户式中央空调secret毕业论文设计.docx
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户式中央空调secret毕业论文设计
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1前言
中央空调已经不是遥不可及的产品,户式中央空调将大型空调的舒适性带到了千家万户,使人类居住的人工环境得了极大的改善,而且更加合理的美化了家居装修的风格,节约了空间,具有极其良好的发展前途。
1.1户式中央空调的概念及现状行业
家用中央空调(户式中央空调)是一种将大型中央空调的全空气系统和风机盘系统小型化的独立空调系统。
其制冷制热原理和结构与大型中央空调基本相同,由一台主机制冷制热,通过风管送风或冷热水管接多个末端出风设备,将冷暖送到不同的区域,来实现室内空气调节的目的。
它结合了大型中央空调的便利、舒适、高档次以及传统小型分体机的简单灵活等多方面优势,是适用于别墅、公寓、家庭住宅和各种工业、商业场所的暗藏式空调。
家用中央空调作为一个非常成熟的产品,以其低廉的价格和优良的品质,近十几年在欧美等国家得到了广泛的应用,公寓和别墅使用率高达80%。
在我国,家用中央空调近几年的销售数量和使用速度也在成倍增长。
我国户式中央空调机组品牌几乎集中在中外合资和股票上市企业。
品牌正向着舒适,健康,高效,节能,室内机款式的多样式,控制的便利性,安装的灵活性,维护的便利性,运行成本低的方向发展。
1.2户式中央空调的形式及特点
中央空调是集中处理空调负荷的系统型式,空调机组产生的冷(热)量是通过一定的介质输送到空调房间的。
根据家用中央空调冷(热)负荷输送介质的不同可将家用中央空调分为风管系统、冷(热)水系统、制冷剂系统三种类型。
1)风管系统是以空气为输送介质,其原理与大型全空气中央空调系统的原理基本相同。
它利用主机集中产生的冷(热)量,将室内的回风(或回风与新风的混合)集中进行处理(如冷却、加热、加湿、去湿、净化等),再送入室内。
根据室内机组和室外机组的布置,家用中央空调的风管系统可分为两类:
分体式风管系统和整体式风管系统。
相对于其他家用中央空调,风管系统的特点是初投资较小,引入新风可靠,有利于改善室内的空气品质;但风管系统的空气输配系统所占用的建筑物空间较大,一般要求住宅要有较大的层高,还应考虑风管穿越墙体问题。
代表产品有特灵、约克、麦克维尔、开利、天加、美国瑞姆、吉姆等品牌。
2)冷(热)水系统输送介质通常为水。
它通过室外主机产生出空调冷(热)水,由管路系统输送到室内的各末端装置,在末端装置处冷(热)水与室内空气进行热量交换,产生冷(热)风,从而消除房间空调负荷。
它是一种集中产生冷(热)量,但分散处理各房间负荷的空调系统型式。
该系统的室内末端装置通常为风机盘管。
目前风机盘管一般均可以调节其风机的转速(或通过旁通阀调节经过盘管的水量),从而调节送入室内的冷(热)量,因此系统可以对每个空调房间进行单独调节,满足各个房间不同的空调需求,同时其节能性能也较好。
此外,由于冷(热)水机组的输配系统所占的空间很小,因此一般不受建筑物层高的限制。
但此种系统一般难以引进新风,因此对于通常密闭的空调房间而言,其舒适性较差。
代表产品有特灵、约克、清华同方、浙江盾安、上海豪申、南京天加、浙江国祥等品牌。
3)制冷剂系统也称多联式空调系统,输送介质为制冷剂,采用制冷剂变流量(VariableRe—frigerantVolume)技术。
室外主机由制冷压缩机、冷凝器和其他制冷附件组成,类似分体式空调器的室外机,末端装置是由直接蒸发式换热器和风机组成的室内机。
一台室外机通过制冷剂管路向若干个室内机输送制冷剂。
采用变频技术和电子膨胀阀控制压缩机的制冷剂的循环量和进入室内各换热器的制冷剂的流量,可以适时地满足室内冷、热负荷要求。
制冷剂系统具有节能、舒适、运转平稳等诸多优点,而且各房间可独立调节,能够满足不同房间不同负荷的需求。
