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毕业设计说明书 题 目 北京市某机械运动有限公司 办公楼地源热泵空调设计 学 院 专 业 建筑环境与设备工程专业 班 级 姓 名 学 号 指导教师 完成日期 I 目录目录 第一章第一章 设计依据设计依据 1 1 1 设计任务书 1 1 2 建筑平面图和剖面图 1 1 3 国家主要规范和行业标准 1 1 4 北京市设计计算参数 1 1 5 建筑围护结构的热工性能 2 1 6 设计范围 2 1 7 设计原则 2 第二章第二章 负荷计算负荷计算 3 2 1 空调冷负荷的计算 3 2 1 1 外墙冷负荷与屋顶冷负荷 3 2 1 2 玻璃窗瞬变传热引起的冷负荷 4 2 1 3 透过玻璃窗进入的日射得热引起的冷负荷 5 2 1 4 照明散热引起的冷负荷 6 2 2 空调热负荷的计算 7 2 3 空调湿负荷的计算 8 3 1 冷热源选择 9 3 1 1 选择冷热源系统的基本原则 9 3 1 2 冷热源系统方案的比较 9 3 1 2 1 冷源比较 9 3 1 2 2 热源比较 10 3 1 3 冷热源系统方案的确定 11 3 2 空调系统的选择 11 3 2 1 空调系统设计的基本原则 11 3 2 2 空调系统方案的比较 11 3 3 空调系统方案的确定 13 第四章第四章 新风负荷的计算新风负荷的计算 14 4 1 新风量的确定 14 4 2 夏季空调新风冷负荷的计算 14 5 1 风机盘管的选择 15 5 1 1 风机盘管加独立新风系统的处理过程以及送风参数计算 15 5 1 2 风机盘管的选取 16 5 1 3 风机盘管的布置 17 5 2 新风机组的选择 18 5 2 1 新风机组的计算 18 5 2 2 新风机组的型号及布置 18 第六章第六章 气流组织气流组织 19 6 1 气流组织分布 19 II 6 2 风口布置 20 6 3 风口选择计算 20 第七章第七章 风系统水力计算风系统水力计算 22 7 1 风管水力计算方法 22 7 2 风管水力计算过程 22 以一层的新风系统为例 布置一层的送风系统并绘制出草图选择出最不利环路 1 4 6 8 10 12 14 22 7 3 风管的布置及附件 25 第八章第八章 空调水系统设计及水力计算空调水系统设计及水力计算 26 8 1 空调水系统的设计 26 8 1 1 空调水系统的设计原则 26 8 1 2 空调水系统方案的确定 26 8 2 冷水系统的水力计算 26 8 3 冷凝水管道设计 28 8 3 1 设计原则 28 8 3 2 管径确定 29 8 4 水系统安装要求 29 第九章第九章 制冷机房设备的选择计算制冷机房设备的选择计算 30 9 1 地源热泵机组选型计算 30 9 1 机组选型计算 30 9 2 地埋管的设计计算 31 9 2 1 钻孔数目的确定 31 9 2 2 地埋管的布置 31 9 2 3 管道的水力计算 32 9 3 循环水泵的选择 32 9 3 1 冷冻水泵的设计计算 32 9 3 2 冷却水泵的设计计算 33 9 3 3 冷却水补水泵的设计计算 34 9 4 集分水器的设计计算 34 9 5 水处理设备的选择计算 36 9 6 阀门使用及安装 36 9 6 1 阀门使用 36 9 6 2 阀门安装 37 10 1 管道保温 39 10 1 1 保温目的 39 10 1 2 保温材料的选用 39 10 1 3 保温厚度 39 10 1 4 保温经济厚度 40 10 2 管道防腐 40 12 1 消声设计 42 12 1 1 管道系统消声设计的步骤 42 12 1 2 消声器使用过程中应当注意的几个问题 42 III 12 2 减震设计 43 总结总结 44 谢谢 辞辞 45 参考文献参考文献 46 IV 摘摘 要要 随着社会的发展以及人民生活水平的提高 越来越多的人在使用空调技术 以营 造健康舒适的生活环境 本设计为北京市某机械运动有限公司办公楼地源热泵空调设计 共五层 建筑总 面积 5008 9 空调面积约 4623 3 全楼冷负荷为 307 1 千瓦 根据房间功能 2 m 全楼采用地源热泵系统进行集中供给空调方式 根据各不同功能房间 办公区 会议室 休息区等 将该集中系统设为风机盘管 加独立新风系统 新风机组从室外引入新风处理到室内空气焓值 风机盘管承担室内 全部冷负荷及部分的新风湿负荷 风机盘管加独立新风系统由百叶风口下送和侧送 水系统采用闭式双管同程式 冷水泵两台 一用一备 冷却水泵选两台 一用一备 卫生间通风统一由排风扇接出 在末端安装止回阀 在冷负荷计算的基础上完成主机和风机盘管的选型 并通过风量 水量的计算确 定风管路和水管路的规格 并校核最不利环路的阻力和压头用以确定新风机和水泵 依据相关的空调设计手册所提供的参数 进一步完成新风机组 水泵 热水机组 等的选型 从而将其反应在图纸上 最终完成整个空调系统设计 关键词 关键词 风机盘管加独立新风系统 负荷 管路设计 制冷机组 地源热泵 V Abstract With the development of society and the increasing of living standard more and more people are using the air condition technology