某学校图书馆中央空调设计毕业设计说明书李青山.doc
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本科毕业设计(论文)
题目:
某学校图书馆中央空调设计
摘要
本次设计的主要内容包括:
负荷计算,空调系统方案的确定,空气处理设备的选择,风系统的设计计算,水系统的设计计算,冷源的确定和中央空调机房的布置,管道的保温和防腐,管道的消声与减振,工程概预算的内容。
空调对于创造舒适性室内环境的作用是不容忽视的,因而对于大型公用民用建筑及一些特殊场所来说,空调是不可或缺的。
本设计的对象是合肥地区某图书馆的空调系统,通过查相关资料确定室外气象参数,在根据规范确定客房、休息厅、会议室等室内相关设计参数,接着根据所给土建图纸,确定空调系统为全空气系统,接着确定各个需要安装空调的房间的室外、室内冷负荷,然后查相关资料确定各室内的湿负荷,然后求出热湿比线,再根据室内、室外温度,由焓湿图可确定各房间的送风量,接着选择空调末端设备及其他设备,然后进行风系统和水系统草图的绘制,最后进行水力计算,并进行阻力平衡校验并最终完成任务。
本设计既保证了系统的经济性,同时又能很好的满足建筑的功能要求,体现了较高的功效。
在设计过程中,阅读了大量书籍、论文、规范对计算方法进行合理的选择,以确保设计能符合工程中的各类规范。
关键词:
负荷;空调方案;全空气系统;管路设计;
Abstract
Itcontains:
coolingloadcalculation;theestimationofair-conditioningsystem;theselectionofairconditioningequipments;thecalculationofairsystem;thecalculationofwatersystem;thselectionofcoldandheatsource;thelayoutofcentralair-conditioningroom;thethermalinsulationandanticorrosiveofpipes;Buildingfireandsmokeexhaust;noiseandvibrationcontrol;theanalasisofbuildingenergysavingandprojectduget.
Airconditioningcreateacomfortableindoorenvironmentcannotbeignored,andthereforeforlargecommunalcivilconstructionandsomespecialplaces,theairconditioningisessential.Thedesignoftheobjectisalibrary'sairconditioningsystem,Hefeiareadeterminedbytheinvestigationsrelatedoutdoormeteorologicalparameters,determinedinaccordancewiththenormsrooms,lounges,meetingrooms,indoordesignparameters,andthenaccordingtothecivilengineeringdrawingstodeterminetheair-conditioningsystemisfullyairsystem,andthendeterminetheindividualneedtoinstallair-conditionedroomoutdoor,indoorcoolingload,andthenchecktherelevantinformationtodeterminetheindoormoistureload,andthenfindtheheatandmoisturethantheline,accordingtotheindoorandoutdoortemperature,psychrometriccharttodeterminetheairvolumeineachroom,thenselecttheendoftheairconditioningandotherequipment,andthensketchdrawingofwindandwatersystems,hydrauliccalculations,andresistancebalancecheckandeventuallycompletethetask.
Thisdesignnotonlyguaranteethesystemoftheeconomy,whileatthesametimemeetthefunctionalrequirementsofthebuilding,reflectingthehigherefficacy.Inthedesignprocess,readalotofbooks,papers,standardizedmethodofcalculatingareasonablechoice,inordertoensurethatthedesigncanmeetallkindsofstandardsintheworks.
