dn——夏季空调室内空调状态点的含湿量
时间： 2:30:38
西安建筑科技大学毕业生设计（论文）用纸一.室外主要设计参数 根据《采暖通风与空气调节设计规范》GBJ19-87(2001 年版)，确定以下 气象参数： 1.空调室外计算干球温度： 冬季：tWK =-8 ℃ 夏季：tWg=35.2 ℃ 2.夏季空调室外计算湿球温度 3.夏季室外空调计算月平均温度 4 室外相对湿度 5.最热月平均相对湿度 6.大气压力 7.室外平均风速 二.空调房间的设计条件 根据《采暖通风与空气调节设计规范》GBJ19-87(2001 年版)，确定室内 空调设计条件参数，列成表格如下: 新风 气流平 量 相 对 相 对 均速度 3 温度 温度 湿 度 湿 度 （m/s） （m /h （℃） （℃） 人） （%） （%） 26 26 60 60 20 20 50 40 0.25 0.3 40 35 夏季 冬季 噪声 声级 NCdB tWS =26.0 ℃ tWP=30.7 ℃ φ=72% 夏季：Pd=959.2 hPa 夏季： V=2.2 m/s冬季： φ=67% 冬季：Pd=978.7 hPa 冬季：V=1.8 m/s房 间 名 称 客 房 卧 室 管理 室茶 水间 会客 厅棋 牌室 健身 房 大 厅 走 廊 会议26 26 26
＼0.3 0.3 0.5 0.330 80 18 35１&&&&西安建筑科技大学毕业生设计（论文）用纸室 台球 室 26 60 20 45 0.3 30空调房间的设计参数表 三．空调负荷计算 空调房间的夏季冷负荷计算，宜按不稳定传热分别计算各种热源引起的 负荷。 空调负荷计算是选择设备的主要依据， 应按照 1982 年我国城乡建设环境 保护部主持评议通过的冷负荷系数法和谐波反应法，根据实际情况确定工程 中采用的方法。随着社会不断发展对计算机辅助设计的依赖，本设计中的负 荷部分由设计软件（鸿业 Acs5.0）完成。其空调冷负荷计算采用冷负荷系数 法，此方法适用于民用、公用建筑物及类似的工业建筑物。 鸿业 Acs5.0 软件中负荷计算部分，包括冷负荷计算、空调热负荷计算、 采暖热负荷计算。对此先进行冷负荷计算。软件中首先确定的参数为工程地 点及当地气象参数（西安地区的室外主要设计气象参数见前面内容部分） ，为 了更清楚的对软件进行表达，其气象参数部分如下图：２&&&&西安建筑科技大学毕业生设计（论文）用纸1. 围护结构传热系数 根据土木专业提供的设计资料来确定，由于所提供的资料不全，其围护 结构各部分尺寸可按以下尺寸来确定。 ①会议室、舞厅外墙： 建筑材料厚度及热工参数如下： 空心砖 水泥砂浆 胶合板 保温砂浆 传热热阻： R0=1/αn+ ∑ δi / λi +1/αwi =1 n240mm 20mm 10mm 10mmλ=0.52 λ=0.93 λ= 0.17 λ= 0.29 10mmw/m·k w/m·k w/m·k w/m·k λ= 0.76w/m·k石灰、石膏、砂、砂浆=1/8.7+0.24/0.52+0.02/0.93+0.01/0.17+0.01/0.29+0.01/0.76+1/23 =0.747m2·k/w 传热系数：k=1/R0=1.34w/ m2·k 其它围护结构的传热系数确定同上，其最终的数据见下： ②除会议室、舞厅以外的其它外墙 ③楼板 ④内墙 ⑤屋顶 ⑥外窗 2．空调冷负荷计算 下面以 101 房间（标准客房）为例进行设计计算，其它房间的计算方法 相同，只列出汇总数据。标准客房的空调时间看为 24h,所以从 0:00---23:00 分项逐时计算，现以 8:00 时刻为例进行分项具体计算，其它时刻见汇总表。 ⑴东外墙 CL=K·F[(tl+td)·Ka·Kρ-tn] W k=1.44 k=1.23 k=1.50 k=0.53 k=6.10 w/m2·k w/m2·k w/m2·k w/m2·k w/m2·k３&&&&西安建筑科技大学毕业生设计（论文）用纸式中： CL——冷负荷 W w/ m ·k2 2K——围护结构传热系数 F——围护结构面积 荷计算温度 ℃ td——地点修正值 正系数 无因次 tn——室内设计温度 本设计中， K=1.44 w/m ·k tl =35.2 Ka=0.96 tn=26 ℃ ∴ CL=K·F[(tl+td)·Ka·Kρ-tn] ℃(Ⅲ型墙)2mtl——北京地区不同围护结构类型、不同朝向的逐时冷负 ℃Ka——由于外表面的对流换热系数不同而引起的温度修 无因次 Kρ——围护结构外表面吸收系数 ρ≠0.9 时的修正系数 ℃ F=4.2*8.05=33.81 m td=0.9 ℃ Kρ=0.972=1.44*33.81*[(32.5+0.9)*0.96*0.97-26] =296.99 ⑵南外墙： 本设计中， W W2CL=K·F[(tl+td)·Ka·Kρ-tn] K=1.44 w/ m ·k tl =32.2 Ka=0.96 tn=26 ℃ ℃(Ⅲ型墙) td=0.5 ℃ Kρ=0.97F=4.2*4.2=17.64m2∴CL=K·F[(tl+td)·Ka·Kρ-tn] = 1.44*17.64*[(32.2+0.5)*0.99*0.97-26] =137.21 W⑶南外窗形成的冷负荷由传热形成的冷负荷和辐射形成的冷负荷组成 ①传热形成的冷负荷计算公式：４&&&&西安建筑科技大学毕业生设计（论文）用纸CL=K·F[(tl+td) -tn]*Kg*Kz W 式中：K——窗子的传热系数 w/ m ·k F——窗口面积 荷计算温度 ℃ td——地点修正值 tn ——室内设计温度 Kz——内遮阳修正系数 本设计中，K=6.1 w/m2·k tl =26.9 Kg=1 tn=26 ℃ ∴CL=K·F[(tl+td) -tn]*Kg*Kz =6.1*6.36* F[(26.9+2)-26]*1*0.75 =84.38 W ②窗辐射形成的冷负荷计算公式： CL=K*Ca*Cs*Cn*DJmax*CLQ W 式中： F——窗口面积 m2 2m2tl——北京地区不同围护结构类型、不同朝向的逐时冷负 ℃ ℃Kg——窗的结构修正系数 F=4.2*2.65=6.36m2 ℃(Ⅲ型墙) td=2 ℃ Kz=0.75Ca——窗户有效面积系数 Cs——窗玻璃的遮挡系数 Cn——窗内遮阳设施修正系数 DJmax——日射得热因数最大值 CLQ——冷负荷系数 本设计中：F=4.2*2.65=6.36m2 Cs=1.00 DJmax=251 w/m ∴2w/m2Ca=0.85 Cn=0.6 CLQ=0.26CL=K*Ca*Cs*Cn*DJmax*CLQ５&&&&西安建筑科技大学毕业生设计（论文）用纸=6.36*0.85*1*251*0.6*0.26 =211.68 W ⑷人体散热形成的冷负荷 ①显热得热形成的冷负荷 计算公式： 式中： CL=Qs* CLQ W CLQ——冷负荷系数 Qs——室内人体显热的热量，计算公式：Qs=q 显*n*φ 式 n φ 中 q 显为每个成年男子每小时的额显热散热量； 为室内人数； 为群聚系数。 本设计中：q 显=63 W ∴ n=2 φ=0.93 CLQ=0.9 CL=63*2*0.93*0.9 =105.46 W ②潜热得热形成的冷负荷 计算公式： 式中： CL=q 潜*n*φ W W q 潜——每个成年男子每小时的潜热散热量 n、φ——解释同前 本设计中：q 潜=73 W n=2 ∴ CL=q 潜*n*φ =73*2*0.93 =135.78 W ⑸灯光冷负荷 计算公式：CL=Q* CLQ 式中： 同。 白帜灯 Q=N W 荧光灯 Q=N*n1*n2 W 式中： N——照明灯具的功率，W n1——镇流器功率系数，当镇流器和灯均在空调室内时， CLQ——冷负荷系数，与开灯时间有关 Q——照明得热量，其计算公式因照明灯具类型不同而不 φ=0.93６&&&&西安建筑科技大学毕业生设计（论文）用纸取 1.2；当镇流器和灯不在空调室内时，取 1.0； n2——灯罩隔热系数,当灯罩有通风空时 n2=0.5～0.6；当 灯罩无通风空时 n2=0.6～0.8；当灯具无灯罩时，n2=1.0。 本设计中： 镇流器与灯均在室内: ∴ ∴ n1=1.2 n2=1.0 CLQ=0.84 CL=Q* CLQ =1.2*400*0.84 =403.2 W ⑹设备冷负荷 计算公式： 式中： 其计算公式如下： 电动机：Q=N*n1*n2*n3*(1-η)/η 被动工艺设备：Q= N*n1*n2*n3 W 电热设备：Q= N*n1*n2*n3*n4 W 电子设备：Q= N*n1*n2*n3 W 以上计算设备得热量各式中： η——电动机机械效率 N——设备额定功率，W n1——利用系数（安装系数） n2 ——同时使用系数 n3——负荷系数 n4——排热系数 本设计中，在室内暂取定（电子设备）电视机一台及其它用电设备， N=500 W n2=0.5 n1=0.8 n3=0.7 W CL=Q* CLQ W CLQ——冷负荷系数 Q——设备散热显热得热量 W. 