民用建筑空调设计正文.docx
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民用建筑空调设计正文.docx
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民用建筑空调设计正文
1.设计依据及原始资料
1。
1设计依据
1。
1。
1室外计算参数
(1)夏季空调室外计算干球温度 35。
2℃
(2)夏季空调室外计算湿球温度 28℃
(3)夏季空调室外计算相对湿度 60%
(4)夏季大气压力 100。
25kPa
(5)冬季空调室外计算干球温度 -6℃
(6)冬季空调室外计算相对湿度 73%
(7)冬季室外大气压力 102。
52kPa
1.1.2室内设计参数
由《民用建筑空调设计》第二版查不同建筑功能房间相关要求列于下表:
表1-1室内计算参数
房间功能
夏季设计温度(℃)
夏季设计湿度(%)
夏季气流平均速度(m/s)
新风量(m³/h。
p)
噪声等级要求DB
大厅
26~28
65~50
≤0。
3
18
≤45
餐厅
24~27
65~55
≤0.3
30
≤40~50
会议室
25~27
<65
≤0。
3
30
≤35
办公室
24~27
65~50
≤0.3
30
≤40~50
监控室
24~27
65~50
≤0。
3
30
≤40~50
值班室
24~27
65~50
≤0。
3
30
≤40~50
客房
24~27
65~50
≤0.25
50
≤40~50
综上所查,选用室内计算温度为26℃,相对湿度为55%,新风量在新
风负荷计算中用到,噪音要求在设备选型中用到。
1.1。
3设计依据
《采暖通风与空气调节设计规范》GB50019-2003;
《住宅设计规范》GB500960—1999(2003年版);
《公共建筑节能设计标准》GB50189—2005;
《暖通空调制图标准》GB/T50114-2001;
《汽车库、修车厂、停车场设计防火规范》GB50045-95;
《高层民用建筑设计防火规范》GB50045-95(2005版)。
1。
2设计原始资料
该设计招商银行位于南京市,地基形状为规则的长方形,长82。
1m,宽41.7m,楼顶高度为42.1m建筑总面积8848㎡,其中空调面积达6842㎡,占总建筑面积的77%。
整个建筑共11层,集会议、办公、营业于一体,主要以办公为主,一到二层主要为银行营业服务,设有营业大厅、办公、会议、值班等功能房间.三到十层为办公室等房间,十一层设有热泵机组机房。
该建筑为Ⅱ类建筑,空调系统冷热源为空气,幕墙采用的是点式玻璃幕墙,属于新型节能建筑.
(1)屋顶:
导热热阻2.07m2·K/W,传热系数0.44;
(2)外墙:
导热热阻为0。
5m2·K/W,传热系数1.5;
(3)内墙和楼板:
内墙为120mm混凝土隔墙,内外粉刷;楼板为80mm现浇钢筋混凝土,上铺磨石预制块,下面粉刷。
邻室和楼下房间均为空调房间,室温均相同;
(4)窗体:
双层窗,3mm普通玻璃;金属窗框,80%玻璃,深色帘;
(5)玻璃幕墙:
镀膜中空LOW-E玻璃幕墙,蓝灰色,导热热阻3.43W/m2·K;
(6)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,根据《公共建筑节能设计标准》GB50189—2005附录B围护结构热工性能的权衡计算。
(7)照明、设备:
由建筑电气专业提供,根据《公共建筑节能设计标准》GB50189—2005附录B围护结构热工性能的权衡计算。
1。
3设计范围
根据建筑的使用情况,综合考虑各方面求,依据国家暖通设计规范,设计一套空调系统。
该工程空调系统设计主要包括以下几个内容:
(1)各空调房间的空调系统设计。
(2)制冷机房的设计。
1.4设计原则
满足国家及行业有关规范﹑规定的要求,利用国内外先进的空调技术及设备,创建健康舒适的室内空气品质及环境。
2.空调系统负荷计算
2。
1冷负荷计算
