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整理中央空调冷负荷计算
规划编制单位对规划环境影响进行跟踪评价,应当采取调查问卷、现场走访、座谈会等形式征求有关单位、专家和公众的意见。
(1)非煤矿矿山的建设项目(注:
对煤矿建设项目有单独特别规定);(3)安全现状评价。
表三:
周围环境概况和工艺流程与污染流程;
(6)评价结论。
2.规划环境影响评价的内容
窗口标题
窗口内容
中央空调冷负荷计算2008-10-2721:
02
冷负荷构成及计算原理
4.1.1围护结构瞬变传热形成冷负荷的计算方法
具体计算见附录1
1)外墙和屋面瞬变传热引起的冷负荷
在日射和室外气温综合作用下,外墙和屋面瞬变传热引起的逐时冷负荷可按下式计算:
LQ1=F•K•(tln-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——夏季空调房间室外计算日平均温度,℃;
tls——相邻非空调房间的平均计算温度与夏季空调房间室外计算日平均温度的差值,当相邻散热量很少(如走廊)时,tls取3℃,;当相邻散热量在23~116W/m2时,tls取5℃。
3)外玻璃窗瞬变传热引起的冷负荷
在室内外温差的作用下,玻璃窗瞬变热形成的冷负荷可按下式计算:
LQ3=F•K•(tl–tn)W(4.5)
式中:
F——外玻璃窗面积,m²;
K——玻璃的传热系数,W/(m²•k);
本设计单层玻璃K=6.26W/(m²•k);
tl——玻璃窗的冷负荷温度逐时值,℃,见表1-13[1];
tn——室内设计温度,℃。
不同地点对tl按下式修正:
tl’=tl+td(4.6)
式中:
td——地区修正系数,℃,见表1-14[1]。
4.1.2透过玻璃窗的日射得热引起的冷负荷
透过玻璃窗进入室内的日射得热形成的逐时冷负荷按下式计算:
LQ4=F•CZ•Dj.max•CLQW(4.7)
式中:
F——玻璃窗的净面积,是窗口面积乘以有效面积系数Ca,
本设计单层钢窗Ca=0.85;
CZ——玻璃窗的综合遮挡系数CZ=Cs•Cn;
其中,Cs——玻璃窗的遮挡系数,由表1-16[1]查得,6mm厚吸热玻璃Cs=0.89;
Cn——窗内遮阳设施的遮阳系数,由表1-17[1]查得,中间色活动百叶帘Cn=0.6;
Dj.max——日射得热因数的最大值,W/m²,由表1-18[1]查得;
CLQ——冷负荷系数,由表1-19(a)~表1-19(b)[1]查得。
4.1.3设备散热形成的冷负荷
设备和用具显热形成的冷负荷按下式计算:
Q7=Qq+Q•CLQW(4.8)
式中:
Q7——设备和用具实际的显热形成的冷负荷,W;
Qq——设备和用具的实际显热散热量,W;
CLQ——设备和用具显热散热冷负荷系数;
如果空调系统不连续运行,则CLQ=1.0。
设备和用具的实际显热散热量按下式计算
1)电动设备
当工艺设备及其电动机都放在室内时:
Q=1000•n1•n2•n3•N/η(4.9)
当只有工艺设备在室内,而电动机不在室内时:
Q=1000•n1•n2•n3•N(4.10)
当工艺设备不在室内,而只有电动机放在室内时:
Q=1000•n1•n2•n3•N(4.11)
式中:
N——电动设备的安装功率,kW;
η——电动机效率,可由产品样本查得;
n1——利用系数,是电动机最大实效功率与安装功率之比,一般可取0.7~0.9可用以反映安装功率的利用程度;
n2——电动机负荷系数,定义为电动机每小时平均实耗功率与机器设计时最大实耗功率之比;
n3——同时使用系数,定义为室内电动机同时使用的安装功率与总安装功率之比,一般取0.5~0.8。
2)电热设备散热量
对于无保温密闭罩的电热设备,按下式计算:
Q=1000•n1•n2•n3•n4•N(4.12)
式中:
n4——考虑排风带走热量的系数,一般取0.5;
