福州市博物馆地源热泵中央空调系统设计

III福州市博物馆地源热泵中央空调系统设计摘要：随着国民经济发展与生产生活需求，我国对可再生能源应用与节能减排工作的不断加强，国家对绿色环境及生态保护的重视，地源热泵系统应用进入了爆发式的急速发展阶段。允许使用可再生能源的空调得到了广泛的关注，地源热泵技术在建筑空调系统中的设计与应用就将成为最具竞争的建筑空调方式，而且在未来的发展中有着广阔的前景。此次工程设计位于福州市。由于当地的地热能资源丰富，所以适合使用地源热泵系统。本设计是福州市博物馆地源热泵中央空调系统的详细设计方案。该建筑分为两栋，分别为书画室和博物馆，各有两层，两栋建筑均使用地源热泵空调系统。由于房间数目多且房间面积不大，所以采用风机盘管加独立新风系统，风机盘管不承担新风负荷，每层均设有新风机组处理新风。由于该建筑物空调房间不会同时供冷、供热，再加上考虑用材较少，自力式流量控制阀效果显著，故采用双管异程式冷冻水系统。地下换热器埋管方式采用双U形竖直埋管，连接方式采用并联。并联方式具有同程回流管，各并联管道的长度尽量一致，用以保证每个并联回路有相同的流量，中、深埋管多采用并联方式。关键词：空调；地源热泵；地下换热器埋管Design

of

ground

source

heat

pump

in

fuzhou

museumAbstract:Withthedevelopmentofthenationaleconomyandthedemandforproductionandlife,China'srenewableenergyapplicationandenergyconservationandemissionreductionworkcontinuetostrengthen,thecountryattachesgreatimportancetothegreenenvironmentandecologicalprotection,theapplicationofthegroundsourceheatpumpsystemhasenteredanexplosiveandrapiddevelopmentstage.Allowedtouserenewableenergyairconditioninghasbeenwidelyconcerned,groundsourceheatpumptechnologyintheconstructionairconditioningsystemdesignandapplicationwillbecomethemostcompetitivewayofbuildingairconditioning,andinthefuturedevelopmenthasabroadprospect.ThisengineeringdesignislocatedinFuzhouCity.Duetotheabundanceofgeothermalenergyresourcesinthearea,itissuitablefortheuseofground-sourceheatpumpsystems.ThisdesignisadetaileddesignofthecentralairconditioningsystemofthegroundsourceheatpumpofFuzhouCityMuseum.Thebuildingisdividedintotwobuildings,，thestudioandthemuseum,eachwithtwofloors,andbothbuildingsusethegroundsourceheatpumpairconditioningsystem.Duetothelargenumberofroomsandsmallroomarea,sotheuseoffancoilplusindependentnewwindsystem,fancoildoesnotbearthenewairload,eachlayerisequippedwithanewwindunittodealwiththenewwind.Becausethebuildingair-conditionedroomwillnotbeforcooling,heating,coupledwiththeconsiderationoflessmaterial,self-employedflowcontrolvalveeffectissignificant,sotheuseoftwo-tubeheterogeneousfrozenwatersystem.UndergroundheatexchangerburiedpipemethodusingdoubleU-shapedverticalburiedpipe,connectionmethodisusedinparallel.Parallelmodehasthesame-wayreturnpipe,thelengthofeachparallelpipeasconsistentaspossible,toensurethateachparallelloophasthesameflow,mediumanddeepburiedpipemoreuseparallelmode.Keywords:airconditioning;groundheatpump;undergroundheatexchangerburiedtube目录1绪论 绪论1.1设计概况本设计为福州市博物馆地源热泵中央空调系统设计，建筑面积约为1790m2，建筑高度约为9.1m。主要分为两个场馆，博物馆和书画室。其中博物馆一层层高为3.65m，二层层高为7.15m，屋顶标高为9.10m。1.2福州市设计计算参数1.2.1地理位置纬度26°05′；经度119°17′。1.2.2室外气象参数夏季：空调计算干球温度36.0℃

空调计算湿球温度28.1℃

空调计算日平均温度30.7℃

通风计算干球温度33.2℃

空调计算相对湿度60%

大气压力997.04hpa平均风速3.4m/s

冬季：空调计算干球温度4.6℃

通风计算干球温度8.4℃

空调计算相对湿度72%大气压力1012.9hpa

平均风速2.2m/s1.3室内设计参数查阅《空气调节设计手册》，空调室内设计参数如下表：表1-1空调室内设计参数序号房间名称温度(℃)湿度(%)新风量(m3/风速(m/s)噪声

dB(A)夏季冬季夏季冬季夏季冬季1展厅2618604016≤0.3≤0.2402管理室2618604016≤0.3≤0.2403接待室2618604016≤0.3≤0.2404门厅2618604016≤0.3≤0.2405行政用房2618604016≤0.3≤0.2406咨询室2618604016≤0.3≤0.2407档案室2618604016≤0.3≤0.2408图片资料库2618604016≤0.3≤0.2409值班室2618604016≤0.3≤0.24010书法室2618604016≤0.3≤0.24011绘画室2618604016≤0.3≤0.24012休息处2618604016≤0.3≤0.24013作品收藏室2618604016≤0.3≤0.24014精品室2618604016≤0.3≤0.24015贵宾室2618604016≤0.3≤0.24016多媒体演示厅厅2618604016≤0.3≤0.2401.4土建资料外墙：240厚砖墙，外粉刷20mm厚水泥沙浆、贴浅色墙砖，内粉刷20mm厚石灰层。内墙：240厚砖墙，二侧均粉刷20mm厚石灰层。屋面：由外向内依次：由外向内依次：饰面瓦，5mm厚白色小石子、卷材防水层、20mm厚水泥砂浆找平层、100mm厚水泥膨胀珍珠岩保温层、隔汽层、砂浆找平层、100mm厚钢筋混凝土及内粉刷。楼板：100mm厚钢筋混凝土、二侧砂浆找平。门窗：铝合金门窗，玻璃5mm厚，白色，内挂浅色窗帘。查阅《空气调节第四版》附录2-9可得下表：表1-2维护结构热工特性参数维护类型传热系数K(w/m2传热衰减β传热延迟ε外墙1.950.358.5内墙1.760.289.0屋面0.910.368.1楼板2.720.505.3门3.000.990.8外窗3.31.000.3查阅《空气调节第四版》表2-8可知，该商住楼空调房间的类型为中型。

