2022年清华大学暖通空调毕业设计.docx

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1、2022年清华大学暖通空调毕业设计 1.工程概况及主要设计参数 1 1.1工程概况 1 1.2基本设计参数 1 1.3设计依据 3 2.空调系统的负荷计算 3 2.1空调房间的冷负荷计算 3 2.2湿负荷计算 8 2.3热负荷计算 9 3系统方案确定 18 3.1系统的分区 18 3.2空调系统的分类 19 3.3空调系统的比较 20 3.4空调系统方式的确定 24 3.4空调房间送风量的确定 27 3.5空气处理设备选型 29 4.室内气流组织形式的确定及计算 33 4.1送、回风口的型式 33 4.2气流组织形式 35 4.3气流组织的设计计算 38 5水系统设计 44 5.1水系统简介

2、44 5.2水系统的管路设计计算 49 5.4空调水系统水力计算 51 5.5系统管材的选择 53 6.风管的布置及其水力计算 54 6.1风管设计的基本学问 54 6.2风管的水力计算 57 7.空调制冷机房设计 62 7.1空调冷水系统 62 7.2热水循环系统 -65- 7.3冷冻水系统设计 -67- 7.4冷却水系统 -70- 7.5循环水系统的补水、定压与膨胀 -73- 7.6管道的水力计算 -75- 8系统保温及消声、减震 -78- 8.1管道及设备的保温 -78- 8.2空调系统的消声 -78- 8.3空调装置的减振 -80- 参考文献 -110- 1.工程概况及主要设计参数 1

3、.1工程概况 本设计为北京某养老院空调系统设计。该养老院位于北京市，总建筑面积为9100平方米。建筑物主楼高度为35.9m,地下一层高为3.9m，地上九层层高为3.7，共9层，并且有四层裙房，属于一座综合性的住宅楼。 1.2基本设计参数 地理位置：北京，东经120.33度；北纬36.06度；从GB50019-2003采暖通风与空气调整设计规范查得基本设计参数。 1.2.1室外计算参数 夏季： （1） 夏季空调室外计算干球温度29 （2） 夏季空调室外计算日平均温度27.2 （3） 夏季空调室外计算湿球温度26 （4） 夏季空调室外计算相对湿度85% （5） 夏季大气压力99.72kpa 冬季：

4、 （1） 冬季空调室外计算温度-9 （2） 冬季采暖计算温度-6 （3）冬季空调室外计算相对湿度64% （4）冬季室外大气压力101.69kpa （5）冬季室外风速6.5m/s 1.2.2室内设计参数 室内设计计算参数举荐值见表1-1。 表1-1 室内计算参数 房间类型 夏季 冬季 温度/ 相对湿度（%） 气流平均速度/ 温度/ 相对湿度（%） 气流平均速度/ 新风量/m3/ 卧房 26 55 0.25 20 40 0.15 50 一般办公室 26 55 0.25 20 40 0.15 30 餐厅 25 55 0.25 21 40 0.15 30 会议室 27 55 0.25 22 40 0.

5、15 30 陈设室 27 50 0.2 17 45 0.15 30 档案室 26 50 0.2 14 50 0.15 30 大厅 27 55 0.2 19 50 0.15 30 限制室 25 50 0.2 19 50 0.15 25 照明、设备：由建筑电气专业供应，依据公共建筑节能设计标准GB50189-2022附录B围护结构热工性能的权衡计算，各房间的照明功率和设备功率按下表进行估算。 表1-2 各房间照明功率密度值 房间类型 办公室 会议室 卧房 餐厅 陈设室 门厅 走廊 照明密度 18 18 15 13 18 15 5 表1-3 各房间设备功率密度值 房间类型 办公室 会议室 卧房 餐厅

6、 门厅 其他 设备密度 13 5 13 5 5 5 1.3设计依据 采暖通风与空气调整设计规范GB50019-2003； 住宅设计规范GB500960-1999； 公共建筑节能设计标准GB50189-2022； 暖通空调制图标准GB/T50114-2001； 好用供热空调设计手册； 暖通空调常用数据手册 2.空调系统的负荷计算 2.1空调房间的冷负荷计算 空调房间的冷负荷包括建筑围护结构传入室内热量（室内外空气温差经围护结构传入的热量和太阳辐射进入的热量）形成的冷负荷，人体散热形成的冷负荷，灯光照明散热形成的冷负荷，以及其它设备散热形成的冷负荷。 目前，空调系统冷负荷的计算方法有两种，一种是冷

