南京市宿舍楼空调系统设计说明书 课程设计.docx

空气调节课程设计 本 科 课 程 设 计 南京市宿舍楼空调系统设计（说明书）2014年 12月目录摘 要3前 言3第一章、工程概况4第二章、设计依据42.1气象资料42.2室内设计参数42.3建筑材料及构造做法4第三章、空调系统设计53.1冷湿热负荷的概念53.2主要计算公式63.3计算的列举9第四章、送风状态与送风量的确定134.1 新风量的确定134.2送风状态与送风量的确定124.3风机盘管的选型14第五章、风系统管网设计155.1 气流组织与送风形式155.2风道布置原则165.3风管的水利计算16第六章、水系统管网设计176.1冷热水系统的形式186.2空调管理系统设计主要原则196.3空调水系统的水力计算原理206.4空调水系统的水利计算226.5冷凝水管的设计23参考文献24摘要本设计为南京市宿舍楼空调设计。通过方案比较，在负荷计算的基础上，采用了风机盘管加新风系统形式。风机盘管加新风系统采用温湿独立控制，风机盘管承担室内全部湿负荷和室内冷负荷，新风冷负荷由新风机组承担。关键词：中央空调；风机盘管加新风系统；新风；前言随着我国国民经济水平的不断提高，建筑业也在持续稳定地向前发展。和前几年建筑业的发展相比，目前的发展商将眼光放的更远，他们不再片面的追求容积率及如何将开发成本降得越低越好，而是更多的考虑以人为本，开发真正舒适度高、建筑质量高的居住、公用及商用建筑。 近年来人们对室内空气的温湿度、洁净度和空气品质问题越来越重视。良好的室内环境有助于提高工作人员的办公效率，并且能提升办公人员的身体健康。高标准的生活工作环境奖成为人们追求的目标。同时由于能源的紧缺，节能问题越来越引起人们的重视。因此迫切需要为公用办公建筑物安装配置节能、健康、舒适的中央空调系统来满足人们对高生活水平高工作环境的追求。第一章 工程概况本建筑系学校宿舍楼建筑，位于江苏南京地区，地上3层，其中地上一层层高为4.2米，地上二层层高为3.2米，地上三层层高为3.2米，空调建筑面积为：556m2，具体的建筑概况详见施工图。本空调采用的热源是燃气锅炉。空调冷水供回水温度参考值为7/12，采用水冷冷水机组提供冷冻水。第二章 设计依据2.1 室外设计参数冬季空调室外计算干球温度： -4.1； 冬季通风室外计算温度： 2.4； 夏季通风室外干球计算温度： 31.2 ； 夏季空调室外计算干球温度： 34.8 ；夏季空调室外计算湿球温度： 28.1 ；夏季空调室外计算日平均温度： 31.2 ； 冬季空调室外计算相对湿度： 76%； 冬季室外平均风速： 2.4m/s； 夏季室外平均风速： 2.6m/s；冬季室外大气压力： 102550.00pa；夏季室外大气压力： 100430.00pa。2.2 室内设计参数：房间类型夏季冬季新风量（m3/h人）温度()相对湿度(%)气流平均速度(m/s)温度()相对湿度(%)气流平均速度(m/s)宿舍26600.320500.2302.3建筑材料及构造做法墙体：外墙为240砖墙，内外粉刷，内墙采用120砖墙；传热系数：k=0.77 延时时间：=11 衰减系数：=0.15 热惰性：d=3.95楼板：面层20+钢筋混凝土楼板80+粉刷25；传热系数：k=0.99 延时时间：=6 衰减系数：=0.36 热惰性：d=1.56屋面：保温屋面，二毡三油绿豆砂+水泥砂浆+水泥膨胀珍珠岩70mm+石油沥青隔气层+钢筋混凝土板+白灰传热系数：k=0.48 延时时间：=12 衰减系数：=0.16 热惰性：d=4.1外窗：单层玻璃钢窗，玻璃采用5mm普通玻璃，窗高见图纸，内遮阳材料为灰白色活动铝百叶帘，无外遮阳。