某社区医院门诊综合楼空调工程设计毕业论文.doc

河南科技大学毕业设计某社区医院门诊综合楼空调工程设计毕业论文目 录前言. 第一章 原始资料.11.1 能源状况和建筑概况.11.2 气象资料. 11.3 土建资料.21.4 人员和照明.51.5 动力资料.6第二章 空调负荷计算.72.1 夏季冷负荷计算.72.2 冬季热负荷计算.162.3 湿负荷计算.19第三章 空调方案的确定.203.1 空调系统的分类.203.2 空调处理系统.223.3 空调水系统.25第四章 送风量和送风参数及计算.294.1 新风量的确定.294.2 全空气一次回风送风量、送风参数计算.304.3 风机盘管加新风系统送风量、送风参数计算.344.4 新风负荷.37第五章 空气处理设备选型.395.1 风机盘管的选择.395.2 新风机组和全空气处理机组的选择.41第六章 气流组织.446.1 送风形式及气流分布的相关规定及评价.446.2 气流组织形式论证及选择.456.3 气流组织计算.47第七章 冷热源设计.527.1 冷热源的选择.527.2 冷热源的确定.537.3 冷热源设备型号.56第八章 水力计算.598.1 风管的水力计算.598.2 水管的水力计算.648.3 冷凝水管的设计.68第九章 机房辅助设备选型.699.1 机房的布置.699.2 机房内附属设备的选择.71第十章 管道保温、防腐.77结论.79参考文献.80致谢.82附录.83外文资料译文.120前言建筑是人们生活与工作的场所。现代人类有五分之四的时间在建筑物中度过。人们已经认识到建筑环境对人类的寿命、工作效率、产品质量起着至关重要的作用。但随着生活质量的提高，人们对建筑环境的要求越来越高，因此暖通空调的出现给人们带来了舒适和方便。1902年，美国人威利斯开利设计了第一个空调系统，1906年他以“空气处理装置”为名申请了美国专利。 开始了空调的发展史，在100年左右的时间里，空调已成为人们生活和生产的不可缺少的设备。暖通空调还是耗能大户，其能耗占全国总能耗的15%以上，这一比例还在逐年提高。随着能源问题的出现，使人们在使用空调的时候不得不考虑节能及环境问题。工程设计是影响暖通空调工程质量最重要的一个环节，暖通空调设计方案直接关系到系统性能、能耗、投资和运行费用，因此方案设计是暖通空调设计工作最重要的环节之一。在设计中，我们要综合考虑建筑特点对空调形式进行对比，得出合理的空气处理方案；并结合当地的能源类型来确定空调方案和冷热源，使建筑物的空调系统既能达到使用要求，又达到节能的目的。本设计的对象是医院门诊楼，根据房间的不同功能对各种方案进行了论证，最终确定了不同的空调方案，使系统的运行更加高效。避免交叉感染的病房、门诊室及要求舒适工作环境的办公室等，比较适合风机盘管加新风系统；对于门厅、药房和会议室，人员多、负荷大，对空调系统的要求比较严格的空间，全空气一次回风系统能达到要求。80第一章原始资料1.1能源状况及建筑物概况本建筑在武汉市，武汉本地无煤、无油、无气，所需能源从外地购买。但武汉水资源丰富，政府鼓励空调系统用电【1】。该建筑的建筑面积为10179.8，地上有十一层，地下一层为设备用房，一层为诊断室，二层为医疗和检查室，三层为各种科室和会议室，四九层为病房和监护室，十、十一层是办公室。地下室和一层层高是3.6m，其它层高是3.2m。该建筑要求冬天供暖，夏季供冷，并要求要求保证良好的温湿度环境，避免交叉感染。尤其对于医疗建筑，对环境、节能的要求越来越高。对于长江中游的武汉来说，冬季潮湿阴冷，夏季干燥闷热，而且冬夏长，春秋短的气候，需要更合理的空调设计来营造舒适、节能的室内热环境。1.2 气象资料 查资料得武汉市的室外气象参数【2】，见表1-1。表1-1 室外计算参数表地理位置(武汉)大气压力(Kpa)室外平均风速(m/s)海拔(m)北纬东经冬季夏季冬季夏季23.33037114081023.3100.72.72.6冬季夏季最大冻土深度()空调室外计算温度()空调室外计算相对湿度(%)空调室外计算干球温度()空调室外计算湿球温度()空调室外计算日平均温度()-57635.228.231.910根据房间的功能和舒适性的要求，尤其对于医院，要求湿度不能太高，以免产生细菌感染，同时要求较高的温度及较低的噪音，使病人感觉舒适并尽快康复。