2负荷计算 负荷计算包括室内冷负荷计算、热负荷计算以及湿负荷计算。冷负荷、热负荷以及湿负荷是暖通空调工程设计的基本依据，暖通空调设备的容量大小主要取决于冷负荷、热负荷和湿负荷的大小。

本设计主要由展览门厅构成，以下计算详细阐述包括博物馆负荷计算在内的整个工程设计的方法及过程。每个房间的具体负荷计算结果见负荷统计。2.1空调冷负荷计算方法1982年经原城乡建设环境保护部主持、评议通过了两种新的冷负荷计算方法：一为谐波反应法，一为冷负荷系数法。本设计采用的是谐波反应法的工程简化计算方法进行冷负荷计算。2.2空调冷负荷的构成a.通过外墙、屋面等瞬变传热引起的冷负荷；b.通过玻璃窗的日射得热及瞬变传热引起的冷负荷；c.通过内墙、楼板及地面等传热引起的冷负荷；d.室内照明散热引起的冷负荷；e.室内人员散热引起的冷负荷（包括显热和潜热）；f.室内设备散热引起的冷负荷。2.3冷负荷计算2.3.1外墙冷负荷与屋面冷负荷在日射和室外气温综合作用下，外墙与屋面顺变传热引起的冷负荷计算公式如下：CLQτ=KF(tτ−ζ+Δ−tn式中:F—围护结构的计算面积，m2K—围护结构的传热系数，w/（m2τ—计算时间，h；τ−ε—温度波的作用时间（温度波作用于围护结构外表面的时间ttTn——室内计算温度ε—在围护结构表面受到周期为24谐性温度波作用下，温度波传到内表面的时间延迟，h—负荷温度的地点修正值，可查阅《实用供热空调设计手册》以下以门厅1为例：表2-1门厅1西南外墙负荷（W）计算时刻789101112131415161718△t111010998877777K1.95F16.69CLQ3583253252932932602602282282282282282.3.2外窗瞬变传导得热形成的冷负荷在室内外温差的作用下，窗户瞬变传导得热形成的冷负荷计算公式如下：CLQ式中：∆tτ—计算时刻的负荷温度，K—传热系数，w/（m2F—窗户的计算面积，m2表2-2门厅1外窗温差传热冷负荷（W）时刻789101112131415161718∆2.23.03.94.9.5.96.87.48.08.48.48.27.83.33.7827374961748592100105105102972.3.3外窗太阳辐射冷负荷透过窗户进入室内的太阳辐射的冷负荷计算公式如下：CLQj•τ=Fx式中:xg—窗户构造修正系数；取0.xdCn CsJj⋅τ查阅《空气调节第四版》附录2-7、2-8，χg=0.85，χd表2-3门厅1外窗太阳辐射冷负荷（W）计算789101112131415161718时刻F3.78J314455647191143196228231201143C0.5Xd0.91x0.85C0.93CLQr42607587971241942663103142731942.3.4内墙和楼板的冷负荷当空调房间的温度与相邻非空调房间的温度大于3℃时,要考虑由隔墙、楼板、内窗、内门等内维护结构的温差传热对空调房间形成的冷负荷（考虑到要计算最大负荷，房间计算内墙）,可视作稳定传热，不随时间而变化，按下式计算：LQ=FK(tls−t式中：F—内围护结构传热面积，m²。K—内围护结构的传热系数，w/（m2tn—tls—相邻非空调房间的平均计算温度，℃以行政用房为例：行政用房北内墙：LQ=27.13×1.76×（29.1-26）=148W2.3.5室内照明散热形成的冷负荷根据照明灯具的类型和安装方式的不同，其得热量所形成的冷负荷按式计算：Qτ=n1n2式中：Qτ—照明设备散热所形成的冷负荷，Wn1—同时使用系数，可取0.8n2—N—照明灯具安装功率，W，博物馆可按照30w/m2计算；JXτ−T—τ−T时间照明散热的冷负荷系数，参见《实用供暖空调设计手册第二版表2-4门厅1照明散热冷负荷（W）计算789101112131415161718时刻Xt-T0.010.490.660.710.740.770.800.830.850.870.890.9n0.8n0.6面积32.86N30Qt52323123363503643793934024124214262.3.6人体散热形成的冷负荷a.人体显热冷负荷（2-6）式中:n—计算时刻空调区内总人数φ—群集系数，可查阅《实用供暖空调设计手册第二版》，可取0.96q1—一名成年男子小时显热散热量Xτ−Tb.人体潜热冷负荷Qτ=ϕ式中:nςφ—群集系数，取0.96。q2—一名成年男子小时潜热散热量，可查阅实用供暖空调设计手册第二版》表2-5行政用房人体散热冷负荷（W）计算789101112131415161718时刻Xτ-T0.010.570.720.760.80.820.850.870.880.90.910.92φ0.96人数n252525252525303030303030Q164显Qt158341053111211701200124312731287131713311346潜φ0.96人数n252525252525252525252525Q273潜Qt189981261133114011436148815231541157615931611总计32183223142442257126352732279628282892292429572.3.7散热设备形成的冷负荷设备和器具显热形成的冷负荷，按下式计算：

