空调课程设计报告说明书.pdf

《空调课程设计报告说明书.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《空调课程设计报告说明书.pdf（53页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、-.-供暖课程设计说明书供暖课程设计说明书题题目：市某办公楼供暖系统设计目：市某办公楼供暖系统设计指导老师：指导老师：伟伟捷捷设设 计计 者：者：学学文文设计日期：设计日期：20142014 年年 7 7 月月.可修编-.-目目录录第一章第一章工程概述工程概述第二章第二章原始资料原始资料2.1 室外气象参数2.2 室气象参数2.3围护结构热工参数第三章第三章负荷计算负荷计算3.1空调房间设计条件 3.2冷负荷计算 3.3热负荷计算 3.4负荷计算容3.5负荷汇总3.6负荷逐时波动图第四章第四章空调系统方案的确定空调系统方案的确定4.1空调系统的比较4.2空调系统的确定第五章第五章送风量和新风量

2、的确定送风量和新风量的确定5.1送风量确定5.2新风量确定第六章气流组织的设计与运算第六章气流组织的设计与运算6.1室气流组织6.2送风口形式6.3回风口形式6.4气流组织的设计与运算第七章第七章风管、水管水力计算风管、水管水力计算7.1风管的水力计算7.1.1空调系统的风管布置 7.1.2风管水力计算 7.2水管的水力计算7.2.1供、回水管的水力计算 .可修编-.-7.2.2凝水管设计 第八章第八章系统选型系统选型8.1冷热源选择8.2.1冷源选择 8.2.2热源选择 8.2风机盘管的选择8.3新风机组选择8.4空调机组选择8.5冷水机组选择 8.6水泵的选择 8.6.1冷冻水泵的选择8.

3、6.2冷却水泵的选择8.6.3水泵配管布置8.7冷却塔的选择 第九章第九章全年运行工况分析全年运行工况分析9.1空调系统的全年运行9.2 空调系统的调控策略9.2.1集散型系统能量管理和控制程序9.2.2风机盘管自动控制系统9.2.3新风机组自动控制系统9.2.4空调机组自动控制系统参考文献参考文献附表附表附表一：各房间负荷明细表附表二：各层负荷统计表附表三：风量计算表附表四：气流组织计算表附表五：一楼风管水力计算表附表六：一楼风管水力分析表附表七：九层风机盘管选型表附表八：九层水管水力计算表附表九：新风系统水力计算与环路分析表.可修编-.-第一章第一章 工程概况工程概况本设计任务系以市某税务

4、办公楼为对象的空调系统设计， 该办公楼总建筑面积 14600 平方米，空调面积10435 平方米。地上9 层，地下1 层为地下车库（含人防建筑） ，建筑高度34.6m，其中地下1 层层高 4.8m，地上1 层层高 5m，2 层到 9 层层高 3.7m。空调室冷负荷 904.6KW，新风冷负荷 598.2KW，总冷负荷 1502.8KW ，冷负荷指标为 144.0 W/m2，夏季总湿负荷为 736.9Kg/h ，总热负荷 589.9KW ，热负荷指标为 56.5 W/m2，冬季总湿负荷为 -358.4Kg/h （需加湿） 。本空调系统为舒适性空调系统，采用全空气系统与空气水系统相结合的空调形式，

5、 其冷热源为风冷热泵机组。.可修编-.-空调技术的发展，不仅要在能源利用、能量的节约和回收、能量转换和传递设备性能的改进，系统的技术经济分析和优化以及计算机控制等方面继续研究和开发，而且要进一步创造适宜于人类工作和生活的部环境。第二章第二章 原始资料原始资料2.12.1 室外气象参数室外气象参数查文献【1】表 3.2-1 得市室外计算参数：夏季：空调室外计算干球温度 35.7 ；历年平均不保证 50 小时湿球温度 28.5；空调室外计算相对湿度 62%；室外风速 2.2m/s；大气压力 100.05kPa。.可修编-.-冬季：供暖室外计算温度-1；空调室外计算干球温度-4 ；空调室外计算相对湿

6、度 77%；室外风速 3.6m/s；大气压力 102.09kPa。2.22.2 室设计参数室设计参数表 2.1夏季室设计参数房间名称办税大厅办税柜台办公室会议室室温度 tN（oC）261261261261室湿度N(%)60606060新风量（m3/h 人）25253020.可修编-.-接待室保安宿舍视频控制室局长室副局长室主任科员办公室261261261261261261606060606060303030505050表 2.2冬季室设计参数房间名称室温度tN （OC）室湿度N(%)新风量（m3/h 人）办税大厅2015025办税柜台2015025办公室2015030会议室2015020接待室

