凤凰园火锅店空调通风系统设计_毕业设计.doc

河 北 联 合 大 学 毕 业 设 计 说 明 书 -i- 凤凰园火锅店空调通风系统设计毕业设计凤凰园火锅店空调通风系统设计毕业设计 摘摘 要要 本设计为唐山凤凰园火锅店风冷热泵空调。设计内容包括：方案的比较、负 荷计算、空气处理过程的选择、设备选型，水管路和风管路系统的设计及附属设 备的选型，并进行设计说明书的编制和施工图的绘制。 通过计算，本工程夏季总冷负荷为 531.05kw，冬季总热负荷为 70.98kw。制 冷设备选用机组的制冷量为 620kw。建筑物的冷源由机组提供，热源由市政管网 提供，用板式换热器将 95/70的热水换至 60/50供空调使用。 本工程主机选用风冷热泵机组。风冷热泵机组是一种节能、节水和环保的设 备,一机冬夏两用,具有设备利用率高的特点,但也存在冬季低温工况下供热不足、 高湿区域结霜严重等问题,这些问题阻碍了风冷热泵机组北扩的使用趋势。本文分 析了提高热泵机组本身的能效比以节能、改进除霜控制逻辑以减少不必要的除霜 而导致的能耗、增加热回收等节能手段以降低能耗、采用双级压缩以拓宽热泵的 使用范围等措施,对于促进风冷热泵机组更广泛的应用具有积极的意义。 整个工程主要采用风机盘管加独立新风形式，水系统采用异程式、一次泵、 变流量系统。 关键词：关键词：空调，热泵，通风，火锅店，设计 河 北 联 合 大 学 毕 业 设 计 说 明 书 -ii- abstract the air conditioning and ventilation system for the chafing dish restaurant of feng huagn yuan in tangshan was designed, incluiding scheme comparision, load calculation, air process selection, equipment selection, water system and air system design, and appurtenances selection. the design specifications and the construction drawing was worked out. the summer cold load is 531.05 kw, and the winter heat load is70.98 kw in this project. two water cooling screw rod type cold water units whose refrigeration quantity is 620kw were selected for refrigeration. the city heat source was used for heating. the hot water 95/70 was changed to 60/50 with disc heat interchanger, and then supplying the air conditioning . the air cooled heat pump is choosed for the main engine in this project. air cooled heat pump is energy-saving,water-saving and environmental-friendly equipment.it can be fully used both in summer and winter.but it also get some disadvantages like providing less heating capacity at low ambient temperature,heavy frost in high humidity regions,etc,which hinders it from application in north of china.in this paper the author analyzed to increase ashp cop for energy saving,improving defrost control logic to reduce power consumption due to the unnecessary defrost,add functions like heat recovery to reduce power consumption,use two stage compression to broaden its application,which is very beneficent to the perfection of ashp. the fcu+pau system was selected for the project. the direct return system，the primary pump system and the variable current quantity system was selected for the water system after the analysis and comparison. 