对于不同的设备， N=400 W７&&&&西安建筑科技大学毕业生设计（论文）用纸∴ CL=Q* CLQ=*0.5*0.7=140 W ⑺内围护结构传热形成的冷负荷 内围护结构的内墙、内门、内窗、顶棚、楼板、地面，当于空调房间相 邻的空间温度不同于空调室内设计温度时，应计算冷负荷，由于内围护结构 传热不象外围护结构传热那样波动幅度大，可按稳态传热简化处理。 计算公式：CL=K*F*(tl-tn) W 式中： K——内围护结构的传热系数 w/m2·k F——内围护结构的面积 m2tl——冷负荷计算温度，℃。当已知相邻空间的空间温度 时，tl=当不知邻空间的空间温度时，tl=twp+ △tj,其中 twp 为当地空调室外 计算日平均温度，△tj 为附加温度， tn——室内设计温度 ℃ ①内墙： 本设计中： ∴ ②楼板： 本设计中： ∴ CL=K*F*(tl-tn) W K=1.5 w/m2·k twp=30.7℃ F=(2.7+2.3)*4.2=21 m2 △tj =2℃ tn=26℃CL=K*F*(tl-tn)=1.5*21*6.7=211.05 W CL=K*F*(tl-tn) W K=1.23 w/m ·k twp=30.7℃2F=1.8*2.7=4.86 m )tj=2℃ tn=26℃2CL=K*F*(tl-tn)=1.23*4.86*6.7=40.05 W③地面的冷负荷：对于舒适性空调，根据设计手册规定可以忽略不计。 ⑻新风冷负荷 Q=Vx*n*?空*(hw-hn)/3.6 W 式中： Vx——人均新风量 m3/h 人 N——室内人数 ?空——夏季空调室外计算干球温度下的空气密度 kg/ m3 hw——夏季空调室外计算干球温度下空气的焓值 kJ/kg hn——夏季空调室内空调状态点的焓值 kJ/kg 新风量确定：８&&&&西安建筑科技大学毕业生设计（论文）用纸根据《空气调节设计手册》 （电子工业部第十设计研究院 编）有关新风 量的确定原则。由于设计中无局部排风，所以按卫生要求所算出的新风量与 保持室内正压所需的新风量进行比较，二者较大者作为室内最小新风量。本 空调房间为标准客房，新风量取 40 m /h 人，新风量为 80/h 人，大于总风量 的，即满足正压要求。 其它空调房间的新风量见风机盘管参数表。 本设计中：Vx=40 m /h 人 hw=83.69 kJ/kg ∴3 3N=2?空=1.13 kg/ m3hn=60.25 kJ/kgQ=Vx*n*?空*(hw-hn)/3.6 =2*40*1.13*(83.69-60.25) =588.6 W3．空调湿负荷计算 本设计为一舒适性空调，必须进行湿负荷的计算，以确定空调设备各功 能段，使空调房间湿负荷保持在允许范围内。 ⑴人体散湿量 ： W=m*n*φ 式中： kg/s m——成年男子每人每秒的散湿量 n—— 室内人数 φ——群聚系数 本设计中： ∴ 式中： ⑵新风湿负荷： m=0.109Kg/h n=2 φ=0.93 kg/s kg/s W=m*n*φ=0.109*2*0.93=0.2 Q=Vx*n*?空*(dw-dn)/3.63Vx——人均新风量 m /h 人 n——室内人数 ?空——夏季空调室外计算干球温度下的空气密度 kg/m3dw ——夏季空调室外计算干球温度下空气的含湿量 g/kg dn——夏季空调室内空调状态点的含湿量 g/kg９&&&&西安建筑科技大学毕业生设计（论文）用纸本设计中： Vx=40 m /h 人 dw=18.76 g/kg ∴3n=2?孔=1.13 kg/ m dn=13.34 g/kg3Q=Vx*n*?空*(dw-dn)/3.6 =2*40*1.13*(18.76-13.34)=0.5 kg/h 下面空调房间 101 在 8：00 的冷负荷计算数据汇总于下表。 计算项 K F 传热计 算温差 CLQ CL 296.99 137.21 84.38 0.26 211.68 211.05 40.05 1765.8 CL 105.46 135.78 CLQ 0.84 ?空 1.13 CL 403.2 140 CL 588.6 W 0.2 0.7 588.6 汇总冷 负 荷湿 负 荷东外 1.44 33.81 6.1 墙 南外 1.44 17.64 5.4 墙 围 传 护 6.1 6.36 2.9 南 热 结 外 构 辐 窗 6.36 射 内墙 1.5 21 6.7 楼板 1.23 4.86 6.7 项目 N φ q显或q潜 人体显热 63 2 0.93 负荷 人体潜热 73 2 0.93 负荷 项目 N n1 n2 n3 灯光负荷 400 1.2 1 设备负荷 500 0.8 0.5 0.7 项目 hw hn Vx 新风冷负 83.69 60.25 80 荷 项目 N m φ 人体湿负 2 0.109 0.93 荷CLQ 0.9１０&&&&西安建筑科技大学毕业生设计（论文）用纸项目 新风湿负 荷 冷负荷 新风冷负 荷 湿负荷 dw dn Vx 80 ?空 1.13 W 0.5 18.76 13. 588.60 0.7小 计１１&&&&西安建筑科技大学毕业生设计（论文）用纸四．空调系统方式的确定 根据《采暖通风与空气调节设计规范》GBJ19-87(2001 年版)，对于空调 系统划分的有关规定，结合本工程中的实际情况，制定方案。空调系统的划 分应根据空调房间的使用特点，并考虑系统运行及调节的灵活和经济性，经 过技术经济比较后确定。一般空调系统不宜过大。 空气调节系统可按照下列条件划分； ⑴空气调节房间的设计参数（主要是温度、湿度等）接近，使用时间接近 时，宜划分为同一系统。同一系统的各空调房间应尽可能靠近。 ⑵空气调节房间的瞬时负荷变化差异较大时，应分设系统。同一时间内分 别需要供热和供冷的房间，宜分别划分系统。 ⑶空气调节房间所需的新风量占送风量的比例相差悬殊时，可按比例相 近者分设系统。 ⑷有消声要求的房间不宜与无消声要求的房间划分为同一系统。 ⑸有空气洁净要求的房间不应与空气污染严重的房间划分为同一系统。如 划分为同一系统，应作局部处理。 ⑹空气调节房间的面积很大时，应按内区和外区分设系统。 ⑺划分系统时，应使同一系统的风管长度尽量缩短，减少风管重迭，便 于施工、管理、调试和维护。 根据上述的确定原则，本设计将空调系统划分为两个：一层至四层，采 用风机盘管加新风系统；风机盘管加新风系统的空气调节系统能够实现居住 者的独立调节要求，它适用于旅馆、公寓、医院病房。大型的办公楼建筑， 同时，又可与变风量系统配合使用在大型建筑的外区。五层采用一次回风集 中式空调系统。全空气定风量单风道可用于恒温、恒湿、无尘、无噪音等的 高级环境场所。 也可用于空调房间大或居留人员多，且房间温湿度参数、洁 净度要求、使用时间等基本一致的场所。 其具体的划分理由如下：由于本设计为舒适性空调，其划分的原则主要 根据空调房间的使用时间与功能来划分的，一层至四层，空调房间包括标准 客房、娱乐性房间、中小型会议室，考虑其使用时间的不确定性和统一性，１２&&&&西安建筑科技大学毕业生设计（论文）用纸为了更好的经济性运行与建筑节能，决定采用风机盘管加新风系统。五层主 要的空调房间为一大型会议室，其它的房间可视为辅助性的，从使用时间的 角度来考虑，五层所有的空调房间可以同时使用，同时关闭。另外，由于大 型会议室空调面积较大，如果采用风机盘管，其效果根据经验知效果不是很 理想，另外，由于空调面积大，必然风机盘管的数量多，其结果必将投资大、 噪音大，综合以上因素分析后，决定采用一次回风集中式空调系统，其空调 机组可设在本层的空调机房内，便于统一运行管理。 五．确定空气处理方案和选择空气处理设备 1．风机盘管加新风空气处理方案确定和空气处理设备选择 ⑴ 空气处理方案确定 风机盘管系统的新风供给形式可分为集中式新风系统和分散新风系统。 由于本设计中新风量较大，为了减小风机盘管的容量，采用集中式的新风系 统。 集中式新风系统根据新风与室内空气混合方式不同可分为两种：一是新 风送到室内与风机盘管处理后的回风在室内混合；二是新风与室内回风混合 后进入风机盘管，经冷却减湿后再送到室内。由于第二种处理方案，通过机 组的风量增大，风机的风量也增大，功率消耗增大，同时还会使机组的噪声 增大，故本设计采用第一种方案，即新风直入式系统。 新风直入式系统的新风由新风机组全部集中处理，达到机器露点 L （ψ ， =90％与 h=hw 的交点） 即处理后的新风的焓等于室内空气设计状态点的焓值， 然后经送风管至各空调房间，新风不承担室内负荷。 新风直入式系统的风机盘管只处理室内的回风，处理后回风的机器露点 的确定： ψ=90％，t≤tL(N) tL(N)——室内空气设计状态点对应的露点温度 ①当 t-tL(N)≤10 ②当 t-tL(N)&10 ℃ ℃，取 t=tL(N)与ψ=90％的交点作为机器露点 ℃，取 t=tN-10 与ψ=90％的交点作为机器露点、１３&&&&西安建筑科技大学毕业生设计（论文）用纸这样既可以满足送风温差内△t≤10 ℃采用最大温差，又可保证风机 盘管的送风口的风温不低于空气露点温度，防止了送风口因结露而滴水。 