空调系统的确定.docx
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空调系统的确定
空调系统的确定
空调系统按空气处理设备的设置情况分类,可分为三类:
表4-1空调系统的比较
空调系统
特点
使用范围
集中式
空气处理设备和风机等集中设在空调机房内,通过送回风管道与被调节的各房间相连,对空气进行集中处理和集中分配。
1)建筑空间大,可布置风管;2)室内温湿度、洁净度控制要求严格的生产车间;3)空间容量很大的大空间公共建筑。
半集中式
把一次空气处理设备和风机、冷风机组等设备集中的空调机房内,而把二次空气空气处理设备设在空气调节器内。
1)室内温湿度控制要求一般的场合;2)多层或高层建筑而层高较低的场合,如旅馆和一般的标准的办公楼。
分散式
局部式或冷剂式空调系统
1)空调房间布置分散;2)空调使用时间要求灵活;3)无法设置集中式冷热源。
综上表所述,本工程地下一层为设备机房,地上一层为大堂、西餐厅、保龄球馆等;根据建筑使用功能不同,其空调的运行的时间不同,根据负荷的分布,初步将空调房间分为以下系统:
表4-2空调系统和空调分区
系统分区
空调房间
空调方案
1
更衣室、办公室1
风机盘管加新风系统
2
保龄球场
一次回风系统的集中式空调系统
3
西餐、咖啡厅
风机盘管加新风系统
4
大堂
一次回风系统的集中式空调系统
5
商务部、办公室2
风机盘管加新风系统
6
消防控制室
分散式空调
第5章空调风系统
5.1风量的计算
5.1.1新风量及其负荷计算
根据《空调工程》表3-34查得各空调区间的新风量设计指标,见下表5-1。
表5-1空调房间的设计新风量指标
空调房间
保龄球场
更衣室
办公室1
办公室2
西餐、咖啡厅
大堂
商务部
消防控制室
新风指标
20
30
30
30
20
10
30
30
根据表2-1和表5-1,将各房间新风量计算结果列入下表5-2。
表5-2空调房间的新风量
空调房间
保龄球场
更衣室
办公室1
办公室2
西餐、咖啡厅
大堂
商务部
消防控制室
新风量m3/h
1160
180
60
90
2140
650
180
90
新风量kg/s
0.416
0.064
0.021
0.032
0.767
0.233
0.064
0.032
制冷系统负荷等于室内负荷、新风负荷和其它热量形成的冷负荷之和。
下面计算新风冷负荷。
空调新风负荷按下式计算:
(5-1)
式中:
——夏季新风冷负荷,kw;
——新风量,kg/s;
——室外空气的焓值,kJ/kg;
——室内空气的焓值,kJ/kg。
例如保龄球新风负荷计算,通过天正暖通软件,查出:
室内状态点tN=24℃,ΦN1=60%,
;室外状态点tw=36.0℃,Φw=60%,
。
根据公式(5-1):
=0.416×(94.8-52.8)=17.472(kw)
各房间新风负荷计算如下表:
表5-3空调房间的新风负荷汇总(Kw)
空调房间
保龄球场
更衣室
办公室1
办公室2
西餐、咖啡厅
大堂
商务部
消防控制室
kg/s
0.416
0.064
0.021
0.032
0.767
0.233
0.064
0.032
94.8
94.8
94.8
94.8
94.8
94.8
94.8
94.8
52.8
55.8
58.6
58.6
55.6
61.6
58.6
55.6
17.5
2.5
0.8
1.2
30.1
7.4
2.3
1.3
5.1.2送风量计算
首先确定各房间负荷,确定各房间送风量的计算负荷应以逐时计算汇总最大值所对应时刻各房间的负荷,如下表:
表5-4各房间计算负荷表(w)
空调房间
保龄球场
更衣室
办公室1
办公室2
西餐、咖啡厅
大堂
商务部
消防控制室
负荷
22090
1408
1114
1218
13660
16773
3660
1414
5.1.3风机盘管送风量的计算
由于西餐、咖啡厅使用的时间的灵活性,可采用风机盘管加新风的空调方式。
风机盘管加独立新风系统中新风机组不负担室内冷负荷,只承担新风本身的负荷,风机盘管承担室内冷、湿负荷。
