工业厂房中央空调及除尘设计

PAGE目录目录 1第1章绪论 41.1设计题目 41.2工程概况 41.3设计任务 41.4设计内容 4第2章设计依据 62.1设计依据 62.2气象参数 62.2.1基本气象参数 62.2.2室内设计参数 62.3土建资料 6第3章负荷计算 83.1冷负荷的组成 83.2冷负荷 83.2.1维护结构冷负荷计算 83.2.2人体散热形成冷负荷 123.2.3灯光照明形成的冷负荷 123.2.4设备显热冷负荷 133.2.5冷负荷汇总 143.3热负荷 153.4湿负荷 15第4章空调系统方案的选择 174.1空气处理方案的比较与确定 174.1.1空气处理方案比较 174.1.2空气处理方案的确定 184.2冷热源的选择 19第5章厂房送风量的计算 205.1全面通风换气量的计算 205.1.1全面通风换气的基本微分方程式 205.1.2全面通风分类 235.1.2全面通风风量计算 255.2全空气一次回风系统夏季处理方案 265.2.1空气处理过程 265.2.2空气状态点 275.3送风状态点与送风量的确定 285.4新风量计算 28第6章末端设备的选择 296.1换热器的选择与计算 296.1.1计算参数的定义 296.1.2表冷器的计算选择 296.2除尘器的选择 316.3风机的选择 326.4送风筒的选择 326.5冷水机组的选择 33第7章空调系统水力计算 347.1风管水力计算 347.2风机的校核 357.2.1空调机房总阻力 357.3回风管道计算 357.4新风管道计算 35第8章空调水系统设计 368.1空调管路设计原则 368.1.1空调管路系统的划分原则 368.1.2空调管路系统的形式 368.1.3空调管路系统的划分原则 378.2空调水系统的水力计算 388.2.1管径的确定 388.2.2水流动阻力的确定 398.2.3冷冻水系统的水力计算 408.3冷冻水泵的选择 418.4分水器与集水器 428.5冷却水系统设计 428.5.1冷却水 438.5.2冷却水循环系统 438.5.3冷却塔 448.5.4冷却水泵 458.6冷凝水系统设计 468.7空调系统的定压 468.7.1膨胀水箱体积确定 478.7.2膨胀水箱选型 478.8空调管路系统的管材及附件 478.8.1管路系统的管材 478.8.2管路系统的阀门 488.8.3管路伸缩与确定 498.9空调管路系统的保温 49第9章空调系统的消声与隔振 519.1空调系统消声设计 519.2空调系统隔振设计 52小结 53参考文献 54致谢 55

第1章绪论1.1设计题目某工业厂房中央空调及除尘设计1.2工程概况厂房位于**。厂房用途主要为该厂房主要进行碳钢转向架构架及其部件的焊接和焊后打磨等工作。厂房内的焊接工作主要以混合气体保护焊为主，手工电弧焊（药皮焊条）以及钨极氩弧焊为辅。其比例为：混合气体保护焊占98%，手工电弧焊以及钨极氩弧焊仅占2%。混合气体为富氩混合气体，其中氩气含量82%，其余为二氧化碳。厂房总计4跨，其中3跨宽18米，1跨宽为24米，建筑面积约为13374平方米。厂房内工业布局以手工焊为主，共有手工半自动CO2/MAG焊机220台左右。厂房内有各专业人员240人左右。1.3设计任务本次设计为厂房内的中央空调及除尘设计。要求车间生产时，厂房内5米以下空气的清洁度达到《工业企业设计卫生标准(GBZ1-2021)及《工业场所有害因素职业接触限值》（GBZ2-2021）要求中的有害粉尘浓度≦4mg/m³，工作区以上焊接烟尘不应有明显烟雾聚集现象。烟尘经过净化后排放到空气中的气体应符合《大气污染物综合排放标准》（GB16297-1996）要求。室内焊接区域风速应以不影响混合气体保护焊接质量为前提，在焊接区域风速≤0.5m/s。1.4设计内容本次设计以夏季空调系统为主，包括建筑物空调设计、制冷机房及空调设备选型设计。主要内容：（1）工程概况、包括工程名称、设计建筑物概况、建筑物地点及周边环境，建筑物面积，空调面积，建筑物层数及各楼层的功能，设计要求等；（2）设计参数确定室外设计参数，室内设计参数，建筑物设计参数；（3）空调负荷计算；（4）空调系统方案的选择及空气处理过程的确定；（5）空调冷热源的确定；（6）风系统设计及气流组织；（7）水系统设计；（8）消声、减震及保温。

第2章设计依据2.1设计依据1．《采暖通风与空气调节设计规范》GBJ19-87(2021年版)；2．《高层民用建筑设计防火规范》GB50045-95(2021版)；3．《汽车库、修车库、停车厂设计防火规范》GB50067-97；4．《公共建筑节能设计标准》GB5018-2021；5．《智能建筑设计标准》GB/T5.314-2021。2.2气象参数2.2.1基本气象参数地理位置：安徽省铜陵市夏季大气压99907Pa夏季空调室外计算干球温度：35.1夏季空调室外计算湿球温度：28.1夏季空调日平均温度：31.7夏季室外平均风速：3.2冬季大气压：102360Pa冬季空调室外计算干球温度：-4.0冬季室外平均风速：室内设计参数室内设计参数，如表1-1表1-1干球温度（）相对湿度（%）噪声dB(A)夏季2660(±5)40冬季1860(±5)402.3土建资料厂房为钢结构厂房，墙体为含聚苯乙烯夹层的卷面钢材，夹层厚度为50mm，两侧钢板厚度均为25mm，传热系数K=0.72W/m2.K。西侧墙为混泥土墙，传热系数K=1.26W/m2。K屋顶为APP防水卷材屋面。厂房总计4跨，其中3跨为18米/跨，另一跨为24米，建筑面积约为13374平方米。厂房南侧直接与原厂房相接。

