空调系统毕业设计.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。本次设计即为上海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费天庠同学的热情帮助，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工程概况建筑为上海某大酒店，共12层，一层有大堂和商场，二层为餐厅、娱乐场所等，三至四层为商务用房，五至十二层标准层，建筑结构相同，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（GB50243-

8、2002）6. 现行其它有关国家规范1.2室外气象参数地点：上海市地理位置：北纬：30。10，东经：121。26，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1005.3hPa30.46.93428.23.2m/s83%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1025.1hPa-43.1m/s75%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/hp）夏季冬季夏季

9、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. 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=0.222. 查文献1中附录2-9可知，外墙选用序号23：厚度= 240mm 传热系数K= 0.71w/( m2) 衰减系数=0.473.

10、查文献1中附录2-9可知，内墙选用序号7：厚度=180 mm 传热系数K=1.54 w/( m2) 衰减系数=0.244. 查文献1中附录2-9可知，窗户选用铝合金双层普通玻璃窗，挂白色塑料百叶，无外遮阳，传热系数K=3.3 W/( m2)5. 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)6.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、二层、三层及四层的大空间采取全空气（一次回风）系统。对三层、四层的商务用房及五至十二层的标准层采用半集中式空调系统（风机

11、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：整栋大楼设置两套冷却水系统，一至四层为一个系统，五至十二层为一个系统。均采用一次泵、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 通风排烟系统公

12、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）；空调系统的冷负荷，应根据所服

13、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，保温材料为沥青矿渣棉毡，保温层厚度为25mm，K=1.17 W/()

14、，衰减率为0.23，延迟时间为10h。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: 窗有效面积系数；单层钢窗0.8

15、5，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。其中外窗采用双层钢框3mm普通玻璃。查表得K=3.3 W/(m2)，Xd=1，Xg=0.76，Cs=0.86， Cn=0.50。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 ；K： 传热系数，；F： 传

16、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： 白炽灯 W=1000NCL

17、Q （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，一般情况下辐射成分占40%，对

18、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、楼板冷负荷舒适性空调地面冷

19、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1201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=0.47，延迟时间=8h，再根据和值得干扰作用时间-时，上海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 t-()333435353

20、6363636363635tn()26F （m2）10.44K（W/( m2)）0.71CLQ（W）52 59 67 67 74 74 74 74 74 74 67 2.西外墙冷负荷查文献1中的K、等值，其中衰减系数=0.47，延迟时间=8h，再根据和值得干扰作用时间-时，上海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-()3435363839414142414140tn()26F （m2）28.08K（W/( m2)）0.71CLQ（W）15

21、9 179 199 239 259 299 299 319 299 299 279 3.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=3.3 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()3031323233343434343433tn()26F（m2）3.6K（W/( m2)）3.3CLQ（W）47.5 59.4 71.3 71.3 83.2 95.0 95.0 95.0 95.0 95.0 83.2 2）日射得热形成冷负荷查文献1得： 有

22、效面积系数Xg：0.88; 内遮阳系数Xz：0.6; 外窗地点修正系数Xd:1; 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。表3-4日射得热形成冷负荷十二层1北窗太阳辐射冷负荷计算时刻(h)8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 F（m2）3.6Xg Xd Xg0.354Jj.(W/m2)748810111111712112011410510495CLQ（W）94 112 129 141 149 154 153 145 134 133 121 4.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

23、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=310.441.54=48.23 W由以上计算可得，内墙、门得冷负荷共计 65.23W表3-5屋面冷负荷屋面冷负荷计算时刻(h)8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 t-()4647484949494949484847tn()26F（m2）30.42K（W/( m2)）0.59CLQ（W）359 377 395 413 413 413 413 413 395 395 377 5.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

24、荷系数X-T取1， 由冷负荷计算公式3-5进行计算，则有： Q=1330.42=395 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=1530.420.70.5=160 W3）人

25、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/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)

26、109109109109109109109109109109109显热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 屋面(W)359 377 395 413 413 413 4

