传热
133.1
184.8
225.5
269.8
306.8
332.7
347.5
343.8
317.9
303.1
266.2
房顶
419.9
405.9
395.4
594.8
374.4
363.9
356.9
349.9
342.9
377.
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