空调原理与设备课程设计讲座.ppt

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1、,空调原理与设备课程设计 主讲:邢秀强,绘祖国宏图 写天下文章,一确定各房间的室内温湿度参数及室外设计计算参数。,具体可查阅相关规范和手册 1、陆耀庆主编.实用供热空调设计手册,中国建筑工业出版社,1994 2、电子工业部第十设计院.空气调节设计手册,中国建筑工业出版社,1995. 3、公共建筑节能设计标准 （GB501892005） 4、GB50019-2003。采暖通风与空气调节设计规范。,绘祖国宏图 写天下文章,室内环境节能设计计算参数,空气调节系统室内计算参数宜符合表3.0.1-2的规定,表3.0.1-2 空气调节系统室内计算参数,绘祖国宏图 写天下文章,二确定冷热源方案。,通过几个方

2、案的比较，确定设计方案。方案比较应根据建筑 物用途、空调系统要求、系统投资和运行费用等方面进行分析。 冷热源的确定: 1、冷水机组+锅炉(或市政外网高温水或蒸汽通过换热器转化 为空调60度热水) , 2、风冷冷热水机组. 3、多联机或多联变频变冷媒量热泵系统(VRV系统)。 4、直燃式溴化锂冷水机组 5、地源热泵系统。 6、冰蓄冷低温送风系统与冰蓄冷相结合的低温送风系统。 注意:机组按冷负荷负荷确定.负荷较大可以考虑多台. 冷负荷包括新风负荷.要注意机组的负荷测定环境,进行修正.,绘祖国宏图 写天下文章,三、空调方案的确定,方案（一）：全空气空调系统 全空气系统的空气处理设备设置在专用的空调机

3、房，管理和维修比较方便，使用寿命长，初投资和运行费用比较低，因为全空气系统管道输送的是空气，如果风量大，则风道的面积也相应较大，所以全空气系统所占建筑的空间也较大，适用于处理空气量多，服务面积比较大的建筑，如纺织厂、百货商场、影剧院等工业和民用建筑。 计算包括的内容:空气处理过程设计计算. 夏季送风状态点和送风量 冬季送风状态点和送风量,绘祖国宏图 写天下文章,方案（一）：全空气空调系统,公共建筑节能设计规范（GB50189-2005）5.3.2规定：房间面积或空间较大，人员较多或有必要集中进行温、湿度控制的空气调节区，其空气调节风系统宜采用全空气调节系统，不宜采用风机盘管系统。集中式全空气系

4、统存在风管占用空间较大的缺点，但人员较多的空气调节区新风比例较大，与风机盘管加新风等半集中式空气水式系统相比，多占用空间不明显，人员较多的大空间空调负荷和风量较大，便于独立设置空调风系统，因而不存在多空气调节区共用集中式全空气定风量系统难以分别控制的问题；集中式全空气定风量系统易于改变新回风比例，必要时可实现全新风送风，能够获得较大的节能效果；且设备集中，便于维修管理。因此，推荐在影剧院、体育馆等人员较多的大空间建筑中采用。集中式全空气定风量系统易于消除噪声、过滤净化和控制空气调节区温湿度，且气流组织稳定，因此，推荐用于要求较高的工艺性空调系统。,绘祖国宏图 写天下文章,方案（二）：风机盘管加

5、新风系统,风机盘管加新风系统克服了全空气系统由于风道截面积大、占用建筑面积和空间较多以及系统灵活性差等缺点，在这个系统既有水，又有空气，因此风机盘管加新风系统适用于其房间的用途和使用者的要求不同，并且要求灵活性高的建筑，如旅馆、办公楼等。 通过对比分析方案（一）和方案（二），确定此工程空调系统采用方案（二），即风机盘管加新风系统.,绘祖国宏图 写天下文章,方案（二）：风机盘管加新风系统,对于风机盘管空调系统的设计，应包括下列内容： 1、空调房间采用的新风补给方式； 2、确定空调房间供给风机盘管机组的水系统； 3、考虑冷源和热源的类型； 4、根据建筑用途和形式考虑机组类型； 5、考虑控制方案。

