南京某恒温恒湿实验室空调系统设计任务书、计算书.doc

南京某恒温恒湿实验室空调系统设计（建筑环境与设备工程专业2010 级）班级_ 10建环2班_ 姓名_ _学号_ _导师_ _ _成绩_ 目录第一部分 设计说明书1. 工程概述和设计项目51.1工程概述51.2设计项目52. 确定设计参数62.1 室外计算参数62.2确定空调房间设计条件63. 系统划分74. 冷热源的选择和划分75. 风系统、水系统设计说明85.1 气流分布方式8 5.2 送风方式8 5.3 风管系统设计8 5.4 水系统设计96.参考文献9第二部分 设计计算书1. 空调房间冷负荷计算及汇总111.1围护结构瞬变传热形成冷负荷的计算方法111.1.1 外墙瞬时传热引起的冷负荷111.1.2 内墙稳态传热引起的冷负荷131.1.3外玻璃窗瞬变传热引起的冷负荷131.2透过玻璃窗的日射得热引起的冷负荷141.3室内热源造成的冷负荷15 1.3.1照明散热形成的冷负荷15 1.3.2人体散热形成的冷负荷161.4 冷负荷汇总171.5 散湿量计算182. 送风量和送分状态点的确定192.1 确定热湿比192.2 确定送风状态点192.3确定送风量192.4确定新风量202.5确定回风量202.6确定新、回风混合状态点C20 2.7系统所需冷量202.8系统所需再热量203.风系统水力计算204. 设备的选型计算。254.1 空气处理机组。25 4.2 选风机26 4.3 选冷却塔27 4.4 选水泵275.保温厚度计算276.气流组织计算28 6.1散流器的布置28 6.2预选散流器28 6.3 计算射程28 6.4 计算室内平均风速29 6.5 校核轴心温差衰减297冬季热负荷的计算和校核。29 7.1 围护结构的基本耗热量29 7.2 附加耗热量30 7.3 热负荷汇总308防排烟系统设计。30第一部分 设计说明书1.工程概述和设计项目1.1工程概述本工程为南京某恒温恒湿实验室空调系统设计，实验室位于六层实验楼的第五层，层高为3.9米。空调区为两间恒温恒湿实验室，面积分别为实验室1：F=610=60m2、实验室2：F=5.112=61.2m 2，总面积为121.2 m2。与空调区同层的相邻室内空间：走廊、机房、楼梯间均为非空调区；垂直的相邻室内空间：第四层和第六层均为空调区。内外墙厚均为240mm，K=2.25W/(m2)；隔断厚120mm。实验室北外窗为单层铝合金框玻璃窗，长宽=3600 mm2200 mm。该实验室开放时间为8：00-21:00。实验室1可容纳20人，实验室2可容纳25人。1.2设计项目1) 设计准备（收集和熟悉有关规范、标准并确定室内外设计参数、熟悉建筑、结构施工图，了解各专业在配合方面的特殊要求。）2) 空调房间冷负荷计算及汇总。3) 各空调房间送风量和新风量计算并列表汇总。4) 风系统和水系统水力计算。5) 风机、水泵、冷却塔等设备计算选型。6) 保温厚度计算。7) 气流组织计算。8) 冬季热负荷的计算或校核。9) 防排烟系统的设计计算。10) 绘制施工图。2.确定设计参数2.1 室外计算参数查暖通空调常用数据手册可得南京当地气象参数：1) 地理位置：北纬3200，北纬11848；2) 大气压力：冬季769mmHg，夏季753 mmHg;3) 室外空气参数：1. 夏季空调室外计算干球温度；2. 夏季空调室外计算湿球温度；3. 夏季空调室外日平均温度；4. 夏季通风室外计算温度；5. 夏季通风计算相对湿度；6. 夏季室外平均风速 2.3m/s;7. 冬季空调室外计算干球温度 -6 ；8. 冬季通风室外计算温度 -3；9. 冬季室外计算相对湿度 71%；10. 冬季室外平均风速 2.5m/s；2.2确定空调房间设计条件1) 室内设计参数室内空气计算温度：2) 室内空气计算相对湿度：3) 风速取0.2 m/s4) 根据公共建筑节能标准（GB50189-2005）给出的公共建筑主要空间的设计新风量，实验室运行情况跟办公室相近，新风量取30m（/h人）。新风量。3.系统划分公共建筑节能设计规范（GB50189-2005）5.3.2规定：房间面积或空间较大，人员较多或有必要集中进行温湿度控制的空气调节区，其空气调节风系统宜采用全空气系统，不宜采用风机盘管系统。