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1、芬尼克兹节能设备有限公司毕业设计(论文)题 目 株洲新明综合楼中央空调设计 学院名称 指导教师 职 称 班 级 学 号 学生姓名 2015年6月1日摘要 本设计为株洲市新明综合楼的中央空调设计。建筑面积48377.85m2，空调面积4691m2。本工程夏季总冷负荷为801.95KW，冷负荷指标为171W/m2。本工程所有办公室、会议室、贵宾休息室、准备间全部采用风机盘管加独立新风系统，新风从室外引入。财政大厅和多功能厅采用全空气系统，采用全空气系统，新风与回风在混合箱中混合后，经处理再送风。本工程的气流组织全部为上送上回的送风方式。 关键词：冷负荷 独立新风 上送上回 目录 第1章 工程概况1
2、1.1 工程概述11.2 原始资料11.3 设计参数1第2章 负荷计算32.1 夏季冷负荷计算32.2 冷负荷汇总6第3章 空调方案的确定113.1 系统方案的确定113.2 全空气系统113.3 风机盘管加独立新风系统123.4 新风机组的选型13第4章 气流组织计算154.1 侧送风计算154.2 散流器送风计算15第5章 水力计算175.1 风系统水力计算175.2 水系统的水力计算19参考文献22致谢23附录124附录225附录326附录427南华大学暖通课程设计第1章 工程概况1.1 工程概述本工程为广州市新天地综合办公楼空调设计，建筑层数为地上三层到七层，建筑面积为4327.92m
3、2，空调面积3956.72m2。1.2 原始资料围护结构基本参数，见表1-1。 围护结构基本参数 表1-1结构名称结构名称传热系数K W/(m2)外墙（由内到外）水泥砂浆20mm挤塑聚苯板25mm水泥砂浆20mm钢筋混凝土200mm0.83玻璃幕墙铝合金Low-E中空玻璃3外窗铝合金双层普通玻璃2.6屋面(由内到外）细石混凝土防水卷材水泥砂浆挤塑聚苯板水泥砂浆水泥炉渣钢筋混凝土8.21.3 设计参数1.3.1 室外设计参数本建筑位于广州市，查规范1，得到广州空气调节室外气象参数见表1-2。室外气象参数表 1-2冬季冬季空气调节室外计算温度5.2冬季空气调节室外计算相对湿度72%室外平均风速1.
4、7m/s夏季夏季空气调节室外计算干球温度34.2夏季空气调节室外计算湿球温度27.8室外平均风速1.7m/s1.3.2 室内设计参数根据规范1得到室内设计参数见表1-3。空气调节房间的室内计算参数表 1-3序号房间名称温度（）湿度（）新风m3/(h人)噪声dB(A)夏季冬季夏季冬季1咖啡厅2422554530552多功能室2622554514503会议室2622554030354办公室2622554030455客房2622555030356大堂2622554010557吧台26225545305528第2章 负荷计算2.1 夏季冷负荷计算2.1.1 夏季冷负荷组成（1） 通过围护结构传入的热量
5、；（2） 通过透明围护结构进入的太阳辐射热量；（3） 人体散热量；（4） 照明散热量；（5） 设备、器具、管道及其他内部热源的散热量；（6） 食品及物料的散热量。2.1.2 夏季冷负荷计算方法1.墙体与屋面冷负荷外围护结构逐时冷负荷Q(W)：(2-1)式中K传热系数，W/（）；F计算面积，；计算时刻，h；-温度波的作用时刻，h；t-作用时刻下的冷负荷计算温度；负荷温度的地点修正值；tn室内计算温度，。2.内围护结构逐时冷负荷：(2-2)式中twp夏季空调室外计算日平均温度，。3.外窗逐时冷负荷：(2-3)式中t计算时刻下的冷负荷温度；地点修正系数；K玻璃窗的传热系数；窗框修正系数。4.透过玻璃
6、窗的日射得热形成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：(2-4)式中AW窗口面积；Ca有效面积系数；Cs窗玻璃的遮阳系数；Ci内遮阳系数；CLQ窗玻璃冷负荷系数。5.设备、人员引起的冷负荷人体显热散热形成的逐时冷负荷：(2-5)n计算时刻空调区内的总人数，取4/人；群集系数，取1.00；q1一成年男子小时显热散热量，取61W；X-T-T人体显热散热冷负荷系数。暗装在玻璃罩内荧光灯散热形成的冷负荷：(2-6)式中n1同时使用系数，可取0.60.8；n0玻璃反射及罩内通风状况系数，有散热孔取0.50.6，无散热孔取0.60.8；N灯具安装功率，W，办公建筑为11W/；X-T-T时刻
7、灯具散热的冷负荷系数。办公及电器设备的散热量：(2-7)式中p设备的种类数；si第i类设备的台数；qa,i第i类设备的单台散热量。设备形成的冷负荷： (2-8)qs热源的显热散热量，W；X-T-T时刻灯具散热的冷负荷系数。6.人体散湿形成的潜热冷负荷计算时刻人体散湿形成的冷负荷：(2-9)式中n计算时刻空调区内的总人数；q2一名成年男子小时潜热散热量，取73W。7.人体散湿负荷计算时刻的人体散湿量D(kg/h)：(2-10)式中g1名成年男子小时散湿量，取109g/h。以三层的咖啡厅为例，进行冷负荷计算。其咖啡厅示意图如图2-1，北外墙的负荷计算结果见附录1，西外墙的负荷计算结果附录2，西窗的
