老年福利中心综合楼空调工程设计-建筑环境工程专业--本科毕业论文.doc
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1、河北工程大学毕业设计(论文)第一章 绪论1.1 设计目的通过毕业设计更加深入的了解本专业理论知识,并将它应用到工程实践中去解决工程的实际问题,熟悉有关技术法规内容,培养施工设计的思维能力和制图技巧及对工程技术的认真态度。通过此次设计要求掌握设计原理、程序和内容,熟练设计计算方法和步骤。1.2 设计概述本工程位于济南市,是八层综合楼。该工程采用风机盘管加新风空调系统、中央空调系统。夏季送冷风和冬季送热风都采用一条风道。考虑到空气调节房间较多且各房间要求单独调节和使用率,防止能源浪费,采用风机盘管系统,当某办公室没人时,可单独关闭该房间的风机盘管系统,新风通过新风机组处理获得。对于大空间的房间,采
2、用空调机组集中处理空气。1.3 设计任务根据确定的室内外气象条件,土建资料,人体舒适性要求及冷热源情况,设计合理的空调系统。第二章 设计依据2.1 气象资料根据建筑物所在的地区是济南市查空气调节设计手册得济南市室外气象参数值为:地理位置: 北纬 36.60 东经 117.05 室外计算干球温度:冬季空调温度: -7.70冬季通风温度: -3.60夏季通风温度: 30.90夏季空调温度: 34.80夏季空调日平均温度: 31.20夏季空调计算湿球温度: 27.00相对湿度:冬季空调相对湿度: 45%夏季通风相对湿度: 56%风速:冬季风速: 2.7 m/s夏季室外平均风速: 2.8 m/s大气压
3、力:冬季: 9973.0 hPa夏季: 1018.5 hPa2.2 室内设计参数查实用供热空调设计手册,得出室内设计参数为表2.1 室内设计参数汇总表:房间类型夏季冬季新风量m3/hp噪音等级dBy (m/s) (%)T()y (m/s) (%)T()餐厅0.2555260.1540203650大厅0.2555260.1540182842管理室0.2560270.1540183642雅间0.2555250.1540215440散座区0.2555260.1540213640办公区0.2555250.1540203640表2.2 室内控制参数汇总表:室内控制参数功能房餐厅大厅管理室雅间散座区办公室
4、室内人数(/人)761人435活动性质轻度劳动轻度劳动轻度劳动轻度劳动轻度劳动极轻劳动照明功率(W/)131511151511设备功率(W/)5无555202.3 土建资料2.3.1 建筑信息本设计为一综合楼,地处济南,地上8层。承重结构为框剪结构。建筑物参数如下:建筑面积: 12737.456建筑总高度: 31.65m总 层 数: 八层层 高: 一层4.8m 二层4.5m 三层3.9m 四层八层3.6m2.3.2说明:1 各层功能说明:1层:餐厅 厨房 管理室 配电室 消防控制室2层:餐厅 厨房 管理室 储藏室 休息室 雅间3层:散座区 管理室 暂储室 储藏室 雅间48层:办公室 休息室 储
5、藏室2 各层空调设计要求: 空调房间要求有良好的空调环境和较高的室内空气品质,以满足室内人员舒适性要求,能提供舒适性的空调环境。2.3.2墙体结构外墙:250厚陶粒混凝土空心砌块墙65厚岩棉保温 传热系数K=0.5W/(m.k) 外门:传热系数K=2.36W/(.K)外窗:传热系数K=2.5W /( mk)屋面:水泥膨胀珍珠岩保温屋面,传热系数K=0.43W/( mk)内墙:传热系数K=0.93W /( mk)2.3.3屋面做法保温层材料选用沥青玻璃棉毡2.3.4空调使用时间空调每天使用10小时, 8:0018:00第三章 设计方案的论证3.1综合楼的特点1)建筑特点该综合楼的外围护结构多为钢
