风盘加新风工程系统毕业设计.doc

第 84 页 共 84 页 本科毕业设计（论文）和河北河北河北科技风盘加新风工程系统毕业设计目 录1. 绪论11.1 设计目的11.2 设计依据11.3 工程概况11.3.1 建筑资料11.3.2 基本气象参数11.3.3 室内设计参数21.3.4 冷/热源/电源21.3.5 围护结构资料21.4 设计概述22 负荷计算42.1 冷负荷计算42.1.1 外墙和屋面逐时传热冷负荷42.1.2 外窗温差传热冷负荷42.1.3 外窗太阳辐射冷负荷52.1.4 内围护结构传热冷负荷52.1.5 人体冷负荷62.1.6 灯光冷负荷62.1.7 设备冷负荷72.1.8 散湿量与潜热冷负荷72.2 热负荷计算82.2.1 围护结构基本耗热量82.2.2 附加耗热量83 方案比较104 确定送风状态及送风量144.1 新风供给方式确定144.2 新风处理状态确定144.3 冬季送风状态及送风量144.4 夏季空气处理方案144.5 风设计盘管选型计算155 空气处理设备选择195.1 风设计盘管选择195.1.1 风设计盘管选型要求195.1.2 风设计盘管台数确定195.1.3 风设计盘管型号选择195.2 新风设计组选型215.2.1 设计组选型方法215.2.2 备注225.3 风管材料和形状226 气流组织236.1散流器送风气流流型236.2 散流器选择与布置236.3 送风气流组织计算246.3.1 散流器平送气流组织设计247 风管水力计算287.1 风管水力计算287.1.1 水力计算方法确定287.1.2 送风系统水力计算297.2 计算依据297.3 计算公式307.4 防火阀及调节阀设计338 水管布置及水力计算 358.1 水系统方案确定358.2 计算注意事项358.3 管路布置和管径确定358.4 水管管径确定368.5 冷凝水管设计379 保温设计 389.1 保温材料设计389.2 保温层厚度确定389.2.1 防止结露的保温层厚度389.2.2 保温层经济厚度3810 消声减振设计3910.1 消声设计3910.2 减振设计39结 论39致 谢40参考文献41附录42附录2-1冷热负荷计算书42附录8-1新风管管水力计算表62附录7-1空调风管水力计算79841. 绪论1.1 设计目的本毕业设计是石家庄市桦林大厦空调系统设计，设计内容包括：冷热负荷的计算、气流组织计算、设备的选型、水力计算、系统的布置，保温的层设计、消声计算等。1.2 设计依据1）设计任务书2)采暖通风与空调设计规范（GB50019-2003）3)暖通空调标准图集（T9）4）公共建筑节能设计标准GB50189-20051.3 工程概况1.3.1 建筑资料桦林大厦位于河北省石家庄市一写字楼，该写字楼共地上6层，层高均为3.6m，总的建筑面积为7212.8,空调设计面积为6983.9。1.3.2 基本气象参数1.3.3 室内设计参数房间名称温度（）相对湿度新风量m/p.h噪声标准dB（A）办公类房间25603050商业区25602050大堂256010451.3.4 冷/热源/电源根据负荷计算设计制设计房，冷水供回水温度为7/12。1.3.5 围护结构资料1.4 概述随着国民经济的快速发展，人民生活水平的不断提高，人们对生活环境舒适度的要求越来越高。空调系统及其相关设备已经成为人们生活的一部分，建筑空调已是创造室内舒适环境、保证生产工艺、提高工作效率和发展生产力的重要保证。近年来，国内建筑房地产的蓬勃发展带动了空调行业的迅猛发展。而人民生活水平的迅速提高，又大大提高了空调的普及率。空调能耗所占建筑能耗的比重也不断提高，所以空调系统节能性在空调系统设计阶段必须考虑。空调领域节能的途径主要有以下几点：1）精心设计暖通空调系统，使其在高效经济的状况下运行；2）改善建筑围护结构的保温性能，减少冷热损失；3）提高系统控制水平，调整室内热湿环境参数，尽可能降低空调系统能耗；4）采用新型节能舒适健康的空调方式；5）推广应用使用可再生能源或低品位能源的空调系统；6）开展冷热回收利用的研究运用工作，实现能源的最大限度利用。针对本设计将采取以下节能措施节能：减少冷热负荷、提高冷热源效率、利用自然冷源、减少风设计电耗、改善气流组织、改善控制。在选择设备时，在满足各个指标的情况下，应选择功率相对较小的设备，以使电能消耗降低到最低状态。采用最新版设计规范，增大新风量的指标，满足空气质量要求。2 负荷计算负荷计算包括夏季冷负荷计算和冬季围护结构热负荷计算，冷负荷是指为了维持室内设定的温度，在某一时刻必须由空调系统从房间带走的热量，或者某一时刻需要向房间供应的冷量。围护结构冷负荷计算有许多方法，目前国内多采用谐波反应法和冷负荷系数法。本设计选用谐波反应法计算。