空调系统工艺设计.doc

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1、毕 业 设 计 论 文姓名： 学号： 毕业学校： XX国防工业职业技术学院 学院（系）： 热能工程学院 专业： 供热通风与空调工程技术 题目：某商场空调系统工艺设计 指导老师： 评阅者： 2012年5月西安某商场空调系统工艺设计摘要 本设计为西安市某商场中央空调系统,拟为之设计合理的中央空调系统,为室内工作人员提供舒适的工作环境。该建筑为五层建筑，并有地下室，总建筑面积为8904 m2。该商场一层最大冷负荷为QC=111004.6 W，出现在16：00时，冷负荷指标为：86.0W/m2；二到五层最大冷负荷为QC=114662.3 W，出现在16：00时，冷负荷指标：85.5W/m2；五层最大冷

2、负荷为QC=134609.0 W，出现在21：00时，冷负荷指标：100.4 W/m2。通过计算后整栋商场的热负荷为Q=167103.7 W热负荷指标：27.5 W/m2。各层层高详见图纸，地下室为制冷、空调机房、换热间、水泵房、配电室等，战时为人防工程，和平时期为停车库。 设计内容包括:空调冷负荷的计算；空调系统的划分与系统方案的确定；空调末端处理设备的选型；风系统的设计与计算等内容。本设计依据有关规范考虑节能和舒适性要求，设计的空调系统采用全空气系统。目 录摘要第1章 绪论1.1 空调系统的设计与建筑节能1.2 原始资料第2章 空调负荷计算负荷的计算2.1 夏季冷负荷的计算2.2 冬季热负

3、荷的计算2.3 房间散湿量2.4 新风负荷第3章 空调系统方案的确定和风量的计算3.1 划分空调系统，确定空调方案3.2 确定送风状态点3.3 空调系统运行调节第4章 空调设备的选择4.1 空调机组的选型4.2 冷水机组的选型结论致谢参考文献绪论1.1空调系统的设计与建筑节能空调制冷技术的诞生是建筑技术史一项重大进步，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。但是对空调的依赖也逐渐成为建筑能耗增长的最主要的原因。制冷空调系统的出现为人们创造了舒适的空调环境，但20世纪70年代的全球能源危机，使制冷空调系统这一能源消耗大户面临严重考验

4、，节能降耗成为空调系统设计的关键环节。据统计，我国建筑能耗约占全国总能能耗的35%，空调能耗又约占建筑能耗50%60%左右。由此可见，暖通空调能耗占总能耗的比例可高达22.75%。因此，建筑中的空调系统节能已成为节能领域中的一个重点和热点。于是降低空调能耗也被纳于建筑节能的任务中，如何更好的利用现在的空调技术服务人类同时又能满足建筑能耗的要求，是现阶段专业技术人员的工作要点。而暖通空调设计方案的好坏直接影响着建筑环境的质量和节能状况。随着科学技术的迅速发展以及对节能和环保要求的不断提高，暖通空调领域中新的设计方案大量涌现，针对同一个设计项目，往往可以有很多不同的设计方案可供选择，设计人员要进行

5、大量的方案比较和优选工作，设计方案技术经济性比较正在成为影响暖通空调设计质量和效率的一项重要工作。如何对暖通空调设计方案进行科学的比较和优选，是暖通空调设计人员在实际设计工作中经常遇到的一个重要技术难题。1.2原始资料1.2.1建筑物概况西安某商场，地处陕西省西安市。西安地处我国西北地区，四季分明，夏热冬冷，春秋短暂，雨量大。1.2.2 建筑资料该建筑为五层建筑，并有地下室，总建筑面积为8904m2。各层层高详见图纸。 地下室为制冷、空调机房、换热间、水泵房、配电室等，战时为人防工程，和平时期为停车库。1.2.3 气象资料 本工程提供图纸有：建筑平面图，地下室平面图，屋顶平面图等。西安市室外气

