暖通课程设计说明书大学创业楼中央空调设计工程.docx
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暖通课程设计说明书大学创业楼中央空调设计工程暖通课程设计说明书大学创业楼中央空调设计工程前言前言暖通空调作为一门应用性学科同样存在着普及与提高两大任务。
随着国民经济的飞速发展,空气调节技术已是保证室内良好环境的一种必不可少的技术。
经济的发展使从事空调设计人员越来越多,对设计要求也越来越高。
许多其它行业的人也越来越多地关心空调系统设计的合理性和经济性。
尤其是近年来能源危机的出现、环保意识的不断提高,对空调设计提出了新的更为严峻的挑战。
在设计过程中,本着合理和经济的要求,经过复杂而缜密的计算后,认真比较了多种空调方案,结合实际情况确定出最优方案。
满足方案合理的同时,对空调设备进行多方面的综合考虑,选择最经济最适宜的型号。
设计中涉及到如下方面的内容:
空调系统冷负荷及湿负荷的计算、空调系统布置、空调设备及附件选择、空调系统水力计算、通风系统的设计布置等。
由于我个人无论是实践经验还是理论基础都还比较薄弱。
在设计过程中难免存在错误和不足,恳请各位老师批评指正。
摘要摘要本设计名称为上海交通大学创业楼中央空调设计工程。
该空调系统为舒适性空调系统。
该办公楼集中会议、办公于一体。
地上五层,建筑面积4536m2,楼顶高度为20m,空调面积3050.22m2。
该空调系统为舒适性空调系统。
本设计主要是针对办公室接待室及会议室等功能进行空调设计。
为办公人员、来访人员等提供一个舒适健康的环境。
本设计根据该建筑各部分的结构特点及其用途,在充分考虑室内环境的舒适性、运行管理上的方便和节能等各方面的基础上,采用风机盘管加新风系统,卫生间设立单独排气扇。
这样可以满足不同功能房间使用时间和人员活动情况的不同要求,布置灵活,控制方便。
冷源采用的是水冷式冷水空调机组。
根据计算所得的总冷负荷和水的总流量,选择了1台水冷机组。
并根据建筑特点对设备进行布局,将空调相关设备放置在地下一层设备机房内。
关键词:
舒适性空调风机盘管加新风系统AbstractThenameofthedesignistheairconditioningofBuildingforentrepreneurshipinShanghaiJiaoTongUniversity.Itisacomfortairconditioningsystem.Thisofficebuildingcombinesmeetingroomwithbureau.Thebuildinghasfivefloorsandcoversanareaof4536squaremeters.Theroofheightis20metersandairconditioningareacoversanareaof3050.22squaremeters.Thisairconditioningsystemisdesignedformeetingroom、bureauandreceptionroom.Itprovidesacomfortableandhealthyenvironmentforofficeworkersandvisitors.Thisdesignadoptsprimaryairfan-coilsystemandsetsupaseparatetoiletexhaustfan,accordingtothestructurecharacteristicsandtheuseofallpartsofthebuilding,infullconsiderationofindoorenvironmentcomfort,convenientoperationmanagementandenergysaving,etc.Sothat,itcansatisfydifferentstaffthedifferentrequirementsoffunctionroom,decoratinginaflexiblewayandeasytocontrol.Thecoldsourceiswater-coldairconditioningunit.Ichoose2coldunits,accordingtothecalculationofthetotalcoolingloadandthetotalcapacityofwater,andputthemintheequipmentroomofthebasement.Keywords:
comfortairconditioning;Fan-coilplusfreshairsystem第1章概述1.设计工程名称上海交通大学创业楼中央空调设计工程2.建筑物地址及功用信息本工程地处上海市,为一幢五层的中层建筑,建筑面积4536m2,建筑东侧顶层有屋脊总高度为20m,需要空气调节的面积3050.22m2,主要功能是办公、会议室的公共性建筑。
考虑到水冷机组的特点及建筑物的功能定位,机房设置在地下室的设备机房域。
