北京市某建筑空调系统设计【含CAD图纸+文档】
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任务书设计题目:北京市某建筑空调系统设计指导老师: 任晓芬学生姓名: 丁庆专业班级: 科信建环07级一班 空调制冷系20xx.06一、设计题目 北京市某建筑空调系统设计二、原始资料1. 概述:全楼共 11 层,地上 9 层;地下室2层的具体功能(如为电气、设备机房或者汽车库等);地上各层的功用(如一、二层为公共用房,三层以上为写字间。高层地下部分按六级人防二等人员掩蔽部设计;地下车库按6级人防汽车库设计)。根据具体情况按上述格式填写。2. 冷热源:选取空调冷源,确定机组布置方式,以及机房位置。3. 土建方面:建筑平、立、剖面及各种详图(共 23张)三、设计内容及任务1. 设计的主要内容确定最佳空调方案(集中式、半集中式、分散式空调系统;全水、全空气、空气水系统等各种方案比较);计算空调负荷(夏季冷负荷,冬季热负荷);选择空调设备(夏季为设计工况,冬季为校核工况);布置空调系统; 风、水系统阻力计算;冷热站设计(水源热泵机组、循环水泵、冷却水泵等的选择;机房内设备的布置;机房水系统);设备及材料统计;空调系统的运行调节;风、水系统管道的防腐保温;2. 设计图纸图纸目录(A4 1张)设计总说明(A2 1张)各层空调平面图(水管道平面图A2 3张;风管道平面图A0 2张)空调系统图(水系统图A1 1张;风系统图A1 1张)空调剖面图(A2 1张)空调设备安装图(风机盘管、空气处理机等,A2 1张)空调管道及设备安装图(风机盘管、空气处理机等,A2 1张)各种非标管件大样图(弯头、三通、变径等, A2 1张)空调制冷机房平面布置图(A2 1张)材料及设备明细表(商城空调部分及冷热站部分,A2 1张)说明:上述图纸张数仅供参考,不少于7张A1。其中一张为非计算机画图。3. 编制设计说明书。要求:字迹工整,条理清晰,简洁明了,详略得当。内容:设计简介;原始资料整理;各种计算依据、过程和结果; 系统方案确定及说明;设计简图;空调系统概算;体会。四、进度安排1.收集资料(含英文翻译) 1.5周2.比较、确定方案 0.5周3.冷热负荷计算 1.0周4.选择空调设备 0.5周5.布置空调系统 1.0周6.风、水系统阻力计算 1.0周7.冷热站设计 1.5周8.设备及材料统计 1.0周9.工程概预算 0.5周10.施工图绘制 3.0周 11.毕业设计说明书编写、整理 1.0周12.准备答辩 0.5周五、对图纸的要求1.图纸的大小和比例要合乎标准和适当;2.尺寸的标注要齐全和标准化;3.要适当地绘制剖面图和轴侧图,使其尽量简练,清楚而不重复;4.图纸地数量要满足毕业设计任务书的要求。六、应注意的几个问题1. 学生应在教师指导下,按时独立地完成所规定的内容和工作量,同学之间可以讨论但不能抄袭,且按进度完成设计;2. 结合设计题目,广泛了解国内外的动态,通过阅读资料、调研等各个渠道去获取,并尽量做一些文字总结;3.遵守作息时间,遵守教师纪律,高质量完成毕业设计任务。七、参考书目:1. 高层建筑空调设计手册中国建筑工业出版社,潘云钢主编2. 空气调节第三版,1994年,中国建筑工业出版社,赵荣义主编3 采暖通风与空气调节设计规范(GB50019-2003)4 建筑设备工程概预算与技术经济,1999年,黑龙江科技出版社5. 实用供热空调设计手册,中国建筑工业出版社,陆耀庆主编6. 中央空调设备选型手册,中国建筑工业出版社7.采暖与卫生工程施工及验收规范(GB243-82)8.暖通空调,2000年,中国建筑工业出版社,陆亚俊等主编9. 