2009空气调节课程设计说明书

目录一、工程概述---------------------------------------------2二、设计依据---------------------------------------------22.1设计任务书------------------------------------------22.2设计规范及标准------------------------------------3三、设计范围---------------------------------------------3四、设计参数---------------------------------------------3空调设计室外空气计算参数---------------------4.2室内空气设计参数及有关指标------------------34.3其它---------------------------------------------------4五、空调负荷计算--------------------------------------45.1空调冷负荷的计算---------------------------------45.1.1外墙瞬时传热引起的冷负荷----------------45.1.2外玻璃窗瞬时传热引起的冷负荷---------5.1.3透过外窗的日射得热引起的冷负荷-------5.1.4人体散热形成的冷负荷--------------------5.1.4.1人体显热散热引起的冷负荷-------------55.1.4.2人体潜热散热引起的冷负荷-------------55.1.5照明散热形成的冷负荷---------------------5.1.6设备散热形成的冷负荷---------------------75.2湿负荷的计算--------------------------------------75.2.1人体散湿量------------------------------------75.3夏季空调计算结果汇总--------------------------65.4冬季空调热负荷的计算--------------------------75.4.1维护结构的基本耗热量---------------六、空调方案的设计---------------------------------76.1冷热源的确定-------------------------------------76.1.1冷热水机组的选型--------------------------76.2空调方式的确定----------------------------------76.3空气处理过程设计-------------------------------86.3.1全空气系统设计计算-----------------------86.3.1.1夏季送风状态点和送风量----------------96.3.2.1冬季送风状态点和送风量---------------10七、风系统的设计--------------------------------107.1送风系统的设计-------------------------------107.3散流器的选择----------------------------------107.4送风管道的水力计算-------------------------11八、水系统的设计------------------------------128.1水系统方案的确定----------------------------128.2制冷机组制冷量的确定----------------------128.3制冷机组的选择-------------------------------128.4冷冻水量及循环水量-------------------------128.5管径的选择-------------------------------------128.6膨胀水箱的配置于计算----------------------12九、设备选型--------------------------------------