which built a healthy and comfort habitation for people This design is about a mechanical motion limited company of Beijing office ground source heat pump air conditioning design that locates in Beijing There are 5 floors The gross floor area is about 5008 9 m2 and the air conditioner area is about 4623 3m2 The cold duty is 307 1 kW We choose ground sourse heat pump for air condition of this building According to different functions there are rooms such as offices meeting room resting room ect The system adopts the PAU FCU system FCU system deals with the fresh air PAU system carries on the whole cold duty and part wet duty PAU FCU systems can send air from the side and the upside it uses the circular air diffuser to supply air There are two water cooling pumps one can be used when heating In summer one of the two is for using and another for preparing in winter one for using and one for preparing The system in washroom can ventilate by itself unified in the end installation check valves On the basis of calculating cooling load finish the host and fan coil s selection and through the calculating of air and water and then determin duct road and conduit road and checked the specification of the most unfavorable loop resistance and pressure head used to decide the new fans and pumps According to the relevant parameters provided by the manual air conditioning design further complete the selection of fresh air units water pump hot water line etc thus reaction the selection on the drawing finally complete the entire air conditioning system design Keywords PAU FCU systems load pipeline design refrigeration machine ground sourse heat pump 0 第一章第一章 设计依据设计依据 1 1 设计任务书 设计任务书 1 2 建筑平面图和剖面图 建筑平面图和剖面图 1 3 国家主要规范和行业标准 国家主要规范和行业标准 采暖通风与空气调节设计规范 GB50019 2003 高层民用建筑设计防火规范 GB50045 95 公共建筑节能设计标准 GB50189 2005 地源热泵系统工程技术规范 GB50366 2005 建筑设计防火规范 GB50016 2006 1 4 北京市设计计算参数 北京市设计计算参数 夏季 空调计算干球温度 33 6 空调计算湿球温度 26 3 空调计算日平均温度 29 1 通风计算干球温度 29 9 空调计算相对湿度 50 大气压力 99 86Kpa 平均风速 2 2 m s 冬季 空调计算干球温度 9 8 通风计算干球温度 7 6 空调计算相对湿度 37 大气压力 102 57 Kpa 平均风速 2 7m s 1 1 5 建筑围护结构的热工性能建筑围护结构的热工性能 表 1 1 建筑围护结构的热工性能 围护结构名称外窗外墙屋顶 传热系数 w m 2 2 50 90 7 1 6 设计范围 设计范围 本设计为北京市某机械运动有限公司办公楼地源热泵空调设计 建筑面积约 5008 9 m 建筑高度约 19 95 米 各层主要房间均为办公室 另兼有休息室 接待室 2 及储藏室等 其中第一层层高为 5 4 米 二至四层层高为 