8、传热冷负荷、日射得热冷负荷计算结果见附录3，人体散热形成冷负荷、设备冷负荷、食物的冷负荷计算结果见附录4。图2-1 咖啡厅示意图8.各分项逐时冷负荷汇总咖啡厅的最大冷负荷出现在15:00，最大冷负荷为15269.76W,冷负荷指标143W。各分项计算结果见表2-1。 各分项逐时冷负荷汇总表 表 2-1时间8:009:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:00北外墙538.74 523.15 517.95 517.95 517.95 523.15 533.54 543.94 564.72 590.70 621.88 西外墙437.52 425.
9、14 425.14 425.14 425.14 437.52 456.09 474.66 493.23 517.99 548.94 窗传热1197.64 1240.56 1287.78 1326.41 1365.05 1395.10 1412.27 1425.14 1425.14 1416.56 1399.39 窗日射705.94 838.31 926.55 970.67 1014.79 1632.49 2647.28 3309.10 3706.19 3220.86 1853.10 人员4711.75 5109.85 5419.48 5640.64 5773.34 5906.04 6038.2
10、1 6127.21 6215.67 6304.14 4225.19 灯光860.98 1567.42 1699.88 1766.11 1832.34 1876.49 1920.64 1964.79 1170.05 485.68 397.37 食物1153.32 1153.32 1153.32 1153.32 1153.32 1153.32 1153.32 1153.32 1153.32 1153.32 1153.32 设备215.60 254.80 160.40 263.20 266.00 268.80 268.80 271.60 56.00 19.60 14.00 总计9821.49 111
11、12.511590.512063.4 12347.9 13192.9 14430.115269.714784.3 13708.8 10213.12.1.3 夏季新风冷负荷(2-11)式中：Mo新风量，kg/s；hW室外空气焓值，kJ/kg；hN室内空气焓值，kJ/kg。以咖啡厅为例，每人的新风量为30m3/h，根据功能确定咖啡厅人数为71人。则新风量GW=7130=2130m3/h。根据室外空气的夏季空调计算干球温度34.2和湿球温度27.8，确定室外新风状态点W，得到新风的焓值ho。根据室内状室内空气设计温度24，相对湿度55，确定回风状态点N，得到回风的焓值hN。由室内外参数查焓湿图得咖啡
12、厅的新风负荷=25423.1W。2.2 冷负荷汇总 冷负荷汇总表 表2-2房间房间面积冷负荷最大值时刻(15点)的各项负荷值房间最大负荷总冷负荷新风冷负荷总湿负荷新风湿负荷总冷指标新风冷指标总湿指标新风量m2WWkg/hkg/hW/m2W/m2kg/hm2m3/hW办公室84.9311403.46138.77.86.5134.372.30.0960011403.44办公室110.1313547.27673.49.758.212369.70.0975013547.22小办公室56.858002.94297.15.464.6140.875.60.14208847.25小办公室56.19799942
13、97.15.464.6142.476.50.14208843.84小会议室56.057268.42864.74.313.1129.751.10.082808087.54前室13.16684.2306.90.510.35223.30.0430692.86贵宾休息室14.181154.5613.90.980.781.443.30.07601161.26多功能室222.1572456.528647.364.7830.6326.21290.29280073623.89音箱控制室6.932126.7613.90.950.7306.988.60.14602242 房间房间面积冷负荷最大值时刻(15点)的各
14、项负荷值房间最大负荷总冷负荷新风冷负荷总湿负荷新风湿负荷总冷指标新风冷指标总湿指标新风量m2WWkg/hkg/hW/m2W/m2kg/hm2m3/hW500128.926109.4306.90.390.3211.310.60.01306717.815002281030.8306.90.430.336.8110.02301274.1套房33.41484.4716.10.850.744.421.40.03601843.55套间17.51457.1716.10.850.783.340.90.05601628.22套房33.4853.7716.10.850.725.621.40.03601506.49
15、套间25.21119.9716.10.850.744.428.40.03602933.07套房33.41312.4716.10.850.739.321.40.03601648.57套间17.51285716.10.850.773.440.90.05601492.165009281238.4613.90.860.744.221.90.03601500.925010281299.3665.90.890.746.423.80.03601568.315011281299.3665.90.890.746.423.80.03601568.31501228897.7332.90.450.432.111.90
