空调工程负荷计算书毕业设计.doc

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1、目 录前 言1第一章 建筑概况21.1工程概况及设计范围21.1.1工程概况21.1.2设计范围21.1.3设计依据21.2室外气象参数21.3室内设计参数21.4土建资料3第二章 初步设计方案42.1空调系统42.2水系统42.3 通风排烟系统4第三章 空调负荷计算53.1冷负荷计算53.1.1房间夏季冷负荷的构成53.1.2冷负荷计算53.1.3冷负荷计算举例93.2空调室内冬季热负荷计算153.2.1房间冬季热负荷的形成153.2.2热负荷计算163.2.3热负荷计算举例183.3空调室内湿负荷计算203.3.1房间湿负荷的形成203.3.2湿负荷计算20第四章 空调方案的确定224.1

2、空调系统224.1.1空调系统设计的基本原则224.1.2空调系统方案的比较224.1.3空调系统方案的确定244.2水系统244.2.1空调水系统方案设计原则244.2.2空调水系统方案的比较244.2.3 冷凝水系统计算264.3 新风系统的选择27第五章 空气处理设备的设计与计算285.1风机盘管加新风系统285.1.1 风机盘管加新风系统处理过程285.1.2 风机盘管加新风系统计算举例295.1.3 各层风机盘管选型及风量汇总表305.1.4新风机组的选择计算315.2 全空气一次回风系统325.2.1一次回风系统处理过程325.2.2空气状态点335.2.3空气处理机组的选择计算3

3、4第六章 空气分布356.1 空调房间的气流组织形式356.1.2 气流组织形式和特点356.1.2送回风口形式和布置356.1.3 风口选择计算366.2房间气流分布计算366.2.1风口选择计算366.2.2风口选型汇总表396.3 风管的设计与水力计算396.3.1风管设计396.3.2风管水力计算406.3.3风管水力计算举例416.4风道的布置及附件44第七章 空调冷热源选择467.1水源热泵467.1.1水源热泵概念及原理467.1.2水源热泵的特点467.2抛管型闭式湖水源热泵系统477.1.1系统设计原理477.1.2系统设计要点487.1.3本方案的可行性分析487.3冷、热

4、源系统设计49第八章 空调水系统设计508.1空调水系统确定508.2冷冻水系统的水力计算508.2.1冷冻水水力计算方法508.2.2冷冻水水力计算举例518.2.3立管水力计算538.3冷冻水泵的设计及选型548.4 冷冻水系统配件55第九章 通风与防排烟设计589.1通风设计589.2防排烟设计58第十章 保温、消声及减振设计5910.1管道保温设计5910.2 消声和减振设计5910.2.1 空调系统消声设计5910.2.2 空调系统减振设计60结论61参考文献62致谢63附 录64前 言空调技术是伴随着现代文明社会的进步而发展起来的。而当人们在享受着空调技术给人们的生产与生活带来方便

5、和舒适时，紧接着也就在思考如何减少空调所需要销耗的能量。特别是进入20世纪70年代以来，以石油危机为标志的世界能源危机更加促使一些发达国家在各业中研究和推广节能技术。地源热泵空调作为一项效果显著的节能技术也迅速发展起来。目前，几乎所有的大型公共建筑都要安装中央空调系统，对生产工艺和室内洁净度有特殊要求的地方还必须建立洁净室。本次设计即为天津某大酒店水源热泵中央空调系统设计。设计内容包括系统选型的分析，空调冷热负荷的计算及湿负荷的计算，空气处理过程及空气处理设备的选择，空调房间的气流组织的计算，空调水系统的设计与水力计算以及风道的设计与水力计算；换热器的设计计算和热泵机房的设计与布置。图纸包括空