6、新风处理到室内焓值，不承担室内冷负荷；,绘祖国宏图 写天下文章,建筑与建筑热工设计,1 确定围护结构传热系数 4.2.1 各城市的建筑气候分区应按表4.2.1确定。,表4.2.1 主要城市所处气候分区,四计算各房间冷热负荷,绘祖国宏图 写天下文章,建筑与建筑热工设计,表4.2.2-5 夏热冬暖地区围护结构传热系数和遮阳系数限值,表4.2.2-6 不同气候区地面和地下室外墙热阻限值,建筑与建筑热工设计,2、夏季冷负荷的计算,夏季冷负荷计算采用冷负荷系数法，计算各房间的逐时负荷. 2.1外墙瞬时传热引起的冷负荷 2.2外玻璃窗瞬时传热引起的冷负荷 2.3透过外窗的日射得热引起的冷负荷 2.4人体散

7、热形成的冷负荷 2.4.1人体显热散热引起的冷负荷 2.4.2人体潜热散热引起的冷负荷 2.5照明散热形成的冷负荷 2.6设备散热形成的冷负荷,绘祖国宏图 写天下文章,建筑与建筑热工设计,B.0.7 参照建筑各个房间的电器设备功率应与所设计建筑一致。当不能按设计文件确定设计建筑各个房间的电器设备功率时，可按表B.0.7-1确定电器设备功率。参照建筑和所设计建筑电器设备的逐时使用率按表B.0.7-2确定。,表B.0.7-1 不同类型房间电器设备功率(w),建筑与建筑热工设计,表B.0.5-1 照明功率密度值(w),表B.0.5-2 照明开关时间表() 略,建筑与建筑热工设计,B.0.6 参照建筑

8、各个房间的人员密度应与所设计建筑一致。当不能按照设计文件确定设计建筑各个房间的人员密度时，可按表B.0.6-1确定人员密度。参照建筑和所设计建筑的人员逐时在室率按表B.0.6-2确定。,表B.0.6-1 不同类型房间人均占有的使用面积(/人),表B.0.6-2 房间人员逐时在室率() 略,3.1人体散湿量 对于舒适性空调，空调房间内湿负荷主要是室内人员形成的，具体应根据空气调节教材讲述的方法计算。 夏季空调计算结果汇总表 同一系统各房间负荷逐时叠加，最大值即是计算负荷 .,绘祖国宏图 写天下文章,3、湿负荷计算,4、冬季空调热负荷的计算,冬季热负荷的计算采用采暖热负荷的计算方法，但冬季室外设计

9、计算温度应采用冬季空调室外计算温度。 3.1维护结构的基本耗热量- 3.2 朝向修正率 3.3风力附加率 3.4外门附加率 3.5围护结构的高度附加率 由于室内温度梯度的影响，往往使房间上部的传热量加大。因此采暖通风与空气调节设计规范（GB500192003）中规定：当房间高度超过4m时，每增加1m应附加2的高度附加率，但总的附加率不应超过15。应注意高度附加率加在基本耗热量和其他附加耗热量（进行风力、朝向、外门修正之后的耗热量）总和上。,五、确定各房间或系统新风量和排风量,长期以来，人们普遍认为“人”是室内仅有的污染源。因此，新风量的确定一直沿用每人每小时所需最小新风量（m3/h人）这个概念

10、。 近年来人们发现建筑物内还有其他污染源。因为，随着化学工业的飞速发展，越来越多的新型化学建材、装璜材料、家具等进入了建筑物内，并在室内散发大量的污染物。因此，确定新风量的观念应该有所改变，即再也不能单一地只考虑人造成的污染，而必须同时考虑室内其他污染源带来的污染。也就是说，室内所需新风量，应该是稀释人员污染和建筑物污染的两部分之和。,绘祖国宏图 写天下文章,五、确定各房间或系统新风量和排风量,公共建筑节能设计标准（GB501892005）条文说明中指出：空调系统所需的新风主要有两个用途：一是稀释室内有害物质的溶度，满足人员的卫生要求；二是补充室内排风和保持室内正压。前者指的有害物质是CO2,