3 6 米 五层层高为 3 3 米 1 7 设计原则 设计原则 满足国家及行业有关规范 规定的要求 利用国内外先进的空调技术和设备 低 碳 环保地创建健康舒适的室内空气品质及环境 2 第二章 负荷计算 2 1 空调冷负荷的计算空调冷负荷的计算 本设计采用冷负荷系数法计算夏季空调冷负荷 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 现分项说明如下 2 1 1 外墙冷负荷与屋顶冷负荷 外墙冷负荷与屋顶冷负荷 在日射和室内气温综合作用下 外墙和屋面瞬变传热引起的空调冷负荷 可按下式计 算 CL KF twl tNx 2 1 twl twl td k k 其中 CL 外墙和屋顶瞬变传热引起的逐时冷负荷 W K 外墙和屋顶的传热系数 w m 2 F 外墙和屋顶的面积 m 2 twl 外墙和屋顶冷负荷计算温度的逐时值 tNx 夏季空气调节室内设计温度 twl 以北京地区的气象条件为依据计算出的外墙和屋顶冷负荷计算温度逐时 值 td 不同类型构造外墙和屋顶的地点修正值 北京取值为 0 k 外表面放热系数修正值 k 外表面吸收系数修正值 查得北京地区气象条件为依据的外墙逐时冷负荷计算温度 twl 8 00 20 00 各时刻各朝向的 twl 值如下表所示 型外墙 单位 表 2 1 北京地区气象条件为依据外墙逐时冷负荷计算温度 twl 时刻朝 向 891011121314151617181920 3 S34 6 34 2 33 9 33 5 33 2 32 9 32 8 32 9 33 1 33 4 33 9 34 4 34 9 W37 8 37 3 36 8 36 3 35 9 35 5 35 2 34 9 34 8 34 8 34 9 35 3 35 8 N32 3 32 1 31 8 31 6 31 4 31 3 31 2 31 2 31 3 31 4 31 6 31 8 32 1 E36 0 35 5 35 2 35 0 35 0 35 2 35 6 36 1 36 6 37 1 37 5 37 9 38 2 计算过程中外墙的传热系数为 0 9 w m 屋面传热系数为 0 7w m 22 2 1 2 玻璃窗瞬变传热引起的冷负荷 玻璃窗瞬变传热引起的冷负荷 此建筑物所有窗户全部采用钢塑复合节能门窗 中空玻璃窗 不同朝向的传热系 数不得大于规范值 表 2 2 围护结构的传热系数 4 门窗的传热系数为 Kw 2 5 w m k 瞬变引起的冷负荷计算公式为 2 CL Fw KwCw twl td tNx 2 2 式中 CL tNx 同上式 Kw 外玻璃窗传热系数 w m 2 Fw 窗口的面积 m 2 twl 外玻璃窗冷负荷计算温度的逐时值 Cw 玻璃窗的传热系数修正值 td 玻璃窗的地点修正值 北京 取值为 0 由资料查得窗玻璃的逐时冷负荷计算温度 twl 值列于下表 表 2 3 玻璃窗逐时冷负荷计算温度 twl 时 刻 891011121314151617181920 5 tw l 26 9 27 9 29 0 29 9 30 8 31 5 31 9 32 2 32 2 32 0 31 6 30 8 29 9 2 1 3 透过玻璃窗进入的日射得热引起的冷负荷 透过玻璃窗进入的日射得热引起的冷负荷 由资料查得本建筑中所有玻璃窗的有效面积系数值为 Ca 0 75 故计算公式为 CL Fw Ca Cc s Dj max CLQ 2 3 其中 CL 透过玻璃窗进入室内的日射得热引起的冷负荷 w Fw 玻璃窗面积 m 2 Ca 玻璃窗的有效面积系数 Cc s 窗玻璃的综合遮挡系数 Cc s CsCi 0 74 0 60 0 444 Cs 窗玻璃的遮阳系数 双层 6mm 厚普通玻璃取 0 74 Ci 窗内遮阳设施遮阳系数 活动百叶帘中间色取 0 60 Djmax 日射得热因数的最大值 w m 2 CLQ 冷负荷系数逐时值 表 2 4 各时刻各朝向 Djmax 和 CLQ 的值 时刻朝 向 分项 891011121314151617181920 CLQ0 260 400 580 720 840 800 620 450 320 240 160 100 09 南 Djmax302 CLQ0 140 170 180 190 200 340 560 720 830 770 530 110 10 西 Djmax599 CLQ0 540 650 750 810 830 830 790 710 600 610 680 170 16 北 Djmax114 CLQ0 820 790 59 0 38 0 240 240 230 210 180 150 110 080 07 东 Djmax599 2 1 4 照明散热引起的冷负荷 照明散热引起的冷负荷 当电压一定时 室内照明散热量是不随时间变化的稳定散热量 但是照明散热方 6 式仍以对流与辐射两种方式进行散热 因此 照明散热形式的冷负荷计算仍采用相应 的冷负荷系数 其冷负荷计算式为 荧光灯 CL 1000n1n2NCLQ 2 4 其中 Cl 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 暗装荧光灯镇流器装设在顶棚内 取 1 0 n2 灯罩隔热系数 荧光灯罩上部穿有小孔 可利用自然通风散热于顶棚内 取 0 55 CLQ 