3.室外气象参数3.1地点上海市3.2地理位置北纬3010,东经12126,海拔4.5m3.3室外气象参数关于夏季、冬季室外气象相关参数设定见表1.1和表1.2表1.1夏季室外气象参数大气压室外日平均温度室外计算干球温度室外计算湿球温度室外平均风速1005.330.43428.23.2m/s表1.2冬季室外气象参数大气压室外干球温度室外相对湿度室外平均风速1025.1-275%3.1m/s4.室内设计参数室内设计参数见表1.3表1.3室内设计参数表房间室温()相对湿度()噪声声级工作区风速(m/s)新风标准(m3/h.p)夏季冬季夏季冬季(dB(A))办公室2618655035450.20.430会议室2618655035400.20.430活动室2618655035400.20.4305.土建资料设计时同时考虑到经济性和节能性,使用了较为廉价的保温墙体和保温窗体材料。
暖通空调(第二版)中附录推荐型号。
墙选型:
水泥砂浆+砖墙+白灰粉刷,墙厚=330,属于II型,K=2.01W/();屋面选II号屋面:
K=0.74W/();玻璃选择:
双层窗玻璃,高度与层高有关,详情见图纸。
金属窗框,80%玻璃,3厚普通玻璃,白色帘(浅色)。
人数:
由于办公大楼较为宽敞,因此人数确定标准结合标准和用户要求,设定为:
0.125人/m2;照明:
办公大楼内部采用功耗正常的电器,照明用具充分考虑到节能和环保,因此采用平均功耗法,设置为功率:
40W/m。
空调使用时间:
创业楼办公时间比较不固定,办公楼空调每天使用6:
0018:
00。
第2章负荷计算1.冷负荷计算1.1房间冷负荷的构成
(1)由外部围护结构传入室内的相关热量;
(2)由外窗进入室内的相关热量;(3)人体散热量;(4)照明散热量;(5)设备散热量;(6)其它室内散热量。
1.2冷负荷主要计算公式冷负荷系数法是建立在传递函数的基础上,是为便于手算而建立起来的一种简化计算法(见暖通空调第四章第五节)。
通过冷负荷温度与冷负荷系数直接从各种扰量值求得各分项逐时冷负荷。
由于传入室内的热量(称得热量)并不一定立即成为室内冷负荷。
其中对流形式的得热量立即变成室内冷负荷,辐射部分的得热量经过室内围护结构的吸热与放热后,在时间的衰减和数量上有延迟。
所以要逐时计算。
本次工程方案设计运用的是冷负荷系数法进行的冷负荷计算。
其主要计算过程如下,以接待室1-1作为例子:
(1)外墙和屋面冷负荷:
在日射和室外气温的综合作用下,外墙和屋面的逐时冷负荷可按式(2-1)计算:
(2-1)其中:
外墙和屋面的逐时冷负荷,W;A外墙或屋面的面积,;K外墙或屋面的传热系数,(W/m2.);外墙或屋面的逐时冷负荷计算温度,;温度的地点修正值,;外表面放热系数修正值,无因次;本次方案中取0.99。
建筑围护结构表面吸收系数修正值;本次方案中取0.94。
室内设计计算温度,。
(2)内围护结构冷负荷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而产生的冷负荷可按式(2-2)计算:
(2-2)其中:
A内围护结构或楼板的面积,;内围护结构或楼板的传热系数,(W/m2.);冷负荷计算温度的逐时值,;室内设计温度,。
当邻室有一定的发热量时,通过空调房间隔墙、楼板、内窗、内门等内围护结构的温差传热而产生的冷负荷,可视作不随时间变化的稳定传热,可按式(2-3)计算:
(2-3)其中:
A内围护结构(内墙或楼板)的面积,;K内围护结构或楼板的传热系数,(W/m2.);夏季空调室外计算日平均温度,;t附加温升,。
1.3冷负荷计算举例表1.4101房间冷负荷计算表间6:
007:
008:
009:
0010:
0011:
0012:
0013:
0014:
0015:
0016:
0017:
0018:
00墙1289122811791118108210581058108211301191125213131362墙278.4262.8242.2221.5206.0185.3169.8154.3149.1154.3164.6180.1206.0墙133.7133.7133.7133.7133.7133.7133.7133.7133.7133.7133.7133.7133.7墙189.4181.6170.0162.2150.6119.6135.1131.2127.3127.3131.2135.1142.9窗6.015.028.543.459.973.486.997.3103.3107.8107.8104.898.8窗0.00.00.00.00.00.00.00.00.00.00.00.00.0窗0.00.00.00.00.00.00.00.00.00.00.00.00.0窗9.022.542.765.189.9110.1130.3146.0155.0161.7161.7157.2148.3日射337.4488.2588.7567.2423.6272.8172.3172.3165.1150.8129.2107.779.0日射0.00.00.00.00.00.00.00.00.00.00.00.00.0日射0.00.00.00.00.00.00.00.00.00.00.00.00.0日射135.6124.1124.1149.4172.3186.1190.7190.7181.539.1137.9140