建筑环境与设备工程毕业设计.doc

1、设计任务北京某商场空调设计2、设计参数2.1 夏季空调室内设计参数参数值温度（）相对湿度（%）风速（m/s）26600.32.2夏季室外设计参数参数值干球温度（）湿球温度（）日平均温度（m/s）33.626.329.13、设计资料3.1 空调区面积：2448=1152 m23.2 室内人流密度：每平方米0.5人。3.3 门: 商场正门为123 m2，西门为43 m2 。3.4 照明负荷：40 W/m23.5 墙体：北外墙240mm，序号2，类型型。东和西内墙240mm，序号2，类型型。3.6 南墙为6mm吸热玻璃幕墙。4、相关参数的计算4.1 冷负荷系数法计算冷负荷 我国从20世纪70年代开始对负荷计算方法展开了研究，评议通过了两种冷负荷计算法：谐波反应法和冷负荷系数法。本次设计中我们采用冷负荷系数法。冷负荷系数法是在传递函数法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。与谐波反应法不同，传递函数法计算得热量和冷负荷不考虑外扰是否呈周期性变化，也不用傅里叶级数表示，而是把边界条件按照Z变换离散成按时间序列分布的单位扰量，即为的多项式。该多项式的系数等于该连续函数在相应次幂的采样时刻上的函数值。为了简化计算对日射得热所形成的冷负荷，冷负荷系数法利用传递函数法的基本方程和相应的房间传递函数形成了空调冷负荷系数。对经围护结构传入热所形成的冷负荷，冷负荷系数法利用相应传递函数形成了冷负荷温度。这样，当计算某建筑物空调冷负荷时，则可按照相应条件查出冷负荷系数与冷负荷温度，用一维稳定热传导公式即可计算出日射得热形成的冷负荷和经围护结构传入热所形成的冷负荷。具体计算方法如下：4.1.1 围护结构瞬变传热形成的冷负荷的计算方法1）北外墙瞬变传热形成的冷负荷 计算公式： 式中：外墙瞬变传热形成的逐时冷负荷（W）； 外墙冷负荷计算温度的逐时值（）； 夏季空调室内计算温度（）； 以北京地区气象条件为依据计算出的外墙和屋面冷负荷计算温度的逐时值（），根据外墙的不同类型查附录7查表；不同类型构造外墙和屋面的地点修正值（），根据不同设计地点在附录9中查表，得到北外墙为=0； 外表面放热系数修正值，查表3-7获得=1.04； 外表面吸收系数修正值，查表3-8获得。考虑到城市大气污染和中浅色的耐久性差，建议吸收系数一律采用，即；外墙和屋面的传热面积()此设计中北外墙面积F=485=240 外墙和屋顶的传热系数，根据外墙和屋顶的不同构造，此设计中外墙的传热系数=1.97。根据上述公式计算商场北墙冷负荷见附表。2）内围护结构冷负荷1.为了从环保节能考虑，响应“低碳”理念，因此，我们不在走廊区设置空调。 2.当邻室为通风良好的非空调房间时，通过内墙和楼板的温差传热而产生的冷负荷可按式计算。3.东西两内墙由于参数不同，要分别计算。东、西两内墙计算负荷见附表。3）外玻璃窗瞬变传热引起的冷负荷 在室内外温差作用下，通过外玻璃窗瞬变传热冷负荷引起的冷负荷按下式计算 计算公式：式中：外墙或屋顶瞬变传热形成的逐时冷负荷（W） 夏季空调室内计算温度（） 玻璃窗的传热系数的修正值，根据窗框类型可从附录12中查得=1.0窗口面积(m2),南玻璃幕墙面积=48*5=240 外玻璃窗传热系数，单层结构可查附录10，查得 =6.03 外玻璃窗冷负荷计算温度的逐时值，可由附录13中查得（）； 玻璃窗的地点修正值，可从附录15中查得=0根据上述公式计算东外窗瞬时传热冷负荷见附表。4.1.2 透过玻璃窗的日射得热形成冷负荷的计算方法计算公式：式中：窗口面积(m2)，南玻璃幕墙=485=240 有效面积系数，由附录19查得=1.0 窗玻璃的遮阳系数，由附录17查得=0.83 窗内遮阳设施的遮阳系数，由附录18查得=1.0 各地区的日射得热因数，由附录16查得=302 窗玻璃冷负荷系数，量纲一的量，由附录20至附录23查得。根据上述公式计算透过玻璃幕墙进入日射得热引起的冷负荷见附表 4.1.3 室内热源造成的冷负荷1） 人体散热形成的冷负荷人体向室内空气散发的热量有显热和潜热两种形式。前者通过对流、传导或辐射等方式散发出来，后者是指人体散发的水蒸气所包含的汽化潜热。人体散发的潜热量和显热量中的对流热部分直接形成瞬时冷负荷，而辐射散发的热量将会形成滞后冷负荷。因此应采用相应的冷负荷系数进行计算。 人体显热冷负荷计算公式：式中：人体显热散热形成的冷负荷（W）556人。群集系数，可由表3-14查得， =0.89不同室温和劳动性质成年男子显热散热量（W）由表3-15查得为58W人体显热散热冷负荷系数，可由附录27查得。 人体散湿形成的潜热冷负荷计算公式：式中：人体散湿形成的潜热冷负荷（W）；群集系数 一名成年男子小时潜热散热量（W），由表3-15查得123W全部人数， 556人 人体散热形成的冷负荷为根据上述公式计算得各房间人体散热形成的冷负荷见附表。