制冷空调系统设计毕业论文.docx
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制冷空调系统设计毕业论文
制冷空调系统设计毕业论文
前言1
第1章概述2
1.1工程概况2
第2章负荷计算3
2.1室外空气的空调设计参数4
2.2建筑物维护结构5
2.3空调房间的冷负荷6
2.4新风负荷12
2.5空调房间的热负荷16
第3章空调方案的确定及技术经济分析17
3.1空调方案的技术经济性能分析17
3.2空调房案的确定22
3.3空气处理过程房间送风量及设备的选择计算24
3.4空调系统设计中其它常见问题26
第4章空调房间的气流组织29
4.1空调房间的气流组织方式和送风口的形式29
4.2散流器选型与计算29
第5章风道的设计与水力计算31
5.1风道的设计与水力计算31
第6章空调水系统的设计与水力计算34
6.1冷冻水管路计算方法及理论依据34
6.2凝结水管的计算36
第7章空调系统的消声与防震41
7.1概述41
7.2消声设备的选型41
7.3空调装置的防震42
第8章空调系统的防火排烟设计43
&1空调系统的防排烟方式43
&2空调系统的防排烟装置45
&3卫生间的排气49
第9章制冷机房50
9.1冷冻设备的选择50
9.2冷却设备的选择51
9.3补水定压设备的选择53
9.4水处理设备的选择56
9.5热水系统设备的选择57
9.6机房设备布置59
第10章管道的保温设计60
10.1保温材料的选用60
10.2保温层厚度确定60
10.3补偿器的计算61
总结62
致谢63
参考文献64
附表1:
冷负荷计算表
附表2:
热负荷计算表
附表3:
四层新风水力计算表
附表4:
六层新风水力计算表附表5:
四层水管水力计算表附表6:
六层水管水力计算表
附表7:
四层冷凝管水力计算表
附表8:
六层冷凝管水力计算表
WORD版木.
空调制冷技术的诞生是建筑技术的一项重大进步,它标志着人类从被动适应宏观自然气候发展到主动控制建筑微气候,在改造和征服自然的过程的又迈出了坚实的一步。
制冷空调系统的出现为人们创造了舒适的生活和工作环境,但是制冷空调系统的能耗也逐渐成为建筑能耗增长的最:
主要的原因。
据统计,我国建筑能耗约占全国总能能耗的35%,而制冷空调系统能耗又占建筑能耗的50%〜60%左右。
因此,节能降耗已经成为空调系统设计的关键环节。
空调系统设计方案直接影响着建筑环境的质量和能源消耗状况,对空调系统设计方案进行科学的选择和优化,是提高空调系统设计质量的重要途径。
通过本次毕业设计,我们将经受一次较为全面、严格的工程设计训练,熟悉空调系统设计过程,了解现代工程设计方法,培养分析解决问题的能力,树立高度的工作责任感。
第1章概述
1.1工程概况
本工程为行业协会大楼空调设计,大厦总十六层,地下二层,地上十四层,
建筑总高度55.20m,总建筑面积约为29100m。
规划建设用地面积6532m。
其中地下一层到地下二层为停车场和制冷机房,地上部分为办公室,其中一层有商业厅,三层到十三层有活动室,十四层有会议室,部分楼层房间有接待室、值班室以及储藏室。
该建筑是集办公、商业与一体的综合商业建筑,建筑房间类型以办公室为主,同时还有一些辅助性房间。
办公室、营业厅及接待室营业厅的上班时间为8:
00-12:
00,13:
00-20:
00,在该时段要求对各房间进行空气调节;值班室、安防中心的上班时间为全天,采用分体式空调单独进行空气调节。
第2章负荷计算
空调房间的冷(热)、湿负荷是确定空调系统送风量和选取空调设备的基本依据。