另外,制冷剂系统本身可以引进新风,系统一般可由一台室外机和4-16台室内机组成。
低档次的是一拖四的热泵型空调机,高档次的配有由直流变速电动机驱动的密封型双转子压缩机,也有涡旋式压缩机,室内机采用电子膨胀阀,具有可同时供热供冷热回收功能的系统。
其优点是各居室温度可个别调节。
另外,制冷剂液体管和气体管的直径小、管路占用的空间小。
代表产品有:
日本大金、松下、三菱、日立和中国美的等品牌。
1.3户式中央空调设计要点
1.3.1空调负荷计算
空调负荷计算为合理选择空调末端处理设备和确定冷热源设备容量提供。
空调负荷计算包括夏季热负荷计算和冬季冷负荷计算。
在方案设计阶段,可以采用负荷估算指标进行负荷计算。
在施工图设计阶段,根据规范要求,应对个空调房间进行逐时的负荷计算。
确定空调负荷时,对于住宅等就维护结构负荷为主的房间,应考虑间歇负荷附加系数1.1.1.20。
同时还应考虑邻室无空调时温差传热引起的负荷。
确定空调负荷时,应充分考虑住宅使用的特殊性。
住宅主要有卧室、客厅、餐厅、厨房、和卫生间组成,卫生间一般不设空调,而卧室、客厅、餐厅同时开启空调的概率很小。
因此同时使用系数较低,一般可取0.5-0.7选取。
负荷计算还应考虑新风负荷,没有新风引入的空调系统不是完整的家用中央空调系统。
1.3.2系统选择和设计
选用空调系统时,应充分考虑运用场合、使用特点和业主的要求等因素。
(1)风管式空调
风管式系统负荷调节能力差,机组只是根据回风参数控制压缩机的起停。
机组的送风量一般不能随房间空调负荷变化而变化,当一个房间需要送风时,其它不需要空调的房间同样有风送入。
整体式机组应尽量靠近服务区域布置,以使送回风管路尽量短直。
由于空调处理设备置于整体式机组内,新风引入非常方便。
对于层高较低的空调区域,如住宅,主风管尽量布置在走廊、客厅周边,应以便于装饰处理,支管上均应设风量调节阀。
送风口以侧送风双层百叶风口为主,业主也可以根据装潢需要,采用顶送散流器风口或条缝形风口等。
(2)空气源冷热水机组
空气源冷热水机组的压缩机分为定频和变频两种。
对于定速冷热水机组,室内负荷变化容易造成压缩机频繁起停,由于水系统规模小,应考虑系统的热稳定性,以免造成部分负荷时,压缩机频繁起动。
因此系统中宜设储蓄水箱,或加大供回水温差的设定值。
对于冬季间歇运行,并且室外气温较低而致使系统容易结冰的地区,可以将蒸发器及循环水泵与室外主机分开而组成室内辅机。
室内辅机与室外主机用制冷剂管连接。
在寒冷地区,冬季室外温度较低,根据夏季冷负荷选用的冷热水机组,冬季供热量常常不能满足冬季热负荷的要求,此时考虑选用辅助电加热来增加供热量。
水量控制一般有三中方式:
一是变流量方式,流量方式是由室内温控器机组出水管上的电动二同阀的开启或关闭,当风机盘管停止运行时,该阀关闭。
空调水总管上装有压差旁通阀,以稳定进入机组的流量。
二是定流量方式,定流量方式是由室内机温度控制器控制机组出水管上的电动三通阀开启或关闭;三是置于定流量与变流量之间的混合方式,该种方式中,离主机近的部分机组采用电动二通阀,其他机组采用三通阀,此时可以省掉压差旁通阀,采用此种方式时应注意二通阀与三通阀的数量配备。
三通阀数量过少,有可能导致主机因水流量过低而停机。
(3)VRV变制冷剂流量机组
VRV系统设计时应考虑制冷剂泄漏的影响。
VRV系统中制冷剂管路较长,制冷剂流量较多,施工不当会出现泄漏。
当计算结果大于危险浓度时,可以采取以下两种措施措施:
1)房间开设与外界相通的通风窗,通风面积应大于或等于地板面积的15%;2)设置制冷剂泄漏报警装置和与之连锁控制的排风机。
1.3.3管路设计
管路设计包括水管系统设计和风管系统设计。
水管系统设计,对于干管,管内水流速度宜低于1.2米,对于支管,管内水流速度宜定于0.6ms左右。
应对水管路进行阻力计算,校和主机所配水泵扬程是否满足要求,为避免空气滞留于管内,水管的最高处应装设自动排气阀。