目前,在我国常用冷负荷系数法计算空调冷负荷。
冷负荷系数法是建立在传递函数法的基础上,是便于手算的一种简化计算方法。
夏季建筑围护结构的冷负荷是指由于室内外温差和太阳辐射作用,通过建筑维护结构传入室内的热量形式的冷负荷。
建筑物冬季采暖通风设计的热负荷在规范中明确规定应根据建筑物散失和获得的热量确定。
对于民用建筑,冬季热负荷包括两项:
围护结构的耗热量和由门窗缝隙渗入室内的冷空气耗热量。
冷负荷包括以下几种:
(1)通过维护结构传入室内的热量;
(2)透过外窗、天窗进入室内的太阳辐射热量;
(3)人体散热量;
(4)照明、设备等室内热源的散热量;
(5)新风带入室内的热量。
对该银行一至十层空调房间依次进行编号,如图2-1、2-2及2—3、2—4、2—5、2-6、2—7所示
图2-1一层空调房间编号
图2—2二层空调房间编号
图2-3三层空调房间编号
图2—4四层空调房间编号
图2—5五六七层空调房间编号
九
图2—6八层空调房间编号
图2-7十层空调房间编号
该银行的内墙的放热衰减度1。
6,楼板的放热衰减度1。
5,故房间类型属于中型。
由于各层的上下房间与其温差≤3℃,近似认为相等,可以不计算通过楼板的负荷传
(1)外墙和屋面逐时传热形成的冷负荷:
公式(3-1)
式中:
—-外墙屋面的逐时冷负荷,W;
K—-外墙或屋面的传热系数W/m2·K,可根据外墙和屋面的不同构造,在《暖通空调》课本附录2-2和附录2-3中查取;
A——外墙或屋面的面积,m2;
-—室内计算温度,℃;
-—外墙或屋面的逐时冷负荷计算温度,℃;其计算方法多样,计算过程也比较复杂,常用已有的计算结果,列表查取。
见《暖通空调》附录2—4和附录2-5。
必须指出:
(1)附录2—4和附录2-5中给出的各维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,对于不同的地点,应对值进行修正为+Δtd。
其他点修正值Δtd可由附录2-6查得。
(2)当外表面放热系数不等于18。
6W/(m2·℃),应将+Δtd乘以表3-1中的修正值。
表3—1外表面放热系数修正值kα
αw
W/(m2·℃)
14。
2
(12)
16.3
(14)
18.6
(16)
20.9
(18)
23.3
(20)
25.6
(22)
27。
9
(24)
30。
2
(26)
kα
1.06
1.03
1.0
0.98
0.97
0.95
0。
94
0。
93
(3)当内表面放热系数变化时,可不加修正.
(4)考虑到城市大气污染和中、浅色的耐久性差,建议吸收系数一律采用ρ=0.90,即对乘以表3—2所列的吸收系数修正值kρ。
表3—2吸收系数修正kρ
外墙
屋面
浅色
0。
94
0.88
中色
0。
97
0。
94
综上所述,外墙和屋面的冷负荷计算温度为:
=(+Δtd)kαkρ公式(3-2)
则冷负荷计算式应改为:
Qc(τ)=AK(+tR)公式(3—3)
(2)内围护结构的传热负荷:
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公式(3—1)计算。
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,按下式计算
公式(3—4)
式中:
—-内围护结构的传热系数,W/m2·K;
——内围护结构的传热面积,m2;
—-夏季空调室外计算日平均温度,℃;
——附加温升。
(3)外玻璃窗逐时传热形成的冷负荷:
在室内外温差作用下,通过外玻璃窗传热形成的冷负荷可按下式计算:
公式(3-5)
式中:
——外玻璃窗的逐时冷负荷,W;
—-外玻璃窗传热系数,W/m2·K;
——窗口面积,m2;
-—外玻璃窗的冷负荷温度的逐时值,℃。
(1)对附录2—7、附录2-8中的KW值要根据窗框等情况的不同加以修正,修正值cw可从附录2-9中查得。
(2)对附录2-10中的值要进行地点修正,修正值Δtd可从附录2—11中查得.
