中国矿业大学建筑环境与能源应用毕业设计空调系统设计.doc

中国矿业大学建筑环境与能源应用毕业设计空调系统设计中国矿业大学毕业设计评阅教师评阅书评阅教师评阅书1评阅教师评语(选题的意义；基础理论及基本技能的掌握；综合运用所学知识解决实际问题的能力；工作量的大小；取得的主要成果及创新点；写作的规范程度；总体评价及建议成绩；存在问题；是否同意答辩等)：成绩： 评阅教师签字： 年 月 日中国矿业大学毕业设计评阅教师评阅书评阅教师评阅书2评阅教师评语(选题的意义；基础理论及基本技能的掌握；综合运用所学知识解决实际问题的能力；工作量的大小；取得的主要成果及创新点；写作的规范程度；总体评价及建议成绩；存在问题；是否同意答辩等)：成绩： 评阅教师签字： 年 月 日中国矿业大学毕业设计答辩及综合成绩答辩及综合成绩答 辩 情 况提 出 问 题回答问题正确基本正确有一般性错误有原则性错误没有回答答辩委员会评语及建议成绩答辩委员会主任签字： 年 月 日院领导小组综合评定成绩院领导小组负责人： 年 月 日摘 要摘要本工程为xxxxxxx空调系统设计，是一座民用办公楼，建筑面积9387 m2。本工程的设计范围为整个建筑的中央空调设计。本工程空调设计大体可分为2个区域进行，本建筑工程设计对象为一座综合楼的空调系统设计，在空调设计的过程中，根据建筑用途的不同，进行了区域的划分。其中一个区域为一层、一层夹层及二层的商场，该区域采用全空气一次回风系统；剩余的其他房间则为另一个区域，主要为办公室和会议室，采用风机盘管+新风系统。本工程空调采用地源热泵的冷热源形式，安全环保，高效节能，减少占地，能源利润率为传统方式的34倍，运行稳定可靠，不存在空气源热泵的冬季除霜等难题；地源热泵机组的运行没有任何污染，可以建造在居民区内，不需要堆放燃料废物的场地；一机多用，灵活安全；地源热泵系统不但可以省去锅炉房，冷却塔及附属的煤场、渣场所占用的宝贵面积，还没有储煤、调压、储油罐等卫生及安全隐患；工况稳定，所以可以设计简单的系统，部件较少，机组运行简单可靠，维护费用低；自动控制程度高，无需专业人员操控。经过这次毕业设计，我更加深入的了解了我们建环专业，更加深入的了解了暖通人在做设计时的辛苦。在这一次的毕业设计中，我又一次的挑战了自己，选择了一个地源热泵机组，而并不仅仅是做一个冷水机组+换热站。在这一次的设计中再一次提高了自己，能够见证自己的成长，我很高兴。关键词：负荷 ；一次回风 ；风机盘管 ；地源热泵4ABSTRACTThis project is designing an air conditioning system for Dezhou electric power comprehensive commercial building, which is a civil office building with an area of 9387 m. The design scope of this project is the central air conditioning design of the whole building.Air conditioning design of the project can be roughly divided into two parts, the design object of construction for a comprehensive building air conditioning system design, in the process of the design of air conditioning, according to the different architectural purposes, division of the region. A region in which layer, an interlayer and on the second floor of the mall, is the region with primary return air system; the rest of the room is for another region, mainly for offices and meeting rooms by fan coil + fresh air system.This project adopts air conditioning cold and heat sources,ground coil heat pump is safety and environmental protection, high efficiency and energy saving, reducing land, energy profit rate is 3 - 4 times in the traditional way, stable and reliable operation, there is no winter air source heat pump defrosting problem; ground coil heat pump system operation without any pollution, can be built in a