1、 . 摘 要本工程为科技大学学生宿舍楼飞的中央空调工程,本工程的目的为根据所学基础理论和专业知识,结合本工程实际,设计出合适的空调系统,让生活在该宿舍楼的学生有良好舒适的空气环境,以便于他们全身心投入学习。设计具体的方法为：首先进行建筑的冷热负荷计算,根据计算的冷热负荷确定工程的冷热源；然后进行建筑部空调方式的比较和确定,确定空调方式以后便可以进行风系统和水系统的设计计算了,由计算结果就可以对所需设备进行比较和选型,并对相关细节进行处理；最后做出图纸和设计说明书以备参考使用。经过认真严谨的计算和设计过程后,本设计采用的的空调系统经济合理,简单实用,达到了节能和舒适性的要求,并在建筑物特点和实
2、际空调方式的基础上,使系统的功能性和和操作性得到提高。关键词：宿舍楼,中央空调,水冷机组,风机盘管新风系统47 / 56AbstractThis works is for the central air conditioning engineering of Shandong University of Science and Technology students dormitory building student.This project aims to according to the study of basic theory and professional knowledge,
3、combined with the practical engineering, design a proper air-conditioning,Let the students live in good and comfortable air environment in the dormitory students, so that they devote themselves to their study. The design methods are: First step is calculating building cooling and heating load, the h
4、ot and cold source for the project is determined based on the calculated cooling and heating load,and then compared the different air conditioning modes, so we can chose the suitable air conditioner, and the next step is designing and calculating of wind systems and water systems.The results can be
5、compared for selection of the equipment, and relevant detail processing. Finally, make the design drawings and instructions for use and reference. Through the calculation and design process of serious posterior. The design of the air conditioning system is economical and reasonable, simple and pract
6、ical, energy saving and comfort requirements, and based on the features of buildings and the actual air conditioning system, the function and operation of the system is to be improved.Keywords：official building,central air conditioning, cooling water chillerfan coil units -fresh air system目录第一章 绪 论1
7、第二章 工程概况32.1 工程简介32.2 设计基本资料32.3 设计容4第三章 负荷计算说明53.1负荷计算方法53.1.1外墙和屋顶冷负荷53.1.2窗户瞬时冷负荷和窗户日射得热冷负荷53.1.3设备、照明和人体散热得热冷负荷63.1.4 新风冷负荷63.1.5湿负荷73.1.6 建筑热负荷73.2负荷计算举例93.2.1201宿舍夏季冷负荷计算93.2.2201宿舍夏季湿负荷计算173.2.3201宿舍冬季热负荷计算173.3冷、热负荷计算结果17第四章 空调方案的确定184.1 空调系统的分类184.1.1按照空气处理设备的集中程度情况分类184.1.2按负担室负荷所用的介质种类分类1