7、负荷系数法，一种是谐波反应法，本次设计采纳冷负荷系数法来计算房间的冷负荷。 冷负荷包括以下几种： （1）通过维护结构传入室内的热量； （2）透过外窗、天窗进入室内的太阳辐射热量； （3）人体散热量； （4）照明、设备等室内热源的散热量； （5）新风带入室内的热量。 2.1.1空调冷负荷基本计算公式 （1）墙体或屋面传热的热引起的冷负荷 公式（2-1） 式中K 墙体或屋面的传热系数，由查暖通空调常用数据手册表4.1-20查得； A 墙体或屋面的传热面积，； 室内设计计算温度，； 墙体或屋面冷负荷计算温度，； 冷负荷计算温度地点修正系数， 外表面放热系数的修正值， 外表面汲取系数修正值：计算墙体时

8、：中色，=0.97，浅色=0.94，计算屋面时，中色=0.94，浅色=0.88。 以房间202为例，计算房间的冷负荷。该房间有南外墙、东外墙和西外墙，由设计原始资料可知，各个外墙的传热系数，传热修正值，由室外气候条件得室外计算温度，由公式（2-1）得北外墙的瞬时冷负荷，填入附表1中。 （2）玻璃窗逐时传热得热引起的冷负荷 公式（2-2） 式中， 窗的传热系数，； 窗的传热面积，； 玻璃窗传热系数的修正值，由暖通空调附录2-15查得，本设计采纳的是单层窗，金属窗框，80%玻璃，=1.00； 玻璃外窗的冷负荷温度的逐时值，由暖通空调附录2-10查得； 窗的冷负荷计算温度地点修正值，由暖通空调附录2

9、-11查得； 室内计算温度，。 将以上数据列入附表6中。 （3） 玻璃窗日射得热引起的冷负荷 公式（2-3） 式中， 不同纬度带各朝向7月份日射得热因数的最大值，由暖通空调附录2-16查得； A 玻璃窗的面积； 有效面积系数，由暖通空调附录2-15查得； ， 玻璃窗遮挡系数和窗内遮阳设施的遮阳系数，由暖通空调附录2-13，2-14查得； 玻璃窗冷负荷系数，本设计采纳的是北区有内遮阳设施，所以由暖通空调附录2-17查得。 北京位于北纬36.06，属于北区。查表得南窗的=261.8，西窗的=580。将上述数据填入附表4、5中。 （4）内墙冷负荷 公式（2-4） 式中，内围护结构的传热系数，； 内围

10、护结构的面积，； 夏季空调室外计算日平均温度，； 附加温升，； 室内设计计算温度，。 由设计原始资料中内墙的结构可得其传热系数，楼梯间、卫生间可当作走廊算，取，依据公式（2-6）可得Q=257.08W。 （5）照明得热引起的冷负荷 照明冷负荷 白炽灯：公式（2-5） 荧光灯：公式（2-6） 式中，灯具散热形成的逐时冷负荷，； N照明灯具所需功率，； 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内时，取=1.2；当暗装荧光灯镇流器装在顶棚内时，取=1.0； 灯罩隔热系数，当荧光灯罩上部穿有小孔，可利用自然通风散热于顶棚内时，取=0.50.6；而荧光灯罩无通风孔时=0.60.8； 照明散热

11、冷负荷系数。 由表1-3可知大包间的照明密度为，从而计算出大包间照明散热量N=13128.2=1666.6W，照明灯具为荧光灯暗装，取=1.0，=0.8，依据公式（2-10）计算得房间照明冷负荷，并计入附表5中。 人体得热引起的冷负荷 本项负荷包括两部分，有人体显热散热冷负荷和人体潜热散热冷负荷。1）人体显热散热冷负荷 公式（2-7） 式中，人体显热散热形成的逐时冷负荷，； 不同室温柔劳动性质成年男子显热散热量，； 室内全部人数； 群集系数； 人体显热散热冷负荷系数。 2)人体潜热散热冷负荷 公式（2-8） 式中，人体潜热散热形成的冷负荷，； 不同室温柔劳动性质成年男子潜热散热量，； 同公式（

12、2-7）。 由暖通空调（其次版）表2-13得在大厅中属于极轻劳动，室温为26的条件下，成年男子散热量，散湿量，群集系数，大包间中人数90。依据公式（2-7）和（2-8）可得人体散热逐时冷负荷，并计入附表4中。 设备冷负荷（） 公式（2-9） 式中，设备冷负荷,； 设备的实际显热散热量，； 设备散热冷负荷系数。 由表1-4可知办公室的设备密度为，从而计算出办公室设备散热量Q=5128.2=641W，依据公式（2-11）计算出房间设备冷负荷，并计入附表6中。 新风冷负荷（） 公式（2-10） 式中，夏季新风冷负荷，； 新风量，； 室外空气的焓值，； 室内空气的焓值，。 依据原始资料和设计举荐室内温