Keywords:
coolingload;theestimationofair-conditioningsystem;Thewholeairsystem;thedesignofpipes
目录
第一章设计依据 1
1.1国家主要规范和行业标准 1
1.2建筑概况 1
1.3设计任务 1
1.4 合肥市设计计算参数 1
1.5建筑围护结构的性能参数 2
第二章空调冷负荷的计算 4
2.1夏季空调冷负荷计算 5
2.1.1围护结构冷负荷 5
2.1.2室内冷负荷 7
2.1.3冷负荷汇总 9
2.2湿负荷计算 11
2.3冬季空调热负荷的计算 11
2.4热负荷计算举例 13
第三章系统方案的确定 15
3.1空气调节系统的分类 15
3.2空调系统方案的确定原则 16
3.3系统方案的比较 16
3.4空调风系统方案的确定 18
3.5空调水系统方案的选择确定 18
3.5.1冷冻水系统 18
3.5.2冷却水系统 19
3.5空调工程冷源的确定 20
第四章空调风系统设计计算 21
4.1一次回风系统方案设计计算 21
4.1.1送风量和送风状态点的确定 21
4.1.2新风量的确定 22
4.1.3方案计算 24
4.2空调风管水力计算 25
4.2.1沿程阻力和局部阻力 25
4.2.2风道水力计算方法 26
4.2.3风道水力计算举例 27
4.2.4风管的布置 29
4.3空调机组的设计选型 30
第五章气流组织的设计计算 34
5.1气流组织方案论证 34
5.1.1风口形式的确定 34
5.1.2气流组织形式的确定 35
5.2气流组织设计计算 36
5.3散流器送风 36
第六章空调水系统水力计算与中央机房设计 37
6.1空调水系统的管路计算 37
6.2冷凝水管路设计 39
6.3空调中央机房设计 40
6.3.1机组的分类 40
6.3.2冷水机组选型 41
6.4水泵的选型 42
6.4.1.冷冻水泵的选型 42
6.4.2.冷却水泵的选型 43
6.4.3.补水泵的选型 44
第七章其他设备选型 46
7.1水系统附件的选择 46
7.1.1除污器和水过滤器 46
7.1.2阀门 46
7.1.3供回水总管上的旁通管与压差旁通阀的选择 46
7.2冷却塔的选型 47
7.3膨胀水箱的选型 48
7.4分水器和集水器的选型 49
7.5空调水系统的水质管理 50
7.5.1空调水系统水质管理的设计原则 50
7.5.2除污器及水处理设备 50
8.9.2水系统的泄水与排气 51
第八章管道防腐与保温 52
8.1管道保温 52
8.1.1保温目的 52
8.1.2保温材料的选用 52
8.1.3保温厚度 52
8.1.4保温经济厚度 53
8.2管道防腐 53
第九章消声防振设计计算 54
9.1消声设计 54
9.1.1管道系统消声设计的步骤 54
9.1.2消声器使用过程中应当注意的几个问题 54
9.1.3机房噪声控制要求及设计原则 54
第十章工程概预算 56
第十一章节约能源、环境保护 59
14.1建筑节能的意义 59
14.2技术途径 59
14.3本工程设计的节能环保表现 59
附录 61
参考文献 62
致谢 63
外文资料 64
14
江西理工大学2012届本科生毕业设计
第一章设计依据
1.1国家主要规范和行业标准
(1)《采暖通风与空气调节设计规范》GB50019-2003;
(2)《高层民用建筑设计防火规范》GB50045-95;
(3)《公共建筑节能设计标准》GB50189-2005;
(4)《中央空调工程设计与施工》GB50366-2005;
(5)《建筑设计防火规范》GB50016-2006;
(6)《民用建筑空调设计》化学工业出版社。
1.2建筑概况
本工程的名称合肥市某学校图书馆中央空调设计,该工程的原始资料包括该建筑的土建资料以及各个围护结构的性能参数等。
本建筑的总面积约有5000平方米,建筑层数为地上四层,没有地下室,每层层高为4.5米,建筑总高度为22.1米,内中有通四层的中庭,主要房间有阅览室、期刊室、书库、学术报告厅、语音室、机房、以及一些办公室等。
1.3设计任务
本设计以合肥市某学校图书馆为基础,根据当地的气候特点和建筑的使用情况,完成中央空调系统的设计任务,并按舒适性空调的要求设计,对各个空调房间的空气温度、湿度、空气流动速度及清洁度进行人工调节,以满足人体舒适的要求。
并且通过对空调系统的合理安排,使建筑达到节能的目的。
通过对建筑进行空调系统设计,学生应该对空调系统从管路的布置,水力计算、设备冷热源的选型及完成设计图等方面得到全面的训练,达到能对建筑进行独立设计的基本能力。
1.4合肥市设计计算参数
根据《暖通空调气象资料集(曾编一稿)》查的合肥地区室外相关计算参数如下:
(1)夏季空调计算干球温度35.1℃
(2)夏季空调计算日平均温度32.0℃
(3)夏季空调计算湿球温度28.2℃
(4)夏季通风计算干球温度33.0℃
(5)夏季大气压力752mmHg
(6)夏季平均风速2.5m/s
(7)冬季空调计算干球温度-7℃
