暖通专业毕业设计.docx
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暖通专业毕业设计
1工程简介
1.1工程概况
本工程是北京市某银行,建筑面积为13542.9m2。
其中地上共十一层,建筑面积为12622.1m2;地下一层,平时为车库战时为防空洞,建筑面积为920.86m2。
一二三层为营业大厅,建筑面积为6910.08m2;四层至十层为办公室,建筑面积为4449.31m2;十一层为设备层,建筑面积为631.33m2。
设计本银行的中央空调系统,实现每个房间的夏季空调供冷、冬季空调供热。
1.2设计基本资料
1)建筑物的平、立、剖图(见蓝图):
建筑结构为框架,按二类高层建筑设计;
2)墙体构造:
见《空气调节》教材附录2-9墙体序号28,内墙为120mm,楼板选序号1;
3)屋面构造:
见《空气调节》教材2-9屋顶序号10;
4)门窗构造:
铝合金门窗,内挂浅色窗帘;
5)室外气象资料:
《采暖通风与空气调节设计规范》GBJ19-87中北京地区参数确定;
6)室内温湿度:
夏季
t=26℃Φ=60%;冬季t=20℃Φ≥30%
7)室内人员密度:
会议室2.5㎡/人,办公室4㎡/人,大厅8㎡/人
8)照明和办公设备:
会议室5W/m2,办公室20W/m2,大厅40W/m2,票据交换35W/m2暗装荧光格栅灯
9)工作时间:
10小时
10)城市热网可提供0.8Mpa饱和蒸汽,凝结水不回收。
11)气象资料
表1-1室外气象参数表
Table1-1outsidemeteorologyparameterlist
地理位置(北京)
海拔
/m
大气压力
/KPa
室外平均风速
/m
北纬
东经
31.2
冬季
夏季
冬季
夏季
1020.4
998.6
2.8
1.9
表1-2室外计算(干球温度℃)表
Table1-2outsidecalculates(drybulbtemperature℃)thetable
冬季
夏季
空气调节
空气调节
-12
33.2
1.3设计内容
1)空调工程冷负荷计算
2)空调工程热负荷计算
3)空调工程方案的比较与空调通风工程方案的确定
4)空调工程系统的设计计算
2 负荷计算说明
2.1 负荷计算方法
2.1.1 外墙和屋顶冷负荷
外墙和屋顶瞬时冷负荷计算公式:
(2-1)
式中:
----计算时间,h;
----围护结构表面受到周期为24小时谐性温度波作用,温度波传到内表面的时间延迟,h;
----温度波的作用时间,即温度作用于围护结构内表面的时间,h;
----外墙或屋面的传热系数,W/㎡.K;
----外墙或屋面的面积,m2。
----作用时刻下,围护结构的冷负荷计算温差,简称负荷温差,见《空气调节》教材附录2-10(墙体),附录2-11(屋顶)。
2.1.2 窗户瞬时冷负荷和窗户日射得热冷负荷
窗户瞬时冷负荷计算公式:
(2-2)
式中:
----计算时刻的负荷温差,℃,见附录2-12;
----传热系数。
窗户日射得热冷负荷计算公式:
(2-3)
式中:
----窗的有效面积系数;
----地点修正系数,见《空气调节》附录2-13;
----计算时刻,透过单位窗口面积的太阳总辐射热形成的冷负荷,W/℃,见《空气调节》附录2-13。
2.1.3 设备、照明和人体散热得热冷负荷
设备、照明和人体散热得热冷负荷公式:
(2-4)
式中:
Q----设备、照明和人体的得热,W;
T----设备投入使用时刻或开灯时刻或人员进入房间时刻,h;
----从设备投入使用时刻或开灯时刻或人员进入房间时刻到计算时间的时间,h;
(
、
)----
时间的设备负荷强度系数、照明负荷强度系数(附录2-15)、人体负荷强度系数(附录2-16)。
2.1.4 湿负荷
人体湿负荷公式:
(2-5)
式中:
----空调房间内的人员总数;
----群集系数,见《空气调节》教材表2-15;
----每名成年男子的散湿量(g/h),见《空气调节》教材表2-16;
----人体的湿负荷(kg/h)。
2.1.5建筑热负荷
1)围护结构基本耗热量计算公式:
(2-6)
式中:
----围护结构的传热系数,W/㎡.℃;