根据上述计算公式和所得数据表可以得到各分项逐时冷负荷汇总表，以及逐时冷负荷汇总表。由总汇表可知，商场最大冷负荷181679.80W，出现在下午十二点到一点时段。4.2 湿负荷计算湿负荷是指湿源向室内的散湿量，即为维持室内的含湿量恒定需要从房间除去的湿量。此设计中湿负荷只有人体的散湿量. 计算公式为：式中: 人体散湿量（）群集系数，可由表3-14查得，=0.89商场全部人数，556人。 一名成年男子每小时散湿量（），可由表3-15查得 总散湿量： =0.0010.89556184=94.334.3 送风量的计算本次设计采用一次回风式系统。室内状态点的参数为：HNX =57.8g/kgdNX=16.2g/kg 商场： =181.6790.026=6934.31由室内状态点和热湿比线在房间焓湿图中可查得：可以露点送风。露点参数：t=16.2 h=42.4 KJ/kg d=13.5 g/ kg =95%房间的焓湿图按消除余热计算送风量：qm=Qm/hN-hL=181.679/15.4kg/s=11.7kg/s=42120kg/hqm=11.7/1.2m3/s=9.75 m3/s4.4 新风量的计算新风量的多少是影响空调负荷的重要因素之一。新风量少了，会使室内卫生条件恶化，甚至成为“病态建筑”；新风量多了，会使空调负荷加大，造成能量浪费。我们从三方面保证最小新风量，一是考虑人员对卫生的要求。二是考虑室内正压。三是保证最小新风量不小于总送风量的10%。按人员对卫生的要求有q1=11520.518=10368kg/h 若按最少10%的新风量，则有q2=9.75*3600*10%=4247kg/h若按维持室内正压5pa，且换气次数为1.0次，q3=（101352+5）*1152*5*1.0/(273+26)=6801.34kg/h即得修正后的总新风量为：按人员对卫生的要求有q=11520.518=10368kg/h新风比为24.41%。符合要求。 4.5 空调机组处理空气所需冷量的计算4.5.1 混合空气状态点参数的计算本次设计采用一次回风式系统，焓湿图如下，图中为室外状态点，为混合状态点，机器露点即送风状态点。室内状态点的参数为: h=57.8kJ/kg d=16.2g/kg室外状态点的参数为： h=81.8kJ/kg d=23.5g/kg送风状态点 的参数为： h=42.4 kJ/kg d=13.5 g/ kg 房间的焓湿图 新风和一次回风的混合状态点的比焓和含湿量分别为：将数据代入上式中得到:t=28 h=63.6 kJ/kg d=18.0 g/ kg 空调机组处理空气所需冷量的计算 计算公式如下：由于此系统为定风量系统，即计算可得=11.720.3 KW =237.51KW5、设计计算书5.1 空调系统方案的确定,焓湿图如本次设计内容为上海某工厂控制室的空调设计，我们小组采用一次回风式空调系统，采用机器露点送风下：5.2 设备的选择根据总送风量35100，设备所需冷量237.51 KW可选取与空气处理流程相适应的空气处理设备为：浩特普尔（Head-Power）风冷立柜式风管风吹型（HAD50-SW50）(2台并联)其主要技术参数为:制冷量：150.0KW风量：25500机外余压：340室内机组（HAD50）外形图：（单位：mm）尺寸型号ANHH1EFMZGHAD502400130022501450540480300DN40室外机组（SW50）外形图：（单位：mm）尺寸型号ABHSW503000110016005.3 风系统的水力计算5.3.1 水力计算草图水力计算草图见上图，图中括号内的数字表示管段号，括号右边的数字：斜杠左边表示管段流量（m3/s），斜杠右边表示管段长度（m）。5.3.2 水力计算对各管段进行编号,标出管段长度和各管段的流量,如水力计算草图所示：确定最不利环路,为空调机组-110为最不利环路；根据空调系统风管内的空气流速，假定，管段1流速为8m/s，管段2依次假定流速为7m/s，管段3、4、为6m/s，管段6、7、8均为5m/s,管段9、10为4m/s；根据各管段的风量和假定的流速，确定最不利环路上各管段的断面尺寸和单位长度的摩擦阻力；管段1：假定流速为8m/s，根据流量L1=35100m3/h所选管径按矩形通风管道统一规格调整为1600mm800mm，则实际流速V1=7.62m/s，由通风管道单位长度摩擦阻力线算图查的，比摩阻Rml=0.45Pa/m； 同理可求得管段210的管径及比摩阻，具体结果见附表；5）确定最不利环路并联支路1117的管段断面尺寸及单位长度摩擦阻力，具体结果见附表；6）从实用通风空调风道计算法查各管件的局部阻力系数。