7、2015030保安宿舍2015030视频控制室2015030局长室2015050副局长室2015050.可修编-.-主任科员办公室20150502.32.3 围护结构的热工参数围护结构的热工参数根据原始资料围护结构的热工参数见下表：表 2.3围护结构热工参数表围护结构名称围护结构构造传热系数 K（W/m2oC）外墙石灰砂浆 + 黏土实心砖墙一砖半 （370mm）1.493.011.974.702.503.350.62玻璃幕墙6 钢 + 9A + 6 钢墙外抹面（各 20mm）+ 一砖墙（240mm）外窗单层塑钢窗外门木（塑料）框双层玻璃门门木（塑料）框单层实体门屋面预制，总厚度 260mm.可

8、修编-.-第三章第三章负荷计算负荷计算3.13.1 空调房间设计条件空调房间设计条件本次活动中心空调设计为舒适性空调。室设计参数见表 2.1。3.23.2 冷负荷计算冷负荷计算（1）外墙和屋面的冷负荷计算在日射和室外气温综合作用下，外墙和屋面瞬变传热引起的逐时冷负荷可按下式进行计算：Qc( )= AK(tc( ) + td )kaktd （3-1）.可修编-.-式中：Qc( ) 外墙和屋面瞬变传热引起的逐时冷负荷，W；K 外墙和屋面的传热系数，W / m2 C ，可根据外墙和屋面的不同构造由文献【1】10附录 2-2 和附录 2-3 中查得；A外墙和屋面的计算面积，m2 ；tc( ) 外墙和屋

9、面计算温度的逐时值，可根据外墙和屋面的不同类型分 通空调附录 2-4 和附录 2-5 中查得；ka 外表面放热系数修正值，在文献【1】表 2-8 中查得；k 吸热系数修正值, 在文献【1】表 2-9 中查得；td地点修整值，根据设计地点可由文献【 1】附录 2-6 中查得；tR室计算温度, ，根据设计要求取值。（2）外玻璃窗瞬时传热下的冷负荷在室外温差作用下，通过外玻璃窗瞬变传热引起的冷负荷可按下式计算：Q c()= cw Aw Kw (tc( ) + tdtR )（3-2）式中： cw 窗框修正系数，可由文献【1】附录 2-9 中查得；Qc( ) 外玻璃窗瞬变传热引起的冷负荷，W；Aw 窗口

10、面积，m2 ；Kw 外玻璃窗传热系数，W m2C ，可由文献【1】附录 2-7和附录2-8 中查得；tc( ) 外玻璃窗的冷负荷温度的逐时值， C，可由暖通空 调附录 2-10 中查得；.可修编-.-td 地点修正系数，可由文献【1】附录 2-11 中查得；（3）外玻璃窗日射得热引起的冷负荷Qc( )= Ca Cs Ci Aw CLQ Djmax（3-3）式中： c( ) 外玻璃窗日射得热引起的冷负荷；Ca 有效面积系数，可由文献【1】附录 2-15 中查得；Cs 窗玻璃的遮阳系数， 可由文献【1】附录 2-13 中查得；Ci 窗遮阳设施的遮阳系数，可由文献【1】附录 2-14 中查得；玻璃窗

11、日射得热引起的冷负荷，其计算式可用 下面公式：Aw 窗口面积， m2CLQ 窗玻璃冷负荷系数，无因次， 可由文献【1】附录 2-16 至附录 2-19 中查的Djmax 日射得热因子最大值，W，可由文献【1】附录 2-12 查得；（4）设备散热形成的冷负荷计算设备及其用电器都放在室，主要是一些电脑、电视机等。由于都是些电子设备，由文献【1】 ，使用下面公式：Qc(t)= 1000CLQn1 n2 n3 N/ （3-4）.可修编-.-式中： CLQ 设备和用具显热散热冷负荷系数，可由文献 【1】附录 2-20和附录 2-21 查得N 电动设备的安装功率， kW； 电动机效率；n1 利用系数，是电

12、动机最大实效功率与安装功率之比，一般可取 0.70.9，可用于反映安装功率的利用程度；n2 电动机负荷系数， 定义为电动机每小时平均实耗功率与机器设计最大实耗功率之比，对计算机可取 1.0，一 般仪表取 0.50.9；n3 同时使用系数， 定义为室电动机同时使用的安装功率与总安装功率之比，一般取 0.50.8。（5）照明散热形成的冷负荷计算Qc( ) = 1000 n1 n2 N CLQ（3-5）根据文献【1】灯具的冷负荷计算公式：式中： c( )灯具散热形成的冷负荷，W；N 照明灯具所需功率， kW，根据酒店的设计要求确定；n1 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时，取

