暖通空调课程设计0002.docx
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暖通空调课程设计0002
摘要1
1、设计条件3
1.1工程概况3
1.2设计采用的气象数据3
1.3空调房间的设计条件3
1.4围护结构的热工性能3
1.5室内照明4
1.6室内设备4
2、系统方案的确定5
2.1系统方案5
2.2初选系统方案5
3、负荷计算6
3.1冷负荷计算6
3.2湿负荷计算13
3.3新风负荷计算13
4、全空气系统中空调制冷设备提供的冷量14
4.1送风量的确定14
4.2空调制冷设备需要提供的冷量确定15
5、室内气流组织的计算17
5.1气流组织的形式17
5.2散流器送风17
6风管的水力计算19
6.1风管的布置19
6.2风管系统阻力计算20
7、空调设备的选型29
8、其它31
8.1消声31
8.2减振与隔振31
8.3保温31
结论34
致谢34
参考文献35
1、设计条件
1.1工程概况
本工程为上海市某办公楼,总建筑面积1800m2,共3层,层高为3.6m。
要
求对其顶层的一间会议室进行空调工程设计,建筑面积为360m2。
会议室的工作时间:
上午8:
00~下午4:
00
1.2设计采用的气象数据
(1)空调夏季室外计算干球温度:
34℃
(2)夏季空调室外计算湿球温度:
28.2℃(3)夏季空调室外日平均温度:
30.4℃
(4)大气压力:
夏季:
0.100530MPa
1.3空调房间的设计条件本工程多功能厅用作会议室(无烟)
空调房间的设计条件
夏季
温度℃
25
空调运行时间
8:
00-16:
00
湿度%
60
人员密度
0.5m2/人
风速m3/h
2.5
新风量
30m3/h
备注
室内压力稍高于室外大气压
1.4围护结构的热工性能
(1)外墙厚240mm
结构:
给出结构构成图
(2)屋顶
结构:
给出结构构成图
(查《暖通空调》)
(3)玻璃窗
结构:
双层窗,3mm厚的普通玻璃(普通或吸热),金属窗框,80%玻璃
传热系数:
2.72W/(m2K)
內遮阳设施:
深绿布帘Ci=0.65
外遮阳设施:
无
(查《暖通空调》)
(4)内墙
结构:
内墙为120mm砖墙,内外粉刷
传热系数:
2.37W/(m2K)
(查《简明空调手册》)
围护结构热工参数
结构类型
类型
传热系数
外墙
1砖墙,2泡沫混凝土,3木丝板,4白灰粉刷。
厚度240mmII型墙
0.9
外窗
双层普通玻璃(3mm)
2.72
内墙
内外抹面(各20mm)加一砖黏土实心砖(120mm)
总厚度160mm
2.37
屋顶
沥青膨胀珍珠岩保温屋面厚度125mm
0.48
1.5室内照明
照明密度或灯安装功率:
20W/m2或8.4kW
开灯时间:
8小时,连续运行
(查《简明空调手册》)
1.6室内设备
设备类型及安装功率:
10-40kW
使用时间:
8小时,连续运行
同时使用系数:
1.0
(查《简明空调手册》)
2系统方案初步确定
2.1系统方案
(一):
全空气空调系统
全空气系统的空气处理设备设置在专用的空调机房,管理和维修比较方便,使用寿命长,初投资和运行费用比较低,因为全空气系统管道输送的是空气,如果风量大,则风道的面积也相应较大,所以全空气系统所占建筑的空间也较大,适用与处理空气量多,服务面积比较大的建筑,如纺织厂、百货商场、影剧院等工业和民用建筑。
(二):
新风加风机盘管系统
