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1、毕 业 设 计 论 文医院中央空调设计张晓强 指导老师姓名： 孙万富专 业 名 称：制冷与空调技术班 级 学 号： 10132118论文提交日期：2013年03月16日论文答辩日期：2012年03月16日2013年 03月 16 日摘 要本设计为舒适性和洁净性空调系统设计。该医院大楼共有5层空调层，主要为手术室、产房、病房、值班室、医生办、护士站等。考虑到其包括洁净性空调和舒适性空调，采用两套空调系统即可。本设计根据该建筑的具体工况，进行了详细的负荷计算，选用了16台空气源热泵机组供冷、供热；由该建筑本身的结构特点采用了全空气集中系统和半集中式系统（风机盘管+新风）；为确保每个房间达到理想的温
2、湿度要求，进行了完善的风、水系统设计以及详细的气流组织、水力计算；为了给病人、医务人员提供一个安全、舒适的住院、工作环境，空调设备、管道等实施了消声、减震和保温措施。本设计介绍了中央空调系统设计的一般过程，详细地对其设计思路进行理论论证和阐述，并对该空调工程进行了优化设计，提出了将通风系统与排烟系统合用的构想。关键词： 舒适性空调；全空气系统（一次回风）；半集中式系统（风机盘管+新风）；加压送风系统。Abstract This design is a comfortable air condition system. This building has 5layers of air condi
3、tion totally with mainly ward, on-duty room, doctor office, nurse station etc,. not including the underground layer(engine room). In consideration of armed police hospital for intermediate construction, it is enough to adopt a set of air condition system. According to the concrete work condition of
4、the building, we carry on a detailed burden calculation to the air conditioner load and choose to use Tecka screw water chilling unit and Shente electrode boiler to provide cold and heat water concretely; we also adopt the whole air concentration system and the half concentration type system (breeze
5、 machine dish tube and breeze) according to the structure characteristics of the building; in order to make sure that every room can up to the humiture requirement, this design makes a perfect design to thewind and water system and a particular calculation to the air flow organization and waterpower
6、; it also takes the measures such as noise elimination, shock attenuation and heat insulating material for the air conditioning units and pipes and the design of defending row smoke in the underground cold water engine, stairs, elevator room is also adopted. Thisdesign introduces the general process
