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空 氣 調 節(jié) 課程設計 目錄 1.設計題目 —— —— —— —— —— 1 2.空調房間冷負荷計算 —— —— —— —— —— 1 2.2外窗負荷計算公式 —— —— —— —— —— 2 2.4人體負荷計算公式 —— —— —— —— —— 2 2.5燈具、設備負荷計算公式 —— —— —— —— —— 3 2.7代表房間負荷計算 —— —— —— —— —— 4 2.8各房間負荷匯總 —— —— —— —— —— 7 3.空氣—水系統(tǒng)設計 —— —— —— —— —— 7 4.全空氣系統(tǒng)設計 —— —— —— —— —— 11 5.房間氣流計算 —— —— —— —— —— 13 6.水力計算 6.1水管水力計算公式 —— —— —— —— —— 15 6.2風管水力計算公式 —— —— —— —— —— 16 6.3.1新風管道水力計算 —— —— —— —— —— 17 6.3.2全空氣系統(tǒng)水力計算 —— —— —— —— —— 19 7.設計總結 —— —— —— —— —— 20 8.參考文獻 —— —— —— —— —— 21 1.1 設計課題 該工程是多功能建筑，包括商店、辦公室、教室等?？偨ㄖ娣e6400 m2。外墻結構同附錄2-9中序號48，屋頂結構同序號9。窗戶：單層玻璃鋼窗，K=4.54W/m2K.，掛淺色內(nèi)窗簾，窗高1.8m，無外遮陽，面積按比例量取，鄰室和樓上、下房間均為空調房，溫度基本相同，忽略傳熱。采用自然通風基本滿足要求，不設計機械加壓送風和防排煙系統(tǒng)。 夏季冷源提供冷水供回水位7℃/12℃ 各房間夏季空調設計要求 房間名稱 干球溫度（℃） 相對濕度（％） 風速（m/s） 辦公室 261 505 ≤0.25 教室 262 505 ≤0.25 室內(nèi)負荷計算數(shù)據(jù)：時間（辦公室等8:00—20:00） 1.2 室外設計參數(shù) 地點：成都市 室外夏季空調計算干球溫度：30.9℃ 室外夏季空調計算濕球溫度：26.4℃ 查書表2-8得房間類型：房間類型為中型。 空調房間冷負荷計算 2.1外墻（或屋面）傳熱冷負荷的計算 （1）外墻（或屋面）的傳熱冷負荷 (W)，可按下式計算： 式中 K—傳熱系數(shù)（W/㎡℃）； F—計算面積，（㎡）； —計算時刻，（h）； —溫度波的作用時刻 —作用時刻下的冷負荷計算溫度 —負荷溫度的地點修正值 —室內(nèi)計算溫度，℃。 （2）當外墻或屋面的衰減系數(shù)＜0.2時，可近似使用日平均冷負荷 (W)代替各計算時刻的冷負荷： 式中—負荷溫度的日平均值 —負荷溫度的地點修正值 —室內(nèi)計算溫度，℃。 2.2 外窗的溫差傳熱冷負荷 通過外窗溫差傳熱形成的計算時刻冷負荷按下式計算： 式中—計算時刻下的冷負荷溫度 —地點修正系數(shù) K —玻璃窗的傳熱系數(shù) F-窗戶面積 2.3 外窗的太陽輻射冷負荷 由下式計算： 其中—窗的有效面積系數(shù)；單層鋼窗0.85，雙層鋼窗0.75； —地點修正系數(shù)； —計算時刻時，透過單位窗口面積的太陽總輻射熱形成的冷負荷; —窗玻璃遮擋系數(shù)； —窗內(nèi)遮陽設施的遮陽系數(shù) 2.4人體冷負荷 2.4.1人體顯熱冷負荷: 式中 —群體系數(shù)； n—計算時刻空調區(qū)內(nèi)的總人數(shù) —名成年男子小時顯熱散熱量; —人員進入空調區(qū)的時刻，h； —從人員進入空調區(qū)的時刻算起到計算時刻的持續(xù)時間 —人體顯熱散熱冷負荷系數(shù)。 —人體顯熱冷負荷系數(shù) 2.4.2 人體散濕和潛熱冷負荷 (1) 人體散濕量按下式計算： 式中 —群集系數(shù)； n—計算時刻空調區(qū)內(nèi)的總人數(shù) q一名成年男子的小時散濕量; (2) 人體散濕形成的潛熱冷負荷，按下式計算： 式中—群集系數(shù)； n—計算時刻空調區(qū)內(nèi)的總人數(shù) —一名成年男子小時潛熱散熱量 2.5 燈具冷負荷 本賓館用的是鎮(zhèn)流器在空調區(qū)內(nèi)的熒光燈，燈具散熱形成的冷負荷可按下式計算： —燈具的安裝功率，W； —計算時刻，h； —開燈時刻，h —從開燈時刻算起到計算時刻的持續(xù)時間； —時間燈具散熱的冷負荷系數(shù)， 2.6設備顯熱冷負荷 設備顯熱散熱形成的計算時刻冷負荷，可按下式計算： 式中—熱源的顯熱散熱量，W； —計算時刻，h； —熱源投入使用的時刻，h； —從熱源投入使用的時刻起到計算時刻的持續(xù)時間，h； —時間設備、器具散熱的冷負荷系數(shù)，見表20.9-5。 2.7計算過程以210房間為例： 2.7.1 外墻結構參數(shù)：K=1.26 W/（m2k），ε=8.4h，β=0.36，ν=2.2。 1） 北墻 F=20.16 m2 時刻 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） 東墻 F=34.27m2 時刻 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） 南墻 F=14.94 m2 時刻 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窗戶：單層玻璃鋼窗，K=4.54W/m2K.，掛淺色內(nèi)窗簾，窗高1.8m， 1）瞬變傳熱形成冷負荷： K=4.54w/(m2k) ,F=30.7m2 時刻 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）日照得熱形成冷負荷 ： =0.85，=0.99，=1，=0.5 東窗 F=11.34m2 時刻 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 時刻 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設備:連續(xù)工作時間20-8=12h,設備散熱500W（200W電腦1臺+300W投影儀）,室面積F=85m2. 時刻 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照明設備冷負荷:辦公室按24支40W(包括鎮(zhèn)流器)熒光燈計算,連續(xù)開燈時間20-8=12h,計算出照明設備冷負荷. 時刻 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人體濕負荷：50680.96 1000=0.000906 Kg/s 2.7.6人體散熱冷負荷:教室按有50人計算,查表2-18得成年男子散熱散濕量:顯熱63W/人,潛熱45W/人,散濕量68g/(h人).查附表2-16,連續(xù)工作時間12h. 顯熱冷負荷如下表： 時刻 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 人體散熱總負荷： 時刻 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室總冷負荷 時刻 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時為210室冷負荷達到最大，值為9.135Kw. 2.8 各房間負荷匯總： 房間編號 冷負荷KW 濕負荷Kg/s 空調指數(shù) 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 空氣—水系統(tǒng)處理過程設計 3.1風量的要求 在空氣調節(jié)中，需要新風保證人體健康，大多數(shù)場合要利用相當一部分回風，以節(jié)約能耗。所以，在夏、冬季節(jié)混入的回風量越多，使用的新風量越少，就越顯得經(jīng)濟，但新風量過少會導致室內(nèi)衛(wèi)生條件差。因此，實際上考慮衛(wèi)生條件的要求，系統(tǒng)中的新風量占送風量的百分比即新風比不小于10%；為了防止外界空氣滲入空調房間，干擾空調房間內(nèi)溫濕度或破壞室內(nèi)潔凈度，需要在空調系統(tǒng)中用一定量的新風量來保持房間的正壓。