舞厅中央空调系统设计项目计划书.docx
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舞厅中央空调系统设计项目计划书
舞厅中央空调系统设计计划书
1引言
采暖通风有着悠久的历史,据有关资料撰述,在西安的半坡遗址就发现了长方形的灶炕,而且相对比较完善,这就是说在新时期时代我国就有了火炕采暖的技术。
夏,商,周有了火炉取暖的方式,而汉代有了以烟气作为介质进行取暖的设备,尽管我国古代就有了采暖通风的历史,但现代意义上的采暖通风是起源于西方的,1949年新中国成立以后我国的空调技术的应用才得到了迅速而且有突破性的发展。
特别是在20世纪80-90年代,这一个时期是我国空调技术发展比较快的时期,因为这个时期我国经济处于转型的时期,中国进入了改革开放时期,同时人民生活水平的提高,使得空调应用从服务业向民用转化,伴随着市场经济的进一步推进,我国的空调进入了更广泛的应用期,国际上好多知名的厂家纷纷来我国办厂,房间空调器的产量在2003年达到世界首位,但是中国的采暖通风空调行业的潜力依然很大,但是带来同样的问题是空调是能源消耗大户,消耗的是不可再生资源,所以我们应该在空调研发,制造,应用方面做到精益求精,尽量减少能源的消耗,而现在的诸多采暖通风空调系统中,相较而言中央空调系统有着其不可替代的优势,总的来说中央空调是通过一台主机在风道过风或者是冷水管和热水管接多个不同末端的方式去控制不同的各个需要制冷或制热的区域来达到把室内空气调节到人们所需要的状态的目的的空调。
其工作方式是主要采用了用风管送风的方式,只使用一台主机就可以去控制很多个不同的房间同时可以引入室外的新风,这样可以有效的改善了室内空气的质量,从而预防了空调病的产生。
我们都知道家用中央空调一般最突出而且最为人们认同的特点是产生舒适的人类居住的环境,其次我们是可以从审美的观点以及最佳空间利用的角度来考虑,使用家用中央空调使室内装饰更为灵活,而且更加容易的去实现各种各样的装饰效果,即使你不喜欢原来的装饰,如果想重新装修的话,只要把原来的中央空调系统再稍微的做一些改变即可。
这样就与新的装修和谐一致了。
因此有人称家用中央空调是一步到位、永不落后的选择。
以下可以很直观的看看中央空调系统的明显优势:
1.首先它的室内样式很多我们可以把它安装在吊顶里,不会造成与室内装修的冲突。
2.方便可以实现多房间同时空气调节,也可以单个房间使用。
3.一般情况下我们的家用机由于是压缩机性能的问题,如果我们连接管子太长有可能会导致由于润滑油不可能及时回到压缩机造成的压缩机烧毁等问题。
但是相对应的我们可以采用多联机,由于它采用了涡旋式这种压缩机,那么就可以大大的延长了连接管的长度,以致最长的管子可能达到了150m,高低落差也可达50m,这意味着室外机可以放置的屋顶,不会对房屋整体的外观造成影响。
以上就是中央空调系统很明显的一些优势,但是我们也要在应用方面下大力气去设计保证能得到最高效的应用。
2工程概述
2.1工程介绍
该建设是在郑州市,共6层,此建筑的总高度25.4m,此建筑的总建筑面积是7254㎡。
建筑物地下一层包括车库、制冷机房、水泵房;一、二层为商场,层高为5.0m。
三层为KTV歌舞厅,层高为5.0m。
四、五层位客房,层高为3.4m,六层客房层高为3.6m。
在本次中设计中我主要侧重于中央空调系统的设计,而且暂且不考虑冬季制热部分。
根据房间的功能和设计要求,风系统分别采用了全空气和独立新风加风机盘管两种系统;水系统采用同程式系统。
空调系统夏季提供7(供)-12(回)℃冷冻水,水源为自来水冬季水温为10℃,夏季为24℃。
冷却水系统必须使用循环水。
本次涉及范围为3-5楼,ktv舞厅及客房部分。
2.2工程基本参数
2.3建筑围护结构参数