6、调风系统平面图、空调水系统平面图、制冷机房设备管道平面图等。本次设计本着满足国家及行业有关规范、规定的要求，利用国内外先进的空调技术和设备，创建健康舒适节能的室内空气品质及环境。本次设计的目的旨在通过这一次系统的设计，培养我们运用大学课程学习时所掌握的理论和技术知识解决实际工程问题，进一步提高设计计算、制图和使用参考资料能力，培养学生创造能力。通过毕业设计，掌握地源热泵中地表水源热泵空调系统的设计内容、程序和基本原则，巩固所学理论知识，并运用这些知识解决实际问题。为以后走向工作岗位创造基础。在这里还需要强调的是，设计中所有计算及文字说明均参考目前通行的相关规范、设计及施工手册；在设计过程中，承

7、蒙 老师的耐心指导和大力支持以及同学们的热情帮助，在此表示衷心感谢！第一章 建筑概况1.1工程概况及设计范围1.1.1工程概况本工程位于天津市，地下1层为设备用房，地上15层。1层为营业厅，24层为商场、办公室，58层为景观办公室，912层为客房，1315层为银行办公室。详情参见所提供的房屋土建图。1.1.2设计范围空调系统、通风系统、防排烟系统、水系统（冷却水、冷冻水、冷凝水）。1.1.3设计依据 1实用供热空调设计手册2空气调节设计手册 3采暖通风空气调节设计规范（GB50029-2003）4建筑给排水及采暖工程施工质量验收规范（GB50242-2002）5.通风与空调工程施工质量验收规范

8、（GB50243-2002）6. 现行其它有关国家规范1.2室外气象参数地点：天津市地理位置：北纬：3905，东经：11704查文献1得，夏季、冬季数据见表2-1、2-2：表1-1 夏季数据大气压室外日平均温度室外计算日较差室外干球温度室外湿球温度室外平均风速室外计算相对湿度1002.3hPa29.47.133.926.82.2m/s63%表1-2 冬季数据大气压室外计算温度室外平均风速室外计算相对湿度1027.1hPa-3.52.4m/s56%1.3室内设计参数查文献1得，夏季、冬季数据见表1-3：表1-3 夏季、冬季室内设计参数房间类型室温（）相对湿度%噪音级别（dB(A)）新风标准（m3

9、/hp）夏季冬季夏季冬季大厅2426182055540405520商场2426182055540405520餐厅2426182055540405525娱乐场所2426182055540405520商务用房2426182055540405530客房2426182055540405530此处设计选取：夏季室温：26，冬季室温20，夏季相对湿度60%。1.4土建资料1）外 墙材料名称（由外到内）材料编号序号厚度导热系数蓄热系数S修正系数热阻R热惰性指标(mm)W/(m.K)W/(.K)(K)/WD=R*S水泥砂浆11200.93011.3701.000.0220.245加气混凝土砌块5922000.

10、2203.4291.250.7273.117无机轻集料保温砂浆3923250.0701.5001.250.2860.536抗裂砂浆385450.93011.3061.000.0050.061各层之和2501.0403.958外表面太阳辐射吸收系数0.75默认传热系数K=1/(0.15+R)0.842）内墙材料名称材料编号序号厚度导热系数蓄热系数S修正系数热阻R热惰性指标(mm)W/(m.K)W/(.K)(K)/WD=R*S聚合物混合砂浆1621200.87010.6271.000.0230.244加气混凝土砌块5922000.2203.4291.250.7273.117聚合物混合砂浆16232

11、00.87010.6271.000.0230.244各层之和2400.7733.606传热系数K=1/(0.22+R)1.013）楼板材料名称材料编号序号厚度导热系数蓄热系数S修正系数热阻R热惰性指标(mm)W/(m.K)W/(.K)(K)/WD=R*S水泥砂浆11200.93011.3701.000.0220.245无机轻集料保温砂浆3922200.0701.5001.600.1790.429钢筋混凝土431001.74017.2001.000.0570.989石灰水泥砂浆1924200.87010.6271.000.0230.244各层之和1600.2811.906传热系数K=1/(0.2