所以在设定室内参数的时候要特别注意。通过查规范和参考书及当地的气候条件【3】、【4】，设定了合适的室内参数，见表1-2。表1-2 室内计算参数表房间名称夏季冬季dB(A)温度()相对湿度(%)温度()相对湿度(%)门厅265020453545办公室、会议室电教室、微机室候诊室、挂号、收费室265020453545监护室、病房、药房、诊室265022453545X光、彩超、操作、B超室2650234535451.3 土建资料1.3.1 外墙和屋顶的选择一外墙与屋面选择的校核公式外墙与屋顶的选择按下式确定的最小传热热阻Romin(mC/W)【5】 (1-1)式中 tn冬季室内计算温度，；tw围护结构冬季室外计算温度，；围护结构内表面换热系数，W/(m)；冬季围护结构温差修正系数，；ty冬季室内计算温度与围护结构内表面之间的允许温度，外墙取6.0 C，平屋顶取4.0C。围护结构的传热热阻RO (mC/W) RO= +Rj+ (1-2)式中 围护结构内表面换热系数，W/(m)；Rj围护结构本体的热阻，W/(m)；围护结构外表面换热系数，W/(m)。二外墙的校核所选择的外墙为普通类墙体，厚度为240mm的砖墙【6】，如图1-1所示1-砖墙2-泡沫混凝土3-木丝板4-白灰粉刷图1-1 砖墙示意图外墙的传热系数K=0.9 W/(m)；导热热阻Rj=0.95m2.k/w；属于型墙。校核参数如下表1-3。 计算结果 Ro.min=0.53(mC/W)，Ro=1.108(mC/W)，Ro.min Ro即此外墙符合设计要求。三屋顶的校核 所选择的屋面为普通类保温平屋面，采用的是水泥膨胀珍珠岩保温，其总厚度为365mm，如图1-2所示：屋顶的传热系数K=0.86 W/(m)； 导热热阻Rj=1.0m2.k/w；属于型屋顶【6】。校核参数如表1-4。表1-4 屋顶校核相关参数tntRjty22-518.71.0236计算结果 Ro.min=0.76(mC/W)，Ro=1.158(mC/W)， Ro.min116572.1.3 外玻璃窗逐时传热形成的冷负荷在室内外温差作用下，通过外窗传热形成的冷负荷可按下式计算： (2-5)式中 c(t) 外玻璃窗瞬变传热引起的冷负荷，W； Aw窗口面积，；Kw外玻璃窗的传热系数，W/m.C；根据i=8.7W/m.k，o=18.6W/.k，查得K=5.94W/m.C；c(t) 外玻璃窗的冷负荷计算温度逐时值，C，附录2-10【6】中查得：cw玻璃窗传热系数修正值,修正值在附录2-9【6】中查得；金属窗框，80%玻璃单层窗，cw=1.0；d 窗玻璃地点修正值，附录2-11【6】查得。2.1.4 透过玻璃窗的日舍得热形成的冷负荷透过玻璃进入室内的日射得热形成的逐时冷负荷按下式计算： (2-6)式中 Ca有效面积系数，附录2-15【6】查得，双钢窗Ca=0.85；Cs玻璃窗的遮阳系数，由附录2-13【6】查得，3mm厚标准玻璃Cs=1.0；Ci窗内遮阳设施的遮阳系数由附录2-14【6】查得；浅蓝色布帘，Ci=0.6；CLQ窗玻璃冷负荷系数，北区内遮阳，由附录2-17【6】查取；日射的热因数，有附录2-12【6】查得。2.1.5 地面传热形成的冷负荷对于工艺性空调，当有外墙时，距墙2m范围内的地面受室外气温和太阳辐射热的影响较大。因此，距外墙2m范围内的地面须计算形成的冷负荷【5】。对于舒适性空调，夏季通过地面传热形成的冷负荷所占的比例很小，可以忽略不计。本设计地下室为设备房，形成的冷负荷不可忽略，因此夏季考虑地下室楼板传热形成的冷负荷。2.1.6 室内热源散热引起的冷负荷室内热源散热主要指室内工艺设备散热、照明散热和人体散热三部分。室内热源散热包括显热和潜热两部分。潜热散热作为瞬间负荷，显热散热中以对流形式散出的热量成为瞬间冷负荷，而以辐射形式散出的热量则先被围护结构表面所吸收，然后缓缓地逐渐散出，形成滞后的冷负荷。因此，必须采用相应的冷负荷系数。然而针对本设计的实际情况考虑，在这种公共的民用建筑中，由于各个功能间的实际情况并不能很好被掌握。