一般情況下室內(nèi)正壓在5-10pa既可以滿足要求，過大的正壓不但沒有必要，而且還降低了系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性。 總風量； 新風量 (n—人數(shù)；—每個人所需新風量)； 風機盤管風量 1）夏季空調新風冷負荷，可按下式計算： 式中 —夏季新風冷負荷，； —新風量，； —室外空氣焓值； —室外空氣處理后焓值； 2）風機盤管負荷： 式中 —風機盤管風量，； —室內(nèi)空氣焓值； —室內(nèi)空氣處理后焓值； 3.2 計算舉例： 以辦公室202—208為例（熱濕比線相近）： 房間的室內(nèi)狀態(tài)點N為： =26℃, , KJ/Kg，負荷Q=22.884kW，濕負荷為W= 2.548 kg/s 。采用露點送風， 所以熱濕比 ， h0= 35 KJ/Kg 。 （1）總送風量G=Q/（hN-ho）=22.884/（53-35）=1.27kg/s=3810 m3/h。 （2）按衛(wèi)生要求：客房共56人，新風量每人每小時30m，所以每小時向辦公室房間供給的新風量為=3056 m/h =1680m/h=0.56kg/s。 （3）風機盤管風量：=0.71 kg/s=2130 m/h （4）=0.71（53-20.8）=22.9 Kw （5）=0.56（80-53）=15.1 Kw 按照各個房間負荷與總負荷比分配風量和新風負荷： 房間 總風量G m3/h 新風量 m3/h 新風冷負荷 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 房間 總風量G m3/h 新風量 m3/h 新風冷負荷 Kw 201 1178 360 5.38 211 372 60 0.54 選用貝萊特中央空調系列，各房間匯總如下： 房間 風機盤管型號 風量 m3/h 冷負荷 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 類型 型號 風量 m3/h 冷負荷 Kw 水阻 Kpa 尺寸（mm3） 吊頂式新風機組 DZX2.5（4排新風） 2500 20.7 20 940770540 全空氣系統(tǒng)處理過程設計 4.1風量的要求 總風量； 新風量 (n—人數(shù)；—每個人所需新風量)； 1）再熱量，可按下式計算： 式中 —混合空氣再熱量，； —風量，； —送風狀態(tài)焓值； —混合空氣達機器露點焓值； 2）冷負荷： 式中 —風量，； —室內(nèi)空氣焓值； —新回風混合后焓值； 4.2計算舉例： 以辦公室210為例： 房間的室內(nèi)狀態(tài)點N為： =26℃, , KJ/Kg，負荷Q=9.135kW，濕負荷為W= 0.906 kg/s 。熱濕比 ， h0= 42 KJ/Kg ，hL=39KJ/K,hC=69.2KJ/Kg。 （1）總送風量G=Q/（hN-ho）=9.135/（53-42）=0.83kg/s=2491 m3/h。 （2）按衛(wèi)生要求：客房共50人，新風量每人每小時30m，所以每小時向辦公室房間供給的新風量為=3050 m/h =1500m/h （4）=0.83（69.2-53）=13.3 Kw （5）=0.83（42-39）=2.49 Kw 房間風量和負荷匯總： 房間 總風量G m3/h 新風量 m3/h 新風冷負荷 Kw 再熱量 Kw 209 2491 1500 13.3 2.44 210 1826 1500 13.5 2.49 選用貝萊特中央空調系列，各房間匯總如下： 類型 型號 風量 m3/h 冷負荷 Kw 水阻 Kpa AHU DZX5（6排回風） 5000 34.3 54.1 房間氣流組織計算 5.1空調房間的送風方式及送風口的選型應符合下列要求： 氣流分布計算的任務:選擇氣流分布的形式，確定送風口的形式、數(shù)目和尺寸，使工作區(qū)的風速和溫差滿足設計要求。工作區(qū)的流速：舒適性空氣調節(jié)室內(nèi)冬季風速不應大于0.2m/s ，夏季不應大于0.3m/s ，工藝性空氣調節(jié)工作區(qū)風速宜采用 0.2 ~0.5m/s 。