Qτ=qQs式中:qs—设备显热散热量，W；F—空调区面积；qf—电器设备功率密度，博物馆除会议室和接待室均取13；τ−T—从热源投入使用的时刻算起到计算时间的持续时间，h，参见《实用供热空调设计手册》表2-6门厅1设备散热冷负荷（W）时刻789101112131415161718Xt-T0.010.600.750.800.830.860.880.890.910.920.930.94Qf13面积32.86Qs4274256320342355367376380389393397402表2-7门厅1分项冷负荷汇总（W）计算891011121314151617时刻外墙负荷527527475475422422369369369369外窗温差374961748592100105105102窗日射60758797124194266310314273续表2-7计算891011121314151617时刻照明负荷232312336350364379393402412421设备负荷256320342355367376380389393397人体负荷2048258727312874294630543126316232343270总计31613870403142244308451746344737482648332.4冷负荷统计2.4.1各个房间冷负荷统计表2-8各房间各时刻冷负荷统计（W）房间891011121314151617时刻门厅13161387040314224430845174634473748264833行政用房3312388740214138419943554429454746714693展厅13551431244854696477249595107529154695518展厅22846330334163456353136333730380539283980展厅33169371338493914400241184257430044254515门厅23310399341934280432844354539461747384784接待室1445166617181752177118191835188419441962展厅41862221222852339233723912409244724982511展厅53794449946794762484449755099517853135372展厅62840340435043653367737883832392840394087展厅71761121172220342293123496244392519125901267383840展厅82761325433733456355736843827391040394394图片资料库38574413449745494638478549445036520111644管理室21207143115011544158716431713174618144027展厅92640318133213470355436883815395641112740展厅10827599281049311011113011172412085123361266912903展厅1116960202282114921821223942321124036247642570426285咨询室939110911361181119212331249127713141341档案室3557417443194468454947064859501652205354接待室22321274128802996306331713305339134673492值班室409477499506518533544550560566主题书法厅2444289830433202324733853583372438343840书法厅2942356537833985405241844263429943654394休息处176349299975410171103541071911079113061155911644绘画厅2678325934423570366837863865391339824027主题画厅22169252825652549253825982636267327162740主题画厅12222265827002707269727662812285629122940主题画厅31069135614361507154916031640166316991719作品收藏室2934335835443704379239304096420843084355休息处29401109701144411899121111260613257137351419414402精品厅22751327534473568368338193942403241454233贵宾厅2291263526722656265827322797286129312982多媒体厅2432285228872894290029863064314832443312表2-9各层各时刻冷负荷统计（W）层数9101112131415161718时刻博物馆第一层38589400344123041824431664410845070463054676146967博物馆第二层68891718237443076267791138172083943868108869592447书画室第一层28781301033119231686327453372734376350943536435574书画室第二层24472254522624726722277132885629727306213112631735合计1607321674121730991764981827381884101931161988302019462067232.4.2建筑物总冷负荷统计两栋建筑物的夏季室内冷负荷最大时刻出现在18：00，最大冷负荷的值为W。206723W2.7.1湿负荷构成空调房间的湿负荷有以下组成：a.人体散湿量；b.渗透空气带入室内的湿量；c.化学反应过程的湿量；d.各种潮湿表面、液面或流液的散湿量；e.食物或其他物料的散湿量；f.设备散湿量。考虑到本设计的是博物馆类型建筑物，因此主要计算人体散湿量引起的湿负荷。2.7.2人体湿负荷的计算人体湿负荷Dτ（kg/hDτ式中:nτ—n'—g—一名成年男子的每小时散湿量，g/h。表2-10各房间湿负荷房间名称湿负荷房间名称湿负荷kg/hkg/h门厅12.92展厅1115.89行政用房2.61咨询室0.76展厅13.19档案室2.80展厅22.35接待室22.00展厅32.59值班室0.35门厅22.92主题书法厅2.01管理室11.07书法厅2.79接待室1.54休息处7.48展厅43.20绘画厅2.44展厅52.35主题绘画厅21.44展厅62.59主题绘画厅11.74展厅715.89主题绘画厅31.17展厅82.35作品收藏室2.00图片资料库2.80休息处27.83管理室20.76精品厅22.44展厅92.35贵宾厅1.44展厅107.54多媒体演示厅1.74精品厅11.17————3空调方案和冷热源方案的确定3.1空调系统方案分析与选择以建筑热湿环境为主要控制对象的系统，按承担建筑物各种负荷的介质不同，空调系统分为全空气系统，全水系统，空气—水系统以及冷剂系统。a.全空气系统是指空调房间的室内负荷全部由经过处理的空气来负担的空调系统。优点：设备简单，节省了初投资；可以严格地控制室内的温度和湿度；可以实现全年多工况节能运行调节，经济性好。缺点：系统处理空气量较大，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。b.空气—水系统同时使用空气和水来承担空调房间热湿负荷的空调系统，如风机盘管加新风系统。优点：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；可以独立地调节温湿度，各空调房间互不干扰；只需新风机房，不占用建筑机房面积。缺点：对机组制作要求高，则维修工作量很大。各种类型的空调系统都有各自的使用条件和优缺点，在本设计中，针对建筑的类型与用途，综合各个系统的特点，最终选择较为合理的空调方案。本设计为福州博物馆空调系统设计，而全空气系统需要较大的空间，使用不太适宜。而全水系统不能解决室内通风换气问题，使用不采用。在此综合以上几点确定，采用风机盘管加新风系统。3.2冷热源方案的确定本设计地点是福州，该地地热资源丰富，从环保节能等角度考虑，以地源热泵作为冷热源，并且它有以下优点：a.空调系统冷热源合一，且置于建筑物屋面，不需要设专门的锅炉房，也省去了烟囱所占有的建筑空间。对于城市繁华地段的建筑或无条件设锅炉房的建筑，地源热泵冷热水机组无疑是一个比较合适的选择。