13、n1=1.2；当暗装荧光灯镇流器装高在顶棚时，可取 n1=1.0；n2 灯罩隔热系数，当荧光灯罩上部穿有小孔(下部为玻璃板)， 利用自然通风散热于顶棚时， 取 n2 =0.50.6； 而荧光灯罩无通风孔者 n2= 0.60.8；CLQ照明散热冷负荷系数，可由文献【1】附录 2-22 查得。.可修编-.-（6）人体显热形成的冷负荷计算室人员显热散热形成的冷负荷，其计算公式为：Q c( )= qS n CLQ（3-6）式中：Q c( ) 人体显热散热形成的冷负荷，W；qs 不同室温和劳动性质成年男子显热散热量，W，可由文献【1】表 2-13 查得；n室全部人数； 群集系数，可由文献【1】表 2-1

14、2 查得；CLQ 人体显热散热冷负荷系数，可由文献【1】附录 2-23 查得。（7）人体潜热形成的冷负荷的计算Q c( )= qln人体潜热散热形成冷负荷，其计算公式：（3-7）式中 : Qc( ) 人体潜热散热形成的冷负荷， W；ql 不同室温和劳动性质成年男子潜热散热量， W，可由文献【1】表 2-13 查得；n 室全部人数； 群集系数，可由文献【1】表 2-12 查得。.可修编-.-（8）围护结构的冷负荷计算通过墙和楼板的温差传热而产生的冷负荷采用下式计算冷负荷：Qc() = k j Aj(t.m + ta tR )（3-8）式中 ：kj 围护结构的传热系数，W/m2C ；Aj 围护结构

15、的面积, m2t.m 夏季空调室外计算日平均温度，；ta 附加温升，可由文献【1】表 2-10 选取。（9）新风冷负荷计算新风 Gw 进入系统时的焓为 iw，排除时焓为 in，这部分冷量称为新风冷负荷，可按下式计算：式中：md 夏季空调室外计算干球温度下的空气密度 ;Gw 新风量，m3/h；iw 夏季室外计算参数时的焓值，kJ/kg；in 室空气的焓值，kJ/kg。（10）人体湿负荷计算人体湿负荷可按下式计算：Qq = mdGw ( iw in ) /3.6（3-9）.可修编-.-Mw=0.278 n g10-6（3-10）式中:Mw 人体散湿量 ，kg/ s;G 成年男子的小时散湿量，g/h

16、，可由文献【1】表 2-13 查得；n 人数 群集系数，可由文献【1】表 2-12 查得。（11）新风湿负荷计算新风湿负荷按下式计算：Mq = md Gw(dwdn） /3600式中：md 夏季空调室外计算干球温度下的空气密度；Gw 新风量，m3/h；dw 夏季空调房间室外计算参数时的含湿量 g/kg；dn 室空气的含湿量，g/kg。3.33.3 热负荷计算热负荷计算（1）围护结构的基本耗热量（3-11）.可修编-.-围护结构的基本耗热量按下式计算：Qj = Aj Kj ( tR to.w ) a（3-12）式中：Qj j 部分围护结构的基本耗热量,W ；Aj j 部分围护结构的表面积，m2;

17、Kj j 部分围护结构的传热系数，W/(m2 .oC) ；tR 冬季室计算温度， oC ；to.w 空调室外计算温度 ，oC ；a 围护结构的修正系数，见文献【1】表 2-4 ；但是，在已知冷侧温度或用平衡法能计算出冷侧温度时，可直接用冷侧温度代入，不用进行 a 值修正。（2）空调新风热负荷空调新风热负荷按下式计算：Qh= md Gw cp (tR to) / 3.6（3-13）式中：md 夏季空调室外计算干球温度下的空气密度，kg/m3;Gw 新风量，m3/h；cp空气的定压比热，取 1.005KJ/(kg.oC) ；to冬季空调室外空气计算温度，oC；tR冬季空调室空气计算温度，oC。.可

18、修编-.-（4）围护结构附加耗热量朝向修正率北、东北、西北朝向 ：0 10%东、西朝向 ：-5%东南、西南朝向：-10% -15%南向：-15% -30%风力附加率在不避风的高地、河边、海岸、旷野上的建筑物以及城镇、厂区特别高的建筑物，垂直的外围护结构热负荷附加 5% 10% 。外门附加率公共建筑或生产厂房的主要出入口500%民用建筑或工厂的辅助建筑物，当其楼层为 n 时:有两个门斗的三层外门60n%有门斗的双层外门80n%无门斗的单层外门65n%高度附加率当民用建筑和工业企业辅助建筑的房间净高超过 4m 时，每增加1m，附加率 2%，但最大不超过 15%。3.43.4 负荷计算容负荷计算容现