其空气处理过程为:
根据《空调工程》P259的处理过程及步骤;将处理过程在焓湿图上表示为:
图5-1新风处理到室内状态的等焓线的夏季空气处理过程
通过焓湿图,借助鸿业软件可计算得:
西餐、咖啡厅的总的送风量
(kg/s)
=
=
运用同样的方法,对更衣室、办公室、消防控制室、商务室、西餐咖啡厅、以及大堂进行送风量的计算,结果见表5-5:
表5-5各房间的送风量
空调房间
更衣室
办公室1
办公室2
西餐、咖啡厅
商务部
消防控制室
送风量(kg/s)
0.058
0.128
0.122
0.808
0.43
0.6
送风量
179.45
395.3
438.5
2471.28
1550.1
450.3
5.1.4一次回风系统的送风的计算
《采暖通风与空气调节设计规范》(GB50019-2003)6.3.5规定,当空气调节区允许采用较大送风温差或室内散失量较大时,应采用具有一次回风的全空气定风量空气调节系统。
其夏季空气处理过程为:
其在焓湿图上的体现:
图5-2一次回风式系统夏季处理过程
通过计算和鸿业软件计算保龄球场和大堂的送风量:
表5-5各房间的送风量
空调房间
大堂
保龄球场
送风量kg/s
2.32
3.71
送风量
8339.43
11382.4
5.2各房间参数汇总
经校核新风量都大于送风量的10%,故都符合标准。
以下是各空调房间的参数汇总:
表5-6各房间参数汇总表
空调房间
保龄球场
更衣室
办公室1
办公室2
西餐、咖啡厅
大堂
商务部
消防控制室
温度
24
27
26
26
25
27
26
25
相对湿度(%)
60
50
60
60
60
60
60
60
新风负荷(kw)
17.5
2.5
0.8
1.2
30.1
7.4
2.3
1.3
冷负荷
22090
1408
1114
1218
13660
16773
2000
1414
湿量
3.53
0.19
0.06
0.1
2.02
2.1
0.10
0.09
热湿比
6258
7411
18567
12180
6762.3
8000
20000
15711
新风量m3/h
1160
180
60
90
2140
650
180
90
送风量(m3/h)
11459
404
418.9
381
4964.95
9552.86
762.7
517
5.3风机盘管加新风系统的设计
5.3.1风机盘管的选型
根据个房间的的负荷和风量确定风机盘管的型号。
根据《空调工程》公式(6-57)
盘管负担的冷量(kw)为:
,通过计算,其结果见下表:
表5-7风机盘管担负的冷量汇总表
空调房间
更衣室
办公室1
办公室2
西餐、咖啡厅
商务部
回风量m3/h
224
358.9
291
2825
582.7
回风量kg/s
0.048
0.095
0.09
0.612
0.148
室内焓值
55.8
58.6
58.6
55.6
58.6
M点焓值
33.2
49.6
48.6
38.7
50.1
冷量kw
1.0848
0.855
0.9
10.34
1.258
根据《简明空调设计手册》表3-17,进行风机盘管的选型。
其西餐、咖啡厅选FP-10.,其余的房间选FP-2.5.其技术参数为:
表5-8风机盘管技术参数
FP代号
名义风量
m3/h
名义供冷量w
名义供热量w
单位风机功率供冷量w
水压力损失Pa
允许声级 台数 FP-2.5 250 1400 2100 40 15 35 6 FP-6.3 630 3500 5250 55 30 40 3 5.3.2新风机组的选型 由于空调箱只负责新风冷负荷,风机盘管加新风系统中空调箱将室外空气处理到室内等焓线,所以我们根据焓湿图查出焓差并根据新风量计算出冷负荷,从而选出设备型号。 由于系统1和系统5的面积和负荷都不是很大,故不设置新风系统;由表4-2,总共要选两台新风机组。 