b.地源热泵加冷却塔的冷热源形式使得能源得到充分利用的同时不对土壤环境造成破坏，满足当前节能环保的趋势。

c.由于无锅炉，因而无相应的燃料供应系统，无烟气，消除了锅炉房最有可能存在安全隐患，从安全的角度，地源热泵具有明显优势。

d.系统设备少而集中，操作、维护管理简单方便。

e.初投资较高，但运营成本低，多追加的投资在4-8年内就可以回收，因此地源热泵机组具有明显的节能、经济优势。4空调系统的设计计算4.1空气处理过程如图室外状态参数tw=36.0°C，φw室内状态参数tn=26°C，φ4.2处理过程S点的确定：新风机组做与室内状态点等焓的露点送风，即室内状态点N的等焓线与相对湿度90%的焦点S就是新风机组处理后的状态点。L点的确定：风机盘管露点送风，并认为处理后的状态点L与室内状态点N的温差为6℃（规范规定温差在10℃范围内，可取6℃），所以，L点就是温度为20℃的等温线于相对湿度90%的焦点。O点的确定：O点在L点和S点的连线上，由新风和回风的比值确定。4.3计算过程 图4-1空气焓湿图以门厅1为例计算。新风机组的计算及选型新风量：新风量的确定有三个要求。a)最小新风量要满足局部排放量和维持正压所需的渗透风量。满足卫生条件要求。查资料得每人所需的新风量为16m3/(h•P)。c)一般规定新风量不小于系统总风量的10%。由下文计算可得：Mx1=28×16=448m3/h（查资料得每人所需的新风量为16m3/(h•P)Mx2=1431/9=159m3/h且Mx1＜Mx2，所以Mx=448m3/h新风负荷Qx=Mx×1.23600（风机盘管的计算和选型由于是等焓处理，所以风机盘管的负荷就等于室内冷负荷。室内冷负荷：Qs=4800w风机盘管的风量：Ms=3600Qs1.2(ℎn−ℎ选择贝莱特空调有限公司的风机盘管，型号为FP-85，性能指标如下图表4-1风机盘管性能参数机型FP-34FP-51FP-68FP-85FP-102FP-136FP-170FP-204额度风量m³/h255383510638765102012751530额度供冷量W14402160288036004320576072008640Kcal/h12381857247630953715495361917429风量比值总风量：M=Ms+Mx=1043.47+448=1491.47m3/h所以，新风占总风量的比值为30％，回风占的比值为70％由于送风点O在L和S的连线上，由风量比值可以确定混合后的送风点O的状态参数。热湿比热湿比=6000热湿比线与L和S连线的焦点，与O点很近，所以选型正确。4.4合计 表4-2博物馆第一层房间风机盘管的选型房间号冷负荷新风量总风量风机盘管风量新风比%风机盘管型号Q1MxMMsWm3/hm3/hm3/h门厅14.83447.205061497.811050.610.30行政用房4.74299.783391329.461029.690.23展厅15.52488.655531688.191199.540.29展厅24.04359.454071237.56878.110.29展厅34.54396.444491383.52987.080.29门厅24.83447.175061497.511050.340.30管理室12.01122.60139559.08436.470.22接待室2.54177.17201728.26551.090.24展厅45.42488.655531667.171178.520.29展厅54.09359.454071248.47889.020.29展厅64.51396.444491377.49981.050.29新风量合计为3983m3/h，预装新风机组型号为XB25D的盘管式新风处理机组2台。表4-3博物馆第二层房间风机盘管的选型房间号冷负荷新风量总风量风机盘管风量新风比%风机盘管型号Q1MxMMsWm3/hm3/hm3/h展厅727.862429.1027508485.126056.020.29展厅86.20359.454071706.661347.210.21图片资料库5.42428.544851607.251178.710.27管理室21.9187.0198501.46414.450.17展厅94.20359.454071273.30913.850.28展厅1013.281153.1413054040.002886.860.29展厅1127.012429.1027508300.665871.570.29咨询室1.3787.0198385.77298.760.23档案室5.44428.544851611.871183.330.27新风量合计为7761m3/h，预装新风机组型号为XB50D的盘管式新风处理机组2台。表4-4书画室第一层房间风机盘管的选型房间号冷负荷新风量总风量风机盘管风量新风比%风机盘管型号Q1MxMMsWm3/hm3/hm3/h接待室23.50228.89259989.86760.970.23值班室0.5939.7845166.98127.200.24主题书法厅3.84306.823471141.70834.880.27书法厅4.47425.954821397.60971.640.30休息处111.661144.3012953679.942535.640.31绘画厅4.10373.054221264.31891.260.30主题绘画厅22.77220.32249822.99602.670.27主题绘画厅12.96266.42302909.92643.490.29主题绘画厅31.74179.52203557.41377.890.32新风量合计为3185m3/h，预装新风机组型号为XB35D的盘管式新风处理机组1台。表4-5书画室第二层房间风机盘管的选型房间号冷负荷新风量总风量风机盘管风量新风比%风机盘管型号Q1MxMMsWm3/hm3/hm3/h接待室23.50228.89259989.86760.970.23值班室0.5939.7845166.98127.200.24主题书法厅3.84306.823471141.70834.880.27书法厅4.47425.954821397.60971.640.30休息处111.661144.3012953679.942535.640.31绘画厅4.10373.054221264.31891.260.30主题绘画厅22.77220.32249822.99602.670.27主题绘画厅12.96266.42302909.92643.490.29主题绘画厅31.74179.52203557.41377.890.32新风量合计为2475m3/h，预装新风机组型号为XB50D的盘管式新风处理机组1台。表4-6新风机组型号参数型号风量冷量热量水量水阻机组余压电机功率m3/hkwkwkg/hkPaPakwXB25D250022.8303.92112500.45XB35D350031.9425.48720800.7XB50D500045.5607.826241000.95气流组织5.1送风方式的确定综合考虑，本设计送风采用散流器平送的方式。送风口的出口风速，查阅《空气调节设计手册》得下表：