7、, expounds the design reason particularly from its theory, it also makes the optimal design to this air conditioner project and put forward a plan to share ventilation system and smoke extraction system.Keywords: comfortable air condition, the whole air system (whether one back to wind), half a cent
8、ralized type system (air blower serpentine + new trend), water chilling unit, air supply system with pressure 目 录前 言1第一章 原始资料31.1 工程名称及概况：31.2 气象资料：31.2.1室外设计参数31.3室内设计参数41.4 动力资料：41.5 设计依据：51.6 筑基础资料：5第二章：负荷的计算921空调负荷计算的基本构成92.1.1 房间冷负荷的构成92.1.2 房间湿负荷的构成92.1.3空调系统冷负荷的构成92.1.4本设计要考虑的负荷102.2空调冷负荷计算10
9、2.2.1 谐波反映法计算冷负荷102.2.2 外墙和屋顶负荷计算102.2.3 内墙冷负荷计算102.2.4 玻璃窗传热引起的冷负荷112.2.5 人员散热引起的冷负荷112.2.6 照明得热所形成的冷负荷112.2.7设备负荷122.2.8新风冷负荷122.2.9建筑供冷设计负荷概算122.3计算结果132.3.1 详细计算房间室内冷负荷计算132.3.2 详细计算房间计算结果182.3.3 围护结构详细计算结果18第三章 空调系统方案的选择193.1空调系统的分类193.1.1按空气处理设备的设置分类193.1.2 按负担室内负荷所用的介质种类分类193.1.3 根据集中式空调系统处理的
10、空气来源分类203.2 常用空调系统的比较和适用性203.3普通集中式空调系统233.3.1 风系统的系统图示和焓湿图上夏季过程的确定表示233.3.2 一次回风系统夏季设计工况所需的冷量233.4半集中式空调系统243.5 风机盘管的构造和特点243.5.1 构造243.5.2 特点243.6 风机盘管机组新风供给方式及设计原则243.7 有关风机盘管的基本术语：253.8 集中式空调系统的划分原则253.9 空调系统的选择原则：263.9.1 空调系统的选择263.9.2 当室内负荷变化的随机性较高且幅度较大时，宜采用变风量空调系统。263.10空调系统选择结果27第四章 净化空调方式28
11、4.1系统划分284.1.1产房与人流室284.1.2手术室294.1.3洁净走廊304.2洁净度保证304.3洁净区温和湿度保证304.4细菌浓度的保证31第五章 气流组织32第六章 风管布置和空调水系统水力计算336.1风管布置336.1.1风道设计原则336.1.2 通风管道的选择346.2空调水路水力计算366.2.1设计的主要原则如下366.3凝结水管水力计算45第七张 空调系统的消声477.1空调系统的噪声源477.2空调系统噪声自然衰减477.3消声措施487.4空调系统中消声器消声量的确定49第八章 空调系统的减震508.1 减振器使用应注意的问题508.2各种减振措施的使用要
12、求51第九章 空调系统的防火排烟529.1防火分区的划分方法529.2防烟分区的划分方法529.3防火阀的设置529.4自然排烟系统设计539.4.1自然排烟的方式539.4.2可以自然排烟的部位及开窗面积规定539.4.3自然排烟设计要点549.5机械排烟系统设计549.5.1机械排烟的方式549.5.2机械排烟的部位549.5.3 机械排烟系统排烟量的确定54第十章 空调系统的管材及附件5610.1空调系统的管材5610.2空调系统的附件56第十一章 空调系统的保温与防腐5710.1空调系统的保温5710.1.1空调系统保温的目的5710.1.2 设置保温的原则5710.1.3保温材料的选
13、择原则5710.2空调系统的防腐5810.2.1 常用的耐腐蚀涂料5810.2.2管道防腐措施58第十二章 结束语59前 言本设计的课题是：无锡-医院中央空调设计。 设计的主要目的是通过实际的工程设计更加深刻理解学过的基础理论和专业知识，是一个理论联系实际的过程，以便在以后的实际工作中解决实际出现的各种问题。通过这一环节来增强自己的理论知识，加强我们对暖通空调设计现状和未来发展趋势的了解，方便我们以后的学习和工作。随着国民经济的发展和人民物质文化水平的不断提高，空调的应用以不再限于必要的工艺过程所需的环境控制和居住建筑室内创造舒适的环境，而是越来越普及寻常百姓家，成为提高他们生活质量的一部分。