13、度和相对湿度，从焓-湿图中查得室内、室外的空气焓值，查得规范举荐的大包间的新风量为20，据公式可得新风冷负荷=90201000/36001.185=25559W，得到新风负荷面积指标为。 最终将该房间的各项冷负荷逐时相加，得到该空调房间的夏季空调冷负荷，将结果列入附表7中。从附表7中可以看出该空调房间的最大冷负荷为39868W，最大负荷值出现在13:00。可得到冷负荷面积指标。 2.2湿负荷计算 空调房间的湿负荷和冷负荷一样，对空调系统的规模有着确定行的影响。空调湿负荷是指空调房间内湿源（人体散湿、放开水池或水槽表面散 湿、地面积水等）向室内的散湿量。 （1）人体散湿量： 公式（2-11） 式

14、中，人体散湿量，； 成年男子的小时散湿量，； 同公式（2-7）。 依据暖通空调（其次版）表2-13，选取设计温度为25条件下大包间内成年男子散湿量为，依据公式（2-15）可得人体的湿负荷为。 （2）放开水表面散湿量： 公式（2-12） 式中：放开水表面的散湿量，； 放开水表面单位面积蒸发量，； A蒸发表面面积，。 由于大包间中很少有大面积的放开水表面，所以此项不计。 2.3热负荷计算 2.3.1建筑供暖设计热负荷基本公式 （1）外围护结构的基本耗热量： 公式（2-13） 式中围护结构的温差修正系数；是用来考虑供暖房间并不干脆接触室外大气时，围护结构的基本耗热量会因内外传热温差的减弱而削减的修正

15、，其值取决于邻室非供暖房间或空间的保温性能和透气状况。 围护结构的传热系数，； 围护结构的计算面积，； 冬季室内空气的计算温度，； 冬季室外空气的计算温度，； （2）围护结构的附加（修正）耗热量 1）朝向修正耗热量 朝向修正耗热量是基于太阳辐射得热量对房间供暖的有力作用和各朝向房间温度平衡要求而提出的对各部分基本耗热量的附加（或附减）百分率。各朝向修正耗热量如表2-2所示。 2）风力附加耗热量 风力附加耗热量是考虑室外风速超出常规而对围护结构基本耗热量的修正。由于我国大部分地区冬季室外平均风速大多在23m/s左右，一般建筑不考虑风力附加。 表2-1 围护机构基本耗热量的附加（或附减）百分率 围

16、护结构朝向 朝向修正率 北、东北、西北 010 东、西 -5 东南、西南 -10-15 南 -15-30 3）高度附加耗热量 高度附加耗热量是在考虑房间高度过大时，由于存在竖向温度梯度而使围护结构基本耗热量附加的耗热量。房间高度大于4m时，每高出1m应附加2，但总的附加率不因大于15。由于房间层高均为3.7m，所以不必考虑高度附加耗热量。 依据公式（2-13）计算围护结构的耗热量，计入表2-3中。 表2-2202房间围护结构热负荷汇总表（W） 围护结构 传热系数 室内计算温度 室外计算温度 室内外计算温差 基本耗热量 耗热量修正 修正后围护结 构耗热量 名称 面积 朝向% 风力附加 修正值 高

17、度附加 东外墙 20.71 0.9 21 -9 30 559.17 -5 0 0.95 0 531.2 西外墙 34.5 0.9 21 -9 30 931.5 -5 0 0.95 0 884.9 南外墙 22.2 0.9 21 -9 30 599.4 -20 0 0.8 0 480 西外窗 10.05 3.01-0.9=2.11 21 -9 30 636.2 -5 0 0.95 0 604.4 南外窗 30.35 3.01-0.9=2.11 21 -9 30 1921.2 -20 0 0.8 0 1536.9 汇总 4037.4 （3）冷风渗透耗热量： 公式（2-14） 式中冷风渗透耗热量，；

18、 渗透冷空气量，； 冬季供暖室外计算温度下的空气密度，； 空气的定压比热，=1； 冬季室内空气的计算温度，； 冬季室外空气的计算温度，。 表2-3换气次数 房间类型 一面有外窗的房间 两面有外窗的房间 三面有外窗的房间 门厅 换气次数（） 0.5 0.5-1.0 1.0-1.5 2.0 该大包间两面有外窗的房间的换气次数为1.0，依据公式（2-14）可得冷风渗透的热负荷为： （4） 冬季新风热负荷 夏季新风冷负荷，； 新风量，； 空气的定压比热，取1.005； 室外空气的焓值，； 室内空气的焓值，。 所以该房间的总的热负荷。综上所述，计算的出各个房间的冷、热负荷、湿负荷，列入表2-4中。 表2

