某学校图书馆中央空调设计毕业设计说明书.doc

本 科 毕 业 设 计（论文） 题目题目：合肥市某学校图书馆中央空调设计 学 院：建筑与测绘工程 专 业：建筑环境与设备工程 班 级：092 学 生：李青山 学 号：31 指导教师：罗凯 职称：讲师 指导教师：张红缨 职称：副教授 时间：2013 年 6 月 3 日 2 摘 要 本次设计的主要内容包括：负荷计算，空调系统方案的确定，空气处理设 备的选择，风系统的设计计算，水系统的设计计算，冷源的确定和中央空调机 房的布置，管道的保温和防腐，管道的消声与减振，工程概预算的内容。 空调对于创造舒适性室内环境的作用是不容忽视的，因而对于大型公用民 用建筑及一些特殊场所来说，空调是不可或缺的。本设计的对象是合肥地区某 图书馆的空调系统，通过查相关资料确定室外气象参数，在根据规范确定客房、 休息厅、会议室等室内相关设计参数，接着根据所给土建图纸，确定空调系统 为全空气系统，接着确定各个需要安装空调的房间的室外、室内冷负荷， 然后 查相关资料确定各室内的湿负荷，然后求出热湿比线，再根据室内、室外温度， 由焓湿图可确定各房间的送风量，接着选择空调末端设备及其他设备，然后进 行风系统和水系统草图的绘制，最后进行水力计算，并进行阻力平衡校验并最 终完成任务。 本设计既保证了系统的经济性，同时又能很好的满足建筑的功能要求，体 现了较高的功效。在设计过程中，阅读了大量书籍、论文、规范对计算方法进 行合理的选择，以确保设计能符合工程中的各类规范。 关键词：负荷；空调方案；全空气系统；管路设计； 3 abstract it contains: cooling load calculation; the estimation of air-conditioning system; the selection of air conditioning equipments ;the calculation of air system;the calculation of water system;th selection of cold and heat source;the layout of central air-conditioning room;the thermal insulation and anti corrosive of pipes;building fire and smoke exhaust; noise and vibration control; the analasis of building energy saving and project duget. air conditioning create a comfortable indoor environment can not be ignored, and therefore for large communal civil construction and some special places, the air conditioning is essential. the design of the object is a librarys air conditioning system, hefei area determined by the investigations related outdoor meteorological parameters, determined in accordance with the norms rooms, lounges, meeting rooms, indoor design parameters, and then according to the civil engineering drawings to determine the air-conditioning systemis fully air system, and then determine the individual need to install air-conditioned room outdoor, indoor cooling load, and then check the relevant information to determine the indoor moisture load, and then find the heat and moisture than the line, according to the indoor and outdoor temperature, psychrometric chartto determine the air volume in each room, then select the end of the air conditioning and other equipment, and then sketch drawing of wind and water systems, hydraulic calculations, and resistance balance check