空调系统课程设计说明书

1 课程设计说明课程设计说明课程设计说明课程设计说明 2 摘要摘要 本设计为南京市某住宅楼通风及空气调节工程设计 该高层建筑是一幢集 住宅 商场的综合大楼 本设计内容主要包括住宅的采暖设计 商场的空调设 计和排风设计 本次设计中 对于商场大空间的房间采用了全空气系统 全空 气系统中 采用方形散流器平送方式 对于较小空间的房间采用风机盘管加独 立新风系统 关键字 关键字 暖通空调 全空气系统 风机盘管加独立新风系统 1 目录目录 摘要 1 绪言 1 1 建筑概况 1 1 2 设计任务 1 1 3 设计目的 1 2 设计依据及指导思想 2 1 建筑专业提出的平面图和剖面图 2 2 2 设计任务书 2 2 3 设计基本参数 2 2 4 国家主要规范和行业标准 2 2 5 土建资料 4 2 6 设计指导思想 4 3 通风空调设计 3 1 体形系数及窗墙比 5 3 2 传热系数的选择 5 3 3 冷负荷的组成 5 3 4 负荷计算 5 3 5 系统形式的确定 9 3 6 商场各层空调设计 11 3 7 回风系统设计 16 3 8 设备选型 17 3 9 消声计算 18 总结 19 致谢 附表 A 商场一层空调负荷计算表 附表 B 商场二层空调负荷计算表 附表 C 商场三层空调负荷计算表 附表 D 商场一层风管水力计算表 附表 E 商场二层风管水力计算表 附表 F 商场三层风管水力计算表 附表 G 商场三层水管水力计算表 2 1 1 绪言绪言 1 1 建筑概况 本设计选择的对象是南京市某商住楼 东经 118 8 北纬 32 据热气象分区为夏 热冬冷地区 本工程是集商业 住宅和停车场为一体的综合性公共建筑 建筑正立面为南向 该建筑物地上 26 层 地下 1 层 总建筑面积为 27669 29 建筑高度 84m 其中 地下一层为停车场 其中 1 到 3 层为商场 到 26 层为住宅 本次设计空调部 分为一层到三层商场空调系统设计 空调设计要求能够实现夏季供冷和冬季供热 以满足人 体的舒适要求和节能要求 1 2 设计任务 根据确定的室内外气象条件 土建资料 人体舒适要求及热源情况设计该建筑物商场 部分的空调系统和排风设计 1 3 设计目的 本次设计为大三课程设计 要求根据专业有关规范和标准 综合应用所学知识在老师 指导下独立分析解决专业工程设计问题 培养整体设计的观念 能够利用语言 文字和图形 表达设计意图和技术问题 3 2 2 设计依据及指导思想设计依据及指导思想 2 1 建筑专业提出的平面图和剖面图 2 2 设计任务书 2 3 设计基本参数 1 根据建筑物所在的地区是南京 按 空调设计手册 等有关规定确定 南京地区的 采暖和空调室外参数为 表 2 1 经度纬度夏季大气压 hPa 夏季空调室 外干球温度 夏季空调室 外湿球温度 夏季空调日 平均温度 夏季计算日 较差 118 8 32100435 28 3 31 4 6 90 夏季室外平 均风速 m s 最热月相对 湿度 冬季大气 压 hPa 冬季采暖室 外干球温度 冬季空调室 外干球温度 冬季室外平 均风速 m s 最冷月相对 湿度 2 681 001025 2 3 00 6 00 3 8073 00 2 室内设计参数为 室内要求温度夏季保持 26 冬季按各房间使用情况综合确定 2 4 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 空气调节设计手册 中国建筑工业出版社 1996 住宅设计规范 GB096 19990 20003 民用建筑节能设计标准 GB5018 2005 住宅建筑规范 GB50189 2005 实用供热空调设计手册 北京 中国建筑工业出版社 1993 高层民用建筑设计防火规范 GB50045 2005 4 2 5 土建资料 1 外墙 300mm 厚加气混凝土砌块 热桥外贴 70mm 厚聚苯板 2 屋面构造 自上而下 1 40mm 水泥砂浆卧铺地砖 2 10mm 防水层 3 20mm 水泥砂浆找平层 4 70mm 白 灰炉渣找坡层 5 100mm 现浇钢筋砼板 6 20mm 白灰砂浆面层 6 35mm 