河 北 联 合 大 学 毕 业 设 计 说 明 书 -iii- key words: air conditioning, ventilation, library, design 河 北 联 合 大 学 毕 业 设 计 说 明 书 -iv- 目 录 第一章第一章 绪绪 论论.1 1.1 背景介绍.1 1.2 设计内容.2 1.3 原始资料.2 1.3.1 工程概况2 1.3.2 气象参数2 1.3.3 土建资料2 1.3.4 围护结构传热系数3 1.4 参数确定.3 1.5 设计目的.4 第二章第二章 方案初定方案初定.5 2.1 方案设计内容.5 2.2 空调设计负荷概算.5 2.3 室内设计参数.5 2.4 空调冷、热源系统与设备选择.5 2.4.1 选择冷热源系统的基本原则5 2.4.2 制冷设备的选择7 2.4.3 换热设备的选择8 2.5 空调系统的选择.8 2.5.1 空调系统设计的基本原则8 2.5.2 空调方案的确定9 2.6 水系统的选择.10 2.6.1 冷却设备初步设计10 2.6.2 开闭选择10 2.6.3 管制的选择11 2.6.4 定、变水量选择11 2.6.5 同、异程选择12 2.6.6 水泵初步设计12 第三章第三章 冷负荷的计算冷负荷的计算.14 3.1 房间负荷计算方法.14 3.2 新风负荷计算.19 第四章第四章 空气处理过程空气处理过程.21 4.1 风机盘管系统的处理过程.23 4.2 风机盘管选型方案确定.25 第五章第五章 气流组织的计算气流组织的计算.27 5.1 气流组织概述.27 5.2 回风设计.29 5.3 排风设计.29 河 北 联 合 大 学 毕 业 设 计 说 明 书 -v- 第六章第六章 水力计算水力计算.30 6.1 风管的水力计算.30 6.1.1 风道的类型30 6.1.2 风管水力计算公式30 6.1.3 风管水力计算结果31 6.2 水系统的水力计算.38 6.2.1 空调管路系统的设计原则39 6.2.2 空调水系统的管路计算39 6.2.3 冷凝水管的设计47 第七章第七章 制冷机房的设计制冷机房的设计.49 7.1 方案设计.49 7.2 设备冷负荷的计算.49 7.3 制冷机组的选择.49 7.4 冷冻水泵的选型.49 7.5 空调冷却水系统设计.50 7.5.1 冷却水系统类型的确定50 7.5.2 冷却水泵的选择51 7.6 补水系统的确定.52 7.7 换热设备的选择.53 7.7.1 换热器的计算53 7.7.2 冬季热水工况55 第八章第八章 水系统附件的选型水系统附件的选型56 8.1 水系统的排气.56 8.2 冷却水、冷冻水电子水处理器.56 结结 论论.64 致致 谢谢.65 参考文献参考文献.66 附附 录录.67 河 北 联 合 大 学 毕 业 设 计 说 明 书 -1- 第一章 绪 论 1.1 背景介绍 空调对于创造舒适性室内环境的作用是不容忽视的，因而对于公用民用建筑 来说，空调是不可或缺的。 随着经济建设的不断深入和人们生活水平的不断提高，空调建筑物越来越多， 建筑物消耗的能量也越来越大，甚至出现了空调系统与经济建设争抢电力资源的 情况。因此，在建筑物节能显得十分迫切。在我国建筑总能耗中，空调系统的能 耗占有相当大的比重，因此研究探讨空调系统的节能就显得十分重要。在建筑物 空调系统运行能耗中，冷源系统的能耗是最大的。近年来，我国暖通空调学术界 和工程界在空调冷源系统的节能方面做了大量的研究工作。研究工作主要集中在 冷源系统的形式选择上，风冷热泵机组是一种节能、节水和环保的设备,一机冬 夏两用,具有设备利用率高的特点,但也存在冬季低温工况下供热不足、高湿区域 结霜严重等问题,这些问题阻碍了风冷热泵机组北扩的使用趋势。本文分析了提 高热泵机组本身的能效比以节能、改进除霜控制逻辑以减少不必要的除霜而导致 的能耗、增加热回收等节能手段以降低能耗、采用双级压缩以拓宽热泵的使用范 围等措施,对于促进风冷热泵机组更广泛的应用具有积极的意义。 空调系统的能耗主要有两个方面，一方面是为了供给空气处理设备冷量和热 量的冷热源能耗，如压缩式制冷机耗电，吸收式制冷机耗蒸汽或燃气，锅炉耗煤、 燃油、燃气或电等；另一方面是为了给房间送风和输送空调循环水，风机和水泵 所消耗的电能。冷热源的能耗由建筑物所需要的供冷量和供热量决定，建筑物的 空调需冷量和需热量的影响因素有室外气象参数（如室外空气温度、空气湿度、 太阳辐射强度等） ，室内空调设计标准，外墙门窗的传热特性，室内人员、照明、 设备的散热、散湿状况以及新风量的多少等。风机、水泵的输送能耗受所输送的 空气量、水量和水系统、风系统的输送阻力影响，风系统、水系统的流量和阻力 的影响因素有系统型式、送风温差、供回水温差、送风和送水流速、空气处理设 备和冷热源设备的阻力和效率等。针对上述影响因素和商业建筑的特点，商业建 筑空调节能的技术措施可归纳为七个方面：减少冷热负荷、提高冷热源效率、利 用自然冷源、减少水泵电耗、减少风机电耗、改进气流组织、改善控制。 