本设计中，tN=26 ∵tN-tL(N)&10 ℃ ℃ tL(N)=17.6 ℃ ∴风机盘管的机器露点定为t=17.6 ℃与ψ=90％的交点，由此可以确定风机盘管加新风系统的空气处理过程，见下图：L' O L(N) M95920pa空气处理过程为：冷却减湿 W ?? ? → L' ?N ?? ? → M ?冷却减湿混合 ?? → O ?ε N ? ?→各点状态参数如下： W 点： N 点： L、点： M 点： tw=35.2 tn=26 ℃ ψ=90％ ℃ hw=83.69 KJ/Kg hn=60.25 KJ/Kg g hL=60.25 KJ/Kg hM=48 KJ/KgtM= tL(N)=17.6 ℃⑵风机盘管型号及台数确定 综上所述，以一层大厅为例进行选择计算，其它各空调房间的风机盘管 型号及台数只进行列表汇总。 大厅冷负荷：CL=11.4 Kw。室外新风处理到室内状态点焓值，即室内风 机盘管并不承担新风负荷，承担的只是室内冷负荷。由于风机盘管冬夏两用，１４&&&&西安建筑科技大学毕业生设计（论文）用纸根据《空气调节设计手册》 （电子工业部第十设计研究院 编） ，取安全系数α =1.2。修正后的负荷 CL=1.2*11.4=13.68 Kw，选取 4 台 FP—10WA(清华同方 人工环境有限公司产品)，其产品型号 FP—10WA 的具体含义如下： FP——代表风机盘管 10——风机盘管的额定风量为 1000 m /h W ——风机盘管的安装方式为卧式 A ——风机盘管的安装方式为暗装 风机盘管的风量： GF=CL/(hn-hm) Kg/s 式中: GF ——风机盘管的风量 Kg/s CL——修正后的冷负荷 hn——室内状态点焓值 ∴ GF=CL/(hn-hm) =13.68/(60.25-48)*4 =0.275 VF=838 额定风量 936 m3/h&838 m3/h, 冷冻水量： 式中： Kg/s m3/h 风量满足要求；冬季供热量校和，额定供热 风机盘管循环风量（室内回风） 每台 FP—10WA 型风机盘管额定供冷量 5.3 Kw &3.42 Kw，冷量满足要求； 量 8.37 Kw&&3.55 Kw,即冬季的供热量足以满足要求。 W= CL *3600/Cp*(th-tj) Kg/h W——每台风机盘管的冷冻水量 Kg/h CL ——修正后的冷负荷 Kw Cp——水的定压比热 KJ/Kg·℃ th ——冷冻水离开风机盘管的水温 ℃ tj ——冷冻水进入风机盘管的水温 ℃ 本设计中，风机盘管的进、出水温度分别为 7℃、12℃， Kw KJ/Kg KJ/Kg3hm——风机盘管机器露点的焓值１５&&&&西安建筑科技大学毕业生设计（论文）用纸Cp =4.19 KJ/Kg·℃，CL=13.68 Kw ∴ W= 13.68**5 =498 Kg/h 为了便于资料查阅，将各空调房间的风机盘管规格型号、台数汇总如下： （空调房间的编号由各层走廊南边，从东边开始，顺时针转到本层东北角的 房间） 空调房 间 101 102～ 105 106 107 108 109 110 111 112 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 301 302 303 304 规格型 号 FP—8WA FP—8WA FP—8WA FP—8WA FP—8WA FP—8WA FP—8WA FP—8WA FP—8WA FP—8WA FP—8WA FP—8WA FP—8WA FP—8WA FP—8WA FP—8WA FP—8WA FP—8WA FP—8WA FP—8WA FP—8WA FP—8WA FP—8WA 台数 1 1 1 4 1 1 1 1 2 1 2 2 1 4 1 1 1 1 2 6 4 4 1 VF 714 629 802
329 474 639.8
2.5 720 780 303 465.4 706.6
6.6 305 Vx 80 80 80 270 240 35 80 240 240 80 240 240 80 270 400 35 80 240 800 0 35 W 443 441 479
339.7 442 831.4 388 788 788 353
333 506 45 １６&&&&西安建筑科技大学毕业生设计（论文）用纸305 401 402 403 404 405 406 FP—8WA FP—8WA FP—8WA FP—8WA FP—8WA FP—8WA FP—8WA 1 6 4 4 1 1 1 556 48 864 312 634 600 0 480 35 600 398 39 515 186 378⑶新风处理设备选择 由于风机盘管加独立新风系统中，新风量大时，不宜由室内风机盘管承 担，所以每层的新风分别由一新风机组承担，一层、二层、四层新风机组置 于走廊西端的吊顶内；三层的新风机组放置于本层空调机房吊顶内。 （为了节 约建筑间，所有新风机组均采用吊顶机组） 新风机组型号及数量确定： 一层：由上页表格知，新风量 Vx=585 m3/h 新风冷负荷 CL =9.5 Kw 修正后冷负荷 CL =1.2*9.5=11.4 Kw 根据冷负荷与风量，选取一台 ZKD02—JX—右 4 型吊顶新风机组， （清华 同方人工环境有限公司产品） 。其型号的含义见后面组合空调机组型号的含义 解释。 ZKD02—JX—右 4 型机组的额定冷量 22 Kw，由于实际工况下进风温度高 于额定冷量的试验工况，所以修正系数&1，即冷量满足要求；额定风量 2000 m3/h &&585 m3/h，风量满足要求。 冷冻水量： G 水=9.5/（4.19*5）* Kg/h 其余各层新风机组的选取与上面相同，省略计算过程，将其机组型号、 数量、冷冻水量、新风量汇总在下表。１７&&&&西安建筑科技大学毕业生设计（论文）用纸新风机组参数表 楼层 1 2 3 4 机组型号 ZKD02—JX—右 4 ZKD02—JX—右 4 ZKD04—JX—左 4 ZKD04—JX—右 6 台数 （台） Vx （m /h） G 水（Kg/h） 1 1 1 1 585 10 16 .一次回风集中系统空气处理方案确定及空气处理设备选择 为了确定组合空调机组的饿功能段及对应的型号，必须先确定空气处理 方案。由于冬季、夏季空气处理过程不同，采用的机组功能段也不同，所以 必须分别确定冬夏两季的空气处理过程。 ⑴. 一次回风夏季空气处理过程 五层四个空调房间中，大型会议室（多功能厅）为主要功能房间，首先 满足此空调房间的送风要求，其它空调房间校核性计算。 大型会议室送风状态点确定： 计算热湿比 式中： ?ε=CL/W*3600 CL——冷负荷 本设计中； CL =36.336 Kw ∴ KJ/Kg KJ/Kg Kw ε——空调房间的热湿比 W ——湿负荷 Kg/h W=15.21 Kg/h ε=CL/W*/15.21* KJ/Kg 根据 《采暖通风与空气调节设计手册》 GB19-87 中对空调室温允许波动范 围来选择并合理确定送风温差的规定，考虑到夏季空调机组避免加热，出现 冷热抵消的现象，以及避免送风口因出口风温过低而出现结露，取送风温差１８&&&&西安建筑科技大学毕业生设计（论文）用纸△t =8℃，送风温度 to=18℃,室内空气的露点温度 td=17.6℃，保证了风口不 会出现结露现象。 确定送风状态点：即空气在室内混合过程线（热湿比线）与t=18℃的等 温线的交点为送风状态点。其送风状态点在h-d图上表示见下图：一次回风集中系统送风状态点 h-d 图 在上图中：hN=60.25 kJ/kg hO=47.3 kJ/kg tN=26 ℃ tO=18 ℃ 计算送风量： G=CL/(hN-hO) 式中： G——空调房间的送风量 Kg/s hN——室内空气状态点的焓值 KJ/Kg hO——送风状态点的焓值 KJ/Kg ∴ G=CL/(hN-hO) =36.336/(60.25-47.3) =2.81 kg/s 送风量的体积表示： 校核换气次数： n=V/V 房 次/h 次/h 式中： n——空调房间的换气次数 V——空调房间送风量 m3/h V 房——空调房间的容积 ∴ n=V/V 房 =*354.88 =5.2 次/h 对于舒适性空调而言，换气次数一般要求不小于 5 次，即满足要求。 新风量的确定： 由于无局部排风，对于本空调房间应按照满足卫生要求来确定。 Vx=n* V 人 m3/h１９V=8417 m3/hm3&&&&西安建筑科技大学毕业生设计（论文）用纸式中： V 人——人均新风量 m /h 人 n——房间内人数 ∴ Vx=n* V 人 =35*150 =5250 m3/h 新风比： m= Vx / V 式中： ∴ m——新风比 % m=Vx / V = =62.4 % 由于空调房间无局部排风，m&10%。