14、空气调节(Air Conditioning)的意义在于“使空气达到所要求的状态”或“使空气处于于正常状态”。据此，一个内部受控的空气环境，一般是指在某一特定空间内，对空气温度、湿度、空气流动及清洁度进行人工调节，以满足人体舒适和工艺生产过程的要求。现代技术发展手段有时还要求对空气的压力、成分、气味及噪声等进行调节与控制。由此可见，采用技术手段创造并保持满足一定要求的空气环境，乃是空气调节的任务。本医院通过设计采用风机盘管加新风系统形式，给各个房间提供适宜的温度，湿度等，满足人们舒适性和洁净性要求，并且可以充分利用建筑物的余热，在节能方面更为优越。在选择设备时，在满足各个指标的情况下，应选择功率
15、相对较小的设备，以使电能消耗降低到相对较低状态。并且节能建筑是以后建筑的大趋势，而暖通设备在建筑的节能方面又占有相当大的比重，随着能源的日趋紧张，在满足建筑物用途的基础上，应尽量作到节约能源。空调负荷在建筑物的整体能耗中占有相当大的比例，约为5070%，降低空调的能耗对建筑物的节能很重要的作用。由于建筑本身功能性房间较多，本设计除二三层的要求洁净房间均采用风机盘管加新风机组系统。选用风机盘管系统具有以下优点：1) 布置灵活性大，节能效果好，各房间能根据室内负荷情况单独调节温湿度，房间不使用时可以关掉机组，不影响其他房间的使用；2) 各空调房间互不相通，不会相互污染；3) 节省运行费用，运行费用
16、与单风道系统相比约低20%30%，比诱导器低10%20%，而综合投资费用大体相同，甚至略低；4) 可以承担80%的室内负荷，与全空气系统相比可节省空间；5) 只需要新风机房，机房面积小，风机盘管可以安装在空调房间内6) 机组定型化、规格化、易于选择安装，安装投产较快；7) 使用寿命长。根据本工程使用功能和性质，分舒适性空调和净化空调。本工程除门厅、配电间、储藏室、杂物室、家属等候区、衣物储藏室、洗衣房、内区小厕所等辅助用房外，一般功能用房均设置舒适性空调。一层，高4米、面积1005，为了达到美观一楼使用全部吊顶；即室内机使用下送风能达到工作区，使空气能达到舒适性空调的要求并且费用便宜。其余每层
17、层高3.4m，为了达到美观其他楼层使用局部吊顶，即室内机使用侧送风能达到工作区和达到舒适性空调的要求。二层产房、人流室及周围走廊、三层手术室及周围走廊设净化空调系统。设置舒适性空调的场所均设空调新风系统。设置净化空调的空间设排风热回收型新风换气机供给新风。每层均设一台新风机组房间噪声太大，舒适性就会下降，为了降低噪声，新风机组后设置消声器，水系统采用同程式系统。为了降低能源损耗，冷冻水管道均做保温。在设计过程中，曾广泛咨询过各位专业老师，给本设计提供了宝贵意见，也得到很多同学的帮助与支持，在此一并致谢。限于实践经验的不足，本设计存在一定的缺点和错误，望各位老师指正。第一章 原始资料1.1 工程
18、名称及概况：本工程位于无锡，建筑面积为6026，建筑高度23m，空调总面积4356。舒适性空调总冷负荷为1401kw；洁净性空调为90kw。第一层层高4m，其余每层层高3.4m。第一层主要是大厅、药房、留观室、急诊抢救室等，第二层主要是产区与病房，第三层是手术区和病房，第四、五层为病房。制冷机房设在顶层，膨胀水箱布置三层外屋面。空调区域分为普通中央空调区域和手术部净化区域。手术部净化区域位于病房楼第二三层西北角，建筑面积约450平方米。其中设置级手术室2间；级手术室3间；和二三层洁净走廊。净化机房位于三层西面技术夹层，面积约为50 ，机房南侧外屋面布置过渡季节空调冷热源机组。1.2 气象资料：
19、1.2.1室外设计参数表1.2.1夏季室外平均每年不保证50h的湿球温度地理参数室外计算相对湿度276北纬东经海拔冬季空气调节最热月月平均夏季通风284810436340.8828266室外计算（干球）温度室外风速采暖冬季通风夏季通风冬季空气调节夏季空气调节夏季空气调节日平均冬季夏季2830233.230.10.81.3日平均温度5的天数日平均温度5期间内的温度最热月平均温度年平均温度最大冻土深度极端最低温度极端最高温度403.926.918.0-3.039.5主要风向及频率年主导风向及其频率大气压力冬季夏季风向频率风向频率风向频率冬季夏季CNE7 59C NWNNW22 15C NW NNW