供暖通风设计手册,1987年,中国建筑工业出版社,陆耀庆主编10.通风与空调工程施工及验收规范,(国标GB5024397)11全国通风管道配件图表12供热通风与空调标准图集13简明空调设计手册中国建筑工业出版社,钱以明主编14空气调节设计手册,1983年,中国建筑工业出版社目录目录6第1章 绪论。1.1设计题目51.2工程概况51.3设计任务51.4设计内容5第2章 设计依据62.1设计依据62.2气象参数62.2.1基本气象参数62.2.2室内设计参数6第3章 负荷计算73.1冷负荷的组成73.2冷负荷73.2.1维护结构冷负荷计算73.2.2人体散热形成冷负荷83.2.3灯光照明形成的冷负荷93.2.4设备显热冷负荷103.3热负荷103.4湿负荷11第4章 空调系统方案的选择124.1空气处理方案的比较与确定124.1.1空气处理方案比较134.1.2空气处理方案的确定144.2冷热源的选择15第5章 厂房送风量的计算155.1全面通风换气量的计算165.1.1 全面通风分类175.1.2 全面通风风量计算185.2全空气一次回风系统夏季处理方案195.2.1空气处理过程195.2.2空气状态点195.3送风量的确定205.4新风量计算20第6章 末端设备的选择216.1换热器的选择与计算216.1.1计算参数的定义216.1.2表冷器的计算选择216.2除尘器的选择226.3风机的选择226.4送风筒的选择226.5冷水机组的选择23第7章 空调系统水力计算247.1风管水力计算247.2风机的校核247.2.1空调机房总阻力24第8章 空调水系统设计258.1空调管路设计原则258.1.1空调管路系统的划分原则268.1.2空调管路系统的形式268.1.3空调管路系统的划分原则278.2空调水系统的水力计算278.2.1管径的确定288.2.2水流动阻力的确定298.2.3冷冻水系统的水力计算308.3冷冻水泵的选择318.4分水器与集水器328.5冷却水系统设计328.5.1冷却水338.5.2冷却水循环系统338.5.3冷却塔348.5.4冷却水泵358.6 冷凝水系统设计368.7空调系统的定压368. 7.1膨胀水箱体积确定368.7.2膨胀水箱选型368.8空调管路系统的管材及附件378.8.1管路系统的管材378.8.2管路系统的阀门388.8.3管路伸缩与确定398.9空调管路系统的保温40第9章 空调系统的消声与隔振419.1空调系统消声设计419.2空调系统隔振设计42小结43参考文献44致谢453第1章 绪论1.1设计题目北京市某建筑空调系统设计。1.2工程概况全楼共 11 层,地上 9 层;地下室2层的具体功能(如为电气、设备机房或者汽车库等);地上各层的功用(如一、二层为公共用房,三层以上为写字间。高层地下部分按六级人防二等人员掩蔽部设计;地下车库按6级人防汽车库设计)。根据具体情况按上述格式填写。1.3设计任务本次设计为北京市某建筑空调系统设计。1.4设计内容本次设计以空调系统为主,包括建筑物空调设计、制冷机房及空调设备选型设计。主要内容:确定最佳空调方案(集中式、半集中式、分散式空调系统;全水、全空气、空气水系统等各种方案比较);计算空调负荷(夏季冷负荷,冬季热负荷);选择空调设备(夏季为设计工况,冬季为校核工况);布置空调系统; 风、水系统阻力计算;冷热站设计(水源热泵机组、循环水泵、冷却水泵等的选择;机房内设备的布置;机房水系统);设备及材料统计;空调系统的运行调节;风、水系统管道的防腐保温。