and eventually complete the task. this design not only guarantee the system of the economy, while at the same time meet the functional requirements of the building, reflecting the higher efficacy. in the design process, read a lot of books, papers, standardized method of calculating a reasonable choice, in order to ensure that the design can meet all kinds of standards in the works. key words: cooling load ；the estimation of air-conditioning system；the whole air system ；the design of pipes 4 目 录 第一章 设计依据1 1.1 国家主要规范和行业标准.1 1.2 建筑概况.1 1.3 设计任务.1 1.4合肥市设计计算参数 1 1.5 建筑围护结构的性能参数.2 第二章 空调冷负荷的计算4 2.1 夏季空调冷负荷计算.5 2.1.1 围护结构冷负荷 5 2.1.2 室内冷负荷.7 2.1.3 冷负荷汇总 9 2.2 湿负荷计算11 2.3 冬季空调热负荷的计算11 2.4 热负荷计算举例13 第三章 系统方案的确定.15 3.1 空气调节系统的分类15 3.2 空调系统方案的确定原则16 3.3 系统方案的比较16 3.4 空调风系统方案的确定18 3.5 空调水系统方案的选择确定18 3.5.1 冷冻水系统18 3.5.2 冷却水系统19 5 3.5 空调工程冷源的确定20 第四章 空调风系统设计计算.21 4.1 一次回风系统方案设计计算21 4.1.1 送风量和送风状态点的确定21 4.1.2 新风量的确定22 4.1.3 方案计算24 4.2 空调风管水力计算25 4.2.1 沿程阻力和局部阻力25 4.2.2 风道水力计算方法26 4.2.3 风道水力计算举例27 4.2.4 风管的布置29 4.3 空调机组的设计选型30 第五章 气流组织的设计计算.34 5.1 气流组织方案论证34 5.1.1 风口形式的确定 .34 5.1.2 气流组织形式的确定 .35 5.2 气流组织设计计算36 5.3 散流器送风36 第六章 空调水系统水力计算与中央机房设计37 6.1 空调水系统的管路计算37 6.2 冷凝水管路设计39 6.3 空调中央机房设计40 6.3.1 机组的分类40 6.3.2 冷水机组选型 .41 64 水泵的选型.42 6.4.1.冷冻水泵的选型 .42 6.4.2.冷却水泵的选型 .43 6.4.3.补水泵的选型 .44 6 第七章 其他设备选型.46 7.1 水系统附件的选择46 7.1.1 除污器和水过滤器46 7.1.2 阀门46 7.1.3 供回水总管上的旁通管与压差旁通阀的选择46 7.2 冷却塔的选型47 7.3 膨胀水箱的选型48 7.4 分水器和集水器的选型49 7.5 空调水系统的水质管理50 7.5.1 空调水系统水质管理的设计原则50 7.5.2 除污器及水处理设备50 8.9.2 水系统的泄水与排气51 第八章 管道防腐与保温.52 8.1 管道保温52 8.1.1 保温目的52 8.1.2 保温材料的选用52 8.1.3 保温厚度52 8.1.4 保温经济厚度53 8.2 管道防腐53 第九章 消声防振设计计算.54 9.1 消声设计54 9.1.1 管道系统消声设计的步骤54 9.1.2 消声器使用过程中应当注意的几个问题54 9.1.3 机房噪声控制要求及设计原则54 第十章 工程概预算56 第十一章 节约能源、环境保护59 14.1 建筑节能的意义.59 14.2 技术途径.59 7 14.3 本工程设计的节能环保表现.59 附 录.61 参考文献.62 致 谢.63 外文资料.64 江西理工大学 2012 届本科生毕业设计 1 第一章 设计依据 1.1 国家主要规范和行业标准 （1）采暖通风与空气调节设计规范 gb500192003； （2）高层民用建筑设计防火规范 gb5004595； （3）公共建筑节能设计标准 gb501892005； （4）中央空调工程设计与施工 gb503662005； （5）建筑设计防火规范 gb500162006； （6）民用建筑空调设计化学工业出版社。 1.2 建筑概况 本工程的名称合肥市某学校图书馆中央空调设计，该工程的原始资料包 括该建筑的土建资料以及各个围护结构的性能参数等。本建筑的总面积约有 5000 平方米，建筑层数为地上四层，没有地下室，每层层高为 4.5 米，建筑总 高度为 22.1 米，内中有通四层的中庭，主要房间有阅览室、期刊室、书库、学 术报告厅、语音室、机房、以及一些办公室等。 