16、.02301121.32501328897.7332.90.450.432.111.90.02301121.32501428897.7332.90.450.432.111.90.02301121.32501528897.7332.90.450.432.111.90.02301121.32501628897.7332.90.450.432.111.90.02301121.32休息区88.3215127.72842.53.382.8171.332.20.0430016379.685017281030.8306.90.430.336.8110.02301274.15018281030.8306.90
17、.430.336.8110.02301274.15019281030.8306.90.430.336.8110.02301274.15020281030.8306.90.430.336.8110.02301274.15021281030.8306.90.430.336.8110.02301274.15022281030.8306.90.430.336.8110.02301274.1房间房间面积冷负荷最大值时刻(15点)的各项负荷值房间最大负荷总冷负荷新风冷负荷总湿负荷新风湿负荷总冷指标新风冷指标总湿指标新风量m2WWkg/hkg/hW/m2W/m2kg/hm2m3/hW600128.92610
18、9.4306.90.390.3211.310.60.01306717.816002281030.8306.90.430.336.8110.02301274.1套房33.41484.4716.10.850.744.421.40.03601843.55套间17.51457.1716.10.850.783.340.90.05601628.22套房33.4853.7716.10.850.725.621.40.03601506.49套间25.21119.9716.10.850.744.428.40.03602933.07套房33.41312.4716.10.850.739.321.40.03601648
19、.57套间17.51285716.10.850.773.440.90.05601492.166009281238.4613.90.860.744.221.90.03601500.926010281299.3665.90.890.746.423.80.03601568.316011281299.3665.90.890.746.423.80.03601568.31601228897.7332.90.450.432.111.90.02301121.32601328897.7332.90.450.432.111.90.02301121.32601428897.7332.90.450.432.111.9
20、0.02301121.32601528897.7332.90.450.432.111.90.02301121.32601628897.7332.90.450.432.111.90.02301121.32休息区88.3215127.72842.53.382.8171.332.20.0430016379.686017281030.8306.90.430.336.8110.02301274.16018281030.8306.90.430.336.8110.02301274.16019281030.8306.90.430.336.8110.02301274.16020281030.8306.90.43
21、0.336.8110.02301274.16021281030.8306.90.430.336.8110.02301274.16022281030.8306.90.430.336.8110.02301274.1 房间房间面积冷负荷最大值时刻(15点)的各项负荷值房间最大负荷总冷负荷新风冷负荷总湿负荷新风湿负荷总冷指标新风冷指标总湿指标新风量m2WWkg/hkg/hW/m2W/m2kg/hm2m3/hW会议室113.4188696445.69.696.9166.456.80.0963019198.76会议室113.413868.56445.69.696.9122.356.80.096301386
22、8.52休息空间145.924744.818952.441.932.5130.022007571.18办公室56.6683034297.15.434.6146.575.80.14208302.99办公室566761.94297.15.434.6120.776.70.14207070.41办公室566761.94297.15.434.6120.776.70.14207070.41办公室566761.94297.15.434.6120.776.70.14207070.41经理办公室58.056422306.90.390.3110.65.30.01307046.7经理办公室58.0516051.93