在室外热、湿扰量的作用下,某一时刻进入房间的总热量和湿量叫做该时刻的得热量和得湿量。
冷负荷的含义是维持一定的室热湿环境所需要的在单位时间从室除去的热量,包括显热量和潜热量两部分。
热负荷的含义是维捋一定室的热湿环境所需要的在单位时间向室加入的热量,也同样包括显热负荷和潜热负荷量部分。
湿负荷的含义是维持室恒定的相对湿度所需除去的湿量。
空调房间或区域的夏季计算得热量,应根据下列各项确定:
1•通过维护结构传入的热量;
2•透过外窗进入的太阳辐射热量;
3•人体散热量;
4•照明散热量;
5•设备、器具、管道及其他部热源的散热量;
6•食品或物料的散热量;
7•渗透空气带入的热量;
8•伴随各种散湿过程产生的潜热量。
空调热负荷的组成:
1•围护结构的耗热量;
2•加热由门窗缝隙渗入室的冷空气的耗热量;
3•加热由门、孔洞及相邻房间侵入的冷空气的耗热量;
4.水分蒸发的耗热量;
5.加热由外部运入的冷物料和运输工具的耗热量;
6.通风耗热量;
7.最小负荷班的工艺设备散热量;
&热管道及其他热表面的散热量;
9.热物料的散热量;
10.通过其他途径散失或获得的热量。
注:
1.不经常的散热量,可不计算。
2.经常而不稳定的散热量,应采用小时平均值。
2.1室外空气的空调设计参数
2.1.1室外计算参数
经纬度:
北纬36.06度,东经120.33度。
大气压力(hPa):
冬季101.69,夏季99.720。
夏季空调室外日平均温度27.2°C,空调室外干球温度29°C,湿球温度26°C,室外平均风速4.90m/s。
冬季空调计算温度-9.00°C,空调相对湿度64%,最多向平均风速6.5m/s°
表2-1室外计算温度
冬季
夏季
空调室外二丄Prft°C
采暖计算温
室外干球温
rft°C
室外湿球温
-9.00
-6.00
29.00
26.00
2.1.2室设计参数
新风量的规定如下:
办公室
30m3/h.人
休息室
30m3/h.人
营业大厅
20m5/h.人
其他
30m3/h.人
表2—2室计算参
房间
名称
夏季
冬季
新风量
(m3/h.
人)
噪声
dB(A)
干球
温度
(°C)
相对温度(%)
干球温
度(°C)
相对湿度(%)
营业厅
26
60
20
50
20
50
办公室
26
60
20
50
30
45
会议室、
26
60
20
50
30
45
接待室
活动室
26
60
20
50
30
45
准备室、
26
60
20
50
30
45
休息处
2•2建筑物维护结构
2.2.1围护结构的热工性能
表2-3建筑物困护结构热工性能
建筑物名称:
行业协会大楼
围护类型[名称]
传热系数(w/
传热衰减
传热延迟(h)
nt°C)(夏/冬)
外门[木(塑料)框双层玻璃门]
2.5/2.5
0
0
外墙[混凝土空心砖块(钢丝网架聚茱板)]
0.55/0.55
0.52
6.51
外窗[PA斷桥铝合金辐射率W0・25LOW-E中空玻璃(氨气9mn】)]
2.2/2.2
0.000
0•0
屋面[钢筋殓板(聚苯板)]
0.49/0.49
0.19
13.38
属于寒冷地区,所选用外墙传热系数基本符合公共建筑节能规要求。
2.3空调房间的冷负荷
2.3.1外墙和屋面传热冷负荷计算
外墙或屋面传热形成的计算时刻冷负荷Qr(W)>按下式计算:
Qr=KFAtr-f(式2-5)
式中:
F—计算面积»in;
r—计算时刻J点钟;
t-F—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,点钟;