19、仅以消防控制室 106 为例计算说明，其他房间负荷见附表 2 。.可修编-.-106 房间的围护结构有：北外墙 ：砖墙，面积 32.88m2;北外窗 ： 单层塑钢窗，面积 3.92m2;北外门 ：木（塑料）框双层玻璃门，面积 3.8m2;墙： 砖墙，面积 112.1 m2;门：木（塑料）框单层实体门，面积 3.2 m2。由于室压力大于室外大气压，故无需考虑新风渗透引起的冷热负荷。邻室为空调房间，无墙传热引起的负荷。负荷详细计算容如下。表 3.1北外墙冷负荷（按 3-1 式）(取Ka=1.0 ,Kp= 0.90)时间tc( )tdkaktRAKQc( )203194181146164832.39

20、32.11031.81131.01231.41331.31.21.00.902632.881.491591551551591641721431.21531.21631.31731.41831.6表 3.2北外窗瞬时传热冷负荷（按 3-2 式）(取Cw =1.0).可修编-.-时间tc( )tdCwtRAKQc( )826.9927.91029.01129.91230.81331.531.0263.924.71431.91532.21632.21732.01831.67290111127144157164170170166158表 3.3北外窗日射得热冷负荷（按 3-3 式）(取Ca= 0.85

21、,Cs=1.0)时间CLQCaCs CiAwDjmaxQc( )12414917218619180.5490.65100.75110.81120.83130.830.851.000.603.92115191182163138140156140.79150.71160.60170.61180.68表3.4照明散热冷负荷（按3-5式）(N=2.1kw,取n1=1.2,n2=1.0)时间CLQn1n2N80.6390.90100.91110.93120.93130.941.21.02.1140.95150.95160.95170.96180.96Qc( )1588226822932344234423

22、6923942394239424192419表3.5设备散热冷负荷（按3-4式）(n1=0.8,n2=1.0,n3=0.8,=0.86).可修编-.-时间CLQn1n2n3N80.0090.57100.65110.71120.75130.000.801.000.807.050.86140.00150.57160.65170.71180.75Qc( )02991341037253935002991341037253935表3.6人员散热冷负荷（按3-6,3-7式）(取qs=60.5,=0.92,q=73.3)时间CLQqSnQc( ) 1qQc( ) 2Qc( )3373373374743375

23、01337521337535013616418419880.0090.49100.59110.66120.71130.0060.550.92073.33373373373373374743375013375213375350136164184198140.00150.49160.59170.66180.71表3.7室逐时冷负荷汇总表时间外墙外窗传热外窗日射照明设备人员总计82037212415880337232491949014922682991474616610181111172229334105016669111461271862344372552170491216414419123443

24、9355357311131591571912369033732131415516418223940337323215155170163239429914746346161591701382394341050167721716416614024193725521713518172158156241939355357376.可修编-.-夏季新风冷负荷（按 39 式）查焓湿图得：iw = 93.8kJ/kg, in =58.2 kJ/kg ,取 md =1.2kg/m3 , Gw =150m3/hQq = 1.2150（93.8 58.2）/ 3.6= 1780W夏季室湿负荷（按 3-10 式）取

25、n =5 , = 0.89 , g = 68g/hMw=0.27850.896810-6= 0.084 g/s夏季新风湿负荷（按 3-11 式）冬季热负荷包括：围护结构的耗热量和由门窗缝隙渗入室的冷空气耗热量（空调房间不计冷风渗透耗热量）查焓湿图得：dw = 22.2 g/kg, dn =12.6 g/kg ,Qq= 1.2150( 22.2 12.6 )/3600=0.48 g/s表 3.8室热负荷计算表（按 3-12 式，a=1.0）围护结构AjKj tR to.waQj朝向修正风力附加外门附加高度附加修正Qj室内热负荷北外墙32.881.4920-411176000.802116.8北外

26、窗3.924.720-4144200004423150.8地面70.470.3520-415920000592基本耗热量耗热量修正冬季新风热负荷（按 3-13 式）.可修编-.-Qh= 1.21501.005（20+4）/ 3.6 = 1206 W3.53.5 负荷汇总负荷汇总现将各房间的总的冷负荷按最大值进行汇总，详见附表二。3.6 负荷逐时波动图现将各种负荷随时间变化的趋势示于图 3.1 中。.可修编-.-上图显示，负荷最大时刻出现在 17 时。图图 3.13.1负荷曲线图负荷曲线图第四章第四章 空调系统方案的确定空调系统方案的确定4.14.1 空调系统的比较空调系统的比较为了能够选择更为