1310.1风机的选型-----------------------------------1310.2水泵的选型-----------------------------------14十、空调系统消声减振的设计方案--------1510.1空调系统的消声设计-----------------------1510.2空调系统的噪声源及控制-----------------1510.3空调系统的减振设计-----------------------16十一、参考文献-------------------------------------16附录1夏季空调冷湿负荷计算过程表附录2冬季空调热负荷计算表附录3一层商场风管平面图附录4机房设备平面布置图工程概述本工程是上海市某综合大楼商场空调设计，也包括宾馆门厅的空调系统，其中建筑面积700.8㎡，空调面积592.82㎡，由于商场工作时间一般从早上8：00到晚上22：00，而在8：00前和22：00后门厅温度较低，所以其共用一套空调系统。设计依据2.1设计任务书2.1.1空调冷、热、湿负荷计算A、建筑围护结构的传热计算（按房间、部位，分夏、冬季）（1）、传热系数计算（2）、传热量计算B、人体散热、散湿量计算（按房间，分夏、冬季）C、照明设备散热量（按房间，分夏、冬季）D、设备、器具散热、散湿量计算（按房间，分夏、冬季）E、热、湿负荷汇总（按房间、系统，分夏、冬季）2.1.2空调过程设计计算包括确定空气处理过程中各种状态参数；房间及系统的送风量、新风量、回风量、排风量、需冷量和需热量等。季空调过程设计计算季空调过程设计计算空调过程设计汇总（按房间、系统，分夏、冬季）2.1.3空气处理设备的选择设备选择过程中，一般需要按实际使用条件做校核计算；必要时应做设计计算。2.1.4空调水系统的设计（1）水系统方案的确定水系统选择闭式等温变流量的形式，利用集水器和分水器之间的压差旁通阀调节负荷。冷冻水从制冷机组出来后进入分水器后按空调分区供水。集水器回水后再由冷冻水泵泵入冷冻机组的蒸发器。冷冻水泵前连接膨胀水箱。水路采用同程式或异程式的方案比较。（2）水管流速选择由于管道直径和管件的比价：随着直径的增大，管道本身和阀门等配件的价格以及安装费用都大幅度上升。因此，对大直径管道，流速宜选择接近上限的数值。（3）管路的布置和管径的确定冷冻水供回水管<DN50时采用镀锌钢管；≥50时采用无缝钢管。空调凝结水管建议采用UPVC管。冷冻水按供回水7/12℃计算流量,水泵压出口流速取2.4~3.6m/s，吸入口取1.2~2.1m/s，主干管流速取1.2~4.5m/s，一般管道取1.5~3m/s，闭式系统选表面当量绝对粗糙度K＝0.2mm，确定主要管段流量、流速、管径。比摩阻(Pa/m)根据K、流速、管径查设计手册水力计算表。（4）水管保温层厚度的确定（5）水环路阻力损失的计算及水泵的选型（6）膨胀水箱选用2.2设计规范及标准（1）采暖通风与空气调节设计规范(GB50019-2003)（2）房屋建筑制图统一标准（GB/T50001－2001）（3）采暖通风与空气调节制图标准（GB/T50114-2001）（4）公共建筑节能设计标准（GB50189-2005）三、设计范围3.1夏冬季空调系统负荷计算3.2各空调房间送风量和新风量计算3.3设备选型计算（空调机组、新风机组等的计算）3.4水系统和风系统的确定及水系统和风系统的水力计算3.5冷热源机房的布置（制冷机组、冷冻泵、冷却泵等）3.6初步设计工程图四、设计参数4.1设计原始资料（一）土建资料：建筑物平面图（略），该商场高4.0m，窗底标高2.1m。1、外墙为厚240mm砖墙，属教材附录表2-1中序号2，属Ⅲ型，K=1.5W/(㎡·K)2、屋顶采用教材附录表E-2中序号2，保温材料为水泥膨胀珍珠岩，厚50mm，属Ⅲ类。K=1.0W/(㎡·K)3、内墙为240mm砖墙，内外表面分别抹20mm厚白灰。4、窗：玻璃为5mm厚吸热玻璃，双层钢窗；窗内遮阳设施为浅蓝布帘，遮阳系数0.6。K=3.01W/(㎡·K)（二）气象资料：上海市室外设计参数北纬31°10′东经21°26′夏季：空调干球温度34。0℃，湿球温度28.2℃，室外日平均温度30.4℃，通风温度32℃。室外风速2.1m/s，相对湿度79％，大气压力：1005.3hPa。