第2章 设计依据2.1设计依据1采暖通风与空气调节设计规范GBJ 19-87(2001年版);2高层民用建筑设计防火规范GB50045-95(2005版);3汽车库、修车库、停车厂设计防火规范GB50067-97;4公共建筑节能设计标准GB5018-2005;5智能建筑设计标准GB/T5.314-2000。2.2气象参数2.2.1基本气象参数地理位置: 北京市夏季大气压 99987 Pa夏季空调室外计算干球温度: 33.6夏季空调室外计算湿球温度: 26.3夏季空调日平均温度: 29.1夏季室外平均风速: 2.2冬季大气压: 102573Pa冬季空调室外计算干球温度: -9.8冬季室外平均风速: 2.72.2.2室内设计参数室内设计参数,如表1-1表1-1干球温度()相对湿度(%)噪声dB(A)夏季2660(5)40冬季1860(5)40第3章 负荷计算3.1冷负荷的组成空调房间的冷负荷包括:1建筑围护结构的传入室内热量(太阳辐射进入的热量和室内外空气温差经围护结构传入的热量)形成的冷负荷;2人体散热形成的冷负荷;3灯光照明散热形成的冷负荷;4设备散热形成的冷负荷。3.2冷负荷3.2.1维护结构冷负荷计算采用了冷负荷系数法计算冷负荷1、外墙和屋顶外墙和屋顶瞬变传热形成冷负荷 W (3-1)其中 令 式中 CL外墙或屋顶瞬变传热形成的逐时冷负荷(W); K外墙和屋顶的传热系数,可根据外墙和屋顶的不同构造由附录51和附录61查取; F外墙和屋顶的传热面积(); 外墙和屋顶冷负荷计算温度的逐时值(); 夏季空气调节室内计算温度(); 以北京地区的气象条件为依据计算出的外墙和屋顶冷负荷计算温度的逐时值(),根据外墙和屋顶的不同类型分别在附录71和附录81中查取。 不同类型构造外墙和屋顶的地点修正值(),根据不同的设计地点在附录9 1中查取; 外表面放热系数修正值,在表3-71中查取; 外表面吸收系数修正值,在表3-81中查取,考虑到城市大气污染和中浅颜色的耐久性差,建议吸收系数一律采用,即。2、窗户窗户的冷负荷由两部分组成,一部分是外玻璃窗瞬变传热引起的冷负荷,一部分是透过玻璃窗的日射得热形成的冷负荷。(1)外玻璃窗瞬变传热引起的冷负荷: W (3-2) 令 式中同式(3-1); 外玻璃窗传热系数,单层窗可5.8,双层窗可取2.9; 窗口面积(); 外玻璃窗冷负荷计算温度的逐时值,可在附录131中差得(); 玻璃窗的传热系数的修正值,根据窗框类型可从附录12中查得; 玻璃窗的地点修正值,可从附录15【1】中查得。(2)透过玻璃窗进入室内的日射得热形成的逐时冷负荷: W (3-3)式中 窗玻璃的遮阳系数,可从附录171查得; 窗内遮阳设施的遮阳系数,由附录181; 有效面积系数,由附录191查得; 窗口面积(); 各纬度带的日射得热因数最大值,由附录16查得; 窗玻璃冷负荷系数,可由附录241和附录251查得。如果空调不连续运行,则=1.0。3.2.2人体散热形成冷负荷人体向室内空气散发的热量有显热和潜热两种形式。前者通过对流、传导或辐射等方式散发出来,后者是指人体散发的水蒸气所包含的汽化潜热。人体显热散热引起的冷负荷 W (3-4)式中 人体显热散热形成的冷负荷(W); 室内全部人数; 群集系数; 不同室温和劳动性质成年男子显热散热量(W); 人体显热散热冷负荷系数,由附录271中查得。人体散湿形成的潜热冷负荷 W (3-5)式中 计算时刻空调去的总人数; 1名成年男子小时潜热散热量(W),见表3-1513.2.3灯光照明形成的冷负荷当电压一定时,室内照明散热量是不随时间变化的稳定散热量,但是照明方式仍以对流与辐射两种方式进行散热,因此,照明散热形式的冷负荷计算仍采用相应的冷负荷系数。