23、069.43.883.3276.552.90.0730017319.47 本工程的总冷负荷422.11KW，冷负荷指标107W/m2。第3章 空调方案的确定3.1 系统方案的确定3.1.1 全空气系统的方案确定咖啡厅、多功能室等人员比较集中，冷负荷密度大，室内热湿比小，较各因素采用一次回风定风量全空气系统。其理由有：1） 适合室内负荷大；2） 与二次回风相比，处理过程简单，管理操作也很简单；3） 设备简单，初投资少；4） 可以充分利用通风换气，室内空气条件好。3.1.2 空气-水系统的方案确定办公室、会议室吧台等小空间人员集中程度大，个房间根据运行时间不一致，且各自有着不同的要求，因此采用风机
24、盘管加独立新风系统。风机盘管布置在各个室内，对回风进行处理。新风则由风机集中处理后通过新风管道送入室内与回风混合。其优点有：1） 布置方便，节能效果好，个房间可以单独控制；2） 各房间互不相通，不会相互污染；3） 没有回风管道，节省空间；4） 节省运行费用，只需到新风进行集中处理；5） 使用寿命长。3.2 全空气系统全空气系统的一次回风系统夏季处理过程（热湿比平移后与相对湿度90%相交，经校核平移后所达到的温湿度在人体满意范围内，符合设计要求）如图3-1所示图 3-1 一次回风系统夏季处理过程以咖啡厅为例详细计算。室内全热冷负荷40140.67W，湿负荷为8.53g/s,处理过程的焓湿图如图3
25、-1所示：热湿比： =4075.44根据热湿比线找到露点送风状态点O，其焓值为36.8Kj/Kg。则总的送风量：Error! Reference source not found.Error! Reference source not found. 新风量： 7130=2130m3/h最小新风比:（3-2）空调机组承担的总制冷量：根据以上计算，查产品手册，选择G-8吊柜机1台。机组的名义风量为8000m3/h,在该工况下的制冷量为44.62KW，机外余压为120Pa。风管的水利计算详见第五章5.1节，经计算余压满足要求。各大空间的全空气系统设备选择汇总，见表3-1。各房间全空气设备汇总表 表3
26、-1房间名称型号名义风量(m3/h)制冷量(kW)咖啡厅G-8WDX/B8000100.82多功能室G-8WDX/B8000100.82休息空间G-3WD/B300017.113.3 风机盘管加独立新风系统以办公室307为例进行详细计算，办公室307如图3-2所示。图3-2 办公室307示意图图 3-3夏季风机盘管加独立新风处理过程房间的全热冷负荷为8.85KW，湿负荷为1.52g/s，室内空气设计温度为26，相对湿度为55。室外干求温度为34.2，湿球温度为27.8，房间新风量为420m3/h,空气处理过程如图3-3所示。热湿比： =5835.16在i-d图上根据室内温度26及相对湿度55%
27、，确定N点，再过N点做热湿比线找到露点送风状态点O,其焓值为41.3Kj/Kg。总的送风量： 确定回风点M： ,得到回风点M的焓值为36.9Kj/Kg。将O、L两点连接并延长交iM=36.9Kj/Kg于M点，tM=17.2风机盘管供冷量全冷量: 显冷量： 根据以上计算，查产品手册，选用FP-85型风机盘管两台。高档风量为850m3/h，制冷量为4.5KW，可以满足要求。3.4 新风机组的选型以四层的新风系统为例，四层设置两台新风机，分别承担北面、南面的新风负荷和送风要求。新风管管路布置一般不超过30m，每台新风机的管路长度为41m，以节能的原则，不再进行分区，采用较大新风机就可以满足系统的要求
28、。该新风机的新风负荷为4.4KW，室内空气设计温度tn=26，相对湿度为55%，室外干球温度tw=34.2，湿球温度ts=27.8。根据房间的功能均作为客房，计算出总的新风量450m3/h。按1.2的富裕值计算新风机的冷量和风量：1. 风量 G=4501.2=540m3/h2.冷量 Q=4.41.25.28KW根据以上计算，查产品手册，选择吊顶式新风机组G-1.5。其处理风量为1500m3/h,标况下的名义制冷量为20.85KW。风管的水力计算详见第五章5.1节，经计算最不利环路的总阻力为97.09Pa140Pa,新风机的余压满足要求。故所选机型满足新风系统要求。 第4章 气流组织计算4.1
29、侧送风计算以办公室307为例详细计算。房间尺寸W=8.2m,L=7.2m,净高3.6m；房间高度符合侧送风条件；总的送风量0.24m3/s，送风ts=20，工作区温度ta=26。1. 设tx=1,因此tx/ts=0.167。查得射流最小相对射流程x/d=16.6。2. 设在墙一侧靠顶棚安装风管，风口离墙0.5m,射流末端离墙也0.5m，则射流的实际射程为x=7.2-0.5-0.5=6.2m,有最小相对射程求送风口最大直径dmax=6.2/16.6=0.37m,选用双层百叶风口，规格750mmX150mm。计算与风口面积相当的直径：3. 设两个风口，计算风口的出口速度： 4.求出射流自由度： 求