第3章负荷计算3.1冷负荷的组成空调房间的冷负荷包括：1．建筑围护结构的传入室内热量（太阳辐射进入的热量和室内外空气温差经围护结构传入的热量）形成的冷负荷；2．人体散热形成的冷负荷；3．灯光照明散热形成的冷负荷；4．设备散热形成的冷负荷。3.2冷负荷3.2.1维护结构冷负荷计算采用了冷负荷系数法计算冷负荷1、外墙和屋顶外墙和屋顶瞬变传热形成冷负荷W（3-1）其中令式中CL——外墙或屋顶瞬变传热形成的逐时冷负荷（W）；K——外墙和屋顶的传热系数[],可根据外墙和屋顶的不同构造由附录5[1]和附录6[1]查取；F——外墙和屋顶的传热面积（）；——外墙和屋顶冷负荷计算温度的逐时值（）；——夏季空气调节室内计算温度（）；——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的逐时值（），根据外墙和屋顶的不同类型分别在附录7[1]和附录8[1]中查取。——不同类型构造外墙和屋顶的地点修正值（），根据不同的设计地点在附录9[1]中查取；——外表面放热系数修正值，在表3-7[1]中查取；——外表面吸收系数修正值，在表3-8[1]中查取，考虑到城市大气污染和中浅颜色的耐久性差，建议吸收系数一律采用，即。各围护结构计算如下表3-1地点修正值ＮＥＷ１．０２．１２．１表3-2北外墙冷负荷8:009:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:008.58.5K0.72F1296CL86788585858584918305821181188025793279327932表3-3东外墙冷负荷8:009:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:0013.413.212.912.712.512.312.412.5K0.72F732.6CL70686963680466996593648864356435648865416593表3-4西外墙冷负荷8:009:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:001413.913.813.613.413.21312.712.512.312.21.26288.680.72385.32509250565020494748744801472946194547447444383884385638283773371836623607352534683412338589768912884887208592846383368144801578867823表3-5屋顶冷负荷8:009:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:009.010.011.814.116.719.522.124.3K0.63F12924CL8223574093708367327981421960771148041359731587711799411978532、窗户窗户的冷负荷由两部分组成，一部分是外玻璃窗瞬变传热引起的冷负荷，一部分是透过玻璃窗的日射得热形成的冷负荷。（1）外玻璃窗瞬变传热引起的冷负荷：W（3-2）令式中——同式（3-1）；——外玻璃窗传热系数[]，单层窗可5.8，双层窗可取2.9；——窗口面积（）；——外玻璃窗冷负荷计算温度的逐时值，可在附录13[1]中差得（）；——玻璃窗的传热系数的修正值，根据窗框类型可从附录12中查得；——玻璃窗的地点修正值，可从附录15【1】中查得。（2）透过玻璃窗进入室内的日射得热形成的逐时冷负荷：W（3-3）式中——窗玻璃的遮阳系数，可从附录17[1]查得；——窗内遮阳设施的遮阳系数，由附录18[1]；——有效面积系数，由附录19[1]查得；——窗口面积（）；——各纬度带的日射得热因数最大值，由附录16查得；——窗玻璃冷负荷系数，可由附录24[1]和附录25[1]查得。如果空调不连续运行，则=1.0。表3-6北外窗冷负荷8：009:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:009.08.61.05.8F7000.850.8811150.430.490.560.610.640.660.660.630.590.640.64158341989424360280143166834510361343735237352365403491660214686167841885420896219242192421882208261989621896217604888510102778113434121289126931128555125573120211126161124537表3-7东外窗冷负荷8：009:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:009.08.61.05.8F2970.850.881.05390.490.600.560.370.290.290.280.296718844110336118861343614642153311584815848155031481458674718456705644305347253472533528311332873826343227516539280286773925619148161493674885946981445864184637565表3-8西外窗冷负荷8：009:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:009.08.61.05.8F2560.850.881.05350.370.470.520.620.555790727689091024511581126211306113501135011320812621154821651417546175461857825803381884851053670639915676721272237902645527791202193842451252620216717177199693883.2.2人体散热形成冷负荷人体向室内空气散发的热量有显热和潜热两种形式。前者通过对流、传导或辐射等方式散发出来，后者是指人体散发的水蒸气所包含的汽化潜热。人体显热散热引起的冷负荷W（3-4）式中——人体显热散热形成的冷负荷（W）;——室内全部人数；——群集系数；——不同室温和劳动性质成年男子显热散热量（W）；——人体显热散热冷负荷系数，由附录27[1]中查得。