本次设计参照国家最新设计规范,进行参数的选择,外墙采用Ⅱ型砖墙,外窗有内遮阳,传热系数相对的进行了变化,
北外窗遮阳系数取0.6
3冷负荷计算
3.1冷负荷的计算
(1)外墙体和层面传热得热引起得冷负荷
Qc(τ)=F×K×(t‘c(τ)-tR)Wt‘c(τ)=tc(τ)+Δtd)kа×kр
由参考资料[1]得
K:
墙体或屋面的传热系数,,
F:
墙体或屋面的传热面积㎡
tR:
室内空气温度,℃
t‘c(τ):
墙体或屋面逐时冷负荷计算温度,℃
Δtd:
地点修正值
外墙传热系数为K=1.50W/m2℃,类型为Ⅱ型。
Kа:
外表面放热系数kp:
吸收系数修正由表2-8,表2-9得
(2)玻璃传热得热引起得冷负荷
Qcτ=F×K×(tc(τ)-tR)
K:
窗的传热系数,,见附录2-7
F:
窗的传热面积㎡
TR:
室内空气温度,℃
tc(τ):
窗的冷负荷计算温度℃,见附录2-10
按单层玻璃传热系数K=5.94W/m2℃因为有
内遮阳所以传人系数应减小25%
(3)透过玻璃窗的日射得热引起的冷负荷
无外遮阳
AW:
玻璃窗的有效面积,是窗的面积乘以有效面积系数
Ca:
有效面积系数
CsCi:
玻璃窗遮阳系数和窗内遮阳设施的遮阳系数,
Dj.max:
不同纬度带各朝向7月日照得热因数的最大值
CLQ:
玻璃窗冷负荷系数,以北纬27°30′为界限划分为南、北两区,由附录2-16-2-19查得
(4)照明得热引起的冷负荷
Q=n1n2NCLQ
由由参考资料[5]得
照明负荷面积指标
n1:
镇流器消耗功率系数
n2:
灯罩隔热系数
N:
照明灯具所需功率
CLQ:
照明散热冷负荷系数,计算时应注意其值为从开灯时刻算起到计算时刻的时间,可由附录2-22查得。
(5)人体散热形成的冷负荷
LQτ=Qc(τ)+QcQc(τ)=qsnφCLQQc=q1nφ
LQτ:
人体散热
Qc(τ):
人体显热得热量,W
Qc:
人体潜热得热量,W
qs:
不同室温和劳动性质时成年男子得散显热量,W/人
q1:
不同室温和劳动性质时成年男子得散潜热量,W/人
n:
室内人数见。
φ:
群集系数
CLQ:
人体得热冷负荷系数
(6)室内湿源散湿形成的湿负荷
人体散失量可按下式计算:
Mw=0.278nφg×10-6
Mw-人体散湿量kg/s
g-成年男子的小时散湿量,
n,φ同式5
3.2最大冷负荷计算如下(单位:
W)
1.301-304房间冷负荷:
2530.57W
2.305-306房间冷负荷:
5061.14W
3.401-408:
501-508房间冷负荷:
1892.99W
4.409-416:
509-516房间冷负荷:
1931.00W
5.417-428:
517-528房间冷负荷:
1200.36W
6.舞厅,跳操区,器械区房间冷负荷:
65966.6W
3.3新风冷负荷的计算方法
由于新风量的能耗很大,占到总能耗的25%到30%,空调处理新风所需的能量是很可观的,所以在满足空气品质的情况下尽量选用较小的新风量。
否则空调制冷系统与设备的容量将增大。
夏季新风冷负荷按下式计算:
式中Qco:
夏季新风冷负荷KW
MO:
:
新风量kg/s
ho:
室外空气焓值
下面以KTV的4个小包间为例子来计算:
表1:
301-304包间的北外墙冷负荷计算表
12:
0
14:
0
16:
0
18:
0
20:
0
22:
0
0:
0
tc(τ)
31.40
31.20
31.30
31.60
32.20
32.60
33.10
td
2.1
t'c(τ)
3.50
33.30
3.40
3.70
4.20
34.70
35.20
t'c(τ)-tn
8.50
8.30
8.40
8.70
9.20
9.70
10.20
K
1.50
F
15.84
Q
201.96
97.21
199.58
206.71
218.59
230.47