2.1 冷负荷计算空调区的夏季冷负荷主要由通过围护结构传入的热量；透过外窗进入的太阳辐射热量；人体散热量；照明散热量；设备、器具、管道及其他内部热源的散热量；食品或物料的散热量；渗透空气带入的热量；伴随各种散湿过程产生的潜热量等构成。本设计主要根据以下几方面进行计算统计。2.1.1 外墙和屋面逐时传热冷负荷外墙或屋面传热形成的计算时刻冷负荷QT（W)，按下列公式计算： （2-1）式中 F外墙或屋面的计算面积，m2；计算时刻，h；-温度波的作用时刻，即温度波作用于外墙或屋面外侧的时刻，h；t-作用时刻下，通过外墙或屋面的冷负荷计算温差，简称负荷温差，。注：例如对于延迟时间为5小时的外墙,在确定16点房间的传热冷负荷时,应取计算时刻=16,时间延迟为=5,作用时刻为-=16-5=11。这是因为计算16点钟外墙内表面由于温度波动形成的房间冷负荷是5小时之前作用于外墙外表面温度波动产生的结果。当外墙或屋顶的衰减系数266910，满足卫生要求，所以新风取30 m3/h。5）风设计盘管风量GF=G-Gw=2669-600=2069m3/h其余房间的送风量和送风状态点及新风量见表4-1。参数夏季室内冷负荷(全热)(W)夏季室内湿负荷(kg/h)夏季新风量(m3)盘管风量送风露点温度新风负荷（kw）送风焓值送风含湿量总送风量1001商业用地96693.00 47.41 6059.10 18856.20 14.20 54.03 43.50 10.40 24915.30 1002服务7153.00 1.30 453.60 1998.13 15.90 4.04 46.70 11.70 2451.73 1003大堂5607.00 0.99 14.40 1917.42 15.90 0.13 46.70 11.70 1931.82 1004商务中心940.00 0.45 155.90 89.88 14.30 1.39 43.70 10.50 245.78 1005消防中心6604.00 0.96 258.30 2073.16 16.10 2.30 46.90 11.80 2331.46 2001办公室8011.00 1.74 604.20 2065.24 15.80 5.39 46.40 11.50 2669.44 2002办公室5569.00 1.53 531.60 1235.61 15.50 4.74 45.90 11.40 1767.21 2003办公室7911.00 2.16 750.30 1763.85 15.50 6.69 45.90 11.40 2514.15 2004办公室5569.00 1.53 531.80 1235.13 15.50 4.74 45.90 11.40 1766.93 2005办公室6253.00 1.71 595.60 1389.68 15.50 5.31 45.90 11.40 1985.28 2006办公室10645.00 2.24 777.40 2789.94 15.80 6.93 46.50 11.60 3567.34 2007过道13302.00 0.50 58.40 5031.51 16.40 0.52 47.70 12.00 5089.91 2008办公室73661.00 1.37 477.80 582.16 15.00 4.26 44.90 11.00 1059.95 2009办公室7402.00 1.53 531.80 1955.68 15.80 4.74 46.50 11.60 2487.48 2010办公室9040.00 2.16 750.30 2207.66 15.70 6.69 46.20 11.50 2957.96 2011办公室106366.00 1.53 531.60 1548.91 15.70 4.74 46.20 11.50 2080.51 2012办公室1673.00 0.46 161.50 368.02 15.50 1.44 45.90 11.30 529.52 2013办公室3097.00 1.06 369.70 554.17 15.20 3.30 45.30 11.10 923.87 2014办公室3097.00 1.06 369.70 554.17 15.20 3.30 45.30 11.10 923.87 6001会议室114562.00 2.50 870.80 4162.28 16.00 7.76 46.70 11.70 5033.08 6002会议室211221.00 2.17 753.10 3059.99 15.90 6.72 46.60 11.60 3813.09 6003会议室317181.00 2.84 987.90 4981.64 16.00 8.81 46.80 11.70 5969.54 6004会议室414710.00 2.47 859.50 4240.60 16.00 7.66 46.80 11.70 5100.10 6005会议室519817.00 2.37 825.10 6309.82 16.20 