Atr-f—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,°C。
2.3.2外窗传热冷负荷计算
通过外窗温差传热形成的计算时刻冷负荷Qr按下式计算:
(式2-6)
式中:
Atz—计算时刻下的负荷温差「C;
K—传热系数。
2.3.3外窗太阳辐射冷负荷
透过外窗的太阳辐射形成的计算时刻冷负荷Q©,应根据不同情况分别按下列各式
计算:
1.当外窗无任何遮阳设施时
Qt=FCsCaJwt(式2-7)
式中:
Jwt•—计算时刻下太阳总辐射负荷强度,W/ni;
2.当外窗只有遮阳设施时
(式2-8)
Qr=FCsCaCnJwt
式中:
Jwt—计算时刻下太阳总辐射负荷强度,W/nf;
3.当外窗只有外遮阳板时
Qt=[F1Jnt+FJnnr]CsC
(式2-9)
注:
对于北纬27度以南地区的南窗,可不考虑外遮阳板的作用,直接按(式
2-4)计算o
4.当窗口既有遮阳设施又有外遮阳板时
Qt=[F1Jnt+FJnnr]CsCnCa(2-10)
式中Jnr—计算时刻下,标准玻璃窗的直射辐射照度,W/m;
Jnnr-计算时刻下,标准玻璃窗的散热辐射照度,W/m;
Fl—窗上收太阳直射照射的面积;
F—外窗面积(包括窗框、即窗的墙洞面积)I*
Cel'CclN—冷负荷系数(CclN为北向冷负荷系数),无因次,按纬度取值;
Ca—窗的有效面积系数;
Cs—窗玻璃的遮扌当系数;
Cn—窗遮阳设施的遮阳系数;
注:
对于北纬27度以南地区的南窗,可不考虑外遮阳板的作用,直接按(式
2.5)计算
2.3.4人体冷负荷
人体显热散热形成的计算时刻冷负荷Q,按下式计算:
Qt=nqlCclrCr(式2-11)
式中:
Ci•—群体系数;
n—计算时刻空调房间的总人数;
ql—一名成年男子小时显热散热量,W;
Cell•—人体显热散热冷负荷系数。
2.3.5灯光冷负荷
照明设备散热形成的计算时刻冷负荷Qc,应根据灯具的种类和安装情况分别
按下列各式计算:
1.白只灯和镇流器在空调房间外的荧光灯
Q=1000nlNXr-T
2.镇流器装在空调房间的荧光灯
Q=1200nlNXr-T
3.暗装在吊顶玻璃罩的荧光灯
Q=1000n0NXr-T
式中:
N—照明设备的安装功率,kW;
(式2-12)
(式2-13)
(式2-14)
皿一考虑玻璃反射>顶棚通风情况的系数,当荧光灯罩有小孔,利用自然
通风散热于顶棚时/取为0.5-0.6,荧光灯罩无通风孔时,视顶棚通风情况取为
0.6-0.8;
山一同时使用系数*一般为0.5-0.8;
T—开灯时刻,点钟;
t-T—从开灯时刻算起到计算时刻的时间,h;
Xt-t-i-T时间照明散热的冷负荷系数。
表2-4照明功率密度建筑类别房间类别
办公建筑
普通办公室
高档办公室
会议室
走廊
照明功率密度(w/ni)
11
18
11
5
普通客房
15
宾馆建筑
高档客房
13
会议室,多功能厅
18
商场建筑
一般商场
12
高档商场
19
其他
11
2.3.6设备冷负荷
热设备及热表面散热形成的计算时刻冷负荷Qr,按下式计算:
Qr=qsXr-T(式2-15)
式中:
T—热源投入使用的时刻,点钟;
t-T—从热源投入使用的时刻算起到计算时刻的时间,h;
Xr-T-C-T时间设备、器具散热的冷负荷系数;
qs—热源的实际散热量»W。
电热、电动设备散热量的计算方法如下:
1.电热设备散热量
qs=1000nm2n3ntN(式2-16)
2.电动机和工艺设备均在空调房间的散发量
(式2-17)
qs=1000maN
3.
