暖通空调课设说明书

1、 空气调节 课程设计说明书 2015年9月第一章 设计资料1.1 设计课题长沙时代剧院空调系统设计1.2 室外设计参数地点：长沙市 纬度：2812室外设计参数：室外夏季空调计算干球温度：35.8室外夏季空调计算湿球温度：27.7室外夏季空调计算日平均温度：32.0室外冬季空调计算干球温度：-3室外供暖计算干球温度：0.0夏季室外平均风速 ：2.6 m/s夏季大气压力： 99940.0Pa夏季通风室外相对湿度：65%1.3 室内设计参数1) 夏季：tn=261.5,n=55%10%2) 冬季：tn=181.5,n=55%10%1.4 设计要求1) 新风标准：最小新风比25%2) 室内噪声允许值：

2、N(R)351.5 土建资料1) 平面图 图1 剧场平面图2) 结构：层高6m，上下共四层3) 围护结构：a) 墙体：南北墙：外墙2型（见文献1P131或文献23），=240，K=1.97东西墙：保温外墙4型（见文献1P133或文献23），=370，保温层为水泥膨胀珍珠岩，=60，K=0.97，内墙装修，贴纤维类吸音材料（厚度不超过5mm）b) 屋顶：屋面2型（见文献1P133或文献23），=120，=100，K=0.62c) 窗：单层普通茶色玻璃+铝合金框，玻璃厚3mm，挂紫色布帘d) 门（M1）：6mm厚透明玻璃门1.6 设备功率：每层灯光功率（其它设备功率均按灯光功率计入）0.016kW

3、/m2，灯光均按有罩白炽灯考虑1.7定员：剧院室内每间120人1.8开放时间：9:0024:001.9 冷热源；由本剧院建筑外的空调制冷机房集中供冷供热（本课程设计不做选型设计，只按需求计算冷热源所需容量）第二章：空调房间冷负荷计算2.1夏季围护结构、人员、灯光设备的冷负荷2.1.1围护结构冷负荷我国常用冷负荷系数法计算空调冷负荷， 外墙（或屋面）的传热冷负荷 (W)，可按下式（2-1）计算： 式中 -外墙或屋面逐时冷负荷，WK传热系数（W/）； A计算面积，（）；计算时刻，（h）；作用时刻下的冷负荷计算温度，简称冷负荷温度负荷温度的地点修正值，；室内计算温度，。k-外表面放热系数修正值k-吸

4、收系数修正值 1)屋面冷负荷：查暖通空调附2-6，取（水平）=1.3（无长沙，按武汉取），0=3.5+5.6v=3.5+5.6*2.6=18.06 W/查表2-8，近似取k=1.0；屋面中色，取k=0.94；查附录2-5，得冷负荷计算温度逐时值，算出屋顶逐时冷负荷，计算结果如表2-1所示（以第四层为例，详见附表1）：2）外墙冷负荷由附录2-4查得IV型外墙冷负荷计算温度，将逐时值及计算结果列入表中，按式2-1计算.（无IV型，按II型计算）3）外窗瞬时传热冷负荷在室内温差作用下，通过外玻璃窗传热形式的冷负荷计算如下： （2-2）-外玻璃窗逐时冷负荷，WKw外玻璃窗传热系数（W/）；Aw窗口面积

5、外玻璃窗的冷负荷温度的逐时值，根据i=8.7 W/（），o=18.06 W/（），查附录2-7得Kw=5.88 W/（）由附录2-9查得玻璃窗传热系数的修正值，对金属单窗修正系数1.02.1.2 透过玻璃窗日射得热引起的冷负荷由附录2-15查得双层钢窗有效面积系数Ca=0.85，故窗的有效面积Aw=14.4*0.85=12.24m2，由附录2-13，查得遮挡系数Cs=0.96,；由附录2-14查得遮阳系数Ci=0.65综合遮阳系数Cc.s=0.96*0.65=0.624由附录2-12查得纬度28（取30）南向日射热因数最大值DJ.max=174W/m2,因长沙地区北纬2812,属于北区。由附录