保温层 挤塑聚 苯板 3 窗户 铅合金中空玻璃窗 2 6 设计指导思想 课程设计是大学三年学习的一次全面总结 要综合运用所学的基础理论和专业知识以 及贯彻科学 节能 绿色系统的总则 并联系实际来解决工程设计问题 通过毕业设计 明 确设计程序 设计内容及各设计阶段的目的要求 并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及设备 创建健康舒适的室内空气品质及环境 5 空调设计 3 1 体形系数及窗墙比 由本建筑基本参数可得本建筑物体形系数为 0 184 小于 0 3 符合节能标准 窗墙比 东西向 0 南向 0 211 北向 0 574 3 2 传热系数的选择 单位 W M2 K 传热系数 表 3 1 外墙外窗内门内墙屋面 外楼板 0 565 3 3411 61 2 0 52 0 55 3 3 冷负荷组成 1 通过围护结构传入室内的热量 2 通过外窗进入室内的太阳辐射热量 3 人体散热量 4 照明散热量 5 设备 器具 管道以及其他室内热源的散热量 6 食品或物料的散热量 7 渗透空气带入室内的热量 8 伴随各种散湿过程产生的潜热量 3 4 负荷计算 4 4 1 冷负荷 外墙与屋顶 Qc KA t c tR t c tc td kakp 上式中 Qc t 外墙或屋面的逐时冷负荷 6 K 外墙或屋面的传热系数 A 外墙或屋面的面积 tR 室内计算温度 tc 外墙或屋面的逐时冷负荷计算温度 td 地点修正值 t c ka 外表面放热系数修正值 kp 吸收系数修正值 内围护结构冷负荷 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下 式计算 Qc KA t c c tR R 一般来说 非空调邻室温度波动较室外平缓的多 通过内墙 楼板 门窗 等内围护结构向 空调房间传热形成的冷负荷可按下述稳定传热负荷来估计 Qc KiAi to mo m ta a tR R 式中 Qc 稳定热负荷 W to m 夏季空气调节室外计算日平均温度 tR R 夏季空气调节室内计算温度 ta 邻室温升 外玻璃窗逐时传热形成的冷负荷 Qc CwKwAw tc td tR R 式中 Cw 传热系数修正值 td 地点修正值 Aw 窗口面积 Kw 外玻璃窗传热系数 tc 外玻璃窗的冷负荷温度的逐时值 透过玻璃窗日射得热形成的逐时冷负荷 QcQc CaAwCsCiDjmaxCLQ 式中 Ca 窗户的有效面积系数 Djmax 地点修正系数 按规范取值 Cs 窗玻璃的遮阳系数 Ci 窗内遮挡设施的遮阳系数 CLQ 窗玻璃冷负荷系数 照明 Qc 1000n1n2NCLQ 式中 N 照明灯具所需功率 n1 镇流器消耗功率系数 n2 灯罩隔热系数 CLQ 照明散热冷负荷系数 7 人体 显热形成的冷负荷 Qc qsn CLQ 式中 qs 不同室温和劳动性质成年男子显热散热量 CLQ 人体显热散热冷负荷系数 n 室内全部人数 群集系数 潜热形成的冷负荷 Qc qln Qc 人体潜热散热形成的冷负荷 ql 不同室温呵劳动性质成年男子潜热散热量 n 室内全部人数 群集系数 湿负荷 人体 mw 0 278n g 0 000001 式中 mw 人体散湿量 kg s g 成年男子的小时散湿量 g h n 同上式 建筑供暖设计热负荷基本公式 传热系数的确定 外墙外窗外门内门内墙屋面 外楼板 0 6 3 45 2 5 1 81 5 0 55 0 58 围护结构的基本耗热量 Qj KjAj tR to w 式中 Kj 围护结构的传热系数 Aj 围护结构的计算面积 tR 冬季室内空气的计算温度 to w 冬季室外空气的计算温度 围护结构的温差修正系数 围护结构的附加 修正 耗热量 1 朝向修正率 8 基于太阳辐射得热量对房间供暖得有力作用和各朝向房间温度平衡要求而提出的对各部分 基本耗热量的附加 或附减 百分率 表 3 2 围护结构朝向朝向修正率 北 东北 西北0 10 东 西 5 东南 西南 10 15 南 15 30 2 风力附加率 风力附加耗热量是考虑室外风速超出常规而对围护结构基本耗热量的修正 