7.36 47.10 11.80 7134.92 6006会议室615146.00 2.04 708.20 4683.38 16.10 6.32 47.00 11.80 5391.58 6007会议室719204.00 2.84 988.10 5776.38 16.10 8.81 46.90 11.80 6764.48 6008会议室813441.00 2.45 852.40 3754.39 15.90 7.60 46.70 11.70 4606.79 6009过道6965.00 0.14 16.50 2682.11 16.50 0.15 47.80 12.10 2698.61 5 空气处理设备选择5.1 风设计盘管选择5.1.1 风设计盘管选型要求1)满足风量、冷量与热量的要求；2)考虑美观、装修的问题；3)明确所选用盘管的型号、规格、风口位置等；4)明确风设计电动设计轴承是否采用含油或不含油轴承；5)明确所选用的设计组的接水管左出或右出方向（与管道布置有关）；6)注意出水管的保温措施；7)冬季通热水，水温一般不超过60。5.1.2 风设计盘管台数确定1)平均2050平方米一台风设计盘管；2)型号不要太多，以免采购和日后维修时麻烦。5.1.3 风设计盘管型号选择1) 空气处理方案及有关参数的查取风设计盘管的选型应根据风设计盘管所能提供的显热和全热冷负荷能满足房间所需显热和全热负荷的原则选型。设计方案为：新风处理到室内空气的焓值，而风设计盘管承担室内人员、设备冷负荷和建筑物维护结构负荷。2) 选择风设计盘管根据第4章第5节的风设计盘管选型计算的结果，以103房间为例选择风设计盘管，进回水温度为7/12，进风参数DB/WB=25/18.6，GF=1103m/h，QF=3469W。根据所需风量及中等风速选型原则，选择SINKO公司的ECRN-800型盘管一台，其但台中档风量为1251m/h，取最小水量L=540kg/h，进水温度为7时查得风设计盘管的冷量为4399W，满足要求。故选ECRN-800的标准型风设计盘管一台。房间风设计盘管型号,见表5.1，二-五层同参数夏季室内冷负荷(全热)(W)盘管风量风盘型号台数中档风量中档冷量中档热量1001商业用地96693.00 18856.20 MH3041417096987109821002服务7153.00 1998.13 MH304117096987109821003大堂5607.00 1917.42 MH304117096987109821004商务中心940.00 89.88 SCR-2001300185735601005消防中心6604.00 2073.16 MH30411709698710982116997.00 2001办公室8011.00 2065.24 MH504130099877166352002办公室5569.00 1235.61 MH304117096987109822003办公室7911.00 1763.85 MH504130099877166352004办公室5569.00 1235.13 MH304117096987109822005办公室6253.00 1389.68 MH304117096987109822006办公室10645.00 2789.94 MH304217096987109822007过道13302.00 5031.51 MH304217096987109822008办公室73661.00 582.16 SCR-6001850464477492009办公室7402.00 1955.68 MH304117096987109822010办公室9040.00 2207.66 MH504130099877166352011办公室106366.00 1548.91 MH304117096987109822012办公室1673.00 368.02 SCR-3001450263546702013办公室3097.00 554.17 SCR-6001850464477492014办公室3097.00 554.17 SCR-6001850464477496001会议室114562.00 4162.28 MH304217096987109826002会议室211221.00 3059.99 MH304217096987109826003会议室317181.00 4981.64 MH504+MH304217096987109826004会议室414710.00 4240.60 MH304217096987109826005会议室519817.00 6309.82 MH504230099877166356006会议室615146.00 4683.38 MH304217096987109826007会议室719204.00 5776.38 MH504230099877166356008会议室813441.00 3754.39 MH304217096987109826009过道6965.00 2682.11 MH504130099877166355.2 新风设计组选型先确定新风量的多少，再通过公式校核新风冷量。