20、49 66982.0964.9大气透明度冬季日照率计算日较差0.727%6.01.3室内设计参数舒适性空调的室内设计参数为： 夏季： 温度 2428 相对湿度 4065 风速 0.3 m/s 冬季： 温度 1822 相对湿度 4060 风速 0.2 m/s 根据本设计具体情况参数选用如下： 表1.2.2室内设计参数相对湿度风速冬季夏季冬季夏季冬季夏季222650600.2 m/s0.2 m/s1.4 动力资料：冷源：冷水机组进水温度7,回水温度12,温差=5水源： 城市自来水。电源：220/380v交流电1.5 设计依据：本工程暖通空调设计根据甲方提供的委托设计任务书,并依照暖通现行国家颁发的
21、有关规范,标准进行设计，具体为： 1.采暖通风与空气调节设计规范（GB500192003） 2.建筑设计防火规范（GBJ1687）（2001年版） 该设计中采用的计算方法和数据依据主要来源于张萍主编的简明空调设计手册12,还有其他的一些相关资料。1.6 筑基础资料：（1）外墙：选用20mm厚外粉刷，240mm厚砖墙，20mm厚内粉刷。 外墙参数 表1.2.3编号（mm）K（W/m2）（h）t（h）442401.950.3512.98.52.02.0墙体负荷温差 表1.2.4 时刻8:009:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:0019:00
22、20:0021:0022:00t-西北99888888891011121313t-东北888899101011111212121313t-东南988899101112121313131413t-西南1098888889101112131414楼板负荷温差(中型) 表1.2.51002003004005006007008000.6455444455 续表90010001100120013001400150016000.6466777888 续表170018001900200021002200230024000.6487776665（2）窗材： 6mm厚普通玻璃，铝合金，采用中间色浅蓝布帘作为内遮
23、阳 表1.2.6（mm）CnCsXg60.500.890.85 地点修正系数 表1.2.7方位SSE SWE WNE NWNXd0.830.940.991.031.00 高层建筑窗户的计算传热系数K(单层金属窗，室外风速3m/s) 表1.2.8外窗中心距室外地坪高度（m）1.54.57.510.513.516.519.522.525.528.5K (W / m2)6.46.46.46.46.46.46.56.56.56.5外窗中心距室外地坪高度31.534.537.540.543.546.549.552.555.558.5K (W / m2)6.56.56.66.66.66.66.66.76.
24、76.7 窗户日射温差 表1.2.9时刻8:009:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:0019:0020:0021:0022:00Jj(西南)5064778611517322725425022015478605041Jj(西北)50647785919312618823824921284625242Jj(东南)20224024521917013812611396785640312722Jj(东北)22921316412912412111310288715034282320 窗户传热温差 表1.2.10t-0.2122.83.64.24.75
25、5.14.91.83.93.22.51.91）外墙：外墙为厚度为240mm的红砖墙，墙外表面为水泥砂浆抹灰加浅色喷浆，墙为厚为70mm的加气混凝土保温层，内粉刷加油漆。查实用供热空调设计手册1表11.4-1可知 ：传热系数 ，衰减系数 ，衰减度 ，延迟时间 ，放热衰减度。2) 内墙：240厚砖墙 查实用供热空调设计手册表11.4-1可知：传热系数，衰减系数，衰减度，延迟时间 , ，放热衰减度。 3) 屋顶：保温材料为沥青膨胀珍珠岩 查实用供热空调设计手册表11.4-2可知，传热系数 ，衰减系数，衰减度，延迟时间， 。4) 外窗：单层钢窗6mm米厚的吸热玻璃，内有活动百叶窗遮阳 查实用供热空调设