242.35
表2:
301-304包间北外窗冷负荷计算表
12:
0
14:
0
16:
0
18:
0
20:
0
22:
0
0:
0
tc(τ)
31.5
32.2
32
30.8
29.1
27.8
28.4
td
2
t'c(τ)
32.6
33.7
34.4
33.2
31.9
30.1
29.4
t'c(τ)-tn
5.5
6.2
7.5
6.8
4.2
3.7
2.8
K
4.46
F
8.16
Q
283.87
323.90
334.82
312.98
251.12
196.53
152.85
表3:
301-304包间的北外窗日射得热冷负荷计算表
12:
0
14:
0
16:
0
18:
0
20:
0
22:
0
0:
0
cLQ
0.83
0.79
0.6
0.68
0.16
0.14
0.12
F
8.16
CS
0.85
Ci
0.6
DJ,MAX
122
Q
349.47
332.91
252.84
286.55
67.42
59.00
50.57
表4:
301-304包间照明冷负荷计算表
12:
0
14:
0
16:
0
18:
0
20:
0
22;0
0:
0
N
1.44
n1
1
n2
0.6
CLQ
0.71
0.76
0.81
0.84
0.87
0.26
0.2
Q
0.61
0.66
0.70
0.73
0.75
0.22
0.17
Q
610
660
700
730
750
220
170
表5:
301-304包间人体散热冷负荷计算表
12:
0
14:
0
16:
0
18:
0
20:
0
22:
0
0:
0
CLQ
12
n
0.9
φ
60.5
qs
12
Qc(τ)
607.66
620.73
627.26
254.83
182.95
130.68
104.54
q1
73.3
n
6
φ
0.9
Qc
395.82
LQτ
1003.48
1016.55
1023.08
50.65
578.77
526.50
500.26
表6301-304包间冷负荷汇总计算表:
12:
0
14:
0
16:
0
18:
0
20:
0
22:
0
0:
0
北外墙
201.96
197.21
199.58
206.71
218.59
230.47
242.35
北外窗
283.87
323.90
334.82
312.98
251.12
196.53
152.85
北外窗日射
349.77
332.91
252.84
286.55
67.42
59.00
50.57
人体
1003.48
1016.55
1023.08
650.65
578.77
526.50
500.36
照明
610.00
660.00
700.00
730.00
750.00
220.00
170.00
汇总
2449.08
2530.57
2510.33
2186.90
1865.90
1232.49
1116.14
4空调系统的方案确定
4.1风机盘管加新风系统
本次设计的对象是在3层楼中,这3层楼中房间的分布特点是多而且杂,常用的系统中有全新风系统,全空气系统和风机盘管加新风系统,以及多联机等等,通过比较,最终初步确定了一个系统,对此系统进行分析,初步确定的系统是风机盘管加独立新风系统。
风机盘管这种形式的空调系统由于其布置比较灵活,节省建筑空间,各空调房间可独立地通过风量,和水量的调节,以及来改变室内的温湿度等等,当某些房间没有人活动时我们可以关闭这些房间的风机盘管的机组进而不会影响其他的房间,这样就节省运行费用,近年来这个系统在民用建筑舒适性的空调设计中是得到了广泛应用的。
在通常我们所说的的风机盘管加新风的系统中,室外空气在新风机组里是仅被处理到了与室内的状态点等焓的机器露点的状态,新风负荷与部分湿负荷由新风系统承担,室内的冷、湿负荷和像新风部分湿负荷均是由风机盘管承担。