管段118的局部阻力系数见附表； 7）计算各管段的沿程摩擦阻力和局部阻力，计算结果见附表； 8)水利平衡计算，计算结果发现除了最.5.4风口尺寸与布置1) 根据空调区面积以及建构结构，假定有32个风口，由2个支管上分别携带4个风口 。其中，支管与支管间隔6米，一个支管上的相邻两风口间隔6米。图见附表。2）qm=11.7/1.2=9.75 m3/s假设Vd=3m/s,则风管喉部的面积S=0.1015选择直径为350毫米的圆形散流器。则实际Vd=3.17m/sF=0.9*3.14*0.175*0.175=0.0865V0=Vd/90%=3.52m/sX=1.4*3.52*0.0865/0.5-0.07=2.902.25m3)射程X=kV0F/VX-X0=1.4*3.520.0865/0.5-0.07=2.83m2.25m4)室内平均风速=0.381Rl/(L2/4+H2)1/2=0.381*2.83/(9+4.42)1/2=0.2m/s夏季送冷风，风速为0.2021.2=0.2424 m/s 0.3 m/s满足夏季室内不大于0.3m/s的风速要求。5）校核轴心温差衰减tx= VX/ Vd t0=0.5/3.17*10=1.570CV120C满足温度波动范围要求。且温差风、速均满足要求。附表一 一层商场北外墙逐时冷负荷 （单位：W）一层商场北外墙逐时冷负荷 时间9:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:0019:0020:0021:00tw30.330.0 29.829.830.0 30.330.731.331.932.533.133.634.1td01.040.94tw129.62 29.33 29.13 29.13 29.33 29.62 30.01 30.60 31.19 31.77 32.36 32.85 33.34 tNx26k1.97Fw240CL1712.14 1573.48 1481.04 1481.04 1573.48 1712.14 1897.02 2174.35 2451.68 2729.00 3006.33 3237.43 3468.54 附表二 一层商场东外墙逐时冷负荷 （单位：W）一层商场东外墙逐时冷负荷时间9:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:0019:0020:0021:00tw30.330.0 29.829.830.0 30.330.731.331.932.533.133.634.1td01.040.94tw129.62 29.33 29.13 29.13 29.33 29.62 30.01 30.60 31.19 31.77 32.36 32.85 33.34 tNx26k1.97Fw120CL856.07 786.74 740.52 740.52 786.74 856.07 948.51 1087.18 1225.84 1364.50 1503.16 1618.72 1734.27 附表三 一层商场西外墙逐时冷负荷 （单位：W）一层商场西外墙逐时冷负荷时间9:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:0019:0020:0021:00tw30.330.0 29.829.830.0 30.330.731.331.932.533.133.634.1td01.040.94tw129.62 29.33 29.13 29.13 29.33 29.62 30.01 30.60 31.19 31.77 32.36 32.85 33.34 tNx26k1.97Fw120CL856.07 786.74 740.52 740.52 786.74 856.07 948.51 1087.18 1225.84 1364.50 1503.16 1618.72 1734.27 附表四 一层商场南玻璃幕墙墙瞬时传热冷负荷 （单位：W）一层商场南玻璃幕墙墙瞬时传热冷负荷时间9:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:0019:0020:0021:00tw27.929.0 29.930.831.531.932.232.232.0 31.630.829.929.1td0tw1+td27.929.0 29.930.831.531.932.232.232.0 31.630.829.929.1tNx26t1.93.0 3.94.85.55.96.26.26.0 5.64.83.93.1CWKW5.94FW204CL2302.34 3635.28 4725.86 5816.45 6664.68 7149.38 7512.91 7512.91 7270.56 6785.86 