人体散湿形成的潜热冷负荷W（3-5）式中——计算时刻空调去的总人数；——1名成年男子小时潜热散热量（W）,见表3-15[1]人体散热形成冷负荷计算结果如下：表3-9人体按热形成冷负荷8:009:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:00742400.90.530.620.690.740.770.800.830.850.870.890.4216184729910110291182812308127871326713586139061422667133477643248446864580546604470844756348043483624868249002414893.2.3灯光照明形成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，但是照明方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。荧光灯冷负荷计算方式为：W（3-6）式中——照明设备散热形成的冷负荷（W）；——照明设备所需功率（kW）；——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，取=1.2；当暗装荧光灯镇流器装设在顶棚内时，可取=1.0；——灯罩隔热系数，当荧光灯罩上部穿有小孔（下部为玻璃板），可利用自然通风散热于顶棚内时，取=0.5~0.6；而荧光灯罩无通风孔者取=0.6~0.8；——照明散热冷负荷系数，可由附录26[1]查得。工业厂房照明标准取为10W/，所以N=10×12636W=126.36kW。取=1.2，=0.6。灯光照明冷负荷计算结果如下：表3-10照明散热形成的冷负荷8:009:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:000.630.900.910.930.940.950.950.950.960.960.371.20.6126.3657317818818279184611855208643086430864308734087340336623.2.4设备显热冷负荷设备显热冷负荷。设备和用具显热形成的冷负荷按下式计算（3-7）（3-8）式中——设备和用具显热形成的冷负荷（W）；——设备和用具的实际显热散热量（W）；——设备和用具显热散热冷负荷系数，可由附录24[1]和附录25[1]中查得。如果空调系统不连续运行，则=1.0。——电动设备的安装功率（kW）;——电动机效率，可从产品样本中查得，或见表3-10[1];——同时使用系数，即房间内电动机同时使用的安装功率与总安装功率之比，根据工艺过程的设备使用情况而定，一般为0.5~1.0；——利用系数（安装系数），是电动机最大实耗功率与安装功率之比，一般可取0.7~0.9，可用以反映安装功率的利用程度；——电动机负荷系数，每小时的平均实耗功率与设计最大实耗功率之比，它反映了平均负荷达到最大负荷的程度，一般可取0.4~0.5，精密机床取0.15~0.4。根据厂房内情况，设备标准取200W/,N=200×12636W=2527.2kW；取=0.8，=0.8，=0.4，=0.78。设备散热形成冷负荷计算如下：表3-11设备散热形成冷负荷8:009:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:008294400.330.460.550.620.680.720.760.790.810.840.602737153815424561925142535640195971976303746552586718466967304976643.2.5冷负荷汇总表3-12冷负荷汇总8:009:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:00北外墙86788585858584918305821181188025793279327932北外窗7604888510102778113434121289126931128555125573120211126161124537东外墙70686963680466996593648864356435648865416593东外窗6539280286773925619148161493674885946981445864184637565西外墙89768912884887208592846383368144801578867823西外窗2127223790264552779120219384245125562021671717719969388屋顶822357409370836732798142196077114804135973158771179941197853人体4324844686458054660447084475634804348362486824900241489照明5731781881827918461185520864308643086430873408734033662设备273715381542456192514253564019597197630374655258671846696730497664总负荷643949799248886486940073991143106515111312091071217122080212805781024506最大冷负荷出现在17:00为1280578W，即1280.578kW。3.3热负荷空调热负荷的计算采用的是基于日平均温差的稳态计算法W（3-9）式中——围护结构的基本耗热量形成的热负荷（W）；——围护结构的温差修正系数，可在表3-25[1]中查得；——围护结构的面积（）；——围护结构的传热系数[]；——冬季空调室内的计算温度（）；——冬季空调室外计算温度（）。=-4.0，。北外墙热负荷W东外墙热负荷W西外墙热负荷WWW屋顶热负荷W热负荷汇总：3.4湿负荷人体散湿量按下式计算（3-10）式中——群集系数；——计算时刻空调区内的总人数；——1名成年男子每小时散湿量（），可在表3-15[1]中查得。计算得