27、合适的空调系统形式， 先对各种空调系统做一了解。由于集中式一次回风系统、风机盘管加独立新风以及分散式空调系统较为常用，所以本设计中的空调方式就通过比较这三种系统来确定。.可修编-.-（1） 三种空调系统适用条件和使用特点各种空调系统的适用条件和使用特点见表 4.1。表表 4.14.1 三种空调系统的适用条件和使用特点三种空调系统的适用条件和使用特点空调系统适用条件使用特点1.房间面积大或多层、 多室而热湿负荷变化情况类似；集中式（一次回风）2.新风量变化大；3.全年多工况节能。1.可利用较大送风温差送风；2.室散湿量较大。1.房间面积大但风管不易布置；2.多层多室层高较低， 热湿负荷不半集中式

28、（风机盘管）一致或参数要求不同；3.要求调节风量。1.空调房间较多，房间较小， 且各房间要求单独调节温度；2.空调房间面积较大但主风管敷设困难。分散式1.各房间工作班次和参数要求不同且面积较小；2.空调房间布置分散。1.无水系统和机房；2.可以分户控制， 利于单独计费。（2） 三种空调系统的比较现将集中式空调系统、单元式空调器、风机盘管空调系统对比如表 4.2。表表 4.24.2 常用空调系统比较常用空调系统比较比较项目设集中式空调系统单元式空调器风机盘管空调系统机房面积较大，层高较高。1.设备成套、紧凑，可以1.只需要新风空调机.可修编-.-备布置与机房安装在房间，也可以安装在空调机房；2.

29、空调机房面积较小，机房层高较低；3.机组分散布置，敷设各种管线较麻烦。房，机房面积小；2.机组分散布置，敷设各种管线较麻烦。1.系统小，风管短，各个风1.空调送回风管系统复杂，风口风量的调节比较容管占用空间多，布置困难；易达到均匀；系2.支风管和风口较多时不易2.小型机组余压小，又是统调节风量。难于满足风管布置和必需的新风量。1.可实现全年多工况节能运行调节，充分利用室外新风， 减少与避免冷热抵消，节减少冷水机组运行时间；1.不能实现全年多工况节能2.对于热湿负荷变化不一致能运行调节，大多用电与或是室参数不同的房间，加热，耗能大；经室温湿度不易控制且不经2.灵活性大，各空调房间济济；可根据需要

30、停开。性3.部分房间停止工作部需空调时，整个空调系统仍要运行，不经济。使用寿命1.放在室时，有时不接送、回风管；2.当和新风系统联合使用时，新风管较小。1.灵活性大，节能效果好，可根据各室负荷情况自行调节；2.盘管冬夏兼用，壁容易结垢，降低传热效率；3.无法实现全年多工况节能运行调节。使用寿命长使用寿命短使用寿命长1.安装投产快；安设备与风管的安装工作量大，2.对旧建筑改造和工艺的装周期长。变更的适应性强。温湿可以严格地控制室温度和相控对湿度。制对室温度要求较低，室外湿球温度较高、新风量要求较多时，较难满足。安装投产快， 介于集中式空调系统和单元式空调器之间。对室温湿度要求较严时，难于满足。4

31、.24.2 空调系统的确定空调系统的确定由表 4.1 和 4.2 可知，本建筑一二三层应该选用集中式空调系统（又称全空气系统） ，四层到九层选用半集中式空调系统。在半集中式空调系统中，风机盘.可修编-.-管加独立新风系统应用广泛，比较优越， 故四层到九层采用风机盘管加独立新风系统。第五章送风量和新风量的确定第五章送风量和新风量的确定5.15.1 送风量的确定送风量的确定空气调节系统的送风量通常按照夏季最大的室冷负荷，按下式计算确定：G QW1000（5-1）iNiodNdo式中：G送风量（kg/s） ；Q室冷负荷（kW） ；W室湿负荷（kg/s）；iN室空气的焓值（kJ/kg）；io送风状态下

32、的空气的焓值（kJ/kg）；dN室空气的含湿量（g/kg）；do送风状态下的空气的含湿量（g/kg）Q和W都是已知的，室状态点N在id图上的位置已经确定，因此只要过N点作线，也能确定送风状态点O，从而算出送风量G。现以消防控制室 106（夏季）为例计算说明。一楼风系统热湿比 = Q/ Mw =124690.9/27.4= 4555.8kJ/kg 。室状态 N： tN =26 oC , N=60 % , iN =59.27 kJ/kg.可修编-.-在焓湿图上作出 N 点，与线，如下图。发现在露点送风状态远大于10 oC温差，选择送风温差为 10oC，16oC 等温线与焦点即为送风状态。此时送风状

