暖通专业毕业设计说明书.docx
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1、 毕业设计(论文) 说明书题 目江苏省苏州市昆山某医院暖通空调系统设计姓 名学 号专 业建筑环境与设备工程指导教师一。工程概况本工程为江苏省苏州市昆山某医院暖通空调系统设计,建筑规划总用地面积131418.4m2,建设床位规模2000张,日门诊量12000人(上限)。总建筑面积275674.6m2,其中地上建筑面积230754.3m2,地下建筑面积44920.3m2.本次毕业设计计划完成昆山医院住院楼(D区)的暖通空调系统设计,建筑面积约为50000 m2(五层至十六层为标准层)。外墙为200mm钢筋混凝土墙,导热系数=1.74W/mK,密度=2500kg/m3,比热Cp=837J/kgK.保
2、温采用聚苯乙烯材料,=0.047W/mK,密度=30kg/m3,比热Cp=1465J/kgK,保温材料的厚度依据国家或当地建筑节能标准计算确定。内墙100mm钢筋混凝土墙,内抹灰。窗结构为塑钢中空(中空12mm)双层6mm厚普通玻璃保温窗,传热系数K=3.5W/m2K. 屋面为采用150mm厚钢筋混凝土楼板,导热系数=1.74W/mK,密度=2500kg/m3,比热Cp=837J/kgK。上加加气混凝土保温层,=0.22W/mK,密度=700kg/m3,比热Cp=1340J/kgK.保温材料的厚度依据国家或当地建筑节能标准计算确定。内楼板采用钢筋混凝土楼板,厚度为130mm。地下一层地面为保温
3、地面。江苏省苏州市昆山夏季大气压力为1003。7kPa,室外计算干球温度为34.4,室外相对湿度为67,湿球温度为28.9;冬季大气压力为1024.1kPa,室外计算干球温度为2。5,室外相对湿度为77%。二。负荷计算2。1围护结构的确定2。1。1体形系数体形系数是建筑物与室外大气接触的外表面积与其所包围的体积的比值,计算公式见式(2-1):S=S总V (21)式中:建筑物体形系数,/m; S总建筑物与室外大气接触的外表面积,其中外表面积不包括地面和不供暖楼梯间隔墙和户门的面积,; 建筑物外表面积包围的体积,m。经计算,建筑的楼高为68m,外表面积为56773,体积为235348m,体形系数S
4、=56773/235348m=0.24/m.计算结果列于表21.楼高(m)标准层面积()标准层周长(m)683461784建筑表面积()建筑体积(m)体形系数(/m)567732353480.241230008表21体形系数2。1.2窗墙比窗墙比为某一朝向的外窗总面积与同朝向墙面总面积的比值,计算公式见(22):CM=S窗S墙 (2-2)式中:CM-建筑物某一朝向窗墙比; S窗-某一朝向的外窗总面积,; S墙-同朝向墙面总面积,即建筑层高与开间定位线围成的面积(包含同朝向外窗总面积),.由图2-1可知,建筑物有东北、西北、西南、北、东、南共六个朝向的外墙。图2-1五层平面图经计算,建筑物各个朝
5、向的窗墙比如表22所示。可知各个朝向的窗墙比在0。20。3之间。墙面积窗面积窗墙比东北外墙41481179。20.28428158西北外墙1972539.20。27342799西南外墙46921156。80.24654731北外墙3264909。60。27867647东外墙1904481。60。25294118南外墙4284956。80.22334267表22建筑物各朝向窗墙比本次毕业设计项目位于江苏省苏州市昆山,由于昆山与上海市距离很近,根据GB 50189-2005公共建筑节能设计标准4.2.2节要求:“当建筑所处城市属于温和地区时,应判断该城市的气象条件与表4.2.1中的哪个城市最接近,