1.3 设计任务 本设计以合肥市某学校图书馆为基础，根据当地的气候特点和建筑的使 用情况，完成中央空调系统的设计任务，并按舒适性空调的要求设计，对各个 空调房间的空气温度、湿度、空气流动速度及清洁度进行人工调节，以满足人 体舒适的要求。并且通过对空调系统的合理安排，使建筑达到节能的目的。通 过对建筑进行空调系统设计，学生应该对空调系统从管路的布置，水力计算、 设备冷热源的选型及完成设计图等方面得到全面的训练，达到能对建筑进行独 立设计的基本能力。 1.4合肥市设计计算参数 根据暖通空调气象资料集（曾编一稿）查的合肥地区室外相关计算 参数如下： （1）夏季空调计算干球温度 35.1 江西理工大学 2012 届本科生毕业设计 2 （2）夏季空调计算日平均温度 32.0 （3）夏季空调计算湿球温度 28.2 （4）夏季通风计算干球温度 33.0 （5）夏季大气压力 752mmhg （6）夏季平均风速 2.5 m/s （7）冬季空调计算干球温度 -7 （8）冬季空调计算相对湿度 74 （9）冬季通风计算干球温度 2.0 （10）冬季平均风速 2.6 m/s 1.5 建筑围护结构的性能参数 根据所给土建资料及设计要求，查相关设计手册得各维护结构的热工性 能如下： a.外墙为 5mm 釉面砖，25mm 水泥砂浆，400mm 钢筋混泥土，20mm 内粉刷， 钢筋混泥土剪力墙。 b.屋面为 90mm 厚混凝土板加 12.5mm 厚加气混凝土保温层。内墙为 240 砖墙，内外抹灰。 c.外窗为采用标准玻璃的单层塑钢窗，全部挂淡色窗帘，窗的宽度及高 度按图纸上的标注确定。 d.外大门为单层钛钢玻璃门。 性能 围护结构 传热系数 k )./( 2 kmw 衰减系数 衰减度 延迟时间 )(h 放热衰减度 f 外墙2.150.1429.4912.02.6 内墙1.760.2817.569.02.0 屋顶0.940.3725.088.32.0 外窗 江西理工大学 2012 届本科生毕业设计 3 效面积系数 有 g x 地点修正系 数 d x 内遮阳系数 n c 遮挡系数 s c 传热系数 k )./( 2 kmw 0.851.000.501.005.94 江西理工大学 2012 届本科生毕业设计 4 第二章 空调冷负荷的计算 空调冷负荷的计算方法很多，如谐波反应法、反应系数法、z 传递函数 法和冷负荷系数法等。目前，我国常采用冷负荷系数法和谐波反应法的简化计 算方法计算空调冷负荷。下面就这两种方法简单加以介绍。 冷负荷系数法：冷负荷系数法是在传递函数的基础上为便于在工程中进 行手算而建立起来的一种简化计算法。通过冷负荷温度或冷负荷系数直接从各 种扰量值求得各分项逐时冷负荷。当计算某建筑物空调冷负荷时，则可按条件 查出相应的冷负荷温度与冷负荷系数，用稳定传热公式形式即可算出经维护结 构传入热量所形成的冷负荷和日射得热形成的冷负荷。 谐波反应法：室外空气综合温度呈周期性波动，这就使得维护结构从外 表面逐层地跟着波动，这种波幅是由外向内逐渐衰减的延迟的，波动呈现一定 的规律，谐波反应法计算冷负荷的过程很复杂，一般需要用电子计算机。为了 便于计算，工程上采用简化公式进行计算。 通过综合自己所掌握的资料加以分析比较得出，在本工程设计中采用冷 负荷系数法相对要更简便，故采用冷负荷系数法计算冷负荷。 按照现行采暖通风与空气调节设计规范（gb50019-2003）上的规定， 冷负荷计算有以下几部分组成： 1）通过围护结构传入的热量。 2）通过外窗进入的太阳辐射热量。 3）人体散热量。 4）照明散热量。 5）设备、器具、管道及其他内部热源的散热量。 6）食品或物料的散热量。 7）渗透空气带入的热量。 8）伴随各种散湿过程产生的潜热量。 江西理工大学 2012 届本科生毕业设计 5 2.1 夏季空调冷负荷计算 目前空调系统设计中对夏季冷负荷的计算主要有谐波反应法和冷负荷系数 法，也可以采用概算指标法进行简要计算，为了保证计算的精确性，使空调系 统容量配置与建筑物的负荷相符合，本设计采用谐波反应法进行冷负荷的计算。 2.1.1 围护结构冷负荷 （1）外墙和屋面瞬变传热引起的冷负荷 外墙和屋面瞬变传热引起的逐时冷负荷可按下式计算： w (2-1) tfkclq 式中 外墙和屋面瞬变传热引起的逐时冷负荷，w； clq 外墙和屋面的面积， ； f 2 m 外墙和屋面的传热系数， w/( m)； k 外墙或屋面的逐时冷负荷计算温差，； t 以一层消控中心立案为例计，查空气调节 附录2-9，外墙传热系数 k=2.15w/( m)，屋面传热系数 k=0.94w/( m)，查空气调节 附表2-10得各时刻， t 南外墙面积f=18.63，西外墙面积 f=22.95。将以上数据代入式 (2-1)中，计算结果 见表2-1。 