表5-1散流器颈部最大风速（m/s）编号房间名称最大风速1展厅6.22管理室5.23多媒体演示厅4.45.2散流器的设计计算以展厅2为例，进行计算，该房间的尺寸为4.42m*5.74m*3.5m，送风量为m³/h，选择一个尺寸为300mm*300mm的方形散流器，则每个散流器的颈部风速为：v=散流器的实际出口面积一般为颈部面积的90%，则A=0.09×0.9=0.081，出口风速为=3.81/0.9=4.2m/s按射流末端速度为0.3m/s的计算射程：x=k式中：x—以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；v0—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，多层锤面散流器取0.07m;A—散流器的有效流通面积，㎡；k—系数，取1.4。则计算得x=5.81m。其中散流器距离房间边缘的最长距离为3.05m,散流器的射程应为散流器中心到房间边缘的75％，5.81m＞3.05m×75％，因此射程满足要求。按下式计算房间内的平均风速：vpj=式中：A—空调房间或者分区的长度，m；H—空调房间或者分区的高度，m；n—射程与房间长度之比；则vm=0.0186m/s＜0.3m/s,满足要求。

表5-2各房间散流器汇总表房间名称散流器尺寸（mm）个数房间名称散流器尺寸（mm）个数门厅1350*3501接待室2300*3001行政用房350*3501值班室200*2001展厅1350*3501主题书法厅300*3001展厅2300*3001书法厅350*3501展厅3350*3501休息处450*4502门厅2350*3501绘画厅300*3001管理室1250*2501主题厅2250*2501接待室250*2501主题厅1300*3001展厅4350*3501主题厅3250*2501展厅5300*3001作品收藏室300*3001展厅6350*3501休息处2450*4502展厅7450*4503精品厅2350*3501展厅8450*4501贵宾厅300*3001图片资料库350*3501多媒体厅300*3001管理室2200*2001精品厅1250*2501展厅9300*3001接待室2300*3001展厅10450*4502值班室200*2001展厅11450*4503主题书法厅300*3001咨询室200*2001档案室350*35015.3风机盘管回风口的确定每个风机盘管用回风管来连接送风口，送风口的尺寸以风机盘管的最大送风量来确定。以门厅1为例，该房间使用一台FP-136型号的风机盘管，该型号的最大送风量为1360m³/h，因此采用孔板回风口，尺寸为500×400mm。表5-3单层百叶的确定风机盘管型号FP-34FP-51FP-68FP-85FP-136单层百叶尺寸(mm×mm)250×200400×200400×250500×250500×400新风入口应选择在室外空气较洁净的地点，为避免室外地面灰尘的吸入，进风口底部距室外地面不宜低于2m，并且在新风入口应设防雨百叶，以防雨水进入。以第三层新风机组为例，其承担的新风量为3185m³/h。查阅《实用供热空调设计手册》，选取规格为表5-4各层防雨百叶窗的尺寸楼层数新风量（m³/h)规格（mm)进风量（m³/h)博物馆第一层39831000×5004500博物馆第二层77611250×4008100书画室第一层3185800×5003600书画室第二层2475630×50028356风系统的设计计算6.1风系统的设计要点及计算方法在风道布置时要尽量使管长更短，避免复杂的局部管件，从而减少压损。弯头、三通等管件要安排得当，与风管的连接要合理，以减少阻力。本次设计采用假定流速法。6.2确定空气流速查阅《实用供热空调设计手册》得下表：表6-1空调系统通风管风速选用表风管类型新风入口主风道支风管换热盘管送风口推荐风速（）4.05.0~6.53.0~4.52.31.0最大风速（）4.505.5~8.04.0~6.52.502.0~3.06.3水力计算以第一层A区新风管道为例，采用假定流速法进行风道水力计算的步骤如下：对第一层A区新风管道布置及管道编号如下图6-1所示，确定最不利环路为1-7-6-9-4。

图6-1第一层A区新风管路布置图根据各管段的风量及表6.1选定的风速，确定各管段的断面尺寸，然后根据标准规格选定风管的断面尺寸，再算出风道内实际风速。以管段1-7为例，管段长3m,其风量为1991.52m³/h,由表6.1假定该管段的风速v为m/s,则风管的断面面积为：F=根据矩形管道的标准，选择尺寸为400×250v=c.根据风量或实际风速和断面当量直径计算得到单位长度摩擦阻力Rm。风管当量直径de=2ab式中a—矩形风管的短边，mm；b—矩形风管的短边，mm。管段0-1的当量直径为d雷诺数Re=式中v—实际风速，m/s;V—运动粘度，空气在26℃时的运动粘度为15.54×1管段1-7的雷诺数为R风管材质选择镀锌薄钢板，查阅《民用建筑空调设计》得其当量粗糙度为K=0.15mm;所以Kde=单位长度阻力系数Rm可按下式计算：Rm=1000ρ式中ρ—空气密度，kg/m³。管段1-7的单位长度阻力系数Rm=Pa/m。d.计算沿程阻力和局部阻力沿程阻力ΔPm=式中l—管段长度，m。管段1-7的沿程阻力Δ局部阻力Pj=式中ξ—局部阻力系数；ρ—空气密度，kg/m³；v—实际风速，m/s。管段1-7的局部阻力为P管段1-7的总阻力为Δe.阻力平衡计算以博物馆第一层为例0.42/5.961＜10％，符合条件。表6-2博物馆第一层A区风系统水力计算管段

编号风量管长实际风速abRm沿程阻力ζ局部阻力总阻力mm/smmmmPa/mPaPaPa1-71991.523.005.504002501.163.480.366.439.917-8488.653.674.242001601.284.690.66.4711.167-61502.873.955.223202501.064.190.11.635.836-2396.442.411.381601600.100.241.11.251.496-3359.455.853.901601601.257.320.262.379.706-9746.986.704.053201600.946.3119.8416.159-5447.201.814.142501201.372.480.22.055.549-4299.782.383.251601600.912.160.63.805.96博物馆第一层最A区不利环路为1-7-6-9-4，最大阻力为37.852Pa。