其中其他符号意义同前。
3)电子设备散热量
计算公式同(4.10),其中系数n2的值根据使用情况而定,本设计对计算机n2取1.0。
4.1.4照明散热形成的冷负荷
根据照明灯具的类型和安装方式的不同,其冷负荷计算式分别为:
白炽灯:
LQ5=1000•N•CLQW(4.13)
荧光灯:
LQ5=1000•n1•n2•N•CLQW(4.14)
式中:
LQ5——灯具散热形成的冷负荷,W;
N——照明灯具所需功率,KW;
n1——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n1=1.2;当暗装荧光灯镇流器装设在顶棚内时,可取n1=1.0;本设计取n1=1.0;
n2——灯罩隔热系数,当荧光灯上部穿有小孔(下部为玻璃板),可利用自然通风散热与顶棚内时,取n2=0.5~0.8;而荧光灯罩无通风孔时,取n2=0.6~0.8;本设计取n2=0.6;
CLQ——照明散热冷负荷系数。
本设计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30w/m²。
设备负荷为40w/m²。
4.1.5人体散热形成的冷负荷
人体散热引起的冷负荷计算式为:
LQ6=qs•n•n’•CLQ+ql•n•n’W(4.15)
式中:
LQ6——人体散热形成的冷负荷,W;
qs——不同室温和劳动性质成年男子显热散热量,W(见表1-20[1]);
n——室内全部人数;
n’——群集系数,办公楼群集系数为0.93;
CLQ——人体显然散热冷负荷系数,人体显然散热冷负荷系数(见表1-21[1])。
4.1.6新风冷负荷
目前,我国空调设计中对新风量的确定原则,仍采用现行规范、设计手册中规定或推荐的原则,办公楼的新风量取30m³/h.p。
夏季,空调新风冷负荷按下式计算:
CLW=1.2•LW•(hW-hN)W(4.16)
式中:
CLW——夏季新风冷负荷,KW;
LW——新风量,kg/s;
hW——室外空气的焓值,kj/kg;
hN——室内空气的焓值,kj/kg。
4.2湿负荷人体散湿量
人体散湿量可按下式计算:
D=n•n’•w•10-3kg/h(4.17)
式中:
D——人体散湿量,kg/h;
n’——群集系数,办公楼群集系数为0.93;
w——成年男子的小时散热量,kg/(h•p);26℃时,极轻劳动成年男子的小时散热量为0.109kg/(h•p)。
4.3各层房间冷负荷计算
表4.1办公室冷负荷汇总表
时间
房间
8:
00
9:
00
10:
00
11:
00
12:
00
13:
00
14:
00
15:
00
16:
00
17:
00
18:
00
1#
4218
4750
5011
5202
4426
5671
6058
6340
6520
6479
5809
2#
3737
4139
4323
4453
4562
4629
4691
4726
4740
4801
4531
3#
3723
4133
4330
4473
4588
4661
4720
4722
4747
4784
4531
3#(2间)
7446
8266
8660
8946
9176
9322
9440
9444
9494
9568
9062
4#
3414
3824
4021
4164
4279
4352
4411
4439
4438
4475
4250
4#(3间)
10242
11472
12063
4.4各房间送风状态的确定
4.4.1方案
终上所述,采用风机盘管加新风系统,风机盘管的新风供给方式用单设新风系统,独立供给室内。
风机盘管加新风系统的空气处理方式有:
1)新风处理到室内状态的等焓线,不承担室内冷负荷;
2)新风处理到室内状态的等含湿量线,新风机组承担部分室内冷负荷;