----围护结构的面积,㎡;
----冬季室内计算温度,℃;
----供暖室外计算温度,℃;
----围护结构的温差修正系数。
2)围护结构的附加耗热量
a)朝向修正耗热量
北、东北、西北0~10﹪;
东南、西南-10﹪~15﹪;
东、西-5﹪;
南-15﹪~-30﹪;
b)风力附加耗热量
c)高度附加耗热量当房间高度大于4m时,每高出1m应附加2﹪,但总的附加率不应大于15﹪
3)冷风侵入耗热量
冷风侵入耗热量计算公式:
(2-7)
式中:
----外门的基本耗热量,W;
----冷风侵入的外门附加率,按《供热工程》表1-10。
2.1.6 冷、热负荷计算结果
各房间冷负荷计算结果见附录A
各房间湿负荷计算结果见附录B
各房间热负荷计算结果见附录C
2.2 冷负荷计算
以101房间为例说明。
2.2.1 101房间冷负荷计算
1)西外墙冷负荷
由《空气调节》附录2-9中查得,外墙传热系数K=0.93W/(m2*K),衰减系数
=0.21,延迟时间
=10.2h,由《空气调节》附录2-10查得扰量作用时刻
时北京西外墙负荷温的逐时值
,按公式2-1计算,结果列于表2-1中。
表2-1西外墙冷负荷(W)
Table2-1thecoolingloadofwestoutsidewall
计算时刻τ
8:
00
9:
00
10:
00
11:
00
12:
00
13:
00
14:
00
15:
00
16:
00
17:
00
Δtτ-ε
10
9
9
8
9
8
7
7
7
7
K
0.93
F
27.9
CLQτ
259
234
234
208
234
208
182
182
182
182
2)西外窗冷负荷
a)瞬变传热得热形成冷负荷
单层玻璃钢窗,K=3.26W/㎡.K,由《空气调节》附录2-12中查得各计算时刻的负荷温差
,按公式2-2计算结果列于表2-2中。
表2-2西外窗瞬时传热冷负荷(W)
Table2-2thecoolingloadoftheinstantaneousheatofthewestoutsidewindow
计算时刻τ
8:
00
9:
00
10:
00
11:
00
12:
00
13:
00
14:
00
15:
00
16:
00
17:
00
Δtτ-ε
0.8
1.8
2.9
3.9
4.9
5.6
6.2
6.6
6.6
6.4
K
3.26
F
3.6
CLQc.τ
9
21
34
46
58
66
73
77
77
75
b)日射得热形成冷负荷
由《空气调节》附录2-13中查得各计算时刻的负荷强度
、地点修正系数1,窗面积3.6
,单层钢窗窗有效面积系数0.85,查《空气调节》附录2-8挂浅色窗帘,内遮阳系数为
=0.5,查附录2-7,“标准玻璃”遮挡系数
=1。
按公式2-3计算结果列于表2-3中。
表2-3西外窗日射得热冷负荷(W)
Table2-3thecoolingloadofthesunradiationofwestoutsidewindow
计算时刻τ
8:
00
9:
00
10:
00
11:
00
12:
00
13:
00
14:
00
15:
00
16:
00
17:
00
Jj-τ
55
66
78
85
90
190
243
327
374
370
F
3.6
CLQc
84
101
119
130
138
291
372
500
572
566
3)北外墙冷负荷
外墙传热系数K=0.93W/(m2*K),衰减系数
=0.21,延迟时间
=10.2h,由《空气调节》附录2-10查得扰量作用时刻
时北京北外墙负荷温的逐时值
,按公式2-1计算,结果列于表2-4中。
表2-4北外窗日射得热冷负荷(W)
Table2-4thecoolingloadofthesunradiationofnorthoutsidewindow
计算时刻τ
8:
00
9:
00
10:
00
11:
00
12:
00
13:
00
14:
00
15:
00
16:
00
17:
00
Δtτ-ε
6
5
5
5
5
5
5
5
5
5
K
0.93
F
126.4
CLQτ
705
588
588
588
588
588
588