送風口的出流速度u0值應考慮高速氣流通過風口所產(chǎn)生的噪聲，因此在要求較高的房間應取較低的送風速度，一般的取值范圍為 2 ~5m/s 。排（回）風口的風速一般限制在4m/s以下，在離人較近時應不大于 3m/s ?？紤]到噪聲因素，在居住建筑內(nèi)一般取2m/s ，而在工業(yè)建筑內(nèi)可大于4m/s 。 一般可以采用散流風口或條縫型風口等側送風，有條件時，側送氣流宜貼附；工藝性空氣調節(jié)房間，當室溫允許波動范圍≤0.5℃時，側送氣流宜貼附。有吊頂可以利用時，應該根據(jù)房間高度及使用場所對氣流的要求，分別采用圓形、方行和條縫型和孔板送風當單位面積送風量較大，并工作區(qū)內(nèi)要求風速較小或區(qū)域溫度要求嚴格時，應該采用孔板送風。較大的公共建筑和室溫允許波動范圍≧1℃的高大廠房，可以采用噴口或旋流送風口送風。。 5.2 客房氣流組織計算如下（以210房間為例）： （1）選用可調的方形散流風口，其中m1=3.4，n1=2.4；按一個散流器布置，則散流器所對應的Fn=3.67.3=26.3㎡，水平射程分別為2m及3.15m,平均取=2.6m, =3.6-2.6=1m. （2）總送風量為 L=3000m/h 換氣次數(shù) N=3000（6.06.63.6）=21/h 散流器的送風量為=750 m/h （3）散流器的出風速度選定為3.0m/s，這樣 =750（3.03600）=0.0694㎡ （4）檢查：根據(jù)式 式中=1.7； ——根據(jù)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）、檢查： =0.10℃ 計算結果說明及均滿足要求。 （6）、檢查射流貼附長度： =0.95 所以= 2.54m 因此，貼附射流長度基本滿足要求。 因為，=0.0694㎡，所以，選擇頸部尺寸為300300㎜的方形散流器. 5.3房間散流器規(guī)格匯總（mmmm） 房間號 209 210 規(guī)格 240240 300300 水力計算 6.1水管的水力計算原理 6.1.1計算流量 式中G---管段流量/kgh Q---風機盤管冷量kw tD---水溫差取5℃ d---計算管段的管徑，m 6.1.2計算管徑 式中 v---管段中的流速，m/s ； G——流量 6.1.3 計算給水管網(wǎng)的阻力損失 （1）水在管道內(nèi)流動的沿程阻力可按下式計算： 單位管長沿程阻力可按下式計算： —摩擦阻力系數(shù)，無因次量； —管道內(nèi)徑，m； —直管斷長度，m ； —水的密度，1000； (2)局部阻力 水流動時遇到彎頭、三通及其它異形配件時，因摩擦及渦流耗能而產(chǎn)生的局部阻力為 —局部阻力系數(shù)； —管道內(nèi)徑，mm； 6.2風管的水力計算 風管水利計算的原理及依據(jù)如下： （1）風管沿程壓力損失 可按下式計算： —單位管長沿程阻力，； —風管長度，m； 其中單位管長沿程阻力可按下式計算： —摩擦阻力系數(shù)； —空氣密度，； —風管當量直徑m； （2）風管局部壓力損失 —局部阻力系數(shù)； —風管內(nèi)局部壓力損失發(fā)生處得空氣流速，m/s； —空氣密度， 6.3.1風機盤管加新風系統(tǒng)的新風管道水力計算 （1）新風管道布置圖 最不利管路水力計算 管段編號 1-2 2-3 3-4 4-5 5-6 6-7 7-8 8-9 9-10 風量 （m3/h） 2558 2327 2089 1851 1791 1555 1322 504 271 管長（m） 2.05 1.2 3.9 3.0 2.5 2.3 2.6 3.0 7.35 初選流速（m/s） 7 6 6 5 5 5 4 4 3 風管截面積（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 實際流速（m/s） 6.4 5.8 5.7 5.0 4.9 4.5 3.8 3.5 2.0 當量直徑（mm） 3.3 3.3 3.2 3.2 3.2 3.1 3.1 2.0 2.0 