6、象参数见表1-1。表1-1室外气象参数表地理位置（西安）海拔(m)大气压力(Kpa)室外平均风速m/s北纬东经396.8冬季夏季冬季夏季34018108056978.7959.22.62.6 冬季夏季最大冻土深度cm冬季空调室外计算温度（0C）冬季空调室外计算相对湿度%夏季空调室外计算干球温度（0C）夏季空调室外计算湿球温度（0C）夏季平均日较差（0C）-86035.226.08.79室内计算参数见表1-2。表1-2室内计算参数表名称房间用途温度()湿度(%)室内风速m/s夏季办公室2660v0.25冬季办公室1860v0.15（3）水质资料：城市自来水。 （4）冷/热源/电源：根据负荷计算设

7、计制冷站，冷水供回水温度为712/ 220/380V50Hz民用动力电。（5）围护结构资料屋面：加气混凝土保温屋面，厚340mm,II型，k0.83W/m2k外墙：砖泡沫混凝土+木丝板白灰粉刷，II型墙，厚340mm,k0.9 W/m2k外窗：采用塑钢窗，中空玻璃，k3.9 W/m2k，窗高2m门：根据用途不同查有关资料确定传热系数值；内墙：采用200厚KP1型空心砖，k0.58W/m2k，两侧各抹20厚水泥砂浆；楼板：120厚钢筋混凝土楼板，40厚水泥珍珠岩砂浆垫层，k2.0W/m2k楼梯间：为不使用空调区域，内抹30厚保温砂浆。第2章 空调负荷计算2.1 夏季冷负荷的计算冷负荷计算是空调设

8、计及合理选用空调设备的主要依据。从性质上来看，空调冷负荷可分为围护结构冷负荷和室内冷负荷。本设计中利用冷负荷系数法逐时计算空调冷负荷。2.1.1 围护结构冷负荷2.1.1.1 外墙和屋面瞬变传热引起的冷负荷 在日射和室外气温综合作用下，外墙和屋面的逐时冷负荷可按下式计算： (2-1) 式中 QC(t) 外墙和屋面瞬变传热引起的逐时冷负荷，W；A外墙和屋面的面积，； K外墙和屋面的传热系数，W/（mC）；R室内计算温度，C 冷负荷计算温度逐时值，C；根据外墙和屋面的不同类型分别在暖通空调附录24和附录25中查取；修正后的外墙和屋面冷负荷计算温度可按下式计算： (2-2) 修正后的冷负荷计算温度逐

9、时值，C；d 地点修正值见暖通空调附录26；a外表面放热系数修正值，外表面放热系数w=18.6W/mC时，a=1.00；kp吸收系数修正，查表取外墙：kp =0.94，屋面：kp =0.94。2.1.1.2 外玻璃窗瞬时传热引起的冷负荷在室内外温度作用下，通过外玻璃窗瞬时传热引起的冷负荷可按下式计算： (2-3) 式中 Q c(t)外玻璃窗瞬变传热引起的冷负荷，W； Aw窗口面积，；Kw外玻璃窗的传热系数，W/(mk)；根据i=8.7 W/m.k， o=18.62 W/（m.k ）。由附录2-8查得K=3.01 W/（mk）； c(t) 外玻璃窗的冷负荷计算温度逐时值，C，由暖通空调附录2-1

10、0中查得： w玻璃窗传热系数修正值；金属窗框，80%玻璃双层窗，w=1.20； d 窗玻璃地点修正值暖通空调附录2-11查得d =2 C； 2.1.1.3 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引起的冷负荷可按下式计算： (2-4)式中 Ca有效面积系数，暖通空调附录2-15查得，双钢窗Ca=0.75；Cs玻璃窗的遮阳系数，由暖通空调附录2-13查得，3mm厚普通玻璃Cs=0.86；Ci窗内遮阳设施的遮阳系数由暖通空调附录2-14查得；浅色，Ci=0.5；CLQ窗玻璃冷负荷系数，无因次，北区内遮阳，由暖通空调附录2-17查取；Djmax 日射得热因数，W/m；由暖通空调附