6、筋混凝土的框架结构,采用自重的轻型墙体材料作为外围护结构。大量采用玻璃幕墙,采用大面积单层玻璃幕墙加铝合金饰板作为高层写字楼外围护结构的主流,其玻璃幕墙主要为6mm或8mm厚度的热反射镀膜玻璃。2)使用特点该综合楼房间类型繁多,使用时间不一致性大,管理不太方便,在选择方案时应充分考虑。3)空调系统注意事项a.分区问题:考虑到建筑物结构上的差别和翻建类型的不同,可将将建筑物按防火分区分为A区和B区。b.过度季节问题:过度季节部分房间可不用冷热源,但部分房间仍需要降温,这时应用室外空气直接进入需降温房间降温,即节能又简单;或考虑采用一台小容量的制冷机。c.大空间空调形式问题:对于个别大空间可选择取
7、全空气系统。d.特殊房间的个别控制问题:用风机盘管系统以便控制。3.2方案比较 表3.1 全空气系统与空气水系统方案比较表 2比较项目全空气系统空气水系统设备布置与机房空调与制冷设备可以集中布置在机房机房面积较大层高较高有时可以布置在屋顶或安设在车间柱间平台上1. 只需要新风空调机房、机房面积小2. 风机盘管可以设在空调机房内3. 分散布置、敷设各种管线较麻烦风管系统空调送回风管系统复杂、布置困难支风管和风口较多时不易均衡调节风量放室内时不接送、回风管当和新风系统联合使用时,新风管较小续表3.1节能与经济性可以根据室外气象参数的变化和室内负荷变化实现全年多工况节能运行调节,充分利用室外新风减少
8、与避免冷热抵消,减少冷冻机运行时间对热湿负荷变化不一致或室内参数不同的多房间不经济部分房间停止工作不需空调时整个空调系统仍需运行不经济灵活性大、节能效果好,可根据各室负荷情况自我调节盘管冬夏兼用,内避容易结垢,降低传热效率无法实现全年多工况节能运行使用寿命使用寿命长使用寿命较长安装设备与风管的安装工作量大周期长安装投产较快,介于集中式空调系统与单元式空调器之间维护运行空调与制冷设备集中安设在机房便于管理和维护布置分散维护管理不方便,水系统布置复杂、易漏水温湿度控制可以严格地控制室内温度和室内相对湿度对室内温度要求严格时难于满足空气过滤与净化可以采用初效、中效和高效过滤器,满足室内空气清洁度的不
9、同要求,采用喷水室时水与空气直接接触易受污染,须常换水过滤性能差,室内清洁度要求较高时难于满足消声与隔振可以有效地采取消防和隔振措施必须采用低噪声风机才能保证室内要求风管互相串通空调房间之间有风管连通,使各房间互相污染,当发生火灾时会通过风管迅速蔓延各空调房间之间不会互相污染表3.2 风机盘管+新风系统的特点表2优点1)布置灵活,可以和集中处理的新风系统联合使用,也可以单独使用2)各空调房间互不干扰,可以独立地调节室温,并可随时根据需要开停机组,节省运行费用,灵活性大,节能效果好3)与集中式空调相比不需回风管道,节约建筑空间4)机组部件多为装配式、定型化、规格化程度高,便于用户选择和安装5)只
10、需新风空调机房,机房面积小6)使用季节长7)各房间之间不会互相污染缺点1)对机组制作要求高,则维修工作量很大2)机组剩余压头小室内气流分布受限制3)分散布置敷设各中管线较麻烦,维修管理不方便4)无法实现全年多工况节能运行调节5)水系统复杂,易漏水6)过滤性能差适用性适用于旅馆、公寓、医院、办公楼等高层多层的建筑物中,需要增设空调的小面积多房间建筑室温需要进行个别调节的场合表3.3 风机盘管的新风供给方式表1供给方式示意图特点适用范围房间缝隙自然渗入1)无规律渗透风,室温不均匀2)简单、方便3)卫生条件差4)初投资与运用费用低5)机组承担新风负荷,长时间在湿工况下工作1)人少,无正压要求,清洁度