考虑到空调使用过程中的巨大能耗，其冷热源及水泵的合理选用、设计就显 得格外重要。在设计过程中，阅读了大量书籍、论文、规范对计算方法进行合理 的选择，以确保设计能符合工程中的各类规范。 河 北 联 合 大 学 毕 业 设 计 说 明 书 -2- 1.2 设计内容 1.空调、通风系统方案的确定。 2.空调系统冷、湿负荷的计算。 3.空调送、回风量的计算及空调制冷系统的设计选型。 4.空调系统气流组织计算。 5.风系统、水系统的布置及风系统、水系统的水力计算。 6.空调通风系统施工图的绘制。 1.3 原始资料 1.3.1 工程概况 凤凰园火锅店位于唐山市，是一家中型餐馆，主要包括接待大厅，储藏室， 传菜间，员工休息室，各种消费包间等。 用地指标：1113m2 建筑占地面积：827.6 m2 建筑面积：2228.60 m2 1.3.2 气象参数 唐山地区室外设计参数: 北纬：39.37 东经：118.09 夏季：空调干球温度32.7，湿球温度26.2，通风温度31。室外风速 1.5m/s，相对湿度54，大气压力：995.6kpa。 冬季：空调干球温度11，通风温度3，采暖室外温度8，室外风 速1.8m/s，相对湿度52，大气压力：1016.9kpa。 1.3.3 土建资料 主要功能：为框架剪力墙结构，主要功能为商用， 建筑规模：共四层，无地下室。 外墙：从外到内 水泥砂浆15，泡沫混凝土250，聚苯板90，抹灰砂浆6 内墙：200,150厚加气混凝土，局部采用100厚（单面双层12厚）轻钢龙骨石 河 北 联 合 大 学 毕 业 设 计 说 明 书 -3- 膏板和铝合金玻璃隔断。 屋顶：从上到下 卵石层20，保护薄膜20，聚苯板100，防水层5，15厚水泥 砂浆找平层，最薄30厚轮集料找坡层，钢筋混凝土屋面层200。 外窗：双层（6+6）铝合金中空玻璃 外门：塑料夹板门 内门：木框单层实体门 主要出入口处：20厚玻璃大门 1.3.4 围护结构传热系数 围护结构传热系数见表 1-1 。 表表 1-1 围护结构传热系数 围护结构外墙外门外玻璃门外窗屋面 传热系数0.4972.5045.6623.2010.431 传热衰减0.1360.9880.9990.9860.273 传热延迟0.2620.8390.1360.86210.151 外墙 ：按浅色计算 外窗：窗户日射得热参数：内设浅色窗帘 cs=0.93； ci=0.6； ca=0.85； dj.max： s302； e599； n114； w599, 水平 842 1.4 参数确定 1.群聚系数的确定： 接待大厅：0.89 各类包间：0.93 员工休息室： 0.90 2.新风量标准： 所有计算送新风的房间均按照 30m3/人.小时 的保准计算送风量 走廊，门厅 ：不送新风 3.房间人数的确定： 员工休息室、卫生间、储藏室、传菜间、接待大厅 按 0.1人/m2 按0.5人/m2 河 北 联 合 大 学 毕 业 设 计 说 明 书 -4- 各房间的人员负荷、照明负荷、及新风负荷各小时的分配按公共建筑节能设计 标准选取。 1.5 设计目的 毕业设计是工科大学培养学生的最后一个教学环节，是对四年所学知识 的一次全面总结，是把理论知识应用于实践工程的一次很好的锻炼。在毕业设计 中，除了要熟练掌握大学四年所学的理论知识外，还要熟悉和掌握国家有关的建 设方针政策，综合运用所学的基础理论和专业知识，联系实际来解决工程设计问 题。通过毕业设计，明确设计程序，设计内容及各设计阶段的目的要求和各工种 间的必要配合。 河 北 联 合 大 学 毕 业 设 计 说 明 书 -5- 第二章 方案初定 2.1 方案设计内容方案设计内容 图书馆空调设计方案论证分别为：冷热源方案，空调方式方案，水系统方案。 2.2 空调设计负荷概算空调设计负荷概算 表表 2-1 部分民用建筑空调冷负荷估算指标（w/m2）1 建筑类型及 房间名称 室内人数 人/ m2 建筑负荷 w/ m2 人体 负荷 w/ m2 照明 负荷 w/ m2 新风 量 w/ m2 新风 负荷 w/ m2 总负荷 w/m2 1贮藏室0.14014302527131 2贵宾间0.336043402592235 3厨房0.6740884025190358 4大厅0.535584025136269 5贵宾厅0.135817305068173 6更衣室0.255831203068177 7洗手间0.139017603024191 注 1. 本表总负荷为瞬时最大负荷 表表 2-2 工程冷负荷概算表 空调面 积(m2) 空调体 积(m3) 冷负荷指 标(w/ m2) 人员密度 (m2/人) 新风指标 (m3/h人) 人数冷负荷 (kw) 新风量 (m3/h) 14345972001105252869157871725 由 采暖、制冷，空调手册查得餐厅的热负荷荷概算指标为2846w/m2， 本火锅店工程总建筑面积为2228.60m2,取热负荷概算指标为32w/m2，则此工程的 总热负荷为70.98kw。 2.3 室内设计参数室内设计参数 夏季：干球温度：24-26 摄氏度 相对湿度：50-60% 冬季：干球温度：18-20 摄氏度 相对湿度：不进行控制 2.4 空调冷、热源系统与设备选择空调冷、热源系统与设备选择 2.4.1 选择冷热源系统的基本原则 (1)空气调节人工冷热源宜采用集中设置的冷（热）水机组和供热、换热设 备。 