19、-4各个房间的冷、热负荷 房间编号 功用 面积（） 冷负荷 热负荷 湿负荷 一层 101 陈设室 388 58200 38800 1.881 102 大厅 43 4300 2795 0.252 103 消防限制室 13.7 1370 890.5 0.041 104 库房 20.5 2050 1332.5 0.123 105 库房 20.5 2050 1332.5 0.123 106 副食库 20.5 2050 1332.5 0.123 107 主食库 20.5 2050 1332.5 0.123 108 操作间 97 14550 6305 0.476 109 洗衣房 23.1 2310 161

20、7 0.333 110 小包间 41.9 12570 2723.5 0.845 111 办公室 20.3 2030 1319.5 0.035 112 办公室 20.3 2030 1319.5 0.035 113 大厅 20.3 2030 1319.5 0.116 114 管理室 9.5 950 617.5 0.028 201 陈设室 388 58200 38800 1.881 二层 202 大包间 128.2 38460 8333 2.536 203 小包间 43.4 13020 2821 0.845 204 小包间 43.4 13020 2821 0.845 205 小包间 43.4 130

21、20 2821 0.845 206 洗碗处 12 1200 840 0.190 207 消毒处 10.4 1040 728 0.143 208 餐厅 109.5 27375 7117.5 1.550 209 管理室 20.3 2030 1319.5 0.056 三层 301 陈设室 388 58200 38800 1.881 302 大厅 122.6 12260 7969 0.717 303 办公室 42.7 4270 2775.5 0.113 304 办公室 23 2300 1495 0.056 305 办公室 23 2300 1495 0.056 306 休息室 18.7 5610 121

22、5.5 0.056 307 休息室 18.7 5610 1215.5 0.056 308 办公室 19.1 1910 1241.5 0.056 309 办公室 19.1 1910 1241.5 0.056 310 办公室 23 2300 1495 0.056 311 办公室 19.1 1910 1241.5 0.056 312 办公室 23 2300 1495 0.056 313 办公室 19.1 1910 1241.5 0.056 314 办公室 23 2300 1495 0.056 315 办公室 19.1 1910 1241.5 0.056 316 财务室 23 2300 1495 0.

23、056 317 办公室 50.6 5060 3289 0.141 四层 401 大厅 122.6 12260 7969 0.717 402 荣誉室 103 15450 6695 0.457 403 药房 24 2400 1560 0.048 404 医务室 25.3 2530 1771 0.143 405 医务室 25.3 2530 1771 0.143 406 卧房 20 1700 1200 0.056 407 卧房 20 1700 1200 0.056 408 卧房 20 1700 1200 0.056 409 卧房 20 1700 1200 0.056 410 卧房 20 1700 12

24、00 0.056 411 卧房 20 1700 1200 0.056 412 卧房 20 1700 1200 0.056 413 卧房 20 1700 1200 0.056 414 管理室 14.8 1480 962 0.028 415 卧房 20 1700 1200 0.056 五层 501 大厅 122.6 12260 7969 0.717 502 卧房 20 1700 1200 0.056 503 卧房 20 1700 1200 0.056 504 卧房 20 1700 1200 0.056 505 卧房 20 1700 1200 0.056 506 卧房 20 1700 1200 0.

25、056 507 卧房 20 1700 1200 0.056 508 卧房 20 1700 1200 0.056 509 卧房 20 1700 1200 0.056 510 卧房 20 1700 1200 0.056 511 卧房 20 1700 1200 0.056 512 卧房 20 1700 1200 0.056 513 卧房 20 1700 1200 0.056 514 卧房 20 1700 1200 0.056 515 卧房 20 1700 1200 0.056 516 卧房 20 1700 1200 0.056 517 管理室 14.8 1480 962 0.028 518 卧房 2

26、0 1700 1200 0.056 六层 601 大厅 123 12300 7995 0.717 602 介护老人室 49.7 4722 3479 0.141 603 介护老人室 49.7 4722 3479 0.141 604 管理室 24 2400 1560 0.056 605 管理室 24 2400 1560 0.056 606 介乎老人室 49.7 4722 3479 0.141 607 介乎老人室 49.7 4722 3479 0.141 608 卧房 20 1700 1200 0.056 609 卧房 20 1700 1200 0.056 610 洗衣房 24 2352 1680 0.056 611 卧房 20 1700 1200 0.056 612 卧房 20 1700 1200 0.056 613 管理室 14.8 1480 962 0.028 614 卧房 20 1700 1200 0.056 七层 701 大厅 122.6 12260 7969 0.717 702 卧房 20 1700 1200 0.056 703 卧房 20 1700 1200 0.056 704