如本设计中的会议室、电教室，其人员变动量相对来说跟时间有很大的关系，这样我们很难把其实际的室内热源形成的冷负荷精确的计算出来。因此我就采取一种比较保守的，并且充分考虑了一定的修正因素的方法来计算其形成冷负荷，我认为这样做是比较合理的。一、照明散热引起的冷负荷本设计中各房间采用的是荧光灯，荧光灯的冷负荷计算公式如下： (2-7)式中 照明散热引起的冷负荷， W；N照明灯具所需功率，KW；n1镇流器消耗功率系数，当明装荧光灯的镇流器装在空调房间内时， n1=1.2；镇流器设置在顶棚内时，n2=1.0；n2灯罩隔热系数，一般取n2=0.6。CLQ照明散热冷负荷系数，可有附录2-22【6】查得。二、人员散热引起的冷负荷人体的散热与性别、年龄、衣着、劳动强度及周围环境条件(温、湿度等)等多种因素有关。为了方便计算，以成年男子散热量为计算基础。qsnCLQ (2-8)式中 n群集系数，见表2-12【6】；Q室内人员的全热散热量(W)；会议室、电教室的人员、照明及病房的人员散热形成的冷负荷采用较保守的计算方法：(1)荧光灯： CL1=(0.90.95)1000n1n2N (W) (2-9)式中 照明散热引起的冷负荷， W；N照明灯具所需功率，KW；n1镇流器消耗功率系数，当明装荧光灯的镇流器装在空调房间内时， n1=1.2；镇流器设置在顶棚内时，n2=1.0；n2灯罩隔热系数，一般取n2=0.6。(2)人员：CL2=(0.90.95)nQ(W) (2-10)式中 N群集系数；Q室内人员的全热散热量(W)，以后勤办公室1112为例进行冷负荷计算，房间示意图如图2-1。图2-1 后勤办公室示意图查得武汉的地点修正值见表2-3。表2-3 武汉的地点修正SWNE水平玻璃0.41.72.21.71.33房间有6人，房间12小时运行，荧光灯照明30w/m2，8:18点有人在，并照明。1、屋顶冷负荷计算由的附录2-4【6】查得型的屋顶冷负荷计算温度逐时值，即可按式(2-1)、(2-2)和(2-3)算出墙体的逐时冷负荷值，将其计算值见表2-4中。表2-4 屋顶瞬时传热冷负荷时间9:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:00tc()33.10 32.70 33.00 34.00 35.80 38.10 40.70 43.50 46.10 td1.30 1.30 1.30 1.30 1.30 1.30 1.30 1.30 1.30 ka0.97 0.97 0.97 0.97 0.97 0.97 0.97 0.97 0.97 k0.94 0.94 0.94 0.94 0.94 0.94 0.94 0.94 0.94 tc()31.37 31.00 31.27 32.19 33.83 35.92 38.30 40.85 43.22 tR26.00 26.00 26.00 26.00 26.00 26.00 26.00 26.00 26.00 t5.37 5.00 5.27 6.19 7.83 9.92 12.30 14.85 17.22 K0.86 0.86 0.86 0.86 0.86 0.86 0.86 0.86 0.86 A33.05 33.05 33.05 33.05 33.05 33.05 33.05 33.05 33.05 Qc()152.5 142.1 149.9 175.8 222.4 282.1349.4 422.0 489.4 2、西外墙逐时冷负荷查得型西外墙的冷负荷计算温度逐时值，即可按式(2-1)、(2-2)和(2-3)算出墙体的逐时冷负荷值，将其计算值见表2-5中。