传热系数：k=0.77 延时时间：=11 衰减系数：=0.15 热惰性：d=3.95第三章 空调系统设计由于室内压力稍高于室外大气压，故不需考虑由于外气渗透所引起的冷负荷。查表得，内墙的放热衰减度vf=1.4，楼板的放热衰减度vf=2.2，查表得该建筑类型属于中型。3.1冷、湿、热负荷概念为了保持建筑物的热湿环境，在某一时刻需向房间供应的冷量称为冷负荷；为了维持房间相对湿度恒定需从房间除去的湿量称为湿负荷。房间冷、湿负荷也是确定空调系统送风量及各种设备容量的依据。主要冷负荷由以下几种：1 外墙及屋面瞬变传热引起的冷负荷；2 内围护结构冷负荷；3 外玻璃窗瞬变传热引起的冷负荷；4 透过玻璃窗的日射得热引起的冷负荷；5 设备散热引成的冷负荷；6 人体散热引起的冷负荷；7 照明散热引起的冷负荷；8 人体潜热产生的冷负荷；在冷负荷的计算方法上，本设计采用法计算空调冷负荷。主要热负荷包括围护结构的耗热量和加热由门窗缝隙渗入室内的冷空气耗热量；其中围护结构的耗热量包括基本耗热量和附加耗热量（朝向修正、风力附加、外门开启附加、高度附加等），由于在空调房间内的空气为正压，故由门窗缝隙渗入室内的冷空气耗热量不予考虑。主要湿负荷有人体散湿量和敞开水表面散湿量，根据本建筑的特点，只计算人体散湿量。3.2主要计算公式 3.2.1冷负荷计算公式1.外墙和屋面瞬变传热引起的冷负荷 (4-1)计算时间，h； 温度波传到内表面的时间延迟，h； -温度波作用于围护结构内表面的时间，h； k围护结构传热系数，/(m2)； f围护结构计算面积，m；2 围护结构的冷负荷计算温差，简称负荷温差；2.外玻璃窗瞬变传热引起的冷负荷 （4-2）外玻璃窗瞬变传热引起的冷负荷，； 外玻璃窗传热系数，w/(m2)； 窗口面积，m2 ； 计算时刻的负荷温差，空气调节附录2-12；3.透过玻璃窗的日射得热引起的冷负荷 (4-3)窗的有效面积系数；单层刚窗0.67； 地点修正系数，取=1，见空气调节附录2-13； 窗内遮阳设施的遮阳系数；窗玻璃的遮阳系数，见简明空调设计手册 附录2-7； 计算时刻时，透过有内遮阳外窗的负荷强度，w/ m2 ；f窗口面积，m2 ；4.设备散热引起的冷负荷； （4-4）设备的实际散热量，； 设备投入使用的时间，h；从设备投入使用的时刻到计算时刻的时间，h； 时间设备散热的冷负荷系数，见简明空调设计手册； 5.人体散热形成的冷负荷；(1)人体显热散热形成的冷负荷 (4-5) 不同室温和劳动性质成年男子显热散热量，w；室内全部人数；群集系数，由简明空调设计手册表2-14查得；人员进入空调房间的时刻，h；人员进入房间时到计算时刻的时间，h； 时间人体显热散热量的冷负荷系数；(2)人体潜热散热形成的冷负荷 不同室温和劳动性质成年男子潜热散热量，w； 室内全部人数； 群集系数，由简明空调设计手册表2-14查得； 6.照明散热形成的冷负荷白炽灯 荧光灯 照明灯具所需功率，； 镇流器消耗功率系数，当明装的镇流器装在空调房间内时，取 =1.2，当暗装荧光灯镇流器装设在顶棚内时，可取 =1.0； 灯罩隔热系数，灯罩有通风孔时，=0.50.6；无通风孔时，=0.60.8；开灯时刻，h；从开灯时刻到计算时刻的时间，h； 时间照明散热的冷负荷系数，见简明空调设计手册； 3.2.2湿负荷的计算公式 本工程仅存在人体散湿量，可按下式计算： 人体散湿量，kg/h； 成年男子的小时散湿量，g/h；由简明空调设计手册表2-15 室内全部人数； 群集系数，由简明空调设计手册表2-14查得. 3.2.3热负荷的计算公式1.