第4章空调系统方案的选择4.1空气处理方案的比较与确定4.1.1空气处理方案比较1、空调系统按空气处理设备的集中程度分为三类：（1）集中式空调系统；（2）半集中式空调系统；（3）分散式空调系统。现将各系统的特征和实用性比较列入下表4-1。表4-1典型空调系统的特征和使用性比较比较项目集中式空调系统半集中式空调系统分散式空调系统系统优点集中进行空气的处理、输送和分配；设备集中、易于管理。布置灵活，各房间可独立调节室温，房间不住人时可方便的关掉机组（关风机），不影响其他房间，从而比其他系统较节省运转费用。把冷热源和空气处理、输送设备集中设置在一个箱体内，形成一个紧凑的空调系统，安装方便，可灵活的布置在空调房间内。系统缺点集中供应时各空调区域冷热负荷变化不一致，无法进行精确调节；各种集中式均有风管尺寸大、占有空间大。对机组制作应有较高的要求，否则在建筑物大量使用时会带来维修方面的困难；当机组没有新风系统同时工作时，不能用于全年室内湿度有要求的地方。空调机组是由压缩冷凝机组、蒸发器和通风机等联合工作的，尽管压缩冷凝机组有较大的容量，如果蒸发器（包括风机）的传热能力（面积、传热系数）不足，则可能使制冷机的冷量得不到应有的发挥。设备布置与机房1、空调与制冷设备可以集中布置在机房；2、机房面积较大；3、有时可以布置在屋顶上或安设在车间柱间平台上。1、只需要新风空调机房面积；2、有集中的中央空调器，还设有分散在各个被调房间内的末端装置；3、分散布管敷设各种管线较麻烦。1、设备成套，紧凑。可以放入房间也可以安装在空调机房内；2、机房面积小，只需集中式系统的50%，机房层高较低；3、机组分散布置，敷设各种管线较麻烦。消声与隔振可以有效地采取消声和隔振措施必须采用低噪声风机，才能保证室内要求机组安装在空气调节区内时，噪声、振动不好处理风管系统1、空调送回风管系统复杂，布置困难；2、支风管和风口较多时，不易均衡调节风量。1、设室内时，不接送回风管；2、当和新风系统联合使用时，新风管较小。1、系统小，风管短，各个风口风量的调节比较容易，达到均匀；2、直接放室内，可不接送风管和回风管；3、余压小。系统应用1、全新风系统；2、一次回风系统；3、一、二次回风系统。1、末端再热式系统；2、风机盘管机组系统；3、诱导器系统。1、单元式空调器系统；2、窗式空调器系统；3、分体式空调器系统；4、半导体式空调器系统。空气分布可以进行理想气流分布气流分布受到一定制约气流分布受制约使用寿命使用寿命长使用寿命长使用寿命短2、空调系统按室内热湿负荷所用的介质分为四类：（1）全空气式空调系统；（2）空气—水式空调系统；（3）全水式空调系统；（4）冷剂式空调系统。3、就全空气系统而言，按被处理空气的来源分为三类：（1）封闭式空调系统；（2）直流式空调系统；（3）混合式空调系统。4、集中式空调系统根据回风情况不同又分为三类：（1）全新风系统；（2）一次回风系统；（3）一、二次回风系统（简称二次回风系统）。普通集中式空调系统是典型的全空气、定风量、低速、单风管系统。集中式空调系统是工程中最常采用、最基本的系统。它广泛的应用与舒适性或工艺性的各类空调工程中。按照被处理空气的来源不同，主要有混合式和直流式系统。混合式系统有一次回风系统和二次回风系统。对于舒适性空调（夏季以降温为主要特征）和夏季以降温为主的工艺性空调，允许采用较大送风温差，应采用一次回风系统。对于有恒温恒湿或洁净要求的工艺性空调，由于允许的送风温差小，为避免采用再热（形成冷热抵消）应采用二次回风系统。对于混合式和直流式系统的特征和使用性如下表4-2。表4-2直流式和混合式系统比较名称类型直流式混合式集中式空调系统全新风系统一次回风系统二次回风系统1、系统内各房间的排风量大于或接近于负荷计算出的送风量时；2、系统内各房间为生产或储存火灾危险性物质，防火要求不允许空气循环使用时；3、风机盘管补新风的系统。1、仅作为降温的系统，可以间断的使用调节室温时；2、室内散湿量大或室内散湿量变化大，使用二次回风影响室内相对湿度稳定时；3、室内冷负荷变化小（例如大型建筑的内区；连续生产发热稳定的工艺性生产且维护结构冷负荷小时），并可用最大送风温差时。1、室温允许波动范围≤±1℃，确定的送风温差小于可能最大的送风温差时；在室温允许波动范围≤±0.5℃或相对湿度允许波动范围2、洁净室按洁净要求确定的风量大于按负荷计算的风量，应采用固定比例的一、二次回风系统或采用变动比例的一、二次回风系统；3、全年使用的空调系统，且室内温湿度允许波动范围较大、室内冷、热负荷变化较大时，宜采用变动比例的一、二次回风系统，至少要有变动一、二次回风的可能性。4.1.2空气处理方案的确定综合上述的方案分析比较，该工程空气处理方案确定如下：1、因该厂房面积大、负荷大、是恒温恒湿要求的工艺性空调，由于允许的送风温差小，选用集中式一次回风系统。2、对该工程中的所有卫生间不做空调设计。4.2冷热源的选择冷热源是空调系统的核心部分。空调系统冷热源设计的合理与否会直接影响空调系统是否能正常运行与经济运行。因此，在空调系统设计中，要十分注意合理地选择和设计空调系统的冷热源。要根据使用能源的种类、一次投资费用、占地面积、环境保护、安全问题和运行费用等方面综合考虑，慎重决定空调系统冷热源的组成方式并要精心设计。目前，空调系统中常见的冷热源组合方式见表4-3：表4-3常见空调冷热源的组合方式序号组合方式制冷设备制热设备1电动冷水机组供冷，锅炉供热活塞式冷水机组，杆式冷水机组，离心式冷水机组燃煤锅炉，燃油锅炉，燃气锅炉，电锅炉2溴化锂吸收式冷水机组供冷，锅炉供热热水型吸收式冷水机组，蒸汽型吸收式冷水机组燃煤锅炉，燃油锅炉，燃气锅炉，电锅炉3电动冷水机组供冷，热电站供热活塞式冷水机组，杆式冷水机组，离心式冷水机组大型锅炉，汽/水换热器，水/水换热器4溴化锂吸收式冷水机组供冷，热电站供热热水型吸收式冷水机组，蒸汽型吸收式冷水机组燃煤锅炉，燃油锅炉，燃气锅炉，电锅炉5直燃型溴化锂吸收式冷热水机组直燃型溴化锂吸收式冷热水机组直燃型溴化锂吸收式冷热水机组6空气源热泵冷热水机组空气源热泵冷热水机组空气源热泵冷热水机组7地下井水源热泵冷热水机组地下井水源热泵冷热水机组地下井水源热泵冷热水机组8天然冷热源蒸发冷却设备和冷却塔供冷、夜间自然供冷设备及全新风运行太阳能供暖设备、地热供暖设备目前大中型制冷和集中空调系统使用的大容量制冷机组，大多属电动式制冷机组，功率在数十至数千千瓦之间，但耗电量大，不适合供电紧张地区及流动场合使用。