因此,上式相应地变为:
Qc(τ)=cwKWAW(+Δtd—tR)公式(3-6)
(4)外窗日射得热形成的冷负荷:
公式(3-7)
式中:
—-窗户的有效面积系数;
-—窗口面积,m2;
——窗内遮阳设施的遮阳系数;
—-窗玻璃的遮挡系数;
——窗玻璃冷负荷系数。
(5)设备散热形成的冷负荷:
公式(3-8)
式中:
——设备和用具显热形成的冷负荷,W;
——设备和用具的实际显热散热量,W;
——设备和用具显热散热冷负荷系数。
(6)照明散热形成的冷负荷:
当电压一定时,室内照明散热量是不随时间变化的稳定散热量,但是照明散热仍以对流和辐射两种方式进行散热,因此,照明散热形式的冷负荷计算仍采用相应的冷负荷系数。
根据照明灯具的类型和安装方式不同,其逐时冷负荷计算公式分别为:
白炽灯公式(3—9)
荧光灯公式(3—10)
式中:
-—灯具散热形成的逐时冷负荷,W;
N——照明灯具所需功率,kW;
——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=1。
2;当暗装荧光灯整流器装在顶棚内时,可取=1。
0;
—-灯罩隔热系数,当荧光灯罩上部穿有小孔,可利用自然通风散热于顶棚内时,取=0。
5—0。
6;而荧光灯罩无通风孔者=0。
6~0.8;
——照明散热冷负荷系数,计算时应注意其值为从打开时刻算起到计算时刻的时间。
(7)人体显热散热引起的冷负荷计算式为:
公式(3—11)
式中:
——人体显热散热形成的逐时冷负荷,W;
——不同室温和劳动性质成年男子显热散热量,W;
——室内全部人数;
-—群集系数;
——人体显热散热冷负荷系数。
(8)人体潜热散热引起的冷负荷计算公式为:
公式(3—12)
式中:
——人体潜热散热形成的逐时冷负荷,W;
——不同室温和劳动性质成年男子潜热散热量,W;
,—-同上式.
递。
2。
2热负荷计算
(1)围护结构的基本耗热量:
公式(2-10)
式中:
——围护结构的传热系数,W/m2·K;
--j部分围护结构的表面积,m2;
—-冬季室内空气的计算温度,℃;
——冬季室外空气的计算温度,℃;
——围护结构的温差修正系数;是用来考虑供暖房间并不直接接触室外大气时,围护结构的基本耗热量会因内外传热温差的削弱而减少的修正,其值取决于邻室非供暖房间或空间的保温性能和透气情况。
(2)围护结构的附加(修正)耗热量
1)朝向修正耗热量
朝向修正耗热量是基于太阳辐射得热量对房间供暖的有力作用和各朝向房间温度平衡要求而提出的对各部分基本耗热量的附加(或附减)百分率。
各朝向修正耗热量如表2—2所示。
2)风力附加耗热量
风力附加耗热量是考虑室外风速超出常规而对围护结构基本耗热量的修正。
由于我国大部分地区冬季室外平均风速大多在2~3m/s左右,一般建筑不考虑风力附加,本设计由于南京冬季室外平均风速3。
1m/s,所以不考虑风力附加.