荧光灯冷负荷计算方式为: W (3-6)式中 照明设备散热形成的冷负荷(W); 照明设备所需功率(kW); 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=1.2;当暗装荧光灯镇流器装设在顶棚内时,可取=1.0; 灯罩隔热系数,当荧光灯罩上部穿有小孔(下部为玻璃板),可利用自然通风散热于顶棚内时,取=0.50.6;而荧光灯罩无通风孔者取=0.60.8; 照明散热冷负荷系数,可由附录261查得。3.2.4设备显热冷负荷设备显热冷负荷。设备和用具显热形成的冷负荷按下式计算 (3-7) (3-8)式中 设备和用具显热形成的冷负荷(W); 设备和用具的实际显热散热量(W); 设备和用具显热散热冷负荷系数,可由附录241和附录251中查得。如果空调系统不连续运行,则=1.0。 电动设备的安装功率(kW); 电动机效率,可从产品样本中查得,或见表3-101; 同时使用系数,即房间内电动机同时使用的安装功率与总安装功率之比,根据工艺过程的设备使用情况而定,一般为0.51.0; 利用系数(安装系数),是电动机最大实耗功率与安装功率之比,一般可取0.70.9,可用以反映安装功率的利用程度; 电动机负荷系数,每小时的平均实耗功率与设计最大实耗功率之比,它反映了平均负荷达到最大负荷的程度,一般可取0.40.5,精密机床取0.150.4。根据厂房内情况,设备标准取200 W/,N=20012636W=2527.2kW;取=0.8,=0.8,=0.4,=0.78。冷负荷计算结果见附表1。3.3热负荷空调热负荷的计算采用的是基于日平均温差的稳态计算法 W (3-9)式中 围护结构的基本耗热量形成的热负荷(W); 围护结构的温差修正系数,可在表3-251中查得; 围护结构的面积(); 围护结构的传热系数; 冬季空调室内的计算温度(); 冬季空调室外计算温度()。= -4.0,。计算结果见附表2。3.4湿负荷人体散湿量按下式计算 (3-10)式中 群集系数; 计算时刻空调区内的总人数; 1名成年男子每小时散湿量(),可在表3-151中查得。第4章 空调系统方案的选择4.1空气处理方案的比较与确定4.1.1空气处理方案比较1、空调系统按空气处理设备的集中程度分为三类:(1)集中式空调系统;(2)半集中式空调系统;(3)分散式空调系统。现将各系统的特征和实用性比较列入下表4-1。表4-1 典型空调系统的特征和使用性比较比较项目集中式空调系统半集中式空调系统分散式空调系统系统优点集中进行空气的处理、输送和分配;设备集中、易于管理。布置灵活,各房间可独立调节室温,房间不住人时可方便的关掉机组(关风机),不影响其他房间, 从而比其他系统较节省运转费用。把冷热源和空气处理、输送设备集中设置在一个箱体内,形成一个紧凑的空调系统,安装方便,可灵活的布置在空调房间内。系统缺点集中供应时各空调区域冷热负荷变化不一致,无法进行精确调节;各种集中式均有风管尺寸大、占有空间大。对机组制作应有较高的要求,否则在建筑物大量使用时会带来维修方面的困难;当机组没有新风系统同时工作时,不能用于全年室内湿度有要求的地方。空调机组是由压缩冷凝机组、蒸发器和通风机等联合工作的,尽管压缩冷凝机组有较大的容量,如果蒸发器(包括风机)的传热能力(面积、传热系数)不足,则可能使制冷机的冷量得不到应有的发挥。设备布置与机房1、空调与制冷设备可以集中布置在机房;2、机房面积较大;3、有时可以布置在屋顶上或安设在车间柱间平台上。1、只需要新风空调机房面积;2、有集中的中央空调器,还设有分散在各个被调房间内的末端装置;3、分散布管敷设各种管线较麻烦。1、设备成套,紧凑。