6、2-17查得北区有内遮阳的玻璃窗冷负荷系数逐时值CLQ用公式 (2-3)计算逐时进入玻璃窗日射得热引起的冷负荷。2.1.3人员散热引起的冷负荷1） 人体显热冷负荷人体显热散热形成的计算时刻冷负荷（W），按下式计算： （2-4）式中-人体显热散热形成的逐时冷负荷，W群体系数；计算时刻空调房间内的总人数；一名成年男子小时显热散热量，W；人体显热散热冷负荷系数.。2） 人体潜热冷负荷人体散湿形成的潜热冷负荷，按下式计算： （2-5）式中一名成年男子小时潜热散热量剧院属于静坐，查表2-13，当室温为27时，每人散发的显热和潜热量为58W和50W，由表2-12查取群集系数=0.89.由暖通空调附录2-2

7、3查得人体显热散热冷负荷系数逐时值。（9:00为人进入室内后的第1小时数）2.1.4 照明散热形成的冷负荷影院灯光均按有罩白炽灯考虑，白炽灯逐时冷负荷计算式 （2-6）-灯具散热形成的逐时冷负荷，W照明散热冷负荷系数N照明灯具所需功率，kW由附录2-22查得照明散热冷负荷系数，按式2-6计算2.1.5 设备显热冷负荷设备显热散热形成的计算时刻冷负荷，可按下式计算： （2-7）式中热源的显热散热量，W； 计算时刻，h； 热源投入使用的时刻，h；从热源投入使用的时刻起到计算时刻的持续时间，h；时间设备、器具散热的冷负荷系数注：本设计中剧院其他设备功率按灯光功率计入，设备主要考虑荧幕与音响设备，由于

8、影片放映时（设备工作），剧场内要求熄灯，因此，为简化处理，设备冷负荷和照明冷负荷只取其一，故不再计算设备显热散热形成的计算时刻冷负荷。2.1.6 新风冷负荷夏季空调新风冷负荷，可按下式计算： （2-8） 式中夏季新风冷负荷，；新风量，；室外空气焓值；室内空气焓值；2.1.7 冷负荷计算过程举例计算过程以房间一（剧场21）为例（计算过程详见附表2）： 第三章 热负荷计算冬季热负荷的计算方法与供热工程课程设计计算方法基本一致，此处不再赘述，以第4层冬季热负荷的计算为例如下所示经校核，空调方案满足冬季要求。第四章 工况分析4.1 夏季工况分析在焓湿图上标出室内状态点N，过N点作室内热湿比线 （线），

9、根据选定的送风温差，画出线，该线与的交点S即为送风状态点。为了获得S点，常用的方法是将室内、外混合状态点C的空气经表冷器冷却减湿处理到L点（L点称机器露点，它一般位于线上），再从L加热到S点，然后送入房间，吸收房间的余热余湿后变为室内状态N，一部分室内排风直接排到室外，另一部分再回到空调室和新风W混合。处理过程如下图2所示： （图2）4.2冬季工况分析根据暖通空调，对于全年应用的全空气空调系统，冬季的送风量就取夏季设计条件下的送风量，这时只需要确定冬季的送风状态点。在冬季，室外空气参数将移到h-d图的左下方，室内热湿比因房间有建筑耗热而减小（也可能成为负值）。假设室内余湿量为W（Kg/s）,同

10、时，一般工程中冬季往往与夏季采用相等的风量，则送风状态点含湿量可确定如下： 由于 （4-1） 故 （4-2）因此，冬季送风点就是OL线与线的交点的交点，这时的送风温差与夏季不同。若冬季的室内余湿量W不变，则CL线与的交点L将与夏季相同，如果把CL与WN线的交点C作为冬季的混合点，则可以看出：从到L的过程，采用绝热加湿即可达到，这时如果（新风百分比），那么这个方案完全可行。冬季处理过程如下图3所示：（图3） 第五章 空调系统方案的选择5.1系统方案的对比5.1.1空调系统分类 按承担负荷的介质不同，空调系统分为全空气系统和空气-水系统。 全空气系统是完全由空气来负担房间冷热负荷的系统。对空气的冷