冬季:空调干球温度－4℃，通风温度3℃，采暖室外温度－2℃，室外风速3.1m/s，相对湿度43％，大气压力：1025.1hPa。主导风向：夏季——东、东南向冬季——西北向最大冰冻深度：80毫米。4.2室内空气设计参数及有关指标房间名称夏季人员密度p/m2新风量m3/h·p允许噪声dB(A)温度(℃)相对湿(%)办公室26600.153055会议室26600.52050走道及前厅26600.12050商场26600.6～0.82050（三）冷热源：1、冷源：冷冻水供水温度为7℃，回水温度为122、热源：热水供水温度为55℃，回水温度为45（四）其他：空调运行时间为10小时（从8：00～18：00）五、空调负荷计算5.1.1CLQτ=KFΔtτ-ξ

式中：F—计算面积，单位：㎡；

τ—计算时刻，单位：h；

τ-ξ—温度波的作用时刻,单位：h；

Δtτ-ξ—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，单位：℃。现以北外墙瞬时得热引起的冷负荷计算为例，其他外墙计算过程与其相同，计算结果如下表所示：北外墙瞬时得热引起的冷负荷时间08:0009:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:00tl32.332.131.831.631.431.331.231.231.331.431.6td1.2tl′33.533.33332.832.632.532.432.432.532.632.8tl′-tn7.57.376.86.66.56.46.46.56.66.8K1.5F140.24LQ1577.701535.631472.521430.351388.381367.341346.301346.301367.341388.381430.455.1.2CLQτ=KFΔt式中：CLQτ—通过外墙和屋面的得热量所形成的冷负荷，WF—外墙和屋面的面积，单位：m2；K—玻璃窗传热系数，取3.61W/（m2·—计算时刻下结构的负荷温差，单位：现以北外窗瞬时得热引起的冷负荷的计算为例，其他外窗瞬时得热冷负荷计算过程与其相同，计算结果如下表所示：北外窗瞬时得热引起的冷负荷时间08:0009:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:00tl26.927.92929.930.831，531.932.232.23231.6td1tl′27.928.93030.931.832.532.933.233.23332.6tl′-tn1.92.944.95.86.56.97.27.276.6K3.01F45.36LQ259.41395.95546.13669.01791.89887.47942.08983.04983.04955.74901.125.1.3透过玻璃窗的日射得热引起的冷负CLQτ=XgXdCnCsFJj·t式中：Xg—有效面积系数，双层钢窗取0.75。Xd—地点修正系数，见附录2-13。Cs—窗玻璃的遮阳系数，见附录2-7Cn—窗内遮阳设施的遮阳系数。设计中采用浅蓝布帘内遮阳。F—窗的面积，m2Jj·t—现以北外窗日射得热引起的冷负荷的计算为例，其他外窗日射得热冷负荷计算过程与其相同，计算结果如下表所示：北外窗日射得热引起的冷负荷时间08:0009:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:00CL0.540.650.750.810.830.830.790.710.60.610.68F34,02CS0.88Cn0.6Djmax115LQ1115.471342.701549.271673.211714.531714.531631.901466.641239.421260.071404.675.1.4人体显热散热引起的冷负荷：人体潜热散热引起的冷负荷：式中：—人体显热散热引起的冷负荷，单位：W；—人体潜热散热引起的冷负荷，单位：W；—不同室温和劳动性质的成年男子显热散热量，单位：W；—不同室温和劳动性质的成年男子潜热散热量，单位：W；Φ-群集系数以上各参数由《空气调节》附录2查得。