表2-5 西外墙逐时冷负荷时间9:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:00tc()37.30 36.80 36.30 35.90 35.50 35.20 34.90 34.80 34.80 td1.70 1.70 1.70 1.70 1.70 1.70 1.70 1.70 1.70 ka0.97 0.97 0.97 0.97 0.97 0.97 0.97 0.97 0.97 k0.94 0.94 0.94 0.94 0.94 0.94 0.94 0.94 0.94 tc()35.56 35.10 34.65 34.28 33.92 33.65 33.37 33.28 33.28 tR26.00 26.00 26.00 26.00 26.00 26.00 26.00 26.00 26.00 t9.56 9.10 8.65 8.28 7.92 7.65 7.37 7.28 7.28 K0.90 0.90 0.90 0.90 0.90 0.90 0.90 0.90 0.90 A12.00 12.00 12.00 12.00 12.00 12.00 12.00 12.00 12.00 Qc()103.25 98.33 93.40 89.46 85.52 82.57 79.62 78.63 78.63 3、西外窗逐时冷负荷根据式(2-5)计算，计算结果见表2-6中。表2-6 西外窗冷负荷时间9:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:00tc()27.90 29.00 29.90 30.80 31.50 31.90 32.20 32.20 32.00 td3.00 3.00 3.00 3.00 3.00 3.00 3.00 3.00 3.00 30.90 32.00 32.90 33.80 34.50 34.90 35.20 35.20 35.00 tR26.00 26.00 26.00 26.00 26.00 26.00 26.00 26.00 26.00 t4.90 6.00 6.90 7.80 8.50 8.90 9.20 9.20 9.00 Kw5.94 5.94 5.94 5.94 5.94 5.94 5.94 5.94 5.94 Aw7.20 7.20 7.20 7.20 7.20 7.20 7.20 7.20 7.20 Qc()209.6 256.6 295.1 333.6 363.5 380.6 393.5 393.5 384.9 4、西窗日射得热形成的冷负荷有效面积系数Ca=0.85，窗的有效面积Aw=3.60.85=3.06，遮挡系数Cs=1.0，遮阳系数Ci=0.6， 综合遮阳系数 Cc,s=0.6，Dj,max=539w/m2。根据式(2-6)计算，计算结果见表2-7。表2-7 西窗日射得热形成的冷负荷时间9:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:00ClQ0.17 0.18 0.19 0.20 0.34 0.56 0.72 0.83 0.77 Dj,max539 539 539 539 539 539 539 539 539 Cc,s0.60 0.60 0.60 0.60 0.60 0.60 0.60 0.60 0.60 Aw6.12 6.12 6.12 6.12 6.12 6.12 6.12 6.12 6.12 Qc()336 356 376 396 673 1108 1425 1643 1524 5、人员散热形成的冷负荷人员散热形成的冷负荷由式(2-8)计算，房间有6人，群集系数=1.0显热散热量qs=63W，潜热散热量ql=45W，计算结果见表2-8。表2-8 人员冷负荷时间9:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:00ClQ0.53 0.62 0.69 0.74 0.77 0.80 0.83 0.85 0.87 qs63 63 63 63 63 63 63 63 63 n6 6 6 6 6 6 6 6 6 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Qc()200 234 261 280 291 302 314 321 329 ql45 45 45 45 45 45 45 45 45 n6 6 6 66 6 6 6 6 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 Qc270 270 270 270 270 270 270 270 270 合计470 504 531 550 561 572 584 591 599 6、照明形成的冷负荷照明散热形成的冷负荷由式(2-7)计算，计算结果见表2-9。