單位長度磨擦阻力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 總局部 阻力系數(shù) 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 總阻力 Δp=Δpm+Z（Pa） 13.8 29.2 13.7 4.7 8.9 7.2 13.3 5.2 3.1 （2）供回水管管道布置圖 以管段9-10為例： 202室：風機盤管承擔冷量Q=3.697kW，溫差△t=5℃ =D=0.863.697/5=0.64m3/h 初選流速v=0.6m/s，=19.4mm 規(guī)格化管徑選D=20mm,實際流速V=0.57m/s =Rfl=4300.95=408.5 Pa; =2.650.571000/2=430Pa 最不利管路水力計算 管段編號 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 管長（m） 4.1 3.2 3.7 1.85 2.25 2.7 2.9 3.4 0.95 初選流速（m/s） 1.0 1.0 1.0 0.9 0.9 0.8 0.7 0.7 0.6 實際流速（m/s） 0.7 0.98 0.85 0.73 0.67 0.55 0.43 0.41 0.57 管徑（mm） 50 40 40 40 40 40 40 32 20 單位長度磨擦阻力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 總局部ζ 阻力系數(shù) 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 總阻力 Δp=hf+（Pa） 1408 1758 2312 1064 1135 822 568 574 839 6.3.2全空氣系統(tǒng)管道水力計算 全空氣布置圖 最不利管路水力計算 管段編號 1-2 2-3 3-4 4-5 風量 （m3/h） 5000 3000 1500 750 管長（m） 6.7 11.45 5.15 3.2 初選流速（m/s） 7 6 4 3 風管截面積（m2） 0.2 0.14 0.105 0.07 ab （mmmm） 630320 500320 400320 320250 實際流速（m/s） 6.9 5.2 3.3 2.7 當量直徑（mm） 4.2 3.9 3.6 2.9 單位長度磨擦阻力Rm（Pa/m） 1.2 1.0 0.6 0.3 磨擦阻力 Δpm（Pa） 8 11.5 3.1 1 總局部 阻力系數(shù) 1.5 1.5 1.5 1.5 局部阻力Z（Pa） 39.3 22 9 11.3 總阻力 Δp=Δpm+Z（Pa） 47.3 33.5 12.1 12.3 設計總結 通過本次課程設計，我學到了很多知識，很多在課堂上容易被我們忽視的知識，我設計的是成都市某多層辦公樓的空調設計，在設計過程中，我經(jīng)過了氣象資料查詢，冷熱負荷計算，風口的計算，風機盤管等設備的選擇，還有系統(tǒng)的選擇，風管和水管的水力計算，。在這次設計中，我深刻的了解到了對一棟樓的空調系統(tǒng)并沒有我們剛開始想象的這么簡單，通過這些天的努力，終于完成了這次辦公樓空調系統(tǒng)的設計，雖然還存在很多問題，很多不合理的地方，但我相信通過明年的畢業(yè)設計，一定能很好的設計出一套空調系統(tǒng)，在這次設計中，我遇到了很多困難，但是通過和同學之間的相互探討，使我很好的解決了很多問題，也使我明白了，很多東西都要通過自己的實踐才能得到答案的。感謝負責這次設計的老師，感謝您耐心為我們解答疑問。 第十三章 參考文獻 [1] GB50019-2003，采暖通風與空氣調節(jié)設計規(guī)范[S]. [2] 陸耀慶.實用供熱空調設計手冊[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，1993. [3]趙榮義等.空氣調節(jié)[M].第四版，北京：中國建筑工業(yè)出版社，2009. [4]工業(yè)通風.第三版，孫一堅，中國建筑工業(yè)出版社，1994