图6-2第一层B区新风管路布置图表6-3博物馆第一层B区风系统水力计算管段

编号风量管长实际风速abRm沿程阻力ζ局部阻力总阻力mm/smmmmPa/mPaPaPa1-21991.342.75.534002501.21.510.363.9365.4462-3488.643.544.242001601.264.450.505.279.722-41502.704.845.223202501.055.060.101.596.654-5396.442.361.381601601.473.461.1011.9215.384-9482.054.575.231601602.089.510.162.5612.079-11359.450.693.901601601.230.850.201.782.639-10122.605.242.371201200.733.810.601.975.784-7624.215.424.342501601.176.321.0011.0017.337-6447.171.334.142501201.351.790.202.013.807-8177.041.663.421201201.392.310.604.106.40博物馆第一层最B区不利环路为1-7-6-9-4，最大阻力为37.852Pa。

图6-3博物馆第二层A区新风管路布置图表6-4博物馆二层A区风系统水力计算管段

编号风量管长实际风速abRm沿程阻力ζ局部阻力总阻力mm/smmmmPa/mPaPaPa1—23880.652.455.356303200.661.620.355.867.482—3809.691.823.602502500.621.130.201.522.642—43070.964.735.335003200.733.450.508.3211.774—5428.546.754.962001202.0513.820.608.6422.474—72642.434.125.734003200.933.830.163.086.927—6809.691.793.603202000.621.051.108.349.397——887.017.011.681201200.402.801.101.814.617—101745.737.224.854002500.825.920.162.208.1210—9809.691.783.602502500.621.101.108.349.4410—11359.456.314.162001201.509.451.1011.1520.5910—12576.574.644.002002000.984.560.262.447.00博物馆第二层A区最不利环路为1-2-4-7-10-11，最大阻力为55.243Pa。

图6-4博物馆第二层B区新风管路布置图表6-5博物馆二层B区风系统水力计算管段

编号风量管长实际风速abRm沿程阻力ζ局部阻力总阻力mm/smmmmPa/mPaPaPa1—23880.652.455.356303200.661.620.355.867.482—3809.691.823.602502500.621.130.201.522.642—43070.964.735.335003200.733.450.508.3211.774—5428.546.754.962001202.0513.820.608.6422.474—72642.434.125.734003200.933.830.163.086.927—6809.691.793.603202000.621.051.108.349.397—887.017.011.681201200.402.801.101.814.617—101745.737.224.854002500.825.920.162.208.1210—9809.691.783.602502500.621.101.108.349.4410—11359.456.314.162001201.509.451.1011.1520.5910—12576.574.644.002002000.984.560.262.447.00博物馆第二层B区最不利环路为1-2-4-7-10-11，最大阻力为55.243Pa。

图6-5书画室第一层新风管路布置图表6-6书画室第一层风系统水力计算管段

编号风量管长实际风速abRm沿程阻力ζ局部阻力总阻力mm/smmmmPa/mPaPaPa1—23185.002.495.535003200.781.940.356.238.172—3572.151.533.972501601.001.530.262.403.932—51001.443.825.562502001.565.951.0018.1224.075—439.782.970.771201200.100.311.100.380.685—6425.951.594.621601601.672.651.1013.5816.235—8535.704.624.652001601.486.850.162.038.878—7228.892.654.421201202.195.810.606.8512.668—9306.821.554.441601201.882.910.606.929.832—101611.463.285.603202501.193.891.0018.3322.2210—11572.158.253.972002000.978.000.605.5513.5410—161039.312.054.622502500.971.980.101.253.2316—12373.051.914.051601601.322.520.605.768.2716—13179.522.743.461201201.423.910.604.218.1316—17486.744.485.281601602.129.480.162.6112.1017—14220.322.014.251201202.054.120.606.3510.4617—15266.422.693.861601201.463.930.605.229.15书画室第一层最不利环路为1-2-10-16-17-14，最大阻力为56.08Pa。

图6-6书画室第二层新风管路布置图表6-7书画室第二层风系统水力计算管段

编号风量管长实际风速abRm沿程阻力ζ局部阻力总阻力mm/smmmmPa/mPaPaPa1-22475.001.345.374003200.831.110.3505.917.022-3305.244.614.421601201.868.570.2002.2810.852-42169.764.264.714003200.652.780.5006.499.274-5598.671.134.162002001.051.190.2002.023.214-61571.095.495.463202501.136.210.5008.7114.936-7598.677.684.162002001.058.070.6006.0714.146-8972.421.765.402502001.482.600.1001.714.318-9373.051.854.051601601.322.440.6005.768.198-10179.522.353.461201201.423.350.6004.217.568-11420.123.828.101601606.4824.750.1606.1530.9011-12220.321.974.251201202.054.030.6006.3510.3811-13199.802.343.851201201.724.030.6005.229.25书画室第二层最不利环路为1-2-4-6-8-11-12，最大阻力为76.805Pa。6.4风系统余压效核以阻力最大的书画室第二层为例，最大阻力为76.805Pa，考虑10％的富余量，则需要84.4855Pa。所选机组的全压为100Pa，能克服阻力，满足要求。按照该方法，依次校核其他各层，均满足要求。

