空气调节课程教学设计使用说明.doc

-/ 空 气 调 节 课程设计 目录 1.设计题目 —— —— —— —— —— 1 2.空调房间冷负荷计算 —— —— —— —— —— 1 2.2外窗负荷计算公式 —— —— —— —— —— 2 2.4人体负荷计算公式 —— —— —— —— —— 2 2.5灯具、设备负荷计算公式 —— —— —— —— —— 3 2.7代表房间负荷计算 —— —— —— —— —— 4 2.8各房间负荷汇总 —— —— —— —— —— 7 3.空气—水系统设计 —— —— —— —— —— 7 4.全空气系统设计 —— —— —— —— —— 11 5.房间气流计算 —— —— —— —— —— 13 6.水力计算 6.1水管水力计算公式 —— —— —— —— —— 15 6.2风管水力计算公式 —— —— —— —— —— 16 6.3.1新风管道水力计算 —— —— —— —— —— 17 6.3.2全空气系统水力计算 —— —— —— —— —— 19 7.设计总结 —— —— —— —— —— 20 8.参考文献 —— —— —— —— —— 21 1.1 设计课题 该工程是多功能建筑，包括商店、办公室、教室等。总建筑面积6400 m2。外墙结构同附录2-9中序号48，屋顶结构同序号9。窗户：单层玻璃钢窗，K=4.54W/m2K.，挂浅色内窗帘，窗高1.8m，无外遮阳，面积按比例量取，邻室和楼上、下房间均为空调房，温度基本相同，忽略传热。采用自然通风基本满足要求，不设计机械加压送风和防排烟系统。 夏季冷源提供冷水供回水位7℃/12℃ 各房间夏季空调设计要求 房间名称 干球温度（℃） 相对湿度（％） 风速（m/s） 办公室 261 505 ≤0.25 教室 262 505 ≤0.25 室内负荷计算数据：时间（办公室等8:00—20:00） 1.2 室外设计参数 地点：成都市 室外夏季空调计算干球温度：30.9℃ 室外夏季空调计算湿球温度：26.4℃ 查书表2-8得房间类型：房间类型为中型。 空调房间冷负荷计算 2.1外墙（或屋面）传热冷负荷的计算 （1）外墙（或屋面）的传热冷负荷 (W)，可按下式计算： 式中 K—传热系数（W/㎡℃）； F—计算面积，（㎡）； —计算时刻，（h）； —温度波的作用时刻 —作用时刻下的冷负荷计算温度 —负荷温度的地点修正值 —室内计算温度，℃。 （2）当外墙或屋面的衰减系数＜0.2时，可近似使用日平均冷负荷 (W)代替各计算时刻的冷负荷： 式中—负荷温度的日平均值 —负荷温度的地点修正值 —室内计算温度，℃。 2.2 外窗的温差传热冷负荷 通过外窗温差传热形成的计算时刻冷负荷按下式计算： 式中—计算时刻下的冷负荷温度 —地点修正系数 K —玻璃窗的传热系数 F-窗户面积 2.3 外窗的太阳辐射冷负荷 由下式计算： 其中—窗的有效面积系数；单层钢窗0.85，双层钢窗0.75； —地点修正系数； —计算时刻时，透过单位窗口面积的太阳总辐射热形成的冷负荷; —窗玻璃遮挡系数； —窗内遮阳设施的遮阳系数 2.4人体冷负荷 2.4.1人体显热冷负荷: 式中 —群体系数； n—计算时刻空调区内的总人数 —名成年男子小时显热散热量; —人员进入空调区的时刻，h； —从人员进入空调区的时刻算起到计算时刻的持续时间 —人体显热散热冷负荷系数。 —人体显热冷负荷系数 2.4.2 人体散湿和潜热冷负荷 (1) 人体散湿量按下式计算： 式中 —群集系数； n—计算时刻空调区内的总人数 q一名成年男子的小时散湿量; (2) 人体散湿形成的潜热冷负荷，按下式计算： 式中—群集系数； n—计算时刻空调区内的总人数 —一名成年男子小时潜热散热量 2.5 灯具冷负荷 本宾馆用的是镇流器在空调区内的荧光灯，灯具散热形成的冷负荷可按下式计算： —灯具的安装功率，W； —计算时刻，h； —开灯时刻，h —从开灯时刻算起到计算时刻的持续时间； —时间灯具散热的冷负荷系数， 2.6设备显热冷负荷 设备显热散热形成的计算时刻冷负荷，可按下式计算： 式中—热源的显热散热量，W； —计算时刻，h； —热源投入使用的时刻，h； —从热源投入使用的时刻起到计算时刻的持续时间，h； —时间设备、器具散热的冷负荷系数，见表20.9-5。 2.7计算过程以210房间为例： 2.7.1 外墙结构参数：K=1.26 W/（m2k），ε=8.4h，β=0.36，ν=2.2。 