根据送风量的计算过程确定出一层新风量为6941m3/h，新风负荷为69.1kW。二-五层新风量7042m3/h新风负荷为62.8kW。一层新风量为6861m3/h，新风负荷为61.2kW一层选择四排管HDK-06吊顶式新风设计一台,二-五层选用HDK-03三排管吊顶式新风设计各两台。6 气流组织本设计中，房间的新风系统也需要分别控制，所以每层都根据需求来分别设置设新风设计组。气流组织计算的目的在于选择气流分布的形式；选择送风口的形式，数目和尺寸；使工作区的风速和温差满足设计要求。本设计属于舒适性空调，对于工作区的流速采用“采暖通风和空气调节设计规范”GBJ19-87中的规定：舒适性空调空气调节室内冬季风速不应大于0.2m/s，夏季不应大于0.3m/s。此外，对送风口的出流速度值应考虑高速气流通过风口所产生的噪声，因此在要求较高的房间应取较低的送风速度，本设计由于房间的高度较低，故送风速度取3m/s。回风口的风速一般限制在2m/s以下. 按照送分口在空调房间内所处的位置不同可分为：上（顶）部送风和下部送风两大类。上部送风就是常规的上（顶）部混合系统（又称混合式送风系统),是目前工程上用得最多的气流分布方式。上部送风的常用方式有侧向送风、孔板上送风、散流器上送风、喷口送风、条缝口上送风和旋流风口上送风等。下部送风有置换通风系统、地板送风系统和岗位/个人环境调节系统等。根据本设计建筑特点，选择上部送风的散流器上送风方式。6.1散流器送风气流流型散流器送风有平送和下送两种典型的送风方式。6.2 散流器选择与布置散流器应根据采暖通风国家标准图集和生产厂样本选取。气流流型为平送贴附射流，有盘式散流器、圆形直片式散流器、方形片式散流器和直片形送吸式散流器。设计顶棚密集布置散流器下送时，散流器形式应为流线型。根据空调房间的大小和室内所要求的参数，选择散流器个数。一般按对称位置或梅花形布置，梅花形布置时每个散流器送出气流有互补性，气流组织更为均匀。圆形或方形散流器相应送风面积的长宽比不宜大于1：1.5。散流器中心线和侧墙的距离，一般不应小于1m。布置散流器时，散流器之间的间距及离墙的距离，一方面应使射流有足够射程，另一方面又应使射流扩散效果好。布置时充分考虑建筑结构的特点，散流器平送方向不得有障碍物。每个圆形或方形散流器所服务的区域最好为正方形或接近正方形。如果散流器服务区的长宽比大于1.25时，宜选用矩形散流器。6.3 送风气流组织计算散流器送风气流组织的计算主要是选用合适的散流器，使房间内风速满足设计要求。根据P.J杰克曼对圆形多层锥面和盘式散流器实验结果综合的公式，散流器射流的速度衰减方程为： （6-1）式中 x自散流器中心为起点的射流水平距离，m；vx在x处的最大风速，m/s；vs散流器出口风速，m/s；x0平送射流原点与散流器中心的距离，多层锥面散流器取0.07m；A散流器的有效流通面积，m2；K送风口常数，多层锥面散流器为1.4，盘式散流器为1.1。6.3.1 散流器平送气流组织设计散流器平送气流组织设计步骤如下。1）按房间（或分区）的尺寸布置散流器，计算每个散流器的送风量。2）初选散流器，按表6.1选择适当的散流器颈部风速v0，层高较低或要求噪声低时，应选低风速；层高较高或噪声控制要求不高时，可选用高风速；选定风速后，进一步选定散流器规格。表6.1 送风颈部最大允许风速使用场合颈部最大风速/(m/s)播音室3-3.5医院、旅馆客房、接待室、居室、计算设计房4-5剧场、教室、音乐厅、图书馆、办公室5-6商店、旅馆、大剧院、饭店6-7.5选定散流器后可算出实际的颈部风速，散流器实际出口面积约为颈部面积的90%，所以： （6-2）3）按下式计算射程，即散流器中心到风速为vx=0.5m/s处的距离。由式（6-1）推得： （6-3）4）按式（6-4）计算工作区平均风速： （6-4）式中 L散流器服务区边长，m；当两个方向长度不等时，可取平均值；H房间净高，m；x射程，m。式（6-4）是等温射流的计算公式。当送冷风时，应增加20%，送热风时减少20%。若vm满足工作区风速要求，则认为设计合理；若vm不满足工作区风速要求，则重新选择布置散流器，重新计算。下面以2001房间为例，设计计算。2001房间房间面积为11.6m6m，净高为2.75m，送风量为2065m3/h。1 布置散流器 根据房间面积及特点，布置两个散流器，即每个散流器承担6m5.8m的送风任务。2 初选散流器 本设计按v0=3m/s左右选取风口，选用喉径为300mm300mm地方形散流器，则颈部风速为：散流器实际出口面积约为颈部面积的90%，散流器出口风速vs=2.87/0.9=3.19m/s。