11、录2-12查得； A窗口面积，。2.1.1.4 内围护结构冷负荷 通过内围护结构冷负荷可按下式计算： (2-5)式中 K内围护结构（内墙、楼板等）的传热系数，W/mC；A 内围护结构的面积，；o.m夏季空调室外计算日平均温度，C；ta附加温升，可按暖通空调表2-10选取 ；R室内计算温度，C。2.1.2 室内冷负荷2.1.2.1 人员散热引起的冷负荷 （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然散热量，W,见暖通空调表2-13；n室内全部人数；参见人员分布及照明 ；群集系数，见暖通空调表2-12，取=0.93；CLQ人体显热散热热冷负荷系数，由附录2

12、-23中查得。QC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,见暖通空调表2-13。2.1.2.2 照明散热引起的冷负荷 (2-8)式中 照明散热引起的冷负荷，W；N照明灯具所需功率，KW；1镇流器消耗功率系数，当明装荧光灯的镇流器装在空调房间顶棚内时， n1=1.2；当暗装荧光灯镇流器装在顶棚内时，n1=1.0；2灯罩隔热系数，利用自然通风散热于顶棚内时，2 =0.50.6；照明散热冷负荷系数，可由暖通空调附录2-22查得。 下面以一层为例计算冷负荷：外墙冷负荷计算 由暖通空调的附录2-4查得II型的外墙冷负荷计算温度逐时值，即可按式(2-2)算出墙体的逐时冷负荷值，

13、其计算值列入下表2-1中。表2-1西外墙冷负荷时间9:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:0019:00tc()37.336.836.335.935.535.234.934.834.834.935.5td0.9k1k0.94tc()35.91 35.44 34.97 34.59 34.22 33.93 33.65 33.56 33.56 33.65 34.22 tR26K0.9A149.16Qc()1330.1 1276.0 1203.9 1153.4 1102.9 1065.1 1027.2 1014.6 1014.6 1027.2 11

14、02.9 表2-2北外墙冷负荷时间9:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:0019:00tc()32.131.83131.431.331.231.231.331.431.631.8td1.8k1k0.94tc()31.87 31.58 30.83 31.21 31.11 31.02 31.02 31.11 31.21 31.40 31.58 tR26K0.9A186.6Qc()985.1 937.8 811.5 874.6 858.8 843.1 843.1 858.8 874.6 906.2 937.8 表2-3东外墙冷负荷时间9:001

15、0:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:0019:00tc()35.5 35.2 35.0 35.0 35.2 35.6 36.1 36.6 37.1 37.5 37.9 td0.9k1k0.94tc()34.22 33.93 33.75 33.75 33.93 34.31 34.78 35.25 35.72 36.10 36.47 tR26K0.9A153.16 Qc()1132.5 1093.7 1067.7 1067.7 1093.7 1145.5 1210.3 1275.1 1339.8 1391.7 1443.5 表2-4南外墙冷负荷时间9

16、:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:0019:00tc()34.233.933.533.232.932.832.933.133.433.934.4td0.5k1k0.94tc()32.6232.3431.9631.6831.4031.3031.4031.5831.8732.3432.81tR26K0.9A216.35Qc()1288.61233.71160.51105.61050.71032.41050.71087.31142.21233.71325.2外窗瞬时传热冷负荷根据原始资料查得Kw=3.9 W/(m.k)。对金属双框窗应乘以1.

17、0的修正系数。由暖通空调的附录2-10查出玻璃窗冷负荷计算温度,根据式(2-3)计算，计算结果列入下表2-5和2-6中。表2-5南外窗瞬时传热冷负荷 时间9:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:0019:00tc()27.929.029.930.831.531.932.232.232.031.630.8td2tR26Kw3.9*1.0Aw2*2*1.8+4*1.5*2=19.2Qc()292.0374.4441.8509.2561.6591.6614.0614.0599.0569.1509.2 表2-6南外窗瞬时传热冷负荷时间9:0010:

18、0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:0019:00tc()27.929.0 29.930.831.531.932.232.232.0 31.630.8td2tR26Kw3.9*1.0Aw2.7*2+1.5*2=8.4Qc()127.76 163.80 193.28 222.77 245.70 258.80 268.63 268.63 262.08 248.98 222.77 南外窗透入日射得热引起的冷负荷 由暖通空调的附录2-15中查得双层钢窗有效面积系数=0.75，故窗的有效面积Aw=19.2=0.75 19.2=14.4m2。由暖通空调的附录2-