满足保持室内正压的要求。 其它的空调房间以休息厅为例，进行校核计算。 热湿比 ε=CL/W*/0.95* KJ/Kg （视为等焓过程） 其空气过程线在 h-d 图上表示，如下图： 人3 3Vx——空调房间所需的新风量 m /htN热湿比线ON'N２０&&&&西安建筑科技大学毕业生设计（论文）用纸将状态为 O 点的空气送入室内时，沿? 线至 N’点，其 N’点的相对湿度 φ=45%，对于舒适性空调，完全满足使用要求。 送风量： G=12.788/(60.25-47.3) =0.987 kg/s 体积表示: V=0.987* =2961 换气次数： m /h 满足要求。 Vx =60 m3/h Vx =200 m /h3 3Vx=270 m3/h m = 5.6 次/h 设备间的送风量及新风量如下： G=0.18 Kg/s G=0.16 Kg/s V=543 m3/h V=481 m /h3茶水间的送风量及新风量如下： 为了今后计算查找数据方便，现将各空调房间的风量汇成表格。其系统的 送风量是由空调房间在最大冷负荷时刻的送风量迭加，这样确定的系统足以 满足使用要求。 五层各空调房间风量汇总表 空调房间 大型会议 室 设备间 休息厅 茶水间 送风量 1 481 新风量 8 300
总风量 送风 新风为了减少空间设备及建筑节能，采用一次回风集中系统，其夏季的空气处 理过程在 h-d 图上表示。 （见下图）错误！未找到引用源。 错误！未找到引用源。一次回风系统夏季处理过程 W、N 分别代表室外及室内空调设计状态点，C 为新风与回风的混合状态 点，L 为机器露点，O 为送风状态点。整个处理过程表示为：２１&&&&西安建筑科技大学毕业生设计（论文）用纸W N ? 混合 → C ? 冷却减湿 → L ? 风机、风管温升 → O ? ε N ? ? ?? ? ???? ?→C 点确定： 两种不同状态的空气混合时， 新风量 = 送风量 定 C 点的位置。 L 点（机器露点）确定：φ=90%与 d=do 的交点 由此可知 tL=17.2 ℃, △t=tO-tL=0.8 ℃认定为通风机和风管的温升，本 设计中不考虑对空气的加热。 空气处理过程各点的状态参数如下： tC=31℃ tW=35.2℃ tL=17.2℃ hL =46.2 KJ/Kg N 点、O 点状态参数同前。 空气处理设备所需的冷量： Qo=G(hC- hL) 式中： Qo——空调系统冷源所必须提供的冷量 Kw G——系统总的送风量 Qo=G(hC- hL) =4.13*（74.5-46.2） =116.88 Kw 选择空调机组时应考虑富裕量 Q=1.1* Qo =1.1*116.88=128.57 Kw 选定 ZKW15—JT—6 左（清华同方人工环境有限公司产品）数量一台。 额定风量 1500 m3/h 额定冷量=94.4 Kw 额定热量=181 Kw，由于 实际进风工况 tC=31℃， 偏离额定冷量的试验工况， 修正系数α=1.53 所以实 际工况下的制冷量为：94.4*1.53=144.4 Kw &Q=128.57 Kw 满足要求。 一次回风系统的冬季处理过程 本设计采用定风量空调系统，其送风状态点的确定： Kg/sNC NW= m ,即 NC=0.624NW,这样即可确hC =74.5 KJ/KghW =83.69 KJ/Kg２２&&&&西安建筑科技大学毕业生设计（论文）用纸Qo=G(hO- hN) 式中： ∵ ∴ hO——送风状态点的焓值 hN ——室内状态点的焓值 Qo=G(hO- hN) hO =45.2 KJ/Kg 即空气处理过程线与 h= hO 的交点即送风 KJ/Kg KJ/Kg状态点 O,送风温度为：tO=32℃ 一次回风冬季处理过程见下图错误！未找到引用源。 错误！未找到引用源。一次回风冬季处理过程 C’N/WN=33/79=0.42&0.624 这时的空气处理过程为：W ?加热→W ' ? ? ?混合 → C ?绝热加湿 → L ?加湿 → O ?ε N ? ? ?? ? ? ? ?→ NW’点确定： hw’ = hn - ( hn - hl)/m 式中： 法处理的焓值 hw’——经预热后既能满足最小新风比又可采用绝热加湿的方 KJ/Kg hn——冬季室内设计状态点的焓值 hl——机器露点的焓值 m——新风比 ∴ hw’=32-(32-19.2)/0.62411.5 kJ/kg h=11.5 kJ/kg 与 d=dw 的交点即 w’点。 C 点确定： to=34.5 ℃ hw=-5 kJ/kg dl=4.8 g/kg h=hl 与直线 NW’的交点。 hO =45.2 kJ/kg hl=19.2kJ/kg dc=2.4 g/kg tw=-8℃ hw’=11.5kJ/kg 综上所述，各点的状态参数如下： kJ/kg kJ/kg预热量： Q=1.8*(11.5+5)=29.7 Kw 加热量： Q=4.13*(45.2-19.2)=107.38 Kw２３&&&&西安建筑科技大学毕业生设计（论文）用纸加湿量：W=4.13*(4.8-2.4)=35.7 Kg 根据上述条件进行设备选择： 预热段：选用 ZKW15—JT—6 左，额定加热量大于 1.1* Q=32.67Kw(厂家 定货) 加热段：ZKW15—JT—6 左中额定热量为 181 Kw，实际工况下供热量 1.2*181=217 Kw & 107.38 Kw，满足要求。 空调组合机组各功能段的确定： 根据夏季、冬季的空气处理过程，确定所需的功能段。设备采用清华同方 人工环境有限公司产品规格型号：ZKW15—JT—6 左。其具体含义如下： ZK——组合式空调机组代号 W——机组为卧式结构 15——机组规格代号，额定风量 15000 J——机组为金属结 T——通用回风工况（X 通用新风工况） 左——机组的气流方向 左式 6——换热器盘管排数，6 排 组合机组所需功能段及连接顺序下图，其具体尺寸见图纸部分。错误！未找到引用源。 错误！未找到引用源。ZKW15—JT—6 左示意图 六.气流组织计算 1. 风机盘管加独立新风系统气流组织计算 气流组织计算的任务是根据空调房间的工艺布置和房间的建筑结构特 点，选择合理的气流分布形式；确定送风口的形式、数量和尺寸，使工作区 的风速和温度满足工艺及人体舒适感的要求。空气调节房间的气流组织形式 应符合下列要求： ①满足室内设计温度、湿度及其精度、工作区允许的气流速度，噪声标 准及防尘要求； ②气流分布均匀，避免产生短路与死角；２４&&&&西安建筑科技大学毕业生设计（论文）用纸③与建筑装修有较好的配合。 由于风机盘管的风量可通过三速开关调节，本设计中所有风机盘管均带 有一个出风口，经验上完全满足要求。为了更合理确定风口尺寸及选择合理 的气流分布，本设计中以休息厅为例进行风机盘管气流组织计算。 四层休息厅几何参数及风量如下： 长度 A=10m 送风量 宽度 B=7.8m V=8 高度 m /h3H=3.9m根据大厅的特点，由于窗户较高，无法做全部吊顶，即采用上送风时无 法做吊顶，影响美观，故不采取。本设计采取侧送风的方式进行送风。送风 口选用单层百叶风口，紊流系数α=0.16，风口位置布置在两侧宽度方向上， 射程各承担长度方向的一半，射程 x=5m。 确定送风速度 Vo: 假设风口风速 Vo=3.5 m/s，代入下公式，Fn do= 53.17HBVo V式中：Fn do——射流自由度H ——空调房间净高 m B ——空调房间度 m Vo——风口风速 V——送风量 ∴Fn dom/sm3/hHBVo V3.*7.8*3.5 3118 / 2= 53.17=53.17 =13.9此处假设工作区速度，Vx=0.23 m/s,根据半经验公式 Vox * V ∴ Vo=0.33*Fn doFn do=0.69=0.33*13.9=4.6 m/s所取 Vo=3.5 m/s≤ 4.6 m/s，且在防止风口噪声的流速 2-5 m/s 之内，２５&&&&西安建筑科技大学毕业生设计（论文）用纸所以满足要求。 确定风口数目 N: 考虑到本系统为舒适性空调，要求精度不高，取 工作区的温差△tx =1 ℃，所以?t x ?to*Fn do=1/8*13.9 =1.7 由图 8-16 非等温受限射流轴心温度衰减曲线 《空气调节》 （ 薛殿华 主编） ， 查得无因次距 x = 0.20，将其代入下公式，得到送风口数目： N=(α xxHB )2=3.9*7.8/(0.16*5/0.2) =1.9 取整=2 个 确定送风口尺寸： 每个送风口面积为： f=V/(3600*N*Vo) 式中： V——送风量 N——风口个数 ∴ f=*2*3.5*2) =0.06 m2m2f——送风口的有效面积 m2 m3/h Vo——风口风速 m/s确定送风口尺寸规格：600mm×150mm 面积当量直径 do= =4 fπ4 * 0 . 