由 表5-9新风机组的技术参数 型号 额定风量m³/h 机组余压Pa 额定冷量Kw 额定热量Kw 风机功率Kw 水流量m³/h 水阻力KPa 机组噪声dB(A) 机组重量Kg I类 II类 空调 工况 全新风工况 空调 工况 全新风工况 I类 II类 空调 工况 全新风 工况 空调 工况 全新风 工况 FP60D 6000 390 240 34.32 63.18 62.83 115.67 1.8 1.1 6.0 11.0 18.8 28.0 ≤62 360 5.3.3气流组织的选择 气流组织的形式对空调系统的综合效果还有着十分重要的影响,在选择气流组织形式的时候,要根据各系统的特点及要求,并结合建筑的特点,选择合适的气流组织形式。 常见的送风末端形式有: 侧送,孔板送风,散流器送风,喷口送风,条缝送风等: 表5-10末端送风形式的比较 末端形式 特点 侧送风 有区域温差,送风射程短 双层百叶送风 通过改变叶片的安装角度,调整气流的扩散角 孔板送风 室温波动范围小,换气次数大,能耗大,适用于特殊要求的场合 散流器平送 适用于层高较低,有技术夹层,工作区温度和风速均匀稳定 散流器下送 单向流,可以满足洁净度的要求 喷口送风 出口风速高,射程远 条缝送风 中心风速减快,温度波动较大 根据建筑的性质,在更衣室、办公室、商务部采用双层百叶送风,西餐、咖啡厅采用散流器下送。 5.3.4散流器的设计计算 在风机盘管盘管系统设计中,只有西餐、咖啡厅采用散流器下送。 参考《空调工程》P400。 1)散流器的布置 根据房间选用了两台FP-10风机盘管,初步选用4个方形散流器,进行对称布置。 其每个散流器的流量为: Q= 2)送风口的喉部风速采用 =3m/s。 3)初步选定散流器由单个散流器所需的候部面积为 ,计算如下: 根据标准型号风盘所接散流器的尺寸表5-11; 5-11标准型号风盘所接散流器的尺寸表 风盘型号 风量 方散尺寸 FP m3/h mm 3.5 350 200*200 5 500 200*200 6.3 630 250*250 8 800 250*250 10 1000 300*300 12.5 1250 300*300 16 1600 350*350 20 2500 450*450 25 2500 450*450 根据上表,选用的喉部的尺寸为300*300。 则喉部的实际风速为; 散流器的实际出口面积约为互补面积的90%。 则散流器的有效流通面积 散流器出口风速为: 4)计算射程 散流器中心到区域边缘距离为2.9m,根据要求,散流器的射程应为散流器中心到房间或区域边缘距离的75%,所需最小的射程为: 2.9m×0.75=2.175m。 2.59m>2.175m,因此满足射程要求。 5)计算室内平均风速 夏季工况送冷风,则室内平均风速为0.24×1.2=0.28,满足舒适性空调夏季室内风速不应大于0.3m/s的要求。 6)校核轴心温差衰减 满足舒适性空调温度的波动范围±1℃。 故采用4个散流器对称布置符合要求。 5.3.5水力计算 1)系统三的水力计算轴测图 图5-1系统三水力计算简图 2)根据规范,初步设定送风速速度为5m/s,由公式 算得管径。 见表5-11 3)局部阻力系数该环路只有一个矩形三通, 0.200。 4)系统一水力计算表 其中比摩阻由《暖通与空调常用设计手册》查得: 表5-11系统五水力计算表 管段编号 流量 m³/h 长度 m 矩形管径mm 流速 m/s 比摩阻 R Pa/m 沿程阻 力hy Pa 局阻 力数 Εζ 动压 Pd Pa 局部阻 力P1 Pa 管段阻力 hy+P1 Pa 1 1070 3.0 320*200 4.6 1.09 3.27 0.25 12.696 3.17 4.264 2 1070 1.4 320*200 4.6 1.09 1.526 0.25 12.696 3.17 4.364 3 2140 6.7 500*250 4.7 0.87 5.829 0.58 13.254 7.69 13.519 由最不利环路2+3, =17.883Pa,最近环路为 =17.783。 校核阻力平衡 <10%.通过校核其阻力平衡。 5.4一次回风系统的设计计算 5.4.1保龄球场气流组织的计算 根据表4-2,保龄球场做一次回风系统,采用散流器下送,仍采用对称布置方式布置散流器。 