6、围护结构的热工性能应符合那个城市所属气候分区的规定。”查阅GB 50189-2005公共建筑节能设计标准表4。2。1(见表2-3),判断昆山属于夏热冬冷地区。表23主要城市所处气候分区查阅GB 50189-2005公共建筑节能设计标准,夏热冬冷地区围护结构传热系数和遮阳系数限值如表24所示。由于各个朝向的窗墙比均在0.20。3之间。所以外窗传热系数K=3.5W/m2K满足要求。表24夏热冬冷地区围护结构传热系数和遮阳系数限值2.1.3保温层厚度传热系数为围护结构两侧空气温差为1,单位时间内通过单位面积围护结构的传热量,计算公式见(2-3):K=11n+Rk+1w (2-3)式中:-围护结构的传
7、热系数,W/(); n-围护结构内表面热交换系数,W/(); w围护结构外表面热交换系数,W/(); -围护结构各层材料的厚度,m; -围护结构各层材料的导热系数,W/(m); 材料导热系数修正系数; Rk封闭空气间层的热阻,W/()。根据GB 50736-2012民用建筑供暖通风与空气调节设计规范表5.1。8-15.1.8-4查得各项参数:围护结构内表面热交换系数n=8.7W/(m2K),围护结构外表面热交换系数w=23W/(m2K),封闭空气间层的热阻Rk=0.外墙厚度=0.2m,导热系数=1.74W/mK,密度=2500kg/m3,比热Cp=837J/kgK,材料导热系数修正系数=1.6
8、W/(m2K)。外墙保温层导热系数=0.047W/mK,密度=30kg/m3,比热Cp=1465J/kgK,材料导热系数修正系数=1.2W/(m2K).屋面厚度=0.15m, 导热系数=1.74W/mK,密度=2500kg/m3,比热Cp=837J/kgK.材料导热系数修正系数=1.6W/(m2K)。屋面保温层导热系数=0.22W/mK,密度=700kg/m3,比热Cp=1340J/kgK。材料导热系数修正系数=1.2W/(m2K)。根据表2-4可知:外墙的传热系数限值为K1.0W/(m2K),屋面的传热系数限值为K0.7W/(m2K),根据式23,求得外墙保温层厚度0.0434m,屋面保温层
9、厚度0.321m.取外墙保温层厚度=43mm,屋面保温层厚度=320mm,根据式2-3,求得外墙的传热系数为K=1.0W/(m2K),屋面的传热系数为K=0.7W/(m2K)2.1.4最小传热阻围护结构在规定的室外计算温度和室内计算温湿度条件下,为保证围护结构内表面温度不低于室内空气露点,从而避免结露,同时避免人体与内表面之间的辐射换热过多而引起的不舒适感所必须的传热阻。计算公式见(2-4):R0min=(tn-twe)tyRn (2-4)式中:围护结构温差修正系数; tn-室内计算温度,; Rn围护结构内表面传热阻,/W; ty供暖室内计算温度与围护结构内表面温度的允许温差,; twe-冬季
10、围护结构室外计算温度,根据式(2-5)计算热惰性指标D的值确定。D=i=1nRiSi (2-5)式中:Ri-各层材料的传热阻,/W; Si各层材料蓄热系数,W/();按式(26)计算。S=2cZ (2-6)式中:c材料的比热,J/(kg); 各层材料的密度,kg/m; -材料导热系数,W/(m); Z温度波动周期,s(一般取24h=86400s)。根据式(2-5)和式(2-6)求得外墙热惰性指标:D=i=1nRiSi=i=1nii2ciiiZ=0.21.74283725001.7486400+0.0430.04721465300.04786400=2.22根据式(2-5)和式(2-6)求得屋面