新风加风机盘管系统克服了全空气系统由于有风道截面积大、占用建筑面积和空间较多以及系统灵活性差等缺点,在这个系统既有水,又有空气,因此新风加风机盘管系统适用于其房间的用途和使用者的要求不同,并且要求灵活性高的建筑,如旅馆、办公楼等。
2.2初选系统方案
根据上面的分析比较:
本工程会议室人员数量变化较大,使用时间负荷达到最大值,冷、湿负荷都很大,且要保证室内空气不与其它房间掺混,应该对空气进行集中式处理和集中分配,便于集中管理和维护,故选择方案
(一):
全空气系统。
集中式空调系统根据回风情况不同又分为以下三类:
全新风系统,一次回风系统,二次回风系统。
对于舒适型空调(夏季以降温为主要特征)和夏季以降温为主的工艺性空调,允许采用较大送风温差,应采用一次回风式系统。
对于有恒温恒湿或洁净要求的工艺性空调,由于允许的送风温差小,为避免采用再热(形成冷热抵消),应采用二次回风式系统,其前提是室内散湿量较小。
当空气调节区允许采用较大送风温差或室内散湿量较大时,应采用具有一次回风的全空气定风量空气调节系统。
本次设计会议室空调采用全空气定风量一次回风低速系统,再热式送风,空气由设在会议室附近机房的组合式空调器集中处理,然后通过风道送入房间内,还可以实现过渡季节的全新风运行,节约能量,空气品质较好。
3负荷计算
3.1冷负荷计算
(1)围护结构瞬变传热冷负荷
a.外墙和屋面瞬变传热引起的冷负荷
(2-1)
式中:
—外墙和屋面瞬变传热引起的逐时冷负荷,W;
A—外墙和屋面的面积,m2;
K—外墙和屋面的传热系数,W/(m2
公式(2-3)
QCAC
式中:
—有效面积系数,由《暖通空调》附录2-15查得;
—窗口面积,m2;
—窗玻璃的遮阳系数,由《暖通空调》附录2-13查得;
—窗内遮阳设施的遮阳系数,由《暖通空调》附录2-14查得;
—日射得热因数,由《暖通空调》附录2-12查得30纬度带的日射得热因数;
—窗玻璃冷负荷系数,无因次;
d.内围护结构冷负荷
当邻室为通风良好的非空调房间时,通过内窗的温差传热负荷,可按式(1-1)计算。
当邻室有一定发热量时,通过空调房间内窗、隔墙、楼板或内门等内围护结构的温差传热负荷,按下式计算:
)=(rnെ)公式(2-4)
式中()—稳态冷负荷,下同,W;
rn—夏季空气调节室外计算日平均温度,℃;
—夏季空气调节室内计算温度,℃;
—邻室温升,可根据邻室散热强度采用,=℃。
(2)人体散热形成的冷负荷a.人体显热散热形成的冷负荷
公式(2-5)
QC
(
式中—不同室温和劳动性质成年男子显热散热量,W,
n—室内全部人数,据人员密度0.4-0.5m2/人,取n=180;—群集系数,由《暖通空调》表2-12查得,取=0.93;
—人体显热散热冷负荷系数,由《暖通空调》附录2-23查得;
式中—不同室温和劳动性质成年男子潜热散热量,W,
(3)照明散热形成的冷负荷
(T)=1000公式(2-7)
式中(T)--灯具散热形成的冷负荷,W;
--照明灯具所需功率,W;
--镇流器消耗公率系数,明装荧光灯n1=1.2;
--灯罩隔热系数;n2=1.0
--照明散热冷负荷系数,可有附录2-22查得;
(4)电子设备散热形成的冷负荷
公式(2-8)
式中Q——设备散热冷负荷W
N——设备功率W,本方案中主要为电脑设备,n1=0.7,n2=0.7,n3=1.0;办公楼多为OA自动化设备,由《简明空调设计手册》查得:
OA机器设备发热量为10-40W/m2。
(1)围护结构瞬变传热冷负荷
屋面瞬变传热引起的冷负荷
时间
8:
00
9:
00
10:
00
11:
00
12:
00
13:
00
14:
00
15:
00
16:
00
38.1
37.0
36.