集中全空气系统采用存在风管占用空间较大的缺点，但人员较多的空气调节区新风比例较大，与风机盘管加新风等半集中式空气-水式系统相比，多占用空间不明显，人员较多的大空间空调负荷和风量较大，便于独立设置空调风系统，集中式全空气定风量系统易于改变新回风比例，必要时可实现全新风系统，能够获得较大的节能效果，且设备集中，便于维修管理。集中式全空气定风量系统易于消除噪声、过滤净化和控制空气调节区温湿度，且气流组织稳定。采暖通风与空气调节设计规范（GB50019-2003）6.3.5规定：当空气调节区允许采用较大送风温差或室内散湿量较大时，应采用具有一次回风的全空气定风量空气调节系统。本项目中，实验室层高3.9m。建筑面积较大、人员较多宜采用全空气系统。实验室在某些时候会产生有毒气体，此时需采用全新风运行。综合考虑本工程选择采用一次回风的全空气定风量空气调节系统。必要时可全新风运行。4.冷热源的选择及依据。制冷机选用比泽尔半封闭螺杆压缩机HSK7461-80，制冷量60kW。比泽尔已在压缩机领域享有盛誉逾75 年。比泽尔压缩机技术全球领先，能可靠应用于各类制冷和空调领域，比泽尔集团制冷压缩机的生产、销售及服务业务遍布全世界五大洲，90 余个国家。HSK7461-80型制冷机适用于中、低温工况，具有高的制冷量和最低的能耗、高效率工作阀片、最小的死点间隙、高效率、大容量电机、振动小、低噪音、坚固耐用的特点。使用R134a作为制冷剂，R134a作为使用最广泛的中低温环保制冷剂，由于HFC-134a良好的综合性能，使其成为一种非常有效和安全的CFC-12的替代品，R134a完全不破坏臭氧层，是当前世界绝大多数国家认可并推荐使用的环保制冷剂，也是目前主流的环保制冷剂。选型地址：/chi/productservice/p3/5845.风系统、水系统设计说明5.1 气流分布方式采用上送下回送回风方式。上送下回气流分布方式适用于有恒温要求和洁净度要求的空调系统中。5.2 送风方式由于房间净空较高，因此采用散流器下送方式。5.3 风管系统设计风管全部用镀锌钢板制作，厚度及加工方法，按通风与空调工程施工及验收规范（GB50243-97）的规定确定。镀锌钢板风管使用寿命长，摩擦阻力小，风道制作快速方便。风管截面形状可分为圆形风管，矩形风管，扁圆风管等多种，其中圆形风管阻力最小的高度尺寸最大，制作复杂。所以应用以矩形风管为主。因此本设计中采用矩形风管。风管保温采用厚度为25mm的难燃型发泡橡塑隔热材料。吊顶空间高度为900mm。主风管风速取6m/s,支管风速取4m/s。采用蝶阀风量调节阀。其它配件及具体风管布置见施工图。设计图中所注风管的标高，以风管底为准；其他风管及配件布置：1) 穿越沉降缝或变形缝处的风管两侧，以及与通风机进、出口相连处，应设置长度为200300的人造革软接；软接的接口应牢固、严密。在软接处禁止变径；2) 风管上的可拆卸接口，不得设置在墙体或楼板内；3) 所有水平或垂直的风管，必须设置必要的支、吊或托架，其构造形式由安装单位在保证牢固、可靠的原则下根据现场情况选定，详见国标616；4) 风管支、吊或托架应设置于保温层的外部，并在支吊托架与风管间镶以垫木，同时，应避免在法兰、测量孔、调节阀等零部件处设置支吊托架；5) 安装调节阀、蝶阀等调节配件时，必须注意将操作手柄配置在便于操作的部位；6) 安装防火阀和排烟阀时，应先对其外观质量和动作的灵活性与可靠性进行检验，确认合格后再行安装;7) 防火阀的安装位置必须与设计相符，气流方向务必与阀体上标志的箭头相一致，严禁反向;8) 防火阀必须单独配置支吊架;9) 每个风支管都接防火调节阀。5.4 水系统设计水系统主要有冷冻水系统和冷却水系统，冷冻水系统为一次泵闭式循环式,冷却水系统为循环式系统。冷水管、冷却水管管道、配件及其连接：a) 当管径DN125mnl时，采用标准镀锌钢管及其标准配件，管螺纹连接b) 当管径DN为125200mm时采用无缝钢管、冲压弯头和焊接连接；c) 当风机盘管和DN25mn的电动动阀、截止阀、闸阀的连接管，均采用紫铜管喇叭口或管螺纹连接.d) 凡与设备或阀门等配件连接的管道均采用管螺纹或法兰连接。冷凝水管管道、配什及其连接：全部采用标准镀锌钢管及其标准配件，管螺纹连接。