11、热惰性指标:D=i=1nRiSi=i=1nii2ciiiZ=0.151.74283725001.7486400+0.320.22213407000.2286400=7.03查阅实用供热空调设计手册表4。12(如图2-5),外墙热惰性指标D在1.64.0之间,属于类型,屋面的热惰性指标D大于6。0,属于类型.供暖室外计算干球温度为tw=-2.5,累年最低日平均温度tp,min=-12.1,求得:外墙冬季室外计算温度tw,e=0.3tw+0.7tp,min=0.3-2.5+0.7-12.1=-9.22 屋面冬季室外计算温度tw,e=tw=-2.5图2-5围护结构冬季室外计算温度查阅供热工程(第一版
12、)附录1-1和12(见表26),由于设计项目为医院,取冬季室内计算温度tn=20,温差修正系数=1。表26冬季室内计算温度和温差修正系数 查阅供热工程(第一版)附录13(见表2-7),由于设计项目为医院,取外墙ty=6,屋面ty=4.5.表27允许温差 根据式24求得:外墙最小传热阻R0min=(tn-twe)tyRn=20-(-9.22)618.7=0.56m2/W屋面最小传热阻R0min=(tn-twe)tyRn=20-(-2.5)4.518.7=0.57m2/W查阅GB 50189-2005公共建筑节能设计标准(见表24),外墙传热系数K1.0W/(m2K),屋面K0.7W/(m2K),
13、即:外墙传热阻R=1K=1m2/W0.56m2/W屋面传热阻R=1K=1.43m2/W0.57m2/W最小传热阻满足要求。2.2设计参数选择五层(标准层)101号房间为标准房间(图22),房间功能为病房,面积为39m2,计算此房间的冬季与夏季负荷,并与华电源软件的负荷计算结果进行比较。图2-2典型房间平面图根据GB 507362012民用建筑供暖通风与空气调节设计规范表3.0.2,101号房间的房间功能为病房,冬季室内空气设计温度取20,相对湿度取40;夏季室内空气设计参数取26,相对湿度取60%。灯光指标为6W/,人员指标为6/人,设备指标为20W/。其他房间设计参数见计算书.2.3热负荷计
14、算围护结构的耗热量,应包括基本耗热量和附加耗热量。围护结构的基本耗热量应按下式计算:Q=FK(tn-twn) (24)式中:结构的基本耗热量(W); 围护结构温差修正系数,按民用建筑供暖通风与空气调节设计规范表5.2.4采用; F围护结构的面积(); -围护结构的传热系数(W/); tn供暖室内设计温度(),按民用建筑供暖通风与空气调节设计规范第3章采用; twn供暖室外设计温度(),按民用建筑供暖通风与空气调节设计规范第4章采用;注:当已知或可求出冷测温度时,一项可直接用冷侧温度值代入,不再进行值修正.计算太阳辐射、风力等其他因素引起的耗热量时应使用对基本耗热量进行附加的方法,即按基本耗热量
15、的百分率进行计算。围护结构附加耗热量包括:朝向附加、风力附加、高度附加。其中朝向附加、风力附加耗热量是在外围护结构基本耗热量基础上乘以相应的朝向修正率、风力附加率;而高度附加,是对围护结构基本耗热量和其他附加耗热量之和进行附加。其表达式为:Q=Q1+Xg(1+Xch+Xf) (2-5)式中:Q围护结构的总耗热量(W); Xg高度修正率,%; Xch朝向修正率,; Xf风力附加率,%;以下对101号房间进行冬季供暖负荷计算。2。3.1北外墙 对于101房间北外墙,围护结构温差修正系数=1.0(见表27),围护结构的面积F=5.43.9-2.43.1-0.93.1=10.83m2, 围护结构的传热
16、系数K=1.0W/(m2K),供暖室内空气设计温度tn=20,供暖室外设计温度twn=-2.5。表27温差修正系数根据式2-4,北外墙基本耗热量:Q=FKtn-twn=110.83120+2.5=244W查阅供热工程(第一版),由于房间高度为3.9m,不足4m,所以高度修正率为1;外墙朝向为北,朝向修正系数为0.1;不考虑风力附加耗热量.根据式25,北外墙总耗热量:Q=Q1+Xg1+Xch+Xf=24411.1=269W2。3.2北外窗 对于101房间北外窗,温差修正系数=1.0,外窗面积F=2.43.1+0.93.1=10.23m2, 围护结构的传热系数K=3.5W/(m2K),供暖室内空气