1
35.6
35.6
36.0
37.0
38.4
40.1
北外玻璃窗瞬变传热引起的冷负荷
时间8:
009:
0010:
0011:
0012:
0013:
0014:
0015:
0016:
00
Tc(
(2)人体散热形成的冷负荷
时间8:
009:
0010:
0011:
0012:
0013:
0014:
0015:
0016:
00
§综合冷负荷
由于室内压力高于大气压力,所以不需考虑有室外空气渗透所引起的冷负荷。
现将上述各分项计算结果列入下表中,并逐时相加,以便求得会议室内的冷负荷值。
时间
8:
00
9:
00
10:
00
11:
00
12:
00
13:
00
14:
00
15:
00
16:
00
屋面负
1760.80
1585.7
1442.44
1362.8
1362.8
1462.52
1585.70
1808.56
2079.17
荷
0
5
5
北外墙
271.08
262.76
249.80
215.57
232.69
228.52
224.36
224.36
228.52
负荷
北外玻
331.30
445.54
571.2
674.02
776.83
856.8
902.50
936.77
936.77
璃传热
负荷
北外玻
912.87
1098.8
1267.88
1369.3
1403.1
1403.12
1335.50
1200.26
1014.3
璃日射
3
1
2
负荷
南内墙
855.475
负荷
人员散
11985.8
17099.
18188.0
18840.
19384.
19820.1
20255.4
20473.0
15685.38
热负荷
4
91
1
87
92
6
6
2
照明负
2643.84
4095.3
425.88
4354.5
4406.4
4510.08
4561.92
4613.76
4665.6
荷
6
6
设备负
95.55
1847.3
2102.1
2293.2
2420.6
2548
2611.7
2707.25
2770.95
荷
综合
18856.7
26435.
24247.3
29110.
29987.
30829.
31477.
31963.
27380.6
6
4
1
38
41
2
14
98
9
由此可以看出,此会议室最大冷负荷值出现在15:
00时,其值为31963.98W。
3.2湿负荷计算
人体散湿量
m278
式中——人体散湿量成年男子的小时散湿量
§会议室湿负荷
=0.278³180³0.93³102³10-6
=4.75³10-3
(参考《简明空调设计手册》)
3.3新风负荷计算
式中——新风量
——室外空气焓值
——室内空气焓值
§新风负荷
根据已知条件,每人的新风量为30m3/h,空气密度为1.2kg/m3,由湿空气焓湿图查得:
室内空气焓值为55.6kJ/kg(tR=25℃,ψ=55%);室外空气焓值为
90.5kJ/kg(tO=34℃,tO,S=28.2℃)
=1.2³(30/3600)³180³(90.5-55.6)=62.82kW
QMhh
3.4结论
室内冷负荷Qc
湿负荷Mw
新风负荷Qc,o
新风量MO
31.96kW
4.75³10-3kg/s
62.82kW
30³180=5400m3/h
4全空气系统中空调制冷设备提供的冷量
4.1送风量的确定
本设计采用单风道定风量再热式空调系统,与单风道定风量露点送风空调系统不同的是,从机房送出的同一参数的送风,再送入区域前,经过再热盘管加热,然后然送入室内。
对于只用于一个区域,再热盘管放于机房内即可。
夏季工况的过程是:
新风O
R排出室外
MDS
①求热湿比
W
②确定送风点
在h-d图上确定室内空气状态点R(tR=25℃,PR=60%),通过该点画出=6278.42的过程线。
由下图所示,对应焓湿图从而得出:
回风R
h
tR=25℃
9
采用温差送风t=7°C,取ε线与t=18°C的交点即为送风状态点S,
h
第12页共35页
再加热过程为等湿升温,由S点作等d线与φ=90%线相交得机器露点,
t
③计算送风量按全热平衡确定
9
h
9
hR-h
-
按湿平衡确定
1000M™4.5
.
4.2空调制冷设备需要提供的冷量及热量确定
①确定最小新风比
根据计算出的送风量MS=2.8kg/s=.x.=8400m3/h
②夏季室外空气状态:
h=(1-)hR+h=(1-0.643)x55.6+0.643x9
且M点位于RO连线上和等hM线上,查图得
③空气处理设备需提供的制冷量
hM-hD)=2.8x(78-42)
④冷量分析
新风负荷Q,o=M0(h0-hR)=
x1.2x(90.5-55.6)
再热量Qre=M(h-hD)=2.8x(44.2-42.0)室内负荷Q=31.96kW
令Q,o+Qre+Q=62.82+6.16+31.96=100.9
B
4.3结论
系统设备冷量Q,r=.