现以商场人体散热引起的冷负荷的计算为例，其他人体散热引起的冷负荷计算过程与其相同，计算结果如下表所示：商场人体散热引起的冷负荷时间08:0009:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:00CL0.060.530.620.690.740.770.80.830.850.870.89Qs20338.28Qs·CL1220.3010779.2912609.7314033.4115050.3315660.4816270.6216880.7717287.5417694.3018101.07Qr43131.18LQ44351.4853910.4755740.9157164.5958181.5158791.6659401.8060011.9560418.7260825.4861232.255.1.5该设计中，取照明密度为12W/，所以照明引起的冷负荷为式中：—照明散热引起的冷负荷，单位：W；—不同时刻下灯具得散热量，单位：W；—照明总功率，单位：W；—灯罩得隔热系数，取值为1现以商场照明散热引起的冷负荷的计算为例，其他照明散热引起的冷负荷计算过程与其相同，计算结果如下表所示：商场照明散热引起的冷负荷灯光冷负荷逐时冷负荷系数0.630.90.910.930.930.940.950.950.950.960.96散热量1293712937129371293712937129371293712937129371293712937冷负荷8150.3116431177312031120311216112290122901229012420124205.1.6在该设计中，取设备负荷密度为13W/，所以设备散热引起的冷负荷为式中：—设备散热引起的冷负荷，W—不同时刻下设备的散热量，W—设备总功率，W—设备罩的隔热系数，取值为1现以商场设备散热冷负荷的计算为例，其他设备散热冷负荷计算过程与其相同，计算结果如下表所示：商场设备散热冷负荷设备冷负荷逐时冷负荷系数0.050.60.680.730.770.810.830.850.870.890.9散热量67276727672767276727672767276727672767276727冷负荷336.354036.24574491151805449558357185852598760545.2湿负荷的计算.5.2.1人体散湿量商场由于人员多，湿负荷主要是由人员散湿引起的，所以在各层商场的湿负荷计算中，只考虑了人员，而忽略了其它散湿。湿负荷计算公式：式中：n—空气调节房间内的人数，单位：人；g—每个人的散湿量，单位：g/sφ—群集系数总湿负荷5.3夏季空调计算结果汇总见:附录1夏季空调冷湿负荷计算过程表5.4冬季空调热负荷的计算见:附录2冬季空调热负荷计算表六、空调方案的设计6.1空调方式的确定方案（一）：全空气空调系统全空气系统的空气处理设备设置在专用的空调机房，管理和维修比较方便，使用寿命长，初投资和运行费用比较低，因为全空气系统管道输送的是空气，如果风量大，则风道的面积也相应较大，所以全空气系统所占建筑的空间也较大，适用与处理空气量多，服务面积比较大的建筑，如纺织厂、百货商场、影剧院等工业和民用建筑。方案（二）：新风加风机盘管系统新风加风机盘管系统克服了全空气系统由于有风道截面积大、占用建筑面积和空间较多以及系统灵活性差等缺点，在这个系统既有水，又有空气，因此新风加风机盘管系统适用于其房间的用途和使用者的要求不同，并且要求灵活性高的建筑，如旅馆、办公楼等。通过对比分析方案（一）和方案（二），确定此综合楼商场空调系统采用方案（一），即全空气系统。6.2空气处理过程设计6.2.1全空气系统设计计算夏季送风状态点和送风量通过冷负荷的计算结果可以看出，该空调房间总余热量=91967.49W，总余湿量为=18.4g/s。要求空气维持的空气状态参数为：26℃，60%，当地大气压力为101325Pa。空调房间送风量的确定1）求热湿比KJ/kg2）在i-d图上确定室外状态点O（tw=34.0℃，相对湿度为79%）并确定室内空气状态点N（tn=26。C,相对湿度为60%），通过该点画出ε=的过程线。取送风温差为，则送风温度=26–5=21℃。由送风温度与热湿比线的交点，可得出送风状态点O，在i-d图上查得：48.2KJ/kg，58.83KJ/kg，10.6g/kg，12.7g3）计算送风量按消除余热：=8.65kg/s，按消除余湿：8.76kg/s。