12、2+R)2.004）窗序号构造名称传热系数自遮阳系数可见光透射比备注1单框中空玻璃6+12A+6 (钢、铝合金窗框)3.600.750.710窗户宽度见图纸，高度一般为3的倍数，如1.5m、1.8m、2.1m5. 查文献1中附录2-9可知，屋面选用序号26：厚度= 240mm 传热系数K=0.59 w/( m2) 衰减系数=0.226. 查文献1中附录2-9可知，门选用木门，传热系数K=3.0 W/( m2)7.查相关资料可知，玻璃幕墙选用6+12A+6，传热系数K=1.8 w/( m2),遮阳系数为0.51第二章 初步设计方案2.1空调系统根据房间功能,建筑的一层到八层的大空间采取全空气（一

13、次回风）系统。对九至十五层的标准层采用半集中式空调系统（风机盘管加独立新风系统）。新风采用集中的空调送风方式，风机盘管陈丹室内全部冷负荷，而新风机组只负担新风本身的负荷。考虑到房间的面积不大，室内送风采用双层百叶风口侧送风的形式。2.2水系统冷冻水系统：整栋大楼设置一套冷却水系统，采用一次泵、定水量、双管、闭式循环系统，另外每层均采用水平同程管回水。冷源采用三台麦克维尔半封闭式单螺杆水源热泵机组WPS325.2B。冷源设备置于大楼的负一层地下室。夏季设计供/回水温度为7/12。冷冻水泵三台，两用一备。冷却水系统：采用水源热泵系统；夏季设计供/回水温度为18/29,冷却水泵两台，一用一备。2.3

14、 通风排烟系统公共卫生间和其他房间的卫生间应设机械排风装置，一般设置排气扇。 第三章 空调负荷计算3.1冷负荷计算3.1.1房间夏季冷负荷的构成空调房间的夏季冷负荷计算应包括以下几个方面：1通过建筑物围护结构传热进入室内的热量形成的冷负荷；外墙和屋面瞬变传热引起的冷负荷；内围护结构（内墙和楼板）由于温差传热产生的冷负荷；外玻璃窗瞬变传热引起的冷负荷；通过玻璃窗的日射得热引起得冷负荷；2室内热源散热引起的冷负荷；电动设备、电热设备和电子设备的散热引起的冷负荷；照明设备散热引起的冷负荷；人体散热引起的冷负荷（包括显热冷负荷和潜热冷负荷）；食品散热引起的冷负荷（包括湿负荷和潜热冷负荷）；空调系统的冷

15、负荷，应根据所服务房间的同时使用情况、空调系统的类型及调节方法，按各房间逐时冷负荷的综合最大值或各房间计算冷负荷的累加值确定。冷负荷的计算方法有两种：一为谐波反应法，一为冷负荷系数法。本设计采用冷负荷系数法。以房间12-1为例，计算各房间的冷负荷。3.1.2冷负荷计算由文献1知，主要计算公式如下：1.外墙和屋面的冷负荷计算冷负荷计算公式： CLQKF t （3-1）式中 CLQ： 外墙（或屋面）的冷负荷，W ；K： 外墙（或屋面）的传热系数，W/( m2)； F： 外墙（或屋面）的计算面积，m2； t： 室内外温差, ；其中外墙选用保温外墙，保温材料为无机轻集料保温砂浆，保温层厚度为25mm，

16、K=0.84 W/()，衰减率为0.66，延迟时间为5.6h。屋顶采用保温屋顶，保温材料为沥青膨胀珍珠岩，保温层厚度为70mm，K=0.94 W/()，衰减率为0.5，延迟时间为6.2h。2.玻璃窗传热的冷负荷计算 冷负荷计算公式： CLQ=KkFt （3-2）式中 CLQ： 玻璃窗传热的冷负荷,W ；K： 玻璃窗的传传热系数，W/(m2) ； F： 包括窗框的窗的面积，m2； t： 计算时刻的负荷温差，。3玻璃窗日射得热引起的冷负荷计算冷负荷计算公式：CLQj.t =XdXgCsCnFJj.t （3-3）式中 CLQ： 玻璃窗日射得热引起的冷负荷,W ；Xd： 地点修正系数； Xg: 窗有效