06 3 . 14=0.28 m２６&&&&西安建筑科技大学毕业生设计（论文）用纸校核贴附长度： 2 阿基米德数 Ar=g*do*△to/(Vo *Tn) 式中： △to——送风温差 K K2Tn——房间空气温度 g——重力加速度 m /s ∴ Ar=g*do*△to/(Vo2 *Tn) =9.8*0.28*8/3.5 *299 =0.0062查图 8-17 相对贴附长度 x/do 和阿基米德数的关系曲线 Ar(《空气调节》 薛殿华 主编)， 得 x/do=26，所以贴附长度： 26*do=26*0.28=7.28m,大于射程 6m，所以满足设计要求。 校核房间高度： 设定风口底部至顶棚距离为 0.5 m,则 H=h+W+0.07x+0.3 式中： H——房间最小高度 h——空调区高度 0.3m——安全系数 x——射程 m ∴ H=h+W+0.07x+0.3 =3.22 m 四层净高为 3.9m 大于设计要求的房高，所以满足要求。 其它房间的气流组织计算与上相同，此处省略，送风口位置见图纸部分， 其规格型号如下： FP-10WA 与 FP-8WA 采用单层百叶风口 600mm×150mm，其余型号的风机盘 管的送风口均为单层百叶风口 500mm×150mm。 回风口规格确定： 每个风机盘管的回风量 V=2848/4= m3/h 712 m3/h。选定回风口：铝合金 双层百叶风口 400mm×300mm（带有风量调节阀，以便调节风量） ，其风口风速２７m m mW——送风口至顶棚相对距离&&&&西安建筑科技大学毕业生设计（论文）用纸V=1.65m/s，满足有关规范的要求。 由于风机盘管均采用暗装，所以有回风口，FP-10WA 与 FP-8WA 采用的回 风口规格 400mm×300mm，其余的回风口型号均为 400mm×200mm，所有风口为 铝合金双层百叶可调节风口。 2. 一次回风集中系统气流组织计算 以五层大型会议室为例，作气流组织计算。 由于房间面积大，选用散流器下送风的方式，初步选用 200mm×200mm 方 型散流器，散流器扩张角α=90°，查表 7-1（ 《空气调节》田忠保 主编）得： m=1.8，n=1.2，风口在顶棚均匀布置，长度方向四排，距离 l1=4.5m，宽度方 向四排，距离 l2=3.6m。散流器出口距地面 4.1m，则射程 xn=3.1m（工作区高 度 h=1m） 。 相对距离l xn0.1 l =0.1l Fo3 = 0.1*2.6 =1.8,查图 7-18 曲线 5，K1=0.45 0.=3.6 3.1= 1.2 查图 7-19，K2=1.0因为是下送风，必须进行温度修正： 送风口风速 阿基米德数 式中： m,n——射流衰减系数 ?t o ——送风温差 x n ——射程 Tn ——房间温度 Vo ——风口风速 m K m/s m2 ℃8417 Vo = 16**0.2 = 3.65 m/sAr=8.69* mn2*TVn?t o xn 2o 2FoFo ——送风口面积 ∴. 8* 1 Ar=8.69* 11.822 * 299*0.32.*3.6522２８&&&&西安建筑科技大学毕业生设计（论文）用纸=0.3 查图 7-20，温差修正系数 计算工作区的轴心风速 Vx： Vx=Vo*m* K1* K2* K3* Fo / x n =3.65*1.8*0.45*0.2*1.2/3.1 =0.23 m/s & 0.3m/s 因为 Vx & 0.3m/s，符合规范。 计算工作区温差△tx △tx=△to*n* K1* K2* K3* Fo / x n =8*1.2*0.45*1.2*0.2/3.1 =0.35 ℃ 对于舒适性空调，足以满足要求。 其余空调房间的送风口均为，具体位置见图纸部分。 根据回风口的确定原则，选定铝合金双层百叶风口 4 个 400mm×300mm。 设备间与茶水间各选 1 个 250mm×300mm 型风口， 休息厅选 1 个 400mm×300mm 型风口。 七.空调风系统和水系统设计 1. 空调风系统设计计算 空调房间的送、回风量能否达到设计要求，完全取决于风道系统的压力 分布以及风机在该系统中的平衡工作点，所以风道设计将直接影响空调房间 的气流组织和空调效果以及空调系统的经济性.本设计原则,在满足设计风量 要求的前提下,尽可能节约能源. 空调风系统设计计算包括集中式的送、回、排风设计,风机盘管加新风系 统的送、回、排风设计，各类风机、风口选择，风管的消声、安装及冷风管 的保温要求等。 现以五层集中式系统为例详细计算。 ⑴送风管设计计算 五层送风管布置平面示意图如下， K3=1.2２９&&&&西安建筑科技大学毕业生设计（论文）用纸错误！未找到引用源。 错误！未找到引用源。 五层送风管布置平面示意图 选择最不利环路 0-1-2-3-4-5-6-7-8-9-10-11，风管设计采用假定流速 法。计算数据及结果及下列表格。 送风管尺寸规格数据表 风量 初定流速 风管尺寸 管段编号 3 (m /s) (m/s) (mm×mm) 0-1 0.146 4 250×160 1-2 0.292 4 320×250 2-3 0.438 4 630×320 3-4 0.584 4 630×320 4-5 1.168 4 -6 1.752 4.5 -7 2.338 4.5 -8 2.489 4.5 -9 2.9 5 -10 3.034 4.5 -11 3.445 6
其于支管的规格见下表 管段编号 规格尺寸 7-7 ' 250×160 8-8 ' 400×320 8 ' -8 ''实际流速 (m/s) 3.65 3.65 2.2 2.9 5.79 4.38 4.68 4.985.8 5.8 4.85 5.5 9 ' -9 ''9-9 ' 250×送风管水利计算： 根据最不利环路，逐段计算摩擦阻力和局部阻力。 管段 0-1： （风量 V=0.146 m3/s ，管段长 l=3.8m） 摩擦阻力部分： 流速当量直径 D=2*0.25*0.16/(0.25+0.16)=0.195 m， 根据流速 v=3.65m/s 和流速当量直径 D=195mm，查图 7-2（通风管道单位长度摩擦阻力线解图《空 气调节》薛殿华 主编）得 Rm=0.95Pa/m。 管段 0-1 摩擦阻力 △P =lRm=0.95*3.8=3.61 Pa 局部阻力部分：３０&&&&西安建筑科技大学毕业生设计（论文）用纸依据《采暖通风与空气调节设计规范》 （GBJ19-87）,2001 年版，查得以 下部件的局部阻力系数： 方型散流器 弯头 送风口出口动压 ξ=2.0 ξ=0.25 10Pa ∑ξ=2+0.25+0.1+0.12=2.47 局部阻力： △P=2.47*1.2*3.652/2 =19.74 Pa 该段总阻力： △P=3.61+19.74 =23.35 Pa 其余各管段局部阻力系数见下表。 送风管局部阻力系数统计表 管段 1-2 直流三通 ξ=0.25 直流三通 ξ=0.2 弯头 ξ=2*0.39 减缩管 ξ=0.81 ∑ξ=1.03 ∑ξ=1.0 管段 7-8 管段 2-3 已字弯 ξ=0.25 直流三通 ξ=0.29 直流三通 ξ=3.1 ∑ξ=0.29 ∑ξ=3.35 管段 3-4 管段 8-9 弯头 ξ=0.26 减缩管 ξ=0.1 直流三通 ξ=0.2 直流三通 ξ=0.25 ∑ξ=0.46 ∑ξ=0.35 管段 4-5 管段 9-10 减缩管 ξ=0.1 旁流三通 ξ=0.25 直流三通 ξ=0.2 ∑ξ=0.25 ∑ξ=0.3 管段 10-11 管段 5-6 弯头 ξ=0.35 减缩管 ξ=0.1 渐扩管 ξ=0.13 直流三通 ξ=0.25 防火阀 ξ=0.35３１减缩管 直流三通ξ=0.1 ξ=0.12该段总局部阻力系数：&&&&西安建筑科技大学毕业生设计（论文）用纸∑ξ=0.35 管段 6-7 调节阀 ∑ξ=1.9 ξ=1.1最不利环路其余计算管段的阻力计算同上，此处省略，现将送风管的水 利计算数据及结果汇总于下表。 送风管水利计算数据表 管 段 当 量 直 径 流 速 长 度 动 压 比摩 阻 局部 阻力 系数 局 部 阻 力 沿 程 阻 力 总阻 力 0-1 195 1-2 281 2-3 424 3-4 424 2.9 6.5 5 4-5 571 5-6 606 6-7 606 7-8 606 8-9 606 5.8 3.8 9-10 10-11 714 4.85 5 714 5.5 5.5 18.2 0.35 1.93 35.1 1.9 37.03.65 3.65 5.48 3.8 3.6 3.6 18 0.85.79 4.38 4.68 4.98 4.5 4.5 14.2 3.17.99 7.99 0.95 0..5 13.1 14.9 20.2 14.10.18 0.52 0.29 0.31 0.38 0.77 0.28 0.3 6.03 0.35 1.03 3.35 0.35 0.25 4 1.3 5.3 13.5 49.9 7.07 3.53 4.4 1.2 2.9 1.42.47 1.01 0.29 0.46 19.7 8.1 5.22 2.33.61 2.34 2.88 1.17 2.34 23.4 10.4 8.1 3.5 8.417.8 51.1 9.97 4.93其余并联风管利用节点平衡的原理，确定各管段尺寸，并校核并联管路 阻力平衡，可利用风量调节阀达到阻力平衡。 ⑵回风管设计计算 回风管的布置应力求管线短直，便于施工，其平面布置示意图如下图： 错误！未找到引用源。 错误！未找到引用源。 回风管平面布置示意图 选择最不利环路：0-1-2-3-4-5-6-7。风管设计采用假定流速法，计算数 据及结果见下表。３２&&&&西安建筑科技大学毕业生设计（论文）用纸回风管水利计算数据表 管段 当 量 直 径 流速 比摩阻 动压 长度 局部阻 力系数 局 部 阻 力 沿 程 阻 力 总阻力 0-1 281 2.7 0.3 4.4 4.6 1.73 7.6 1.38 8.96 1-2 333 3.5 0.45 7.4 4.5 0.13 0.96 2.03 2.99 2-3 390 4.1 0.49 10.1 4.5 0.18 1.82 2.21 4.03 3-4 390 4.4 0.85 11.62 11.3 4.73 54.87 9.61 64.48 4-5 424 5.9 0.9 20.9 1 0.2 4.18 0.9 5.08 5-6 424 6.2 0.92 23.1 7 0.2 4.62 6.44 11.06 6-7 424 6.4 0.93 24.6 11 2.2 54.12 10.23 64.35⑶新风管道确定 考虑到过度季采用全新风，所以风管的设计风量应为 V=12402 m3/h，选 定风管规格 800mm×800mm，风管风速 v=5.4m/s。风口尺寸 1000mm×1000mm, 风口风速 v=3.4m/s，其风口选取带过滤网的 TYFK-54 型防雨百叶风口。新风 管内设有风量调节阀，具体型号与位置见图纸部分。 ⑷空调机组校核计算 风管总阻力 △P=180+1 Pa 空调机组各部分阻力如下： 板式粗效过滤器 预热段 80 Pa 60 Pa３３&&&&西安建筑科技大学毕业生设计（论文）用纸加湿段 表冷段 新风段 回风段340 Pa 150 Pa 30 Pa 30 Pa风机全压应大于 351+390=741 Pa， 考虑安全因素， 取风机全压为 900 Pa， （定货时可向厂家注明） 风量 V=12402 m /h。 ⑸风机盘管新风系统设计 风机盘管新风系统设计思路与前面相同，本处不在做详细计算，其规格 尺寸见图纸。 2.空调水系通设计计算 ①水平支管水利计算 冷冻水水利计算，已知各管段的流量，确定各管段的管径和系统所需的 循环作用压力，水管水利计算采用假定流量法。 首先合理确定冷冻水管布置，由于空调系统不算大，且风机盘管的水阻 力较大，为了更好的节约管材，减少投资，决定采用异程式。其材料采用焊 接钢管。供水管、回水管在对应段流量相同，所以水管管径相同，可以近似 认为该段的压降相同。现只对供水管做水利计算，其水管平面布置示意图如 下： （以四层水系统为例） 错误！未找到引用源。 错误！未找到引用源。 四层水管平面布置示意图 选取最不利环路 0-1-2-3-4-5-6-7-8-9-10-11， 逐段计算摩擦阻力和局部 阻力。 管段 0-1： 水流量 547 kg/h，管段长度 4.5 m。 摩擦阻力：初选流速 v=0.35m/s，流量 547 kg/h 则水管断面积：A=0.547/()=0.00043 m2 所需管径 D&23mm, 取 DN25. 实际流速 v=4*0.547/(*0. m/s 根据 v=0.31 m/s 与直径 D=25mm，查图 10-14 水管路计算图（ 《简明空设 计 手 册 》 赵 荣 义 主 编 ） 得 ， 比 摩 阻 Rm=65Pa/m ， 所 以 摩 擦 阻 力 △３４&&&&西安建筑科技大学毕业生设计（论文）用纸P=lRm=4.5*65=293 Pa 局部阻力： 动压：ρ2v 2 =1/2* =48 Pa2局部阻力系数统计查取 《采暖通风与空气调节设计规范》 （ GBJ19-87,2001 年版） ，得以下部件的局部阻力系数： 弯头 电动两通阀 ξ=2*0.26 ξ=3.5 变径ξ=2*0.36 直流三通ξ=0.68闸阀 ξ=0.68 局部阻力系数统计 ∑ξ=2.39 局部阻力 该段的总阻力 △P=∑ξ* ρ v 2 =2.39*48=273 Pa 2 △P=293+273=566 Pa 供水管局部阻力系数统计表 管段 1-2 直流三通 ∑ξ=0.68 管段 2-3 弯头 变径 直流三通 ∑ξ=1.56 管段 3-4 分流三通 ∑ξ=3.0 管段 4-5 直流三通 ∑ξ=0.68 ξ=0.68 变径 ∑ξ=0.36 管段 10-11 ξ=3 ξ=2*0.26 ξ=0.36 ξ=0.68 弯头 直流三通 ∑ξ=1.2 管段 9-10 ξ=0.36 直流三通 ∑ξ=0.6 管段 8-9 ξ=2*0.26 ξ=0.68 ξ=0.68 直流三通 ∑ξ=0.6 管段 7-8 ξ=0.6 管段 6-7 ξ=0.6其余各管段局部阻力系数见下表。３５&&&&西安建筑科技大学毕业生设计（论文）用纸管段 5-6 直流三通 变径 ∑ξ=1.04 ξ=0.68 ξ=0.36 旁流三通 截止阀 ∑ξ=8.5 ξ=1.5 ξ=1.0最不利环路其余计算管段的阻力计算同上，此处省略，现将供水管的水 利计算数据及结果汇总于下表。供水管水利计算数据表 动 压 (Pa ) 48 72 157 115 106 130 80 125 174 180 比摩 阻 (Pa/m ) 65 60 120 100 65 73 40 65 85 90 摩 擦 阻 力 (Pa ) 293 270 214 8 250 65 131 400 26 587 99 局 部 阻 力 (Pa ) 273 49 245 645 72 135 48 50 209 65 总 阻 力 (Pa ) 566 319 239 3 595 137 266 448 76 796 164管段 编号流量 (kg/h )管径 (m )流速 (m/s )长 度 (m)∑ ξ0-1 1-2 2-3 3-4 4-5 5-6 6-7 7-8 8-9 9- 83 89 DN25 DN32 DN32 DN40 DN50 DN50 DN65 DN65 DN65 DN650.31 0.38 0.56 0.48 0.46 0.51 0.4 0.5 0.59 0.64.5 4.5 17. 9 2.5 1 1.8 10 0.4 6.9 1.15.6 9 0.6 8 1.5 6 3 0.6 8 1.0 4 0.6 0.6 1.2 0.3３６&&&&西安建筑科技大学毕业生设计（论文）用纸6 10-1 1 18630 DN10 0 0.65 211 50 3.9 8.5 195 179 4 198 9所以最不利环路的压力损失： 管路阻力损失：△P=2*（566+319++266+448+76+796+164+1989） =15498 Pa 风机盘管阻力：△P=21.6 Kpa 四层空调水系统至立管的压降： △P==15.5+21.6=37.1 Kpa 由于空调冷冻水系统供、回水温差小，末段风机盘管的阻力大，在计算系 统总循环压力时，可不计供、回水密度差引起的作用压力；在并联环路阻力 平衡时，一般可忽略。 其余各层的水利计算同本层一样， 利用节点平衡原理计算， 可以通过平衡 阀，将立管节点处提供多余的资用压头消耗掉，其布置形式与规格见图纸。 ②立管水利计算 根据系统流量，确定各管段管径及空调侧压降，采用假定流速法。 由于供、回水对应管段流量相同，此处只计算供水管，其示意图如下： 错误！未找到引用源。 错误！未找到引用源。 立管水利计算示意图 经预算比较后， 选取最不利环路为由建筑物引入口至四层水系统环路， 其 立管的水利计算数据及结果见水利表。 立管水利计算数据表 管段编号 流量 (kg/h) 管径(mm) 流速(m/s) 0-1 16164 DN100 0.57 1-2 34794 DN150 0.55 2-3 50163 DN150 0.79 3-4 61065 DN150 0.96 4-5 71801 DN150 1.1３７&&&&西安建筑科技大学毕业生设计（论文）用纸动压(Pa) 比摩阻 (Pa/m) ∑ξ 摩擦阻力 (Pa) 局部阻力 (Pa) 总阻力 (Pa) 164 55 10.22 523 1 29 1.5 116 226 342 312 50 1.5 200 468 668 461 70 1.5 280 692 972 605 90 0.43 558 260 818供、回水的总阻力等于供水管压降的 2 倍，即 △P=2*（342+668+972+818）=5.6 Kpa 空调侧水系统总压降： △Pz=37.1+5.6=42.7 Kpa 3.空调凝结水系统设计计算 风机盘管和表冷器的冷凝水管管径， 应根据冷凝水量和冷凝水管的最小坡 度确定，其材料选取 UPVC 塑料管。依据《空气调节设计手册》 （电子工业部 第十设计研究院 主编）中表 3-12.冷凝水管径选择表，确定出管径与坡度。 以四层冷凝水管为例进行确定说明， 其余各层的管径及布置见图纸， 四层 冷凝水管平面布置示意图如下： 错误！未找到引用源。 错误！未找到引用源。 四层冷凝水管平面布置示意图 冷凝水管径的确定部分见下表： 冷凝水管计算表 管段编号 0-1 1-2 2-3 3-4 4-5 5-6 冷负荷(Kw) 547 88