11、使其日平均值保持在0.1以内；后者通常根据风量平衡计算确定。,绘祖国宏图 写天下文章,系统新风量,绘祖国宏图 写天下文章,3.0.2 公共建筑主要空间的设计新风量，应符合表3.0.2的规定,室内环境节能设计计算参数,表3.0.2 公共建筑主要空间的设计新风量,绘祖国宏图 写天下文章,表3.0.2 公共建筑主要空间的设计新风量,室内环境节能设计计算参数,绘祖国宏图 写天下文章,5、选择空气处理设备,并对设备进行校核计算。,风机盘管选择:应该详细计算一个房间风机盘管的选择.其他按中档风量对应的冷量,热量选，因为厂家测试时，风量、冷量是在风机盘管是不接风口 、风管的情况下测出来的，所以选富裕一些.

12、新风机组选择计算: 根据新风量,冷量,热量,机外余压等确定,绘祖国宏图 写天下文章,新风处理到室内焓值-1,新风处理到室内等焓线与90的交点L， 过室内状态点作线与90交于O点, O点为送风状态点， 连接OL点并延长至M,使M点 具备以下关系式: 新风机组承担冷量为： 风机盘管承担冷量为： 风量为：,（新风不进入风机盘管）,特点： 1.新风处理到室内焓值不承担空 气负荷； 2.新风不进入风机盘管，噪声和风机盘管均小； 3.风机盘管处于湿工况运行，卫生条件差。,绘祖国宏图 写天下文章,新风处理到室内焓值2,新风处理到室内等焓线与90的交点L， 过室内状态点作线与90交于O点, O点为送风状态点,

13、 连接LN点,使C点具备以下关系式:,O,（新风进入风机盘管）,特点： 1.新风处理到室内焓值不承担空气负荷； 2.新风进入风机盘管，噪声、负荷及风机盘管型号均大； 3.风机盘管处于湿工况运行，卫生条件差。,风量为：,新风机组承担冷量为：,风机盘管承担冷量为,绘祖国宏图 写天下文章,六、水系统管道布置和管道阻力计算,1水系统方案的确定 水系统选择闭式等温变流量的形式，利用集水器和分水器之间的压差旁通阀调节负荷。冷冻水从制冷机组出来后进入分水器后按空调分区供水。集水器回水后再由冷冻水泵泵入冷冻机组的蒸发器。冷冻水泵前连接膨胀水箱。水路采用同程式或异程式的方案比较。 水系统选择闭式等温变流量的形式

14、，利用集水器和分水器之间的压差旁通阀调节负荷。冷冻水从制冷机组出来后分别进入各房间，并采用同程供回水方式。 1.1、两管制系统的优点 两管制水系统是采用同一套供回水管路，冬季供热水、夏季供冷水。由运行人员依据多数房间的需要决定，实行供热与供冷的转换。两管系统具有管理方便，一次性投资较小等优点。本设计对空调精度要求不是很高，故采用两管制。而三管制是共用一根回水管，因此冷热有混合损失，运行效率不高，而且系统水力工况复杂，难于运行。四管制初投资较高且多占空间。 1.2、闭式系统的优点 1）水泵扬程仅需克服循环阻力，与楼层数无关仅取决于管路长度和阻力。 2）循环水不易受污染，管路腐蚀情况比开式系统好。