residential area, dont waste site; the use of a machine, flexible and safe; ground coil heat pump system can not only save the boiler room, cooling tower and valuable area occupied affiliated coal yard, places no slag, coal storage, storage tank, pressure and other health and safety hazards; stable operation, so the system could be a simple design fewer parts, simple and reliable operation, low maintenance cost; a high degree of automation, without professional control.After the graduation design, I have a deeper understanding of the construction of our professional, more in-depth understanding of the hard work of the people in the design. In this time of graduation design, I challenge myself again.by choosing the ground coil heat pump system, not only a chiller and heat transfer station, the easy part. In this time of the design,I improved my ability again. I am very happy to witness the growth of their own.Keywords： load ; primary return system ; fan coil ;ground coil heat pump中国矿业大学2016届本科生毕业设计 第40页1 工程概况 本工程为 空调系统设计，是一座民用办公楼，建筑面积9387 m2。本工程的设计范围为整个建筑的中央空调设计。1.1土建资料1.1.1建筑概况建筑面积：9387 m2 地下车库层高：4.85m地上建筑层高：4.0m/3.5m/4.2m 地上建筑净高：3m/2.5m/3.2m每层吊顶距梁0.6m 每层梁距顶0.4m单栋建筑面积大于300 m2的建筑，或单栋建筑面积小于或等于300 m2时但总建筑面积大于1000 m2的建筑群，应为甲类公共建筑。由此可知，本建筑为甲类公共建筑。本工程建筑所在城市建筑热工设计分区为寒冷B区。经计算，建筑体形系数为0.3。满足建筑节能规范要求。本工程建筑为商场和办公楼，每天使用时间为08：0028:00。因此，空调系统的开启和关闭时间可取07：0019：00。本工程建筑空调设计室内温度为26，湿度为65。1.1.2墙体结构 外墙：轻集料混凝土砌块框架填充墙，保温层为玻璃棉（矿棉，岩棉）板，厚度取80mm，综合传热系数K=0.46W/(m2)；=0.34；=8。自外而内：1.外装饰层2.通风空气层3.保温层4.190mm轻集料混凝土空心砌块5.15mm内墙面抹灰 内墙：砂浆+混凝土多空方砖（240mm）+砂浆综合传热系数K=1.66W/(m2) ；=0.27；=9；vf=2.0。1.1.3屋面结构采用卵石层屋面，浅色表面。保温材料：挤塑聚苯板，厚度取70mm。综合传热系数K=0.43W/(m2) ；=0.21；=9；吸收系数=0.45。自上而下：1.卵石层2.保护薄膜3.保温层4.防水层5.15mm厚水泥砂浆找平层6.最薄30mm厚轻集料混凝土找坡层7.150mm厚钢筋混凝土屋面板1.1.4楼板结构综合传热系数K=0.42W/(m2) ；=0.33；=6；vf=2.6。自上而下：1.细石混凝土2.现浇混凝土楼板3.挤塑聚苯板70mm4.聚合物砂浆（网格布）+涂料1.1.5门窗结构外窗：采用铝合金窗框间隔层为12mm内充空气的辐射率5m时，不宜大于15。每小时换气次数： 不宜小于5次，高大房间按其冷负荷通过计算确定出口风速： 与送风方式、送风口类型、安装高度，室内允许风速、噪声标准等因素有关送风方式： 1侧面送风 2散流器平送 3孔板下送 4条缝口下送 5喷口或旋流风口送风空调风系统的布置对空调系统的总体设计非常重要。在负荷计算、系统分区和设备选型完成之后，首先应确定送风口（散流器）和送风设备的位置，并考虑风管系统的安装空间及施工难易程度，在此基础上，再进行风管设计。本工程为综合办公楼，属于舒适型空调。一至二层商场气流组织选择方形散流器送风，回风管回风的室内气流组织。其他房间采用风机盘管侧送风的方式送风。另外，对于三层会议室2、3、4，四-九层办公室1、2、3、4以及十层的办公室1、2、3由于送风距离太大，风机盘管吹不到，采用风机盘管+散流器的送风方式。7.2 风量计算本工程建筑空调设计室内温度为26，湿度为65。