围护结构传热耗热量1 围护结构的总耗热量（w）； a 围护结构温差修正系数； k 围护结构传热系数（w/m2k）； f 围护结构传热面积（m2）； 供暖室内计算温度（）； 供暖室外计算温度（）； 朝向修正系数； 高度修正系数；两面修正；2.外门冷风侵入耗热量2 2=n1jm n考虑冷风侵入的外门附加率； 1jm外门的基本耗热量，w；3.3计算列举如上图所示，以房间309为列，计算房间的负荷， 房间的各维护结构的冷负荷系数如下表所示 房间309的冷负荷如下表所示，其它房间冷负荷见附表 房间309的热负荷计算如下表所示，其它房间热负荷见附表 各个房间的湿负荷如下表所示第四章 送风状态与送风量的确定4.1 新风量的确定最小新风量的确定原则：一个完善的空调系统，除了满足对环境的温、湿度控制以外，还必须给环境提供足够的室外新鲜空气。从改善室内空气品质角度，新风量多些好；但是送入室内的新风都得通过热、湿处理，将消耗能量，因此新风量宜少些为好。在系统设计时，一般必须确定最小新风量，此新风量通常应满足以下三个要求：1）稀释人群本身和活动所产生的污染物，保证人群对空气品质的要求；2）补充室内燃烧所耗和局部排风量，保证房间的正压；3）新风量不小于上列两项之最大值，且计算所得的新风量的不应小于系统送风的10%。各个房间的新风量和新风冷负荷如下表所示4.2送风状态与送风量确定新风处理到室内空气的焓值，不承担室内负荷，只承担新风负荷。此时，风机盘管全部承担室内显热冷负荷与房间所有湿负荷是有新风负担。空气的处理过程如下图所示。以房间202为例（1）根据设计条件，确定室外状态点w（干球温度：34.8，湿球温度：28.1）和室内状态点n（干球温度：26，相对湿度：60%）。（2）确定室内新风状态点l，通过n点做等焓线，交90%的等相对湿度线即为l点,考虑到1的风机和管道升温，l点往上交85%的相对湿度即为k点。（3）确定送风状态点o。先求热湿比： kgkjwq/181230.122174=e取风机盘管的露点为85%，通过n点做热湿比线交85%的相对湿度线即为o点。（4）确定总的送风量，g=q/(hn-ho)（5）确定m点，连接ko并延长，取mo:mk=新风比，即可以确定m点。（6）确定新风机组负担的冷量和盘管负担的冷量。新风机组负担的冷量为：q1=gw（hw-hl）=0.037(91.64-59.15)=1.21kw盘管负担的冷量为： q2=gh(hn-hl)=2.213kw4.3. 风机盘管的选型 每个房间选用美的fp-102wa-z3-g30，额定风量为825m3/h,额定制冷量为5246w,额定制热量为8740w。 各个房间的处理状态如下表所示。第五章 风系统管网设计5.1 气流组织与送风形式以房间202为例进行设计计算，房间202的新风量为：,房间的尺寸为：长宽高=4.93.93.2m，取房间的送风温差为6。（1）取，所以,相对射程x/ds=17.5。（2）风口离墙为0.5m，则射流的实际射程为，由最小相对射程求得送风口最大直径,选用双层百叶风口，规格为200x450，计算风口当量直径为ds=0.34m。（3）取, =0.8,计算每个送风口的风量为：（4）计算送风口的数量，实际送风速度为vs=2.8m/s。（5）校核送风速度射流服务区断面射流自由度若以工作区风速不大于0.2m/s为标准，则，,可以达到回流平均区速度4.4,故满足要求。