按消除余热和余湿所求通风量基本相同，说明计算无误，取G=8.71kg/s=31356kg/h=2616.2.2引入的新风量取商场新风系数为,走道与前厅新风系数为20，则总新风量为：20404=8080。其中商场新风量：20394=7880走道与前厅新风量：2010=200a：一层的最小新风比为：m=8080/26130=0.31b：一层的回风量：1层：18050c：一层的新风负荷：根据公式：一层：=8080(58.83-48.2)/36001.20=28.63kW6.2.3夏季处理方案室外计算条件：夏季：t=340C，ts=28.20C，ψ=79%，i=92KJ/kg；冬季：t=-40C，ts=-6.20C，ψ=43%，i=—0.73KJ/kg；室内空气参数：tn=260C，ψn=60%，in=58.83KJ/kg，dn=12.7g/kg。根据已知条件，在i-d图上，过点N作ε线，与ψ=95%线的交点，得tL=16.40C，i1）．通过喷水室的风量GL：=91.97/（58.83-44.5）=6.42kg/s。2）．二次回风量G2：G2=G－GL=8.71－6.42=2.29kg3）．新风量GW：根据卫生和安全的要求，最小新风量应为GW≥G15%，这里取GW=15%G=8.71×15%=1.31kg/s。4）．一次回风量G1：G1=GL－GW=6.42—1.31=5.11kg5）．确定一次回风混合点C：iC=G1·in+GW·iW/(G1+GW)=5.11×58.83+1.31×92/（5.11+1.31）=49.75KJ/kg。6.3冬季送风状态点和送风量冬季室内热湿比ε′和送风点O′的确定：ε′=Q/W=34317.98/18.4=-1865.1当冬、夏季采用相同风量和室内发湿量相同时，冬、夏季的送风含湿量d0应相同，即：d0′=d0=10.6则送风点为d0=10.6线与ε=-1865.1线的交点O′，可得i0′=57kj/kgt0′=320（2）、由于N、O、L等参数与夏季相同，即二次混合过程与夏季相同。因此可按夏季相同德一次风混合比求出冬季一次回风混合点位置C′：ic′=G1·in+GW·iW/（G1+GW）=5.11×58.83+1.31×（-0.73）/（5.11+1.31）=4.62kj/kg七、风系统的设计7.1送风系统的设计室内气流速度、温湿度是人体热舒适的要素，因此必须对房间进行合理的空气处理方式和合理的气流组织方式。气流分布设计的目的是风口布置，选择风口规格，校核室内气流速度、温度等等。因此，一个合理的空气处理方式和合理的气流组织对于室内的空气质量有着直接和主要的影响，送风口以安装的位置分，有侧送风口、顶送风口、地面风口；按照送出气流的流动状况有扩散型风口、轴向型风口和孔板送风。扩散型风口具有较大的诱导室内空气的作用，送风温度衰减快，但射程较短；轴向型风口诱导室内气流的作用小，空气温度、速度的衰减慢，射程远；孔板送风口是在平板上满布小孔的送风口，速度分布均匀，衰减快。在设计中，采用了方形散流器，采取的是顶送风。7.2散流器的选择选择方行散流器作为送风口，其风口尺寸为400*400mm，有效面积系数为0.8，则。取工作区高度为2m，风口中心距顶棚0.6m，楼层净高为4m，则x=4-2.0-0.6=1.4m。则取Uo=4m/s，则Ux=1.36m/s。因为每个风机处理的风量为21.8kg/h，也就是18.17/s，所以由公式：G=nFoUo可得：n=18.17/（0.128*4）=35个,因此需要35个方型散流器。7．3送风管道的水力计算1.利用假定流速法根据《实用供热空调设计手册》确定各个管段的管径和阻力的大小，对不平衡的管段进行阻力的调节，或者利用增设减压阀门来平衡阻力。2．选择风管流速：总风管:7.5m/s送风口支管:2.5m/s3．通过矩形风道的风量G可按下式计算：G＝3600abv（m3/h）4．计算风道的总阻力：沿程阻力可根据风道的断面尺寸和实际流速，查阅“风道单位长度沿程阻力压力损失计算表”求出单位长度摩擦阻力损失Δpy，再根据公式以及管长，进一步求出管段的摩擦阻力损失。