3)新风处理到焓值小于室内状态点焓值,新风机组不仅承担新风冷负荷,还承担部分室内显热冷负荷和全部潜热冷负荷,风机盘管仅承担一部分室内显热冷负荷,可实现等湿冷却,可改善室内卫生和防止水患;
4)新风处理到室内状态的等温线风机盘管承担的负荷很大,特别是湿负荷很大,造成卫生问题和水患;
5)新风处理到室内状态的等焓线,并与室内状态点直接混合进入风机盘管处理。
风机盘管处理的风量比其它方式大,不易选型。
所以本设计选择新风处理到室内状态的等焓线,不承担室内冷负荷方案。
4.4.2 办公室的新风量及新风负荷的确定
按办公室的新风量指标30m³/h.p;本办公楼人员密度按0.15m2/p估算;
则新风量:
Gw1=30×1=30m³/h
Gw4=30×4=120m³/h
Gw5=30×5=150m³/h
新风负荷计算:
在湿空气的h-d图上,根据设计地的室外空气的夏季空调计算干球温度tw和湿球温度tws确定新风状态点W,得出新风的焓hW;根据室内空气的设计温度tN和相对湿度Φ,确定回风状态点N(也就是室内空气设计状态点),得出回风的焓hN。
则夏季空调的新风负荷按CLW=1.2LW•(hW-hN)W计算。
(4.18)
根据室内外参数(tN=26℃,Φ=50%;tw=35℃,tws=28.3℃)查h-d图(见图4.1)得hW=91.2,hN=52.4;Δh=hW-hN=91.2-52.4=38.8KJ/Kg。
则CLW1=Gw•Δh
=30×1.2×38.8×1000÷3600
=388(W)
CLW4=Gw•Δh
=120×1.2×38.8×1000÷3600
=1552(W)
CLW5=Gw•Δh
=150×1.2×38.8×1000÷3600
=1940(W)
图4.1湿空气的h-d图
4.5制冷系统负荷的确定
制冷系统负荷Q0可按下式确定:
Q0=Q•Kr•K•Kη•KbKW(4.19)
式中:
Q——空调系统冷负荷,KW;
Kr——房间同期使用系数,0.6~1.0,本设计Kr=0.8;
Kf——冷量损失附加系数,风-水系统Kf=1.10~1.15;
直接蒸发式表冷系统Kf=1.05~1.10;
本设计为风-水系统,Kf=1.10;
Kη——效率降低修正系数,Kη=1.05~1.10;本设计Kη=1.05;
Kb——事故备用系数,一般不考虑备用,仅在特殊工程中才采用X台1备用的方式。
本设计不考虑备用,Kb=1.0。
则本设计制冷系统的负荷Q0=Q•Kr•K•Kη•Kb
=475.787×0.8×1.10×1.05×1.0
=439.627KW
5风机盘管加新风系统选型计算
5.1风机盘管系统选型计算
1)空气处理方案及有关参数的查取
采用新风直入式空气处理方式,新风机组不承担室内负荷,空气处理方案过程线如下图:
图5.1空气处理方案过程图
由tN=26℃,Φ=50%得hN=52.5KJ/Kg,tNS=18.6℃;
由tw=35℃,tws=28.3℃得hW=91.2KJ/Kg;
查h-d图(见图5.1)tNL=14.9℃,tN-tNL=26-14.9=11.1>10℃,则取送风温度差为Δt=10℃;则tl’(F)=26-10=16℃,由tl’(F)=16℃,Φl’(F)=90%,在h-d图上定出风机盘管机器露点L’(F),得hl’(F)=44.9KJ/Kg。
2)房间所需冷量(包括新风)
以1#办公室为例:
Q=6520W
3)房间所需新风冷负荷
以1#办公室为例:
CLW5=1940W
4)风机盘管所需冷量
以1#办公室为例:
QF=Q-CLW5=6521-1940=4580W
5)风机盘管所需风量
LF=QF/[1.2•(hN-hl’(F))]=4.58/[1.2×(52.5-44.9)]=0.502m³/s=1807m³/h
6)选择风机盘管
所选的风机盘管要求当进水温度为7℃时,进风参数DB/WB=26/18.6℃,LF=1807
m³/h,QF=4580W。