qs=1000nia(l-rj)N
(式2-18)
只有电动机在空调房间的散热量
4.只有工艺设备在空调房间的散热量
(式2-19)
qs=1000nia〃N
式中:
N—设备的总安装功率,kW;
〃一电动机的效率;
ni—同时使用系数,一般可取0.5-1.0;
血一利用系数,一般可取0.7-0.9;
n3—小时平均实耗功率与设计最大功率之比,一般可取0.5左右;
皿一通风保温系数;
a—输入功率系数。
表2-5电器设备功率
建筑类别
房间类别
电器设备功率(w/nf)
普通办公室
20
高档办公室
13
办公建筑
.会议室
5
走庸
0
具他
5
普逋客房
20
宾馆建筑
-高档卷房
13
宾馆建筑
会议室,多功能厅
5
一般商场
13
商场建筑
-商档商场
1Q
10
2.3.7渗透空气显热冷负荷
1.渗入空气量的计算
(1)通过外门开启渗入室空气量Gl(kg/h),按下式估算:
Gi=mVip.(式2-20)式中:
ni—小时人流量;
Vi—外门开启一次的渗入空气量,於/h;
P*—夏季空调室外干球温度下的空气密度,kg/n?
。
(2)通过房间门、窗渗入空气量G2(kg/h)>按下式估算:
G2=n?
V2pw(式2-21)
式中:
亚一每小时换气次数;
呂一房间容积»m。
2.渗透空气的显冷负荷Q(W),按下式计算:
Q=0.28G(tw-tn)(式2-22)
式中:
G—单位时间渗入室的总空气量,kg/h;
tw—夏季空调室外干球温度,°C;
tn—室计算温度,°C。
2.3.8食物的显热散热冷负荷
进行餐厅冷负荷计算时,需要考虑食物的散热量。
食物的显热散热形成的冷负荷,可按每位就餐客人&7W考虑。
2.3.9伴随散湿过程的潜热冷负荷
1.人体散湿和潜热冷负荷
(1)人体散湿量按下式计算
1)=0.001v>ng(式2-23)
式中:
D—散湿量»kg/h;
g-1名成年男子的小时散湿量»g/h<>
炉一群体系数。
(2)人体散湿形成的潜热冷负荷Q(W),按下式计算:
Q=nq2
式中:
q2—一名成年男子小时潜热散热量,W;
炉一群体系数。
2.渗入空气散湿量及潜热冷负荷
(1)渗透空气带入室的湿量(kg/h),按下式计算:
1)=0.OOlG(dw-dn)
(2)渗入空气形成的潜热冷负荷(W),按下式计算:
Q=0.28G(iw-in)
式中:
dw—室外空气的含湿量,g/kg;
dn—室空气的含湿量»g/kg;
iw—室外空气的焙»kJ/kg;
in—室空气的焙»kJ/Kg。
3.食物散湿量及潜热冷负荷
(1)餐斤的食物散湿量(kg/h),按下式计算:
l)=0.0115n
式中:
n—就餐总人数。
(2)食物散湿量形成的潜热冷负荷(W),按下式计算:
Q=&7n
4.水面蒸发散湿量及潜热冷负荷
(1)敞开水面的蒸发散湿t(kg/h),按下式计算:
(“+0.00013卩)(心一<)朋
L)=
(式2-24)
(式2-25)
(式2-26)
(式2-27)
式2-28)
(式2-29)
式中:
A—蒸发表面积,m;
a—不同水温下的扩散系数;
v—蒸发表面的空气流速;
P“一相应于水表面温度下的饱和空气的水蒸气分压力;
人一室空气的水蒸气分压力;
B—标准大气压,101325Pa;
2.4新风负荷
2.4.1新风量的计算
新风量的确定由人均风量乘以人数确定
G=FL/n(式2-30)
式中:
G新风量»m'/h;
n——人均面积,m'/人;
L——人均新风量»m3/h-人;
F房间面积»m2。
不同使用性质房间的n值如下:
表2-6人均占有面积
建筑类别
房间类别
人均占有的使用面积(ni/人)
普通办公室
4
高档办公室
8
办公建筑
会议室
2.5
走廊
50
其他
20
宾馆建筑
普通客房
15
高档客房
30
会议室,多功能厅
2.5
商场建筑
一般商场
3
高档商场
4
空调系统的新风量是指冬夏季设计工况下应向空调房间提供的室外新鲜空气#,它的大小与室空气品质和能量的消耗有关。
一般原则为:
1•满足卫生要求:
一般是以稀释室产生的CO?