17、面积系数；单层钢窗0.85，双层钢窗0.75,双层木窗0.6； Cs： 窗玻璃的遮挡系数； Cn: 窗有效面积系数； F: 外窗面积，； Jj.: 计算时刻时，透过单位窗口面积的太阳辐射得热形成的冷负荷，简称负荷强度，W/m2。其中外窗采用单框中空玻璃6+12A+6。查表得K=3.6 W/(m2)，Xd=0，Xg=0.75，Cs=0.74， Cn=0.5。4. 内围护结构引起的冷负荷计算内围护结构是指内隔墙及内楼板，它们的冷负荷也是通过温差传热（即与临室的温差）而产生的，这部分可视为稳定传热，不随时间的变化。冷负荷计算公式： （3- 4）式中： CLQ： 内墙、内窗、楼板、地面的冷负荷,W ；

18、K： 传热系数，；F： 传热面积，；：邻室计算平均温度， ,；：夏季空气调节室外计算日平均温度,；：邻室计算平均温度与夏季空气调节室外计算日平均温度差值，；：夏季空气调节室内计算温度,。5. 设备冷负荷计算冷负荷计算公式： CLQ=qsX-T （3-5）式中: CLQ： 设备冷负荷，W ； X-T ：-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。6. 照明冷负荷计算室内照明设备的散热是稳定得热，他由辐射和对流两种成分组成。对流成分构成瞬时冷负荷，辐射成分形成滞后。在一般情况下，可近似认为照明设备的散热量与其形成的冷负荷相等，即CLW。不同灯具的照明散热量的计算式为：

19、白炽灯 W=1000NCLQ （3-6） 荧光灯 W=1000Nn1n2CLQ （3-7）式中：W： 灯具散热形成的冷负荷，W；N： 照明灯具额定功率，kW；n1：荧光灯镇流器的消耗功率系数。明装荧光灯的镇流器装设在空调房间内时取n1=1.2；暗装荧光灯的镇流器装设在顶棚内时取n1=1.0。本设计取 n1=1.0。n2：灯罩的隔热系数，当荧光灯罩上部穿有小孔（下部为玻璃板），可利用自然通风散热于顶棚内时，取n2=0.5-0.6；荧光灯罩无通风孔时，可视顶棚内通风情况取n2=0.6-0.8。本设计取n2=0.6。CLQ：照明散热冷负荷系数，查参考文献17. 人体散热形成的冷负荷人体散热量中，一般

20、情况下辐射成分占40%，对流成分占20%，其余40%为随汗液蒸发散出的潜热。人体散热量中的潜热成分及显热中的对流成分可构成瞬时冷负荷，而显热中的辐射成分则形成滞后负荷。因此，需分别计算人体显热散热引起的冷负荷和人体潜热散热引起的冷负荷，并且应引入冷负荷系数来计算人体显热散热引起的冷负荷。1) 人体显热散热引起的冷负荷。冷负荷计算公式： （3-8）式中： 一个成年男子的显热散热量，W； ： 房间额定人数； ： 群集系数； ：人体显热散热冷负荷系数。2) 人体潜热散热引起的冷负荷。冷负荷计算公式： （3-9）式中： 一个成年男子的潜热散热量，W； ： 房间的额定人数；： 群集系数。8.地面、内墙、

21、楼板冷负荷舒适性空调地面冷负荷可无需计算。当邻室为通风良好的非空调房间时，通过内墙和楼板的温差传热负荷，可按式计算，其中t-应按“零”朝向的数据采用。邻室为空调房间时，可以不考虑冷负荷。3.1.3冷负荷计算举例由于房间比较多，空间比较大，就以十二层客房1室为例，进行计算。其他房间的计算方法与其相类似。1.北外墙冷负荷查文献1中的K、等值，其中衰减系数=0.66，延迟时间=5.6h，再根据和值得干扰作用时间-时，天津市北外墙负荷温差逐时温度t-，计算出相应的逐时冷负荷，计算结果见表3-1：表3-1 北外墙冷负荷北外墙冷负荷计算时刻(h)8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