588
588
588
4)北外窗冷负荷
a)瞬变传热得热形成冷负荷
单层玻璃钢窗,K=3.26W/㎡.K,由《空气调节》附录2-12中查得各计算时刻的负荷温差
,按公式2-2计算结果列于表2-5中。
表2-5北外窗瞬时传热冷负荷(W)
Table2-5thecoolingloadoftheinstantaneousheatofthenorthoutsidewindow
计算时刻τ
8:
00
9:
00
10:
00
11:
00
12:
00
13:
00
14:
00
15:
00
16:
00
17:
00
Δtτ-ε
0.8
1.8
2.9
3.9
4.9
5.6
6.2
6.6
6.6
6.4
K
3.26
F
42.3
CLQc.τ
110
248
400
538
676
772
855
910
910
883
b)日射得热形成冷负荷
由《空气调节》附录2-13中查得各计算时刻的负荷强度
、地点修正系数1,窗面积3.6
,单层钢窗窗有效面积系数0.85,查《空气调节》附录2-8挂浅色窗帘,内遮阳系数为
=0.5,查附录2-7,“标准玻璃”遮挡系数
=1。
按公式2-3计算结果列于表2-6中。
表2-6北外窗日射得热冷负荷(W)
Table2-6thecoolingloadofthesunradiationofnorthoutsidewindow
计算时刻τ
8:
00
9:
00
10:
00
11:
00
12:
00
13:
00
14:
00
15:
00
16:
00
17:
00
Jj-τ
50
64
74
82
87
90
90
81
72
67
F
42.3
CLQc
899
1151
1330
1474
1564
1618
1618
1456
1294
1204
5)东外墙冷负荷
外墙传热系数K=0.93W/(m2*K),衰减系数
=0.21,延迟时间
=10.2h,由《空气调节》附录2-10查得扰量作用时刻
时北京东外墙负荷温的逐时值
,按公式2-1计算,结果列于表2-7中。
表2-7东外窗日射得热冷负荷(W)
Table2-7thecoolingloadofthesunradiationofeastoutsidewindow
计算时刻τ
8:
00
9:
00
10:
00
11:
00
12:
00
13:
00
14:
00
15:
00
16:
00
17:
00
Δtτ-ε
8
7
7
6
6
6
6
6
6
7
K
0.93
F
4.8
CLQτ
36
31
31
27
27
27
27
27
27
31
6)东外窗冷负荷
a)瞬变传热得热形成冷负荷
单层玻璃钢窗,K=3.26W/㎡.K,由《空气调节》附录2-12中查得各计算时刻的负荷温差
,按公式2-2计算结果列于表2-8中。
表2-8东外窗瞬时传热冷负荷(W)
Table2-8thecoolingloadoftheinstantaneousheatoftheeastoutsidewindow
计算时刻τ
8:
00
9:
00
10:
00
11:
00
12:
00
13:
00
14:
00
15:
00
16:
00
17:
00
Δtτ-ε
0.8
1.8
2.9
3.9
4.9
5.6
6.2
6.6
6.6
6.4
K
3.26
F
2.4
CLQc.τ
6
14
23
31
38
44
49
52
52
50
b)日射得热形成冷负荷
由《空气调节》附录2-13中查得各计算时刻的负荷强度
,地点修正系数1,窗面积3.6
,单层钢窗窗有效面积系数0.85,查《空气调节》附录2-8挂浅色窗帘,内遮阳系数为
=0.5,查附录2-7,“标准玻璃”遮挡系数
=1。
按公式2-3计算结果列于表2-9中。
表2-9东外窗日射得热冷负荷(W)
Table2-9thecoolingloadofthesunradiationofeastoutsidewindow
计算时刻τ
8:
00
9:
00
10:
00
11:
00
12:
00
13:
00
14:
00
15:
00
16:
00
17:
00
Jj-τ
49
82
130
173
198
199
177
138
102
82
F