河 北 联 合 大 学 毕 业 设 计 说 明 书 -6- 机型和设备的选择，应根据建筑物空气调节的规模、用途、冷负荷、所在地 区气象条件、能源结构、政策、价格及环保规定等情况，按下列要求综合论证确 定： a.热源应优先采用城市、区域供热或工厂余热； b.夏热冬冷、干旱缺水地区的中小建筑可采用空气源热泵或埋管式地源热泵 冷（热）水机组供冷、供热； c.全年进行空气调节，且各房间区域负荷特性相差较大，需要长时间向建筑 物供热和 供冷时，技术经济比较后，可采用水环热泵空气调节系统供冷、供热； d.在执行分时电价、峰谷电价差较大的地区，空气调节系统采用低谷电价时 段蓄冷（热）能明显节电及节省投资时，可采用蓄冷（热）系统供冷（热）； (2)需设空气调节的商业建筑或公共建筑群，有条件时宜采用热、电、冷联 产系统或集中设置供冷、供热站； (3)电动压缩式机组台数及单机制冷量的选择，应满足空气调节负荷变化规 律及部分负荷运行的调节要求，一般不宜少于两台；当小型工程仅设一台时，应 选调节性能优良的机型； (4)选择电动压缩式机组时，其制冷剂必须符合有关环保要求，其使用年限 不得超过中国禁用时间表的规定。 由于本工程是位于唐山的工程夏季需要供冷，冬季需要供热。根据以上原则 拟选择：单冷式制冷机+市政热网供热 2.4.2 制冷设备的选择 表表 2-4 冷水机组的容量范围及能耗2 制冷机类型机型名称容量（kw）动力能耗或蒸汽，柴油消耗（kg/kw）备注 水冷活塞式69.8-139.50.315 水冷螺杆式348.9-1744.20.307 水冷离心式697.7-1744.20.281 风冷活塞式69.8-139.50.353 蒸汽压缩式 风冷螺杆式348.9-34890.301 蒸汽单效式348.9-34892.35蒸汽 蒸汽双效348.9-34891.38蒸汽 吸收式 直燃机348.9-34890.0757柴油 表表 2-5 机组经济性比较3 比较选项活塞式、蜗旋式螺杆式离心式吸收式 河 北 联 合 大 学 毕 业 设 计 说 明 书 -7- 目直接膨胀式冷水式 设备费 （小规模）a*、d*bbcc 设备费 （大规模）aabc 运行费ccabc 容量调节 性能 bcacb 维护管理 的难易 abacd 安装面积abbcd 必要层高abbbc 运转时的 质量 abbcd 振动和噪 声 acccb 注：表中 a、b、c、d 表示优先顺序，a*、d*分别表示房间空调器（分体） ，多联式空 调（热泵）机组。 由上面设备容量及机组性能的比较分析，本工程拟选用水冷螺杆式单冷机组。 选择型号为kl-s620的，额定制冷量为620kw 2.4.3 换热设备的选择 热交换设备是暖通空调工程中的常用设备，用于将不同温度的热媒之间进行 热能的转换，如用高温热水或蒸汽加热低温水。对换热设备的要求是传热效率高， 体积小，结构简单和节省金属耗量，维修保养方便，阻力小等特点。 冬季空调供热介质一般为55-60的热水，在暖通空调重用的比较多有:壳管 式汽-水换热器、浮动盘管式热交换器、板式换热器。 板式换热器的特点是结构紧凑、体积小，拆洗方便，承压能力高。另外，板 式换热器还有一个突出的特点是能在小温差下传热，因而得到广泛的使用。 因此此工程采用板式换热器。 2.5 空调系统的选择空调系统的选择 2.5.1 空调系统设计的基本原则 (1)选择空气调节系统时，应根据建筑物的用途、规模、使用特点、符合变 化情况与参数要求、所在地区气象条件与能源状况等，通过技术经济比较确定； 当各空气调节区热湿负荷变化情况相似，宜采用集中控制，各空气调节区温湿度 波动不超过允许范围时，可集中设置共用的全空气定风量空气调节系统。需分别 控制各空气调节区室内参数时，宜采用变风量或风机盘管空气调节系统，不宜采 河 北 联 合 大 学 毕 业 设 计 说 明 书 -8- 用末端再热的全空气定风量空气调节系统； (2)选择的空调系统应能保证室内要求的参数，即在设计条件下和运行条件 下均能保证达到室内温度、相对湿度、净化等要求； (3)综合考虑初投资和运行费用，系统应经济合理； (4)尽量减少一个系统内的各房间相互不利的影响； (5)尽量减少风管长度和风管重叠，便于施工、管理和测试； (6)各房间或区的设计参数值和热湿比相接近污染物相同，可以划分成一个 全空气系统。对于定风量单风道系统，还要求工作时间一致，负荷变化规律基本 相同。 2.5.2 空调方案的确定 目前集中空调的空调方式，大致可以分为全空气系统和风机盘管加新风系统。 比较如表2-6所示。 通过比较可以发现全空气系统适用于面积较大，空间较高人员较多的房间以 及房间温度，湿度要求较严格的空调系统。全空气系统所选用的空气处理设备一 般是组合式空调器。因此全空气系统对空气的过滤，消声及房间温，湿度控制都 比较容易处理。另外，全空气系统的新风调节方便，可以根据需要调节新风，会 风比。过渡季节可实现全新风送风，充分利用天然冷源，可节约能源，降低运行 费用。 