22、 t-()3132333435353535343333tn()26F （m2）24.48K（W/( m2)）0.84CLQ（W）102 123 144 164 185 1851851851641441442.西外墙冷负荷查文献1中的K、等值，其中衰减系数=0.66，延迟时间=5.6h，再根据和值得干扰作用时间-时，天津市西外墙负荷温差逐时温度t-，计算出相应的逐时冷负荷，计算结果见表3-2：表3-2 西外墙冷负荷十二层1西外墙冷负荷计算时刻(h)8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 t-()3133343739414343434140tn()26F （m2）16.9K（

23、W/( m2)）0.84CLQ（W）71 99 113156 1842132412412412131983.北外窗冷负荷1）瞬变传热形成冷负荷查文献1中的各计算时刻的负荷温差，K=3.6 W/( m2)，计算结果见表3-3：表3-3 瞬变传热形成的冷负荷十二层1北窗温差传热冷负荷计算时刻(h)8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 t()3132333435353535343333tn()26F（m2）7.92K（W/( m2)）3.6CLQ（W）142 171 1992282562562562562281991992）日射得热形成冷负荷查文献1得： 有效面积系数Xg：0

24、.75; 内遮阳系数Xz：0.6; 外窗地点修正系数Xd:0; Jj.-计算时刻时，透过单位窗口面积的太阳辐射得热形成的冷负荷，称负荷强度，W/m2。日射形成的冷负荷为04.内墙、屋面、门冷负荷 内围护结构的冷负荷是通过温差传热而产生的，可视为稳态传热。设计的室内温度与走廊的温差为3，根据计算公式3-4进行计算则有：门：Q=31.893=17W内墙：Q=310.441.01=79.63 W由以上计算可得，内墙、门得冷负荷共计 96.63W5.室内热源散热形成的冷负荷1）设备冷负荷查文献1得，宾馆的设备的功率密度13W/m2 ,设备冷负荷系数X-T取1， 由冷负荷计算公式3-5进行计算，则有：

25、Q=1338=494 W2）照明冷负荷查文献1得，宾馆的设备的功率密度15W/m2 ； n1：荧光灯镇流器的消耗功率系数。明装荧光灯的镇流器装设在空调房间内时取n1=1.2；暗装荧光灯的镇流器装设在顶棚内时取n1=1.0。本设计取 n1=1.0；n2：灯罩的隔热系数，当荧光灯罩上部穿有小孔（下部为玻璃板），可利用自然通风散热于顶棚内时，取n2=0.5-0.6；荧光灯罩无通风孔时，可视顶棚内通风情况取n2=0.6-0.8。本设计取n2=0.7。由冷负荷计算公式3-5进行计算，则有: Q=15380.70.5=199.5 W3）人体冷负荷查文献1得，成年人的散热散湿量为：显热73W/人，潜热61W

26、/人，散湿量109g/h人，宾馆房间的群集系数=0.93，应为是宾馆，所以设计时候房间按两个人设计。由公式3-8、3-9计算结果见表3-6。表3-6 体显热潜热冷负荷及湿负荷十二层1人体显热潜热冷负荷及湿负荷计算时刻(h)8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 0.930.930.930.930.930.930.930.930.930.930.93N(人)22222222222q1（W/人）6161616161616161616161q2（W/人）7373737373737373737373G(g/h人)109109109109109109109109109109109显

27、热Q1(W)113 113 113 113 113 113 113 113 113 113 113 潜热Q2(W)136 136 136 136 136 136 136 136 136 136 136 散湿量(g)203 203 203 203 203 203 203 203 203 203 203 6.由以计算可知，十二层1201室冷负荷汇总见表3-7表3-7 1201室内冷负荷汇总1201计算时刻(h)8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 北外墙(W)102 123 144 164 185 185185185164144144西外墙(W)71 99 113156 1