照明散热冷负荷系数 表 2 5 各时刻照明散热冷负荷系数 CLQ 时 刻 8 009 0010 0011 0012 0013 0014 0015 0016 0017 0018 0019 0020 00 CLQ0 440 750 830 870 90 920 940 950 960 960 960 970 56 2 1 5 人员散热引起的冷负荷 人体散热和散湿有时会形成主要的空调负荷 此建筑物为综合办公楼 大多属极 轻劳动类型 室内设计温度为 26 在此情况下 查资料得每人散发的显热为 61W 潜热为 73 全热为 134 由于室内工作人员既包括男子也包括女子 故取群集系 数为 0 93 人体显热散热引起的冷负荷计算式为 CLs n qsCLQ 2 5 其中 CLs 人体显热散热形成的冷负荷 W n 室内全部人数 n F 房间的人员密度 人 F 房间 面积 群集系数 取 0 96 qs 不同室温和劳动性质成年男子显热散热量 W 取 61W CLQ 人体显热散热冷负荷系数 这一系数取决于人员在室内停留的时间及 进出的时间值 逐时列于下表 表 2 6 各时刻 CLQ 的值 时刻 20 CLQ0 530 80 860 90 920 940 950 960 960 970 970 9847 7 人体潜热散热引起的冷负荷计算式为 CL1 n q2 2 6 其中 n 计算时刻空调区内的总人数 n F 房间的人员密度 人 F 房间面积 群集系数 取 0 96 q2 1 名成年男子小时潜热散热量 W 取 73W 各个房间的空调冷负荷及汇总见附录 1 室内设计温度为 26 2 2 空调热负荷的计算 空调热负荷的计算 空调热负荷由通过围护结构的温差传热量和附加耗热量组成 其中通过围护结构 的温差传热量由下式计算 Qj KF tn tw a 2 7 其中 Qj 围护结构的基本耗热量 w K 该面围护结构的传热系数 w m 2 F 该面围护结构的散热面积 m 2 tn 室内空气计算温度 tw 室外供暖计算温度 a 围护结构的温差修正系数 附加耗热量包括朝向修正 风力附加 因冬季室外平均风速为 2 7 米 秒 小于 4 米 秒 故不需要计算风力附加 一层层高为 5 4 米 大于 4 米 高度修正为 5 4 4 2 2 8 三 四 五层层高均小于等于四米 不需要计算高度附加值 冬季采用空调采暖时 室内保持正压状态 故不计算通过门窗缝隙的冷风渗透耗 热量及冷风渗入耗热量 各房间及楼层热负荷见附录 2 2 3 空调湿负荷的计算 空调湿负荷的计算 本次设计中湿负荷是根据平均每人每小时散湿量为依据计算的 查资料得在办公 情况下 每人每小时散湿量为 109g h 乘以每房间的人数得各房间散湿量 整理见附 录三 8 第三章第三章 系统选择 系统选择 3 1 冷热源选择 冷热源选择 3 1 1 选择冷热源系统的基本原则 选择冷热源系统的基本原则 1 空气调节人工冷热源宜采用集中设置的冷 热 水机组和供热 换热设备 其 机型和设备的选择 应根据建筑物空气调节的规模 用途 冷负荷 所在地区气象条 件 能源结构 政策 价格及环保规定等情况 按下列要求综合论证确定 a 热源应优先采用城市 区域供热或工厂余热 b 夏热冬冷 干旱缺水地区的中小建筑可采用空气源热泵或埋管式地源热泵冷 热 水机组供冷 供热 c 全年进行空气调节 且各房间区域负荷特性相差较大 需要长时间向建筑物供热和 9 供冷时 技术经济比较后 可采用水环热泵空气调节系统供冷 供热 d 在执行分时电价 峰谷电价差较大的地区 空气调节系统采用低谷电价时段蓄冷 热 能明显节电及节省投资时 可采用蓄冷 热 系统供冷 热 2 需设空气调节的商业建筑或公共建筑群 有条件时宜采用热 电 冷联产系统 或集中设置供冷 供热站 3 电动压缩式机组台数及单机制冷量的选择 应满足空气调节负荷变化规律及部 分负荷运行的调节要求 一般不宜少于两台 当小型工程仅设一台时 应选调节性能 优良的机型 4 选择电动压缩式机组时 其制冷剂必须符合有关环保要求 其使用年限不得超 过中国禁用时间表的规定 3 1 2 冷热源系统方案的比较冷热源系统方案的比较 3 1 2 1 冷源比较冷源比较 根据冷热源系统设计原则和建筑物的实际情况 拟定冷源系统方案 对各方案进 行技术 经济比较 具体比较见下表 方案名称方案说明优点缺点 方案一 热泵冷热水机组供冷 1 机组设置于楼顶 设备机房内 2 用电驱动 3 空气或土壤源热 泵 1 一套设备即能供冷 热 2 充分利用地位能源 1 机组性能系数 不高 2 调节不便 方案二 活塞式冷水机组冷 1 机组设置于楼顶 设备机房内 2 用电驱动 1 换热效果较好 2 多机头 冷量调节 方便 1 制冷量小 2 噪声大 方案三 溴化锂冷水机组供冷 1 机组设置于地下 室 设备机房内 2 用蒸汽驱动 1 运转平稳 2 负荷系数高 3 噪声低 10 3 1 2 2 热源比较热源比较 根据冷热源系统设计原则和建筑物的实际情况 拟定热源系统方案 对各方案进 行技 术 经济比较 具体比较见下表 方案名称方案说明优点缺点 方案一 热泵供热 1 机组设置于楼顶设备 机房内 2 用电驱动 3 空气源或土壤源热泵 1 节约能源 2 节省设备 1 机组性能系数 不高 2 调节不便 热电厂供热 1 机组设置于地下室设 备机房内 2 用电驱动 1 锅炉容量大 2 自动化程度高 方案三 