毕业设计中央空调系统的设计及通风设计.docx
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毕业设计中央空调系统的设计及通风设计
长沙市某科研大厦空调工程设计
摘要
本设计为长沙市某科研大厦舒适性空调系统,设计内容包括冷负荷计算,方案的比较,空气处理方案的选择,空调末端设备选型,水管路和风管路系统的设计计算及附属设备的选型,并进行设计说明书的编制和施工图的绘制。
设计坚持可持续发展理论,树立了节约能源和全寿命周期成本分析的科学理念,从节能和环保出发,综合考虑建筑结构、使用要求、环境条件,在系统的选择、设备的选配及系统的运行控制等方面采取一定的节能措施,使系统在各种工况下均能高效节能运行。
根据节能设计标准要求,结合计算软件,采用谐波法对整个大楼的冷负荷进行逐时计算;分析负荷日变化和全年变化情况,通过多个方案的可行性论证和经济性比较,结合实际的能源政策,选用了水冷式螺杆机组加燃气热水锅炉的冷热源运行策略。
空调系统采用风机盘管加独立新风的空气-水系统。
在设计计算的基础上,还进一步分析比较了不同建筑维护结构、设计参数、空调方案等对能耗的影响,提出空调系统各环节存在的问题及节能潜力。
关键词:
舒适性空调,可持续发展,建筑节能,室内空气品质
HVACdesignofTechnologybuildingofChangsha
Abstract
ThisdesignisabouttheconcertratedairconditioningsystemofsomeTechnologybuilding,includingaseriesofdesigncontentssuchascoolingloadcalculation,schemecomparision,selectingandcalculatingthewatersystemandventilationsystem,aswellasselectingairterminaldevicesandappurtenances,andworkingoutthedesigninstructionanddrawingtheconstructiondrawingsemployingCAD.Duringthedesign,Iadheretosustainabledevelopment,setascientificconcteptofresourcesandatotallifecyclecostanalysis.Basedontheenergyconservationandenvironmentalprotection,Iconsiderintergatedlyintothebuildingstructures,thefeatureofdemands,andtheenvironmentconditions.Someenergysavingmeasuresareadoptedduringthechoiceofsystemscheme,equipmentmatchingandoperationalcontroltoachievehighefficiencyinvariousoperatingconditions.Accordingtoenergy-efficientdesignstandards,thecoolingloadofthewholebuildingiscalculatedwiththeharmonicwavemethod,combiningtocomputersoftware.Watercooledscrewrodunitisusedtosupplythecooledairconditioningwater,whileusinggas-firedhotwaterboilderastheheatsource.Thisschemeisdeterminatedaccordingtothefeasibilityanalysisandeconomicalcomparisionofdifferentchoices,energypolicyect.Fancoilunitandtheindependentfreshairsystemisthemainchoiceinthedesign.Basedonthedesign,furthercomparativeanalysisofimpactofdifferentarchitecturalenvelopethermalcharacteristics,designparameters,airconditioningschemeontheenergyconsumption.Pointsouttheenergyconsumptionfearturesandthepotentialsofenergysaving.