.2156.2员1723171517072075214622002239226322862310232623412357光2003200320032496258326122641264126702699272827572757备931.5931.5931.511611201121512281228124212551269128212821.4冷负荷汇总表1.5冷负荷汇总最大负荷面积单位面积负荷湿负荷新风量kg/h新风负荷单位面积新风负荷总的负荷指标一层46613.023561.6083.00012.14423762118637.724120.725二层40207.239622.0864.63412.69624842214935.605100.238三层40207.239622.0864.63412.69624842214935.605100.238四层40207.239622.0864.63412.69624842214935.605100.238五层49029.909622.0878.81612.69624842214935.605114.421汇总216264.6493049.9270.90862.9281231210978235.995106.9032.湿负荷计算2.1房间湿负荷的构成1人体散湿量;2渗透空气带入的湿量;3化学反应过程的散湿量;4各种潮湿表面、液面或液流的散湿量;5食品或气体物料的散湿量;6设备散湿量;7通过维护结构的散湿量。
确定散湿量时,应根据散湿源的种类,分别选用适宜的群集系数、负荷系数和同时使用系数,有条件时,应采用实测数值。
2.2湿负荷的计算公式D=0.001nwkg/h(2-4)式中:
D人体散湿量,kg/h群集系数,办公楼群集系数为0.96w成年男子的小时散热量,kg/(hp);26时,极轻劳动成年男子的小时散热量为184g/h第3章空调系统方案的确定1.空调水系统的选取冷水系统方案的确定及优缺点如下表:
表3.1冷水系统优缺点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,初投资省不能调节水泵流量,难以节省输送能耗,不能适应供水分区压降较悬殊的情况复式泵冷、热源侧与负荷侧分别配备循环水泵能实现水泵变流量,节省输送能耗,适应供水分区不同压降,系统总压低。
系统较复杂,初投资较高基于本建筑为中层建筑、同时考虑到节能与管道内清洁等问题,因而采用了闭式系统,不与大气相接触,仅在系统最高点设置膨胀水箱,这样不仅使管路不易产生污垢和腐蚀,不需要克服系统静水压头,且水泵耗电较小。
根据地理位置和建筑的特点只设一个水系统由于设计属于多层建筑且冷媒水在异侧回供,水系统可均设为同程式。
每个层除了供回水管路外,还有一根同程管,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,此系统属于垂直且水平同程系统。
因其各使用功能时间差异比较大,负荷分布不均匀等特点,决定采用了变水量系统;因单式泵比较简单且建筑只需一个系统分区,所以采用了单式泵系统;因两管制方式简单且初投资少,而且建筑地处上海市,无需同时供冷和供热且无特殊温度要求,因而采用了两管制系统。
为保证负荷变化时系统能有效。
可靠节能的运行,设置两台冷冻水泵和冷却水泵,其中分别设一台为备用水泵;风机盘管供回水管上均设有调节阀,对应在制冷机房集水器和分水器之间设置压差调节阀,起旁通之效。
依据负荷的变化灵活的调节。
(在过渡季节亦可用,流量小时可将大流量高扬程的冷水循环水泵的冷水直接送回机组节省能源。
)为防止管网因杂质和积垢而造成水路堵塞影响使用,在制冷机组、水泵回水口上加电子水处理仪和除垢器。
2.空调风系统的选取2.1空调风系统的划分原则
(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。
(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)系统应与建筑物分区一致。
(6)各房间或区的设计参数值和热湿比相接近污染物相同,可以划分成一个全空气系统。
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。
(7)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。
2.2风机盘管+新风系统特点表3.3风机盘管+新风系统的特点表优点1)布置灵活,可以和集中处理的新风系统联合使用,也可以单独使用2)各空调房间互不干扰,可以独立地调节室温,并可随时根据需要开停机组,节省运行费用,灵活性大,节能效果好3)与集中式空调相比不需回风管道,节约建筑空间4)机组部件多为装配式、定型化、规格化程度高,便于用户选择和安装5)只需新风空调机房,机房面积小6)使用季节长7)各房间之间不会互相污染缺点1)对机组制作要求高,则维修工作量很大2)机组剩余压头小室内气流分布受限制3)分散布置敷设各中管线较麻烦,维修管理不方便4)无法实现全年多工况节能运行调节5)水系统复杂,易漏水6)过滤性能差适用性适用于旅馆、公寓、医院、办公楼等高层多层的建筑物中,需要增设空调的小面积多房间建筑室温需要进行个别调节的场合3.新风系统新风系统的形式采用分楼层水平式,每层设置新风系统。