其根据保龄球场的特点,其负荷集中发球区和休息区,故布置散流器的只布置在休息区和发球区。 1)散流器的布置 根据房间的送风量,初步选用8个散流器,其每个散流器的流量为: Q= 2)送风口的喉部风速采用 =3m/s。 3)初步选定散流器由单个散流器所需的候部面积为 ,计算如下: 根据表5-11,选用的喉部的尺寸为350*350。 则喉部的实际风速为: 散流器的实际出口面积约为互补面积的90%。 则散流器的有效流通面积 散流器出口风速为: 4)计算射程 散流器中心到区域边缘距离为3.6m,根据要求,散流器的射程应为散流器中心到房间或区域边缘距离的75%,所需最小的射程为: 3.6m*0.75=2.7m。 3.27m>2.7m,因此满足射程要求。 5)计算室内平均风速 夏季工况送冷风,则室内平均风速为0.25×1.2=0.30m/s,满足舒适性空调夏季室内风速不应大于0.3m/s的要求。 6)校核轴心温差衰减 满足舒适性空调温度的波动范围±1℃。 5.4.2保龄球场的水力计算 1)系统二的水力计算轴测图 图5-2系统二水力计算简图 2)根据规范,初步设定送风速速度为5m/s,由公式 算得管径。 见表5-12。 3)局部阻力系数运用天正暖通软件,计算局部阻力系数。 见表5-12 3)系统一水力计算表其中比摩阻由《暖通与空调常用设计手册》查得: 表5-12系统二水力计算表 编号 风量m^3/h 管宽mm 管高mm 管长m v(m/s) R(Pa/m) Py(Pa) ζ Pj(Pa) Py+Pj(Pa) 1 1432.2 320 280 3 4.44 0.729 2 0 0 2 2 1432.2 320 280 3 4.44 0.729 2 0 0 2 3 2864.4 400 400 3 4.973 0.631 2 0.3 4 6 4 5728.8 560 560 3 5.074 0.437 1 0.3 5 6 5 8593.2 800 700 3 4.262 0.225 1 0.3 3 4 6 11457.6 900 800 8.04 4.42 0.207 2 0.7 8 10 4)为了使其阻力平衡,在其管段5上加一个压力调节阀。 5.4.3保龄球场的回风管的计算 该系统设置单侧回风,回风口采用单层百叶回风口。 假定流速v=5m/s,由回风量为10299m3/h,根据公式 计算,由规范查得: 其管径取1000 630。 5.4.4大堂的气流组织的计算 在大堂采用侧面送风和散流器下送合用的方式。 5.4.4.1侧送风方式的计算。 1)该侧送方式主要服务的舒适性空调的尺寸: 长25.8m,宽7.0m,高3.5m。 设出风口沿着房间长度宽度方向送风,且出风口离墙面0.5m,则要求帖附射流长度: 2)取 ,则 1 由《空调工程》图8-57查得相对射程最小值为 。 3)由 (1)、 (2)计算结果得 选用双层百叶风口300 200mm,,其当量直径为 . 4)若设置四个送风口,查得双层百叶风口的有效断面系数为ψ=0.8,则风口的实际出风速度为 5)计算射流自由度 6)根据书本P396公式(8-2)取下限计算允许的最大的出口速度 可满足 的要求。 7)计算阿基米德数 查《空调工程》图8-72,得射流实际相对贴附长度 为32.5,实际贴附长度为 ,大于要求贴附长度6m,满足要求。 8)校核房间的高度,取s=0.5m, 房间要求最少的高度为 而实际房间高3.5m>3.423m,满足要求。 5.4.4.2散流器的气流计算 根据前面保龄球场和西餐、咖啡厅的计算,参照上面的公式和方法进行选择和计算。 这里不做详细的计算。 最后得出: 在大堂中庭以后采用散流器对称布置,10个散流器。 其规格为250*250。 