由于我国大 部分地区冬季室外平均风速大多在 2 3m s 左右 一般建筑不考虑风力附加 本设计中也不 加以考虑 3 外门附加率 为加热开启外门时侵入的冷空气 对于短时间开启无热风幕的外门 可以用考虑外门附加 率 阳台门不应考虑外门附加率 4 高度附加率 是在考虑房间高度过大时 由于存在竖向温度梯度而使围护结构基本耗热量附加的耗热 量 房间高度大于 4m 时 每高出 1m 应附加 2 但总的 附加率不因大于 15 总热负荷为所有围护结构的热负荷总量与设备照明散热量逐时最小值的差值 新风负荷计算 Q Mo ho hR Q 夏季新风冷负荷 Mo 新风量 按每人 20m3 h 算 即 mo 1 2 20 3600 0 00667kg s Mo mon n 为 室内人数 ho 室外空气的焓值 hR 室内空气的焓值 以商场三层为例 房间负荷计算见 附表 A 商场一层空调负荷计算表 附表 B 商场二层空调负荷计算表 附表 C 商场三层空调负荷计算表 9 3 5 系统方案确定 传统的空调方案有单风道一次回风系统和风机盘管加独立新风的空调方式 下面就集中式系 统和风机盘管 独立新风进行比较 表 4 1 比较 项目 集中式风机盘管加新风 设备布置与机房 空调与制冷设备可以集中布置在机房 机房面积较大 有时可以布置在屋顶上 只需要新风空调机房面积 风机盘管可以安装在空调房间 里 分散布置 敷设各种管线较麻 烦 风管系统 空调送回风管系统复杂 布置困难 支风管和风口过多时不易平衡 放室内时 不接送 回风管 当系统和新风系统联合使用时 新风量较小 维护 运行 1 空调与制冷设备集中在机房内 便于管理和维修 布置分散 维护与管理不便 系复统杂 易漏水 温湿 度 控制 可严格控制温度和相对湿度 室内要求严格时 难以满足要 求 空气过滤与 净化 可以采用初效 中效和高效过滤器 满足室内空气清洁的不同要求 采用 喷水室时 水与空气直接接触 易受 污染 须经常换水 过滤性能差 室内清洁度要求 较高时难于满足 消声 隔震 可以有效的采取消声和隔震措施必须采用低噪声风机 才能保 证室内要求 风管 互相 串通 空调房间之间有风管连通 使各个房 间互相污染 当发生火灾时会通过风 管迅速蔓延 各个房间之间不会互相污染 使用 寿命 使用寿命长使用寿命长 安装 设备和风管安装工程量大 周期长安装投产快 10 节能和经济 可以根据室外气象参数变化实现全年 多工况节能运行 对热湿负荷不一致或室内参数不同的 多房间不经济 部分房间停止空调 系统仍运行 不 经济 灵活性大 节能效果好 盘管可冬夏兼用 内壁结垢 降低传热效率 无法实现全年多工况调节 表 12 集中式系统和风机盘管 独立新风进行比较表 风机盘管和诱导器的比较 表 4 2 风机盘管诱导器 优 点 噪声小 系统分区进行调节控制 较容易 体积小 布置和安装方 便 对于将来建筑的扩建 增设 机组 实现比较容易 风道断面小 空气处理室小 空调机 房占地小 风机耗电量小 缺 点 因布置在室内 需要建筑上的协 调 分散 维修管理工作量大 本身解决新风量困难 静压小 不可能使用高性能的过滤器 有 旋转部件 对加工质量要求高 初投资高 管道复杂 在过度季节也 不能大量使用新风 通过以上的空调系统的比较 结合实际的空调建筑可以看出在大空间的空调房间一般都 采用集中式空调系统 这种空调方式送风量大 可以充分进行换气 室内空气污染小 过度 季节新风可以调节 由于空气处理设备集中在机房 管理维护方便 集中式空调可以实现全 年多工况节能运行调节 达到经济的效果 在一些写字楼和办公楼的空调房间普遍采用风机 盘管 独立新风的空调方式 风机盘管可独立调节室温 各空调房间的空气调节互不影响 集中式空调系统分一次回风系统和二次回风系统 两者差别在于一次回风系统用再热器解 决送风温差受限制的问题 而二次回风系统则采用在喷水室后与回风再次混合的方法代替再 热器 综上所述 本设计商场一层采用风机盘管加独立新风系统 二层和三层选综上所述 本设计商场一层采用风机盘管加独立新风系统 二层和三层选 用集中式全空气一次回风式系统 用集中式全空气一次回风式系统 11 3 6 商场各层空调设计 