Keywords:
comfortableaircondition,sustainabledevelopment,buildingenergyefficiency,indoorairquality
1绪论………………………………………………………………………………5
1.1设计目的……………………………………………………………………5
1.2设计要求……………………………………………………………………5
1.2.1初步设计……………………………………………………………5
1.2.2施工图设计…………………………………………………………5
2设计任务及依据…………………………………………………………………6
2.1工程概况……………………………………………………………………6
2.2设计依据……………………………………………………………………6
2.2.1长沙市室外空调设计参数…………………………………………6
2.2.2室内空调主要设计参数……………………………………………6
3负荷计算…………………………………………………………………………6
3.1冷负荷计算…………………………………………………………………8
3.2人体散湿负荷………………………………………………………………10
3.3计算结果……………………………………………………………………10
3.4大厦冷、湿负荷汇总………………………………………………………23
3.5大厦热、湿负荷汇总………………………………………………………25
3.6电梯前室的新风负荷…………………………………………………28
4冷热源方案分析………………………………………………………………29
4.1方案拟订……………………………………………………………………29
4.2方案初投资计算……………………………………………………………34
4.3方案运行费计算……………………………………………………………35
4.4总费用计算…………………………………………………………………37
4.5方案确定……………………………………………………………………37
5房间的空气处理方案及送风量的确定………………………………………37
5.1空气处理方案………………………………………………………………37
5.2送风量计算………………………………………………………………38
6末端设备选择………………………………………………………………38
6.1风机盘管选型……………………………………………………………38
6.2新风机选型…………………………………………………………………34
7空调冷冻水系统水力计算……………………………………………………41
8房间气流组织…………………………………………………………………62
9送、回风口选型…………………………………………………………………69
10风管水力计算…………………………………………………………………72
11冷热源设备选择………………………………………………………………78
11.1冷冻水泵的选择………………………………………………………78
11.2膨胀水箱的计算………………………………………………………78
11.3冷却水系统……………………………………………………………78
12制冷站设计……………………………………………………………………80
12.1机房设计…………………………………………………………………80
12.2设备布置间距……………………………………………………………80
12.3冷却塔的设置……………………………………………………………80
12.4制冷站主要设备…………………………………………………………80
13管道保温设计…………………………………………………………………82
14消声与减振设计………………………………………………………………84
15水系统的水质管理……………………………………………………………85
16参考文献………………………………………………………………………86
17致谢……………………………………………………………………………86
1绪论
1.1设计目的
毕业设计是工科大学培养学生的最后一个教学环节,是对四年所学知识的一次全面总结,是把理论知识应用于实践工程的一次很好的锻炼。
在毕业设计中,除了要熟练掌握大学四年所学的理论知识外,还要熟习和掌握国家有关的建设方针政策,综合运用所学的基础理论和专业知识,联系实际来解决工程设计问题。
通过毕业设计,明确设计程序,设计内容及各设计阶段的目的要求和各工种间的必要配合。
1.2设计要求:
1.2.1初步设计:
学生接受设计任务后,熟习土建图纸与原始资料,查阅和收集资料,对设计对象选择多种空调方式,经过综合比较后,最后选定一种较好的方案。
根据有关设计规范及概算指标,对冷热负荷进行初步估算,初步确定冷热源方式、容量、台数、机房位置和面积并确定送、排风方式。
1.2.2施工图设计
1.设计计算
⑴计算室内冷、热、湿负荷;
⑵确定设计方案。
包括系统划分、空气处理过程设计、计算总冷量、总热量、总风量;
⑶根据冷量和风量确定选用空气处理设备和制冷设备、绘出空气处理系统草图;
⑷全年运行工况调节分析;
⑸确定室内气流组织形式,进行气流组织计算;
⑹进行系统风道布置及管道水力计算;
⑺系统消声减振设计;
⑻系统防排烟及保温设计;
⑼对土建、水、电、动力专业的要求;
⑽设计总结。