表表 2-6 集中式系统和风机盘管+独立新风比较4 比较 项目 集中式风机盘管加新风 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 有时可以布置在屋顶上 只需要新风空调机房面积 风机盘管可以安装在空调房间里 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 支风管和风口过多时不易平衡 放室内时，不接送、回风管； 当系统和新风系统联合使用时，新风 量较小 维护 运行 空调与制冷设备集中在机房内， 便于管理和维修 布置分散，维护与管理不便，系统复 杂，易漏水 河 北 联 合 大 学 毕 业 设 计 说 明 书 -9- 温湿度 控制 可严格控制温度和相对湿度室内要求严格时，难以满足要求。 空气过滤与 净化 可以采用初效、中效和高效过滤器，满足 室内空气清洁的不同要求。采用喷水室时， 水与空气直接接触，易受污染，须经常换 水 过滤性能差，室内清洁度要求较高时 难于满足 消声隔 震 可以有效的采取消声和隔震措施 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，使各个房间互 相污染。当发生火灾时会通过风管迅速蔓 延 各个房间之间不会互相污染 使用寿 命 使用寿命长使用寿命长 安装设备和风管安装工程量大，周期长安装投产快 节能和经济 可以根据室外气象参数变化实现全年多工 况节能运行；对热湿负荷不一致或室内参 数不同的多房间不经济；部分房间停止空 调，系统仍运行，不经济 灵活性大，节能效果好 盘管可冬夏兼用，内壁结垢，降低传 热效率 无法实现全年多工况调节 2.6 水系统的选择水系统的选择 2.6.1 冷却设备初步设计 考虑到中央空调系统所需冷却流量大，因此冷却水采用循环水冷却，这样才 比较节约水资源。为节省投资，采用屋顶冷却塔形式。 2.6.2 开闭选择 表表 2-7 水系统比较表4 类型闭式开式 特征管路系统不与大气相接 仅在系统最高点设置膨胀 管路系统与大气相通 适宜的空调系统风机盘管和有水 冷式表冷器的系统 有喷水室的系统 优点1.管道与设备不易腐蚀 2.不需克服静水压力， 水泵压力，功率均低 3.系统简单 与蓄热水池连接比较简单，冷水 箱有一定蓄冷能力，可以减少开 启冷冻机的时间，增加能量调节 能力，且冷水温度波动可以小一 些 缺点蓄冷能力小，低负荷时冷冻机也需 要经常开动；膨胀水箱的补水有时 需要加加压水泵 冷水与大气接触；易腐蚀管道； 水泵要克服静水压力，耗电大， 采用自流回水时回水管径大因而 投资较高些 河 北 联 合 大 学 毕 业 设 计 说 明 书 -10- 由上表比较可知选择闭式系统。 2.6.3 管制的选择 表表 2-8 水系统管制比较4 水系统二管制三管制四管制 特点供回水管各一根，夏季 供冷水，冬季供热水， 简便；投资省；冷热水 两相差较大 盘管进口处设有三通阀，由室内 温度控制装置控制按需要供应冷 水或热水；使用同一根回水管， 存在冷热量混合损失；初投资较 高 供冷、供热的供回水 管均风开设置，灵活 实现同时供冷供热。 管路复杂，投资高， 占空间 由于本工程没有同时供冷和供热的需要，且考虑节能和系统简洁采用常用的 双管制。 2.6.4 定、变水量选择 表表 2-9 定变水量优缺点比较表4 类型定流量变流量 特征系统中的水量保持定值，负荷变化 时改变供回水温度来匹配 供回水温度保持定值，负荷变化 时改变系统中的水量来匹配 优点系统简单，操作方便。不需复杂的 的自控系统 输送能耗随流量的减少而减低， 配管设计可考虑同时使用系数， 管径相应减小 缺点配管设计不能考虑同时使用系数， 输送能耗始终处于最大值 系统复杂。必须配自控系统 通过上表比较，并考虑到节能，所以选择变流量水系统。 2.6.5 同、异程选择 表表 2-10 同程和异程系统比较表4 类型同程异程 特征供回水干管水流方向相同，经过每一 环路的管路长度相等 供回水干管水流方向相反，经过每一 环路的管路长度不等 优点水量分配、调节方便。便于水力平衡。不需回程管，管道长度较短，管路简 单，投资较低。 缺点需回程管，管道长度较长，投资较高。水量分配、调节难。不便于水力平衡。 通过上表比较，同时考虑到此工程风机盘管分布房间不规整，同程式布管不 方便且浪费管材。所以选择异程式系统。 2.6.6 水泵初步设计 根据规范手册，一台制冷机对应的用一台冷冻水泵和一台冷却水泵。水泵要 配以变频调速装置。 河 北 联 合 大 学 毕 业 设 计 说 明 书 -11- 水泵安装方案见表2-11。 表表 2-11 水泵安装方案比较表4 连 接 方 式 一次泵先串联后并联一次泵并联后串联二次泵 示 意 图 制冷机 制冷机制冷机 制冷机 制冷机 制冷机 优 点 控制及运行管理简单，各冷水 机组干扰少，水量保证性高效 接管相对较方便，机房布 置整洁有序 1、可实现水泵变流量 2、节省输送能耗 3、适应供水分区不同压 降 4、系统总压力低 缺 点 由于水泵与冷水机组布置位置 影响，造成管道相对较多，并 且尤其要注意，水泵与冷水机 组之间的管道放空气问题 1、阀门，附件多 2、要求自动联锁起停的工 程 3、电动蝶阀与对应水泵起 停顺序将受限，先开水泵 后开电动蝶阀 1、系统较复杂 2、投资稍高 为节省输送能耗，实现变流量，如今大多数机组在出厂前已经完成了机组的 自我保护及冷量调节等控制。