8、84.1.3根据集中空调系统处理的空气来源分类194.2 空调系统的划分204.2.1 系统划分的原因204.2.2 系统化分的原则204.3空调制冷方案的确定214.4 送风方案方案的确定22第五章 系统风量的确定245.1 送风量的确定245.2新风量的确定255.3 风机盘管加新风系统风量的计算255.4 各房间风量冷负荷计算结果见附录D27第六章 空调设备的选型286.1 风机盘管选型286.2 风机盘管冷凝水处理296.3新风机组的选型296.4卫生间排风风机选型316.5 风口选型31第七章 水力计算337.1 空调水系统337.1.1空调水系统的选型比较337.1.2 空调水系统
9、的布置357.1.3风机盘管水系统新风水系统水力计算357.1.4 水管系统中的阀门387.2空调风系统387.2.1空调房间气流组织387.2.2 新风入口布置注意事项397.2.3 送风口的布置原则407.2.4 新、排风口的防雨百叶尺寸的确定407.2.5 风道的布置和制作要求417.2.6 风管阀门的选择427.2.7 新风管的设计计算427.3 冷凝水的排出447.4 风、水系统的平面图和系统图44第八章 制冷站方案的确定458.1制冷机组的选择458.1.1确定制冷方式458.1.2确定制冷剂种类458.1.3确定冷凝器冷却方式468.1.4确定制冷系统设计工况468.2冷冻水泵的
10、选择468.2.1冷冻水循环水量468.2.2冷冻水泵扬程478.2.3冷冻水泵选型478.3冷却水泵选型488.3.1确定冷却水循环水量488.3.2确定冷却水泵扬程498.3.3冷却水泵选型498.4冷却塔的选择508.5热交换器的选择508.6 定压补水设备508.7 水处理设备518.8制冷机房的布置52第九章 结论53参考文献54致 55第一章 绪 论空调设计是一项综合性较强的工作,它不仅需要设计人员掌握本专业的理论知识并具备一定的实践经验,同时还要求设计人员掌握本专业工程设计的方法、程序和相关的法规、标准,因此必须加以严肃认真的对待。一项空调工程成功与否,牵涉到多方面的因素,应进行
11、全面的分析、正确的设计与计算。为保证空调系统在经济、合理、节能的条件下安全运行,设计者在设计时,必须做好空调工程设计前的准备,并较详尽地了解空调工程设计的容、步骤及有关设计文件等。在这次设计中,我始终按照老师给的任务书,按时完成任务这次设计很系统的结合了前几次的课程设计,把以前的知识综合起来,并且得到了很好的运用,在设计过程中,遇到了不少的问题,我没有把它继续存在我的脑海中,而是及时地请教老师、同学,得到了满意的答复。空调设计不是简简单单的计算画图,还需要不停的查找规,因为设计不是随意的,而是要严格遵守国家的规定,尤其是在新规颁发以后,我们在做设计的时候就更需要按照规一步一步做了。本篇文章是对
12、科技大学学生宿舍楼中央空调的设计计算说明。本次设计从建筑结构及其要求制定空调方案,要求能够满足使用的要求,即能够满足生活舒适性。本文是对中央空调的设计到选型,到校核计算的一个说明。从冷负荷计算,到室方案的选择和设备的选型。在一个设计中计算部分是整个设计的基础,绘图部分是与设计施工相联系的。这几个过程相依相承,都与整个工程密不可分。各个部分都要保证科学合理,正确无误。本设计有理论的分析计算,有中央空调方案的选择论证,有实际的绘图安装。是一个完整的工程设计实例。设计计算主要有冷负荷的计算,送风量的计算,管路的计算,热负荷的计算等,是确定室空调调节方案的主要数据。也是选择冷水机组最主要的参考数据。送
13、风量和管路的计算是面向实际设备和管路的数据资料,都是整个设计的基础。空调系统方案选择后,基本上确定了空调的形式和容。本设计选用的是半集中的空调水系统,独立新风加风机盘管系统。空调方案的选择决定了后期设计的方向和容,是设计中关键的环节。也是综合各个方面的因素制定出来的。整个设计的理论部分主要集中在前两个部分,实际的安装和设备运行等实际性的工程问题都集中在绘图这个阶段。绘图是把方案完好的实现的一个基础,是工程赖以完成的技术性支持的资料。绘图中要尽量的与工程中实际问题的解决相联系,尽量使方案以一种直观详尽的方式体现出来。这个过程就是方案在成熟完善并且检验的过程,是整个设计中最重要和最有难度的部分。这