。
小空间建筑多采用风机盘管加新风的空气处理方式。
本次设计的对象是ktv舞厅以及客房,这些设计对象的特点是:
空间相对而言比较灵活,而且分布比较复杂,对温度控制的需要也相对比较复杂,如果用全空气系统会造成能源的浪费,而且在实用阶段也不能实现很合理的配置,比如ktv及客房有的时间段是没有人出入的,如果在此时打开空调系统则会造成能源的浪费,所以要采取更灵活的控制方式故用风机盘管加新风系统是最合理而且最经济的手段了。
4.2空调水系统的选定
空调水系统包括冷冻水系统和冷却水系统两个部分,它们有不同类型可供选择。
通过对本次设计对象的严谨的考察,以及结合表中数据优缺点来进行抉择,水系统采用了两管制,闭式水平系统,并且采用一次泵,变流量系统。
首先采用两管制是因为本次设计对设计精度要求不是很高,故采用了两管制。
其次,闭式系统使水不受污染,结构相对简单,这一点是非常好的,而且,我们知道水泵是可以安装在任意位置的。
然后,同程式系统比较有利于水利平衡,所以选用了同程式系统。
最后由于本次设计的对象其面积大,运行时间也长,所以采用了变水量。
本次设计流量是采用了自动控制,负荷侧则是采用了双通调节来进行控制的。
4.3风机盘管加新风系统的处理方式
风机盘管是中央空调系统末端装置,他的工作原理是不断地把室内的空气进行循环,风机盘管中有从固定冷源通过水管输送的冷水通过换热器和室内的空气进行热交换,输出的空气都是在夏季让我们足以感到舒适的空气品质,是重要的中央空调系统设备之一。
新风系统的工作原理是利用物理上的压力不平衡造成的差值来不断送入空气不断地输出空气,新风机组将不同的空气处理到与室内空气等焓点的状态。
其实简单的说就是在室内形成一个空气流场,新风机组是保证室内空气卫生的一个设备。
以上就是风机盘管和新风系统对空气的处理方式。
4.4各房间送风量及送风状态的确定
由于3层ktv和4.5层客房部分皆采用的系统是一样的,所以他们的空气处理方式和确定送风量等的方法是一样的,下面就其用到的方法作简要的介绍,由于采用了将新风处理到室内空气的焓值的方案,空气处理过程如图1所示,
图1:
KTV1次回风i-d图
风量计算:
(室内负荷平均分配)
1过N点做等焓线交95%相对湿度线于L点,并确定L点的状态。
2根据资料查得成年男子散湿量,然后再根据公式算出散湿量。
3计算出热湿比,用余热除以余湿既是热湿比。
4过N点做热湿比的线,与相对湿度为90%的线交于O点,确定O点的状态。
5根据这个公式算出总风量,然后再根据式验算是否满足换气次数。
最后确定总风量G=1.89kg/s
6查资料确定新风量,并且验算新风量是否满足不小于总风量的10%
7连接直线OL并延长,N'在OL延长线上
由确定N’点的状态。
①于是风机盘管处理的风量及冷量
根据得
②新风机组处理的风量和冷量
根据得
③此时求出水量由题目得取冷冻水进水温度为7℃,回水温度为12℃
该风机盘管所需水量:
该新风系统所需水量:
下面以跳操区为例做计算结果:
大楼第三层分为舞厅、跳操区、器械区。
这三个部分采用了风机盘管加独立新风系统(新风不负担室内负荷),房间是依靠百叶窗进行自然排风的。
我们知道郑州地区的气象参数是ts=27.4℃,td=35.6℃,而此时空调室内的设计的温度tn=26℃,φ=60%.在i-d图上找出空调室内的设计状态点N和室外的设计状态点W。
查参考资料[8]附录1-2得,dw=19.8Kj/Kgiw=86Kj/Kg干dn=12.5g/Kgin=58Kj/Kg
图3:
歌舞、跳操区1次回风i-d图
风量计算:
(室内负荷平均分配)
1先过N点做等焓线交95%相对湿度线交于L点dl=14.9Kj/Kgil=58Kj/Kg干
2散湿量
由参考资料[8]表2-11,可得w=109g/h.由冷负荷计算中已知数据,可得
.