11、却、去湿、加热、加湿处理完全由集中于空调机房内的空气处理机组来完成，在房间内不在进行补充冷却；而对输送到房间内空气的加热可在空调机房内完成，也可在各房间内完成。全空气系统的空气处理基本上集中于空调机房内完成。空气-水系统是由空气和水共同来承担空调房间冷、热负荷的系统，除了向房间内送入经处理的空气外，还在房间内设有以水作介质的末端设备对空气进行冷却或加热。5.1.2空调设备的集中分类按空气处理设备的集中程度可以分为以下三类：（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 对各系统进行比较分析如表5-1. 表5-1比较项集中式空调系统半集中式空调系统分散式空调系统系统特征空气处理设

12、备集中在机房内，空气经处理后，由风管送入各房间除了集中的空气处理设备外，在各个空调房间内还分别处理空气的“末端装置”每个房间的空气处理分别由各自的整体式空调器承担风管布置空调送回管系统复杂，布置困难；支风管和风口较多时不易均衡调节风量；3.风管要求保温，影响造价；1.放室内时，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；风管互相串通空调房间之间有风管连通，使各房间互相污染。当发生火灾时会通过风管迅速蔓延各空调房间不会互相污染各空调房间之间不会互相污染串声。发生火灾时也不会通过

13、风管蔓延。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，层高较高；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，机房面积小；2.风机盘管可以安设在空气调节区内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，只及集中式系统的50%，机房层高较低；3.机组分散布置，敷设各种管线较麻烦；维护运行管理、维修方便；布置分散、维修管理不方便。水系统复杂，易漏水。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设在空气调节区内时，噪声、振动不好处理系统应用1.单风管系

14、统2.双风管系统3.变风量系统1.风机盘管+新风系统2.多联机+新风系统3.诱导器系统4.冷暖辐射板+新风系统1.单元式空调器系统 2.房间空调器系统 3.多联机系统5.1.3 全空气系统与风机盘管系统的对比：1）全空气空调系统（集中式）具有如下特点：优点：全空气空调系统设备集中，运行和管理都比较容易，施工方便，初投资小，系统简单，在过渡季节能全新风运行。缺点：全空气空调系统当房间热湿负荷变化时不能作出相应调节，并且当一部分房间不再需要空调时而整系统在继续运行，造成能源的浪费。2）风机盘管加新风空调系统（半集中式）风机盘管加新风空调系统具有如下特点：优点：风机盘管加新风空调系统当房间热湿负荷变

15、化时能作出相应调节，并且当一部分房间不再需要空调时可自行调节，节约能源。缺点：风机盘管加新风空调系统设备分散、运行，维修和管理都比较困难，施工复杂，系统形式复杂。5.1.4再热式空调系统与露点送风空调系统的比较参考暖通空调P132，再热式空调系统与露点空调系统相比的优点：1）调节性能好，可实现对温湿度较严格的控制，也可对各个房间进行分别控制；2）送风温差较小，送风量大，房间温度的均匀性和稳定性较好；3）空气冷却处理所达到的露点较高，制冷系统的性能系数较高。主要缺点是冷、热量抵消，因此能耗较高。5.2 系统方案的选择一般情况下，大型建筑如宾馆、医院、办公楼等建筑的房间多、层数多，可采用集中式空调

16、系统。结合本例中实际情况，为简单起见，并查阅暖通空调工程设计方法与系统分析，影剧院一般采用全空气系统。综合考虑，选择集中式的全空气系统，采用一次回风系统，由新风和回风混合之后处理到露点（=90%），在进行再热送风（非露点送风）。 第六章 送风量的确定我国暖通空调设计规范规定，送风口高度小于或等于5m时，送风温差ts不宜大于10，送风口高度大于5m时，ts不宜大于15，为保险起见，取ts=8送风量依下式进行计算： G=Q/（hN- hN） （6-1）夏季一次回风: =送风量m3/h: 25316.8新风量m3/h: 7595.04回风量m3/h: 17721.8新风比%: 30.00热湿比: 1