15、 3）不需要设回水池，但要设一个膨胀水箱。膨胀水箱尽量接至靠近水泵入口的回水干管。,绘祖国宏图 写天下文章,2水管流速选择,由于管道直径和管件的比价：随着直径的增大，管道本身和阀门等配件的价格以及安装费用都大幅度上升。因此，对大直径管道，流速宜选择接近上限的数值。水泵压出口流速取2.43.6m/s，吸入口取1.22.1m/s，主干管流速1.24.5m/s，一般管道取1.53m/s.,绘祖国宏图 写天下文章,3 管路的布置和管径的确定,冷冻水供回水管DN50时采用镀锌钢管；50时采用无缝钢管。空调凝结水管建议采用UPVC管。冷冻水按供回水7/12计算流量, 闭式系统选表面当量绝对粗糙度K0.2m

16、m，确定主要管段流量、流速、管径。比摩阻(Pa/m)根据K、流速、管径查设计手册水力计算表。,绘祖国宏图 写天下文章,4 水环路阻力损失的计算及水泵的选型,最不利环路阻力计算 水系统水泵是驱动循环水在水系统中循环流动的机械设备，水系统循环水泵流量的确定：水系统中的最大设计流量，就是水系统循环水泵的流量。循环水泵的压头： H=HrHwHy （Pa） H循环水泵的扬程，Pa； Hr水通过设备内部的损失，Pa；一般取Hr（1015）mH2O； Hw水系统的阻力损失，Pa； Hy主干线末端的系统压力损失，Pa；一般取38 mH2O。 所以，根据以上公式计算水泵流量及扬程，并选择水泵设备.,绘祖国宏图

17、写天下文章,膨胀水箱的作用是收容和补偿系统中的水量，同时还起到定压的作用，因此，膨胀水箱已经成为空调系统中的主要部件之一。 空调水系统的膨胀水量V可以按照下列公式计算： V= V F 式中： 系统运行前后水密度，kg/l； V水容量概算值，l/m2； F建筑总面积，m2。 因膨胀水量较小，而一般膨胀水箱有效容积为0.51.0 m 3，膨胀水箱有效容积较小的话,则系统的膨胀水箱有效容积可取0.5m 3。 注：膨胀水箱应加盖和保温，常用带有网格线铝箔帖面的玻璃棉作保温材料，保温层厚度为25-40mm。 安装高度:系统最高点1米以上.,5、膨胀水箱配置与计算,绘祖国宏图 写天下文章,七新风系统管道布

18、置和管道阻力计算,1送风系统的设计 室内气流速度、温湿度是人体热舒适的要素，因此必须对房间进行合理的空气处理方式和合理的气流组织方式。气流分布设计的目的是风口布置，选择风口规格，校核室内气流速度、温度等等。因此，一个合理的空气处理方式和合理的气流组织对于室内的空气质量有着直接和主要的影响，送风口以安装的位置分， 有侧送风口、顶送风口、地面风口；按照送出气流的流动状况有扩散型风口、轴向型风口和孔板送风。扩散型风口具有较大的诱导室内空气的作用，送风温度衰减快，但射程较短；轴向型风口诱导室内气流的作用小，空气温度、速度的衰减慢，射程远；孔板送风口是在平板上满布小孔的送风口，速度分布均匀，衰减快。在设

19、计中，采用了方形散流器，采取的是顶送风。 风管材料:镀锌钢板,复合板材(难燃B1级) （1）低速系统。一般指主风道风速低于15MS的系统。对于民用和公共建筑，主风道风速不超过10MS。 （2）高速系统。一般指主风道风速高于15MS的系统。对民用和公共建筑，主风道风速大于12MS的也称高速系统。 (3)经济风速5-8MS.,绘祖国宏图 写天下文章,2、风口的选型,2.1全空气系统 按负荷计算各房间风量，确定风口数量及尺寸。送风选择四面吹方形散流器，回风选择单层百叶回风口。根据空气调节设计手册，采用散流器上送上回方式的空调房间，为了确保射流有必需的射程，并不产生较大的噪声，风口风速控制在34m/s