33、态 S:tN =16oC , N=67.7 % , is =36.0 kJ/kg注：图中，N 为室状态点，1 为热湿比线，S1 为送风状态点一楼总送风量Gs，=124690.9/(59.2736.0)=5358.4 g/s = 17336.7 m3/h106 房间送风量 Gs =8109.7/( 59.27 36.0) =348.5g/s = 1103.9m3/h其他房间风量计算方法与 106 室基本相同，若楼层的热湿比合适，满足在送风温差的露点送风，则采用露点送风状态；若楼层热湿比较小，无法在10 oC 温差达到露点送风的状态，这时需要采用 10 oC 温差送风（需再热） 。各房间送风量详见

34、附表三。5.25.2 新风量的确定新风量的确定确定新风量要考虑三个因素：(1) 卫生要求在人长期停留的空调房间， 新鲜空气的多少对人体健康有直接影响。人体总要不断的吸入氧气，呼出二氧化碳。在实际工作中，一般可按规定确定：不论每人占房间体积多少，新风量按大于等于30m3/h/人采用。对于人员密集的建筑物，.可修编-.-如采用空调的体育馆、会场，每人每空间较少，为不到 10m /h/人，但停留时间较短，分为吸烟和不吸烟的情况，新风量以715m3/h/人计算。由于这类建筑物按此确定的新风量占总风量的百分比可能达到 3040，从而冷量很大，所以在确定新风量时应十分慎重。(2) 新风量必须满足送风量的

35、10。(3) 保持空调房间的正压所需的渗透风量和局部排风量一般情况下正压在 510Pa 即可满足要求，过大的正压不但没有必要，而且降低了系统运行的经济性。由上所述，新风量为上述三者最大的一个。（4）新风量的计算采用的计算方法如下：根据卫生要求：新风量GW=人数满足卫生要求所需新风量最小新风比为：10%新风量GW=送风量最小新风比保持室正压所需的新风量：新风量GW=房间体积保证室正压所需的换气次数（5）最小新风量G O的确定本办公楼对新风量要求主要以人员卫生为主， 且由工程经验知，满足卫生要求的新风量总能满足其他要求，故选 G O = G O1 。 各个房间的新风量详见附表三。3.可修编-.-第

36、六章第六章 气流组织设计与运算气流组织设计与运算6.16.1 室气流组织室气流组织气流组织，就是在是空调房间合理地布置送风口和回风口，使得经过净化和热湿处理的空气，由送风口送入室后，在扩散与混合的过程中，均匀地消除室余热和余湿，从而使工作区形成比较均匀而稳定的温度、湿度、气流速度和结净度，以满足生产工艺和人体舒适的要求。气流组织的形式有多种多样， 需要结合建筑结构的特点及工艺设备布置等条件合理选择。 依照送、 回风口位置的相互关系和气流方向， 可分为： 侧送侧回、上送下回、中送上下回、下送上回及上送上回。a) 侧送侧回可以布置成单侧送单侧回和双侧送双侧回。 侧送侧回的送、回风口都布置在房间的侧

37、墙上。 侧送侧回气流已与房间空气进行了比较充沛的混合，侧送侧回的送风射流在达到工作区之前。速度场和温度场都趋于均匀和稳定，因此能保证工作区气流速度和温度的均匀性。此外，侧送侧回的射流射程比较长，射流能得到充分衰减，可以加大送风温差。侧送风不占用顶棚位置。可方便顶棚部位的艺术装饰，不会因为有风口而影响装修的整体效果。是工程中用得较多流组织形式之一。b) 上送下回.可修编-.-送风口布置于房间的上部，回风口则置于房间的下部。此方式的送风气流在进入工作区前就已经与室空气充分混合， 易于形成均匀的温度场和速度场，且能有较大的送风温差，从而降低送风量，是基本的气流组织形式。c) 中送上、下回某些高大空间

38、的空调房间，为减少送风量，降低能耗，房间高度上的中部位置采用侧送风口或喷口送风，将房间下部作为空调区，上部作为非空调区，其上部和下部所要求的温差比较大。回风口设置在房间的下部。为及时排走上部非空调区的余热，可在顶部设置排风装置。d) 下送上回回风口布置在上部，这种形式的特点，一是能使新鲜空气首先通过工作区；二是由于是顶部回风，房间上部余热可以不进入工作区而被直接排走。故对于室余热量大，特别是热源又靠近顶棚的场所，如大型计算机房 , 这种形式的送风口布置在下部。电讯自动交换中心等，最适合于采用这种气流组织形式。e) 上送上回送、回风口都明装布置在房间上部。对于那些因各种原因不能在房间下部布置回风