区域锅炉房供热 1 需设置换热设备 2 换热设备放于地下室 设备机房内 不需另设 设备房 1 热效率高 2 自动化程度高 3 污染少 利于环 保 方案四 局部锅炉房供热 1 需配置专门的锅炉房 2 设若干台锅炉 1 运行管理方便1 热效率低 2 自动化程度低 3 1 3 冷热源系统方案的确定冷热源系统方案的确定 根据各方案的技术可行性与经济比较 拟选择地源热泵空调系统 以大地作为冷 热源进行供热制冷 3 2 空调系统的选择空调系统的选择 3 2 1 空调系统设计的基本原则空调系统设计的基本原则 1 选择空气调节系统时 应根据建筑物的用途 规模 使用特点 符合变化情况与 11 参数要求 所在地区气象条件与能源状况等 通过技术经济比较确定 当各空气调节 区热湿负荷变化情况相似 宜采用集中控制 各空气调节区温湿度波动不超过允许范 围时 可集中设置共用的全空气定风量空气调节系统 需分别控制各空气调节区室内 参数时 宜采用变风量或风机盘管空气调节系统 不宜采用末端再热的全空气定风量 空气调节系统 2 选择的空调系统应能保证室内要求的参数 即在设计条件下和运行条件下均能保 证达到室内温度 相对湿度 净化等要求 3 综合考虑初投资和运行费用 系统应经济合理 4 尽量减少一个系统内的各房间相互不利的影响 5 尽量减少风管长度和风管重叠 便于施工 管理和测试 6 各房间或区的设计参数值和热湿比相接近污染物相同 可以划分成一个全空气系 统 对于定风量单风道系统 还要求工作时间一致 负荷变化规律基本相同 3 2 2 空调系统方案的比较空调系统方案的比较 全空气系统 全空气系统一般选用组合式空调器进行空气处理 室内负荷全部由处理过的空气 来负担 系统处理空气量大 所担负的空调面积也较大 因此适用于建筑空间较高 面积较大 人员较多的房间 以及房间温度和湿度要求较高 噪声要求较严格的空调 系统 全空气系统的主要优点为 1 使用寿命长 2 可以根据室外气象参数的变化和室内负荷变化实现全年多工况解能运行调节 3 充分利用室外新风 减少与避免冷 热抵消 减少冷冻机的运行时间 4 可以严格地控制室内温度和室内相对湿度 5 可以有效地采取消省和隔振措施 便于管理和维修 其主要缺点为 1 空气比热 密度小 需空气量多 风道断面积大 输送耗能大 2 空调设备需集中布置在机房 机房面积较大 层高较高 3 除制冷及锅炉设备外空气处理机组和风管造价均较高 12 4 送回风管系统复杂 布置困难 5 支风管和风口较多时不易均衡调节风量 风道要求保温 影响造价 6 全空气空调系统一个系统不宜供多个房间的空调 因为回风系统可能造成房间之间 空气交叉污染 另外调节也比较困难 7 设备与风管的安装工作量大 周期长 风机盘管加新风系统 风机盘管加新风系统是目前应用广泛的一种空调系统 它由风机盘管来承担全部 室内负荷 单独设新风机组 向室内补充所需新风 因此 在空调房间较多 面积较 小 各间要求单独调节 且建筑层高较高 房间温湿度要求不严格的房间 宜采用风 机盘管加新风系统 风机盘管加新风系统的主要优点有 1 布置灵活 可以和集中处理的新风系统联合使用 也可以单独使用 2 各空调房间互不干扰 可以独立地调节室温 并可随时根据需要开停机组 节省运行 费用 灵活性大 节能效果好 3 与集中式空调相比不需回风管道 节约建筑空间 4 机组部件多为装配式 定型化 规格化程度高 便于用户选择和安装 5 只需新风空调机房 机房面积小 6 使用季节长 7 各房间之间不会互相污染 其缺点为 1 对机组制作要求高 则维修工作量很大 2 机组剩余压头小室内气流分布受限制 3 分散布置敷设各中管线较麻烦 维修管理不方便 4 无法实现全年多工况节能运行调节 5 水系统复杂 易漏水 6 过滤性能差 3 3 空调系统方案的确定 空调系统方案的确定 本次设计中的建筑主要房间为办公室 大多面积较小 且各房间互不连通 应使所选 13 空调系统能够实现对各个房间的独立控制 综合考虑各方面因素 确定选用风机盘管 加新风系统 在房间内布置吊顶的风机盘管 采用暗装的形式 第四章第四章 新风负荷的计算新风负荷的计算 4 1 新风量的确定新风量的确定 空气调节系统得新风量 应符合下列规定 a 不少于人员所需的新风量 以及补偿排风和保持室内正压所需风量两项中较大值 b 人员所需的新风量应按国家现行有关卫生标准的要求 并根据人员的活动和工作性 质以及在室内的停留时间等因素确定 以每人每小时30 m 计算得新风量及负荷详见附录3 3 汇总得各层新风量为 一层1925 m h 二层2906m h 三层3000 m h 四层 333 14 2417 m h 五层1250 m h 总新风量为11499 m h 333 4 2 夏季空调新风冷负荷的计算 夏季空调新风冷负荷的计算 Qw qm w hWx hNx 4 1 式中Qw 夏季新风冷负荷 KW qm w 新风量 kg s hWx 室外空气的焓值 kJ kg hNx 室内空气的焓值 kJ kg 根据夏季空调室外计算干球温度33 6 湿球温度26 3 由湿空气焓湿图查得室 外空气焓值hWx 83 52kJ kg 当tNx 26 55 时 室内空气焓值 hR 56 53kJ kg h 83 52 56 53 26 99 kJ kg 根据上述公式 计算得各层夏季空调新风冷负荷详见附录3 汇总各层新风冷负荷为 一层16 18kw 