11、要求不高的空调房间2)要求节省投资与运行费用的房间3)新风系统布置有困难或旧有建筑改造机组背面墙洞引入新风1)新风口可调节,冬、夏季最小新风量;过渡季大新风量2)随新风负荷变化,室内直接受影响3)初投资与运行费节省同上房高为6m以下的建筑物续表3.3单设新风系统,独立供给室内1)单设新风机组,可随室外气象变化进行调节,保证室内湿度与新风量要求 2)投资大3)占有空间多4)新风口尽量紧靠风机盘管,为佳要求卫生条件严格和舒适的房间,目前最常采用此方式单设新风系统供给风机盘管1)单设新风机组,可随室外气象变化进行调节,保证室内湿度与新风量要求2)投资大3)新风按至风机盘管,与回风混合后进入室内,加大
12、了风机风量,增加噪声要求卫生条件严格的房间,目前较少采用此种方式本设计为综合楼的空调系统设计,系统的选定应注意档次和安全的要求,按负担室内空调负荷所用的介质来分类可选择四种系统全空气系统、空气水系统、全水系统、冷剂系统。全空气系统分一次回风式系统和二次回风式系统,该系统是全部由处理过的空气负担室内空调冷负荷和湿负荷;空气水系统分为再热系统和诱导器系统并用、全新风系统和风机盘管机组系统并用;全水系统即为风机盘管机组系统,全部由水负担室内空调负荷,在注重室内空气品质的现代化建筑内一般不单独采用,而是与新风系统联合运用;冷剂系统分单元式空调器系统、窗式空调器系统、分体式空调器系统,它是由制冷系统蒸发
13、器直接放于室内消除室内的余热和余湿。对于较大型公共建筑,建筑内部的空气品质级别要求较高,全水系统和冷剂系统只能消除室内的余热和余湿,不能起到改善室内空气品质的作用,所以全水系统和冷剂系统在本次的建筑空调设计时不宜采用。终上所述,拟采用风机盘管加新风系统,风机盘管的新风供给方式用单设新风系统,独立供给室内。而对于餐厅、办公区等空间较大、人员较多、温度和湿度允许值波动范围小的房间,拟采用全空气系统。3.3方案的确定该综合楼采用风机盘管加新风系统。因为该综合楼房间类型繁多,各房间冷热负荷并不相同,可以个房间进行个别的调节。每层设有新风机组,可以由同层的新风机组送入室内,和风机盘管一起满足室内的冷热负
14、荷。 风机盘管空调方式,这种方式风管小,可以降低房间层高,但维修工作量大,如果水管漏水或冷水管保温不好而产生凝结水,对线槽内的电线或其它接近楼地面的电器设备是一个威胁,因此要求确保管道安装质量。风机盘管加新风系统占空间少,使用也较灵活,但空调设备产生的振动和噪音问题需要采取切实措施予以解决。对于该系统所存在的缺点,可在设计当中根据具体的问题予以解决和弥补。对于空间较大的房间(比如办公区和餐厅)如果设置风机盘管水系统的话会用到较多的末端设备,造成投资上的浪费,因此此类房间采用全空气系统。3.4风机盘管机组的结构和工作原理风机盘管机组是空调机组的末端机组之一,就是将通风机、换热器及过滤器等组成一体
15、的空气调节设备。机组一般分为立式和卧式两种,可以按室内安装位置选定,同时根据室内装修要求可做成明装或暗装。风机盘管通常与冷水机组(夏)或热水机组(冬)组成一个供冷或供热系统。风机盘管是分散安装在每一个需要空调的房间内(如宾馆的客房、医院的病房、写字楼的各写字间等)。风机盘管机组中风机不断循环所在房间内的空气和新风,使空气通过供冷水或供热水的换热器被冷却或加热,以保持房间内温度。在风机吸风口外设有空气过滤器,用以过滤被吸入空气中的尘埃,一方面改善房间的卫生条件,另一方面也保护了换热器不被尘埃所堵塞。换热器在夏季可以除去房间的湿气,维持房间的一定相对湿度。换热器表面的凝结水滴入接水盘内,然后不断地