20、之间，最大风速不得超过6m/s，回风百叶风口风速取45m/s。 2.2风机盘管加新风系统 选择方型四面吹散流器作为送风口、单层回风百叶作为回风口。各个房间安装独立的风机盘管，负荷大的房间安装2个。新风管干管布置在走道中，新风支管在风机盘管的第一个出风口前与风管汇合。 2.3其它风口： 新风口采用防雨百叶风口，排风口选用百叶格栅风口。,绘祖国宏图 写天下文章,3、送风管道的水力计算,(1).利用假定流速法根据实用供热空调设计手册确定各个管段的管径和阻力的大小，对不平衡的管段进行阻力的调节，或者利用增设减压阀门来平衡阻力。 在5-8MS范围内选择. (2)确定管道尺寸,管道标准化. (3)确定实际

21、流速 (4)确定比摩阻,考虑局部阻力,最终确定总阻力.,绘祖国宏图 写天下文章,八、管材保温、消声、防振、运行调节方案等确定,1空调系统消声系统设计 消声器的选择应按照以下原则： （1）消除高频噪声应采用阻性消声器。 （2）消除中低频噪声应采用抗性消声器。 （3）当要求提供较宽的消声频谱范围，应采用阻性复合消声器。 （4）高温，高湿，高速等环境应采用抗性消声器。 （5）消声器还应考虑其防火，防飘散，防霉等性能。 （6）消声器内空气流速应小于6m/s；却有困难时，不应超过8m/s。 （7）对于噪声控制要求高的房间，应计算消声器的气流噪声。,绘祖国宏图 写天下文章,1、空调系统的消声设计,1）由于

22、风管内气流流速和压力的变化以及对管壁和障碍物的作用而引起的气流噪声，设计中相应考虑风速选择，总干管风速56.5 m/s，支管风速34.5m/s，新风管风速3m/s。从而降低气流噪声。 2）在机组和风管接头及吸风口处都采用软管连接，同时管道的支架、吊架均采用橡胶减振。 3）风机盘管、空调处理机组均吊装于吊顶内，可适当降低噪声。另外风机盘管带回风箱亦可降低噪声。 4）空调机组和新风机组静压箱内贴有5mm厚的软质海绵吸声材料。 5）将风冷式冷热水机组置于楼屋面上，可大大降低其对各空调房间的噪声影响。 空调系统的噪声除了通过空气传播到室内外，还可以通过建筑物的结构和基础进行传播，即所谓的固体声。可以用

23、非刚性连接来达到削弱由机器传给基础的振动，即在振源和基础之间设减振装置。,绘祖国宏图 写天下文章,2、空调系统的噪声源及控制,通风空调系统中，影响空调房间的主要噪声源是通风机。其他噪声源，如水泵、制冷压缩机等，也是很强的，但它们不与送排风系统直接接通，不会直接以空气噪声的形式影响空调房间。通风机噪声由空气动力噪声、机械噪声、电磁噪声等组成，通常以空气动力噪声为主。而空气动力噪声由气流涡旋噪声、撞击噪声和回转噪声组成。 （1）通风机的噪声及其估算公式 通风机的噪声随着不同系列或同系列的不同型号，不同转数而变化。即使同一型号的通风机，其噪声也会因装配精度的不同而不同。因此，在工程设计中最好能对选用

24、的声功率级和频带声功率级进行实测。,绘祖国宏图 写天下文章,2、空调系统的噪声源及控制,（2)空调设备的噪声 组合式空调设备的噪声，也主要来自其中的通风机，因此只有降低配用通风机的噪声，组合式空调设备的噪声才能相应降低。 （3)风管部件中的噪声衰减 通风机噪声经过风管及其部件传播的过程中，由于管壁的摩擦，将部分声能转换为热能。此外，管道流通面积的变大变小，管道分支，弯头以及其他部件也会使噪声有所衰减。随着风速的增加，再生噪声的影响也随之增大。 通常，对于直风管，当风速小于5m/s时可不计气流的再生噪声，风速大于8m/s时可不计管道中的噪声的衰减量。 可以降低系统噪声，也可以安装消声器。在消声设