2.4
CLQc
50
84
133
176
202
203
181
141
104
84
4)照明得热冷负荷
由《公共建筑节能设计标准》GB50189-2005查得大厅的电器设备功率为40W/
大厅的面积为585m2,照明设备设备得热为23400W,连续工作10h。
由附录2-17查得照明设备设备的负荷系数JLτ-T,按公式2-4计算计算结果列于表2-10中
表2-10照明得热冷负荷(W)
Table2-10thecoolingloadoflighting
计算时刻τ
8:
00
9:
00
10:
00
11:
00
12:
00
13:
00
14:
00
15:
00
16:
00
17:
00
JLτ-T
0
0.43
0.63
0.7
0.75
0.79
0.83
0.85
0.88
0.49
Q
23400
CLQ
0
10062
14742
16380
17550
18486
19422
19890
20592
11466
5)人体散热得热冷负荷
由《公共建筑节能设计标准》GB50189-2005查得大厅的人员密度为8W/人,大厅的面积为585m2,人数为73,连续工作10h,群集系数
=1,由表2-18查得轻度劳动,室内温度为24°C的显热散热量为70W/人,潜热散热量为112W/人。
查《空气调节》附录2-16得重型房间各计算时刻人体负荷强度系数
,按公式2-4计算,结果列于表2-11中。
表2-11人体显热散热形成的冷负荷(W)
Table2-11thecoolingloadofbodysensibleheat
计算时刻τ
8:
00
9:
00
10:
00
11:
00
12:
00
13:
00
14:
00
15:
00
16:
00
17:
00
JPτ-T
0
0.53
0.71
0.77
0.81
0.84
0.86
0.89
0.41
0.23
Q
5110
CLQ
0
2708
3628
3935
4139
4292
4395
4548
2095
1175
人体潜热散热形成冷负荷
=ql*n*
=112*73*1=8176W
6)房间总冷负荷
表2-12各项冷负荷的汇总(W)
Table2-12coolingloadsummary
计算时刻τ
8:
00
9:
00
10:
00
11:
00
12:
00
13:
00
14:
00
15:
00
16:
00
17:
00
围护结构冷负荷
2153
2466
2885
3210
3516
3800
3923
3904
3773
3630
人体显热冷负荷
0
2708
3628
3935
4139
4292
4395
4548
2095
1175
人体潜热冷负荷
8176
8176
8176
8176
8176
8176
8176
8176
8176
8176
照明冷负荷
0
10062
14742
16380
17550
18486
19422
19890
20592
11466
总计
10329
23412
29431
31701
33381
34754
35916
36518
34636
24447
3空调方案的确定
3.1空调系统的分类
3.1.1 按照空气处理设备的集中程度情况分类
1)集中系统集中系统所有的空气处理设备(包括风机,冷却器,加湿器,过滤器等)都设置在一个房间内。
2)半集中系统除了集中空调机房外,半集中系统还设置有分散在被调房间内的末端设备,其中多半设有冷热交换装置,它的主要功能是在空气进入被调房间之前,对来自集中处理设备的空气做进一步补充处理。
3)全分散系统这种机组把冷热源和空气处理,输送设备集中设置在一个箱体内,形成一个紧凑的空调系统。
可以按照需要,灵活而分散的设置在空调房间内,因此局部机组不需要集中的机房。
3.1.2按负担室内负荷所用的介质种类分类
1)全空气系统是指空调房间的室内负荷全部由经处理的空气来负担的空调系统。
在室内热湿负荷为正的场合,用低于室内空气焓值的空气送入房间,吸收余热余湿后排出房间。
低速集中式空调系统,双管高速空调系统均属这一类型。
由于空气的比热较小,需要用较多的空气量才能达到消除余热余湿的目的,因此要求有较大断面的风道或者较高的风速。