5.2 风道布置原则1.合理利用空间，并同建筑结构配合，尽量考虑到美观；2.不能影响工艺及操作；3.管路应尽量短，且转弯少，便于施工与制作；4.考虑到运行调节的灵活性。5.3 风系统水力计算空调风管系统水力计算是为了确定风管尺寸及阻力，为系统选择符合要求的风机。风管阻力计算方法较多，主要有假定流速法、压损平均法和静压复得法等。设计中采用假定流速法进行计算，风管系统中常用的风速如下表：表5.1 风管系统常用风速表管道部位推荐风速(m/s)最大风速(m/s)住宅公共建筑工厂住宅公共建筑工厂风机吸入口3.5454.557风机出口586.5108128.57.5118.514主风道3.54.556.569465.5106.511支风道334.5453.5546.559送风口121.53.534.02.03.03.05.035阻力管段中流体流动的阻力分为沿程阻力和局部阻力。系统总阻力为最不利环路的阻力与管路末端的风口阻力之和。设计计算步骤：1绘制系统平面图，标注各管段长度和风量；2选定最不利环路，划分管段，选定流速；3根据给定风量和选定流速，计算管道断面尺寸ab(或管径d)，并使其符合通风管道的统一规格。再用规格化了的断面尺寸及风量，算出风道实际流速；4根据风量g或实际流速v和断面当量直径d查手册得到单位长度的摩擦阻力；5计算各段的局部阻力；6计算各段总阻力；7检查并联管路的阻力平衡情况。草图如下图所示： 风管的水利计算表如下风系统的总阻力为330pa,加上房间10pa的正压，则总阻力为340pa.风机的风量为：风机的压力为：吊式新风机组的选择：根据一层的新风量为1080m3/h，考虑1.2的安全系数，则新风量为10801.2=1300m3/h,故选型号为lwha020型号的吊式新风机组，额定风量为1500m3/h,额定制冷量为22kw,额定制热量为21.3kw,水流量为1l/s,水阻力为16kpa，风机的功率为0.55kw,出口静压为350pa。第六章 水系统管网设计冷热水系统是指由冷热水机组制备的冷水或热水的供水，由冷水或热水循环泵，通过供水管路输送管路输送至空调末端设备，释放出冷量或热量后的冷水或热水的回水，经回水管路返回冷水机组或换热器。冷却水系统是指利用冷却塔向冷水机组的冷凝器供给循环冷却水的系统。冷凝水系统是指空调末端装置在夏季工况时用来排出冷凝水的管路系统。6.1冷热水系统的形式（1）按循环方式划分空调冷热水系统，按照循环方式，可分为开式循环系统和闭式循环系统。开式循环系统的下部设有回水箱（或蓄冷水池），它的末端管路是与大气相通的。它的特点是：水泵扬程高，（除克服环路阻力外，还要提供几何提升高度和末端资用压力，输送耗电量大；循环水容易受污染，水中含氧量高，管路和设备易受腐蚀；管路容易引起水锤现象；该系统与蓄冷水池的连接比较简单。闭式循环系统的冷水在系统内进行密闭循环，不与大气接触，仅在最高点设膨胀水箱（其功用是接纳水体积的膨胀，对系统进行补压和补水），闭式循环系统克服了开式的缺点，空调冷水系统有闭式和开式之分，而热水系统只有闭式。（2）按供、回制式（管数）空调冷热水系统按照供、回制式，可分为两管制、四管制及分区两管制系统。两管制水系统是指仅有一套供水管路和一套回水管路系统，供水管路夏季供冷水，冬季供热水；而回水管路是夏季和冬季合用的，在机房内进行夏季供冷或或冬季供热的工况切换，过渡季节不使用。系统简单，布置方便，占用建筑面积及空间小，节省初投资。从我国国情出发，两管制系统能满足绝大部分旅馆的空调要求，同时也是多层或者高层民用建筑广泛采用的空调方式。 