28、84213241241241213198内墙温差(W)79 79797979797979797979内门(W)17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 北窗温差(W)142 171 199228256256256256228199199人体显热(W)113 113 113 113 113 113 113 113 113 113 113 人体潜热(W)136 136 136 136 136 136 136 136 136 136 136 灯具(W)200200200200200200200200200200200设备(W)4944944944944944944944944

29、94494494小计(W)13541432149515871664169317211721167215951580由上面计算可知，1201室的最大冷负荷出现在下午两点，其值为1721 W。表3-8 十二层冷负荷汇总房间89 1011 1213 1415 1617 1812012047 216522732362244325062552271627702857317912021983 210722142298237024222456260226242680296612031234 129613501392142814541471156115781615178712041234 1296135013

30、92142814541471156115781615178712051234 129613501392142814541471156115781615178712061234 129613501392142814541471156115781615178712071837193020112076213121712198232823512405265112081939205822582478221427682777283927962688291612091908 205122772520220428192810283527342560274212101243 133814881647143218

31、361824182717511627173412111243 133814881647143218361824182717511627173412121243 133814881647143218361824182717511627173412131243 133814881647143218361824182717511627173412141243 133814881647143218361824182717511627173412153107 3380350634842659312831673273324031393334总计2397225565273792902126893308103

32、096431972315823092433606由上面计算可知，十二层的最大冷负荷出现在下午六点，其值为33606 W。表3-9 一层冷负荷汇总房间89101112131415161718A6075470202744197743574913808578084779769782797593187827B2955439507469635190442838534795299049757460474192533692C50287033765178867504744679938185827183306115D23412662279928912969302630583072307930813279总计97

33、677119404131832140116128224144808144888140783135676129267130913由上面计算可知，一层的最大冷负荷出现在下午二点，其值为144888 W。表3-10 二层冷负荷汇总房间8910111213141516171820164636816001015801095211091981146571154511153521149111137531138892021159715146201252173922143209752237823014232662346818219总计762339674612170513126013134113563213782

34、9138366138177137221132108由上面计算可知，二层的最大冷负荷出现在下午三点，其值为138366 W。表3-13 六层冷负荷汇总房间891011121314151617186014297758480649046791962883665257040371255706736932154167总计4297758480649046791962883665257040371255706736932154167由上面计算可知，六层的最大冷负荷出现在下午三点，其值为71255 W，并且六至八层为相同层，九到十二为相同层，七到十一层的冷负荷，此处不再一一列出。3.2空调室内湿负荷计算空调房

35、间的湿负荷和冷负荷一样，对于空调系统的规模有着决定性影响。它们是确定空调系统风量和空调设备容量的基本依据。本设计中，湿负荷的计算主要考虑人体湿负荷。对于保持正压的空调房间，只需计算室内湿源每小时散入室内的湿量。本设计属普通舒适性空调，故只需考虑人体的散湿量。3.2.1房间湿负荷的形成1.人体湿负荷2.其他室内湿负荷3.2.2湿负荷计算1.由文献1知，主要计算公式如下： （3-14）式中： 群集系数；（宾馆=0.93，其它都去=0.93） ： 计算时刻空调房间内的总人数； ： 一名成年男子小时散湿量，109g/（h人）（一、二层为商业区，一名成年男子小时显热散热量，184g/（h人）； ：人体显

36、热散热的负荷系数。2湿负荷汇总表表3-24建筑部分湿负荷汇总房间q1(g/h)V(m3/h人)n(人)总湿负荷（g/h）A1842019364150B184406626051C18430134120D1843052030一层小计96351A1848(m3/h.m2)18073620B184303013188二层小计868086011093010033020 六层小计330201201109303146112021093031461120310930297412041093029741205109302974 120610930297412071093031461120810930314611209109303146112101093021340 12111093028531212109302853 12131093028531214109302853 12151093031279十二层小计17323六至八层为相同层，九到十二为相同层，七到十一层的湿负荷，此处不再一一列出。第四章 空调方案的确定4.1空调系统4.1.1空调系统设计的基本原则1.选择空气调节系统时，