工程当地夏季大气压力为1002.4hPa。以本工程一层商场为例，冷负荷为13.72kw，湿负荷为2.4g/s，计算送风量和送风状态。1由公式=Q/M计算热湿比=Q/M=13.721000/2.4=5800kJ/kg2.在焓湿图上确定室内状态点R,并过此点做=5800kJ/kg的过程线。采用露点送风，取线与=90线的交点为送风状态点S。在焓湿图上，查得该点各参数如下：tS=17，hS=45 kJ/kg3.计算送风量已知hR=58kJ/kg，由MS=Q/(hR-hS)=13.72/(58-45)=1.06kg/s=3799.2kg/h空调系统的送风温差tS=26-17=910,符合规范要求。7.3 散流器的计算本计算以一层商场为例进行计算举例说明商场内使用散流器送风时，应采用下送的送风方式，计算步骤如下：1 布置散流器 共布置5个散流器，每个散流器承担大约55的送风区域。2 初选散流器 根据民用建筑空调设计2003P187中表6-8送风颈部最大允许风速可知，商场风速可取6-7.5m/s，因本层层高只有4m，层高较小，因此，一层商场颈部风速取4m/s。选颈部尺寸为180180的方形散流器，颈部面积为0.0324m2，则颈部风速为：V0=M/(ns)= 2073.73/(50.0324)=4.45m/s散流器实际出口面积约为颈部面积的90，则，A=0.05760.9=0.02916 m2，散流器出口速度vs=4.45/0.9=4.94m/s3 计算射流末端速度为0.5m/s的射程，即x=KvsA/vm-x0=2.42m 其中，K为送风口常数，本建筑工程取1.4; x0为平送射流原点与散流器中心的距离。4 计算室内平均速度 vm=0.381x/(L2/4+H2) =0.21m/s如果送冷风，送风风速为0.26m/s，符合要求；如果送热风，送风风速为0.17m/s，符合要求；由此可得，所选散流器符合要求。7.4 风机盘管侧送风的计算本建筑工程中所采用的风机盘管为美国麦克维尔公司的风机盘管设备，安装方式为卧式暗装，风量及制冷量参数选择中速，回风方式为下回风，回风管线长0.5m。本工程建筑为普通民用建筑，本建筑工程室内允许波动温度大于或等于1。本次计算以一层值班室为例，进行计算。1. 取tx=1，因此，tx/ts=1/6.2=0.16129。由下表可查得：x/d0=16.7其中，tx为允许室内温度波动范围；ts为送风温差。受限射流温度衰减温度表x/d02468101520253040tx/tB0.540.380.310.270.240.180.140.120.090.042. 在墙的一侧靠顶棚安装风机盘管，风口离墙0.5m，那么，实际射流的射程为 X=6-0.5-0.5=5m由最小相对射程求得送风口最大直径d0，max=5/16.8=0.3m。 选用双层百叶风口，规格为200mm300mm，风口面积当量直径为 d0=1.128A0=0.276m3. 设有1个平行的风口，风口出口速度为 v0=Q/(nA0)=3.35m/s 其中，为风口有效断面系数。对于双层百叶风口，约为0.72-0.82。此处可取0.78。出风口速度一般为2-5m/s。4. 计算射流自由度A/d0=(BH/n)/d0=12.06允许最大出口风速 v0,ma=(0.29-0.43)=3.50m/sv0=3.35m/s所假定风口数量及规格达到回流区平均风速m/s的要求。5. Ar=gd0ts/(v02Tr)=5.0110-3查阅下表可知，相对贴附射程为30，因此，贴附射程为300.276=8.29m5m射流贴附长度Ar0.21.02.03.04.05.06.07.09.01113x/d08051403532302826232119满足要求。8 风管水力计算8.1 风管材料和形式1.风管材料的选用 一般应采用钢板制作，不燃烧、易加工、耐久，也较经济。对洁净要求高或有特殊要求的工程，可采用铝板或不锈钢板制作。对于有防腐要求的工程，可采用塑料或玻璃钢制作。采用建筑风道时，宜用钢筋混凝土制作。选用风管材料时，应优先选用非燃烧材料制作。保温材料也应优先考虑非燃烧材料。2. 风管形式的确定 风管的形式很多，一般采用圆形或矩形风管。圆形风管的强度大，耗材料少，但加工工艺复杂些，占用空间大，不易布置得美观，常用于暗装。矩形风管易布置，弯头及三通等部件的尺寸较圆形风管的部件小，且容易加工，因而使用较为普遍。矩形风管的宽高比宜小于6，最大不应超过10。3. 风管各环路中压力的平衡风管设计时各并联环路之间的压力损失差值应小于15%。4. 风管的扩大或缩小，不应做成突扩或突缩，应做成渐扩或渐缩。5. 风管的风速要求。风管风速控制表风管钢板及塑料风管砖及混凝土风道干管5.5-8.0 m/s4.0-12.0 m/s支管3.0-6.0 m/s2.0-16.0 m/s本建筑工程中采用矩形，风管风管材质为镀锌钢板风管。钢管厚度见下表：镀锌钢管板材厚度（mm）直径或长边圆形风管矩形风管除尘系统风管中低压系统高压系统D（b）3200.50.50.751.5320D（b）4500.60.60.751.5450D（b）6300.750.60.752.0630D（b）10000.750.751.02.01000D（b）12501.01.01.02.01250D（b）20001.21.01.2按设计2000D（b）4000按设计1.2按设计按设计 本建筑工程中风管采用下部平齐的管路布置，底面高度为距顶0.85m。