4 6 1 空气处理分析及风量计算 1 风量计算及焓湿图 一 1 商场一层 以商场一为例 最大冷负荷出现在 13 00 其值为 9245 37W 湿负荷为 1 593g s 热湿比为 5803 75 采用风机盘管加独立新风系统 2 新风量计算 新风量的确定包括三个方面 稀释人群本身和活动所产生的污染 补充 排风量 保持正压新风量 为前两部分所得和与第三部分比较取最大值 3 在本室中 新风量计算按人员算 V nv 35 20 700M3 h 4 空气处理过程用焓湿图 5 新风冷负荷 9 2kw 送风量 2006 M3 h 回风量 1306 M3 h 6 换气次数校核 n V v 2006 334 4 6 5 次 符合要求 二 1 二层商场 最大冷负荷出现在 13 00 其值为 96343W 湿负荷为 16 389g s 热湿比为 5878 5 其新风量按 人员计算 V nv 360 20 7200M3 h 采用一次回风系统 2 焓湿图 12 3 系统所需冷量 商场冷负荷 96 343kw 新风冷负荷 66 681kw 送风量 22519m3 h 回风量 15319m3 h 4 换气次数校核 n V v 22519 3097 6 7 27 次 5 次 符合要求 三 1 三层商场 最大冷负荷出 13 00 在其值为 100 44W 湿负荷为 11 92g s 热湿比为 7194 新风量计算 V nv M3 h 采用一次回风系统 2 焓湿图 13 3 商场冷负荷 100 44kw 新风冷负荷 66 681kw 送风量 25385kg s 回风量 18185kg s 4 换气次数校核 n V v 25385 3678 4 6 9 5 次 符合要求 风系统设计 送风系统设计的基本任务是 1 确定风管和风口的形状和尺寸 2 计算风管的压力损失 即风管的水力计算 风管的水力计算方法较多 对于高速送风系统采用静压复得法 对于低速送风系统 大 多采用等压损法和假定流速法 等压损法以单位长度风管的压力损失相等为前提 在已知总 14 作用压力的情况下 取最长的环路或压力损失最大的环路 将总的作用压力值平均分配给风 管的各个部分 再根据各部分风量和所分配的压力损失值确定风管的尺寸 假定流速法是根 据噪声和风管本身的强度 并考虑到运行费用来设定 本设计中 全空气系统风口用散流器平送 风机盘管加独立新风系统采用散流器侧送 散流器顶部平送送风系统水力计算 以三层商场的送风系统为例 商场的空调面积 798m2 总冷负荷 10044W 湿负荷 16 32g s 总风量 25385m3 h 新风量 为 3 0 m3 s 送风方式采用上部平送的的方式 设计拟选用方形散流器作为送风口 每个散 流器的出风量为 668m3 h 送风系统布置图如下图 以商场三层为例 送风管水力计算见后面附表 注 水力不平衡率一般不超过 15 不平衡率超过 15 的在运行时采用阀门调节 附表 E 商场二层风管水力计算表 附表 F 商场三层风管水力计算表 注 附表 D 商场一层风管的水力计算表为新风系统风管水力计算表 15 气流组织计算 以商场三层的送风系统为例 本计算依据空气调节设计手册第二版 1 三层的净高为 3 6m 总的送风量为 25385m h 商场有效面积为 964m2 单位面积送风量 Ls 25385 964 17 62m h 风口个数为 38 个 每个散流器的送风量为 Ls 25385 38 668m h 2 散流器的校核计算 b 颈部面积 F 0 25 0 2 0 05m2 颈部风速 Vo L Nf 25385 3600 38 0 05 3 71m2 s 实际面积约为颈部面积的 90 即 F0 0 05 0 9 0 045 m2 s 散流器实际出口风速 Vo 3 71 0 9 4 12m s c 求射流末端速度为 0 5 m s 的射程 X KVoA 1 2 Vx Xo 1 1 4 12 0 045 1 2 0 5 0 07 1 85m 其中 K 送风口常数 多层锥面散流器为 1 4 盘式散流器为 1 1 X 0 平送射流原点与散流器中心的距离 m 多层锥面散流器取 0 07 m d 