2)全水系统房间的热湿负荷全靠水作为冷热介质来负担,由于水的比热比空气大的多,所以在相同条件下只需要较小的水量,从而使管道所占的空间减小许多。
但是,仅靠水来消除余热余湿,并不能解决房间的通风换气问题。
因而通常不单独采用这种方式。
3)空气-水系统随着空调装置的日益广泛使用,大型建筑物设置空调的场合越来越多,全靠空气来承担热湿负荷,将占用较多的建筑物空间,因此可以同时使用空气和水来负担空调的室内负荷。
诱导空调系统和带新风的风机盘管系统就属于这类型。
4)冷剂系统这种系统是将制冷系统的蒸发器直接放在室内来吸收余热余湿。
这种方式通常用于分散安装局部空调机组,但由于制冷剂管道不便于长距离输送,因此这种系统不适宜作为集中空调系统来使用。
3.1.3 根据集中空调系统处理的空气来源分类
1)闭式系统它所处理的空气全部来自于空调房间本身,没有室外空气补充,全部为再循环空气。
因此房间和空气处理设备之间形成了一个封闭环路。
封闭式系统用于无法采用室外空气的场合。
这种系统冷热消耗量最省,但卫生效果差。
当室内有人长期停留时必须考虑空气的再生。
这种系统应用于战时的地下庇护所等战备工程以及很少有人进出的仓库。
2)直流式系统它所处理的空气全部来自室外,室外空气经过处理后送入室内,然后全部排除室外,因此与封闭式系统相比,具有完全不同的特点。
这种系统适用于采用回风的场合。
3)混合式系统从上述两种系统可见,封闭式系统不能满足卫生要求,直流式系统经济上不合理,所以两者都只在特定的情况下使用,对于绝大多数场合,往往需要综合这两种的利弊,采用混合一部分回风的系统。
3.3空调系统的划分
3.3.1系统划分的原因
由于同一建筑物同层及垂直方向冷湿负荷会存在差异,房间用途和使用时间也不尽相同,为使空调系统既能保证室内参数要求,又经济合理,既需将系统分区。
3.3.2系统化分的原则
系统划分的原则
1)能保证室内要求的参数,即在设计条件下和运行条件下均能保证达到室内温度、相对湿度、净化等要求,室内设计参数及热湿比相同或相近的房间宜划分为一个系统。
对于定风量单风道系统,还要求工作时间一致,负荷变化规律基本相同;
2)初投资和运行费用综合起来较为经济;
3)尽量减少一个系统内的各房间相互不利的影响;
4)尽量减少风管长度和风管重叠,便于施工、管理和测试;
5)一般民用建筑中的全空气系统不宜过大,否则风管难于布置;系统最好不要跨楼层设置,需要跨楼层设置时,层数也不应过多这样有利于防火;
6)房间朝向、层次和位置相同或相近的房间宜划分为一个系统;
7)工作班次和运行时间相同的房间宜划分为一个系统;
8)气体洁净度和噪声级别要求一致的或产生有害物种类一致的房间宜划分为一个系统。
3.2空调制冷方案的确定
本设计为银行楼的空调系统设计,水系统全部由水负担室内空调负荷,在注重室内空气品质的现代化建筑内一般不单独采用,而是与新风系统联合运用;冷剂系统是由制冷系统蒸发器直接放于室内消除室内的余热和余湿,对于较大型公共建筑,建筑内部的空气品质级别要求较高,全水系统和冷剂系统只能消除室内的余热和余湿,不能起到改善室内空气品质的作用,所以全水系统和冷剂系统在本次的建筑空调设计时不宜采用,综合建筑物四层以上层高较低(3.6m),如采用全空气系统,需要足够大的空间,因而决定一层、二层、三层设为集中系统(全空气单风管系统),四层以上设为半集中系统(风机盘管加新风系统)。
电梯前室也设置新风出风口,一楼南大门设置空气幕,将冷风侵入耗冷量降到最小。
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。
基于以上原则,对本建筑进行系统划分:
a.一、二、三层适宜划分为一个系统;
b.四层至十一层适宜划分为一个系统。
3.3送风方案方案的确定
新风风管形式布置:
1.从外走廊的新风系统干管经支管送到客房内小走廊的吊顶内,在风机盘管开启时,新风被吸入风机盘管,经风机和室内循环风一起送入客房。
2.新风支管接到风机盘管的回风箱内,这适用于风机盘管设有回风箱的情况。
回风箱是把小
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