表2—2围护机构基本耗热量的附加(或附减)百分率
围护结构朝向
朝向修正率(%)
北、东北、西北
0~10
东、西
-5
东南、西南
-10~-15
南
—15~—30
3)高度附加耗热量
高度附加耗热量是在考虑房间高度过大时,由于存在竖向温度梯度而使围护结构基本耗热量附加的耗热量。
房间高度大于4m时,每高出1m应附加2%,但总的附加率不因大于15%.由于一、二层的层高为4.5m,三层~九层的层高为3。
6米,所以只有一、二层的空调房间需要考虑高度附加,一、二层附加率1。
6%。
4)其他修正方法
对于公共建筑,当房间具有两面及两面以上外墙时,可将外墙、窗、门的基本耗热量增加5%,如果窗、墙面积之比超过1:
1时,可对窗的基本耗热量附加10%。
对于高层建筑来说,应当考虑室外风速随楼房高度增加而增大,从而对外窗传热耗热量有较大影响,对此,可按单、双层钢窗在不同高度和室外风速下分别考虑0%~15%和0%~7%的传热系数K值附加率来进行修正。
(3)门窗缝隙渗入冷空气的耗热量:
公式(2—11)
式中:
;
——为加热门窗缝隙渗入的冷空气耗热量,W;
L——渗透冷空气量,
——采暖室外计算温度下的空气密度,kg/m3;
—-空气的定压比热,C=1kJ/kg·℃;
-—采暖室内空气的计算温度,℃;
—-采暖室外空气的计算温度,℃.
(4)冷风侵入耗热量
有空调的房间内通常保持正压,因而在一般情况下,不计算门窗缝隙渗入室内的冷空气的耗热量,对于有封窗习惯的地区,也可以不计算缝隙的冷风渗入。
2。
3湿负荷计算
空调房间的湿负荷和冷负荷一样,对空调系统的规模有着决定性的影响。
它们是确定空调系统送风量和空调设备容量的基本依据。
湿负荷包括人体湿负荷、化学反应的湿负荷以及水槽、设备、食品的湿负荷三部分,在这次设计中,空调房间的湿负荷全部由人体湿负荷构成.
人体散湿量:
公式(2-12)
式中:
——人体散湿量,kg/s;
—-成年男子的小时散湿量,g/h;
——同式(2-8);
2.4新风冷负荷计算
夏季,新风冷负荷:
公式(2—13)
式中:
-—夏季新风冷负荷,kW;
——新风量,kg/s;
-—室外空气焓值,kJ/kg;
——室内外空气焓值,kJ/kg.
冬季,新风热负荷:
公式(2-14)
式中:
——空调新风热负荷,Kw;
--空气的定压比热,kJ/(kg·℃);
-—冬季空调室内空气计算温度,℃;
—-冬季空调室外空气计算温度,℃。
2。
5典型房间负荷计算过程
这次设计以301办公室为例详细列出了空调负荷的计算过程。
其他各房间采取冷热负荷指标法进行估算,冷热符合依据详算结果查阅《空调设计手册》进行选取.计算表见附表2-1。
其他房间的冷热负荷,湿负荷,新风负荷见附表2—2.
3。
空调系统方案选择
3。
1空调系统的分类
3.1。
1按空气处理设备的设置情况分类
集中式空调系统,如单风道系统、双风道系统、定风量系统及变风量系统;
半集中式空调系统,如风机盘管+新风系统、诱导器系统、冷辐射板+新风系统及水源热泵空调系统;
分散式空调系统。
3。
1.2按负担室内空调负荷所用介质种类不同分类
全空气系统,如一、二次回风空调系统;
全水系统;
空气—水系统;
冷剂系统.
3.1.3按空调系统处理的空气来源不同分类
封闭式系统;
直流式系统;
混合式系统。
3。
1。
4按空气流量是否变化分类
定风量系统;
变风量系统。
3.2空调系统方式的比较
集中式系统空调与制冷设备可以集中布置在机房,机房面积较大,空调送回风管系统复杂,布置困难,支风管和风口过多时不易平衡;对热湿负荷不一致或室内参数不同的空调房间不经济;部分房间停止空调,系统仍运行,不经济。
变风量空气调节系统虽然具有控制灵活、卫生、节约电能的优点.但是比其他空气调节系统造价高,比风机盘管加新风系统占据空间大。
更适于需全年供冷的内区.