表 2-1 围护结构冷负荷计算表 (w) 围 护 结 构 计 算 时 刻 8:0 0 9:0 0 10:0 0 11:0 0 12:0 0 13:0 0 14:0 0 15:0 0 16:0 0 17:0 0 t - 9999999999 k2.15 f18.63 南 外 墙 clq 360 360 360 360 360 360 360 360 360 360 t - 12121212121212121212 k2.15 西 外 墙 f22.95 江西理工大学 2012 届本科生毕业设计 6 clq 592 592 592 592 592 592 592 592 592 592 （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： w (2-2) )( n tttfkclq r 式中 内围护结构的传热面积，m； f 内围护结构的传热系数，w /( m) ； k 夏季空调房间室外计算日平均温度，； r t 空调房间室内设计温度，； n t 附加温升，本设计取0 。 t 本房间没有要计算的内墙。 （3）外窗冷负荷 1)外玻璃窗逐时传热引起的冷负荷 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： w (2-3) tfkclq 式中 外玻璃窗的逐时冷负荷，w； clq 玻璃的传热系数，w /( m)； k 窗口面积，； f 2 m 外玻璃窗的冷负荷的逐时温差值，。 t 2)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： w (2-4) jsndgj fjccxxclq 式中 窗户有效面积系数，该建筑为单层木窗，=0.85； g x g x 地点修正系数； d x 窗户遮阳设施遮阳系数，查空气调节附录2-8； n c 窗玻璃的遮挡系数，查空气调节附录2-7； s c 窗口面积，； f 2 m 负荷强度，w / m j j 江西理工大学 2012 届本科生毕业设计 7 查空气调节设计手册（第二版）玻璃的传热系数k=5.94w /( m)， 查空气调节附录得合肥市地点修正系数=1.00，活动百叶中间色窗户 d x 遮阳设施遮阳系数=0.5，窗玻璃的遮挡系数=1.0，窗口面积f=5.67。 n c s c 代入公式(2-4)计算，计算结果见表2-3 表 2-3 外窗冷负荷计算表(w) 围护 结构 计算 时刻 9:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:00 t5.0 6.0 6.8 7.6 8.2 8.7 9.0 9.1 8.9 k3.6 f3.0 北外 窗 瞬时 得热clq54.0 64.8 73.4 82.1 88.6 94.0 97.2 98.3 96.1 jj。56.0 66.0 73.0 150.0 78.0 79.0 129.0 223.0 302.0 xg0.70 xd0.98 cn0.60 cs0.88 f3.0 北外 窗 日射 得热 clq60.9 71.7 79.3 163.0 84.8 85.8 140.2 242.3 328.2 2.1.2 室内冷负荷 （1）设备散热引起的冷负荷 电器设备： t njennnnclq 4321 式中 电动设备的安装功率，nw 利用系数，为 0.8 1 n 同时使用系数，为 0.7 2 n 负荷系数，为 0.5 3 n 考虑排风带走的热量系数，为 0.5 4 n 设备负荷强度系数 t je 江西理工大学 2012 届本科生毕业设计 8 由于电动设备的安装功率不易得到，故本设计拟设电气设备的功率密度=20 s q 2 mw （2-5） st clqq aje 式中 clq设备和用具显热形成的冷负荷，w； 设备和用具的功率密度，w； s q 2 mw a空调区面积 设备负荷强度系数 t je 消控 中心 计算时 刻 8:009:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:00 je-t 0 0.60 0.75 0.80 0.83 0.86 0.88 0.89 0.91 0.92 功率 542 设备 clq0 325 407 434 450 466 477 482 493 499 (2)照明散热形成的冷负荷 本建筑中使用荧光灯照明，其冷负荷计算式为： w (2-5) t jlnnnclq 21 式中 灯具散热形成的冷负荷，w；clq n照明灯具所需功率，w； 镇流器消耗功率系数； 1 n 灯罩隔热系数； 2 n 照明散热冷负荷系数。 t jl 当暗装荧光灯镇流器装设在顶棚内时，可取1.0，本设计取1.0。当 1 n 1 n 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 0.50.8，而荧光灯罩无通风孔时，取0.60.8，本设计取0.6， 2 n 2 n 2 n 该房间面积为109.2 ，照明功率密度为20w/，所以照明功率 2 m 2 m 109.2 20=2180 w。将以上数据代入式(2-5)，计算结果见表2-4。 