采用风机盘管加新风系统,新风处理方式不一样,对室内空气品质有很大的影响。
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。
通过比较,和该设计的特点,决定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。
在每层机房设置新风处理机组,负担新风负荷。
第4章空调房间送风参数计算以及空调设备选择空调设备的选择主要包括末端设备、空调机组、改善空气品质设备、及空调节能与热回收设备,在选择设备之前必须先进行计算,根据具体安装位置选择合适的设备、最后进行校核计算。
1.风机盘管加新风处理系统的处理过程及送风参数计算其夏季处理过程焓湿图如下:
图4.1夏季风机盘管处理过程焓湿图O室外空气参数,R室内设计参数,M风机盘管处理室内的空气点S送风状态点,室内热湿比,fc风机盘管处理的热湿比新风处理到室内等焓点与机器露点的焦点,其不承担室内冷负荷,承担一部分湿负荷。
其中热湿比:
总送风量:
新风量:
FCU的风量:
对于M点焓值的确定:
由于注:
以上处理过程是在不考虑管道、设备温升或其保温性能很好时的得到的近似设计计算过程。
根据以上计算过程,可初步选取空气处理设备。
2.风机盘管选型计算举例表4-1风机盘管选型计算举例房间用途送风量新风量回风量戛季冷负荷风机盘管型号中档风量名义供冷台数101办公4220450377011.472特灵HFCA08D标准型11305.922102办公177518015954.824特灵HFCA08D标准型11305.921103办公946908562.573特灵HFCA03D标准型4802.811104传达及值班1064909742.893特灵HFCA04D标准型6703.91105办公11459010553.113特灵HFCA04D标准型6703.91106办公1027909372.792特灵HFCA03D标准型4802.811107办公188118017015.114特灵HFCA08D标准型11305.921108办公11459010553.113特灵HFCA04D标准型6703.91109办公201118018315.466特灵HFCA08D标准型11305.921110办公176718015874.802特灵HFCA08D标准型11305.921111办公180318016234.902特灵HFCA08D标准型11305.921112办公179218016124.871特灵HFCA08D标准型11305.9213.风机盘管的布置风机盘管的布置与空调房间的使用性质和建筑形式有关,对于小型公寓、住户一般布置在进门的过道顶棚内,采用吊顶卧式暗装的形式。
对于一层商务管理用房,消防用房等采用上送上回。
风机盘管机组空调系统的新风供给方式采用由独立新风系统供给室内新风,经过处理过的新风从进风总风管通过支管送入各个房间。
单独设置的新风机组,可随室外空气状态参数的变化进行调节,保证了室内空气参数的稳定,房间新风全年都可以得到保证。
风机盘管机组的供水系统采用双水管系统,过渡季节尽量利用室外新风,关闭空调机组关闭供水。
4.新风机组的选型计算由新规范查得:
每人新风量取Gx=30m3/h,由焓湿图查得,室内tn=26,=60%时焓值为in=57.5kJ/kg。
室外tw=30.4oC,ts=28.2oC,空气焓值为iw=89.6KJ/Kg。
房间的新风冷负荷:
CL=1000Gxn(iw-in)/3600=10001.230n(89.6-57.5)/3600表4-2新风机组的选型计算楼层冷负荷新风量新风机型号盘管排数名义风量名义冷量水量水阻台数1层55.9362376约克YAH03A4300036.11.728012层49.0032484约克YAH03A4300036.11.728013层49.0032484约克YAH03A4300036.11.728014层49.0032484约克YAH03A4300036.11.728015层58.8362484约克YAH03A4300036.11.728015.新风机组的布置新风机组的布置与每层建筑的建筑形式有关,每层需布置两个新风机组,需布置在容易引进,使风管最近和最不利环路阻力较为平衡的位置,每个新风支管出口直接接入室内。
新风入口注意事项:
(1)新风进口位置:
本系统采用独立的新风系统,因此只须考虑风机盘管机组配置合理;布置时应尽量使排风口与进风口远离,进风口应尽量放在排风口的上风侧;为避免吸入室外地面灰尘,进风口底部应距地面不宜低于2m。
(2)新风口其他要求:
进风口应设百叶窗,以防雨水进入,百叶窗应采用固定的百叶窗,在多雨地区,宜采用防水的百叶窗。
第5章气流组织气流组织又称空气分布,也就是设计者要组织空气合理的流动。
大多数空调与通风系统都需要向房间或被控制区送入和排出空气,不同形状的房间、不同的送风口和回风口形式和布置、
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