二层14 82 kw 三层25 21kw 四层20 31 kw 五层10 51 kw 总计87 03 kw 第五章第五章 空气处理设备的选择空气处理设备的选择 空气处理设备是将室外空气处理到室内要求状态的设备 在本设计中使用的空气 处理设备有风机盘管 FP 和新风机组 5 1 风机盘管的选择 风机盘管的选择 5 1 1 风机盘管加独立新风系统的处理过程以及送风参数计算风机盘管加独立新风系统的处理过程以及送风参数计算 其夏季处理过程焓湿图如下 15 Wx 室外空气参数 Nx 室内设计参数 Mx 风机盘管处理室内的空气点 Ox 送风状态点 x 室内热湿比 新风处理到室内等焓点与机器露点的交点 其不 承担室内冷负荷 承担一部分湿负荷 其中空调室内热湿比 x Q D 5 1 式中 Q 空调室内冷负荷 W D 空调室内湿负荷 kg h D 0 001 n g 式中 群集系数 n 计算时刻空调区内的总人数 g 1名成年男子每小时散湿量 g h 取109 g h 送风状态点Ox的确定 从Nx作 x 线 改线与 90 的线相交于送风状态点Ox Ox确 定之后 即可计算出空调房间送风量 kg s 总送风量 qm Q hNx hOx 5 2 风机盘管的风量 qm f qm qm w 5 3 16 式中 qm 总送风量 kg s Q 空调室内冷负荷 W hNx 空调室内焓值 KJ Kg hOx 送风状态点焓值 KJ Kg qm f 风机盘管的风量 m h qm 总送风量 m h qm w 新风量 m h 对于Mx点焓值的确定 Mx点为经风机盘管处理后的空气状态 由混合原理 qm w qm f hOx hMx hNx hOx hMx hOx qm w qm f hNx hOx 注 以上处理过程是在不考虑管道 设备温升或其保温性能很好时的得到的近似设计 计算过程 根据以上计算过程 可初步选取空气处理设备 5 1 2 风机盘管的选取风机盘管的选取 根据已经得出的房间冷负荷初选风机盘管的型号 房间选取风机盘管的型号及数量详见附录3 17 注 风机盘管机组的选择都选用了中速制冷量 中速风速 所选的盘管实际制冷量要 比所需要的大很多 但可以通过调节盘管水流量 提高回水温度来调节 5 1 3 风机盘管的布置风机盘管的布置 风机盘管的布置与空调房间的使用性质和建筑形式有关 对于办公室 会议室 休息室等一般布置在进门的过道顶棚内 采用吊顶卧式暗装的形式 采用侧送或下送 上回 风机盘管机组空调系统的新风供给方式采用由独立新风系统供给室内新风 经过 18 处理过的新风从进风总风管通过支管送入各个房间 单独设置的新风机组 可随室外 空气状态参数的变化进行调节 保证了室内空气参数的稳定 房间新风全年都可以得 到保证 风机盘管机组的供水系统采用双水管系统 过渡季节尽量利用室外新风 关闭空 调机组关闭供水 5 2 新风机组的选择 新风机组的选择 5 2 1 新风机组的计算 新风机组的计算 新风机组计算方法与风机盘管计算方法基本相同 5 2 2 新风机组的型号及布置 新风机组的型号及布置 此建筑地上共有六层楼 其中六层为设备层 一到五层每层按一台新风机组 均 为吊装 根据所负担房间的新风量与新风负荷确定新风机组的型号 第一层新风机组负担的新风量为 1925 m h 新风冷负荷为 16 18 kw 新风机组 3 的型号为 D 2 4 4 排 第二层新风机组负担的新风量为 2906 m h 新风冷负荷为 3 14 82 kw 新风机组的型号为 D 3 4 4 排 第三层新风机组负担的新风量为 3000 m h 新风冷负荷为 25 21 kw 新风机组的型号为 D 3 4 4 排 第四层新风机组负 3 担的新风量为 2417 m h 新风冷负荷为 20 31 kw 新风机组的型号为 D 2 5 4 4 排 3 第五层新风机组负担的新风量为 1250 m h 新风冷负荷为 10 51 kw 新风机组的 3 型号为 D 1 5 4 4 排 详见附录 3 19 第六章第六章 气流组织气流组织 气流组织又称空气分布 大多数空调与通风系统都需要向房间或被控制区送入和 排出空气 不同形状的房间 不同的送风口和回风口形式和布置 不同大小的送风量 都影响室内空气的流速分布 温湿度分布和污染物浓度分布 室内气流速度 温湿度 都是人体热舒适的要素 而污染物浓度是室内空气品质的重要指标 因此 要想使房 间内人群的活动区域成为一个温湿度适宜 空气品质优良的环境 不仅要有合理的系 统形式及对空气的处理方案 而且要有合适的空气分布 6 1 气流组织分布气流组织分布 本次设计中大多采用上送下回的气流组织形式 送出的气流为贴附于顶棚的射流 射流下侧吸卷室内空气 射流工作区为回流区 该模式的通风效率较高 换气效率约 为 0 6 0 8 合理地组织气流流线的问题 主要是考虑送风口的位置 回风口的影响较 小 设计侧顶送风口的调节应达到以下的要求 1 各风管之间风量调节 2 射流轴线水平方向的调节 使送风速度均匀 射流轴线不偏斜 3 水平面扩散角的调节 4 竖向仰角的调节 一般以向上 10 20 度的仰角 加强贴附 增加射程 风机盘管加独立新风系统使风机盘管暗装于天花板 采用上侧送风 同侧下部回 风的形式 送风气流贴附于顶棚 工作区处于回流区中 送风与室内空气混合充分 工作区的风速较低 温度湿度比较均匀 适用于小空间的办公室及其他要求舒适性较 