表6-8各层风系统余压校核楼层数最大阻力富余量机组全压博物馆第一层75.7083.27100博物馆第二层110.49121.54200书画室第一层56.0861.6980书画室第二层76.8184.491007水系统的设计计算7.1空调管路的设计原则a.充足的运输能力；b.要尽可能地选择同程式系统来布置管道，易于保持环路的水力稳定；若采用异程式系统，虽然便宜，但设计中要注意各支管间的压力平衡问题。7.2冷冻水系统的确定本次设计考虑到管道内洁净性问题，故采用的是闭式系统，并在管路的最高点设置膨胀水箱。根据建筑特点，只设一个水系统，冷冻水都在同侧供回；由于该建筑并不太高，在竖向不会造成太大的阻力不平衡，故采用异程管路。由于该建筑物空调房间不会同时供冷、供热，因此采用双管制系统。另外，考虑到初投资问题和各房间负荷分布不均匀等方面，采用单级泵变流量系统。7.3冷冻水系统的水平管计算水管管径与风管管径确定相似，因此采用假定流速法来进行水力计算。计算方法如下。图7-1博物馆第一层A区供水管道布置图a.给各个管道编号，由于本设计采用的是异程式设计，因此最不利环路为供水管道0-2-3-5-11-10-12。b.根据各管段的冷负荷计算各管段的流量，计算公式如下：（7-1）式中—管段流量，；—各管段冷负荷，kw；—水的比热，4.18；—水的密度，为1000；—冷冻水回水温度，取12℃；—冷冻水供水温度，取7℃。以管段0-2为例，G=c.以假定流速法确定管径，查阅《民用空调建筑设计》可得流速的取值范围。表7-1水管流速推荐表（m/s）管径(mm)20253240506580100125闭式系统0.5-0.60.6-0.70.7-0.90.8-10.9-1.21.1-1.41.2-1.61.3-1.81.5-2.0开式系统0.4-0.50.5-0.60.6-0.80.7-0.90.8-1.00.9-1.21.1-1.41.2-1.61.4-1.8根据假定流速法确定管径，计算如下：（7-2）式中—管段流量，；—假定的水流速度，。以管段0-2为例，d=1000本设计采用镀锌钢管，按照往上取的原则，选取70mm的管径。求得实际流速为：ν=4×d.计算管段的比摩阻求沿程阻力沿程阻力计算（7-3）式中—单位长度的管段摩擦阻力，；—管段长度，m。单位长度管段的摩擦阻力计算公式：（7-4）式中—摩擦阻力系数；—水的密度；—水的流速，。摩擦阻力系数可由下式确定：（7-5）式中—管内表面的当量绝对粗糙度，m；查阅资料可得，闭式的水系统为0.2m。—雷诺数。雷诺数的计算公式为：（7-6）式中—实际流速，m/s；—运动黏滞系数，当温度为7℃的时候水的运动黏滞系数为。管段0-2的雷诺数为Rλ=0.0055管段0-2的比摩阻为R=管段0-2的管长为2.23m，则沿程阻力为He.用局部阻力系数求出管段的局部阻力，计算公式如下：（7-7）式中—管段中总的局部阻力系数；管段0-2中有一个蝶阀，其阻力系数为0.2，该管道的局部阻力为Hf.计算管段在总阻力管段0-1的总阻力为190.9722+38.773=229.7452Pa。

表7-2博物馆A区一层供水管水力计算续表7-2管段

编号管段

负荷冷冻

水量所选

管径实际

流速比摩阻管长沿程

阻力局部阻力系数局部

阻力总阻力KWmmm/sPa/mmPaPaPa0—247.338.14DN700.6285.642.23190.990.2038.77229.762—123.674.07DN400.86301.851.09329.011.50550.32879.342—323.674.07DN400.86301.853.01908.561.50550.321458.883—45.520.95DN200.74549.533.962176.151.50414.762590.913—518.153.12DN400.66182.372.60474.151.00215.72689.875—69.571.65DN250.80457.378.333809.871.50478.334288.206—84.740.82DN200.64412.163.671512.621.50305.831818.456—74.830.83DN200.65427.020.46196.431.00211.70408.135—118.581.48DN250.72371.832.63977.901.00256.321234.2211—108.581.48DN250.72371.831.73643.262.00512.641155.9010—94.540.78DN200.61380.050.66250.841.00187.04437.8810—124.040.69DN200.54305.374.371334.471.50222.171556.64图7-2博物馆第一层A区回水管道布置图表7-3博物馆第一层A区回水管水力计算管段

编号管段

负荷冷冻

水量所选

管径实际

流速比摩阻管长沿程

阻力局部阻力系数局部

阻力总阻力KWmmm/sPa/mmPaPaPa0—14.540.78DN200.61380.050.66250.841.00187.04437.881—24.040.69DN200.54305.374.371334.471.50222.171556.641—38.581.48DN250.72371.831.73643.262.00512.641155.903—48.581.48DN250.72371.832.63977.901.00256.321234.224—59.571.65DN250.80457.378.333809.871.50478.334288.205—64.740.82DN200.64412.163.671512.621.50305.831818.455—74.830.83DN200.65427.020.46196.431.00211.70408.134—818.153.12DN400.66182.372.60474.151.00215.72689.878—95.520.95DN200.74549.533.962176.151.50414.762590.918—1123.674.07DN400.86301.853.01908.561.50550.321458.8811—1023.674.07DN400.86301.851.09329.011.50550.32879.3411—1247.338.14DN700.6285.642.23190.990.2038.77229.76新风机组型号为XB25D的水阻为12kPa。而管路中最不利环路为供水管道0-2-3-5-11-10-12回水管道2-11-8-4-3-1-2，总阻力为6.32kPa。图7-3博物馆第一层B区供水管道布置图表7-4博物馆第一层B区供水管水力计算管段