考虑20%余量,在计算冷负荷的基础上修正:
5室内气流组织的计算
5.1气流组织的形式
室内气流速度、温湿度是人体热舒适的要素,因此必须对房间进行合理的空气处理方式和合理的气流组织方式。
气流分布设计的目的是风口布置,选择风口规格,校核室内气流速度、温度等等。
因此,一个合理的空气处理方式和合理的气流组织对于室内的空气质量有着直接和主要的影响,送风口以安装的位置分,有侧送风口、顶送风口、地面风口;按照送出气流的流动状况有扩散型风口、轴向型风口和孔板送风。
扩散型风口具有较大的诱导室内空气的作用,送风温度衰减快,但射程较短;轴向型风口诱导室内气流的作用小,空气温度、速度的衰减慢,射程远;孔板送风口是在平板上满布小孔的送风口,速度分布均匀,衰减快。
本设计送风选择四面吹方形散流器,回风选择双层百叶风口。
根据《空调节设计手册》,用散流器上送上回方式的空调房间,为了确保射流有必需的射程,并不产生较大的噪声,风口风速控制在3~4m/s之间,最大风速不得超过6m/s,回风风口吸风风速取4~5m/s。
5.2散流器送风
会议室面积为20³18,层高为H=3.6m,总送风量8400,回风量为3000,送风温差7℃。
采用散流器平送,进行气流组织校核计算。
(1)送风口
①采用散流器平送,布置20个送风口,每个风口服务面积为4x4.5,每个
风口送风量为420。
②选择尺寸为180³180的方矩形散流器,假定颈部风速为3.5,
则颈部风速为,=
..=.
散流器实际出口面积约为颈部面积的90%,即=0.10.10.9=
9
散流器出口实际风速为
③求射流末端速度为0.5的射程即
,
散流器中心到区域边缘的距离为2.1m,根据要求,散流器的射程应为散流器中心到房间或区域边缘距离的75%,所需最小射程为:
2.1m³0.75=1.575m。
1.8m>1.575m,因此射程满足要求。
④计算室内平均风速
-.381-.381.-
,
)O..)
送冷风时室内平均风速为0.168,送热风时为0.112,满足要求。
⑤校核轴心温差意衰减
ͻ℃℃
满足舒适性空调温度波动范围±1℃的要求。
(2)回风口
①采用双层百叶风口回风,布置4个回风口,每个风口送风量为750,
回风管位置在南墙一侧房间上部靠顶棚,回风口平行安装。
②选择尺寸为300×200的双层百叶风口,取风口有效断面系数Ψ=0.8,则出口风速
回风风口吸风风速一般为4-5m/s,满足要求。
6风管的水力计算布置风管时要考虑的因素有:
尽量缩短管线,避免复杂的局部构件,减少支
管线,节省材料,减少系统阻力。
此外,还应便于施工,以及运行调节和检修方便。
6.1风管的材料和形状
风管的材料一般选择薄钢板涂漆或镀锌薄钢板;如果建筑空间允许也可采用钢筋混凝土或砖砌风道,但表面应抹光或刷漆,地沟风道还要做防水处理。
有腐蚀性气体的房间还可用塑料或玻璃刚制作凤管。
风管形状一般是圆形或矩形。
圆形风管强度大耗管材量小,阻力小,但占用空间大,多用于高速空调系统中。
矩形风管的宽高比应在3.5以下,优点是占空间小、美观、易于布置等,空调风管用的较多。
本设计中均采用矩形风管,其占有效空间较小,易于布置、明装较美观。
6.2风管内的风速
根据《简明空调设计手册》提供的资料,对于噪声标准在35-50DB(A)之间的风管,其风速按下列标准选取,主管风速为4-7m/s,支管风速为2-4m/s,新风入口风速为3.5m/s。
6.3风管的布置
布置风管时应注意布置整齐、美观和便于检修、测试。
应与其他管道统一考虑,要防止冷热管道间的不利影响。
设计时应考虑各种管道的装拆方便。
风管布置时,应尽量减少局部组力。
对于方形风管,三通或四通的弯管应有与弯管相同的曲率半径。
弯管和三通的后面,以有4~5个当量直径的直管再接支管为好。
风管的变径作成渐扩管或渐缩管。
渐扩管每边扩展角度不大于15º,渐缩管每边收缩角度不大于30º。
6.4风管的阀门