本建筑工程中弯头采用内外弧形矩形弯头，不带导流片。本工程所采用的T型三通可直接变径，裤衩三通至改变分支管道宽度，再接渐缩管调节管道高度。8.2 风管水力计算风管的水力计算是在系统和设备布置，风管材料，各送排风点的位置和风量均已确定的基础上进行的。其主要目的是，确定名管段的管径(或断面尺寸)和阻力，保证系统内达到要求的风量分配，最后确定风机的型号和动力消耗。在动力未知的情况下风管水力计算采用假定流速法。假定流速法其特点是先按技术经济要求选定风管流速，然后再根据风道内的风量确定风管断面尺寸和系统阻力。假定流速法的计算步骤和方法如下：1.如上图所示，对各段风道编号。2. 确定风道内的合理流速。3.计算沿程阻力和局部阻力。一层局部阻力系数管段管段风量管宽(mm)管高(mm)管段长度弯头三通形式三通渐缩管蝶阀总计175.00 20012019.40 0.50 T字三通0.04 0.00 0.24 0.78 287.50 2001205.40 0.00 T字三通0.04 0.00 0.24 0.28 3100.00 2001204.70 0.00 T字三通0.04 0.00 0.24 0.28 4112.50 2001202.30 0.00 裤衩三通0.48 0.05 0.24 0.77 5930.00 3201602.70 0.00 无0.00 0.00 0.24 0.24 6125.00 2001207.40 0.50 T字三通5.00 0.00 0.24 5.74 7440.00 2001204.40 0.00 T字三通0.80 0.00 0.24 1.04 8805.00 2801401.50 0.00 T字三通0.04 0.00 0.24 0.28 9315.00 2001201.60 0.00 裤衩三通1.00 0.00 0.24 1.24 112.50 2001201.60 0.00 T字三通7.00 0.00 0.24 7.24 212.50 2001201.60 0.00 T字三通8.00 0.00 0.24 8.24 312.50 2001201.60 0.00 T字三通9.00 0.00 0.24 9.24 4817.50 2801402.60 0.00 裤衩三通0.83 0.05 0.24 1.12 6315.00 2001201.90 0.00 T字三通1.30 0.00 0.24 1.54 7365.00 2001201.50 0.50 T字三通0.25 0.00 0.24 0.99 812.50 2001201.50 0.00 T字三通15.00 0.00 0.24 15.24 950.00 2001201.20 0.00 裤衩三通1.00 0.00 0.24 1.24 4. 根据初选的流速确定断面尺寸时，应按通风管道统一规格选取，然后按照实际流速查取沿程阻力和局部阻力，阻力计算应选择最不利环路。5. 与最不利环路并联的管路的阻力平衡计算。一般的空调系统要求并联管路之间的不平衡率应不超过15。如果通过调整风管尺寸不能达到要求，则必须设风量调节阀门以保证风量分配。9 水管水力计算9.1 水管材料和形式本建筑工程所有水管均采用无缝钢管。各层之间采用同程管路布置，每层各设备间同样采用同程管路布置。9.2 水管水力计算本建筑工程冷冻水采用12/7供回水。横干管高度为每层距顶0.85m。水管流速要求如下表：水速与管径对应表管径/mm1520253240506580闭式系统0.4-0.50.5-0.60.6-0.70.7-0.90.8-1.00.9-1.21.1-1.41.2-16.开式系统0.3-0.40.4-0.50.5-0.60.6-0.80.7-0.90.8-1.00.9-1.21.1-1.4管径/mm100125150200250300350400闭式系统1.3-1.81.5-2.01.6-2.21.8-2.51.8-2.61.9-2.91.6-2.51.8-2.6开式系统1.2-1.61.4-1.81.5-2.01.6-2.31.7-2.41.7-2.41.6-2.11.8-2.39.2.1计算各管段的流量根据各房间的的冷负荷，计算各管段的流量，公式为： （9-1）式中：Q冷负荷值，kw；c水的比热容，取4.19kJ/kg；水的密度，取1000kg/m3；t供回水温差，本工程中t=5。9.2.2管径的确定根据假定的流速和确定的流量计算出管径，公式为： （9-2）再根据给定的管径规格选定管径，由确定的管径计算出管内的实际流速，公式为： （9-3）9.2.3阻力计算沿程阻力计算公式为： （9-4）式中 R单位管长的摩擦阻力，Pa/m； L直管段长度，m。局部阻力计算 （9-5）式中 局部阻力系数总阻力公式为 （9-6）9.2.4阻力计算实例本章节以风机盘管+新风系统冷冻水管的立管的水力计算举例说明。具体步骤如下所示：1.根据各管段负荷，确定流量2.根据流量，确定管径3.进行水力计算（1）统计局部阻力系数（2）进行水力计算（3）进行水力计算（4）水利平衡计算计算除最不利环路外所有环路的阻力，如果差值大于最不利管路的15，就需要调节管径大小，或加设阀门进行调解。9.3冷凝水管道设计9.