25、计时，宜选用消声弯头这类阻性消声器。抗性消声器使用条件要求严格，结构较复杂，体积较大，费用也高。,绘祖国宏图 写天下文章,3、空调系统的减振设计,(1).在空调系统中，除了对风机、水泵、冷水机组等产生振动的设备设置弹性减振支座外，还应在风机与管路之间采用软管链接，软管宜采用人造材料或帆布材料制作。6号以下风机，软管的合理长度为200mm；8号以上的风机，软管合理长度为400mm。 (2).水泵、冷水机组、风机盘管、空调机组等设备与水管之间用软管连接，不使振动传递给管路。软管有两类：橡胶软接管和不锈钢波纹管。橡胶软接管隔振减噪的效果很好，缺点是不能耐高温和高压，耐腐蚀性也差。在空调与采暖的水系统

26、中多用橡胶接管。不锈钢波纹管能耐高温、高压和耐腐蚀，但价格较贵，一般用于制冷剂管路的隔振。 (3).在管路的支吊架、穿墙处使用非燃软性材料填充做减振处理。 (4).空调机组可直接采用橡胶隔振垫隔振。 (5).振动较大的设备（如风机）吊装时，采用减振吊钩。,绘祖国宏图 写天下文章,九、保温材料的选用,保温材料的热工性能主要取决于其导热系数，导热系数越大，说明性能越差，保温效果也越差，因此选择导热系数低的保温材料是首要原则。同时综合考虑保温材料的吸水率、使用温度范围、使用寿命、抗老化性、机械强度、防火性能、造价及经济性，可以在本设计中对供回水管及风管的保温材料均采用带有网格线铝箔帖面的防潮离心玻璃

27、棉。,绘祖国宏图 写天下文章,保温材料的选用,保温材料的经济厚度 从上面可以选出冷介质管道防结露所需的最小保温厚度。应该明确的是,除空气凝结水管外,其余计算的保温防结露厚度通常都不是最经济的厚度而只是满足了最低使用要求的厚度。关于经济厚度,要考虑以下一些因素： 1）保温材料的类型及造价(包括各种施工、管理等费用)； 2）冷（热）损失对系统的影响； 3）空调系统及冷源形式； 4）保温层所占的空间对整个建筑投资的影响； 5）保温材料的使用寿命。 风管的保温材料可以选用25mm厚的采用带有网格线铝箔帖面的防潮离心玻璃棉。 材料:玻璃棉 空调水管； ,绘祖国宏图 写天下文章,保温材料的选用,冷冻水管橡

28、塑保温厚度如下： DN15 =20 DN20 =20 DN25 =20 DN32 =25 DN40 =25 DN50 =30 DN80 =30 DN100 =40 DN150 =40 风管橡塑保温厚度:=15-20,绘祖国宏图 写天下文章,参考文献,主要参考资料 1GB50019-2003 采暖通风与空气调节设计规范 2 GB5004595高层民用建筑设计防火规范 3 GBJ11488采暖通风与空气调节制图标准 4 陆耀庆主编.供暖通风设计手册 中国建筑工业出版社,1987 5 单寄平主编.空调负荷实用计算方法.中国建筑工业出版社 6 电子工业部第十设计研究院主编.空气调节设计手册.中国建筑工

29、业出版社(第二版),1995 7陆耀庆主编.实用供热空调设计手册,中国建筑工业出版社,1994 8制冷与空调设备手册(1,2) 国防工业出版社 9钱以明.高层建筑空调与节能.同济大学出版社, 1991 10陈沛霖,岳孝芳.空调与制冷技术手册.同济大学出版社,1990 11民用建筑采暖通风设计技术措施(第二版).中国建筑工业出版社,1996 12 关震荣.采暖通风工程制图.高等教育出版社(第二版) 13 中国建筑标准设计研究所.采暖通风设计选用手册(上册、下册)， 1996 14 91SB6建筑设备施工安装通用图集，.通风与空调工程 15 （GB501892005）公共建筑节能设计标准.,绘祖国宏图 写天下文章,