风机盘管系统具有各空气调节区可单独调节,比全空气系统节省空间,比冷源的分散设置的空气调节器和变风量系统造价低廉等优点;目前,仍在宾馆客房、办公室等建筑中大量采用。
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.
全空气系统与空气-水系统方案比较:
表3-1全空气系统与空气-水系统方案比较
比较项目
全空气系统
空气-水系统
设备布置与机房
空调与制冷设备可以集中布置在机房;机房面积较大层高较高;有时可以布置在屋顶或安设在车间柱间平台上.
只需要新风空调机房、机房面积小;风机盘管可以设在空调机房内;分散布置、敷设各种管线较麻烦.
风管系统
空调送回风管系统复杂、布置困难;支风管和风口较多时不易均衡调节风量。
放室内时不接送、回风管;当和新风系统联合使用时,新风管较小。
节能与经济性
可以根据室外气象参数的变化和室内负荷变化实现全年多工况节能运行调节,充分利用室外新风减少与避免冷热抵消,减少冷冻机运行时间;对热湿负荷变化不一致或室内参数不同的多房间不经济;部分房间停止工作不需空调时整个空调系统仍需运行不经济.
灵活性大、节能效果好,可根据各室负荷情况自我调节;盘管冬夏兼用,内避容易结垢,降低传热效率;无法实现全年多工况节能运行。
使用寿命
使用寿命长
使用寿命较长
安装
设备与风管的安装工作量大周期长
安装投产较快,介于集中式空调系统与单元式空调器之间
维护运行
空调与制冷设备集中安设在机房便于管理和维护
布置分散维护管理不方便,水系统布置复杂、易漏水
温湿度控制
可以严格地控制室内温度和室内相对湿度
对室内温度要求严格时难于满足
空气过滤与净化
可以采用初效、中效和高效过滤器,满足室内空气清洁度的不同要求,采用喷水室时水与空气直接接触易受污染,须常换水
过滤性能差,室内清洁度要求较高时难于满足
消声与隔振
可以有效地采取消防和隔振措施
必须采用低噪声风机才能保证室内要求
风管互相串通
空调房间之间有风管连通,使各房间互相污染,当发生火灾时会通过风管迅速蔓延
各空调房间之间不会互相污染
3.3空调系统方式的确定
空调系统方案的确定与许多因素有关,在设计时,应与建筑、结构、工艺等专业密切配合,并与用户协商确定。
确定方案以前,要了解建筑物所在地的气象参数、建筑物的周围环境、所设计建筑物的特点、室内参数要求、负荷情况及能源等。
在这次设计中,空调房间类型主要有办公室会议室等。
现就典型房间的空调方式进行选择.拟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。
而对于会议室等空间较大、人员较多、温度和湿度允许值波动范围小的房间,拟采用全空气系统。
4.空调风系统设计
4。
1风机盘管加新风系统
风机盘管机组简称风机盘管,它是一种末端装置,每个空调房间内设有风机盘管机组的空调系统,称为风机盘管式空调系统.“加新风系统"是指新风需要经过处理,达到一定的参数要求,有组织的送入室内。
风机盘管+新风系统的优缺点及其适用性如表4-1所示。
表4—1风机盘管+新风系统的特点
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节能运行调;
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
风机盘管机组的新风供给的方式有多种,在这次设计中采用由独立的新风系统供给室内新风,将新风处理到室内的焓值,不承担室内的负荷,室内的负荷全部由风机盘管来承担.