14、次毕业设计虽然结束了,但是我还是存在不小的问题,自己的专业知识,实践经验还是很有限的,在这一方面,在以后的工作中我还是要不停的向老师请教学习、积累相关经验,所以,我我真挚希望各位老师给予批评指正。第二章 工程概况2.1 工程简介 本工程为科技大学学生宿舍楼,总共有六层,另设设备机房,建筑面积为9168。本工程为其设计冬、夏季的空调系统。2.2 设计基本资料1. 建筑物的平面图见图纸；2. 墙体构造：见空气调节教材附录2-9墙体序号28,墙厚为120mm,楼板选序号1；3. 屋面构造：见空气调节教材2-9屋顶序号10；4. 门窗构造：单层钢框玻璃门窗1.5x2,挂浅色窗帘；5. 室外气象资料：采
15、暖通风与空气调节设计规GBJ19-87中地区参数确定；6. 室人员密度：每间宿舍的人数为六人,活动室为六人7. 照明设备：每间宿舍配备四只日光灯,每只日光灯功率为40W,总功率为160W8. 使用时间：24小时表2-1 室外气象参数表地理位置海拔/m大气压力/KPa室外平均风速/ms-1北纬东经15冬季夏季冬季夏季101.74100.045.44.6表2-2 室外参数表空气调节干球温度通风干球温度平均气温干球温度 冬季-7.2-0.5-7.2夏季29.427.327.3表2-3 室设计参数房间名称夏季冬季噪声标新风量温度相对湿度温度相对湿度准NCm/人h或kg/人.s学生宿舍266518不规定
16、4050300.012.3 设计容 空调负荷包括冷负荷和湿负荷。冷负荷包括：通过维护结构传入的热量,透过外窗进入的太阳辐射热量,人体散热量,照明散热量,其他部热源的散热量,渗透空气带入的热量,伴随各种散湿过程产生的潜热量,新风冷负荷；湿负荷包括：人体散湿量,渗透空气带入的湿量,各种潮湿表面、液面或液流的散湿量,其他物料的湿量,设备的散湿量。根据规要求,空调冷负荷计算必须按照非稳态传热计算,即计算出室各种扰量形成的逐时冷负荷,再进行叠加,取最大值作为房间的设计冷负荷。本次课程设计因时间关系,不再进行冷负荷的详细计算,列出所需要的计算公式,最后根据面值负荷指标求出本次课程设计的冷负荷。计算维护结构
17、冷负荷时存在一个累计最大把各个房间最大时刻冷负荷简单加,综合最大所有房间逐时计算总和最大值两种不同的处理方法。很明显采用综合最大值算出来的冷负荷要小于按累计最大求出来的冷负荷,这有助于国家节能政策的贯彻,宿舍人员比较稳定,而风机盘管拥有性能优良的末端控制装置,故总负荷计量时采用综合最大值。 空调系统设计主要从以下几个方面进行：1. 空调工程冷负荷计算2. 空调工程热负荷计算3. 空调工程方案的比较与空调通风工程方案的确定4. 空调工程系统的设计计算第三章 负荷计算说明3.1负荷计算方法3.1.1外墙和屋顶冷负荷外墙和屋顶瞬时冷负荷计算公式： 3-1 式中：计算时间,h；围护结构表面受到周期为2
18、4小时谐性温度波作用,温度波传到表面的时间延迟,h；温度波的作用时间,即温度作用于围护结构表面的时间,h；外墙或屋面的传热系数,W/K；外墙或屋面的面积,m2。作用时刻下,围护结构的冷负荷计算温差,简称负荷温差,见空气调节教材附录2-10墙体,附录2-11屋顶。3.1.2窗户瞬时冷负荷和窗户日射得热冷负荷窗户瞬时冷负荷计算公式： 3-2式中：计算时刻的负荷温差,见附录2-12；传热系数。窗户日射得热冷负荷计算公式：3-3式中：窗的有效面积系数； 地点修正系数,见空气调节附录2-13；计算时刻,透过单位窗口面积的太阳总辐射热形成的冷负荷,W/,见空气调节附录2-13。3.1.3设备、照明和人体散
19、热得热冷负荷设备、照明和人体散热得热冷负荷公式：3-4 式中：Q设备、照明和人体的得热,W；T设备投入使用时刻或开灯时刻或人员进入房间时刻,h；从设备投入使用时刻或开灯时刻或人员进入房间时刻到计算时间的时间,h；、时间的设备负荷强度系数、照明负荷强度系数附录2-15、人体负荷强度系数附录2-16。3.1.4 新风冷负荷新风冷负荷计算公式：CLQ3=Gw 3-5式中： CLQ3新风冷负荷,kW； Gw新风量,kg/s； iw室外空气焓值,kJ/kg； in室空气焓值,kJ/kg；3.1.5湿负荷人体湿负荷公式： 3-6 式中：空调房间的人员总数；群集系数,见空气调节教材表2-15；每名成年男子的
20、散湿量g/h,见空气调节教材表2-16；人体的湿负荷kg/h。3.1.6 建筑热负荷1. 围护结构基本耗热量计算公式： 3-7式中：围护结构的传热系数,W/m；围护结构的面积,m2；冬季室计算温度,；供暖室外计算温度,；围护结构的温差修正系数。 2. 围护结构的附加耗热量a 朝向修正耗热量北、东北、西北 010；东南 、西南 -1015；东、西 -5；南 -15-30；b 风力附加耗热量 风力附加耗热量是考虑室外风速变化而对围护结构基本耗热量的修正,暖通规规定：在一般情况下,不考虑风力附加。只对建在不避风的高地、河边、海岸、旷野上的建筑物,以及城镇、厂区特别高的建筑物,才考虑垂直的外围护结构附