表 2-4 照明冷负荷计算表(w) 计算 时刻 9:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:00 江西理工大学 2012 届本科生毕业设计 9 jl-t0.430.630.70.750.790.830.850.880.49 n11 n20.6 n2180 clq562.4 824.0 915.6 981.0 1033.3 1085.6 1111.8 1151.0 640.9 （3）人员散热引起的冷负荷 室内人员散热形成的冷负荷用以下公式计算： (2-6) tss jpnqclq (2-7)nqclq ll 式中 人体显热散热引起的冷负荷，w； s clq s q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； 群集系数，查空气调节表 2-17； 人体显热散热热冷负荷系数，查空气调节附录 2-16； t jp 人体潜热形成的冷负荷，w； l clq l q不同室温和劳动性质成年男子潜热散热量，w。 查空气调节表 2-18，得室内人员显热散热量，潜热散热量wqs61 46w，房间面积为 109.2，人均占有面积为 8/人，所以室内人数 2 m 2 m 人，取 14 人，计算结果见表 2-5。 6 . 138/ 2 . 109n 表 2-5 人体散热冷负荷(w) 计算时刻9:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:00 jp-t0.530.710.770.810.840.860.890.90.41 qs61 n14 0.96 clqs434.5 582.1 631.3 664.1 688.7 705.1 729.7 737.9 336.1 ql46 clql981.1 clq总1415.6 1563.2 1612.4 1645.2 1669.8 1686.2 1710.8 1719.0 1317.3 江西理工大学 2012 届本科生毕业设计 10 2.1.3 冷负荷汇总 综合以上计算，一层消控中心的冷负荷按时刻汇总见表 2-6。 表 2-6 消控中心冷负荷汇总表(w) 消控 中心 计算时 刻 8:009:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:00 t-9999999999 k2.15 f18.63 南外 墙 clq360 360 360 360 360 360 360 360 360 360 t-12121212121212121212 k2.15 f22.95 西外 墙 clq592 592 592 592 592 592 592 592 592 592 t7.58.7 k5.94 f5.67 clq145 172 202 226 253 269 286 296 300 293 jj.41.75579.2103.4118.8118.8105.686.972.658.3 f5.67 南外 窗 clq100 133 191 249 286 286 254 209 175 140 je-t 0 0.60 0.75 0.80 0.83 0.86 0.88 0.89 0.91 0.92 功率 542 设备 clq0 325 407 434 450 466 477 482 493 499 jl-t 0 0.49 0.66 0.71 0.74 0.77 0.80 0.83 0.85 0.87 功率 488 照明 clq0 239 322 346 361 376 390 405 415 425 jp-t 0 0.57 0.72 0.76 0.80 0.82 0.85 0.88 0.90 0.91 人数1 群集系 数 0.96 显热 62 潜热 46 人 clq44 78 87 89 92 93 95 97 98 98 江西理工大学 2012 届本科生毕业设计 11 消控 中心 汇总 clq 1242 1899 2161 2297 2394 2443 2455 2442 2433 2408 2.2 湿负荷计算 空调房间室内湿负荷主要有室内人员产生的湿负荷以及敞开水表面产生的 湿负荷，本法院大楼中房间内不存在敞开水表面，因此只需计算室内人员散湿 产生的湿负荷。空调房间人体散湿量计算公式如下： (2-9) 3 10278. 0 ngw 式中 w 人体散湿量，g/s； n 室内全部人数； 群集系数； g 成年男子的小时散湿量，g/h。 以一层消控中心为例计算，室内人数同人体负荷计算中室内人数，查空 气调节表 2-17 得办公建筑群集系数，。代入式(2-9)中，96. 0hgg/109 计算结果见表 2-7 表 2-7 湿负荷计算表 人数群集系数每人散湿量人体湿负荷 房间编号房间名称 人g/hg/s 消控中心10.961090.29 2.3 冬季空调热负荷的计算 空调热负荷是指空调系统在冬季，当室外空气温度在设计温度条件时， 为保持室内的设计温度，系统向房间提供的热量。对于民用建筑来说，空调冬 季的经济性对空调系统的影响要比夏季小。因此，空调热负荷一般是按稳定传 热理论来计算的。其计算方法与供暖系统的热损失计算方法基本一样。维护结 构的基本耗热量可按下式（4-15）计算： （2-10） )( .kwndh ttaakq 江西理工大学 2012 届本科生毕业设计 12 式中 温差修正系数，见表 4-10； a 维护结构传热面积，； a 维护结构冬季传热系数，w/（） ； k 冬季室内设计温度，； nd t 冬季室外空调计算干球温度，； kw t . 