39、口的场所，上送上回是相当合适的，但应注意控制好送、回风的速度 , 这种气流组织形式是将送风口和回风口叠在一起。以防止气流短路。综合考虑本空调系统，应以管道的安装布置为主要因素进行设计，故选用上送上回的送风方式。.可修编-.-6.26.2 送风口形式送风口形式送风口及其紊流系数对射流的扩散及空间气流流型的形式有直接影响。因此，在设计气流组织时，根据空调精度，气流形式，送风口安装位置以及建筑装修的艺术配合等要求选择不同形式的风口。风口的形式多样，大致分为侧送风口、散流器、孔板送风口、喷射式送风口与旋流式送风口五种。本设计送风口一律选用散流器送风。散流器是安装在顶棚上的送风口，其送风气流形式有平送和

40、下送两种。工作区总是处于回流区，只是送风射流和回流的射程较短。散流器下送的方式，空气由散流器送出时，通常沿着顶棚和墙面形成贴附射流，射流扩散较好，速度场和温度场都很均匀。基于上述情况，散流器平送适合本设计的要求。6.36.3 回风口形式回风口形式回风口的流场对房间的气流组织影响较小，因而它的形式也比较简单，本设计中选用百叶作为回风口，回风口风速为 4m/s。6.46.4 气流组织的设计与计算气流组织的设计与计算以消防控制室 106 为例说明：布置散流器106 室长宽高 = 8.8m8.1m4.4m ,将房间按长度宽度方向分别分为 2.可修编-.-等份， 即房间分为长宽 = 4.4m4.05m

41、的四个小区， 将散流器布置在小区中央，如图所示（白色区域为散流器） 。初选散流器选用圆形下送型散流器，层高较高，按颈部风速 4.5m/s 选风口。房间送风量Gs = 1103.9m3/h=0.307 m3/s，则颈部直径为:d=20.307/(44.53.14) =146.7mm选择 FK-8-15#圆形散流器(三燕)，颈部直径为154mm。实际颈部风速为: v= 0.307/（3.140.1542）= 4.12m/s散流器实际出口面积约为颈部面积的 90%，出口风速为：v = 4.12/90% = 4.58m/s求射流末端速度为 0.5m/s 的射程，即：x= 1.44.58(3.140.1

42、542/4)1/2 / (0.50.91/2) -0.07= 1.84m计算室平均风速（等温射流） ：.可修编-.-vm = 0.3811.84/(4.22/4+4.42)1/2 = 0.14m/s送冷风时，室风速为 0.17m/s ；送热风时，室平均风速为 0.11m/s。所选散流器符合要求。其他房间气流组织设计计算详见附表四。第七章第七章 风管、水管水力计算风管、水管水力计算7.17.1 风管的水力计算风管的水力计算7.1.17.1.1 空调系统的风管布置空调系统的风管布置风管是中央空调系统必不可少的重要组成。空调送风和回风、排风、新风供给，正压防烟送风，机械排烟系统均要用到风管。风管系统

43、的设计正确与否，关系到整个空调系统的造价、 运行的经济性以及运行效果。风管系统的设计的基本任务是：布置合理的管线；经济合理的确定风管的形状及各段截面的尺寸，以保证实际风量符合设计的要求； 并计算系统的总阻力。本系统的风管计算采用假定流速法。风管用镀锌钢板制作，布置时应注意整齐，美观和便于维修、测试，应与其他管道统一考虑， 以防止冷热源管道之间的不利影响，设计时应考虑各管道的装拆方便；布置时应还尽量使排（回）风口与送风口远离，送风口应尽量放在排风口的上风侧；为避免吸入室外地面灰尘，送风口底部应距地面不宜低于 2m。风管干管流速取 614m/s，支管取 28m/s 来确定管径(参见文献【1】)。风

44、管的形式很多，一般采用圆形或矩形风管。圆形风管强度大，耗材料少，.可修编-.-但是占用有效空间大，不易布置的美观，常用于暗装。 。矩形风管占用的有效空间小，易于布置，明装美观，弯头及三通等部件的尺寸较圆形风管的部件小，且容易加工，使用较多，故本设计空调系统中采用矩形风管。7.1.27.1.2 风管的水力计算风管的水力计算通风管道的水力计算是在系统和设备布置， 风管材料， 各送风点的位置和风量均以确定的基础上进行的。其主要目的是,确定各管段的断面尺寸和阻力，保证系统达到要求的风量分配，最后确定风机的型号和动力消耗。（1）风管设计的基本任务1.确定风管的形状和选择风管的尺寸。2.计算风管的沿程阻力