26、计手册1表3-1可知，窗户的传热系数 。查实用供热空调设计手册表11.4-11可知:窗户的构造修正系数 。5) 内门: 普通木质内门 查简明空调设计手册12表2-3可知,木内门的传热系数。内墙的，楼板的，查实用供热空调设计手册1表 可知，该建筑属于中型类房间。第二章：负荷的计算21空调负荷计算的基本构成空调房间冷（热）、湿负荷是确定空调系统送风量和空调设备容量的基本依据。在室内外热、湿量作用下，某一时刻进入一个恒温恒湿房间内的总热量和湿量称为在该时刻的得热量和得湿量。当得热量为负值时称为耗（失）热量。在某一时刻为保持房间恒温恒湿，需向房间供应的冷量称为冷负荷；相反，为补偿房间失热而需向房间供应
27、的热量称为热负荷；为维持室内相对湿度所需由房间除去或增加的湿量称为湿负荷。2.1.1 房间冷负荷的构成空调房间的得热量由下列各项得热量组成：1) 通过围护结构传入室内的热量，包括通过外窗、外墙进入室内的太阳辐射热量和传热量；2) 人体、照明设备、各种工艺设备及电气设备散入房间的热量。3) 食品或物料的散热量；4) 渗透空气带入室内的热量；5) 伴随各种散湿过程产生的潜热量。确定房间计算冷负荷时，应根据上述各项得热量的种类和性质，以及房间的蓄热特性，分别逐时叠加，找出综合最大值。2.1.2 房间湿负荷的构成房间散湿量由以下各项散湿量构成：1) 人体散湿量；2) 渗透空气带入室内的湿量；3) 化学
28、反应过程的散湿量；4) 各种潮湿表面、液面的散湿量；5) 食品或其他物料的散湿量；6) 设备散湿量。确定房间计算湿负荷时，应根据上述湿源的种类，选用不同的群集系数、负荷系数和同时使用系数，分别逐时计算，然后逐时叠加，找出综合最大值。 2.1.3空调系统冷负荷的构成空调系统的冷负荷，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式，按各房间逐时冷负荷的最大值或各房间计算冷负荷的累加值确定，并应计入新风冷负荷以及通风机、风管、水泵、冷水管和水箱温升引起的附加冷负荷。2.1.4本设计要考虑的负荷根据实际情况，本设计中冷负荷需考虑围护结构传热、人体负荷、照明负荷、设备负荷等，并忽略内墙间的相互
29、传热。湿负荷只考虑人体和较大液面的散湿，其余则忽略不记。2.2空调冷负荷计算工程中常采用两种冷负荷计算方法：一为谐波反映法，一为冷负荷系数法。为简化计算，本设计中采用谐波反映法详细计算一层和五层冷负荷，其余按建筑面积冷指标法计算。2.2.1 谐波反映法计算冷负荷2.2.2 外墙和屋顶负荷计算通过外墙传入房间而形成的冷负荷属于不稳定传热，则不能采用稳定传热的方法来计算而应该采用谐波反应法来计算。工程上一般都采用简化的计算方法。CLQ=KFt- 式中CLQ外墙冷负荷，W；计算时刻，h； 围护结构表面受到周期为24小时谐性温度波作用，温度波传到内表面的时间延迟，h；- 温度波的作用时间，即温度波作用
30、于围护结构内表面的时间，h；K 围护结构传热系数，Wm2K；F 围护结构的计算面积，m2；t-作用时刻下围护结构的冷负荷计算温差，简称负荷温差。2.2.3 内墙冷负荷计算内墙的传热属于一维稳定传热，因此按一维稳定传热来进行计算。根据参考文献1可得计算公式为：Q=KFt 式中Q 内墙传热冷负荷，W；K 窗的传热系数，Wm2KF 围护结构的计算面积，m2；t 室内外的温差，；若两相邻房间都进行空调，并且两房间之间的温差5，则不计算他们相互之间的传热量；若温差5，则应该进行计算。为简化计算，认为两内墙之间的温度相差不大，忽略传热量。2.2.4 玻璃窗传热引起的冷负荷根据参考文献1可知，窗户应将瞬变传
31、导得热和日射得热形成的冷负荷分开计算。( 1 )瞬变传热引起的冷负荷瞬变传热引起的冷负荷由以下公式计算可得：CLQc=KFt 式中CLQc 玻璃窗瞬变传热引起的冷负荷，W； K 窗户的传热系数，Wm2K；F 窗口的面积，m2。t 计算时刻的负荷温差，。（2）外窗日射得热形成的冷负荷窗户日射得热形成的冷负荷可按以下公式进行计算：CLQj=xgxdcncsFJj 式中xg 窗户的有效面积系数；xd 地点修正系数；cn 窗内遮阳设施的遮阳系数；cs 窗玻璃的遮挡系数；F 窗户的面积，m2；Jj计算时刻时透过单位窗口面积的太阳辐射热形成的冷负荷，简称负荷强度，Wm2。2.2.5 人员散热引起的冷负荷