根据以上比较，因离心式冷水机组，具有单机制冷量大，重量轻，体积小，易损件少，振动小，运转平稳，对基础要求低，能经济方便地调节制冷量，通常可在30~100%的负荷范围内无级调节，易于实现自动化操作，对于大型制冷剂可采用经济性较高的工业汽轮机驱动，利于能源的综合利用等优点。通过以上综合比较，本设计采用离心式冷水水机组。第5章厂房送风量的计算5.1全面通风换气量的计算本节所分析的全面通风换气量是指车间内连续、均匀的散发有害物，在合理的气流组织下，将有害物浓度稀释到卫生标准规定的最高容许浓度以下所必须的通风量。单位时间进入室内空气的有害物（余热、水蒸气、有害气体和蒸汽，以及粉尘等）数量是确定全面通风量的原始资料。5.1.1全面通风换气的基本微分方程式假设在体积为的房间内，每秒钟散发出的有害物量为X，室内空气中有害物初始浓度为，现采用全面通风稀释房间空气中的有害物，则在任一个微小的时间间隔内，室内得到的有害物量（包括有害物原散发的有害物和进风带入得有害物）与从室内排走的有害物量（及排风带走的有害物）之差，应和整个房间内有害物增量（正或负）相等，即（5-1）式中——全面通风量；y——某一时刻空气中的有害物浓度；——进风空气中的有害物浓度；——无限小的时间间隔；——房间体积；X——有害物发生量；——房间空气中在时间内有害物浓度增量。式（5-1）是全面通风的基本微分方程式，它表示在任何瞬间，房间空气中有害物浓度y与全面通风量之间的关系（假定进、排风过程是等温的）。式（5-1）可以变换为（5-2）由常数的微分为零，式（5-2）可以改写为假定在内，房间空气中有害物浓度又变为，可得（5-3）积分上式并稍加变换，得（5-4）即（5-5）在时，级数收敛，方程式（5-5）可以用级数展开的近似方法求解。取级数的前两项，可得到或（5-6）用式（5-6）可以求得在时间内，房间空气中有害物浓度降至要求的值所需要的全面通风量。全面通风量与时间有关，式（5-6）为不稳定状态下全面通风量计算式。变换式（5-5），可以求得通风量为定值时，任意时刻的有害物浓度（5-7）如果室内空气中的有害物初始浓度，则上式成为（5-8）当时，室内有害物浓度可以认为已稳定，且（5-9）实际上，室内有害物浓度趋于稳定并不严格要求。例如时，，可近似认为已趋于稳定。式（5-7）和式（5-8）表示的有害物浓度随通风时间变化的关系，可以画成图5-1中的曲线，图5-1有害物浓度随时间的变化曲线从上述分析看出，室内有害物浓度随时间按指数规律增加或减少，增减快慢取决于。在实际计算时，最高允许浓度（即上述公式中的）通常是已经给定的重要的是确定通风量。根据式（5-9），稳定状态下所需的全面通风量按下式计算（5-10）进风不含有有害物，即时（5-11）由于室内有害物分布和通风气流实际上不可能完全均匀，混合过程不可能在瞬时完成；有时即使室内的有害物平均浓度符合卫生标准，有害物源附近空气中的有害物浓度仍远未达到卫生标准。因此，实际所需的通风量比按上式（5-10）计算得到的数值大。为此，引入一个安全系数K，式变为（5-12）取用K值要综合考虑多方面的因素，如有害物的毒性，有害物散发的不均匀性，有害物源的分布情况，通风气流的组织等。对于一般的通风房间，取K值=3-10；对于生产车间的全面通风，取；只有精心设计的小型试验室，才能取K=1。5.1.2全面通风分类a)活塞通风；b)置换通风；c)混合通风；d)侧送通风。（1）评价通风效果的指标换气效率用工作区某点空气被更新的有效性作为气流分布的评价指标。该方法是示跟踪气体标识室内空气。已知标识后的初始含量为，被通风房间内新鲜空气的送入使示踪气体的含量随之下降，由此可测得室内示踪气体的含量随时间而衰减的变化规律。室内示踪气体的含量衰减曲线如图5-1上部曲线所示。定义空气龄为曲线下面积与初始含量之比，其表达式为：(5-13)式中——初始含量（体积分数）（）；——瞬间含量（体积分数）（）；——空气龄（s）可见，对室内某点而言，其空气龄越短，即意味着空气滞留在室内的时间越短，被更新的有效性越好。对整个房间的空气龄测定通常在排风口。假定理想的送风方式为“活塞流”，送入室内的新鲜空气量为，房间体积为v，则该房间换气的名义时间常数为(5-14)考虑工作区高度约为房间的一半，则房间内空气可能的最短寿命为/2，并以此作为在相同送风量条件下，不同气流分布方式换气效果优劣的比较基础。以此可得出换气效率的定义为(5-15)可见换气效率为可能最短的空气龄与平均空气龄之比。显然，换气效率只有在理想的活塞流时才有可能，全面孔板送风接近这种条件。四种主要通风方式的换气效率如图5-1所示，图a表示活塞通风，图b表示置换通风，图c表示混合通风，图d表示侧送通风，在工程中活塞通风极为少见，通风工程中常用的是传统的混合通风，置换通风的换气效率可接近于活塞通风，因此该通风方式具有很强的生命力。图5-2四种主要通风方式的值和值(2)置换通风1、置换通风定义有别于传统的混合通风的混合稀释原理，置换通风是通过把较低风速（湍流度）的新鲜空气送入人员工作区，利用挤压的原理把污染的空气挤到上部空间排走的通风方法。2置换通风的原理置换通风是以挤压的原理来工作的，置换通风以较低的温度西欧哪个地板附近把空气送入室内，风速的平均值及湍流度比较小，由于送风曾的温度较低，密度较大，故会沿着整个底板面蔓延开来。室内的热源（人、电器设备等）在挤压流中会产生浮升气流（热烟羽），浮升气流会不断卷吸室内的空气向上运动，并且，浮升气流中的热量不再会扩散到下部的送风层内。因此，在室内某一位置高度会出现浮升气流量与送风量相等的情况，这就是热力分层。在热力分层下部区域为单向流动区，在上部为混合区。室内空气温度分布和有害物浓度分布在这两个区域有非常明显差异，下部单向流动区存在明显的垂直我呢度梯度和有害物浓度梯度，而上部湍流混合区温度场好有害物浓度场则比较均匀，接近排风的温度和浓度。因此，从理论上讲，只要保证热分离层高度位于人员工作区以上，就能保证人员处于相对清洁、新鲜的空气环境中，大大改善人员工作区的空气品质；另一方面，只需满足人员工作区的温度即可，而人员工作区上方的冷负荷可以不予考虑，因此，相对于传统的混合通风，置换通风具有节能的潜力（空间高度越大，节能效果越显著）。置换通风的原理及热力分层图如图5-3。图5-3置换通风的原理及热力分层3置换通风的特性传统的混合通风是以稀释原理为基础的，而置换通风以浮力控制为动力。