21、加5%10%。c 高度附加耗热量当房间高度大于4m时,每高出1m应附加2,但总的附加率不应大于15%根据本建筑实际,每层高度为3.3m,所以不考虑高度附加耗热量。3. 冷风侵入耗热量冷风侵入耗热量计算公式：3-8式中：外门的基本耗热量,W；N冷风侵入的外门附加率,按供热工程表1-9。4冷风参透耗热量m3/h式中： 每米门、窗缝隙渗入室的空气量,按当地冬季室外平均风速,采用文献一附录1-6数据；门、窗缝隙的计算长度,m渗透空气量的朝向修正系数 3-9式中 ： 经门、窗缝隙渗入室的总空气量,m3/h供暖室外计算温度下的空气密度,kg/m3冷空气的定压比热,0.278单位换算系数,本设计L取0.9,
22、n北取1,东取0.11,南取0.2,西取0.43.2负荷计算举例以201宿舍为例说明。3.2.1201宿舍夏季冷负荷计算1. 北外墙冷负荷由空气调节附录2-9中查得,外墙传热系数K=0.93W/,衰减系数=0.21,延迟时间=10.2h,由空气调节附录2-10查得扰量作用时刻时北外墙负荷温的逐时值,按公式3-1计算,结果列于表3-1中。表3-1 北外墙冷负荷W计算时刻1:002:003:004:005:006:007:008:009:0010:0011:0012:00t-555555556666K0.93F20.658CLQ96 96 96 96 96 96 96 96 115 115 115
23、 115 计算时刻13:0014:0015:0016:0017:0018:0019:0020:0021:0022:0023:000:00t-777779666555K0.93F20.658CLQ173 173 173 173 173 173 115 115 115 96 96 96 2. 西外墙冷负荷由空气调节附录2-9中查得,外墙传热系数K=0.93W/,衰减系数=0.21,延迟时间=10.2h,由空气调节附录2-10查得扰量作用时刻时西外墙负荷温的逐时值,按公式3-1计算,结果列于表3-2中。表3-2 西外墙冷负荷W计算时刻1:002:003:004:005:006:007:008:009
24、0010:0011:0012:00t-89877778891011K0.93F8.1CLQ60 68 60 53 53 53 53 6060 68 75 83 计算时刻13:0014:0015:0016:0017:0018:0019:0020:0021:0022:0023:000:00t-1111121211111110101099K0.93F8.1CLQ83 83 90 90 83 83 83 75 75 75 68 68 3. 西外窗冷负荷a瞬变传热得热形成冷负荷单层玻璃钢窗,K=3.26W/m2.K,由空气调节附录2-12中查得各计算时刻的负荷温差,按公式3-2计算结果列于表3-3中。
25、表3-3 西外墙窗户瞬时传热冷负荷W计算时刻1:002:003:004:005:006:007:008:009:0010:0011:0012:00t-0.9-0.30.823.34.55.5K3.26F3CLQc-8.8 -2.9 7.8 19.6 32.3 44.0 53.8 计算时刻13:0014:0015:0016:0017:0018:0019:0020:0021:0022:0023:000:00t6.36.97.27.26.96.25.34.33.42.51.81.1K3.26F3CLQc61.6 67.5 70.4 70.4 67.5 60.6 51.8 42.1 33.3 24.5
26、 17.6 10.8 b 日射得热形成冷负荷由空气调节附录2-13中查得各计算时刻的负荷强度、地点修正系数1,窗面积3m2,单层钢窗窗有效面积系数0.85,查空气调节附录2-8挂浅色窗帘,遮阳系数为=0.5,查附录2-7,标准玻璃遮挡系数=1。按公式3-3计算结果列于表3-4中表3-4 西外墙窗户日射得热形成冷负荷W计算时刻1:002:003:004:005:006:007:008:009:0010:0011:0012:00Jj-19375570849398F3CLQj29 57 84 107 129 142 150 计算时刻13:0014:0015:0016:0017:0018:0019:0