(8)冬季空调计算相对湿度74%
(9)冬季通风计算干球温度2.0℃
(10)冬季平均风速2.6m/s
1.5建筑围护结构的性能参数
根据所给土建资料及设计要求,查相关设计手册得各维护结构的热工性能如下:
a.外墙为5mm釉面砖,25mm水泥砂浆,400mm钢筋混泥土,20mm内粉刷,钢筋混泥土剪力墙。
b.屋面为90mm厚混凝土板加12.5mm厚加气混凝土保温层。
内墙为240砖墙,内外抹灰。
c.外窗为采用标准玻璃的单层塑钢窗,全部挂淡色窗帘,窗的宽度及高度按图纸上的标注确定。
d.外大门为单层钛钢玻璃门。
性能
围护结构
传热系数K
衰减系数
衰减度
延迟时间
放热衰减度
外墙
2.15
0.14
29.49
12.0
2.6
内墙
1.76
0.28
17.56
9.0
2.0
屋顶
0.94
0.37
25.08
8.3
2.0
外窗
效面积系数有
地点修正系数
内遮阳系数
遮挡系数
传热系数K
0.85
1.00
0.50
1.00
5.94
第二章空调冷负荷的计算
空调冷负荷的计算方法很多,如谐波反应法、反应系数法、Z传递函数法和冷负荷系数法等。
目前,我国常采用冷负荷系数法和谐波反应法的简化计算方法计算空调冷负荷。
下面就这两种方法简单加以介绍。
冷负荷系数法:
冷负荷系数法是在传递函数的基础上为便于在工程中进行手算而建立起来的一种简化计算法。
通过冷负荷温度或冷负荷系数直接从各种扰量值求得各分项逐时冷负荷。
当计算某建筑物空调冷负荷时,则可按条件查出相应的冷负荷温度与冷负荷系数,用稳定传热公式形式即可算出经维护结构传入热量所形成的冷负荷和日射得热形成的冷负荷。
谐波反应法:
室外空气综合温度呈周期性波动,这就使得维护结构从外表面逐层地跟着波动,这种波幅是由外向内逐渐衰减的延迟的,波动呈现一定的规律,谐波反应法计算冷负荷的过程很复杂,一般需要用电子计算机。
为了便于计算,工程上采用简化公式进行计算。
通过综合自己所掌握的资料加以分析比较得出,在本工程设计中采用冷负荷系数法相对要更简便,故采用冷负荷系数法计算冷负荷。
按照现行《采暖通风与空气调节设计规范》(GB50019-2003)上的规定,冷负荷计算有以下几部分组成:
1)通过围护结构传入的热量。
2)通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、管道及其他内部热源的散热量。
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。
2.1夏季空调冷负荷计算
目前空调系统设计中对夏季冷负荷的计算主要有谐波反应法和冷负荷系数法,也可以采用概算指标法进行简要计算,为了保证计算的精确性,使空调系统容量配置与建筑物的负荷相符合,本设计采用谐波反应法进行冷负荷的计算。
2.1.1围护结构冷负荷
(1)外墙和屋面瞬变传热引起的冷负荷
外墙和屋面瞬变传热引起的逐时冷负荷可按下式计算:
W(2-1)
式中——外墙和屋面瞬变传热引起的逐时冷负荷,W;
——外墙和屋面的面积,;
——外墙和屋面的传热系数,W/(m²·℃);
——外墙或屋面的逐时冷负荷计算温差,℃;
以一层消控中心立案为例计,查《空气调节》附录2-9,外墙传热系数K=2.15W/(m²·℃),屋面传热系数K=0.94W/(m²·℃),查《空气调节》附表2-10得各时刻,南外墙面积F=18.63㎡,西外墙面积F=22.95㎡。
将以上数据代入式(2-1)中,计算结果见表2-1。
表2-1围护结构冷负荷计算表(W)
围护结构
计算时刻
8:
00
9:
00
10:
00
11:
00
12:
00
13:
00
14:
00
15:
00
16:
00
17:
00
南外墙
Δtτ-ε
9
9
9
9
9
9
9
9
9
9
K
2.15
F
18.63
CLQτ
360
360
360
360
360
360
360
360
360
360
西外墙
Δtτ-ε
12
12
12
12
12
12
12
12
12
12
K
2.15
F
22.95
CLQτ
592
592
592
592
592
592
592
592
592
592
(2)内墙、楼板等室内传热维护结构形成的瞬时冷负荷
当空调房间的温度与相邻非空调房间的温度大于3℃时,要考虑由内维护结构的温差传热对空调房间形成的瞬时冷负荷,可按如下传热公式计算:
W(2-2)
式中——内围护结构的传热面积,m²;
——内围护结构的传热系数,W/(m²·℃);
——夏季空调房间室外计算日平均温度,℃;
——空调房间室内设计温度,℃;
——附加温升,本设计取0℃。
本房间没有要计算的内墙。
(3)外窗冷负荷
1)外玻璃窗逐时传热引起的冷负荷
在室内外温差的作用下,玻璃窗瞬变热形成的冷负荷可按下式计算:
W(2-3)
式中——外玻璃窗的逐时冷负荷,W;
——玻璃的传热系数,W/(m²·℃);
——窗口面积,;
——外玻璃窗的冷负荷的逐时温差值,℃。
2)透过玻璃窗的日射得热引起的冷负荷
透过玻璃窗进入室内的日射得热形成的逐时冷负荷按下式计算:
W(2-4)
式中——窗户有效面积系数,该建筑为单层木窗,=0.85;
——地点修正系数;
——窗户遮阳设施遮阳系数,查《空气调节》附录2-8;
——窗玻璃的遮挡系数,查《空气调节》附录2-7;
——窗口面积,;
——负荷强度,W/m²
查《空气调节设计手册(第二版)》玻璃的传热系数K=5.94W/(m²·℃),查《空气调节》附录得合肥市地点修正系数=1.00,活动百叶中间色窗户遮阳设施遮阳系数=0.5,窗玻璃的遮挡系数=1.0,窗口面积F=5.67㎡。
代入公式(2-4)计算,计算结果见表2-3
表2-3外窗冷负荷计算表(W)
围护
结构
计算
时刻
9:
00
10:
00
11:
00
12:
00
13:
00
14:
00
15:
00
16:
00
17:
00
北外窗
瞬时得热
tτ
5.0
6.0
6.8
7.6
8.2
8.7
9.0
9.1
8.9
K
3.6
F
3.0
CLQ
54.0
64.8
73.4
82.1
88.6
94.0
97.2
98.3
96.1
北外窗
日射得热
Jj。
τ
56.0
66.0
73.0
150.0
78.0
79.0
129.0
223.0
302.0
xg
0.70
xd
0.98
Cn
0.60
Cs
0.88
F
3.0
CLQ
60.9
71.7
79.3
163.0
84.8
85.8
140.2
242.3
328.2
2.1.2室内冷负荷
(1)设备散热引起的冷负荷
⑦电器设备:
式中——电动设备的安装功率,
——利用系数,为0.8
——同时使用系数,为0.7
——负荷系数,为0.5
——考虑排风带走的热量系数,为0.5
——设备负荷强度系数
由于电动设备的安装功率不易得到,故本设计拟设电气设备的功率密度=20
(2-5)
式中CLQτ——设备和用具显热形成的冷负荷,W;
——设备和用具的功率密度,W;
A——空调区面积
——设备负荷强度系数
消控中心
计算时刻
8:
00
9:
00
10:
00
11:
00
12:
00
13:
00
14:
00
15:
00
16:
00
17:
00
设备
JEτ-T
0
0.60
0.75
0.80
0.83
0.86
0.88
0.89
0.91
0.92
功率
542
CLQτ
0
325
407
434
450
466
477
482
493
499
(2)照明散热形成的冷负荷
本建筑中使用荧光灯照明,其冷负荷计算式为:
W(2-5)
式中——灯具散热形成的冷负荷,W;
N——照明灯具所需功率,W;
——镇流器消耗功率系数;
——灯罩隔热系数;
——照明散热冷负荷系数。
当暗装荧光灯镇流器装设在顶棚内时,可取=1.0,本设计取=1.0。
当荧光灯上部穿有小孔(下部为玻璃板),可利用自然通风散热与顶棚内时,取=0.5~0.8,而荧光灯罩无通风孔时,取=0.6~0.8,本设计取=0.6,该房间面积为109.2,照明功率密度为20W/,所以照明功率109.220=2180W。
将以上数据代入式(2-5),计算结果见表2-4。
表2-4照明冷负荷计算表(W)
计算
时刻
9:
00
10:
00
11:
00
12:
00
13:
00
14:
00
15:
00
16:
00
17:
00
JLτ-T
0.43
0.63
0.7
0.75
0.79
0.83
0.85
0.88
0.49
n1
1
n2
0.6
N
2180
CLQ
562.4
824.0
915.6
981.0
1033.3
1085.6
1111.8
1151.0
640.9
(3)人员散热引起的冷负荷
室内人员散热形成的冷负荷用以下公式计算:
(2-6)
(2-7)
式中——人体显热散热引起的冷负荷,W;
——不同室温和劳动性质成年男子显热散热量,W;
n——室内全部人数;
——群集系数,查《空气调节》表2-17;
——人体显热散热热冷负荷系数,查《空气调节》附录2-16;
——人体潜热形成的冷负荷,W;
——不同室温和劳动性质成年男子潜热散热量,W。
查《空气调节》表2-18,得室内人员显热散热量,潜热散热量46W,房间面积为109.2,人均占有面积为8/人,所以室内人数人,取14人,计算结果见表2-5。
表2-5人体散热冷负荷(W)
计算时刻
9:
00
10:
00
11:
00
12:
00
13:
00
14:
00
15:
00
16:
00
17:
00
JPτ-T
0.53
0.71
0.77
0.81
0.84
0.86
0.89
0.9
0.41
qS
61
N
14
0.96
CLQS
434.5
582.1
631.3
664.1
688.7
705.1
729.7
737.9
336.1
ql
46
CLQl
981.1
CLQ总
1415.6
1563.2
1612.4
1645.2
1669.8
1686.2
1710.8
1719.0
1317.3
2.1.3冷负荷汇总
综合以上计算
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