所以一次泵也可以变流量运行。 河 北 联 合 大 学 毕 业 设 计 说 明 书 -12- 第二章 冷负荷的计算 在空调工程设计中，存在两种冷负荷计算的计算方法：一为谐波反应法（负 荷温差法），一为冷负荷系数法。冷负荷系数法是在传递函数的基础上为便于在 工程中进行手算而建立起来的一种简化计算法。通过冷负荷温度与冷负荷系数直 接从各种扰量值求得各分项逐时冷负荷。谐波反应法（负荷温差法）计算的冷负 荷的形成包括两个过程：一是由于外扰（室外综合温度）形成室内得热量的过程 （既外扰量）。此过程考虑外扰的周期性以及围护结构对外扰量的衰减和延迟性。 二是内扰量形成冷负荷的过程。此过程是将该热扰量分成对流和辐射两个成分。 前者是瞬时冷负荷的一部分，后者则要考虑房间总体蓄热作用后才化为瞬时冷负 荷。两部分叠加即得各计算时刻的冷负荷。本设计运用的是谐波反应法进行冷负 荷计算，热负荷采用稳态计算方法。 3.1 房间负荷计算方法房间负荷计算方法 (一)、外墙和屋面传热冷负荷计算公式 外墙或屋面传热形成的计算时刻冷负荷q(w)，按下式计算： q=kft- (3-1) 河 北 联 合 大 学 毕 业 设 计 说 明 书 -13- 式中 f计算面积，； 计算时刻，点钟； -温度波的作用时刻，即温度波作用于外墙或屋面外侧的时刻， 点钟； t-作用时刻下，通过外墙或屋面的冷负荷计算温差，简称负荷 温差，。 注：例如对于延迟时间为5小时的外墙,在确定16点房间的传热冷负荷时,应取 计算时刻=16,时间延迟为=5,作用时刻为=16-5=11。这是因为计算16 点钟外墙内表面由于温度波动形成的房间冷负荷是5小时之前作用于外墙外表面 温度波动产生的结果。 当外墙或屋顶的衰减系数12462 50 80 100 125 150 说明：dn=15mm的管道不推荐使用。立管的公称直径，应与同等负荷的水平干管的公称 直径相同。 4、冷凝水管设计注意事项 河 北 联 合 大 学 毕 业 设 计 说 明 书 -34- 沿水流方向，水平管道应保持不小于千分之一的坡度；且不允许有积水部 位。 当冷凝水盘位于机组负压区段时，凝水盘的出水口处必须设置水封，水封 的高度应比凝水盘处的负压（相当于水柱高度）大50左右。水封的出口，应与 大气相通。 采用聚氯乙烯塑料管时，一般可以不必进行防结露的保温和隔汽处理。 采用镀锌钢管时，通常应设置保温层。 冷凝水立管的顶部，应设计通向大气的透气管。 设计和布置冷凝水管路时，必须认真考虑定期冲洗的可能性，并应设计安 排必 要的设施。 河 北 联 合 大 学 毕 业 设 计 说 明 书 -35- 第七章 制冷机房的设计 7.1 方案设计方案设计 该机房制冷系统为两管制系统，即冷却水供/回水管、冬季供热供/回水管系 统。 经冷水机组制冷后的7的冷冻水通过冷冻水供水管到达分水器，再通过分 水器分别送往图书管的各个区域，经过空调机组的12的冷冻水回水经集水器再 由冷冻水回水管返回冷水机组，通过冷水机组中的蒸发器实现降温过程。 从冷水机组出来的37的冷却水经冷却水供水管到达冷却塔，经冷却塔冷却 后返回冷水机组，如此循环往复。 考虑到系统的稳定安全运行，系统中配备补水系统，软化水系统，水处理系 统等附属系统。 7.2 设备冷负荷的计算设备冷负荷的计算 根据以上分析计算冷冻站的设计最大冷负荷，作为选择冷水机类型、台数、 确定冷冻站规模的依据。根据冷负荷计算的总冷负荷可知道本建筑中冷水机组承 担的设计计算冷负荷为：531kw。 7.3 制冷机组的选择制冷机组的选择 本设计选用开立的134a水冷螺杆系列机组。 选择的水冷冷水机组型号为kls620，其性能技术性能参数为：制冷量 620kw,数量1台。制冷剂为r134a，冷冻水进水温度为12，出水温度为7，冷 冻水流量130m3/h,水侧阻力80kpa,接管规格dn150；冷却水进水温度30，出水温 度35，冷却水流量159m3/h,水侧阻力80kpa，接管规格dn150，外形尺寸：长 4600mm,宽1800，高1800mm，机组重量5700kg。 7.4 冷冻水泵的选型冷冻水泵的选型 1.水泵的选型主要要注意以下几点： 首先要满足最高运行工况的流量和沿程，并使水泵的工作状态点处于高效率 范围。 泵的流量和扬程应有1020的富裕量。 多台泵并联运行时，应尽可能选择同类型号水泵。 河 北 联 合 大 学 毕 业 设 计 说 明 书 -36- 2.扬程的计算 由前面的水力计算可知，并联在分集水器间环路的压力损失为p118kpa 机房内冷冻水管道水力计算。 已知冷水机组水阻力为80kpa，因此环路总阻力为： p118+80198kpa 机房内由于空间不是很大，管段长度不长，相对来说阻力较小，在这里就不 一一计算，具体请参见机房的平面图，这里乘一个1.05的倍数，作为估算。 因此扬程为：p=1981.05=207.9kpa 3.流量计算 该建筑空调系统每台水泵最大流量为一台冷水机组总的流量，g=130m3/h， 4.水泵选择 富裕量取15，因此总流量为，g=130（1+15）=149.5 m3/h,总阻力 p207.9（1+15）239kpa。 