空气系统送风状态和送风量的确定,可以h-d图上进行,具体计算步骤如下:
(1)在h—d图上确定室内状态点N,室外状态点W;
(2)根据计算出的室内冷负荷Q和湿负荷W求出,通过N点画出线与φ=90℅线相交,即得风机盘管处理点M;
(3)根据等焓线,由新风处理后的机器露点相对湿度定出L点;
(4)根据N、M两点确定房间总风量;
(5)根据新风比确定风机盘管处理风量及终状态。
以804房间为例计算:
送风量kg/h:
1354.23
新风量kg/h:
108
回风量kg/h:
1246.23
新风比%:
7。
975
热湿比:
27360
FCU冷量kW:
3。
48209
FCU显热冷量kW:
2.92376
新风AHU冷量kW:
1.03268
房间冷负荷kW:
3。
42
新风管温升负荷kW:
0。
0620878
送风点—O:
大气压力Pa:
101000
干球温度℃:
18.0
湿球温度℃:
16.6
相对湿度%:
87。
1
含湿量g/kg:
11。
3
焓kJ/kg:
46.7
露点温度℃:
15。
7
密度kg/m^3:
1.2
露点—L:
大气压力Pa:
101000
干球温度℃:
20。
6
湿球温度℃:
19。
5
相对湿度%:
90。
0
含湿量g/kg:
13。
8
焓kJ/kg:
55。
8
露点温度℃:
18.8
密度kg/m^3:
1。
2
回风点-M:
大气压力Pa:
101000
干球温度℃:
17.6
湿球温度℃:
16.3
相对湿度%:
87。
6
含湿量g/kg:
11.1
焓kJ/kg:
45。
8
露点温度℃:
15.4
密度kg/m^3:
1.2
温升后点-L’:
大气压力Pa:
101000
干球温度℃:
22.6
湿球温度℃:
20。
1
相对湿度%:
79.6
含湿量g/kg:
13.8
焓kJ/kg:
57.9
4.2一次回风系统设计过程
4。
2。
1新风量的确定
一般空调系统中新风量的确定要遵循以下三个原则。
(1)补充局部排风的排风量
(2)保证空调房间正压要求的正压风量
空调房间相对于室外保持正压是为了防止室外空气渗入空调房间内,干扰室内空气参数。
空调房间正压值按规范规定不应大于50Pa,通常保持正压值在5~10Pa即可。
(3)卫生标准要求的风量
根据《采暖通风与空气调节设计规范》(GB50019—2003)的规定,民用建筑中人员所需最小新风量按国家现行卫生标准确定。
4。
2.2送风温差的确定
空调系统夏季送风温差,应根据风口类型、安装高度和气流射程长度以及是否贴附等因素确定。
舒适性空调送风高度H小于等于5m,送风温差小于等于10度;送风高度H大于5m,送风温差小于等于15度.为防止出风口结露,应使送风干球温度高于室内空气的露点温度2-3度。
4。
2。
3全空气一次回风系统设计过程
根据房间的新风量,室内冷负荷,湿负荷,送风温差,室内外状态参数画出焓湿图,输出我们所需要的参数量。
夏季处理过程的计算步骤如下所述:
过点作等含湿量线与的等相对湿度线交与点.
(1)在h-d图上确定室内状态点N,室外状态点W;
(2)根据计算出的室内冷负荷Q和湿负荷W求出,在图上过室内设计状态点画出过程线,根据所取的送风温差画出等温线,该线与过程线交与送风状态点K;
(3)过K点作等含湿量线与的等相对湿度线交与点;
(4)根据N、K两点确定房间总风量,G=
(5)选定新风量,求得新风比,由新风比和混合空气的比例关系可直接确定混合点C的位置;
(6)空调系统所需冷量Qo=G(Ic—IL)。
以203房间为例计算:
送风量kg/h:
1158。
9
新风量kg/h:
500
回风量kg/h:
658。
903
新风比%:
43.14
热湿比:
12746。
2
机组总冷量kW:
8.48931
室内冷负荷kW:
3.314
新风负荷kW:
4。
78095
再热冷负荷kW:
0。
394361
总湿负荷kg/s:
0.00163272
室内
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