2.绘图
图纸应包括首页图、空调系统布置平面图、系统图、大样图、机房布置平面
图、系统图、大样图。
2设计任务及依据
2.1工程概况
本设计对象为长沙市某科研大厦,大厦主要有:
办公室,会议室,多功能厅等。
其中地下一层地上八层,预计将机房布置于地下层。
工程位于长沙市,东经113˚04΄,北纬28˚12΄,海拔44.9m。
总空调面积为5625m2。
本工程空调设计的任务包括本大厦的中央空调系统的设计及通风设计。
本中央空调系统设计要求能够实现夏季供冷和冬季供热,并能满足人体的舒适性要求。
2.2设计依据
2.2.1长沙市室外空调设计参数
台站位置:
北纬28˚12΄,东经113˚04΄,海拔44.9m
气象参数为:
夏季:
大气压:
99.94kpa室外日平均温度:
32.0℃室外计算日温差:
7.3℃
室外干球温度:
35.8℃室外湿球温度:
27.7℃室外平均风速:
2.6m/s
冬季:
大气压:
101.99kpa采暖计算温度:
0℃空调计算温度:
-3℃
相对湿度:
81%室外平均风速:
3.7m/s
2.2.1室内空调主要设计参数
表2.1室内设计参数
房间名称
温度℃
(波动范围±2℃)
相对湿度%
(波动范围±10%)
新风量m3/(h·人)
夏季
冬季
夏季
冬季
办公室
26
18
60
40
30
董事长
办公室
26
18
60
40
50
财务室
26
18
60
40
30
会议室
26
18
60
40
20
洽谈室
26
18
60
40
20
管理室
26
18
60
40
30
接待室
26
18
60
40
20
挡案室
26
18
60
40
30
实验室
26
18
60
40
14
休息室
26
18
60
40
20
等待门卫室
26
18
60
40
30
茶水室
26
18
60
40
20
展厅
26
18
60
40
15
大堂
26
18
60
40
20
传真机要室
26
18
60
40
30
消防控制室
26
18
60
40
30
储藏室
26
18
60
40
20
设备室
26
18
60
40
20
样品存放室
26
18
60
40
15
多功能厅
26
18
60
40
20
3负荷计算
表3.1维护结构参数
序号
围护名称
类型
传热系数
(w/㎡.℃)
传热
衰减
传热延迟(h)
夏季
冬季
01
外墙
砖墙15-240-4
0.90
0.91
0.17
12.44
02
外窗
单框双玻璃窗
2.71
2.78
1.00
0.38
03
内墙
砖墙001001
1.76
1.76
0.40
8.49
04
内门
木框夹板门
2.17
2.17
0.99
0.84
05
楼板
楼面-26
1.07
1.07
0.15
11.57
06
屋面
现浇08-2-70-2
0.92
0.93
0.40
7.96
3.1冷负荷计算
3.1.1外墙和屋面瞬变传热引起的冷负荷
Qc(τ)=AK[(tc(τ)+td)kαkρ-tR]
式中Qc(τ)—外墙和屋面瞬变传热引起的逐时冷负荷,W;
A—外墙和屋面的面积,m2;
K—外墙和屋面的传热系数,W/(m2·℃),由《暖通空调》附录2-2和附录2-3查取;
tR—室内计算温度,℃;
tc(τ)—外墙和屋面冷负荷计算温度的逐时值,℃,由《暖通空调》附录2-4和附录2-5查取;
td—地点修正值,由《暖通空调》附录2-6查取;
kα—吸收系数修正值,取kα=1.0;
kρ—外表面换热系数修正值,取kρ=0.9;
3.1.2内围护结构冷负荷
Qc(τ)=AiKi(to.m+Δtα-tR)
式中ki—内围护结构传热系数,W/(m2·℃);
Ai—内围护结构的面积,m2;
to.m—夏季空调室外计算日平均温度,℃;
Δtα—附加温升,可按《暖通空调》表2-10查取。
3.1.3外玻璃窗瞬变传热引起的冷负荷
Qc(τ)=cwKwAw(tc(τ)+td—tR)
式中Qc(τ)—外玻璃窗瞬变传热引起的冷负荷,W;
Kw—外玻璃窗传热系数,W/(m2·℃),由《暖通空调》附录2-7和附录
2-8查得;
Aw—窗口面积,m2;
tc(τ)—外玻璃窗的冷负荷温度的逐时值,℃,由《暖通空调》附录2-10查得;
cw—玻璃窗传热系数的修正值;由《暖通空调》附录2-9查得;
td—地点修正值,由《暖通空调》附录2-11查得;
3.1.4透过玻璃窗的日射得热引起的冷负荷
Qc(τ)=CαAwCsCiDjmaxCLQ
式中Cα—有效面积系数,由《暖通空调》附录2-15查得;
Aw—窗口面积,m2;
Cs—窗玻璃的遮阳系数,由《暖通空调》附录2-13查得;
Ci—窗内遮阳设施的遮阳系数,由《暖通空调》附录2-14查得;
Djmax—日射得热因数,由《暖通空调》附录2-12查得;
CLQ—窗玻璃冷负荷系数,无因次,由《暖通空调》附录2-16至附录2-19查得;
3.1.5照明散热形成的冷负荷
白炽灯Qc(τ)=1000NCLQ
日光灯Qc(τ)=1000n1n2NCLQ
式中N—照明灯具所需功率,W;
n1—镇流器消耗功率稀疏,明装时,n1=1.2,暗装时,n1=1.0;
n2—灯罩隔热系数,灯罩有通风孔时,n2=0.5—0.6;无通风孔时,n2=0.6—0.8;
CLQ—照明散热冷负荷系数,由《暖通空调》附录2-22查得。
3.1.6人体散热形成的冷负荷
1、人体显热散热形成的冷负荷
Qc(τ)=qsnφCLQ
式中qs—不同室温和劳动性质成年男子显热散热量,W,由《暖通空调》表