27、13 395 395 395 377 北外墙(W)52 59 67 67 74 74 74 74 74 74 67 西外墙(W)159 179 199 239 259 299 299 319 299 299 279 内墙温差(W)48 48 48 48 48 48 48 48 48 48 48 内门(W)17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 北窗辐射(W)94 112 129 141 149 154 153 136 134 133 121 北窗温差(W)57 71 86 86 100 114 114 114 114 114 100 人体显热(W)113 113 11

28、3 113 113 113 113 113 113 113 113 人体潜热(W)136 136 136 136 136 136 136 136 136 136 136 灯具(W)160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 设备(W)395 395 395 395 395 395 395 395 395 395 395 小计(W)1591 1669 1745 1815 1865 1924 1923 1908 1886 1884 1813 由上面计算可知，1201室的最大冷负荷出现在下午一点，其值为1924 W。表3-8 十二层冷负荷汇总房间89 10

29、11 1213 1415 1617 1812011591 1669 1745 1815 1865 1924 1923 1908 1886 1884 1813 12021407 1466 1525 1561 1592 1614 1613 1606 1577 1577 1530 12031524 1589 1653 1699 1734 1764 1762 1760 1725 1725 1673 12041673 1740 1807 1855 1889 1918 1917 1914 1877 1877 1823 12051705 1771 1837 1880 1911 1934 1933 1927

30、1891 1891 1839 12061705 1771 1837 1880 1911 1934 1933 1927 1891 1891 1839 12071688 1755 1819 1861 1892 1915 1914 1905 1868 1868 1814 12081543 1608 1669 1707 1738 1760 1759 1749 1714 1714 1661 12091407 1466 1525 1561 1592 1614 1613 1606 1577 1577 1530 12101666 1745 1804 1840 1871 1893 1892 1866 1816

31、1816 1749 12111561 1649 1745 1841 1904 1965 1951 1948 1882 1862 1778 12121402 1470 1545 1601 1645 1666 1652 1629 1583 1563 1499 12131519 1592 1673 1739 1787 1816 1802 1783 1732 1711 1642 12141842 1918 2002 2070 2117 2145 2131 2112 2058 2037 1967 12151850 1926 2007 2069 2113 2135 2121 2095 2042 2021

32、1951 12161668 1741 1819 1877 1921 1942 1928 1901 1850 1829 1761 总计25751 26877 28012 28856 29483 29936 29839 29638 28970 28844 27869 由上面计算可知，十二层的最大冷负荷出现在下午一点，其值为29936 W。表3-9 一层冷负荷汇总房间8910111213141516171810117011178141857319075195251991819874196411921319169185871026420645064806541657166316631666166316

33、63166011031026410325103861038610446104461044610446103861038610325104350163595836823373473782938636394103984839732395313819810573209755257806280045816468242081759803827900578014759181063787638375369223536835329354643514834541333653256530987总计17979618444818724618876119134619351619326919151918833218629

34、6180615由上面计算可知，一层的最大冷负荷出现在下午一点，其值为193516 W。表3-10 二层冷负荷汇总房间89101112131415161718201359443610736269363923655436677366773673836576365763641320234850357923665737180376623846939243396813956639365380312037296675282778197980281403821778151680139787627777175675204373983785336400348463480734942346263401932887

35、320873055220549526011728584079249953190568237754668135711总计186110191045194431196627199676201797201119198815195337192611186383由上面计算可知，二层的最大冷负荷出现在下午一点，其值为201797 W。表3-11 三层冷负荷汇总房间8910111213141516171830168046854690469446994703470347054703470346984302124501250112546125571260312614126141261412603126031255

36、230318141829184518551870188018801885188018801865304683468846934697470247064706470847034703469843056044606460836083610361036103610360836083606430661736193621362136233623362336233621362136193307230923432376238924222434243424412407240723733082860229544304093093331415322223299633433333183311731784309685

37、59708757341275395769967777077109757327435573364712673104506345519440654251142473426074229141685405523975238218总计184650188605190788191854194132195962195759194264191479189487184282由上面计算可知，三层的最大冷负荷出现在下午一点，其值为195962 W。表3-12 四层冷负荷汇总房间891011121314151617184016804 6854 6904 6944 6994 7034 7034 7054 7034 7034 6984 40212450 12501