这两种通风方式在设计目标上存在着本质差别。前者是以建筑空间为本，而后者是以人为本。二者在通风动力源、通风技术措施、气流分布等方面及最终的通风效果上产生了一系列的差别，比较如表5-1。表5-1两种通风方式的比较项目混合通风置换通风目标全室温湿度均匀工作区舒适性动力流体动力控制浮力控制机理气流强烈参混气流扩散浮力提升措施1大温差、高风速小温差、低风速措施2上送下回下侧送上回措施3风口湍流系数大送风湍流小措施4风口参混性好风口扩散性好流态回流区位湍流区送风区为层流区分布上下均匀温度\浓度分层效果1消除全室负荷消除工作区负荷效果2空气品质接近于回风空气品质接近于送风5.1.2全面通风风量计算根据资料厂房内共有手工半自动CO2/MAG焊机180台左右。焊接方式有点焊接、分段连续焊接等形式，焊接形式有手工焊焊接和机械手以及专机焊接，将产生大量焊接烟尘，烟尘主要成分为铁粉尘及氧化铁，氧化镁，氧化锰等金属氧化物微粒及少量有害气体。漂浮在车间内空气中的NO、CO、Fe3O4等有害物质和有害气体对人体的危害极大。半自动CO2气体保护焊机每小时产烟量2—12mg/s则半自动CO2气体保护焊机实心焊丝每小时产烟量为（2－12mg/s）×3600=（7200－43200）mg/h。（5-13）厂房内根据资料焊机取手工半自动CO2/MAG焊机180台，考虑到多方面的原因每台焊机的产烟量按最小取，即7200mg/h，则整个厂房内的产烟量为=7200×180=1296000mg/h=0.36g/s。（5-14）要求车间生产时，厂房内5米以下空气的清洁度达到《工业企业设计卫生标准(GBZ1-2021)及《工业场所有害因素职业接触限值》（GBZ2-2021）要求中的有害粉尘浓度≦4mg/m³，本设计可取=4mg/m³=g/m³，假设进风中不含有害物，即。安全系数=6。则根据（3-12）计算全面通风量（5-16）根据相关资料分析，取该厂房通风效率，故：5.2全空气一次回风系统夏季处理方案5.2.1空气处理过程夏季处理过程：新风处理到室内状态点的等焓线的夏季处理过程如下图5-4，h-d图的绘制步骤如下：全空气一次回风系统的空气处理过程及处理过程在焓湿图上的表示如下：图5-4全空气一次回风系统夏季处理过程图5-5全空气一次回风系统夏季处理过程h-d图1)在图上分别标出夏季室内空气状态点（通常由室内温度、相对湿度来确定）、夏季室外空气状态点（通常由室外计算干、湿球温度来确定），并练成直线；2)通过点画出过程线：kJ/kg（5-17）3)由于舒适性空调没有精度要求，为了节能可采用最大送风温差送风，根据所取的送风温差画出等温线，该线与线相交于点，点为送风状态点。送风量：（5-18）5.2.2空气状态点1、求热湿比2、确定确定送风点在h-d图上确定室内空气状态点N(℃，)，通过该点画出=75966的过程7线。取送风温差，该热湿比线与21℃相交与O点,即为送风点。3、各状态点的参数=58.849kJ/kg=53.527kJ/kg=12.786g/kg=12.725g/kg4、送风量计算按公式（5-1）计算：5.3送风状态点与送风量的确定根据以上计算，送风量取其中较大者，为810000。根据送风量，与冷负荷，可求得送风状态点与室内状态点的焓差，即送风状态点的焓值为=54.106kJ/kg，该等焓线与热湿比线交点即为送风状态的。在焓湿图上查得送风状态点O，O点各参数为：5.4新风量计算最小新风量的确定原则：一个完善的空调系统，除了满足对环境的温、湿度控制以外，还必须给环境提供足够的室外新鲜空气。从改善室内空气品质角度，新风量多些好；但是送入室内的新风都得通过热、湿处理，将消耗能量，因此新风量宜少些为好。在系统设计时，一般必须确定最小新风量，此新风量通常应满足以下三个要求：1)稀释人群本身和活动所产生的污染物，保证人群对空气品质的要求；2)补充室内燃烧所耗和局部排风量，保证房间的正压；3)新风量不小于上列两项之最大值，且计算所得的新风量的不应小于系统送风的20%。新风量回风量新风冷负荷则新风热负荷总冷负荷：总热负荷

第6章末端设备的选择6.1换热器的选择与计算仅以夏季做为表冷器用进行计算。冬季工况不再计算。6.1.1计算参数的定义1、干球温度效率（6-1）2、接触系数（6-2）3、析湿系数（6-3）4、传热单位数（6-4）5、水当量比（6-5）式中——考虑内部结垢、外部积灰的安全系数，见表6-8[2]；、——空气初干球温度和终干球温度（℃）；——冷水进水温度（℃）；、——空气初湿球温度和终湿球温度（℃）；、——空气的初焓值和终焓值kJ/kg；——空气定压比热容；——表冷器作冷却用时之传热系数，一些产品样本表冷器实测值见表6-9[1]；——通过表冷器的风量（）；——冷水比热容；——通过表冷器的冷水量[kg/h];6.1.2表冷器的计算选择表冷器的计算参考《空气调节设计手册（第二版）》中第六章进行计算。可查得新风与回风混合点C及送风状态点O的各状态参数：采用7℃的冷冻水，将厂房划分为8个系统，每个系统的风量为101250，则每台表冷器经过的风量为121500kg/h。1.求按迎面风速选表冷器，得查表6-6[1]，选YG12表冷器，得2、求取该表冷器冷热两用，故3、求D值由表6-6[2]查得，已知，，，当时，按中公式（6-12）[2]（6-6）4、求B值由D和，由公式（6-16）[2]得（6-7）5、求散热面积F查表6-9[2]，得K值公式（6-8）由式（6-4）可得查表6-6，[2]选用4排，，水速即可，取。查表6-10[2]，当，，时，得出，可满足效率。6、校核查表6-23[2]得与相适，可用。7、求水量、水量、回水温度求水量W，按公式（6-25）[2]：求冷量，按公式（6-26）[2]：求回水温度，按公式（6-27）[2]：8、求空气阻力查表6-9[2]，可知YG的空气阻力计算公式为：9、求水阻力查表6-9[2]，可知YG的水阻力计算公式为:YG12型表冷器各技术性能及尺寸见表6-1：表6-1YG12型4排表冷器技术性能、尺寸表型号净高（mm）净宽（mm）每排管根数迎风面积（）散热面积（）水管通水面积（）YG12950×4300010011.41102.6265.16.2除尘器的选择1、粗效过滤器的选择根据厂房每个空调系统的送风量为101250m3/h，选用ZJK-I-5自动卷绕式（滤料种类为DV化纤组合毡）粗效过滤器24台，每个系统使用3台粗效过滤器并联，特性见表6-2：表6-2过滤器特性表额定风量m3/h长(mm)宽(mm)高(mm)初阻力(Pa)终阻力(Pa)34000～440002154208470090220根据厂房内回风量为810000，即需处理风量为810000。