5.4.5大堂的水力计算 1)系统四的水力计算图 图5-3系统四的水力计算简图 2)根据保龄球场的计算方法,其计算结果见下表: 表5-13系统四水力计算表 编号 风量m^3/h 管宽mm 管高mm 管长m v(m/s) R(Pa/m) Py(Pa) ζ Pj(Pa) Py+Pj(Pa) 1 828 250 200 8 4.6 1.102 9 0.25 3 12 2 1656 360 280 2.4 4.563 0.708 2 0.3 4 5 3 828 250 200 8 4.6 1.102 9 0.25 3 12 4 1656 360 280 4 4.563 0.708 3 0.3 4 7 5 3312 450 400 3.5 5.111 0.616 2 0.3 5 7 6 628 200 180 1.5 4.846 1.487 2 0 0 2 7 628 200 180 1.5 4.846 1.487 2 0 0 2 8 1256 280 250 6 4.984 1.042 6 0.3 4 11 9 2512 400 360 3 4.846 0.641 2 0.3 4 6 10 628 200 180 1.5 4.846 1.487 2 0 0 2 11 628 200 180 1.5 4.846 1.487 2 0 0 2 12 1256 280 250 6 4.984 1.042 6 0.3 4 11 13 2512 400 360 6 4.846 0.641 4 2.07 29 33 14 3768 500 400 3 5.233 0.6 2 2.07 34 36 15 9553 800 630 28.9 5.265 0.349 10 2.57 43 53 5.5空调机组的选型 对于保龄球场,其机组吊装在走廊上,参照开利空调产品手册,初步选取吊装式空调处理机组,由保龄球场的冷负荷为33.59kw,选定型号为DBFP8的吊装式空调处理机组,其技术参数见下表: 表5-14DBFP8吊装式空调处理机组技术参数 型号 风量 供冷量kw 水阻kpa 水量T/h 电机功率KW 外形尺寸 重量kg DBFP8 8000 46.9 28 8.11 0.8×2 1710×1413×595 230 对于大堂,由于有专门的机房,参照开利空调产品手册,由大堂的的总负荷为43.76kw,初步选定型号为39G1015的组合式空调机组,其技术参数见下表: 表5-1539G1015吊装式空调处理机组技术参数 型号 风量 供冷量kw 迎风盘面积 出口余压pa 外形尺寸 39G1015 9429 53.41 1.05 200~800 1015×1550 5.6底层排风量计算 在底层建筑中,有需要的地方为维持一定的室内空气品质,需设置排风装置,如卫生间,其他的地方都设置的回风系统,故不需要设置排风装置。 本设计中,只考虑卫生间和西餐、咖啡厅的排风,卫生间的排风量按以下两种方法计算[12]: 1.按新风量的85%~90%计算;2.按换气次数5~8次计算;因为本空调系统不做卫生间空调设计,故无新风量可言,只按换气次数法计算,下面对其排风量进行计算: 换气次数定义: (5-1) 式中n---房间换气次数,次/h; L---卫生间排风量,m3/h; V---卫生间体积,m3。 左区卫生间体积V=15.67×3.5=54.845m3; 中区卫生间体积V=48.9×3.5=171.15m3; 右区卫生间体积V=27.8×3.5=97.3m3。 其换气次数取7次, 左区卫生间排风量Gt=7×54.845=384m3/h,中区区卫生间排风量Gt=7×171.15=1198.05m3/h,右区卫生间排风量Gt=7×97.3=681.1m3/h。 由于各卫生间都靠窗,本设计采用轴流风机进行排风。 经网站查询,采用轴流风机YWF4T-300,其技术参数见下表: 表5-14轴流风机的技术参数 型号 额定电压 频率 额定电流 输入功率 转速 净重 噪音 最大风量 曲线 台数 YWF4T-300 380 50 0.32 90 1380 3.3 58 1300 4 4 5.7防排烟的设计计算 根据《通风工程》相关规定,其防排烟系统的适用范围;以及《高层民用建筑
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