管道保温采用聚苯乙烯泡沫塑料（自熄型），厚度计算见下表：冷（热）水管DN（mm）32406580150200300300隔热层厚度（mm）聚苯乙烯（自熄型）4045455055606065706.参考文献1. 陆耀庆. 供热通风设计手册.北京：中国建筑工业出版社.9872. 黄翔.空调工程.北京:机械工业出版社.2006.43. 王汉青.通风工程. 北京:机械工业出版社.2007.34. 赵秉文等.供热工程.北京：机械工业出版社.20085. 孙研.通风机选型实用手册. 北京：机械工业出版社.1999.96. 建筑工程常用数据系列手册编写组.暖通空调常用数据手册(第二版).北京：建筑工业出版社，20017. 采暖通风与空气调节设计规范（GB 500192003）.北京：中国建筑工业出版社，20038. 设备及管道保冷设计导则（GB 15586-1995）. 北京：中国建筑工业出版社，19959. 采暖通风与空气调节制图标准（GBJ 114-1988）.北京：中国建筑工业出版社.1989第二部分 设计计算书1.空调房间冷负荷计算及汇总在设计中，存在两中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。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（既内扰量）。此一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。此一过程是将该热扰量 分成对流和辐射两种成分。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。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。本设计采用冷负荷系数法计算冷负荷。2.2 围护结构瞬变传热形成冷负荷的计算方法2.2.1 外墙瞬时传热引起的冷负荷在日射和室外的气温综合作用下，外墙瞬变传热引起的逐时冷负荷可按下式计算： (1-1) （1-2）式中： 外墙瞬变传热引起的逐时冷负荷，W；外墙的面积，m2；外墙传热系数，取2.25W/(m2) ；室内计算温度，； 外墙冷负荷计算温度的逐时值，；地点修正值；吸收系数修正值；外表面换热系数修正值。 实验室2北外墙逐时冷负荷计算：由课本附录7查得北京地区北外墙的冷负荷计算温度逐时值；根据附录9查得；对于一般建筑,查课本57页表37可得；取 ；K=2.25 W/()；传热系数，面积：F=123.9-3.62.22=30.96。按式（1-1）算出北外墙逐时冷负荷，计算结果见表1:实验室2北外墙冷负荷。实验室2的西外墙和东外墙的瞬变传热引起的冷负荷计算与北外墙的相似，不再复述，其计算结果分别列于表2和表3。1.1.2内墙稳态传热引起的冷负荷计算内围护结构冷负荷时，当邻室与空调区的夏季温差大于3时，宜按下式进行计算通过空调房间隔墙、楼板、内窗、内门等内维护结构的温差传热而产生的冷负荷： （1-3） （1-4）式中： 、同式（1-1）；邻室计算平均温度与夏季空气调节室外计算日平均温度的差值(；夏季空气调节室外计算日平均温度，。实验室1南内墙冷负荷计算:传热系数，面积F=103.9=39。由于邻室为走廊，取2，=32,则=32+2=34，按式1-3计算冷负荷，计算结果见表4，其他内墙冷负荷计算方法一样，计算结果同见表4。1.1.3 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的冷负荷可按下式计算： (1-5)式中 ：、同式（2-1）； 外玻璃窗传热系数，W/(m2k )； 窗口面积，m2； 外玻璃窗的冷负荷温度的逐时值，； 玻璃窗传热系数的修正值； 地点修正值。实验室2北外窗瞬变传热引起的冷负荷计算：根据、可查得窗传热系数，窗口面积F=3.62.22=15.84，全玻璃窗取1.0，南京玻璃窗地点修正值=3。则实验室2北外窗瞬变传热引起的冷负荷计算见表5：1.2透过玻璃窗的日射得热引起的冷负荷透过玻璃窗进入室内的日射得热分为两部分，一部分是透过玻璃窗直接进入室内的太阳辐射热，另一部分是玻璃窗吸收太阳辐射后传入室内的热量。