2-13查得;
n—室内全部人数;
φ—群集系数,由《暖通空调》表2-12查得;
CLQ—人体显热散热冷负荷系数,由《暖通空调》附录2-23查得;
2、人体潜热散热引起的冷负荷
Qc(τ)=qlnφ
式中ql—不同室温和劳动性质成年男子潜热散热量,W,由《暖通空调》表2-13查得;
n,φ—同式3-6-1。
3.2人体散湿负荷
人体散湿量可按下式计算
D=0.001φng
式中D——散湿量,㎏/h;
φ——群集系数,由《暖通空调》表2-12查得为0.80;
n——计算时刻空调房间内的总人数;
g——一名成年男子的小时散湿量,由《暖通空调》表2-13查得。
下面选择1001管理室、2007洽谈室、3004风道实验室进行计算,本设计的负荷将用软件算出。
3.3计算结果
1001管理室墙(A=8×3.76=30.1m2)
西北外墙冷负荷(Ⅱ型墙)
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17:
00
18:
00
tc(τ)
32.7
32
31.5
31.2
31.1
31.2
31.4
31.9
32.5
33.3
kα=1.0kρ=1.0K=0.9W/(m2·℃)td=2.4℃tR=26℃
A
3.76×4.5-1.3×2.9=13.15m2
t'c(τ)
35.1
34.4
33.9
33.6
33.5
33.6
33.8
34.3
34.9
35.7
∆t
9.1
8.4
7.9
7.6
7.5
7.6
7.8
8.3
8.9
9.7
Qc(τ)
107.7
99.4
93.5
89.9
88.8
89.9
92.3
98.2
105.3
114.8
西北外窗瞬时传热冷负荷(双玻璃窗,浅蓝布帘)
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18:
00
tc(τ)
27.9
29
29.9
30.8
31.5
31.9
32.2
32.2
30
31.6
cw=1.0K=2.71W/(m2·℃)td=3℃tR=26℃
A
1.3×2.9=3.77m2
t'c(τ)
30.9
32
32.9
33.8
34.5
34.9
35.2
35.2
33
34.6
∆t
4.9
6
6.9
7.8
8.5
8.9
9.2
9.2
7
8.6
Qc(τ)
50.1
61.3
70.5
79.7
86.8
90.9
94.0
94.0
71.5
87.9
西北外窗日射得热冷负荷
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18:
00
Cα=0.85Cs=0.74Ci=0.60Djmax=415W/m2
A
1.3×2.9=3.77m2
CLQ
0.21
0.24
0.26
0.27
0.34
0.54
0.71
0.84
0.77
0.46
Qc(τ)
124.0
141.7
153.5
159.4
200.8
318.8
419.2
496.0
454.7
271.6
西南外墙冷负荷(Ⅱ型墙)
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18:
00
tc(τ)
36.6
36.1
35.7
35.2
34.9
34.6
34.4
34.3
34.4
34.7
kα=1.0kρ=1.0K=0.9W/(m2·℃)td=1.0℃tR=26℃
A
8×4.5=36m2
t'c(τ)
37.6
37.1
36.7
36.2
35.9
35.6
35.4
35.3
35.4
35.7
∆t
11.6
11.1
10.7
10.2
9.9
9.6
9.4
9.3
9.4
9.7
Qc(τ)
375.8
359.6
346.7
330.5
320.8
311.0
304.6
301.3
304.6
314.3
东北内墙冷负荷(Ⅲ型墙)
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9:
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00
16:
00
17:
00
18:
00
to.m
32
32
32
32
32
32
32
32
32
32
K=1.76W/(m2·℃)Δtα=0℃tR=26℃
A
8×4.5=36m2
∆t
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
Qc(τ)
380.2
380.2
380.2
380.2
380.2
380.2
380.2
380.2
380.2
380.2
楼板
时间
9:
00
10:
00
11:
00
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14:
00
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00
16:
00
17:
00
18:
00
to.m
32
32
32
32
32
32
32
32
32
32
K=1.07W/(m2·℃)Δtα=0℃tR=26℃
A
3.76×8=30.08m2
∆
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