三管制是冷热水管共用一根回水管，因此冷热混合损失大，运行效率低，而且系统水力工况复杂，难于运行。四管制系统冷水和热水供回水管路全部分设，可以同时满足各个房间不同的供冷和供暖要求，但这种系统初投资高且多占空间，只有条件允许时才能考虑。（3）按供、回水布置方式空调冷热水系统按照供、回水布置方式可分为同程式系统和异程式系统，水通过各末端设备时的路程都相通（或基本相等）的系统为同程式系统。同程式系统各末端的水阻力基本较为接近，有利于水力平衡，因此系统的水力稳定性好，流量分配均匀。在本系统中，层数不高，在这里采用，水平同程的方式。（4）按运行调节方法空调水系统按照运行调节方法，可分为定流量系统和变流量系统。整个冷水环路可分为冷源侧和负荷侧两部分。冷源侧应保持定流量系统运行，理由有：保证冷水机组蒸发器的传热效率；避免蒸发器因缺水而冻裂；保持冷水机组工作稳定，空调水系统是按照定流量还是变流量运行运行均指负荷侧环路而言的。定流量是指系统的循环水量不变，当空调负荷变化时，通过改变供、回水温差来适应。变流量系统是指系统中供、回水温差保持不变，当空调负荷变化，通过改变水量来适应。变流量系统适用于大面积的高层建筑空调全面运行的系统。（5）按循环泵的配置方式空调水系统按照循环泵的配置方式，可分为一次泵系统和二次泵系统。一次泵系统的特点是直接把从空调主机出来的空调水通过管道输送到各末端装置后再回到空调主机，如此循环流动。其流量控制可以通过供、回水总管的旁通管来保持空调主机侧的定流量而让用户侧处于变流量运行。一次泵系统比较简单，控制元件少，且本设计中对水泵的扬程大约在2030米，一般水泵都能满足要求，所以在本设计中采用一次泵系统。二次泵系统理论上能节省冷冻水泵的耗电量，加之初投资比较大，自控要求比较高，且占地面积大，故本设计不采用。6.2 空调管路系统设计主要原则1.空调管路系统应有足够的的输送能力，例如，在中央空调系统中通过水系统来确保通过每台空调机组或风机盘管空调器的循环水量到达设计流量，以确保机组的正常运行。2.合理布置管道：管道的布置要尽能的选用同程式，虽然初投资有所增加，但易于保持环路水系统的稳定性；若采用异程式系统时，设计中应注意各支管压力的平衡。3.确定系统管径时，应保证输送设计流量，并使阻力损失和水流噪声，以获得经济合理的效果。众所周知，管径大则初投资多，但流动阻力小，循环水泵的耗电量就小，使运行费用降低，因此，应当确定一种能使投资和运行费用之和为最低的管径。4.在设计中，应进行严格的水力计算，以确保各个环路之间符合水力平衡要求，使空调水系统在实际运行中有良好的水力工况和热力工况。5.空调管路系统应满足中央空调部分负荷运行时的调节要求；6.空调管路系统设计中要尽可能地采用节能技术措施；7.管路系统选用的管材、配件要符合有关的规范要求；8.管路系统设计中要注意便于维修管路、操作、调节方便。6.3空调水系统的水力计算原理空调水系统阻力一般由三大部分组成，即设备阻力、附件阻力和管道阻力。设备阻力通常由设备生产厂商提供，因此，进行水力计算的主要内容是附件和管件（如阀门、三通、弯头等）的阻力以及直管段的阻力。通常前者也称局部阻力，后者称为沿程阻力。空调水系统的水力计算包括冷、热水系统和冷却水系统两部分的水力计算。1、 空调水系统的管材空调水系统中，常用管材有焊接钢管、无缝钢管、镀锌钢管及pvc塑料管几种。空调冷、热水管道一般采用焊接钢管和无缝钢管，当公称直径dn50mm时，采用无缝钢管（gb8163-87）；dn250mm时，采用螺旋焊接钢管（syb10004-63）。