管径(mm) DN20 DN20 DN25 DN25 DN32 DN32 坡度i=0.001３８&&&&西安建筑科技大学毕业生设计（论文）用纸6-7 7-8 8-9 9-10 八.冷热源系统设计计算 1. 冷源系统设计计算 空调冷源设备的选择很多，而影响冷源设备选择的因素也很多。因此， 选择空调冷源设备时应全面分析、比较不同设备的特点，根据工程的具体情 况，找出优、缺点，经过技术经济比较后确定。 冷冻站负荷确定： 冷 冻 水 供 、 回 水 温 度 定 为 7 ℃ 、 12 ℃ ， 系 统 冷 冻 水 量 G=71801kg/h=19.9kg/s，冷冻站负荷 Q=19.9*4.18*5=415.9 Kw，考虑冷量损 耗后，冷冻站负荷 Q=1.1*415.9=457.5 Kw。 冷水机组型号与数量的确定： 制冷机选择原则： 1.选择制冷机时，台数不宜过多，一般不考虑备用，并与负荷变化情况相 适用。 2.制冷量在 580-1750 的制冷机房，选用活塞式或螺杆式制冷机时，其台 数不宜少于两台， 3.有合适热源，特别是有余热和废热可以利用，以及电力不足时，宜采 用溴化锂吸收式冷水机组。 4.进行经济技术比较后，宜优先采用能量调节自动化较高的冷水机组， 活塞式机组宜采用多台压缩机自动连控机组 ，以及变频可调的冷水机组。 5.电力驱动的压缩式冷水机组，宜根据单机空调制冷量在额定工况下的 能效比，进行选择机组。 6.制冷机的选择应考虑对环境的影响： ⑴噪声和振动要控制在环境 条件允许的范围内。 ⑵考虑制冷剂氟利昂对大气臭氧层的危害程度和禁用时间。 09 8729 DN32 DN32 DN40 DN40３９&&&&西安建筑科技大学毕业生设计（论文）用纸由于冷冻站负荷 Q=457.5 Kw，系统较小，可优先选用活塞式冷水机组， 此时可不考虑备用，选用多机头的冷水机组，来提高供冷的可靠性。最后选 定 LSB530 型活塞式水冷机组 （清华同方人工环境有限公司产品） 其机组有 4 。 台压缩机，可以实现能量的调节，同时具有热效率高，价格较低（相对于其 它类型机组） ，易于操作、管理。额定制冷量 530 Kw 〉Q=457.5 Kw，满足要 求。 ⑴中央机房冷冻水系统设计 以水为载冷剂的冷冻站内，冷冻水供应系统是中央空调系统的一个重要 组成部分，一般中、小型冷冻站的供水系统按回水方式不同分为开式系统和 闭式系统两种。本设计为闭式系统，为压力回水系统。该系统只有膨胀水箱 通大气，所以系统的腐蚀性小，由于在系统的最高点设置了膨胀水箱，整个 系统充满了水，冷冻水泵的扬程仅需克服系统的流动摩擦阻力，因而冷冻水 泵的功率小。 由于空调负荷较小，且空调侧的压力损失与机房内的压降相差不大，为 了减少初投资，决定采用一次泵系统。该系统可以通过分水器与集水器之间 的压差控制阀来实现空调侧随负荷变化的流量调节，使空调侧实现变流量运 行。该系统结构简单，但缺点是循环水泵的功率不能随供冷负荷按比例减少， 尤其在本系统中只有一台冷水机组工作时，水泵的能耗不能减少。 中央机房内管径应按照冷水机组的额定冷水量来确定，其材料选用无缝 钢管。冷冻水量 V=88.9 m3/h，中央机房内设备及管线见图纸。 冷冻水管道水利计算： 冷冻水循环泵吸入端：根据《空气调节设计手册》 （电子工业部第十研究 院 主编）中表 13-12.管内水流速推荐表。假定流速 v=1.0m/s，所需管段的 直径D=式中:4*V 3600 *v *πD——计算管段的直径 mm V——冷冻水量 m3/h v——流速 m/s４０&&&&西安建筑科技大学毕业生设计（论文）用纸D=取管段规格： 实际流速：88.9*4 =177 mm Φ219×688 9 v = 3600*.π *4.2 2 *0=0.79 动压：ρ2m/sv 2 = 500 * 0.79 2 =337.5 Pa沿程阻力： 长度 l=7.5m，根据 v=0.79m/s 与管径Φ219×6（相当于 DN200） ，查得比 摩 阻 Rm=45Pa/m, ∴ 沿程阻力 △ P=lRm=7.5*45=337.5 Pa 局部阻力： 进行局部阻力系数统计 截止阀 ξ=2*0.6 弯头ξ=4*0.72 闸阀 ξ=3*0.09 减缩管ξ=2*0.1 渐扩管 ξ=0.3 过滤器ξ=2.2 水泵入口 ξ=1.0 ∑ξ=8.02 ∴ 局部阻力 △P=∑ξ* ρ v 2 2=8.02*310 =2.5 Kpa 泵吸入端总阻力：△P=2.5+0.3=2.8 Kpa 冷冻水循环泵压出端：假定流速 v=1.5m/s，所需管段的管径 D=146mm，取 Φ159×4.5。 实际流速88. v = 3600*π9**04.152=1.4 m/s 动压：ρ2v 2 = 500 * 1.4 2 =980 Pa沿程阻力： 长度 l=8.5m，根据 v=1.4m/s 与管径Φ159×4.5（DN150） ，查得比摩阻 Rm=125Pa/m, ∴ 沿 程 阻 力 △P=lRm=8.5*125=1125 Pa４１&&&&西安建筑科技大学毕业生设计（论文）用纸局部阻力： 进行局部阻力系数统计 截止阀 ξ=4*0.6 闸阀 ξ=0.1 渐扩管 ξ=3*0.3 ∑ξ=14.42 ∴ 弯头ξ=6*0.72 减缩管ξ=2*0.1 止回阀ξ=6.5局部阻力 △P=∑ξ* ρ v 2 2 =14.42*1125 =16 Kpa泵压出端总阻力： 冷冻水循环泵却定：△P=19+1.1=17.1 Kpa为了减少投资，选用冷热水共用水泵方式，由于热水较冷水量少许多， 按冷水循环流动工况选型的水泵肯定能满足热水循环的水利要求。由于冷 冻水是闭式循环系统，水泵的扬程只需克服管路与设备阻力，其扬程至少 为： H =42.7+2.8+17.1+46=108.6 Kpa 附加 10℅的余量 H=1.1*108.6=119 Kpa 水泵的流量 Q=1.1*88.9=99 m3/h 根据扬程与流量选定 IS125-100-250-B 型水泵， 电动机功率 7.5Kw， 此处 考虑备用性，选用 2 台水泵（一用一备） 。水泵必须的气蚀余量为，由于膨胀 水箱设在会议大楼的五层楼顶，足以满足要求。冷水机组的蒸发器在泵的压 出端上。 集水器、分水器确定：考虑到空调侧负荷调节时，会引起冷冻水量变化。 负荷侧宜为变流量运行，末端装置设电动两通阀。中央机房内为定流量运行， 所以设置分、集水器，两者之间设压差控制阀，当压力发生变化时，可通过 此装置实现空调侧冷冻水变流量，机房内定流量。同时，也有利于系统的维 护和操作。分水器、集水器上的接管相同，位置相反。以分水器举例计算。 分水器直径确定：４２&&&&西安建筑科技大学毕业生设计（论文）用纸取管内流速 v=0.5m/s,V=88.9 m /h,断面积 A=88.9/()=0.05 m , 所以直径 D=252mm。 《空气调节设计手册》 根据 （电子工业部第十研究院 主编） 中有关规定，分水器的直径必须大于最大接管直径的两倍，取定分水器规格 Φ317×9。 分水器长度确定： 分水器接管示意图如下： 错误！未找到引用源。 错误！未找到引用源。 分水器接管示意图 接管名称与管径见下表。 分水器接管情况一览表 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 接管名称 冷冻水进水管 备用管 冷冻水出水管 平衡管 压力表接管 温度计接管 排气阀接管 排水管 接管管径(mm) DN150 DN100 DN150 DN80 DN20 DN20 DN20 DN403 2分水器、集水器的管长由所需的管接头个数、管径及间距确定，两相邻 的管接头中心线间距宜为两管外径+120mm，两边管接头中心线距端面宜为管 外径+60mm。 ∴ L=2*(150+100+150+80+20+20+20)+2*60 =1200 mm ⑵空调冷却水系统设计 根据冷却水量和冷却水供、回水温度及温差便可以选择冷却塔。冷水 机组的额定水量 V=111.2 m3/h，根据西安地区气象条件，冷却水进、出水温 度定为 32℃、37℃，故实际的冷却水量为 V=124.3 m3/h。