16、被排入下水道中。由于本系统采用风机盘管+新风系统,有独立的新风系统供给室内新风,即把新风处理到室内参数,不承担房间负荷。这种方案既提高了该系统的调节和运转的灵活性,且进入风机盘管的供水温度可适当提高,水管结露现象可以得到改善。第四章 空调系统冷负荷计算4.1冷负荷构成及计算原理 1)外墙和屋面瞬变传热引起的冷负荷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计算:LQ1=FKt W (4.1)式中:LQ1外墙和屋面瞬变传热引起的逐时冷负荷,W; F外墙和屋面的面积,; K外墙和屋面的传热系数,W/(); 计算时间,h; 维护结构表面受到周期为24小时谐性温度波作用,温度
17、波传到内表面的时间延迟,h; -温度波的作用时间,即温度波作用于维护结构内表面的时间,h;t作用时刻下,维护结构的冷负荷计算温差,;2) 内墙,楼板等室内传热维护结构形成的瞬时冷负荷当空调房间的温度与相邻非空调房间的温度大于3时,要考虑由内维护结构的温差传热对空调房间形成的瞬时冷负荷,可按如下传热公式计算: LQ2=FK(tl s - tn) W (4.2)式中: F内维护结构的传热面积,m; K内维护结构的传热系数,W /( mk) ;tn 夏季空调房间室内设计温度,;tl s 相邻非空调房间的平均计算温度, 。 tl s按下式计算 tl s = t + tl s (4.3)式中:t 夏季空
18、调房间室外计算日平均温度,;tl s 相邻非空调房间的平均计算温度与夏季空调房间室外计算日平均温度的差值,当相邻散热量很少(如走廊)时, tl s 取3 ,;当相邻散热量在23116 W /m2时, tl s取5 。3)外玻璃窗瞬变传热引起的冷负荷在室内外温差的作用下, 玻璃窗瞬变热形成的冷负荷可按下式计算: LQ3=F.K. t (4.4)式中:F外玻璃窗面积,m; K玻璃的传热系数,W /( mk) ; t计算时刻的负荷温差,;4)透过玻璃窗的日射得热引起的冷负荷透过玻璃窗进入室内的日射得热形成的逐时冷负荷按下式计算: LQ4=FC Z W (4.5)式中:F玻璃窗的面积; C Z玻璃窗的
19、综合遮挡系数C Z=CsCn ;其中,Cs 玻璃窗的遮挡系数,本设计中,6mm厚吸热玻璃Cs =0.75;Cn 窗内遮阳设施的遮阳系数,本设计中,中间色活动百叶帘Cn =0.6;窗的有效面积系数;单层钢窗,双层钢窗0.75;单层木窗0.7,双层木窗0.6;地点修正系数,北京为1;计算时刻时,透过单层窗口面积的太阳辐射热形成的冷负荷,简称负荷强度,W/m;5)设备散热形成的冷负荷 设备和用具显热形成的冷负荷按下式计算: LQ= Qq CLQ (4.6)式中:LQ设备和用具形成的冷负荷,W;Qq设备和用具的实际显热散热量,W;CLQ设备和用具显热散热冷负荷系数;如果空调系统不连续运行,则CLQ1.
20、0。6)照明散热形成的冷负荷根据照明灯具的类型和安装方式的不同,其冷负荷计算式分别为:白炽灯:LQ5 =1000NCLQ W (4.7)荧光灯:LQ5 =1000n1n2 NCLQ W (4.8)式中:LQ5灯具散热形成的冷负荷,W; N照明灯具所需功率,KW; 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内时,取n11.2;当暗装荧光灯镇流器装设在顶棚内时,可取n11.0;本设计取n11.0; n2灯罩隔热系数,当荧光灯上部穿有小孔(下部为玻璃板),可利用自然通风散热与顶棚内时,取n20.50.8;而荧光灯罩无通风孔时,取n20.60.8;本设计取n20.6; CLQ照明散热冷负
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