根据所需风量及中等风速选型原则,初选型号为FP-10WA的标准型风机盘管两台,其额定风量为1010m³/h,取最小水量L=656kg/h,进水温度为7℃时查得风机盘管的冷量为3749×0.91=3411.6W,满足要求。
故选FP-10WA的标准型风机盘管两台,其水压降为3.7kpa。
用同样方法确定其他房间风机盘管型号,见下表:
表5.1各房间风机盘管型号汇总表
房间
FP型号
总负荷
W
新风负荷W
单台风机盘管负荷W
单台中速风量m3/h
单台全冷量W
水流量
Kg/h
水压降
KPa
台数
1#
FP-10WA
6250
1940
4580/2
810
3749
592
15.4
2
2#
FP-12.5WA
4801
1940
2861
1010
4220
656
3.7
1
3#
FP-12.5WA
4784
1940
2844
1010
4220
656
3.7
1
4#
FP-12.5WA
4475
1940
2844
1010
4220
656
3.7
1
5#
FP-14WA
4993
1940
3053
1176
4621
650
4.3
1
5.2新风机组选型
表5.2新风机组选型表
空调分区
所需要新风量m3/h
所需要新风负荷KW
型号
额定风
量m3/h
冷量
KW
盘管
数量
电机
功率KW
水流量
Kg/h
水压降
Kpa
余压
Pa
西区
1500
19.53
FPG4-20D
2000
20.9
4排
0.37
1.16
14.3
220
东区
1800
23.28
FPG6-20D
2000
27.8
6排
0.37
1.54
26
170
6空调水系统的确定
6.1水系统的比较、选择
空调水系统包括冷水系统和冷却水系统两个部分,它们有不同类型可供选择。
表6.1空调水系统比较表[1]
类型
特征
优点
缺点
闭式
管路系统不与大气相接触,仅在系统最高点设置膨胀水箱
与设备的腐蚀机会少;不需克服静水压力,水泵压力、功率均低。
系统简单
与蓄热水池连接比较复杂
开式
管路系统与大气相通
与蓄热水池连接比较简单
易腐蚀,输送能耗大
同程式
供回水干管中的水流方向相同;经过每一管路的长度相等
水量分配,调度方便,便于水力平衡
需设回程管,管道长度增加,初投资稍高
异程式
供回水干管中的水流方向相反;经过每一管路的长度不相等
不需设回程管,管道长度较短,管路简单,初投资稍低
水量分配,调度较难,水力平衡较麻烦
两管制
供热、供冷合用同一管路系统
管路系统简单,初投资省
无法同时满足供热、供冷的要求
三管制
分别设置供冷、供热管路与换热器,但冷热回水的管路共用
能同时满足供冷、供热的要求,管路系统较四管制简单
有冷热混合损失,投资高于两管制,管路系统布置较简单
四管制
供冷、供热的供、回水管均分开设置,具有冷、热两套独立的系统
能灵活实现同时供冷或供热,
没有冷、热混合损失
管路系统复杂,初投资高,占用建筑空间较多
单式泵
冷、热源侧与负荷侧合用一组循环水泵
系统简单,初投资省
6.2空调水系统的布置
本系统设计可以采用双管制供应冷冻水,且具有结构简单,初期投资小等特点。
同时考虑到节能与管道内清洁等问题,可以采用闭式系统,不与大气相接触,仅在系统最高点设置膨胀水箱,管路不易产生污垢和腐蚀,不需要克服系统静水压头,水泵耗电较小。
由于设计属于多层建筑,因此可以采用同程式水系统,此系统除了供回水管路外,还有一根同程管,由于各并联环路的管路总长度基本相同,各用户盘管的水阻力大致相等,所以系统的水力稳定性好,流量分配均匀,且此系统属于垂直同程系统。
本设计采用的是模块化活塞式冷水机组,机组布置在一楼机房的方案。
供水、立管均采用同程式,新风机组和风机盘管系统共用供、回水立管;各层水管也采用同程式,新风机组和风机盘管系统共用供、回水立管。
画各层水管路西区和东区。
定压补水系统采用膨胀水箱,膨胀水箱置于顶层。