对于冷凝水系统,水平管道一般应沿水流方向保持不小于0。
5%的坡度,冷凝水管可采用厚度为10mm的难燃型泡橡塑材料进行保温。
2工程概况
本建筑是一座小区单元楼的顶层,地处浙江省台州市。
台州地处我国沿海地区,属亚热带季风气候区,四季分明,夏热冬冷,春秋短暂,雨量较多,历年平均气温16℃,主导风向夏季为西南风,冬季为东北风。
本系统管线不复杂,施工方便,夏季空调和冬季供暖同用一套系统,无论从经济、使用寿命,还是从美观、清洁的角度讲,该系统都很符合建筑用途的要求。
采用暗藏式室内机组;厕所设置排风扇,保持厕所的相对负压,通过其他房间渗透补充厕所风量,再通过厕所风机排出,使厕所异味不能扩散至其他房间。
该设计中采用的计算方法和数据依据主要来源于张萍主编的《中央空调设计实训教程》[1],还有其他的一些相关资料。
相关建筑图见附录。
该建筑物相关资料如下:
1)屋面
保温材料为沥青膨胀珍珠岩,厚度为70mm。
2)外墙
外墙为厚度为240mm的红砖墙,墙外表面为水泥砂浆抹灰加浅色喷浆,墙为厚为70mm的加气混凝土保温层,内粉刷加油漆。
3)外窗
单层钢窗,玻璃为6mm厚的吸热玻璃,内有活动百叶帘作为内遮阳。
4)人数
人员数的确定是根据各房间的使用功能及使用单位提出的要求确定的,本房间人员密度按每平方米0.15人估算。
5)照明、设备
由建筑电气专业提供,照明设备为暗装荧光灯,镇流器设置在顶棚内,荧光灯罩无通风孔,功率为30wm²。
设备负荷为40wm²。
6)空调使用时间
办公楼空调每天使用5小时,即晚6:
00~12:
00。
7)动力与能源资料
动力:
工业动力电380V-50Hz;
8)气象资料
a.基本信息:
省份:
浙江省
城市:
台州
经度:
东经120.16
纬度:
30
b.夏季参数
室外空调干球计算温度:
35.7
室外空调湿球计算温度:
28.5
空调日平均温度:
31.5
室外通风计算温度:
33
最热月平均相对湿度:
80%
风速:
2.2ms
大气压力:
1000.5bar
c.冬季参数
室外采暖计算温度:
-1
室外空调计算温度:
-4
室外通风计算温度:
4
最热月平均相对湿度:
77%
平均风速:
2.3ms
最多风向平均风速:
3.6ms
大气压力:
1020.9bar
9)其他
新风量取30m³-tn)W(4.1)
式中:
LQ1——外墙和屋面瞬变传热引起的逐时冷负荷,W;
F——外墙和屋面的面积,㎡;
K——外墙和屋面的传热系数,W(㎡·℃),可根据外墙和屋面的不同构造,表1-6(a)或表1-6(b)[1]中查取;
tn——室内计算温度,℃;
tln——外墙和屋面冷负荷计算温度的逐时值,℃,根据外墙和屋面的不同类型分别在表1-7(a)~表1-7(g)[1]中查取
必须指出:
(4.1)式中的各围护结构的冷负荷温度值都是以北京地区气象参数为依据计算出来的,因此对不同地区和不同情况应按下式进行修正:
t'ln=(tln+td)·ka·kp℃(4.2)式中:
td——地区修正系数,℃,见表1-8(a)及表1-8(b)[1];
ka——不同外表面换热系数修正系数,见表1-9[1];
kp——不同外表面的颜色系数修正系数,见表1-10[1];
(2)内墙,楼板等室内传热维护结构形成的瞬时冷负荷
当空调房间的温度与相邻非空调房间的温度大于3℃时,要考虑由内维护结构的温差传热对空调房间形成的瞬时冷负荷,可按如下传热公式计算:
LQ2=F·K·(tls-tn)W(4.3)
式中:
F——内维护结构的传热面积,m²;
K——内维护结构的传热系数,W(m²·k);
tn——夏季空调房间室内设计温度,℃;
tls——相邻非空调房间的平均计算温度,℃。
t'ls按下式计算t'ls=t+tls℃(4.4)
式中:
t——夏季空调房间室外
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