选定冷却塔型号为： LRCM–H–150 型横流式冷却塔，其重量为 1120kg，运转重量 3170 kg，冷却塔４３&&&&西安建筑科技大学毕业生设计（论文）用纸额定流量为 150 m /h。 冷却水管径确定： 一台冷水机组配置一座冷却塔和一台冷却水泵（此处设备用一台） ，冷却 水系统管路的管径可按冷却塔进出水接管确定。 所以泵的吸入端 d=200mm， 泵 的压出端 d=125mm。 在所有水泵的进出水管上设有 Y 型过滤器， 其直径与管段 直径相同。在前后设闸阀与旁通管以便维修。 冷却水管阻力计算： 冷却水管阻力计算的计算步骤同前面冷却水循环管阻力计算，此处详细 计算。其计算结果如下： 冷却水管路阻力损失：△P =19.3+5.81=25.1 Kpa 冷却水泵的水量应为冷水机组冷却水量的 1.1 倍，即 Q=1.1*124.3=137 m /h， 冷却水泵的扬程应为冷水机组冷凝器压降△P1、冷却塔开式高度 Z1、喷 口余压、管路沿程损失及管件局部损失五项之和的 1.1～1.2 倍。从从产品样 板中知： △P1=45 喷口余压=2 Kpa 冷却水泵所需的扬程： H =1.1*(45+38+2+25.1) =121 Kpa 根据冷却水量 Q 与扬程 H 选取 IS150—125—A 型水泵 2 台一用一备，电 机功率 15Kw。 因为长时间使用的冷却水，由于重碳酸盐、细菌和藻类杂物等因素，使 冷水机组的冷凝器结垢或腐蚀，从而增大热组，降低制冷量，所以必须对冷 却水进行处理。在冷却水泵进水管上设有高频电子水处理器。这样既可以防 止硬垢生成，又可以有效的杀灭水中菌类、藻类，有效抑制水中微生物的繁 殖。在电子水处理器的管段并联一旁通管路以方便在不停机的状态下对电子 水处理器进行维修保养或更换。 Z1=3.8mH2O=38 Kpa 管路总阻力=25.1 Kpa3 3４４&&&&西安建筑科技大学毕业生设计（论文）用纸系统定压： 采用开式膨胀水箱定压的补水系统。 当空调系统为闭式系统时，为使系统中的水因温度变化而引起的体积膨 胀余地以及有利于空气的排放，系统中设有膨胀水箱。为了保证膨胀水箱和 水系统正常工作，机械循环系统中，膨胀水管应该接在泵的吸入侧，水箱放 在五层楼顶上。同时，此处膨胀水箱还起定压与补水作用，所以不在另设定 压与补水箱。 水箱的有效容积应为膨胀水量与调节水量之和。 膨胀水量： 式中： Vp=α△tVs m3Vp——系统的膨胀水量 α——水的体积膨胀系数m3 α=0.0006△t——最大的水温变化，冷水取 15℃；热水取 45℃。 Vs——系统内水容量，其中水系统中单位面积水容量， 见下表： 建筑单位面积水容量(L/m2) 系统形式 供冷时 供热时 ∴ 全空气 0.4～0.55 1.25～2 Vp=α△tVs m3 =0.* 150 L 调节水量 Vt： 为补水泵 2min 的流量， 且保持水箱调节水位不小于 200mm。 取定 Vt=350L,所以 任何的截断装置。 2.热源系统设计计算 本空调系统采用双水管系统，冬季、夏季共用水泵方式，夏季采用冷水 机组制冷。供热时用一水—水换热器，热水供、回水温度 60/50℃，冬季空调 V=500 L 选水箱的有效容积为 0.5 m3 膨胀管管径的确定：根据系统冷负荷，定出管径 DN25，其管段上不应有 空气——水 0.7～1.3 1.2～1.9４５&&&&西安建筑科技大学毕业生设计（论文）用纸热负荷 Q=340.7Kw，∴热水流量 V=25.6 m /h，根据热负荷与流量选定型螺旋 板式换热器，其换热面积 F=10.7 m 。换热器进、出水接管管径同冷凝器的进、 出水接管Φ159×4.5。 3.冷冻站的设计 冷冻站应设置在靠近空气调节负荷中心。 冷冻站、制冷机及其辅助设备的布置原则： ①一般充分利用建筑物的地下室。对于超高层建筑物，也可设在设备层 或顶层上。 ②制冷机房的净高（地面至梁底）应根据制冷机的种类和型号而定。对 于活塞式制冷机、小型螺杆式制冷机，其机房净高控制在 3～4.5m 。 ③集中供暖地区的制冷机房的室内温度不应低于 15℃，在停止运转期间 不得低于 5℃。 ④制冷机房、辅助设间和水泵房采用，磨光水泥地面，并要有冲洗地面 的上、下水设施。设备易漏水的地方，应设地漏或排水明沟。 ⑤制冷机房内的设备布置应保证操作方便，并有适当的检修空间，设备 布置尽量紧凑，以节省建筑面积。 ⑥布置压缩机时，温度表，压力表及其它测量仪表应设在便于观察的地 方。阀门高度一般离地 1.2～1.5m 高于此高度时，应设工作平台。 ⑦压缩机的主要通道及压缩机突出部分到地配电盘的通道宽度不应小于 1.5m;制冷机与墙壁之间的距离和非主要通道不小于 0.8m。 根据以上的确定原则，取定机房净高 3.6m，冷水机组离墙 1m，两循环水 泵间距为 0.8m，其余具体尺寸见机房平面布置图。 九.空调系统保温、减振、防火及施工安装技术要求 1.空调系统保温 ⑴为了减少冷热量在管路上的损失必须对管道做保温处理。所有水管的 保温材料采用岩棉管壳，膨胀水箱采用岩棉板，且在敷设保温层之前，先刷 红丹防锈漆两边。可以通过计算经济保温层厚度、防结露保温层厚度、满足 允许最大散热损失的最小保温层厚度、防烫伤保温层厚度后，进行比较、选2 3４６&&&&西安建筑科技大学毕业生设计（论文）用纸择。本处保温层的厚度，可以查取表 18.1-5 西安地区岩棉管壳、岩棉板防结 露保温层厚度选用表《实用供热空调设计手册》 （陆耀庆 主编） ，考虑冬、夏 季不同情况比较后，取以下数值： DN40 以内的水管保温层厚度δ=25mm， DN40、 DN50 δ=30mm 大于 DN50 时， δ=40mm，分水器、集水器 δ=50mm，膨胀水箱δ=80mm。 保护层确定： 管道保护层的作用主要是防止保温层的机械损伤和水分入侵，同时还有 美化保温结构的作用。材料选用复合铝箔。 ⑵风系统保温 为了减少空气在风管内流动过程中的冷热量损失，并防止低温风管在温 度较高的非空调房间结露，空调工程的风管都要进行保温，其保温材料选用 娶苯乙烯泡沫塑料。根据规范取δ=30mm。保温层置于风管外面，用保温钉固 定，保护层用铝箔。 2.空调系统的减振 民用建筑空调系统的减振设计包括： ⑴设备减振：冷水机组、空调机组、水泵、风机（包括落地和吊装风机） 以及其它可能产生较大振动的设备。 ⑵管道的隔振：主要是防止设备的振动通过水管及风管进行传递。 空调系统的风机、水泵、冷水机组，由于运转而产生振动，振动不但对 围护结构产生影响，振动还会产生噪声，对环境、健康带来不利。所以必须 对空调设备减振。 所有水泵、冷水机组、空调机组落地安装时均采用橡胶隔振垫减振。风 机盘管与新风机组由于在吊顶内安装，可采用橡胶减振钓钩。 同时，为了防止设备的振动沿管道传递而影响空调房间，除设备减振外， 与设备连接的管道也应采取减振措施。 风机空调机组的进、出口风管设有双层帆布接头，长度见图纸。 水泵、冷水机组的进、出水管设型可扰性合成橡胶接头。管道穿过墙、 楼板处，同口周围应留有余隙并用纤维材料填实，以防振动经管道传递给围４７&&&&西安建筑科技大学毕业生设计（论文）用纸护结构。 3.空调系统的防火 在设有空调系统的建筑物当中，发生火灾时，风管是火灾蔓延的通路， 所以空调系统的设计必须考虑防火问题。 空调系统的防火应遵循以下原则： ①空调系统的风管应尽可能的不穿越防火分区，若不得已穿越时，应设 防火阀。 ②在送、回风管道穿越机房隔墙处及穿越机房的楼板处，均应设有防火 阀。 ③在穿过贵重设备室或火灾危险性大的房间的送、回风管上必设防火阀。 ④在多层和高层建筑每层送、回风水平管与垂直总管交接处的水平管道 上设置防火阀。 ⑤空调系统的送、回风管道不宜穿过防火墙及变形缝，若须穿过时，应 在穿过处风管上设有防火阀。 4.施工安装技术要求 在五层全空气系统中，送、回风管穿越机房隔墙时，设置防火阀，其型 号为： 防止机房的火灾通过风管蔓延到空调房间内，同时也防止空调房间的 火灾通过回风管蔓延到机房。 三层新风管道在穿越空调机房隔墙时，应设防火阀，其余各层的新风管 道均不设。十.系统运行调节及说明 ⑴空调器的新风、回风比例，由手动调节阀进行调节，过度季可采用全 新风方式降温及通风换气。 ⑵在所有风机盘管的回水管上均装上设电动二通阀， 通过二通阀的开闭，４８&&&&西安建筑科技大学毕业生设计（论文）用纸以满足冬夏季室温要求。 ⑶压差控制： 在空调水系统集、分水器之间设旁通管和电动阀，通过压差控制器调节 阀门开闭，保持冷冻站水流量恒定与水系统压力恒定。 ⑷组合空调机组在换热器的回水管上装有电动二通阀，根据送风管上设 测温元件的指示通过调节器调节电动二通阀的开度，满足送风温度要求，电 动阀的动作方向冬夏相反。 ⑸系统定压： 水系统定压为膨胀水箱定压，水箱设在五层顶上，定压点设在集水器总 出水管处。 ⑹冷机控制： 制冷机投入运行的顺序： 冷却塔风机→冷却水泵→冷冻水泵→冷水机组。 停机顺序相反。４９}