19、13查得遮挡系数=0.86，由附录2-14查得遮阳系数=0.6，于是综合遮阳系数= =0.860.6=0.516；再由暖通空调的附录2-12查得纬度400时南向日射得热因素最大值=599W/M2。因西安地区北纬34018，属于北区，故由附录2-17查得北区有内遮阳的玻璃窗冷负荷系数逐时值CLQ，南外窗透入日射得热引起的冷负荷见表2-7和2-8中。表2-7南外窗透入日射得热引起的冷负荷时间9:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:0019:00CLQ0.170.180.190.20 0.340.560.720.830.770.530.11Dj,

20、max599Cc,s0.516Aw14.4Qc()756.6 801.1 845.7 890.2 1513.3 2492.5 3204.6 3694.2 3427.1 2358.9 489.6 表2-8南外窗透入日射得热引起的冷负荷时间9:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:0019:00CLQ0.40 0.58 0.72 0.84 0.80 0.62 0.45 0.32 0.24 0.16 0.10 Dj,max302Cc,s0.516Aw6.3Qc()392.7 569.4 706.9 824.7 785.4 608.7 441.8 3

21、14.2 235.6 157.1 98.2 人员散热引起的负荷商场属于轻度劳动。查表2-13，当室温为260C时，每人散发的显热量为58W,潜热量为123W,由表查群集系数0.93，由暖通空调的附录2-23查得人员显热散热冷负荷系数逐时值。按式（2-6）和（2-7）计算人体显热散热逐时冷负荷，并列如下表2-4中。表2-9人员散热引起的负荷时间9:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:0019:00CLQ0.55 0.64 0.70 0.75 0.79 0.81 0.84 0.86 0.88 0.89 0.91 qs58n361 0.89Qc(

22、)10249.2 11926.3 13044.4 13976.1 14721.5 15094.2 15653.2 16025.9 16398.6 16585.0 16957.7 ql123Qc39518.7 39518.7 39518.7 39518.7 39518.7 39518.7 39518.7 39518.7 39518.7 39518.7 39518.7 合计49767.9 49767.9 49767.9 49767.9 49767.9 49767.9 49767.9 49767.9 49767.9 49767.9 49767.9 照明散热形成的冷负荷由于明装荧光灯，镇流器装设在办公

23、室内，故镇流器消耗的功率取1.2。灯罩隔热系数取0.8。由暖通空调的附录2-22查得照明散热冷负荷系数，按公式(2-8)计算，其计算结果列入下表2-10中。表2-10照明散热形成的冷负荷、时间9:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:0019:00CLQ0.60 0.87 0.90 0.91 0.91 0.93 0.93 0.94 0.94 0.95 0.95 n11.2n20.8N57746Qc()33261.7 48229.5 49892.5 50446.9 50446.9 51555.6 51555.6 52110.0 52110.0

24、52664.4 52664.4 由于室内压力高于大气压，所以不需要考虑由室外空气渗透所引起的冷负荷。现将各分项计算结果列如下表，并逐时相加，以便求得一层的冷负荷值，见表2-11。表2-11各分项逐时冷负荷汇总表时间11:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:0019:00西外墙负荷1203.9 1153.4 1102.9 1065.1 1027.2 1014.6 1014.6 1027.2 1102.9 北外墙负荷811.5 874.6 858.8 843.1 843.1 858.8 874.6 906.2 937.8 东外窗负荷1067.7 1067.7 10

25、93.7 1145.5 1210.3 1275.1 1339.8 1391.7 1443.5 南外墙负荷1160.5 1105.6 1050.7 1032.4 1050.7 1087.3 1142.2 1233.7 1325.2 西外窗负荷441.8 509.2 561.6 591.6 614.0 614.0 599.0 569.1 509.2 南外窗负荷193.3 222.8 245.7 258.8 268.6 268.6 262.1 249.0 222.8 西窗得日负荷845.7 890.2 1513.3 2492.5 3204.6 3694.2 3427.1 2358.9 489.6 南