校核工作区的平均速度 Vm 0 381 1 85 5 2 4 3 6 2 1 2 0 16m s e 如果送冷风 则室内平均风速为 Vm 0 2 m s 送热风时平均风速 Vm 0 12 m s 所选散流 器符合要求 水系统设计水系统设计 本设计当中 商场一层采用风机盘管加独立新风系统 根据个房间的冷热负荷和风量 所 选的风机盘管的型号如下 商场三 商场五 商场六 商场八选用 42CE004200A 风量为 750m3 h 制冷量 3 74kw 商场四 商场七 商场九选用 42CE003300A 风量为 550m3 h 制冷量 2 82kw 商场二 商场一采用 42CE014300A 风量为 2380m3 h 制冷量 2 82kw 商场十选用两个此型 号的风机盘管 物业办公室选用 42CE012300A 风量为 2040m3 h 制冷量 11 6kw 商场办公室选用 42CE0015200A 风量为 900m3 h 制冷量 4 5kw 连接风机盘管的水管的分别为供水管 回水管 凝水管 以商场一为例 三种管的水力计算见 附表 G 商场三层水管水力计算表 16 3 73 7 回风系统的设计回风系统的设计 在本设计空调系统中 是利用部分的回风和新风混合经过处理后送近空调房间 即满足 了卫生要求 空调运行也经济 采用一定量的回风 能达到节能的效果 空调的回风量影响 到空调运行的经济性 一 回风口布置方式和吸风速度 回风口不应设在射流区和人员长时间停留的地点 室温允许波动范围 0 1 0 2 的空调房间 宜采用双侧多风口均匀回风 0 5 1 的空调房间 回风口可以布置在房间的同一撤 1 且室温参数相同或相近似的多房间 空调系统 可采用走廊回风 回风口的回风量应能调节 可采用带对开式多叶阀的回风口 也可采用设在回风支管上的调节阀 常用的回风口的型式 单层百叶风口 固定百叶格栅风 口 网板风口 蓖孔和孔板风口等 也有与过滤器组装在一起的条缝活芯回风口 二 回风系统的设计 以商场三层为例 送风量为 Ls 25385m h 回风量为 Lh 18185m h 选用两个风机 选双层活动百页风口 左 边四个 右边 5 个 风口尺寸为 400 x320 以商场三层为例 回风管水力计算见后面附表 附表 E 商场二层风管水力计算表 附表 F 商场三层风管水力计算表 17 3 83 8 设备选型设备选型 空调机组的选型 本次设计中 空调机组选型为特灵产品 LPCQ 型立式柜机和吊顶机组 LPCQ 型名义工况为 制冷量测定冷水为进水温度 7 进出口温差 5 空气 DB 为 35 WB 为 28 3 由于设计工况和名义工况不相符合 故要将名义工况下制冷量换算到设计工况下冷量来 选择型号 本次设计中选型时采用校核性计算 推算公式 1 1 12 5 0 367 1 1 20 1 19 5 0 7 0 205 式中 Qt Qs 设计工况下风机盘管全热制冷量和显热制冷量 W Qt n Qs n 名义工况下风机盘管全热制冷量和显热制冷量 W t1 twb1 设计工况下风机盘管进风干球温度和湿球温度 Mw Mwn 分别为设计工况下和名义工况下水流量 Kg h 所选机组如下 商场一层选择 No8C 4 排 风量 6876m 3 h 对应风机机外静压 381Pa 风机转速 630r min 电机功率 2 2kw 商场二层 右 选择 No8C 4 排 风量 10791m 3 h 对应风机机外静压 334Pa 风机转 速 630r min 电机功率 2 2kw 商场二层 右 选择 No8C 4 排 风量 13292m 3 h 对应风机机外静压 391Pa 风机转 速 710r min 电机功率 2 2kw 商场三层 左 选择 No8C 4 排 风量 11749m 3 h 对应风机机外静压 308Pa 风机转 速 630r min 电机功率 2 2kw 商场三层 右 选择 No8C 4 排 风量 14977m 3 h 对应风机机外静压 496Pa 风机转 速 800r min 电机功率 3kw 18 3 9 消声计算 一 设备机房噪声控制设计的主要措施 措施 机房风机房水泵房冷冻机房冷却塔 隔声措施风机隔声箱