高的场所 各管段建议流速和最大流速列于下表 编号管段建议流速最大流速 1 新风入口 2 53 5 20 2 风机入口 4 05 0 3 风机出口 6 5 107 5 11 4 主风道 5 6 55 5 8 5 水平支风道 3 4 54 6 6 垂直支风道 3 3 54 5 7 送风口 1 5 3 52 4 6 2 风口布置风口布置 风口对气流组织有着关键影响 根据送回风量选择合适的风口 均匀分配 同时 避免柱和梁的阻挡 最大可能的减少风量扰动对气流产生的负面效应 才能产生良好 的气流组织效果 在本次设计中遵循了以下原则 1 新风在风道中先与风机盘管的回风混合 然后再通往室内 目的是让新风与室 内回风混合均匀 2 送风口尺寸放大 变风量末端在调节时产生的风速变化会使人感到不舒适 这 在大风量送风口尤为明显 解决这个问题的最简单方法是加大吊顶风口的尺寸 尽可 能减少出风速度 使这种风速的变化带来的影响微乎其微 一般可将送风口的额定流 量加大一档 3 增强吊顶贴附效应 使吊顶平面保持平整 尽量使吊顶面的凸凹远离送风口 这其中主要包括灯具 水喷淋头和火灾报警探头 两者间须隔开一定的距离 6 3 风口选择计算风口选择计算 送风气流分布设计步骤为首先布置方型散流器风口 送风口布置的原则是 1 布置时充分考虑建筑结构的特点 送风口下送方向不得有障碍物 如柱 2 一般按对称布置或梅花形布置 3 每个送风口所服务的区域最好为正方形或接近正方形 如果送风口服务区的长度比 大于 1 25 时 宜选用矩形送风口 如果采用顶棚回风 则回风口应布置在距送风口 最远处 4 送风气流分布计算 主要选用合适的送风口 使房间内风速满足设计要求 21 送风选用方形散流器风口上送方式 保证工作区稳定而均匀的温度和风速 为保 证贴附射流有足够的射程 并不产生较大噪声 所以选送风口风速 V 2 5m s 最大风速 不得超过 6 m s 送热风时取较大值 夏季取 3 5m s 散流器尺寸详见附录 4 q abv 6 1 式中 q 为总风量 m s a b 分别为风口断面长和宽 m 22 第七章第七章 风系统水力计算风系统水力计算 7 1 风管水力计算方法风管水力计算方法 风管尺寸的计算在系统和设备布置 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 采用假定流速法 其计算方法如下 1 确定空调系统风道形式 合理布置风道 并绘制风道系统轴侧图 作为水力计算草图 2 在计算草图上进行管段编号 并标注管段的长度和风量 管段长度一般按两管件中心 线长度计算 不扣除管件 如三通 弯头 本身的长度 3 选定系统最不利环路 一般指最远或局部阻力最大的环路 4 选择合适的空气流速 同前页各管段建议流速和最大流速表中所列 5 根据给定风量和选定流速 逐段计算管道端面尺寸 并使其符合矩形风道统一规格 然后根据选定了的段面尺寸和风量 计算出风道内的实际流速 通过矩形风道的风量 G 可按下式计算 G 3600abv 7 1 3 mh 式中 a b 分别为风道断面净宽和净高 m 6 计算风道的沿程阻力 7 计算各管段的局部阻力 8 计算系统的总阻力 9 检查并联管路的阻力平衡情况 10 根据系统的总风量 总阻力选择风机 说明 本设计的主风道设计最大风速为 8m s 支风道最大风速为 4 5m s 根据式子 G 3600abv 并结合 空气调节工程 中表 6 1 的矩形风道规格确定风道断面规格 具体规格尺寸详见附录 5 风管水力计算 7 2 风管水力计算过程风管水力计算过程 以一层的新风系统为例 布置一层的送风系统并绘制出草图选择出最不利环路 1 23 4 6 8 10 12 14 一层新风最不利环路示意图如下 根据所布置风系统图 计算各管段的局部阻力系数 1 段 矩形风管分流四通矩形支管接至矩形主管 直通管四通 0 08 0 08 4 矩形风管 T 形分流三通 45 矩形支管接至矩形主管 直通管 0 04 0 04 6 矩形风管 T 形分流三通 45 矩形支管接至矩形主管 直通管 0 04 0 04 8 矩形风管 T 形分流三通 45 矩形支管接至矩形主管 直通管 0 04 0 04 10 矩形风管 T 形分流三通 45 矩形支管接至矩形主管 直通管 0 04 0 04 12 矩形风管 T 形分流三通 45 矩形支管接至矩形主管 旁通管 0 73 0 73 13 矩形风管 T 形分流三通 45 矩形支管接至矩形主管 旁通管 0 73 0 73 14 矩形风管 T 形分流三通 45 矩形支管接至矩形主管 旁通管 0 73 0 73 一层风管水力计算表 序 号 风量 kg h 截面 类型 宽 直径 mm 高 mm 管长 m v m s R Pa m Py Pa 动压 Pa Pj Pa 总阻力 Pa 12158 45 矩形 320320194 9870 9217 4720 0814 6011 16818 64 2371 61 矩形 1601201 54 5792 2483 3710 7312 318 98712 358 3371 61 矩形 1601202 54 5792 2485 6190 7312 318 98714 605 41415 23 矩形 32020055 2321 396 9490 0416 0690 6437 592 5232 1 矩形 1201201 