1） 北墙 F=20.16 m2 时刻 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 3 3 3 3 3 3 3 3 4 4 5 6 6 76 76 76 76 76 76 76 76 101.6 101.6 127 152.4 152.4 2） 东墙 F=34.27m2 时刻 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 5 4 5 5 6 7 7 8 9 9 10 10 10 216 128 216 216 259 302 302 345 388.6 388.6 414 414 414 3） 南墙 F=14.94 m2 时刻 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 4 3 3 3 3 3 3 4 5 6 6 7 8 75.3 56.5 56.5 56.5 56.5 56.5 56.5 75.3 94 113 113 132 150.6 2.7.2窗户：单层玻璃钢窗，K=4.54W/m2K.，挂浅色内窗帘，窗高1.8m， 1）瞬变传热形成冷负荷： K=4.54w/(m2k) ,F=30.7m2 时刻 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 0.2 1 2 2.8 3.6 4.2 4.7 5 5.1 4.9 1.8 3.9 3.2 28 139 279 390 502 585.4 655 697 710.8 683 251 543.6 446 2）日照得热形成冷负荷 ： =0.85，=0.99，=1，=0.5 东窗 F=11.34m2 时刻 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 299 315 280 212 157 145 132 119 101 81 59 42 35 2436 2566 2281 1727 1279 1181 1075 969 823 660 481 342 285 南窗 F=11.34m2 时刻 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 45 66 98 127 144 145 130 106 85 67 48 32 25 215 315 468 606 687 692 620 506 406 320 229 153 119 2.7.3设备:连续工作时间20-8=12h,设备散热500W（200W电脑1台+300W投影仪）,室面积F=85m2. 时刻 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 0.05 0.6 0.75 0.8 0.83 0.86 0.88 0.9 0.91 0.92 0.93 0.94 0.95 25 300 375 400 415 430 440 450 455 460 465 470 475 2.7.4照明设备冷负荷:办公室按24支40W(包括镇流器)荧光灯计算,连续开灯时间20-8=12h,计算出照明设备冷负荷. 时刻 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 0.06 0.46 0.66 0.72 0.77 0.81 0.84 0.87 0.89 0.9 0.92 0.93 0.94 58 442 634 691 739 778 806 931 854 864 883 892 902 2.7.5人体湿负荷：50680.96 1000=0.000906 Kg/s 2.7.6人体散热冷负荷:教室按有50人计算,查表2-18得成年男子散热散湿量:显热63W/人,潜热45W/人,散湿量68g/(h人).查附表2-16,连续工作时间12h. 显热冷负荷如下表： 时刻 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 0.05 0.55 0.73 0.78 0.82 0.85 0.88 0.9 0.91 0.92 0.94 0.94 0.95 128 1733 2300 1457 2583 2678 2772 2835 2867 2898 2961 2961 2993 人体散热总负荷： 时刻 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 2378 3983 4550 4707 4833 4928 5022 5085 5117 5148 5211 5211 5243 210室总冷负荷 时刻 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 5506 8005 