A)沿程压力损失的基本计算公式长度为l（m）的风道的沿程压力损失可按下式计算：ΔPy＝Δpyl（Pa）Δpy——单位管长沿程压力损失，也称为单位管长摩擦阻力损失，Pa/m；Δpy=λ/de×1/2×v2ρ（Pa）ρ——空气密度，标准状况下，ρ＝1.2kg/m3；v——风道内空气的平均流速，m/s；de——风道的当量直径，m；圆形风道的当量直径de＝d，d为风道直径；矩形风道的当量直径de＝2ab/（a＋b），a、b分别为矩形风道的两个边长；λ——摩擦阻力系数，λ值可按下式计算：K——风道内壁的当量绝对粗糙度；Re——雷诺数；Re＝vde/υυ——空气的运动粘度，标准状况下，υ＝15.06×10-6m2/s。B)局部压力损失的基本计算ΔPj=1.3ΔPy总阻力=沿程+局部Δ=Σ(ΔPyl+ΔPj)八、水系统的设计8.1.1制冷机组的制冷量的确定制冷机组制冷量=新风冷负荷+室内冷负荷一层：Q=28.63+91.97=120.6KW120.6*（100%+10%）=132.66KW8.1.2制冷机组的选择。一层：选择LSBLG10D22型螺杆式冷水机组，制冷剂为R22，制冷量为70kw。8.1.3冷冻水量及循环水量根据前面的原始资料已知，tW1=120C，若冷冻水初温tLe=70C,则需要的冷冻水量为：WLe=G（i1－i2）/C（tW2－tLe）=31356×（58.83－48.2）/4.19×（12－7）=15909.99kg同时可得所需的循环水量为：WX=W－WLe=1.384×31356-15909.99=27486.71kg/h=27.49/h因为水泵流量为27486.71kg/h=27.49/h，所以选择IS150-125-315型离心式水泵，流量为58.1.48.1.4.1冷冻水管径根据公式，取=2m/s。则DN=所以选择冷冻水管径为100mm。8.1.4.2根据公式，取=2m/s。则DN=所以选择循环水管径为150mm。8.1.4.3冷却水系统的计算取进水温度为34℃，出水为28℃。则，总流量：W=1.3Q/C△t=1.3*91.97*3600/（4.19*6）=17120.91kg/h=17.12冷却水管径根据公式：，取=2m/s，则DN=所以冷却水管选择100mm的管径。九．设备选型9.1.风机的选型：考虑到风管、设备的漏风及阻力计算的不精确，应按下式的风量、风压选择风机：Pf＝KP·ΔP（Pa）Lf＝KL·L（m3/h）Pf——风机的风压，Pa；Lf——风机的风量，m3/h；KP——风压附加系数，一般的送排风系统KP＝1.1～1.15；KL——风量附加系数，一般的送排风系统KL＝1.1；ΔP——系统的总阻力，Pa；L——系统的总风量。本次设计的空调系统的总阻力为978.71Pa，总风量为12252m3/hPf＝KP·ΔP=1.1×978.71=1076.58（Pa）Lf＝KL·L=1.1×12252=13477.2（m3/h）根据手册可选择：表2.风机参数型号设备名称水量m3/h全压Pa机号传动方式电机转速r/min功率kW型号Y5-47风机1348028546C18.5Y160L-228509.2.水泵的选型：水系统水泵是驱动循环水在水系统中循环流动的机械设备，水系统循环水泵流量的确定：水系统中的最大设计流量，就是水系统循环水泵的流量。循环水泵的压头：H=Hr＋Hw＋Hy（Pa）H——循环水泵的扬程，Pa；Hr——水通过设备内部的损失，Pa；一般取Hr＝（10～15）mH2O；Hw——水系统的阻力损失，Pa；Hy——主干线末端的系统压力损失，Pa；一般取3～8mH2O。所以，根据以上公式计算水泵流量及扬程，并选择水泵设备根据水力计算得出：ΣΔP(Pa)=101896.44Pa，换算成水柱为10.39mH2O，所以，水泵扬程H=14+10.39+6=30.39mH2O。表3.水泵参数型号设备名称水量m3/h扬程m效率﹪气蚀余量m电机转速r/min功率kW型号IS125-100-315风机10032732.515Y160L-41450十、空调系统消声减振的设计方案10.1空调系统消声系统设计消声器的选择应按照以下原则：（1）消除高频噪声应采用阻性消声器。（2）消除中低频噪声应采用抗性消声器。（3）当要求提供较宽的消声频谱范围，应采用阻性复合消声器。（4）高温，高湿，高速等环境应采用抗性消声器。（5）消声器还应考虑其防火，防飘散，防霉等性能。（6）消声器内空气流速应小于6m/s；却有困难时，不应超过8m/s。（7）对于噪声控制要求高的房间