3热湿比ε=Q/W=65966.6/10.1=6531.29kj/kg
4由参考资料[8]表2-23,取送风温差∆t=6℃,则送风温度t0=20℃,过N点做ε=6531.29kj/kg的直线与t0=20℃的等温线叫于O点,查i-d图得:
i0=49Kj/Kg干d0=11.5g/Kg
5
.根据参考资料[8]有公式,经验算,
次,所以满足换气次数。
所以G=7.33kg/s
6①由n1=364人,Gw’=30m3/人·h则Gw=364×0.92×1.2×30=12959kg/h
②由Gw≥10%G得Gw=0.1×26388kg/h<12959kg/h即Gw=12959kg/h
7连接直线OL并延长,N'在OL延长线上
由3.6/7.33=(49-in')/(58-in')得in'=40.31Kj/Kg干dn=8.9g/Kg
8①经过风机盘管处理过的风量及冷量
②经过新风机组处理过的风量及冷量
Gw=3.6kg/hQW=GW(iw-il)=3.6×(86-58)=100.8KW
③水量取冷冻水进水温度为7℃,回水温度为12℃
此风机盘管所需的水量:
此新风系统所需的水量:
WW=QW/c•∆t=100.8/(4.2×5)=4.8kg/s.
4.5空调设备的选择
4.5.1.风机盘管的选型
风机盘管设备的一般选型步骤如下:
1、要求知道所要选用的机组型式以及规格和风口位置等要求。
在选用风机盘管制冷机组时,要把事先设计的预热的负荷和机组的显热的负荷进行匹配,这样才是可以得,不过在大多数的情况下,我们要求盘管有足够的潜热容量,这一点要得到保证,那么这样就可以满足设计的需要。
2、根据实际情况明确所选用的机组的接水管是左出或右出的方向。
3、要求我们要知道这些风机的电动机轴承是否是采用含油或着是不含油的轴泵。
若我们选用的是不含油轴的泵,使用中按照规定要求要在定期的时候来加油。
风机盘管在设计时可能会遇到的问题
1通常情况下我们设计好了系统但是在运行阶段会出现好多问题,那么针对一些简单的问题我们来简单的讲讲对策。
首先有的房间的风机盘管前两年效果比较好,三年以后的冷量会下降的比较多,同时带来的问题是室温怎么降也降不下来。
其原因是:
发生这种情况的风机盘管没有装过滤装置,所以会积灰,解决的办法是要在安装的时候安装过滤器。
2很多用户发现客房的风机盘管到了清洗和检修的时候。
看到虽留下了一个检查的口子,不过风机盘管却拿不下来,在这种情况下再去进行检修的话我们就得破坏相关的吊顶,从而影响房间的质量以及美观。
发生这种情况的原因是:
采用卧式暗装的方法装的风机盘管,在设计时有的设计单位考虑的不周全就没有设计检修口或者是设计的检修口的位置不是很合适,再就是尺寸相对而言比较的小,总之不能够满足我们维修的实际需要,如果风机盘管运行有问题也不去检修,导致更坏的结果。
风量和冷量都减少了,导致室温达不到规定的要求。
遇到这种情况的解决方法是在安装的时候采用活动的小吊顶,这样很方便的就能去维修。
可以避免以上的问题。
4.5.2空调系统附属设备
分水器与集水器的选择
图1
直观的来说分水器就是一个大管子,是水的集中处一个把水分开和集合的装置,有利于系统中水的整体运行,在选用时有流速的控制,也有通行标准供参考。
4.5.3新风机组的选型
通常情况下新风机组是用来提供新鲜空气进而来保证室内卫生状况的主要设备,它主要承担了去处理从室外引进来的新风,是将室外的这些空气处理成和室内的温度相接近的空气的状态,再加上一些过滤,从而保证了室内新鲜空气的品质的设备。