26、窗得日负荷706.9 824.7 785.4 608.7 441.8 314.2 235.6 157.1 98.2 灯光负荷49892.5 50446.9 50446.9 51555.6 51555.6 52110.0 52110.0 52664.4 52664.4 人员负荷49767.9 49767.9 49767.9 49767.9 49767.9 49767.9 49767.9 49767.9 49767.9 总 计106091.6 106862.9 107426.9 109361.0 109983.8 111004.6 110773.0 110325.1 108561.4 最 大 值1

27、11004.6综合楼的其它层逐时冷负荷汇总见表2-12。二层到四层的冷负荷一样，其冷负荷见表2-12。表2-12二-四层总负荷汇总表 时间11:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:0019:00西外墙负荷.11097 1050.6 1005.4 969.9 935.7 924.7 924.7 935.7 1005.4 北外墙负荷803.7 867.0 850.3 835.3 835.3 850.3 867.0 898.6 928.5 东外窗负荷1191.2 1191.2 1217.7 1270.6 1336.8 1403.0 1469.1 1522.1 157

28、5.0 南外墙负荷1175.5 1120.3 1065.1 1045.4 1065.1 1100.6 1157.8 1250.5 1343.2 西外窗负荷662.7 763.8 842.4 887.3 921.0 921.0 898.6 853.6 763.8 南外窗负荷151.9 175.0 193.1 203.4 211.1 211.1 205.9 195.6 175.0 北外窗负荷892.8 1029.0 1134.9 1195.4 1240.8 1240.8 1210.6 1150.0 1029.0 西窗得日负荷1268.5 1335.2 2269.9 3738.7 4806.9 55

29、41.3 5140.7 3538.4 734.4 南窗得日负荷555.4 648.0 617.1 478.3 347.1 246.8 185.1 123.4 77.1 东北窗得日负荷476.2 476.2 476.2 443.4 410.5 344.8 262.7 197.1 131.4 灯光负荷49892.5 50446.9 50446.9 51555.6 51555.6 52110.0 52110.0 52664.4 52664.4 人员负荷49767.9 49767.9 49767.9 49767.9 49767.9 49767.9 49767.9 49767.9 49767.9 总 计

30、107935.4 108871.1 109886.9 112391.2 113433.8 114662.3 114200.1 113097.3 110195.1 最 大 值114662.3 表2-13五层总负荷汇总表时间13:0014:0015:0016:0017:0018:0019:0020:0021:00屋面负荷8986.210297.612130.614365.916720.519090.021310.423024.224067.4西外墙负荷1005.4969.9935.7924.7924.7935.71005.41039.61120.4北外墙负荷850.3835.3835.3850.3

31、867.0898.6928.5976.81023.4东外窗负荷1217.71270.61336.81403.01469.11522.11575.01614.71641.2南外墙负荷1065.11045.41065.11100.61157.81250.51343.21435.91508.9西外窗负荷842.4887.3921.0921.0898.6853.6763.8662.7572.8南外窗负荷193.1203.4211.1211.1205.9195.6175.0151.9131.3北外窗负荷1134.91195.41240.81240.81210.61150.01029.0892.8771.

32、7西窗得日负荷2269.93738.74806.95541.35140.73538.4734.4667.6600.9南窗得日负荷617.1 478.3 347.1 246.8 185.1 123.4 77.1 69.4 69.4 东北窗得日负荷476.2 443.4 410.5 344.8 262.7 197.1 131.4 115.0 115.0 灯光负荷50446.9 51555.6 51555.6 52110.0 52110.0 52664.4 52664.4 52664.4 53218.7 人员负荷49767.9 49767.9 49767.9 49767.9 49767.9 4976

33、7.9 49767.9 49767.9 49767.9 总 计118873.1 122688.8 125564.4 129028.2 130920.6 132187.3 131505.5 133082.9 134609.0 最 大 值134609.0注：2层到4层的负荷相同 由以上表格可知： 该商场一层最大冷负荷为QC=111004.6W，出现在16：00时。冷负荷指标：W/m2 该商场二到五层最大冷负荷为QC=111662.3W，出现在16：00时。冷负荷指标：W/m2 该商场五层最大冷负荷为QC=134609.0W，出现在21：00时。冷负荷指标：W/m22.2冬季热负荷的计算建筑物采暖设