45、和局部阻力。3.与最不利环路并联的管路的阻力平衡计算。（2） 风管水力计算方法:假定流速法计算步骤：1.绘制空调系统轴测图,并对各段风管进行编号,标注风量和长度。2.确定风管的合理流速。3.根据各风管的风量和选择的流速确定各管段的断面尺寸 ,计算沿程阻力和局部阻力。4.与最不利环路并联的管路的阻力平衡计算。为了保证各送、排风点达到预期的风量，必须进行阻力平衡计算。一般的空调系统要求并联管路之间的不平衡率应不超过 15%。 若超出上述规定， 则应采用下面几种方法使其阻力平衡。.可修编-.-a.在风量不变的情况下，调整支管管径；b.在支管断面尺寸不变情况下，适当调整支管风量；c.阀门调节。（3）

46、计算系统的总阻力。沿程阻力的计算公式:Pm RmL（7-1）式中：Rm单位长度的比摩阻， Pa/mL管长，m局部阻力的计算公式:Z v22（7-2）式中 ：Z局部阻力，Pa；局部阻力系数；v与对应的风道断面平均速度,m/s。（4） 风管阻力计算（5）计算实例现以一层全空气系统为例说明风管的设计计算过程。一层的送风管布置示意图如图 7-1 所示：.可修编-.-图7-1一层送风管布置示意图 对各管段编号如图。 选通过管段0-1-2-3-4-5-6-7-8-9的环路，为最不利环路 现取管段9为例说明，其他管段见附表五。管段9的流量为236.02m3/h,假定流速为4.5m/s ，则管段面积为：236

47、.02/3600/4.5 = 0.01457 m2将其规格化为120mm120mm 。则实际流速为:236.02/3600/0.12/0.12 = 4.55 m/s. 现取管段9为例说明，其他管段见附表五。管段9长l =2.19m,查比摩阻线算图知Rm =2.64Pa/m,则摩擦阻力为：2.192.64 =5.77Pa管段9的局部阻力系数为：一个散流器风口，=1.28，一个矩形分流三通旁通管，=0.25。=1.28+0.25=1.53,则局部阻力为：1.531.174.552/2 = 18.57 Pa则总阻力为5.77+18.57=24.34Pa 。.可修编-.-最不利环路的阻力为183.66

48、 Pa。 通过改变管径平衡各管路的阻力，结果见附表五。最不平衡环路的不平衡率为11.98%（见附表六），小于15%，符合工程规定。对于风管节点不平衡率较大处可在系统运行时，通过调节风阀来到达要求。7.27.2 水管的水力计算水管的水力计算7.2.17.2.1 供、回水管的水力计算供、回水管的水力计算在空调水系统中， 常用水管的管材有焊接钢管、 无缝钢管、 镀锌钢管及 PVC塑料管几种。镀锌钢管与无缝钢管通常用于空调冷、热水及冷却水系统。镀锌钢管的特点是不易生锈，对于空调冷凝水管来说是比较合适的。综合各方面因素，在本设计中，水管均采用镀锌钢管。1）管径的确定：d 4Mwv2（7-3）式中：Mw水

49、流量，m3/sV水流速，m/s2）沿程阻力:Hf RL（7-4）式中：R单位长度的沿程阻力,又称比摩阻,，Pa/mL管段长度，m3）局部阻力:.可修编-.-Hdv22（7-5）式中：-局部阻力系数-水的密度，1000 m3/sV水流速,m/s运用假定流速法进行水力计算，确定出管径后计算沿程损失与局部损失。现以九层水管设计为例说明设计过程。九层水管平面布置如图7-2所示。图7-2九层水管平面布置示意图 对各段水管编号，如图7-2，总体分为供水管、回水管和设备管段； 由于是同程式管路，随意假定最不利管路，现取通过设备E1的环路为最不利环路。 把每个房间的冷负荷转换成水量，E1设备承担冷负荷为521

50、3.77W，水的流量为：3.65213.77/4.2 (12 -7) = 896.61 kg/h.可修编-.-假定水流速为0.5m/s，水管管径为：100896.61/(9 999.733.140.5) =25.2mm管径规格化，为25mm，则实际管流速为：104896.61/ (9999.733.14252) = 0.435m/s E1设备段管长为6.31m，比摩阻为143.53 Pa/m，则管段摩擦阻力为：6.31143.53 =905.63 Pa局部阻力系数为9.6（可通过改变阀门开度调节），则局部阻力为：9.6999.730.4352/2 =1902.17 Pa查样本知E1段设备（SL