所给生产资料要求粉尘含量浓度<4选用长沙凯天环保科技所生产的KTLT-4086Z式滤筒组装过滤器。过滤器各项技术参数如下表6-1：表6-3KTLT-4086Z式滤筒名称外径mm内径mm长度mm过滤面积安装方式KTLT-4086Z40029086034内装取过滤面的风速为0.8m/s。则所需滤材面积为则每个系统所需滤筒数量为8个滤筒分两排安装，每排4个。每个滤筒的阻力位280Pa。则组装后的过滤器空气阻力为2240Pa。6.3风机的选择厂房内共布置8个空调系统，每台风机风量（取修正系数为1.15）为。选用淄博沈鼓通风设备的离心式风机，需16台。选用9-26型。各项技术参数见表6-2表6-3型离心式通风机参数机号№转速r/min全压Pa流量m3/h配用电动机NO.16D145016250-1332470339-123090850-46.4送风筒的选择选用长沙凯天环保科技生产的KTFS-3.5kD电动送风筒。技术参数见表6-3：表6-4KTFS-3.5kD送风筒参数名称风量直径mm高度mm送风深度m调节方式KTFS-5.0kD35004508807-11电压6.5冷水机组的选择根据系统总冷负荷选用LSLXR123-1050离心式冷水机组2台，性能及参数见下表6-6：表6-5LSLXR134-1050式冷水机组主要技术参数型号制冷量kW冷水进水温度出水温度流量流程接管通径mm污垢系数水阻损失LSLXR123-10501055127181.441500.0860.12冷却水进水温度出水温度流量流程接管通径mm污垢系数水阻损失Mpa323722631500.0860.083

第7章空调系统水力计算7.1风管水力计算因厂房空调系统布置相似，仅以SF8为例进行水力计算：计算入如下表7-1图7-1各管段局部阻力系数如下：1-2：送风筒1个，天圆地方1个，弯头两个，；2-3：1个分流三通，；3-4：1个分流三通，；4-5：1个分流三通，；5-6：1个分流三通，；6-7：1个分流三通，1个弯头，；7-8：1个分流三通，；8-9：1个分流三通，；9-10：1个分流三通，2个弯头，。10-11：渐缩管2个，消声器1个表7-1送风系统水力计算管段编号流量（）管宽（mm）管高（mm）管长(m)流速()比摩阻(Pa/m)沿程阻力(Pa)局部阻力系数动压(Pa)局部阻力(Pa)管段阻力(Pa)1-22978400500212.32.2610.323.335.62-359564005004.98.271.507.41.041.041.048.43-489346305004.97.801.065.21.036.536.541.74-51191280050045.11.040.640.645.75-614890100050052.31.040.640.642.96-726802160050042.89.301.0243.71.2351.963.81087-850626300050044.19.340.9140.11.052.352.392.48-977428300080039.28.960.5521.61.048.248.269.89-10101252350080037.710.050.6624.91.4660.287.911310-1110125235008002.110.050.661.40.85该系统的全压损失650.1Pa。厂房空调区分为8个系统，因每个系统风管布置相同。所以其他7个系统水力计算与该系统相同，不再计算。7.2风机的校核7.2.1空调机房总阻力式中——过滤器总阻力，Pa；——表冷器总阻力，Pa；——加热器总阻力，Pa；——管道阻力损失，Pa。.选择的风机符合要求。7.3回风管道计算空调区分为8个系统，总回风量为648000每个系统的回风量为81000。将回风设在厂房上部。每个分区设10个排风口。每个风口处理排风量为3490。吸口风速取4.5m/s，则风口断面为：由处理风量及风口断面选择百叶风口，尺寸为500mm×500mm。7.4新风管道计算厂房8个分区，每个分区的新风量为20250。考虑到风速较大会产生噪声及雨天会把雨水吸入新风管内，因此吸入风速取5m/s，则风口断面为：由处理风量及及风口断面取防水百叶风口。1600mm×800mm。

第8章空调水系统设计就空调工程的整体而言，空调水系统包括冷热水系统、冷却水系统、冷凝水系统。空调水系统的作用，就是以水为介质在空调建筑物之间和建筑物内部传递冷量和热量。正确合理的设计空调水系统是整个空调系统正常运行的重要保证，同时也能有效的节省能耗。8.1空调管路设计原则空调管路系统设计遇到的第一个问题就是如何合理而正确地划分空调管路系统中的环路和选用合适的管路系统形式。8.1.1空调管路系统的划分原则空调管路系统的环路应该遵循满足空调系统的要求、节能、运行管理方便、节省管材等原则，按照建筑物的不同使用功能、不同的使用时间、不同的负荷特性、不同的平面布置和不同的建筑层数正确划分空调管路系统的环路。此外，空调管路系统应和空调风系统的划分相结合，要同时考虑才能获得合理的方案。8.1.2空调管路系统的形式空调管路系统形式按循环方式、供回水的布置方式、运行调节方法、供回水管数、系统中循环泵的配置方式有以下几种分类形式，通过比较各形式后确定本设计空调冷热水系统形式，空调系统管路形式见下表8-1：表8-1空调管路系统的形式划分原则系统形式特征按介质（如水）是否与空气接触划分闭式系统系统中介质基本上不与空气接触开式系统系统中介质与空气相接触，系统中有水箱按系统中的合并联环路中水的流程划分同程系统各并联环路中水的流程基本相同，即各环路的管路总长度基本相等异程系统各并联环路中水的流程不相同，即各环路的管路总长度不相等按系统循环水量的特征划分定流量系统系统中的循环水量保持定值；常采用三通阀定流调节，当负荷降低时，一部分分水流量与负荷成比例的流经风机盘管或空调器，另一部分从三通阀旁通，保持环路中水流量不变变流量系统系统中供回水温度保持不变，负荷变化时，可通过改变供水量来调节按系统中的循环水泵设置情况划分单级泵系统系统中只用一组循环泵，即冷热源侧和负荷侧合用一组循环泵双级泵系统冷热源侧与负荷侧分别设置循环水泵按冷热水管道的设置方式划分双管制冬季供应热水，夏季供应冷水都是用相同的管路三管制系统中有冷热两条供水管，但共用一根回水管四管制供冷、供热分别由供、回水管承担，构成供冷与供热彼此独立的水系统8.1.3空调管路系统的划分原则1、水系统设计应力求各环路的水力平衡空调供冷、供暖水系统的设计，应符合各个环路之间的水力平衡要求。