由于窗户的类型、遮阳设施、太阳入射角及太阳辐射等因素的各种组合太多，最后根据公式： (1-6)式中 ： 透过玻璃窗的日射得热引起的冷负荷，W； 有效面积系数； 窗口面积，m2； 窗玻璃的遮阳系数； 窗内遮阳设施的遮阳系数；日射得热因数； 窗玻璃冷负荷系数。实验室2北外窗透过玻璃窗的日射得热引起的冷负荷计算：单层铝合金框玻璃窗有效面积系数；窗内遮阳设施设为浅蓝布帘；玻璃为普通玻璃，Cs=1.00；南京纬度32，=115/，南京为北区，可查知北区内有遮阳的玻璃窗冷负荷的逐时值。计算结果见表6：1.3 室内热源造成的冷负荷1.3.1照明散热形成的冷负荷照明设备冷负荷按下式计算： (1-7)式中 ： 灯具散热形成的冷负荷，W； 照明灯具所需功率,kw； 镇流器消耗公率系数； 灯罩隔热系数； 照明散热冷负荷系数。实验室1暗装12支40W荧光灯，实验室2暗装14支40W荧光灯，由于暗装，取=1。灯罩隔热系数=0.6。荧光灯开灯时间为上午8：00，关灯时间为晚上21:00，开灯时数13h。由课本附录26可得冷负荷系数逐时值。按式1-7计算照明散热形成的冷负荷，计算结果见表7、表8。1.3.2人体散热形成的冷负荷(1)人体显热散热形成的冷负荷 (1-8)式中：不同室温和劳动性质成年男子显热散热量；室内全部人数；群集系数；人体显热散热冷负荷系数。实验室工作属于轻度劳动，当室温20时，成年男子每人散发的显热热量为93W，群集系数取=0.9。实验室1室内全部人数n=20人，实验室2室内全部人数n=30人；按式1-8计算实验室1、2人体显热散热形成的冷负荷，结果见表9、表10： (2)人体潜热散热引起的冷负荷 (1-9)式中：，同上不同室温和劳动性质成年男子潜热散热量W，取；实验室工作属于轻度劳动，当室温20时，成年男子每人散发的潜热量为90W，群集系数取=0.9。实验室1室内全部人数=20人，实验室1室内全部人数=30人；所以 实验室1人体潜热散热引起的冷负荷;实验室2的人体散湿形成的潜热冷负荷为2430W。1.4 冷负荷汇总将实验室2和实验室1的各分项逐时冷负荷计算结果汇总，汇总结果见表11、12。将两个实验室总冷负荷汇总到表13：由上表可知负荷最大值出现在17：00.实验室1为6240.8W，实验室2为9322.8，其总值为15640.6W1.5散湿量计算人体散湿量可按下式计算： (2-10) 式中：群集系数。 人体散湿量, Kg/h； 1名成年男子每小时散湿量（）； 计算时刻空调房间的总人数；实验室工作属于轻度劳动，当室温20时，成年男子每人散湿量为=134g/h，群集系数取=0.9。实验室1室内全部人数=20人，实验室2室内全部人数=30人，则：实验室1的散湿量：实验室2的散湿量总散湿量为6.03kg/h2.送风量和送分状态点的确定2.1 确定热湿比热湿比：实验室1热湿比：实验室2热湿比：实验室1与实验室2热湿比基本相等，可采用共同状态点送风。取共同热湿比=9300.2.2 确定送风状态点在i-d图（见附图）上确定室内状态点N点，、干空气、，过N点作热湿比线线，送风温差为7，确定送风状态点O，、干空气、。2.3 确定送风量实验室1送风量：实验室2送风量：总送风量为：2.4 确定新风量根据公共建筑节能标准（GB50189-2005）给出的公共建筑主要空间的设计新风量，实验室运行情况跟办公室相近，新风量取30m（/h人）。新风量2.5 确定回风量实验室一回风量实验室二回风量2.6 确定新、回风混合状态点C 确定新风状态点W：、。由=，用作图法在NW线上确定C点。可得C点焓值：2.7 系统所需冷量过O点作等含湿量线交线与点L，可得L点焓值；2.8 系统所需再热量3 风系统水力计算风系统、水系统轴测图草图如下：风系统水力计算1) 根据流速确定各管段的断面尺寸和单位长度平均比摩阻，并计算实际流速。计算沿程阻力损失。查 实用供热空调设计手册 陆耀庆编表8.2-2，根据主风管风速6.0m/s,支管速4.0m/s和各风管流量可得矩形风管型号、比摩阻、计算可得实际流速。再根据计算得到沿程阻力损失。例如管段0-1，风量，风速6m/s，可查得风管断面尺寸为200160mm，设计流速。再查得单位摩擦阻力，.其余管道计算见表14。2) 计算各管段的局部阻力局部阻力按求得。