34、计的热负荷在采暖通风与空气调节规范中明确规定应当根据建筑物散失和获得的热量确定。冬季热负荷包括围护结构的基本耗热量及加热由门窗缝隙渗入室内的冷空气的附加耗热量。 在工程实际中，围护结构的基本耗热量按一维稳定传热过程计算.即假设在计算时间内，室内、外空气温度和其他传热过程参数都不随时间变化。2.2.1 围护结构基本耗热量 （2-9）式中：QJ围护物的温差传热量，又称维护结构基本耗热量，W；K 围护结构的传热系数，W/(m2.)；A围护结构的面积，m2；R 冬季室内计算温度，；tw 冬季室外空气计算温度，；a 围护结构的温差修正系数，取决于非供暖房间或空间的保温性能以及透气状况。2.2.2 朝向附

35、加耗热量朝向附加耗热量是考虑建筑物受太阳照射影响而对围护结构基本耗热量的修正。不同朝向的围护结构，受到的太阳辐射热量是不同的；同时，不同的朝向，风的速度和频率也是不同的。选用修正率时应考虑当地冬季日照率及辐射强度的大小。东南、西南和南向的修正率宜采用-10%-0，其它的朝向课不修正。不同朝向的修正率见表214。表2-14围护结构的修正率项目朝向方向修正率北、东北、西北朝向0东、西朝向-5%东南、西南朝向-10%-15%南向-15%-25%本设计中，北向取0，东、西朝向取5，南向取-15。2.2.3 高度附加耗热量由于室内温度梯度的影响，往往使房间上部的传热量加大。因此规定：当房间净高超过4米时

36、，每增加1米，附加率为2，但最大附加率不超过15。应注意：高度附加率应加在基本耗热量和其他附加耗热量的总和上。在本设计中，由于建筑物一至十一层层高均未超过4米。因此高度附加率为零。2.2.4 风力附加耗热量风力附加耗热量是考虑室外风速变化而对维护结构基本耗热量的修正。在计算基本耗热量时，外表面换热系数是对应风速约为4m/s的计算值。我国大部分地区冬季平均风速为23m/s。因此规范规定，一般情况下，不必考虑风力附加。在风力和热压造成的室内外压差作用下，室外的冷空气通过门、窗等缝隙渗入室内，被加热后逸出，此部分耗热量为冷风渗透耗热量。为防止外界环境空气进入空调房间，干扰空调房间内温湿度变化而破坏室

37、内洁净度，需要在空调系统中由一定量的新风来保持房间的正压。由于空调建筑室内通常保持正压，因而在一般情况下，不计算门窗缝隙渗入室内的冷空气和由门，孔洞等侵入室内的冷空气引起的耗热量。下面以一层为例进行热负荷计算，其热负荷计算见表2-15。表2-15 一层热负荷围护结构名称西外墙北外窗东外墙南外墙西外窗南外窗楼板面积M2137.98188.52153.16216.3519.28.41143.65室内计算温度18室外计算温度-8室内计算温差（）26传热系数W/(m2)0.90.90.90.93.93.92.0温差修正系数1.01.01.01.01.01.00.4基本耗热量(W)3228.74411.

38、43583.85062.6449.3196.633781.4朝向修正率（%）-50-5-20-5-200风力附加（%）0修正值0.9510.950.80.950.81修正后的热量(W)3067.33902.43404.64050.1426.8157.333781.4高度附加（%）0房间热负荷 (w)48789.8同理可得二到五层热负荷，见表2-16、2-17、2-18、2-19。表2-16二层热负荷围护结构名称西外墙北外窗东外墙南外墙西外窗东北窗南外窗面积M2135.90186.69147.06217.9519.29.66.6室内计算温度18室外计算温度-8室内计算温差（）26传热系数W/(m2)0.90.90.90.93.93