3 查实用供热空调设计手册得出300mm300mm的方形散流器在颈部风速为3.0m/s时，其射程为5.67m，相当于散流器承担区域宽度一半3m的1.89倍。4 按式（6-4）计算室内平均速度如果送冷风，则室内平均风速为0.252m/s；送热风时，平均风速0.168m/s。所选散流器符合要求。参数盘管风量送风口尺寸风口个数1001商业用地18856.20 300*300281002服务1998.13 360*36021003大堂1917.42 300*30021004商务中心89.88 150*15011005消防中心2073.16 300*30022001办公室2065.24 300*30022002办公室1235.61 300*30022003办公室1763.85 360*36022004办公室1235.13 300*30022005办公室1389.68 300*30022006办公室2789.94 300*30042007过道5031.51 360*36042008办公室7582.16 300*30012009办公室1955.68 360*36022010办公室2207.66 360*36022011办公室101548.91 300*30022012办公室368.02 240*24012013办公室554.17 200*20022014办公室554.17 200*20026001会议室14162.28 360*36046002会议室23059.99 400*40026003会议室34981.64 300*30056004会议室44240.60 360*36046005会议室56309.82 400*40046006会议室64683.38 360*36046007会议室75776.38 400*40046008会议室83754.39 360*36056009过道2682.11 360*36027 风管水力计算7.1 风管水力计算7.1.1 水力计算方法确定风管水力计算的方法比较多，如假定流速法、压损平均法、静压复得法等。对于低速送风系统，大多采用假定流速法和压损平均法，而高速送风系统则采用静压复得法。假定流速法也称比摩阻法。这种方法是以风管内空气流速作为控制因素，先按技术经济要求选定风道的风速，再根据风管的风量确定风道的断面尺寸和阻力。这是目前低速送风系统最常用的一种计算方法。 此设计中的水力计算采用假定流速法。计算步骤如下：1）确定空调系统风管形式，合理布置风管，并绘制风道系统轴测图，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；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）选择合理的空气流速。风管内的空气流速对空调系统的经济性有较大的影响。流速高，风管断面小，材料消耗少，投资费用少，但是系统的阻力大，动力消耗增加，运行费用增大，而且系统的噪声比较大。流速低，阻力小，动力消耗小，但是风管断面大，材料和投资费用增加，风管占用的空间也比较大。所以必须通过全面的技术经济比较，选择合理的空气流速，使系统的造价和运行费用最经济。根据表8-1不同噪声要求下风管推荐流速，可以选取风管内的空气流速；表7.1 风管风速选取表室内允许噪声dB(A)主管风速/（ms-1）支管风速/（ms-1）新风口风速/（ms-1）25-353-42335-504-62-33.550-656-83-54-4.565-858-105-855）根据给定风量和选定流速，逐段计算管道尺寸面积，并使其符合风管统一规格（可从手册中查到）。然后根据选定了的断面尺寸和风量，计算出风道内的实际流速。矩形风道的尺寸可按下式计算： （7-1）式中 a,b分别为风管断面净宽和净高，m;G通过风管的风量，m/h；v流速，m/s。6）计算风道的沿程阻力。根据风道的断面尺寸和实际流速，查设计手册，得单位长度阻力损失，再乘上管段的长度，即得此管段的沿程阻力损失。7）计算各管段的局部阻力。查阅设计手册，统计出各管段的局部阻力系数，根据下式计算局部阻力： （7-2）式中 局部阻力系数；V实际流速，m/s；气流密度，Kg/m3。8）计算系统总阻力，为沿程阻力与局部阻力之和；9）检查并联管路的阻力平衡情况。7.1.2 送风系统水力计算为保证各送、排风点达到预期的风量，必须进行阻力平衡计算。一般的空调系统要求并联环路之间的不平衡率不超过15%。若超过上述规定，则应采取下面的方法使其阻力平衡。1）在风量不变的情况下，调整支管管径。由于受风管经济流速范围的影响，该办法能在一定范围内进行调整，若仍不满足平衡要求，则应辅以阀门调节。2）在支管断面尺寸不变的情况下，适当调整支管风量。风量的增加不是无条件的，受多种因素制约，因此该法也只能在一定范围内进行调整。此外，应注意到调整支管管径后，会引起干管风量、阻力发生变化，同时风设计的风量、风压