表2-9 照明冷负荷时间9:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:00ClQ0.90 0.91 0.93 0.93 0.94 0.95 0.95 0.95 0.96 n11.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 n20.60 0.60 0.60 0.60 0.60 0.60 0.60 0.60 0.60 N650 650 650 650 650 650 650 650 650 Qc()421 426 435 435 440 445 445 445 449 7、内围护结构冷负荷a南隔墙冷负荷空气调节区与邻室的夏季温差大于3时，按式(2-4)计算隔墙、楼板等传热形成的冷负荷。由于南面为走廊，靠外窗，有一定的传热，也有人走动，因此其冷负荷不能忽视。由表2-4查得=1。=2.015.43.2(31.9+1-26)=239.66W走廊的冷负荷相比楼梯小一些因此取=0。b东走廊的冷负荷：=2.0163.2(31.9-26)=227.69W后勤办公室1112的冷负荷汇总见表2-10。表2-10 后勤办公室1112的冷负荷汇总时间9:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:00屋顶153 142 150 176 222 282 349 422 489 西外墙103 98 93 89 86 83 80 79 79 西外窗210 257 295 334 364 381 393 393 385 西窗日射336 356 376 396 673 1108 1425 1643 1524 人员470 504 531 550 561 572 584 591 599 照明421 426 435 435 440 445 445 445 449 南隔墙240 240 240 240 240 240 240 240 240 走廊228 228 228 228 228 228 228 228 228 总计2161 2251 2348 2447 2813 3338 3743 4040 3992 该房间的最大逐时冷负荷出现在16:00点，最大为4040w，对于武汉门诊楼其他房间的逐时冷负荷见附表-1，武汉门诊楼冷负荷汇总见表2-11。表2-11 武汉门诊楼冷负荷汇总表 时间楼层8:009:0010:0011:0012:0013:00一层60240.5 68086.8 67412.4 66456.7 66063.7 69273.3 二层44722.9 53235.7 52335.9 51512.3 50778.0 54031.5 三层46983.3 55626.4 54678.0 53311.5 52262.9 55765.4 四九层223925.5 232022.6 224800.5 214408.6 210285.8 222949.8 十层55250.2 63110.5 60929.8 58320.8 56703.5 60082.9 十一层58548.5 65929.8 63557.4 61092.2 59953.9 64195.7 总计489670.8 538011.7 523714.0 505102.0 496047.8 526298.7 时间楼层14:0015:0016:0017:0018:0019:00一层73117.1 75498.9 76605.4 75355.3 69005.6 45543.1 二层58261.7 61017.2 62483.9 61213.5 56444.2 29082.9 三层60220.4 63142.4 64672.0 63216.4 57919.8 31036.3 四九层237269.6 245647.1 249430.8 243310.6 226260.3 189467.7 十层64255.4 66819.4 67950.0 66346.1 61110.9 35047.6 十一层69470.0 73279.5 75751.5 75393.2 71211.9 45915.1 总计562594.3 585404.5 596893.7 584835.1 541952.7 376092.7 注：四九层为结构相同的病房。