水泵所要达到的流量为149.5m3/h，沿程239kpa（1mh2o=9.8067kpa），合为 24mh2o，根据流量和沿程查选型材料。选用上海凯泉单级离心泵，型号为： kqw125/125-15/2。其参数如下：流量158.4m3/h，沿程22-26.6 mh2o，电机功率 15kw，转速2960r/min，重量191kg，数量3台，两台工作，一台备用。 7.5 空调冷却水系统设计空调冷却水系统设计 7.5.1 冷却水系统类型的确定 采用开式冷却水系统，对于开式冷却水系统的水质，应符合现行国家标准 工业循环冷却水处理设计规范的要求，考虑到城市用水问题，该建筑位于城 市区域，因此不适合采用直流式供水系统，故采用循环冷却水系统，该类冷却水 系统在空调工程中大量采用，只需要补充少量的补给水，但也需要增设循环水泵 合冷却构筑物，通风方式采用机械通风冷却循环系统，采用机械通风冷却塔，用 自来水补充，由于冷却水量、温度、压力等参数直接影响到制冷机的运行工况， 尤其在当前空调工程中大量采用自控程度高的各种冷水机组，因此机械通风循环 系统被广泛地应用。 河 北 联 合 大 学 毕 业 设 计 说 明 书 -37- 7.5.2 冷却塔的选择 由前面的冷水机组选型可知，冷水机组的冷却水量为：159 m3/h，根据冷却 水量及进出水温度选用冷却塔。选取北京泰兴玻璃缸制品有限公司生产的dbnl3j 系列低噪音集水型逆流式玻璃缸冷却塔型号为dbnl3200，其主要参数为：冷却 水量为200 m3/h，进出水温度为37/32，温差为5，主要尺寸为 46235134mm，风量为168000 m3/h，风机直径为3400mm，电机功率为7.5kw，重 量为3648kg，进水压力为35kpa，塔直径为5m。选择2台冷却塔，不设备用，置于 屋顶。 7.5.3 冷却水泵的选择 冷却水系统水力计算草图见图7-1，水力计算方法同冷冻水系统计算方法一 样，其计算结果见表7-1。 a b c e d 图 7-1 冷却水系统图 表表 7-17-1 冷却水系统水力计算表 注：1、这里的长度是估算出来的，从一层机房到屋顶右侧的冷却塔大概的长度就是： 4.35=21.5m，加上在一层顶棚内的横向走管共取 30 米。 2、局部阻力系数，弯头有 5 个，其间还有碟阀等，局部系数采用估算的方法。 由上述计算可知克服管道阻力为：p55.2kpa。 扬程计算公式： hp=hf+hd+hm+hs+ho (7-1) 序号 流量(m3/h)管径管长(m) (m/s) r(pa/m)py(pa) 动压(pa) pj(pa)py+pj(pa) a-b159dn150 302.311 364.301 10929.02 5 2656.423 13282.114 24211.137 b-c159dn150 42.311 364.301 1457.203 2 2656.423 5312.846 6770.049 d-e159dn150 302.311 364.301 10929.02 5 2656.423 13282.114 24211.137 小计55192.323 河 北 联 合 大 学 毕 业 设 计 说 明 书 -38- 其中 hf，hd冷却水管路系统总的沿程阻力和局部阻力，mh2o； hm冷凝器阻力，mh2o； hs冷却塔中水的提升高度（从冷却盛水池到喷嘴的高差） ，mh2o； 冷却塔喷嘴喷雾压力， ，约等于 5 mh2o。 冷却水管路系统总的沿程阻力和局部阻力取hf+hd 5.5 mh2o 查取冷水机技术参数，冷凝器阻力为hs 80kpa8 m mh2o 冷却塔中水的提升高度hs1.5 mh2o 冷却塔喷嘴喷雾压力ho5 mh2o hp5.5+8+1.5+520 mh2o 取10%的安全系数，所以冷却水泵的扬程为hp201.122 mh2o 已知冷却水量为159m3/h，考虑10的富裕量，因此g159（1+20） 190.8m3/h，p22，根据g、p查标准双吸式离心泵型号为8sh-13a，2台，两 用。其参数如下：流量198m3/h，扬程24m，电机功率25kw，转速2950r/min，重量 219kg。 7.6 补水系统的确定补水系统的确定 膨胀水箱容积计算:vp=atvs m3 (7-2) vp膨胀水箱有效容积（即从信号管到溢流管之间高差内的容积）m3 a 水的体积膨胀系数，a=0.0006 l/ t最大的水温变化值 vs系统内的水容量 m3，即系统中管道和设备内总容水量 表表7-27-2 水系统中总容水量（l/m2建筑面积） 供暖系统： 当95-70c供暖系统 v=0.031vc 系统型式全空气系统空气-水空调系统 供冷时0.400.550.701.30 供暖时1.252.001.201.90 河 北 联 合 大 学 毕 业 设 计 说 明 书 -39- 当110-70c供暖系统 v=0.038vc 当130-70c供暖系统 v=0。043vc 式中v膨胀水箱的有效容积（即相当于检查管到溢流管之间高度的容积），l vc系统内的水容量，l。 在本工程中采用全空气系统的面积为4809m2,采用空气水系统的面积为9536 m2. 