5816.45 4725.86 3756.46 附表五 一层商场南玻璃幕墙墙瞬时日射得热冷负荷 （单位：W）一层商场南玻璃幕墙墙瞬时日射得热冷负荷时间9:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:0019:0020:0021:00CLQ0.280.390.490.840.650.60 0.420.360.320.320.230.210.2Dj，max302Ccs0.83FW204CL14317.70 19942.51 25055.97 42953.10 33237.52 30680.78 21476.55 18408.47 16363.08 16363.08 11760.97 10738.27 10226.93 附表六 人员散热引起的冷负荷人员散热引起的冷负荷时间9:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:0019:0020:0021:00CLQ00.550.640.70.750.790.810.840.860.880.890.910.92qs58n5760.89CLS016353.22 19029.20 20813.18 22299.84 23489.16 24083.83 24975.82 25570.48 26165.15 26462.48 27057.14 27354.47 ql123CL63055合计079408.22 82084.20 83868.18 85354.84 86544.16 87138.83 88030.82 88625.48 89220.15 89517.48 90112.14 90409.47 附表七 一层商场瞬时总冷负荷 （单位：W） 一层商场瞬时总冷负荷时间9:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:0019:0020:0021:00北外墙冷负荷1712.14 1573.48 1481.04 1481.04 1573.48 1712.14 1897.02 2174.35 2451.68 2729.00 3006.33 3237.43 3468.54 西外墙冷负荷856.07 786.74 740.52 740.52 786.74 856.07 948.51 1087.18 1225.84 1364.50 1503.16 1618.72 1734.27 东外墙冷负荷856.07 786.74 740.52 740.52 786.74 856.07 948.51 1087.18 1225.84 1364.50 1503.16 1618.72 1734.27 幕墙传热冷量2302.3443635.284725.8645816.4486664.687149.3847512.9127512.9127270.566785.8565816.4484725.8643756.456幕墙日得热量14317.699219942.509625055.973642953.097633237.51630680.78421476.548818408.470416363.084816363.084811760.967210738.274410226.928人员冷负荷079408.21682084.196883868.18485354.8486544.164887138.827288030.820888625.483289220.145689517.476890112.139290409.4704照 明46080合 计66124.33 152212.96 160908.11 181679.80 174483.99 173878.62 166002.34 164380.90 163242.48 163907.09 159187.55 158131.14 157409.93 附表八 管道水力计算表管段编号流量()()长度l(m)断面尺寸d(mmmm)实际流速()动压()局部阻力系数局部阻力()比摩阻摩擦阻力()管段阻力+()135100101600*8007.6234.830.289.750.454.514.2521755031000*8005.3322.330.449.710.401.210.91315376.2561000*8005.817.050.172.900.321.924.82413162.561000*6304.8420.180.173.430.412.465.89510968.7561000*6304.8814.060.233.230.412.465.696877561000*5004.5714.290.284.000.382.286.2876581.256800*5004.5712.