表 2-8 温差修正系数 维护结构特征a 外墙、屋顶、地面以及室外相通的楼板等1.00 屋顶与室外空气想通的非采暖地下室上面的楼板等0.90 非采暖地下室上面楼板 外墙上有窗时0.75 外墙上无窗且位于室外地坪以上时0.60 外墙上无窗且位于室外地坪以下时0.40 与有外门窗的非采暖房间的隔墙0.70 与屋外门窗的非采暖房间的隔墙0.40 伸缩缝墙、沉降缝墙0.30 防震缝墙0.70 与有外墙的、供暖的楼梯间相邻的隔墙 多层建筑的底层部分0.80 多层建筑的顶层部分0.40 高层建筑的底层部分0.70 高层建筑的底层部分0.30 空调房间的附加热负荷，应按其基本热负荷的百分率确定。各项附加（或 修正）百分率如下。 （1）朝向修正率 北、东北、西北朝向： 010%； 东、西朝向： -5% 东南、西南朝向： -10%-15% 南向： -15%-30% 选用修正率时应考虑当地冬季日照率及辐射强度的大小。冬季日照率小于 35%的地区，东南、西南和南向的修正率宜采用 010%，其他朝向可不修正。 （2）风力附加。在采暖通风与空气调节设计规范 （gb50019-2003）中 明确规定：建筑在不避风的高地、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为 5%10%。 （3）高度附加。由于室内温度梯度的影响，往往使房间上部的传热量加大。 因此规定：当房间净高超过 4m 时，每增加 1m，附加率为 2%，但最大附加率不 超过 15%。但应注意高度附加率应加在基本耗热量和其他附加耗热量（进行风 力、朝向、外门修正之后的耗热量）的总和之上。 空调热负荷计算应注意如下内容： 空调建筑室内通常保持正压，因而在一般情况下，不计算由门窗缝隙渗入 室内的冷空气和由门、孔洞等侵入室内的冷空气引起的热负荷。室内人员、灯 江西理工大学 2012 届本科生毕业设计 13 光和设备产生的热量会抵消部分热负荷。设计时如何扣除这部分室内热量要仔 细研究。扣除时要充分注意到：如果室内人数仍按计算夏季冷负荷时取最大室 内人数，将会使冬季供暖的可靠性降低；室内灯光开关的时间、启动时间和室 内人数都有一定的随机性。因此有的文献资料推荐：当室内发热量大（如办公 建筑，室内灯光发热量 30w/以上）时，可以扣除该发热量的 50%后，作为空 调的热负荷。 建筑物内区的空调热负荷过去都是作为零来考虑。但随着现代建筑内部 热量的不断曾加，使内区在冬季里，仍有余热，需要空调系统常年供冷。 2.4 热负荷计算举例 仍以一层消控中心举例，下表为消控中心空调热负荷计算表。 江西理工大学 2012 届本科生毕业设计 14 表 2-9 消控中心空调热负荷计算表 耗热量修正 围护结构 传热 系数 室 内 计 算 温 度 供暖 室外 计算 温度 室内 外计 算温 度差 温 差 修 正 系 数 基本 耗热 量 朝向风向 修正后 耗热量 高 度 修 正 围护 结构 耗热 量 冷风 渗透 耗热 量 冷 风 入 侵 耗 热 量 房间 总的 耗热 量 面积 ktntwtn-twq1xcxf1+xc+xfq1“xgq1q2q3q 房间 名称 名称及 方向 w/m2 .k w%w%wwww 123456789 10111213 14 15 16 17 18 南外墙 18.632.1518-72511001 -15085851 西外墙 22.952.1518-72511234 -50951172 南外窗 5.675.9418-7251842 -15085716 地带 20.70.4718-5231224 00100224 地带 8.60.2318-523145 0010045 一层 消控 中心 地带 1.30.1218-52314 001004 0 3012 0 0 3012 江西理工大学 2013 届本科生毕业设计 15 第三章 系统方案的确定 3.1 空气调节系统的分类 （一）按空气处理设备的设置情况分 1、集中式系统 集中系统的所有空气处理设备（包括风机、冷却器、加湿 器、过滤器等）都设在一个集中的空调机房内。 2、半集中式系统 除了集中空调机房外，半集中系统还设有分散在被调房 间内的二次设备（又称末端装置） ，其中多半设有冷热交换装置，它的功能主要 是在空气进入被调房间之前，对来自集中处理的空气作 进一步的补充处理， 例如诱导空调系统就属于半集中系统。 3、全分散系统 这种机组把冷热源和空气处理、输送设备集中设在一个箱 体内，形成一个紧凑的空调系统。可以按照需要，灵活而分散地设置在空调房 间内，因此局部组不需集中的机房。 （二）按负担室内负荷所用的介质种类分类 1、全空气系统 是指空调房间的室内负荷全部由经过处理的空气来负担的 空调系统。 2、全水系统 空调房间的热湿负荷全靠水作为冷热介质负担。由于水的比 热比空气大得很多，所以在相同条件下只需较小的水量，从而使管道所占的空 间减少许多。但是，仅靠水来消除余热余湿，并不能解决房间的通风换气问题。 因而通常不单独采用这种方法。 