27、020:0021:0022:0023:000:00Jj-1552703694264153451266750322617F3CLQj237 413 565 652 635 528 193 103 77 49 40 26 4. 东墙冷负荷 a 夏季室外平均温度为29.4,附加温度为1,室温度为26。计算结果列于表3-5之中。表3-5 靠走廊侧墙冷负荷计算时刻1:002:003:004:005:006:007:008:009:0010:0011:0012:00t-322222233333K0.93F8.1CLQ23 15 15 15 15 15 15 23 23 23 23 23计算时刻13:001
28、4:0015:0016:0017:0018:0019:0020:0021:0022:0023:000:00t-344444433333K0.93F8.1CLQ23 30 30 30 30 30 30 23 23 23 23 23 b 根据供热工程附录1-4,单层实体木质外门K=4.65W/,根据室外计算温度及室计算温度,计算宿舍门的逐时热负荷,列于表3-6中表3-6 门传热冷负荷计算时刻1:002:003:004:005:006:007:008:009:0010:0011:0012:00t-322222233333K4.65F3CLQ41.8527.927.927.927.927.927.94
29、1.8541.841.841.841.85计算时刻13:0014:0015:0016:0017:0018:0019:0020:0021:0022:0023:000:00t-344444433333K4.65F3CLQ41.8555.855.855.855.855.855.841.8541.841.841.841.855. 照明得热冷负荷 由本工程实际,照明的功率为160W, 连续工作24h。由附录2-17查得照明设备设备的负荷系数JL-T,按公式3-4计算计算结果列于表3-7中表3-7 照明散热冷负荷开灯后小时数123456789101112JL-T0.420.730.810.860.890.
30、910.510.210.140.10.080.06Q160CLQ67.2116.8129.6137.6142.4145.681.633.622.41612.89.6开灯后小时数131415161718192021222324JL-T0.050.040.030.030.020.020.020.020.010.010.010.01Q160CLQ86.44.84.83.23.23.23.21.61.61.61.66. 人体散热得热冷负荷 宿舍人数为6,连续位于宿舍24h,群集系数=1,由表2-18查得轻度劳动,室温度为26C的显热散热量为58W/人,潜热散热量为123W/人。查空气调节附录2-16得
31、重型房间各计算时刻人体负荷强度系数,按公式3-4计算,结果列于表3-8中。表3-8 人体散热冷负荷W计算时刻123456789101112JP-T0.550.810.880.910.930.950.960.970.970.980.980.98Q348CLQ191281306316323330334337337341341341计算时刻131415161718192021222324JP-T0.980.980.990.990.480.210.140.110.080.070.060.05Q348CLQ341341.0344.5344.5167.073.0848.7238.2827.8424.362
32、0.8817.4用同样的方法可算得潜热负荷为738W人体全热散热形成冷负荷=1082.5W式中：q不同室温和劳动性质时成年男子的散热量,W空气调节表2-18n室全部人数n群集系数空气调节表2-177. 新风冷负荷查得新风量为0.01kg/人S,人数为6,室外干球温度为29.4,查得iw为102kJ/kg,in为56kJ/kg,CLQ3=Gw=60.01102-56=2760W8. 房间总冷负荷见下页表3-9 各项冷负荷的汇总计算时刻1:002:003:004:005:006:007:008:009:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:001
33、9:0020:0021:0022:0023:000:00北外墙负荷96.1 96.0 96.0 96.1 96.1 96.1 96.1 96.1 115.3 0.0 115.3 115.3 172.9 172.9 172.9 172.9 172.9 0.0 115.3 115.3 115.3 96.1 96.1 96.1 西外墙负荷60.3 67.8 60.3 52.7 52.7 52.7 52.7 60.3 60.3 67.8 75.3 82.9 82.9 82.9 90.4 90.4 82.9 82.9 82.9 75.3 75.3 75.3 67.8 67.8 窗传热负荷-8.8 -2.