⑴一次性调节阀
a.在支风管上采用电动调节阀、三通阀等使风系统风压平衡;
b.在三通分支处设三通调节阀,或在分支管上设调节阀。
明显不利的环路不设调节阀。
c.送风口处,百叶风口宜采用带调节阀的送风口,要求不高的可采用双层百
叶风口,用调节风口的角度调节风量。
d.在回风或回风支管上设调节阀时,回风的各三通处可不设调节阀。
e.在需设防火阀处可设置电动防火阀。
⑵经常开关的调节阀主要有新风阀、一次和二次回风阀及排风阀。
新风阀和排风阀选用电动阀,本设计选用三通电动阀,与风机联锁,以防止误操作。
6.4风管系统阻力计算(假定流速法)
6.4.1摩擦阻力
△Pm=Rm³lPa
式中△Pm——管段摩擦阻力,Pa;
Rm——管段单位长度摩擦阻力,Pa/m,由摩擦阻力线解图查取;l——风管管段长度,m。
6.4.2局部阻力
Z=ζPa
式中Z——局部构件的局部阻力,Pa;
ζ——局部阻力系数,由局部阻力系数表查得;
——动压,Pa;
——管段内空气流速,m/s;
——空气密度,kg/m3,取1.2kg/m3。
⑴送风管阻力计算
送风示意图
①根据图示的管道布置及各管道的长度,确定计算的最不利管路为1-2-3-4-5-6-7。
②根据各管段的风量及选定的流速确定各管段的断面尺寸并计算该管段的摩擦阻力和局部阻力如下:
管段1-2:
摩擦阻力计算:
取管内流速v1-2=2.0m/s,则管道断面应为:
取断面尺寸为250³200mm,则实际面积为0.050m2,故实际流速v1-2=2.33m/s。
=
按流速当量直径=2222及实际流速v1-2=2.33m/s,
查摩擦阻力线解图得单位长度摩擦阻力Rm1-2=0.35Pa/m,故该管段的摩擦阻力为△Pm1.2=Rm1.2³l1.2=0.35³1.8=0.63Pa。
局部阻力件:
散流器1个,ξ=1.28
取断面尺寸为400³250mm,则实际面积为0.010m2,故实际流速v2-3=2.33m/s。
=xx
摩擦阻力按v2-3=2.33m/s;当量直径=07.7,查摩擦阻力线解图得Rm2-3=0.24Pa/m。
△Pm2-3=0.24³4=0.96Pa。
局部阻力件:
矩形分流三通,=x
x=0.,ξ=0.3
蝶阀(全开):
ξ=0.3
变管径:
ξ=0.1
风管内风量调节阀2个:
ξ=0.5³2=1.0;
软接:
ξ=1.0
变管径,ξ=0.1;
③支管的阻力平衡计算:
根据图示的管道布置及各管道的长度,确定计算的最不利管路为8-9-10-5-6-7。
管段8-9和管段1-2的管件具有相同的摩擦阻力系数及局部阻力系数摩擦阻力为△Pm8-9=0.35³1.8=0.63Pa。
局部阻力为
送风管最有利环路阻力计算(部分)
段编号
风量
L
(m3/h)
管长
l(m)
初选风速
(m/s)
管道尺寸a³b(mm)
当量直径
D
(mm)
实际流速
v
(m/s)
单位长度摩擦
Rm
(Pa/m)
阻力△
摩擦阻力
Pm(Pa)
动压
局部阻力系数
ζ
阻力
Z
(Pa)
局部总阻
管段
力
△
Pm+Z(Pa)
(Pa)
250
8-9
420
1.8
2.0
³
222.2
2.33
0.35
0.63
3.26
1.28
4.17
4.80
200
400
9-10
840
4
2.0
³
307.7
2.33
0.24
0.96
3.26
0.7
2.28
3.24
250
500
10-5
1680
2
3.0
³
309.2
2.92
0.27
0.54
5.12
2.2
6.14
6.68
320
最有利环路的阻力损失
最不利环路和最有利环路间的不平衡率为:
满足要求。
可利用调节阀调整,改善其不平衡性,使风口出流量更为均匀。
⑵回风管
- 配套讲稿:
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- 暖通 空调 课程设计 0002