8934 8870 8846 9028 9053 9135 8949 8738 8191 8327 8205 可知，15时为210室冷负荷达到最大，值为9.135Kw. 2.8 各房间负荷汇总： 房间编号 冷负荷KW 湿负荷Kg/s 空调指数 201 5.891 0.000728 4.72W/m2 202 3.697 0.000364 203 3.174 0.000364 204 3.174 0.000364 205 3.212 0.000364 206 3.242 0.000364 207 3.242 0.000364 208 3.143 0.000364 209 7.305 0.000906 210 9.135 0.000906 211 1.436 0 空气—水系统处理过程设计 3.1风量的要求 在空气调节中，需要新风保证人体健康，大多数场合要利用相当一部分回风，以节约能耗。所以，在夏、冬季节混入的回风量越多，使用的新风量越少，就越显得经济，但新风量过少会导致室内卫生条件差。因此，实际上考虑卫生条件的要求，系统中的新风量占送风量的百分比即新风比不小于10%；为了防止外界空气渗入空调房间，干扰空调房间内温湿度或破坏室内洁净度，需要在空调系统中用一定量的新风量来保持房间的正压。一般情况下室内正压在5-10pa既可以满足要求，过大的正压不但没有必要，而且还降低了系统运行的经济性。 总风量； 新风量 (n—人数；—每个人所需新风量)； 风机盘管风量 1）夏季空调新风冷负荷，可按下式计算： 式中 —夏季新风冷负荷，； —新风量，； —室外空气焓值； —室外空气处理后焓值； 2）风机盘管负荷： 式中 —风机盘管风量，； —室内空气焓值； —室内空气处理后焓值； 3.2 计算举例： 以办公室202—208为例（热湿比线相近）： 房间的室内状态点N为： =26℃, , KJ/Kg，负荷Q=22.884kW，湿负荷为W= 2.548 kg/s 。采用露点送风， 所以热湿比 ， h0= 35 KJ/Kg 。 （1）总送风量G=Q/（hN-ho）=22.884/（53-35）=1.27kg/s=3810 m3/h。 （2）按卫生要求：客房共56人，新风量每人每小时30m，所以每小时向办公室房间供给的新风量为=3056 m/h =1680m/h=0.56kg/s。 （3）风机盘管风量：=0.71 kg/s=2130 m/h （4）=0.71（53-20.8）=22.9 Kw （5）=0.56（80-53）=15.1 Kw 按照各个房间负荷与总负荷比分配风量和新风负荷： 房间 总风量G m3/h 新风量 m3/h 新风冷负荷 Kw 202 616 271 3.7 203 528 233 3.2 204 528 233 3.2 205 535 236 3.2 206 540 238 3.2 207 540 238 3.2 208 523 231 3.1 同理求得 房间 总风量G m3/h 新风量 m3/h 新风冷负荷 Kw 201 1178 360 5.38 211 372 60 0.54 选用贝莱特中央空调系列，各房间汇总如下： 房间 风机盘管型号 风量 m3/h 冷负荷 Kw 201 FP-13.8 1130 6.48 202 FP-8.5 706 4.05 203 FP-6.8 564 3.24 204 FP-6.8 564 3.24 205 FP-6.8 564 3.24 206 FP-6.8 564 3.24 207 FP-6.8 564 3.24 208 FP-6.8 564 3.24 211 FP-51Q 390 2.218 类型 型号 风量 m3/h 冷负荷 Kw 水阻 Kpa 尺寸（mm3） 吊顶式新风机组 DZX2.5（4排新风） 2500 20.7 20 940770540 全空气系统处理过程设计 4.1风量的要求 总风量； 新风量 (n—人数；—每个人所需新风量)； 1）再热量，可按下式计算： 式中 —混合空气再热量，； —风量，； —送风状态焓值； —混合空气达机器露点焓值； 2）冷负荷： 式中 —风量，； —室内空气焓值； —新回风混合后焓值； 4.2计算举例： 以办公室210为例： 房间的室内状态点N为： =26℃, , KJ/Kg，负荷Q=9.135kW，湿负荷为W= 0.906 kg/s 。热湿比 ， h0= 42 KJ/Kg ，hL=39KJ/K,hC=69.2KJ/Kg。 （1）总送风量G=Q/（hN-ho）=9.135/（53-42）=0.83kg/s=2491 m3/h。 （2）按卫生要求：客房共50人，新风量每人每小时30m，所以每小时向办公室房间供给的新风量为=3050 m/h =1500m/h （4）=0.83（69.2-53）=13.3 Kw （5）=0.83（42-39）=2.49 Kw 房间风量和负荷汇总： 房间 总风量G m3/h 新风量 m3/h 新风冷负荷 Kw 再热量 Kw 209 2491 1500 13.3 2.44 210 1826 1500 13.5 2.49 选用贝莱特中央空调系列，各房间汇总如下： 类型 型号 风量 m3/h 冷负荷 Kw 水阻 Kpa AHU DZX5（6排回风） 5000 34.3 54.1 房间气流组织计算 5.1空调房间的送风方式及送风口的选型应符合下列要求： 气流分布计算的任务:选择气流分布的形式，确定送风口的形式、数目和尺寸，使工作区的风速和温差满足设计要求。工作区的流速：舒适性空气调节室内冬季风速不应大于0.2m/s ，夏季不应大于0.3m/s ，工艺性空气调节工作区风速宜采用 0.2 ~0.5m/s 。送风口的出流速度u0值应考虑高速气流通过风口所产生的噪声，因此在要求较高的房间应取较低的送风速度，一般的取值范围为 2 ~5m/s 。排（回）风口的风速一般限制在4m/s以下，在离人较近时应不大于 3m/s 。考虑到噪声因素，在居住建筑内一般取2m/s ，而在工业建筑内可大于4m/s 。 一般可以采用散流风口或条缝型风口等侧送风，有条件时，侧送气流宜贴附；工艺性空气调节房间，当室温允许波动范围≤0.5℃时，侧送气流宜贴附。有吊顶可以利用时，应该根据房间高度及使用场所对气流的要求，分别采用圆形、方行和条缝型和孔板送风当单位面积送风量较大，并工作区内要求风速较小或区域温度要求严格时，应该采用孔板送风。较大的公共建筑和室温允许波动范围≧1℃的高大厂房，可以采用喷口或旋流送风口送风。。 5.2 客房气流组织计算如下（以210房间为例）： （1）选用可调的方形散流风口，其中m1=3.4，n1=2.4；按一个散流器布置，则散流器所对应的Fn=3.67.3=26.3㎡，水平射程分别为2m及3.15m,平均取=2.6m, =3.6-2.6=1m. （2）总送风量为 L=3000m/h 换气次数 N=3000（6.06.63.6）=21/h 散流器的送风量为=750 m/h （3）散流器的出风速度选定为3.0m/s，这样 =750（3.03600）=0.0694㎡ （4）检查：根据式 式中=1.7； ——根据0.1 / =0.1 =0.987，按=2.6/1=2.6查得=0.55； 、——均取1. 代入各已知值得： =0.204m/s。 （5）、检查： =0.10℃ 计算结果说明及均满足要求。 （6）、检查射流贴附长度： =0.95 所以= 2.54m 因此，贴附射流长度基本满足要求。 因为，=0.0694㎡，所以，选择颈部尺寸为300300㎜的方形散流器. 5.3房间散流器规格汇总（mmmm） 房间号 209 210 规格 240240 300300 水力计算 6.1水管的水力计算原理 6.1.1计算流量 式中G---管段流量/kgh Q---风机盘管冷量kw tD---水温差取5℃ d---计算管段的管径，m 6.1.2计算管径 式中 v---管段中的流速，m/s ； G——流量 6.1.3 计算给水管网的阻力损失 （1）水在管道内流动的沿程阻力可按下式计算： 单位管长沿程阻力可按下式计算： —摩擦阻力系数，无因次量； —管道内径，m； —直管断长度，m ； —水的密度，1000； (2)局部阻力 水流动时遇到弯头、三通及其它异形配件时，因摩擦及涡流耗能而产生的局部阻力为 —局部阻力系数； —管道内径，mm； 6.2风管的水力计算 风管水利计算的原理及依据如下： （1）风管沿程压力损失 可按下式计算： —单位管长沿程阻力，； —风管长度，m； 其中单位管长沿程阻力可按下式计算： —摩擦阻力系数； —空气密度，； —风管当量直径m； （2）风管局部压力损失 —局部阻力系数； —风管内局部压力损失发生处得空气流速，m/s； —空气密度， 6.3.1风机盘管加新风系统的新风管道水力计算 （1）新风管道布置图 最不利管路水力计算 管段编号 1-2 2-3 3-4 4-5 5-6 6-7 7-8 8-9 9-10 风量 （m3/h） 2558 2327 2089 1851 1791 1555 1322 504 271 管长（m） 2.05 1.2 3.9 3.0 2.5 2.3 2.6 3.0 7.35 初选流速（m/s） 7 6 6 5 5 5 4 4 3 风管截面积（m2） 0.102 0.11 0.10 0.10 0.10 0.09 0.09 0.04 0.03 ab （mmmm） 350320 350320 