34、9 7.8 19.6 32.3 44.0 53.8 61.6 67.5 70.4 70.4 67.5 60.6 51.8 42.1 33.3 24.5 17.6 10.8 窗日照负荷19.0 37.0 55.0 70.0 84.0 93.0 98.0 237.2 413.1 564.6 651.8 635.0 527.9 192.8 102.5 76.5 49.0 39.8 26.0 墙负荷22.6 15.1 15.1 15.1 15.1 15.1 15.1 22.6 22.6 22.6 22.6 22.6 22.6 30.1 30.1 30.1 30.1 30.1 30.1 22.6 22.
35、6 22.6 22.6 22.6 门传热负荷41.9 27.9 27.9 27.9 27.9 27.927.9 41.9 41.9 41.9 41.9 41.9 859.5 941.4 982.3 982.3 941.4 845.9 723.1 586.7 463.9 341.1 245.6 150.1 总计220.8 206.8 199.2 191.8 191.8 202.0 225.8 283.6 329.6 248.5 392.1 414.4 1436.6 1707.9 1910.7 1997.9 1929.7 1547.41196.0 944.4 786.8 608.5 489.5 3
36、73.3 综上：201宿舍的热负荷为2196.5W3.2.2201宿舍夏季湿负荷计算 根据公式3-6,201宿舍人数为6人,群集系数取1,成年男子湿负荷为184g/h,算得201房间的湿负荷为3.97kg/h。3.2.3201宿舍冬季热负荷计算 根据公式3-7、3-8和3-9计算,计算结果见附录3.3冷、热负荷计算结果各房间冷负荷、湿负荷、热负荷计算结果见附录第四章 空调方案的确定4.1 空调系统的分类4.1.1按照空气处理设备的集中程度情况分类1.集中系统 集中系统所有的空气处理设备包括风机,冷却器,加湿器,过滤器等都设置在一个房间。2.半集中系统 除了集中空调机房外,半集中系统还设置有分散
37、在被调房间的末端设备,其中多半设有冷热交换装置,它的主要功能是在空气进入被调节房间之前,对来自集中处理设备的空气做进一步补充处理。3.全分散系统 这种机组把冷热源和空气处理,输送设备集中设置在一个箱体,形成一个紧凑的空调系统。可以按照需要,灵活而分散的设置在空调房间,因此局部机组不需要集中的机房。4.1.2按负担室负荷所用的介质种类分类1.全空气系统 全空气系统是指空调房间的室负荷全部由经处理的空气来负担的空调系统。在室热湿负荷为正的场合,用低于室空气焓值的空气送入房间,吸收余热余湿后排出房间。低速集中式空调系统,双管高速空调系统均属这一类型。由于空气的比热较小,需要用较多的空气量才能达到消除
38、余热余湿的目的,因此要求有较大断面的风道或者较高的风速。2.全水系统 全水系统房间的热湿负荷全靠水作为冷热介质来负担,由于水的比热比空气大的多,所以在相同条件下只需要较小的水量,从而使管道所占的空间减小许多。但是,仅靠水来消除余热余湿,并不能解决房间的通风换气问题。因而通常不单独采用这种方式。3.空气-水系统 随着空调装置的日益广泛使用,大型建筑物设置空调的场合越来越多,全靠空气来承担热湿负荷,将占用较多的建筑物空间,因此可以同时使用空气和水来负担空调的室负荷。诱导空调系统和带新风的风机盘管系统就属于这类型。4.冷剂系统 这种系统是将制冷系统的蒸发器直接放在室来吸收余热余湿。这种方式通常用于分
39、散安装局部空调机组,但由于制冷剂管道不便于长距离输送,因此这种系统不适宜作为集中空调系统来使用。4.1.3根据集中空调系统处理的空气来源分类1.闭式系统 闭式系统所处理的空气全部来自于空调房间本身,没有室外空气补充,全部为再循环空气,因此房间和空气处理设备之间形成了一个封闭环路。封闭式系统用于无法采用室外空气的场合,这种系统冷热消耗量最省,但卫生效果差。当室有人长期停留时必须考虑空气的再生。这种系统应用于战时的地下庇护所等战备工程以及很少有人进出的仓库。2.直流式系统 直流式系统所处理的空气全部来自室外,室外空气经过处理后送入室,然后全部排除室外,因此与封闭式系统相比,具有完全不同的特点。这种系统适用于采用回风的场合。3.混合式系统 从上述两种系统可见,封闭式系统不能满足卫生要求,直流式系统经济上不合理,所以两
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