17、设计温度tn=20,供暖室外设计温度twn=-2.5。根据式2-4,北外窗基本耗热量:Q=FKtn-twn=110.233.520+2.5=806W查阅供热工程(第一版),由于房间高度为3.9m,不足4m,所以高度修正率为1;外窗朝向为北,朝向修正系数为0。1;不考虑风力附加耗热量.根据式25,北外墙总耗热量:Q=Q1+Xg1+Xch+Xf=80611.1=887W2.3.3热负荷分析医院的情况特殊,为病人的身体情况考虑,医院病房一般很少在冬季开窗,冷风渗透量很少,冷风渗透耗热量可以忽略不计。而又因为101房间没有外门,冷风侵入耗热量不存在。所以101房间的总热负荷Q=269+887=1156
18、W使用华电源软件进行101房间热负荷计算的结果为Q=1153W房间热负荷计算结果很接近,使用华电源软件计算一层和五层(标准层)各个房间的负荷,计算结果见附录1。建筑总热负荷为2479kW,热指标为61。2W/。建筑左区热负荷为kW1279,建筑右区热负荷为1200kW。2.4冷负荷计算在空调工程设计中,存在两中冷负荷计算的计算方法:一为谐波反应法(负荷温差法),一为冷负荷系数法.谐波反应法(负荷温差法)计算的冷负荷的形成包括两个过程:一是由于外扰(室外综合温度)形成室内得热量的过程(既内扰量)。此过程考虑外扰的周期性以及围护结构对外扰量的衰减和延迟性。二是内扰量形成冷负荷的过程。此过程是将该热
19、扰量分成对流和辐射两种成分。前者是瞬时冷负荷的一部分,后者则要考虑房间总体蓄热作用后才化为瞬时冷负荷。两部分叠加即得各计算时刻的冷负荷。冷负荷系数法是在传递函数的基础上为便于在工程中进行手算而建立起来的一种简化计算法。通过冷负荷温度与冷负荷系数直接从各种扰量值求得各分项逐时冷负荷.本设计采用冷负荷系数法进行冷负荷的计算。2。4。1通过围护结构传入的非稳态传热形成的逐时冷负荷通过围护结构传入的非稳态传热形成的逐时冷负荷,按式(26)和式(2-7)计算:CLWq=KF(twlq-tn) (26)CLWc=KF(twlc-tn) (27)式中:CLWq外墙传热形成的逐时冷负荷(W); CLWc外窗传
20、热形成的逐时冷负荷(W); -外墙或外窗传热系数W/(m2K); 外墙或外窗传热面积(m2) twlq外墙的逐时冷负荷计算温度(),可按民用建筑供暖通风与空气调节设计规范附录H确定; twlc外窗的逐时冷负荷计算温度(),可按民用建筑供暖通风与空气调节设计规范附录H确定; tn-夏季空调区设计温度()。外墙传热系数K=1.0W/(m2K),外窗传热系数K=3.5W/(m2K),外墙传热面积F=10.83m2,外窗传热面积F=10.23m2。查阅民用建筑供暖通风与空气调节设计规范附录H,外墙传热系数K=1.0W/(m2K),为类型6外墙.外墙、窗传热形成的逐时冷负荷分别见表2-7与28。表27北
21、外墙逐时冷负荷表2-8北外窗逐时冷负荷2.4.2透过玻璃窗进入的太阳辐射得热形成的逐时冷负荷透过玻璃窗进入的太阳辐射得热形成的逐时冷负荷,按式(2-8)和(29)计算:CLC=CclCCzDJmaxFc (2-8)Cz=CwCnCs (2-9)式中:CLC透过玻璃窗进入的太阳辐射得热形成的逐时冷负荷(W); CclC-透过无遮阳标准玻璃太阳辐射冷负荷系数,可按民用建筑供暖通风与空气调节设计规范附录H确定; Cz-外窗综合遮挡系数; Cw-外遮阳修正系数; Cn内遮阳修正系数; Cs窗玻璃的遮挡系数; DJmax-夏季日射得热因数最大值,可按民用建筑供暖通风与空气调节设计规范附录H确定; FC窗
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