编号管段

负荷冷冻

水量所选

管径实际

流速比摩阻管长沿程

阻力局部阻力系数局部

阻力总阻力KWmmm/sPa/mmPaPaPa0-24.510.78DN200.61375.350.72270.251.00184.58454.832-14.090.70DN200.55312.487.902468.601.50227.702696.302-38.601.48DN250.72373.471.98739.471.50386.281125.743-59.371.61DN250.78439.392.501098.461.50458.541557.015-62.010.35DN150.49380.259.293532.531.50182.233714.776-72.010.35DN150.49380.253.031152.161.00121.491273.655-87.371.27DN250.62279.103.931096.871.00189.121285.998-92.540.44DN150.62588.963.702179.151.50291.012470.158-104.830.83DN200.65427.021.02435.561.00211.70647.263-1117.973.09DN400.65178.973.76672.911.00211.46884.3711-125.420.93DN200.73530.843.772001.261.50399.872401.1311-1323.394.02DN400.85295.081.66489.833.001074.761564.5913-1446.798.05DN700.6283.812.30192.760.2037.89230.6513-423.404.03DN400.85295.320.96283.513.001075.681359.19图7-4博物馆第一层B区回水管道布置图表7-5博物馆第一层B区回水管水力计算管段

编号管段

负荷冷冻

水量所选

管径实际

流速比摩阻管长沿程

阻力局部阻力系数局部

阻力总阻力KWmmm/sPa/mmPaPaPa0-24.510.78DN200.61375.350.72270.251.00184.58454.832-14.090.70DN200.55312.487.902468.601.50227.702696.302-38.601.48DN250.72373.471.98739.471.50386.281125.743-59.371.61DN250.78439.392.501098.461.50458.541557.015-62.010.35DN150.49380.259.293532.531.50182.233714.776-72.010.35DN150.49380.253.031152.161.00121.491273.655-87.371.27DN250.62279.103.931096.871.00189.121285.998-92.540.44DN150.62588.963.702179.151.50291.012470.158-104.830.83DN200.65427.021.02435.561.00211.70647.263-1117.973.09DN400.65178.973.76672.911.00211.46884.3711-125.420.93DN200.73530.843.772001.261.50399.872401.1311-1323.394.02DN400.85295.081.66489.833.001074.761564.5913-1446.798.05DN700.6283.812.30192.760.2037.89230.6513-423.404.03DN400.85295.320.96283.513.001075.681359.19新风机组型号XB25D为的水阻为12kPa，最不利环路为供水管道14-13-11-3-5-6-7回水管道14-13-11-3-5-6-7，总阻力为9.23kPa。图7-5博物馆第二层A区供水管道布置图表7-6博物馆第二层A区供水管水力计算管段

编号管段

负荷冷冻

水量所选

管径实际

流速比摩阻管长沿程

阻力局部阻力系数局部

阻力总阻力KWmmm/sPa/mmPaPaPa0—194.3816.23DN800.89134.865.54747.130.2078.50825.631—272.2512.43DN800.6881.114.31349.573.00690.051039.622—361.0510.50DN700.80138.794.21584.292.00645.111229.393—1355.639.57DN700.73116.303.40395.411.00267.82663.2313—446.347.97DN700.6182.291.85152.241.00185.84338.094—546.347.97DN700.6182.293.45283.922.00371.68655.6013—99.291.60DN250.78432.290.65280.991.50450.75731.743—85.420.93DN200.73530.847.554007.841.50399.874407.712—61.910.33DN150.47345.867.652645.793.00329.102974.902—79.291.60DN250.78432.290.65280.993.00901.501182.481—1422.133.81DN400.80265.553.13831.183.00962.091793.2714—109.291.60DN250.78432.290.80345.833.00901.501247.3314—126.641.14DN250.55229.463.33764.102.00307.031071.1314—116.201.07DN250.52201.837.011414.843.00401.531816.37

图7-6博物馆第二层A区回水管道布置图表7-7博物馆第二层A区回水管水力计算管段

编号管段

负荷冷冻

水量所选

管径实际

流速比摩阻管长沿程

阻力局部阻力系数局部

阻力总阻力KWmmm/sPa/mmPaPaPa0—194.3816.23DN800.89134.865.54747.130.2078.50825.631—272.2512.43DN800.6881.114.31349.573.00690.051039.622—361.0510.50DN700.80138.794.21584.292.00645.111229.393—1355.639.57DN700.73116.303.40395.411.00267.82663.2313—446.347.97DN700.6182.291.85152.241.00185.84338.094—546.347.97DN700.6182.293.45283.922.00371.68655.6013—99.291.60DN250.78432.290.65280.991.50450.75731.743—85.420.93DN200.73530.847.554007.841.50399.874407.712—61.910.33DN150.47345.867.652645.793.00329.102974.902—79.291.60DN250.78432.290.65280.993.00901.501182.481—1422.133.81DN400.80265.553.13831.183.00962.091793.2714—109.291.60DN250.78432.290.80345.833.00901.501247.3314—126.641.14DN250.55229.463.33764.102.00307.031071.1314—116.201.07DN250.52201.837.011414.843.00401.531816.37新风机组型号为XB50D的水阻为24kPa，合计两台。其中最不利环路为供水管0-1-2-3-8回水管0-1-2-3-8，最大阻力为7.5kPa。

图7-7博物馆第二层B区供水管道布置图表7-8博物馆第二层B区供水管水力计算管段

编号管段

负荷冷冻

水量所选

管径实际

流速比摩阻管长沿程

阻力局部阻力系数局部

阻力总阻力KWmmm/sPa/mmPaPaPa0—194.3816.23DN800.89134.865.54747.130.2078.50825.631—272.2512.43DN800.6881.114.31349.573.00690.051039.622—361.0510.50DN700.80138.794.21584.292.00645.111229.393—1355.639.57DN700.73116.303.40395.411.00267.82663.2313—446.347.97DN700.6182.291.85152.241.00185.84338.094—546.347.97DN700.6182.293.45283.922.00371.68655.6013—99.291.60DN250.78432.290.65280.991.50450.75731.743—85.420.93DN200.73530.847.554007.841.50399.874407.712—61.910.33DN150.47345.867.652645.793.00329.102974.902—79.291.60DN250.78432.290.65280.993.00901.501182.481—1422.133.81DN400.80265.553.13831.183.00962.091793.2714—109.291.60DN250.78432.290.80345.833.00901.501247.3314—126.641.14DN250.55229.463.33764.102.0