计算各管段的局部阻力系数（数据用供热空调设计手册8-3-2和通风工程教材附录5）：管段0-1：散流器1个： 矩形蝶阀1个， 矩形断面直角弯头， 总阻力系数 局部阻力管段1-2：渐缩管, 压出四通 总阻力系数 局部阻力管段2-3：渐缩管， 压出四通， 总阻力系数局部阻力管段3-4：渐缩管， 压出四通， 矩形断面直角弯头3个， 总阻力系数局部阻力 管段5-1、6-2、7-3、8-1、9-2、10-3： 散流器1个： 矩形蝶阀1个， T型分流三通1个， 总阻力系数管段18-19：矩形断面直角弯头1个， 矩形蝶阀1个， 总阻力系数局部阻力管段11-12、12-13、16-15：渐缩管 矩形蝶阀1个， 总阻力系数管段13-14、：渐缩管 矩形蝶阀1个，矩形断面直角弯头，渐缩管 总阻力系数 局部阻力管段15-14：渐缩管 矩形蝶阀1个，矩形断面直角弯头， 总阻力系数局部阻力管段14-17：分流三通，矩形断面直角弯头， 总阻力系数局部阻力管段20-21：矩形蝶阀1个，矩形断面直角弯头2个， 总阻力系数局部阻力管段21-22：矩形蝶阀1个，总阻力系数局部阻力管段21-23：合流三通，、总阻力系数局部阻力3) 校核节点处各支管的阻力平衡节点1、2、3：，不平衡率,阻力平衡，符合要求。节点14：，不平衡率,阻力平衡，符合要求。4、设备的选型计算。4.1 空气处理机组。根据制冷量和送风量选择机组，选青岛同和空调设备股份有限公司生产的TZK08型机组一台，机组性能参数为：额定风量：8000m/h额定冷量：68.1kW额定热量：87.2 kW4.2、选风机 考虑到风管、设备的漏风及阻力计算的不精确，应按下式对风量、风压进行修正后选择风机 （4-1） (4-2)式中：风机的风压（Pa） 风机的风量（m/h） 风压的附加系数，一般的送排风系统=1.11.15。本设计区1.15 风量的附加系数，一般的送排风系统=1.1 系统的总阻力（Pa） 系统的总风量（m/h）送风机总阻力为送风干管的总阻力，查通风机选型实用手册 孙研编572页DT12型风机性能表，选广东省德庆通风设备厂生产的DT12型通柜式离心风机一台，机号为3号，性能点序号为5。性能参数如下：风量：5255 m/h全压：246Pa功率：1.5kW回风机总阻力为最不利环路的总阻力，。查通风机选型实用手册 孙研编572页DT10型风机性能表，选广东省德庆通风设备厂生产的DT10型通柜式离心风机一台，机号为2号，性能点序号为7。性能参数如下：风量：3470 m/h全压：164Pa功率：1.1kW新风机总阻力，通风机选型实用手册 孙研编622页LDF2.5A型风机性能表，选LDF2.5A低噪声风机一台，电动机型号为YDW0.25-6型。性能参数如下：风量：1657 m/h全压：118Pa功率：0.25 kW4.3 选冷却塔冷却塔选型如下：厂家： 广州马利新菱冷却塔有限公司 型号： SC250L规格： 250m/h台数： 1尺寸： 280051004130塔体扬程 4.3m4.4 选水泵 水泵型号 200S-42A 台数 2性能 G=270m/h，H=36mH2O,N=2950r/min,=33.1Kw, =37, NPSH=6m 主要结构尺寸 4551519200厂家 上海沈泉泵阀制造有限公司 产品链接 /msg.php?id=1675.保温厚度计算保温厚度计算按照采暖通风与空气调节设计规范（GB50019-2003）7.9条和设备及管道保冷设计导则（GB/T 15586）及设备及管道保温设计导则（GB 8175）的要求确定。风管保温采用采用厚度为25mm的难燃型发泡橡塑隔热材料。水管保温采用采用的聚苯乙烯泡沫塑料（自熄型），厚度计算见下表。冷（热）水管DN（mm）32406580150200300300隔热层厚度（mm）聚苯乙烯（自熄型）4045455055606065706.气流组织计算本工程采用上送下回的气流分布形式，用散流器送风。散流器选择矩形四面吹散流器。实验室一的两个回风口布置在靠南墙位置，实验室二的三个回风口布置在靠北墙的位置，两个房间各有一个排风口，方便布置在东南、东北角。具体布置见施工图。6.1散流器的布置实验室一布置3个方形散流器，第一个据西墙2米，北墙3米的位置，第二个与第一个平行据第一个3米的位置，第三个与前两个平行