30、出允许最大出口风速：1.12m/s所假定风口数量及规格达到回流区平均风速0.2m/s的要求。5. 校核射流贴附长度： 查得贴附射流长度为9m,满足要求。侧送风口的布置详见图纸标注。4.2 散流器送风计算以吧台为例详细计算。房间尺寸为4.9mX6.5m,净高H=3.6m，送风量为LS=0.24m3/s。1. 确定送风方式：上送上回形式。2. 布置散流器：采用平均布置方式，每个散流器承担2.4mX3.2m的送风区域，一共布置2个散流器。3. 初选散流器选用200X200mm2的散流器，颈部面积为0.0324m2,则颈部风速为： 散流器实际出口面积为颈部面积的90%：A=0.0324X0.9=0.0
31、2916m2散流器的出口风速：v=3.7/0.9=4.11m/s求射流末端速度为0.5m/s的射程，即：计算室内平均风速：送冷风时，附加20%即平均风速0.22m/s0.3m/s，符合要求。第5章 水力计算5.1 风系统水力计算5.1.1 全空气系统以休息空间（风管布置如图5-1所示）为例进行风管水力计算，其他各层计算方法相同。图5-1 休息空间风管布置示意图1. 选取最不利环路，本系统为1-4-6。2. 根据选定的风管内风速及每根管道内的风量，确定风管的断面尺寸。本设计风管均采用矩形管。3. 根据所要求的风管断面尺寸求风管的实际流速： 管段1：假定风速为5.5m/s，则F=3000/(5.5
32、X3600)=0.152m3,故选择800X200的管道，实际风速为你3000/(0.8X0.2x3600)=5.2m/s,符合要求。其他管段均按此法计算。4.风道阻力计算：管道1：沿程阻力，查手册3得到沿程阻力损失为3.5Pa/m。则：局部阻力：对开多叶调节阀=0.12，静压箱=0.52，初效过滤器=2，=2.64。依次计算其他管段阻力损失，列于表5-1中。局部阻力系数：管段3：散流器=1.28，四通=0.08，人字阀=0.17，=1.53。管段4渐缩管=0.08，四通=0.08，=0.16。管段6:三通=0.5，散流器=1.28，人字阀=0.17，=1.95。分管水力计算详见表5-1 风管
33、水力计算表 表5-1风管管段管长（m)风量（m3/s)管道尺寸(mm)管道面积(m2)实际流速（m/s)比摩阻（Pa/m)沿程阻力（Pa)动压（Pa)局部阻力系数局部阻力（Pa)总阻力新风段2.50.0832501200.03 2.77 0.872.1755.42.1211.44813.623管段110.838002000.16 5.19 0.610.61150.649.610.21管段32.40.214002000.08 2.63 0.330.7923.751.535.73756.5295管段45.20.426302000.13 3.33 0.321.6645.40.160.8642.528
34、管段62.40.214002000.08 2.63 0.330.7923.750.160.61.392 最不利环路的总阻力=13.623+10.21+2.528+1.392=27.753Pa,其回风箱的阻力为20Pa,则系统最不利环路阻力为47.753Pa50Pa，所选机型的余压满足要求。不平衡率计算：,满足平衡要求。5.1.2 新风系统水力计算计算方法与步骤同全空气系统，最不利环路为1-2-3-4-5-6-7-8-9-10-11。图5-2 新风机组风管布置示意图 新风机组送风的局部阻力系数： 新风段与管段1：对开多叶调节阀=0.12，静压箱=0.52，初效过滤器=2，=2.64；管段2：静压
35、箱=0.52，=0.52；管段3：直流三通=0.08，=0.08；管段4：四通=0.08，渐缩管=0.08，=0.16；管段5、6：直流三通=0.08，=0.08；管段7：直流三通=0.08，渐缩管=0.08，=0.16 ；管段8、10、11： 直流三通=0.07，=0.07；管段9：直流三通=0.07，渐缩管=0.08，=0.15 。 各管段的详细计算，见表5-2。 新风管道水力计算表 表5-2风管管段管长（m)风量（m3/s)管道尺寸(mm)管道面积(m2)实际流速（m/s)比摩阻（Pa/m)沿程阻力（Pa)动压（Pa)局部阻力系数局部阻力（Pa)总阻力新风段与管段11.60.425002
36、000.10 4.20 0.721.1529.62.6425.34426.496管段21.10.425001600.08 5.25 1.311.44118.150.529.43810.879管段33.30.385001600.08 4.75 0.92.9712.150.080.9723.942管段42.50.34001600.06 4.69 0.982.4512.150.161.9444.394管段55.30.274001600.06 4.22 0.794.1879.60.080.7684.955管段620.234001600.06 3.59 0.791.589.60.080.7682.348管段75.30.193201600.05 3.71 0.854.5059.60.161.5366.041管段82.10.163201600.05 3.13 0.611.2815.40.070.3781.659管段95.10.122501600.04 3.00 0.683.4685.40.150.814.278管段102.10.082501600.04 2.00 0.330.6932.40.070.1680.861