对压差相差悬殊的高阻力环路，应设置二次循环泵。各环路应设置平衡阀或分流三通等平衡装置。如管道竖井面积允许时，应尽量采用管道竖向同程式。2、防止大流量小温差造成大流量小温差的原因：（1）设计水流量一般是根据最大的设计冷负荷（或热负荷）再按5℃（或10（2）水泵扬程一般是根据最远环路、最大阻力，再乘以一定的安全系数后确定的，然后结合上述的设计流量，查找与其一致的水泵铭牌参数而确定水泵型号，而不是根据水泵特性曲线确定水泵型号。因此，在实际水泵运行中，水泵实际工作点是在铭牌工作点的右下侧，故实际水流量要比设计水流量大20%-50%。（3）在较大的水系统设计中，设计计算时常常没有对每个环路进行水力平衡校核，对于压差相差悬殊的环路，多数也不设置平衡阀等平衡装置，施工安装完毕之后又不进行任何调试，环路之间的阻力不平衡所引起的水力工况、热力工况失调象现只好大流量来掩盖。避免大流量小温差的方法：考虑到设计时难以做到各环路之间的严格水力平衡，以及施工安装过程中存在的种种不确定因素，在各环路中应设置平衡阀等平衡装置，以确保在实际运行中，各环路之间达到较好的水力平衡。当遇到某个或几个支环路比其它环路压差相差悬殊（如阻力差100kPa以上），就应在这些环路增设二次循环泵。3、水系统的膨胀、补水、排水与排气（1）水系统的膨胀封闭空调冷冻水系统，应在高于回水管路最高点1-2m处设膨胀水箱。膨胀水箱一般可选标准水箱(T905(二）)，其容积范围为0.3-5m3.膨胀水箱设有膨胀管、补水管、溢水管和泄水管，并应设有水位控制仪表或浮球阀。（2）水系统的补水与排水水系统的注水与补水均应通过膨胀水箱来实现。因此，应将膨胀管单独与制冷站中的回水总管（或集水器）相接，这样在系统安装调试时的新注水或在平时运转中的补充水，均可通过膨胀水箱注水。使整个水系统的注水从位置较低的回水总管（或集水器）由低向高进行，从而将管路系统中的空气由下往上通过排气阀和膨胀水箱排除。许多工程安装为图省工省料，将膨胀水箱的膨胀管就近与较高处的回水管相接，致使系统中的空气难以排除而招致供水压力长时间不稳定。水系统的排水阀应设在系统的最低点（集水器或制冷机水管路最低点），以便检修时能将管路系统中的水全部排除。（3）水系统的排气安装在每层建筑物的风机盘管、新风机组回水管路末端最高点，均应装设自动排气阀。如支环路较长而使管路转弯较多时，或某些水管为躲避消防管、新风管和装设在吊顶内的较大断面电缆等而有上下转弯时，均应在转弯的最高点设置自动排气阀。（4）空调管路系统应能满足中央空调部分负荷运行时的调节要求。（5）空调管路系统选用的管材、配件要符合有关的规范要求。（6）空调管路系统设计要注意便于维修管理，操作、调节方便。综上所述，本设计冷热水冷采用闭式系统，冷却水采用开式系统；冷源侧采用定流量系统，负荷侧采用变流量系统；一次泵、双管制、变流量系统。8.2空调水系统的水力计算空调管路的设计是在已知水流量和推荐流速下，确定水管管径及水流动阻力。8.2.1管径的确定水管管径由下式确定：（8-1）式中——水流量，；——水流速，。水系统中，管内的流速可按下表8-2中的推荐流速选取，也可按表8-3根据流量确定管径：表8-2管内水流速推荐值管径/mm1520253240506580闭式系统0.4～0.50.5～0.60.6～0.70.7～0.90.8～1.00.9～1.21.1～1.41.2～1.6开式系统0.3～0.40.4～0.50.5～0.60.6～0.80.7～0.90.8～1.00.9～1.21.1～1.4管径/mm100125150200250300350400闭式系统1.3～1.81.5～2.01.6～2.21.8～2.51.8～2.61.9～2.91.6～2.51.8～2.6开式系统1.2～1.61.4～1.81.5～2.01.6～2.31.7～2.41.7～2.41.6～2.11.8～2.3表8-3水系统的管径和单位长度阻力损失钢管管径/mm闭式系统开式系统流量/（m3/h）kPa/100m流量/（m3/h）kPa/100m150～0.50～60--200.5～1.010～60--251～210～600～1.3043322～410～601.3～2.01140404～610～602～41040506～1110～604～8-6511～1810～608～14-8018～3210～6014～22-10032～6510～6022～45-12565～11510～6045～8210～40150115～18510～4782～13010～43200185～38010～37130～20010～24250380～5609～26200～34010～18300560～8208～23340～4708～15350820～9508～18470～6108～13400950～12508～17610～7507～124501250～15908～15750～10007～125001590～20218～131000～12307～118.2.2水流动阻力的确定1、沿程阻力水在管道内的沿程阻力由下式确定：（8-2）式中——摩擦阻力系数，无因次量；——直管段长度，m；——管段直径，m；——水的密度，1000；——水流速度，。冷水管路比摩阻宜控制在100~300Pa/m。采用钢管或镀锌管时，比摩阻一般为100～400Pa/m，最常用的为250Pa/m。当量绝对粗糙度，摩擦阻力系数与流体的性质、流态、流速、管径大小、内表面的粗糙度有关。过渡区的可按克列伯洛克公式计算：（8-3）式中——管内表面的当量绝对粗糙度，闭式系统，开式