6.3标准层风机盘管水系统水力计算
6.3.1基本公式
本计算方法理论依据张萍编著的《中央空调实训教程》[1]。
1)沿程阻力
△Pe=ξe•v2•ρ/2gmH2O(6.1)
沿程阻力系数ξe=0.025•L/d(6.2)
2)局部阻力
水流动时遇弯头、三通及其他配件时,因摩擦及涡流耗能而产生的局部阻力为:
△Pm=ξ•ρ•v2/2gmH2O(6.3)
3)水管总阻力
△P=△Pe+△PjmH2O(6.4)
4)确定管径
mm(6.5)
式中:
Vj——冷冻水流量,m3/s;
vj——流速,m/s。
在水力计算时,初选管内流速和确定最后的流速时必须满足以下要求:
表6.2管内水的最大允许水流速表[1]
公称直径:
DN
V(m/s)
公称直径:
DN
V(m/s)
>15
0.3
65
1.15
20
0.65
80
1.60
25
0.80
100
1.80
32
1.00
125
2.00
40
1.50
≥150
2.00-3.00
50
1.50
空调系统的水系统的管材有镀锌钢管和无缝钢管。
当管径DN≤100mm时可以采用镀锌钢管,其规格用公称直径DN表示;当管径DN>100mm时采用无缝钢管,其规格用外径×壁厚表示,一般须作二次镀锌。
6.3.2标准层的冷冻水供水管路水力计算
表6.3各房间末端设备的流量及接管管径(西区)表
房间
风机盘管型号
每台水量
水压降
接管管径
Kg/h
l/s
2#
FP-12.5WA
656
0.182
3.7
20
1#
FP-10WA
592
0.164
15.4
20
7#
FP-16WA
1057
0.292
14.5
20
8#
FP-7.1WA
332
0.092
4.1
20
1)供水管径的确定
a.连接各风机盘管的所有供水支管管径取与接管管径一致,即均为DN20;连接新风机供水支管管径取与接管管径一致,即为DN50。
b.选择最不利环路如图6.1所标的1-2-3-4-5-6-7-8-9-10-11-12。
c.确定各计算管段中的流量,见附录冷冻水管水力计算表。
d.确定1-2管段中供水干管的管径。
初选管段1-2中的计算流速为V=0.6m/s,根据公式可以算出管内径d=19.7mm,可初选管径DN20,再由公式反算出管段1-2的v=0.58m/s。
2)最不利环路供水管压力损失△P计算
a.计算管段1-2的压力损失△Pe
由ξe=0.025•L/d=0.025计算出1-2的ξe=7.4mH2O
由△Pe=ξe•v2•ρ/2g计算出1-2的△Pe=0.1258mH2O
b.计算管段1-2的压力损失△Pm
管段1-2中有等径三通一个,其局部阻力系数ξ=1.4;不等径三通一个,其局部阻系数ξ=1.5;有90º弯头一个,R/d=1.0,其局部阻力系数ξ=0.8;有截止阀一个,其局部阻力系数ξ=0.5。
由△Pm=ξ•ρ•v2/2g算出△Pm=0.0799mH2O
c.水管总阻力:
△P=△Pe+△Pj=0.1258+0.0799=0.2057mH2O
用同样方法计算其他管段的水管压力损失△P。
3)计算结果(见附录表2)
当前最不利环路为东区,其阻力损失为2.00775mH2O
不平衡系数为:
2.00775mH2O/(52.74-2.00775mH2O)=3.96%<5%,水系统平衡。
6.3.3标准层的冷冻水回水管路水力计算
连接各风机盘管的所有回水支管管径都取与接管管径一致,即均取DN20。
连接
风机的回水支管管径取与接管管径一致,即为DN50。
回水干管的计算方法同冷冻水供水管路计算方法相同。
表6.5西区冷冻水回水支管计算表
管段
11a-
10a
10a-
9a
9a-
8a
8a-
7a
7a-
6a
6a-
- 配套讲稿:
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