3、空气-水系统 随着空调装置的日益广泛使用，大型建筑物设置空调的场 合愈来愈多，全靠空气来负担热湿负荷，将占用较多的建筑空间，因此可以同 时使用空气和水来负担空调的室内负荷。诱导空调系统和带新风的风机盘管系 统就属于这种形式。 4、冷剂系统 这种系统是将制冷系统的蒸发器直接放在室内来吸收余热余 湿。这种方式通常用于分散安装的局部空调机组，但由于冷剂管段不便于产距 离输送，因此这种系统在规模上有一定限制。冷剂系统也可以与空气系统相结 合，形成空气-冷剂系统。 江西理工大学 2013 届本科生毕业设计 16 (三)按处理空气的来源来分类 1、封闭式系统 它所处理的空气全部来自空调房间本身，没有室外空气补 充，全部为再循环空气。因此房间和空气处理设备之间形成了一个封闭环路。 封闭式系统用于密闭空间且无法采用室外空气的场合。这种系统冷热消耗量最 省，但卫生条件效果差。当室内有人长期停留时，必须考虑空气的再生。 2、直流式系统 它所处理的空气全部来自室外，室外空气经处理后送入室 内，然后全部排出室外，因此与封闭系统相比，具有完全不同的特点。这种系 统适用于不允许采用回风的场合。 3、混合式系统 封闭式系统不能满足卫生要求，直流式系统经济上不合理， 所以两者都只在特定情况下使用。对于绝大多数场合，往往需要综合这两者的 利弊，采用混合一部分回风的系统。这种系统既能满足卫生要求，又经济合理。 3.2 空调系统方案的确定原则 (1)选择空气调节系统时，应根据建筑物的用途、规模、使用特点、符合变 化情况与参数要求、所在地区气象条件与能源状况等，通过技术经济比较确定； 当各空气调节区热湿负荷变化情况相似，宜采用集中控制，各空气调节区温湿 度波动不超过允许范围时，可集中设置共用的全空气定风量空气调节系统。需 分别控制各空气调节区室内参数时，宜采用变风量或风机盘管空气调节系统， 不宜采用末端再热的全空气定风量空气调节系统； (2)选择的空调系统应能保证室内要求的参数，即在设计条件下和运行条件 下均能保证达到室内温度、相对湿度、净化等要求。 (3)综合考虑初投资和运行费用，系统应经济合理； (4)尽量减少一个系统内的各房间相互不利的影响； (5)尽量减少风管长度和风管重叠，便于施工、管理和测试。 (6)各房间或区的设计参数值和热湿比相接近污染物相同，可以划分成一个 全空气系统。对于定风量单风道系统，还要求工作时间一致，负荷变化规律基 本相同。 3.3 系统方案的比较 （1）全空气系统 全空气系统一般选用组合式空调器进行空气处理，室内负荷全部由处理过 的空气来负担，系统处理空气量大，所担负的空调面积也较大。因此适用于建 筑空间较高，面积较大，人员较多的房间，以及房间温度和湿度要求较高，噪 江西理工大学 2013 届本科生毕业设计 17 声要求较严格的空调系统。 全空气系统的主要优点为： （1）使用寿命长； （2）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解能运 行调节； （3） 充分利用室外新风,减少与避免冷、热抵消,减少冷冻机的运行时间； （4）可以严格地控制室内温度和室内相对湿度； （5）可以有效地采取消省和隔振措施,便于管理和维修。 其主要缺点为： （a）空气比热、密度小,需空气量多,风道断面积大,输送耗能大； （b）空调设备需集中布置在机房,机房面积较大,层高较高； （c）除制冷及锅炉设备外空气处理机组和风管造价均较高； （d）送回风管系统复杂,布置困难； （e）支风管和风口较多时不易均衡调节风量,风道要求保温,影响造价； （f）全空气空调系统一个系统不宜供多个房间的空调。因为回风系统可能 造成房间之间空气交叉污染，另外调节也比较困难； （g）设备与风管的安装工作量大,周期长。 （2）风机盘管加新风系统 风机盘管加新风系统是目前应用广泛的一种空调系统，它由风机盘管来承 担全部室内负荷，单独设新风机组，向室内补充所需新风。因此，在空调房间 较多，面积较小，各房间要求单独调节，且建筑层高较高，房间温湿度要求不 严格的房间，宜采用风机盘管家新风系统。 风机盘管加新风系统的主要优点有： （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。 其缺点为： （a）对机组制作要求高，则维修工作量很大； （b）机组剩余压头小室内气流分布受限制； （c）分散布置敷设各中管线较麻烦，维修管理不方便； 江西理工大学 2013 届本科生毕业设计 18 （d）无法实现全年多工况节能运行调节； （e）水系统复杂，易漏水； （f）过滤性能差。 3.4 空调风系统方案的确定 本次设计中的建筑为图书馆，场所面积较大，房间分布不规则，楼层较高 为 4.5 米，综合考虑各方面因素，确定选用全空气一次回风系统。在房间内布 置吊顶的送风管，采用暗装的形式。并设立回风管，另外每层独立设置一个空 调机组。 .全空气系统一次回风空气处理方案 根据新风、回风混合过程的不同，工程上常见的有两种形式；一种是回风 在空气冷却器前混合，称一次回风；另一种是回风与新风在喷水室前混合并经 喷雾处理后，再次与回风混合，称二次回风。 本设计中采用一次回风无再热处理方案。 3.5 空调水系统方案的选择确定 空调水系统包括冷冻水系统和冷却水系统两个部分，它们有不同类型可供 选择。 