由上表可以得出该建筑物的最大冷负荷出现在16:00，最大为596893.7W，建筑面积为10179.8。建筑冷指标为：q=596893.7/10179.8=63.3W/2.2 冬季热负荷计算建筑物采暖设计的热负荷明确规定应当根据建筑物散失和获得的热量确定【7】。冬季热负荷包括围护结构的基本耗热量及加热由门窗缝隙渗入室内的冷空气的附加耗热量。而对于空调房间来说，通常保持正压，因而一般情况下，不计算门窗缝隙渗入室内的冷空气的耗热量。也就是对于本设计来说围护结构的耗热量就是建筑物的热负荷。在工程实际工程计算时，围护结构的基本耗热量按一维稳定传热过程计算。假设在计算时间内，室内、外空气温度和其他传热过程参数都不随时间变化。这样围护结构的耗热量就只包括基本耗热量和附加耗热量。2.2.1 围护结构的基本耗热量围护结构基本耗热量按公式(2-11)【6】计算： (2-11)式中 Qj围护物的温差传热量，又称围护结构基本耗热量，W；K围护结构的传热系数，W/()；A围护结构的面积，；tn冬季空调室内计算温度，；tw冬季空调室外空气计算温度，；围护结构的温差修正系数，取决于非供暖房间或空间的保温性能以及透气状况，见表2-4【6】。2.2.2 热负荷的计算实例一、朝向修正率朝向附加耗热量是考虑建筑物受太阳照射影响而对围护结构基本耗热量的修正。不同朝向的围护结构的修正率【6】见表212。表2-12 围护结构的修正率 围护结构修正率北、东北、西北朝向010%东、西朝向-5%东南、西南朝向10%15%南向15%30%本设计中，北向取0%，东、西朝向取2%，南向取-20%。二、风力附加耗热率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。在计算基本耗热量时，外表面换热系数是对应风速约为4m/s的计算值。我国大部分地区冬季平均风速为23m/s。所以一般情况下，不必考虑风力附加。在风力和热压造成的室内外压差作用下，室外的冷空气通过门、窗等缝隙渗入室内，被加热后逸出，此部分耗热量为冷风渗透耗热量。为防止外界环境空气进入空调房间，干扰空调房间内温湿度变化而破坏室内洁净度，需要在空调系统中由一定量的新风来保持房间的正压。三、高度附加耗热率由于室内温度梯度的影响，往往使房间上部的传热量加大。因此规定：当房间净高超过4米时，每增加1米，附加率为2%，但最大附加率不超过15%。应注意：高度附加率应加在基本耗热量和其他附加耗热量的总和上。在本设计中，最高的层高为3.6m，所以比不需要高度附加。四、外门附加率对于设空气调节系统的民用建筑大门的门厅和门斗里设空气幕，则不需要外门附加。本设计在门厅设空气幕，所以不考虑外门附加。下面以十一楼后勤办公室1112为例进行热冷荷计算。房间高度为3.2m，北外墙的方向修正0%，西外墙、西外窗方向修正-2%，南隔墙方向修正-20%。计算结果见表2-13。表2-13 热负荷计算结果围护结构名称屋顶西外墙西外窗南隔墙面积计算65.463.2-1.841.445.43.2面积32.4127.217.28室内计算温度()20室外计算温度()-5室内计算温差()25传热系数W/(m2)0.860.95.942.01温差修正系数1110.5基本耗热量(W)6972701069434朝向修正率(%)0-2-2-20修正值10.980.980.8修正后的热量(W)6972651048347房间热负荷 (W)2356其他各个不同功能间的热负荷计算均依照此方法，热负荷计算结果见附表-2。武汉市鸿泰区医院门诊楼热负荷汇总表见表2-14。表2-14 武汉市鸿泰区医院门诊楼热负荷汇总楼层负荷(W)一层64463二层25251三层27235四九每层27723十层25