新风机组选型的一般步骤
1.算出空调的制冷量的设计工况;
2.根据成例一台新风机组只能够负责建筑其中一层楼面所需的新风量。
3.按安装要求选择新风机的形式,尽量确保其够用而且不浪费能源。
4.选择的风机的风量、风压选用时应该遵循不小于设计值的结果为原则。
5风系统与水系统
5.1气流组织的介绍
我们知道气流组织在空调设计中是一项不可或缺的内容,尤其是在一些对温度要求比较高和对房间洁净度要求比较高的场所对气流组织的设计更是要求严格。
但是,值得注意的一点是,气流组织相对而言比较易受影响不仅在房间的各项尺寸,以及送风装置有变动的情况下有影响。
而且如果污染源的分布位置发生了变动也会有影响。
5.2气流组织的计算
1.取Δtx的值,算出Δtx/Δts的比值,由下表查出最小相对射程:
x/ds
2
4
6
8
10
15
20
25
30
40
Δtx/Δts
0.54
0.34
0.31
0.27
0.24
0.18
0.14
0.12
0.09
0.04
2.根据实际情况算出实际射程的大小,,由最小相对射程求得送风口最大直径,然后根据公式计算风口面积的当量直径:
:
风口面积,从标准样本中预选的风口规格尺寸使最大直径
3.从标准样本中选出风口的允许速度Vs,然后确定送风口风量:
:
风口有效断面的系数
4.计算出风口的数量N还有实际送风的速度v。
5.校核送风速度
射流服务区断面积,根据公式的:
计算出射流自由度,以工作区风速不大于0.2m/s为标准,则根据公式:
6.校核此射流的贴附长度的大小,我们知道贴附射流的贴附长度是主要取决于阿基米德数Ar:
式中,g为重力加速度,
从射流贴附长度表中查出相对应的射程,求出实际贴附长度,若实际贴附长度大于或等于要求的贴附长度,则设计满足要求,若小于就当从新设计。
5.3风管水力计算
5.3.1风管设计的基本任务
(1)根据实际情况把风管的具体形状先确定下来,然后再根据参数确定风管的尺寸。
(2)利用具体的数据和公式来他的沿程阻力以及局部阻力。
(3)把阻力平衡计算在最不利管路中计算出来。
5.3.2风管水力计算方法:
假定流速法
(1)把系统的轴测图画出来,再把管道的编号和长度进行确定。
(2)根据具体的数据和建筑的形式在表中把合理的流速选择出来。
(3)整合相关参数根据具体公式把沿程阻力和局部阻力计算出来。
(4)此时可以通过具体的公式来计算出系统全部的阻力。
计算沿程阻力:
11-1
式中:
Rm—单位长度的比摩阻,Pa/m
L—管长,m
计算局部阻力:
11-2
注释:
Z—局部阻力,Pa
ξ—局部阻力系数
v—与ξ对应风道断面的平均速度,m/s
管段阻力此时需要把沿程阻力和局部阻力的大小加起来就是管段阻力,再把各管段的阻力加起来就是环路总阻力。
(5)此时需要进行最不利环路并联的管路阻力平衡的计算。
根据具体情况求得3,4,5层的风口数,风管设计尺寸,经过校核其符合设计要求,所以根据以上事实条件对3,4,5层新风系统进行初步的设计图如下:
3层ktv的新风风道简图
4,5层新风系统简图
本设计中采用的管材材料是镀锌薄钢板,其优点是风道制作快速方便,镀锌薄钢板做成的风管最显著的优点是使用寿命比较长,其中摩擦阻力小,通常的获取途径都是在工厂预先制做后送至工地,我们也可以临时制作。
同时风管的形
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