3.5.1 冷冻水系统 冷冻水系统可以分为开式与闭式，同程式与异程式，双管制、三管制与四 管制，单式泵与复式泵，定流量与变流量。以下将介绍各种类型的特点： (1)开式与闭式 开式水系统与蓄热水槽连接比较简单，但水中含氧量高，管路和设备易腐 蚀，且为了克服系统静水压头，水泵耗电量大，仅适用于利用蓄热槽的低层水 系统。闭式水系统的管道与设备不易腐蚀，循环水不易污染。不需要提升高度 的静水压力，循环水泵的压力低，从而水泵的功率小，仅需克服循环阻力。只 须做好循环水泵的定压和及时向系统内补水。水泵耗电较小。 (2)同程式与异程式 同程式水系统除了供回水管路外，还有一根同程管，由于各并联环路的总 长度基本相等，水量分配，调度方便，便于水力平衡。需设回程管，管道长度 增加，初投资稍高。 异程式水系统供回水干管中的水流方向相反，经过每一管路的长度不相等， 江西理工大学 2013 届本科生毕业设计 19 管路系统简单，初投资省，水量分配，调度较难，水力平衡较麻烦。 (3)双管制、三管制与四管制 双管制供热、供冷合用同一管路系统，管路系统简单，初投资省，无法同 时满足供热、供冷的要求。 三管制分别设置供冷、供热管路与换热器，但冷热回水的管路共用能同时 满足供冷、供热的要求，管路系统较四管制简单，有冷热混合损失，投资高于 两管制，管路系统布置较简单。 四管制供冷、供热的供、回水管均分开设置，具有冷、热两套独立的系统， 能灵活实现同时供冷或供热，没有冷、热混合损失管路系统复杂，初投资高， 占用建筑空间较多。 (4)单式泵与复式泵 单式泵冷、热源侧与负荷侧合用一组循环水泵，系统简单，初投资省，不 能调节水泵流量，难以节省输送能耗，不能适应供水分区压降较悬殊的情况。 复式泵冷、热源侧与负荷侧分别配备循环水泵，可以实现水泵变流量，能 节省输送能耗，能适应供水分区不同压降，系统总压力低，系统复杂，初投资 高。 (5)定流量与变流量 定流量水系统中的循环水量保持定值，负荷变化时，可通过改变风量或者 改变供回水温度进行调节，系统简单，调节方便，不需要复杂的自控设备，缺 点是水流量不变，输送始终为设计最大值。 变流量水系统中供回水温度保持定值，负荷变化时，通过改变供水量来调 节。输送能耗随负荷减少而降低，水泵容量和电耗少，系统需配备一定自控设 备。 根据以上各系统的特征及优缺点，结合本图书馆情况，本设计空调水系统 选择闭式、同程式、双管制、单级泵，定流量系统，这种空调水系统具有结构 简单，初期投资小，管路不易产生污垢和腐蚀，不需要克服系统静水压头，水 泵耗电较小等优点。 3.5.2 冷却水系统 空调的冷却水系统有直流式冷却水系统、混合式冷却水系统和循环式冷却 水系统，考虑到武汉市的能源结构，经济条件，水源情况，建筑物的地理位置、 使用要求和功能，本设计中采用冷却水系统中采用机械通风冷却塔循环系统， 江西理工大学 2013 届本科生毕业设计 20 冷却塔设在建筑物的屋顶上。 3.5 空调工程冷源的确定 空调系统的冷源是系统组成的三大部分中的重要部分。它为空调系统提供 冷媒，空调系统可以直接或间接地通过冷媒从室内除去热量，以维持被调房间 的热湿环境。 常用的冷源有： (1)活塞式冷水机组； (2)离心式冷水机组； (3)风冷式冷水机组； (4)溴化锂吸收式冷水机组； (5)热泵式冷热水机组； (6)螺杆式冷水机组。 其中螺杆式冷水机组是由螺杆式制冷压缩机、冷凝器、蒸发器、热力膨胀 阀、油分离器、自控元件等组成的一个完整的的冷水系统。 螺杆式冷水机组的特点如下： (1)结构简单、紧凑、体积小、重量轻、运转部件少、因此机器易损件少， 运行周期长，维修工作量小； (2)运行平稳安全可靠，操作方便，可以在较高的压缩比工况下运行； (3)容积效率高，采用喷油冷却，压缩机排气温度较低，工作腔没有余隙溶 剂； (4)制冷量调节范围大，通过滑阀调节制冷负荷，可以进行从100%-10%范 围内的无级能量调节； (5)半封闭式螺杆机组外表面装有易于拆卸的吸声罩，并装有过热保护、排 气温度控制、油位控制、油位观察镜、冷冻油电加热器等，采用微机控 在根据武汉市的能源结构、能源使用现状及目前的经济发展水平，从节能 的角度出发进行设计，本系统的冷源采用螺杆式水冷冷水机组。 综上所述，选用单风道全空气一次回风定风量空调系统。并且使用机器露 点送风。空调冷冻水水系统选择闭式、同程式、双管制、单级泵，定流量系统， 冷却水系统采用机械通风冷却塔循环系统，冷源采用螺杆式水冷冷水机组。 江西理工大学 2013 届本科生毕业设计 21 第四章 空调风系统设计计算 4.1 一次回风系统方案设计计算 4.1.1 送风量和送风状态点的确定 空调房间的送风量通常是按照夏季设计的最大冷负荷来计算的，计算送风 量的方法： 如图 3.2 所示 图 4-1 一次回风系统焓湿图 在 h-d 图上标出室内状态点 n ，过 n 点作室内热湿比线（ 线） 。根据选 定的送风温差，划出线，该线与 线的交点 o 即为送风状态点。 0 t 0 t 空气处理过程空气处理过程 全空气一次回风定风量系统空气处理过程见图4-2。 图4-2 全空气一次回风系统空气