使室CO?
的浓度不超过lOOOppm为基准,由此确定常态下的每人新风量。
在实际工程中可按现行设计规GBJ10-87规定采用。
对于人员密集和居留时间短暂的建筑物(如会堂、体育馆),新风量所形成的冷负荷比例甚高,确定新风量是尤其要慎重。
但对于办公室和旅馆客房新风量实际采用的数值比我国现行规要大。
如办公室一般采用25〜30in3/(人・h);旅馆则按等级而异,高级别的客房可用50in3/(人・h)。
近年来,国外根据对室空气品质的研究进展提出新风量的确定应按人的因素(不以CO?
为标准)和客房的因素(建材散发的有害物)两者计算,这是值得注意的问题。
2•补苑局部排风量
当空调房间有排风柜等局部排风装置时,为了不使房间产生负压,在系统中必须有相应的新风量来补偿排风量。
3•保证空调房间的正压要求
为防止外界未经处理的空气渗入房间,干扰室空调参数,在空调系统中利用一定量的新风来保持房间的正压(室空气压力〉房间周围的),这部分与新风量相当的空气量在正压作用下有房间门窗缝隙等不严密处渗透出去。
这部分渗透空气量的大小由房间的正压、窗户结构形成的缝隙状况(缝隙的面积和阻力系数)所决定的。
普通空调系统室正压可取5〜10帕。
在实际工程设计中,新风量也可按总送风量的百分数来设计,一般规定不小于10%
表2-7人均新风童
建筑类型与房间
建筑类型与房间
建筑类型与房间
新风量
名称
名称
名称
Pm'/(h*人)]
旅游旅馆
餐厅,宴会厅多,
功能厅
5星级
30
旅游旅馆
餐厅,宴会厅多,
功能厅
4星级
25
旅游旅馆
餐厅,宴会厅多,
功能厅
3星级
20
旅游旅馆
餐厅,宴会厅多,
功能厅
2星级
15
旅游旅馆
大堂»四李厅
4〜5星级
10
旅游旅馆
商业服务
4〜5星级
20
旅游旅馆
商业服务
2〜3星级
10
旅游旅馆
美容,理发
康乐设施
30
旅店
客房
一〜三级
30
旅店
客房
四级
20
文化娱乐
影剧院,音像厅
20
文化娱乐
游戏厅,舞厅
30
文化娱乐
酒吧*咖啡厅
10
文化娱乐
体育馆
20
文化娱乐
商场,书店
20
文化娱乐
饭馆餐厅
20
文化娱乐
办公
30
2.4.2新风负荷的计算
根据室外温湿度和新风处理到室等焙状态、湿度的点90%点,确定新风负荷。
在焙湿图上确定室外W点和L点/新风处理过程为W—〉L过程,如下图:
图2-1新风处理过程
由公式:
q=KF(t„-tw)aW(式2-31)
式中K—维护结构的传热系数,W/iiP°C;
F—维护结构的面积,in;
■一冬季室计算温度「C;
g—冬季室外计算温度「C;
a—维护结构的温差修正系数「C;
冷风渗透耗热量的确定:
可按下式计算
Q=0.278^S(/n-/JW
式中V——渗入室的总空气量m3/h;
Pw——供暖室外计算温度下的空气密度kg/〃d;
J——冷空气的定压比热
.冷风侵入耗热量的确定:
同样可按下式计算
Q=0.278^.S(/n-/JW
2.5空调房间的热负荷
1.最小热负荷的确定与冷负荷计算时的最小经济热阻相同。
2.维护结构的基本耗热量的确定:
可按下式计算:
q=KF(tn-tw)aW
式中:
K——维护结构的传热系数,W/m.°C;
F维护结构的面积»in;
fn—冬季室计算温度,°C;
tw一一冬季室外计算温度*°C;
a—一维护结构的温差修正系数「C;