53 8141 8962 8440 738 5376 2329 076 61183 13 矩形 3201605 45 4681 8029 7290 0417 5480 70210 431 7232 1 矩形 1201202 53 8141 8964 740 738 5376 23210 972 8951 02 矩形 2502005 44 51 1926 4350 0411 8890 4766 91 9232 1 矩形 1201201 53 8141 8962 8440 738 5376 2329 076 10718 92 矩形 2001602 95 3162 1446 2180 0416 5870 6636 881 1139 53 矩形 1201203 40 650 080 2730 730 2480 1810 453 12679 39 矩形 20016025 0231 933 8590 7314 81310 81314 672 13339 7 矩形 1201203 65 5823 8413 8260 7318 28813 3527 176 24 14339 7 矩形 1201203 65 5823 8413 8260 7318 28813 3527 176 总 计 9264 59 59 8 98 0046 81178 56278 016176 02 各层风系统水力计算表见附录 5 二层新风环路示意图 三层新风环路示意图 四层新风环路示意图 五层新风环路示意图 25 7 3 风管的布置及附件 风管的布置及附件 1 风管道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 主管和支管的断面尺寸在图中标明 2 设计图中所注风管的标高 以风管底为准 3 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 200 300 的人造革软接 软接的接口应牢固 严密 在软接处禁止 变径 4 风管上的可拆卸接口 不得设置在墙体或楼板内 5 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 6 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 7 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 26 第八章第八章 空调水系统设计及水力计算空调水系统设计及水力计算 8 1 空调水系统的设计空调水系统的设计 8 1 1 空调水系统的设计原则空调水系统的设计原则 空调水系统设计应坚持的设计原则是 1 管路考虑必要的坡度以排除空气 2 要解决好水处理与水过滤 3 力求水力平衡 4 变流量系统宜采用变频调节 5 防止大流量小温差 6 注意管网的保冷与保暖效果 8 1 2 空调水系统方案的确定空调水系统方案的确定 空调水系统按照管道的布置形式和工作原理 一般分为一下主要几种类型 1 按供 回水管道数量 分为 双管制 三管制和四管制 2 按供 回水干管的布置形式 分为 水平式和垂直式 3 按供 回水在管道内的流动关系 分为 同程式和异程式 4 按原理分为 开式和闭式 5 按调节方式分为 定流量和变流量 系统冷热源的供冷 供热用地源热泵机组供给 房间不需要同时供冷 供热 该 设计中管路不与大气接触 在每层水系统的最高点和系统的最高点设排气阀 以排除系 统中积存的空气 故选用闭式双管系统 冷水 热水共同使用一个管路 系统简单 初投资较低 干管的布置采用垂直异程式 一级泵 水泵变流量系统 27 8 2 冷水系统的水力计算冷水系统的水力计算 采用假定流速法 其计算步骤如下 1 绘制冷水系统图 对管段编号 标注长度和流量 2 确定合理的流速 3 根据各个管段的水量和选择流速确定管段的直径 计算摩擦阻力和局部阻力 4 并联管路的阻力平衡 5 计算系统的总阻力 冷冻水系统水力计算详见附录 6 水系统图 28 五层水系统示意图 四层 三层水系统示意图 三 二 一层水系统示意图 29 8 3 冷凝水管道设计冷凝水管道设计 8 3 1 设计原则 设计原则 在风机盘管机组 整体式空调器 组合式空调机组的运行过程中都会产生一定数 量的冷凝水 必须及时予以排走 以保证系统安全有效的运行 排放冷凝水管道的设 计 一般采用开式 非满流自流系统 冷凝水管道设计应注意以下事项 1 沿水流方向 水平管道应保持不小于千分之三的坡度 且不允许有积水部位 2 当冷凝水盘位于机组内的负压区段时 凝水盘的出水口处必须设置水封 水封的 高度应比凝水盘处的负压 相当于水柱高度 大 50 左右 水封的出口 应与大气相通 3 冷凝水管道宜采用聚氯乙烯塑料管 不必进行防结露的保温和隔气处理 4 冷凝水立管的顶部 应设计通向大气的透气管 5 设计和布置冷凝水管路时 必须认真考虑定期冲洗的可能性 并应设计安排必要 的设施 6 冷凝水管的公称直径 DN mm 应根据通过冷凝水的流量计算确定 8 3 2 管径确定管径确定 一般情况下 冷凝水管的管径设计遵循 管段承担冷负荷小于等于 7kw 时 冷凝 管径为 DN20 管段承担冷负荷大于 7kw 小于等于 42kw 时 冷凝管径为 DN25 管段承 担冷负荷大于 42kw 小于等于 230kw 时 冷凝管径为