320320 320320 320320 320300 320300 250160 250160 实际流速（m/s） 6.4 5.8 5.7 5.0 4.9 4.5 3.8 3.5 2.0 当量直径（mm） 3.3 3.3 3.2 3.2 3.2 3.1 3.1 2.0 2.0 单位长度磨擦阻力Rm（Pa/m） 1.2 1.2 1.2 0.8 0.8 0.7 0.5 0.6 0.3 磨擦阻力 Δpm（Pa） 2.5 1.4 4.7 2.4 2 1.6 1.3 1.8 2.2 总局部 阻力系数 0.5 1.5 0.5 0.5 1.5 0.5 1.5 0.5 0.4 局部阻力Z（Pa） 11.3 28 9 2.3 6.9 5.6 12 3.4 0.9 总阻力 Δp=Δpm+Z（Pa） 13.8 29.2 13.7 4.7 8.9 7.2 13.3 5.2 3.1 （2）供回水管管道布置图 以管段9-10为例： 202室：风机盘管承担冷量Q=3.697kW，温差△t=5℃ =D=0.863.697/5=0.64m3/h 初选流速v=0.6m/s，=19.4mm 规格化管径选D=20mm,实际流速V=0.57m/s =Rfl=4300.95=408.5 Pa; =2.650.571000/2=430Pa 最不利管路水力计算 管段编号 1-2 2-3 3-4 4-5 5-6 6-7 7-8 8-9 9-10 流量 （m3/h） 4.96 4.42 3.86 3.30 3.05 2.5 1.95 1.18 0.64 管长（m） 4.1 3.2 3.7 1.85 2.25 2.7 2.9 3.4 0.95 初选流速（m/s） 1.0 1.0 1.0 0.9 0.9 0.8 0.7 0.7 0.6 实际流速（m/s） 0.7 0.98 0.85 0.73 0.67 0.55 0.43 0.41 0.57 管径（mm） 50 40 40 40 40 40 40 32 20 单位长度磨擦阻力Rf（Pa/m） 179 509 371 260 245 159 113 102 430 磨擦阻力 Hf（Pa） 734 1629 1373 481 551 429 328 347 408.5 总局部ζ 阻力系数 2.75 2.6 2.6 2.6 2.6 2.6 2.6 2.7 2.65 局部阻力（Pa） 674 1249 939 693 584 393 240 227 430 总阻力 Δp=hf+（Pa） 1408 1758 2312 1064 1135 822 568 574 839 6.3.2全空气系统管道水力计算 全空气布置图 最不利管路水力计算 管段编号 1-2 2-3 3-4 4-5 风量 （m3/h） 5000 3000 1500 750 管长（m） 6.7 11.45 5.15 3.2 初选流速（m/s） 7 6 4 3 风管截面积（m2） 0.2 0.14 0.105 0.07 ab （mmmm） 630320 500320 400320 320250 实际流速（m/s） 6.9 5.2 3.3 2.7 当量直径（mm） 4.2 3.9 3.6 2.9 单位长度磨擦阻力Rm（Pa/m） 1.2 1.0 0.6 0.3 磨擦阻力 Δpm（Pa） 8 11.5 3.1 1 总局部 阻力系数 1.5 1.5 1.5 1.5 局部阻力Z（Pa） 39.3 22 9 11.3 总阻力 Δp=Δpm+Z（Pa） 47.3 33.5 12.1 12.3 设计总结 通过本次课程设计，我学到了很多知识，很多在课堂上容易被我们忽视的知识，我设计的是成都市某多层办公楼的空调设计，在设计过程中，我经过了气象资料查询，冷热负荷计算，风口的计算，风机盘管等设备的选择，还有系统的选择，风管和水管的水力计算，。在这次设计中，我深刻的了解到了对一栋楼的空调系统并没有我们刚开始想象的这么简单，通过这些天的努力，终于完成了这次办公楼空调系统的设计，虽然还存在很多问题，很多不合理的地方，但我相信通过明年的毕业设计，一定能很好的设计出一套空调系统，在这次设计中，我遇到了很多困难，但是通过和同学之间的相互探讨，使我很好的解决了很多问题，也使我明白了，很多东西都要通过自己的实践才能得到答案的。感谢负责这次设计的老师，感谢您耐心为我们解答疑问。 第十三章 参考文献 [1] GB50019-2003，采暖通风与空气调节设计规范[S]. [2] 陆耀庆.实用供热空调设计手册[M].北京：中国建筑工业出版社，1993. [3]赵荣义等.空气调节[M].第四版，北京：中国建筑工业出版社，2009. [4]工业通风.第三版，孙一坚，中国建筑工业出版社，1994