3.冷风渗透耗热量的确定:
可按下式计算
Q=o.278^ivcpW
式中:
V——渗入室的总空气量m3/h;
(式2-32)
(式2-33)
(式2-34)
(式2-35)
pw——供暖室外计算温度下的空气密度kg/〃F;
冷空气的定压比热
(式2-36)
4•冷风侵入耗热量的确定:
同样可按下式计算
Q=0.278^.c/fn-/M.)W
负荷计算结果见附录一、附录二
第3章空调方案的确定及技术经济分析
3.1空调方案的技术经济性能分析
随着我国改革开放的迅速发展,空调技术日新月异,尤其是市场经济促使空调设备得到了空前的发展,各种新技术、新设备层出不穷。
具体到空调冷热源系统,各种型式的电制冷机组、渙化锂吸收式机组、热泵机组、蓄冷设备等,品种繁多,各有特色。
采用经济分析的方法,客观、全面、直观地综合评价各种方案的技术经济性,以辅助设计人员及用户决策,显然是很有益处的。
空气调节系统一般由空气处理设备和空气输送管道以及空气分配装置所组成,根据需要,它有多种不同形式。
在工程上考虑到建筑物的用途和性质,热湿负荷的特点,温湿度调节和控制的要求,空调机房的面积和位置,初投资和运行维修费用等诸多因素,应选择合理的空调系统
空调系统一般由空气处理设备和空气输送管道以及空气分配装置所组成,根据需要,它能组成许多不同形式的系统。
1•按空气处理设备的设置情况分类
(1)集中系统集中系统所有的空气处理设备都设在一个集中的空调机房。
(2)半集中系统除了空调机房外,半集中系统还设有分散在各房间的二次设备(又称末端设备),其中多半设有冷热交换装置(即二次盘管),他的功能主要是在空气进入房间之前,对来自集中处理设备的空气作进一步处理,例如诱导空调系统就属于半集中系统。
(3)全分散系统这种机组把冷热源和空气处理,输送设备集中设置在一个箱体,形成一个紧凑的空调系统。
可以按照需要,灵活而分散的设置在房间,因此局部机组不需要集中机房。
2•按负担室负荷所用的介质种类分类
(1)全空气系统指空调房间的室负荷全部负荷由经过处理的空气来负担的空调系统。
但由于空气的比热小,需要用较多的空气才能达到消除余热余湿的目的,因此要有较大斷面的风道或较高的风速。
(2)全水系统空调房间的热湿负荷全靠水作为冷热介质来负担。
由于水的比热比空气大,所以在相同条件下只需较小的水量,从而解决管道所占空间大的问题。
但是,仅靠水来消除余热余湿,并不能解决房间通风换气问题,因而不通常单独采用这种方法。
(3)空气一水系统随着空调装置的广泛使用,大型建筑物设置空调系统的场合愈睐愈多,全靠空气来负担负荷,将占用较多的建筑空间,因此可以使用空气和水来负担室负荷。
(4)冷剂系统这种系统是将制冷系统的蒸发器直接放在室来吸收余热余湿。
这种方式通常用于分散安装的空调机组,但由于冷剂管道不便于长距离输送,因此这种系统不宜作为集中空调系统使用。
3•根据集中空调系统处理的空气来源分类
(1)封闭式系统他处理的空气全部来空调房间本身,没有室外空气补充,全部为再循环空气。
这种系统冷热消耗量最省,但卫生效果差。
适用于战时的地下庇护场所等战备工程以及很少有人进出的仓库。
(2)直流式系统它所处理的空气全部来自室外空气,室外空气经处理后送
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