管道在使用之前，应进行除锈及刷防锈漆处理，然后必须进行保温。2、 管内流速无论是局部阻力还是沿程阻力，都与水流速度有关。流速过小，尽管水阻力较小，对运行及控制较为有利，但在水流量一定时，其管径将要求加大，既带来投资（管道及保温等）的增加，又占用了较大的空间；流速过大，则水流阻力加大，运行能耗增加。当流速超过3m/s时，还将对管件内部产生严重的冲刷腐蚀，影响使用寿命。因此，必须合理地选用管内流速。表6.3.1 不同管段管内流速推荐值1水泵吸水管水泵吸水管一般供水干管室内供水立管集管（分水器和集水器）流速/(m/s)1.22.12.43.61.53.00.93.01.24.5注：室内要求安静时，宜取下限；直径大的管段，宜取上限。 表6.3.2不同管径冷水和冷却水管内流速推荐值（单位：m/s）管径/mm400冷水0.50.80.60.90.81.21.01.51.42.01.82.5冷却水1.01.21.21.61.52.01.82.5表6.3.3 不同管径闭式系统和开式系统管内流速推荐值（单位：m/s）管径/mm1520253240506580闭式系统0.40.50.50.60.60.70.70.90.81.00.91.21.11.41.21.6开式系统0.30.40.40.50.50.60.60.80.70.90.81.00.91.21.11.4管径/mm100125150200250300350400闭式系统1.31.81.52.01.62.21.82.51.82.61.92.91.62.51.82.6开式系统1.21.61.41.81.52.01.62.31.72.41.72.41.62.11.82.36.3.1空调管路系统阻力的确定（1)沿程阻力水在管道内的沿程阻力： 式中：摩擦阻力系数，无因次量； 直管段长度，m； 管道内径，m； 水的密度，1000kg/m3； 水流速，m/s； 单位长度沿程阻力，又称比摩阻(pa/m)，冷水管路的比摩阻宜控制在100300pa/m.与气体管网一样，计算摩擦阻力系数的公式与流态有关。室内热水采暖管网、空调冷冻水管网和给水管网流动几乎都处于紊流过渡区，室外管网大多处于阻力平方区。因此，大多用以下公式计算摩擦阻力系数： ； 式中：k当量绝对粗糙度，闭式系统k=0.2mm，开式系统k=0.5mm. re雷诺数，； d管道内径，m。 运动粘度，(/s)。（2）局部阻力局部阻力的通用的计算公式：式中 局部阻力系数；水流速，m/s。计算局部阻力的关键是确定局部阻力系数。（3）水管总阻力水流动总阻力包括沿程阻力和局部阻力，即： 6.4空调水系统的水力计算：如下图所示是冷冻水水利计算用图 下表是水管的水利计算表 考虑到50pa的冷冻机组的阻力损失，总的阻力考虑10%的余量，则水泵的扬程为：水泵的流量为：选用65-160（1）b型泵，水泵的额定流量为：30.5m3/h,水泵的扬程为260kpa。6.5凝水管路的设计：各种空调设备（如风机盘管机组、组合式空调机、新风机组等）在夏季运行时，应对空气进行冷却除湿处理，产生的凝结水必须及时排走。排放凝结水的管路设计，应注意以下要点：1.水封的设置无论空调末端设备的冷凝水盘是位于机组的正压段还是负压段，冷凝水盘出水口处均需设置水封，水封的高度应大于冷凝水盘处正压或负压值。在正压段设置水封是为了防止漏风；在负压段设置水封是为了顺利的排除冷凝水。2.泄水支管冷凝水盘的泄水支管沿水流方向坡度不宜小于0.01，冷