所以系统总的容水量为： 4089 0.52244.5 9536 19536 l l 总的容水量为2044.5+9536=11580.5l 则：vp=0.0006 （32.7-7）11580.5=178.57l 本工程采用襄式自动给水落地式膨胀水箱，查山东水王落地式膨胀水箱样本， 选择型号xzg（p）0.81-5023安放在机房，具体布置见机房布置图。 冷冻水的补水量为循环水量的3%4%，这里取3%。 由水力计算可知系统总的循环水量为237m3/h,所以冷冻水的补水量为 237m3/h 3%=7m/h 补水泵扬程h=最高用水设备标高+5 mh2o. 所以补水泵的扬程为4.3*5+5=26.5 mh2o 补水泵的选择：根据上述指标选上海熊猫集团生产的fwg、fwgr40-160a，流 量1.14-1.64-2.17l/s ,扬程29-28-26.3，功率1.5kw，两台（一用一备） 又补水箱的大小应满足补水泵能连续运行1.52.5小时，这里取2.0小时。 所以 补水箱的容积为 v=2.07 m314m3 7.7 换热设备的选择换热设备的选择 7.7.1 换热器的计算 1.换热器的面积 (7-3) pj q f kbt 式中 q - 换热量，w; k - 传热系数，w/(m2.); b - 考虑水垢的系数； 河 北 联 合 大 学 毕 业 设 计 说 明 书 -40- tpj -对数平均温差 2.板式换热器具有传热效率高，压力损失小，结构紧凑，拆装方便，操作灵 活等特点。广泛用于采暖、空调工程中。 由热负荷的计算可知，总的热负荷为860.7kw。考虑15%的富裕系数，则设计 热负荷为q=860.71.151230kw 市政热网的供回水温度为95/70，空调采暖的设计温度为60/50。 则 对数平均温差为 (9560)(7050) 26.8 9560 ln 7050 pj t 确定传热系数k 假定冷侧流速为0.4m/s,热侧流速为1m/s.查br12型传热特性曲线，得 k=4300 w/(m2.)，水垢系数板式换热器可不考虑。则换热面积为 m2 1230000 10.67 4300 26.8 f br12型板式换热器的单片换热面积为0.12 m2 ，则需要89片。 通道截面积为0.00072 m2，通过流量为 kg/h, 1230000 123000 10 串联片数为片，取45片。 89 44.5 2 则 实际流速为 m/s 123000 1.05 0.00072 3600 17 1000 v 河 北 联 合 大 学 毕 业 设 计 说 明 书 -41- 与假定流速基本符合，最后按厂家给出了组合片数选用。选br12型，总传热 面积10.89 m2，总片数90片，流动阻力位0.04mpa。 7.7.2 冬季热水工况 采用冬夏季分别设置一套水泵的方式。因为冬季供回水温差是夏季供回水温 差的2倍，且本工程冬季热负荷比夏季冷负荷要小，所以冬季流量必定要比夏季 小，并导致管网压降减少。根据前面热负荷估算可知冬季热负荷为860.7kw，冬 夏季热负荷比为0.6。所以冬季的热水流量应是夏季是0.3倍，根据h=sq2，冬季的 水泵扬程约为夏季的0.1倍，据此并考虑15%的富裕量选择水泵。 所以流量 q=0.45237.2 =106.74 m3/h 扬程 h=（118+40）1.15=181.7kpa 选择上海凯泉kqw100/125-11/2，两台（一用一备）。流量19.4-27.4- 33.3l/s,扬程23.5-20-14mh2o。 河 北 联 合 大 学 毕 业 设 计 说 明 书 -42- 第八章 水系统附件的选型 8.1 机房内集管的设计机房内集管的设计 查暖通空调动力p156知多于两路供应的空调水系统，适宜设分集水器， 分集水器的直径应按总流量通过时的断面流速（0.51.0m/s）初选，并应大于最 大接管开口直径的2倍。 该工程冷冻水系统的总流量g = 237.2 m3/h = 0.066m3/s 最大接管管径为 dn100。 集管初选直径 流速v 取 0.6m/s 4g d v d = = 0.374m = 374 mm 4 6.014.3 066.0 两倍的最大接管管径为 2 200 = 400 mm 374 mm 所以，取集管管径为 dn400。 8.2 水系统的排气水系统的排气 供回水干管水流速度1.5m/s 左右，顺水流方向取上升坡度取0.003=3，且 在供回水立管最顶端设自动排气阀，集气罐，立管与自动排气阀、集气罐。连接 散热器和连接风机盘管的支管，取0.01的坡度。 表表 8-1 设备接管方式 设备连接水方式坡度方向 新风机组上进下出沿水流取下坡 风机盘管下进上出沿水流取上坡 8.3 冷却水、冷冻水电子水处理器冷却水、冷冻水电子水处理器 根据冷却水流量 237m3/h，选用 2 台 dsg 系列电子水处理器见表 8-3： 表表 8-28-2 水处理器设备表 型号 额定流量 （m3/h） 进出口管径 （mm） 安装尺寸 ld（mm） dsg-15w300-500150800600 河 北 联 合 大 学 毕 业 设 计 说 明 书 -43- 结 论 经过一个学期的学习和调查，完成了本次设计。这次设计的是一个火锅店的 空调系统，火锅店有它本身自己的特点，不仅有大空间的接待大厅，还有中等空 间的豪华贵宾包间，还