17、1662.2-机组总冷量kW: 169.941室内冷负荷kW: 82.413新风负荷kW: 76.9523再热冷负荷kW: -5.53061送风管温升负荷kW:-5.53061-总湿负荷kg/s: 0.室内湿负荷kg/s: 0.新风湿负荷kg/s: 0.以第四层送风量计算为例，由天正软件计算得出:冬季一次回风:先绝热加湿(等焓),再加热=送风量m3/h: 25316.8新风量m3/h: 7595.04回风量m3/h: 17721.8最小新风比%: 31.28热湿比: 10413.6-总加热量kW: 148.056室内热负荷kW 41.1336新风负荷kW: 84.9087新风预热量kW: 0送

18、风温降负荷kW: 18.404-新风湿负荷kg/s: 0.室内湿负荷kg/s: 0.00395空调湿负荷kg/s: 0. 第七章 设备容量计算及选型7.1冷却设备（表冷器选型）7.1.1表冷器的设计计算步骤1）根据给定空气的初终参数计算需要的22）根据2确定冷却器型号、台数与排数3）求出该冷却器能达到的14）确定冷水初温tw17.1.2选型过程空气参数：由空气处理过程焓湿图得：第4层的剧场21与休息室所使用的表冷器计算为例：空气初参数，混合点C1：T1=29；ts1=22.2；=56.4%；i1=66kj/kg空气终参数，露点L1：T2=16.7；ts2=15.7；=90%；i2=44.3kj

19、/kg1）计算需要的接触系数2，确定冷却器的排数2 =1-（16.7-15.7）/（29-22.2）=0.853选择 JW 型表冷器根据热质附录6-4在常用的 Vy范围内， JW型6排表面冷却器能满足2=0.853的要求，所以决定选用6排。2）确定表面冷却器的型号先假定一个 Vy，算出所需冷却器的迎风面积再根择合适的冷却器型号及并联台数，并算出实际的Vy值。假定 Vy=2.5m/ s 根据Ay =G/ Vy），可得： Ay =0.96m2选择jw10-4一台，其Ay=0.944m2，则实际Vy=2.55m/s查附录Vy=2.55m/s时，6排JW型表面冷却器实际2 =0.88；与需要2 =0.

20、853差别不大，故可继续计算。由附录5-5还可知道，所选表冷器的每排传热面积Ad=12.15m 通水截面积Aw =0.00407m23）求析湿系数 4）求传热系数由于题中未给出水初温或水量，缺少一个已知条件，故采用假定水流速的办法补充一个已知数。假定水流速=1.2m/ s 根据附录中的相应公式可计算出传热系数。 5）求冷水量根据 W=Aw103 W=0.004071.2103=4.884kg/s 6）求表冷器能达到的1 先求传热单元数及水当量比 7）求冷水初温由公式tw1=t1-(t1-t2)/1=29-(29-16.7)/0.663=10.45 8）求水终温tw2= tw1+ Q/(WC)=

21、13.515 9）求空气阻力和水阻力查附录6-3中JW6排表冷器阻力计算公式Hs为湿冷时空气阻力，为水阻力计算得第八章 房间气流组织计算8.1空调房间的送风方式及送风口的选型应符合下列要求： 气流分布计算的任务:选择气流分布的形式，确定送风口的形式、数目和尺寸，使工作区的风速和温差满足设计要求。舒适性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 ，工艺性空气调节工作区风速宜采用 0.2 0.5m/s 。送风口的出流速度u0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，一般的取值范围为 2 5m/s 。排（回）风口的风速一般限制在4m/s以

22、下，在离人较近时应不大于 3m/s 。考虑到噪声因素，在居住建筑内一般取2m/s ，而在工业建筑内可大于4m/s 。8.2送回风方式的确定 参考暖通空调P299的内容，用于房间层高较大，综合比较分析，影院采用双层百叶风口两侧侧送风，下侧（侧墙）回风方式，工作区位于向下流动的气流中。8.3百叶风口的计算与选型 已知房间尺寸为L=6m，B=16m，净高H=6m，房间的高符合侧送风条件；总送风量V=0.69m3/s，送风温度ts=18，工作区温度tr=26。假设tx=2，因此tx/ts=2/8=0.25 查得射流最小相对射程x/d0=9.3假设在墙侧靠顶棚安装风管，风口离墙为1m，射流末端离房间中轴