32、人体散热形成的冷负荷与年龄、衣着、性别、劳动强度以及环境条件（温、湿度）等多种因素相关。为了实际计算方便，可以以成年男子为基础，乘以考虑了各类人员组成比例的系数，称群集系数。可按以下公式进行计算：Qr=qnn 式中Qr 人体散热形成的冷负荷，W； q 不同室温和劳动性质时成年男子的散热量，W； n 室内全部人数； n 群集系数， 2.2.6 照明得热所形成的冷负荷照明设备散热量属于得热，虽然得热量随时间变化不大，但仍看为不稳定得热。因不知室内灯具数量以及消耗功率，因此对照明得热形成的冷负荷进行估算，查参考文献1表111-15可知，医院中照明的估算值为q=40W/ m2，办公室以及其他房间中照明
33、的估算值为q=20W/ m2。2.2.7设备负荷由于此设计中建筑屋内设备不详，因此对其进行估算。每平方米按1520W估算。2.2.8新风冷负荷 新风冷负荷可按下式计算：Q = GW (iwiN) 式中GW 新风量，kg/s ； iW ,iN 室内、室外空气焓，kJ/kg。2.2.9建筑供冷设计负荷概算在工程建设初期，鉴于许多技术条件尚未明确，欲进行准确的复核计算是不现实的，为配合项目规划、方案设计、报审及招标之需，只能借助一些概算方法与指标来预估设计负荷，进而估定其设备容量、机房面积和投资费用等内容。根据国内民用建筑采暖通风设计技术措施一书介绍，民用建筑空调冷负荷必要时可参考下列方法之一进行概
34、算：1) 经验公式法该方法系将整个建筑物看成一个大空间，按各朝向概算出围护结构总冷负荷Qw再加上每个人116.3w估计的室内人员（总数n）散热冷负荷，然后将结果乘上一个考虑新风冷负荷的附加系数1.5，从而获得建筑物总的供冷设计负荷概算值。其经验公式可表达为：Qcl（Qw116.3n）1.5 2) 建筑面积冷指标法计算冷负荷该方法系以国内现有一些旅馆建筑按建筑总面积给出的冷负荷经验指标为基础，对其他建筑则乘以适当的修正系数，从而即可方便地概算出各类建筑物总的供冷设计负荷。为简化计算，本设计中除一层、五层详细计算外，其余各层冷负荷均按建筑面积冷负荷法概算。计算公式如下： Q = F q 式中Q室内
35、冷负荷概算值，W; F房间面积，m2; q单位概算指标 W/ m2。而本设计无需进行以上两种方式概算。2.3计算结果2.3.1 详细计算房间室内冷负荷计算3.1.1 详细计算房间所有外围护结构负荷种类汇总最大负荷及出现时刻及设计要求表2.2.1 建筑物所有房间负荷统计 冬季负荷统计参数冬季总热负荷(含新风/全热)(W)冬季室内热负荷(全热)(W)冬季总湿负荷(含新风)(kg/h)冬季室内湿负荷(kg/h)冬季新风量(m3)冬季新风热负荷(W)1001值班室40132379-0.8620.42515016341002注射室26921712-0.5170.255909811003护士站301917
36、12-0.690.3412013071004清创室26921712-0.5170.255909811005治疗室26921712-0.5170.255909811006急诊抢救室45523244-0.690.3412013071007诊室一25761596-0.5170.255909811008诊室二25761596-0.5170.255909811009留观一25761596-0.5170.255909811010留观二30852105-0.5170.255909811011留观三25311551-0.5170.255909811012留观四24531473-0.5170.255909811
37、013中西药房和值班室二51223161-1.0350.5118019611014收费处1924943-0.5170.255909811015医生办公室33442036-0.690.3412013071016观察一33442036-0.690.3412013071017观察二39662005-1.0350.5118019612001产房二1678698-0.5170.255909812002产房一1876896-0.5170.255909812003人流室2017709-0.690.3412013072004医生办公室23641383-0.5170.255909812005病房值班室23631382-0.5170.255909812006病房五23631382-0.5170.255909812007病房四28511871-0.5170.255909812008病房三22681287-0.5170.255909812009病房二22611281-0.5170.255909812010病房一22811301-0.5170.255909812011产检室22811301-0.5170.25590981