23、线0m。实际射程x=6-1=5m。由最小相对速Vo.max=0.29*17.38=5.043.68m/s射程求得送风口最大直径d0.max=5/9.3=0.5376选用双层百叶风口，规格为500mm*100mm=0.252设有5个平行风口，根据公式求出射流自由度=17.38根据公式求出允许最大出口风所假定风口数量及规格达到回流区平均风速0.2m/s根据公式查表可得34.3*0.252=7.86m 8.4初选机组组合式机组使用灵活方便，是目前应用广泛的一种空调机组。8.5回风口的计算与选型为能调节，采用带有对开式多叶阀的回风口，设在房间侧墙下部。查回风口吸风速度表。拟设在房间下部，靠近人经常停留

24、的地点时，吸风速度为1.52.0m/s风口形式：格栅风口（流通面积大，外形美观）。对公共建筑，为控制噪音，回风支管34.5m/s 第九章 水力计算9.1风管的水力计算风管水利计算的原理及依据如下：（1） 风管沿程压力损失，可按下式计算： （9-1） 单位管长沿程阻力，Rm ； 风管长度，l；（2） 风管局部压力损失，可按下式计算： （9-2） 局部阻力系数； 风管内局部压力损失发生处得空气流速，v；m/s 空气密度，；kg/m3以第四层剧场21和休息室风管水力计算为例9.2水管的水力计算以冷冻水水管阻力计算为例加上表冷器阻力20.6kpa，再考虑10%的余量，水泵的扬程为90.2kpa=9.0

25、2mH20选取水泵型号为150DL(DLS)150-20立式多级离心水泵。第十章 空调系统的消声处理10.1主要噪声源 空调系统中的主要噪声源是风机。通风机噪声的产生和许多因素有关，尤其与叶片形式、片数、风量、风压等参数有关。风机噪声是由叶片上紊流而引起的宽频带的气流噪声以及相应的旋转噪声，后者可由转数和叶片数确定其噪声的频率。在通风空调所用的风机中，按照风机大小和构造不同，噪声频率大约在 200 800Hz （即主要噪声处于低频范围内）。所以，可以在新风机组出口处安装一个共振型消声器以达到消除低频噪声的目的。 空调系统的噪声源除风机外，还有由于风管内气流压力变化引起钢板的振动而产生的噪声。尤

26、其当气流遇到障碍物（如阀门）时，产生的噪声更大。在高速风管中这种噪声不能忽视，而在低速系统中，由于管内风速的选定已考虑了声学因素所以可不必计算。此外，由于出风口风速过高也会有噪声产生，所以在气流分布中都适当限制出风口的风速。10.2 降低系统噪声的措施（1）主要考虑降低产生噪声的声源，选用空调设备时应选用振动小，噪声低的产品，如低噪声压缩机、电机、风机、水泵、空调机、风机盘管等。当空调系统中的风量一定时，选用风机压头安全系数不宜过大，必要时选用送风机和回风机共同负担系统的总阻力。（2）在设计空调风道系统时风道应尽量减少阻力，管道的局部阻力不可过大，尽量减少变阻管、弯头、三道、风阀等的个数。每个送风系统的总风量和阻力不宜过大，必要时把大风量系统分成几个小风量系统。（3）尽量减小送风温差以减少送风量，风量减少了，风机也可能相应减小号数，噪声降低。（4）风道内风速应尽量在合理的范围内减少，风速降低，噪声会减弱。（5）在制冷空调设备上加设防振措施，以减小噪声。（6）在风管内或弯头处加设消声设施，如消声器、消声弯头等。（7）在机房或空调机内增加消声材料、吸收噪声。（8）根据风道内的风量以及流速来确定消声器的有效流通截面积。（通过室内消声器