可以放入房间也可以安装在空调机房内;2、机房面积小,只需集中式系统的50%,机房层高较低;3、机组分散布置,敷设各种管线较麻烦。消声与隔振可以有效地采取消声和隔振措施必须采用低噪声风机,才能保证室内要求机组安装在空气调节区内时,噪声、振动不好处理风管系统1、空调送回风管系统复杂,布置困难;2、支风管和风口较多时,不易均衡调节风量。1、设室内时,不接送回风管;2、当和新风系统联合使用时,新风管较小。1、系统小,风管短,各个风口风量的调节比较容易,达到均匀;2、直接放室内,可不接送风管和回风管;3、余压小。系统应用1、全新风系统;2、一次回风系统;3、一、二次回风系统。1、末端再热式系统;2、风机盘管机组系统;3、诱导器系统。1、单元式空调器系统;2、窗式空调器系统;3、分体式空调器系统;4、半导体式空调器系统。空气分布可以进行理想气流分布气流分布受到一定制约气流分布受制约使用寿命使用寿命长使用寿命长使用寿命短2、空调系统按室内热湿负荷所用的介质分为四类:(1)全空气式空调系统;(2)空气水式空调系统;(3)全水式空调系统;(4)冷剂式空调系统。3、就全空气系统而言,按被处理空气的来源分为三类:(1)封闭式空调系统;(2)直流式空调系统;(3)混合式空调系统。4、集中式空调系统根据回风情况不同又分为三类:(1)全新风系统;(2)一次回风系统;(3)一、二次回风系统(简称二次回风系统)。普通集中式空调系统是典型的全空气、定风量、低速、单风管系统。集中式空调系统是工程中最常采用、最基本的系统。它广泛的应用与舒适性或工艺性的各类空调工程中。按照被处理空气的来源不同,主要有混合式和直流式系统。混合式系统有一次回风系统和二次回风系统。对于舒适性空调(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)应采用二次回风系统。对于混合式和直流式系统的特征和使用性如下表4-2。表4-2 直流式和混合式系统比较名称类型直流式混合式集中式空调系统全新风系统一次回风系统二次回风系统1、系统内各房间的排风量大于或接近于负荷计算出的送风量时;2、系统内各房间为生产或储存火灾危险性物质,防火要求不允许空气循环使用时;3、风机盘管补新风的系统。1、仅作为降温的系统,可以间断的使用调节室温时;2、室内散湿量大或室内散湿量变化大,使用二次回风影响室内相对湿度稳定时;3、室内冷负荷变化小(例如大型建筑的内区;连续生产发热稳定的工艺性生产且维护结构冷负荷小时),并可用最大送风温差时。1、室温允许波动范围1,确定的送风温差小于可能最大的送风温差时;在室温允许波动范围0.5或相对湿度允许波动范围5时,为避免加大送 风扰量,宜采用固定比例的一、二次回风系统;2、洁净室按洁净要求确定的风量大于按负荷计算的风量,应采用固定比例的一、二次回风系统或采用变动比例的一、二次回风系统;3、全年使用的空调系统,且室内温湿度允许波动范围较大、室内冷、热负荷变化较大时,宜采用变动比例的一、二次回风系统,至少要有变动一、二次回风的可能性。4.1.2空气处理方案的确定综合上述的方案分析比较,该工程空气处理方案确定如下:1、因该厂房面积大、负荷大、是恒温恒湿要求的工艺性空调,由于允许的送风温差小,选用集中式一次回风系统。2、对该工程中的所有卫生间不做空调设计。4.2冷热源的选择冷热源是空调系统的核心部分。空调系统冷热源设计的合理与否会直接影响空调系统是否能正常运行与经济运行。因此,在空调系统设计中,要十分注意合理地选择和设计空调系统的冷热源。要根据使用能源的种类、一次投资费用、占地面积、环境保护、安全问题和运行费用等方面综合考虑,慎重决定空调系统冷热源的组成方式并要精心设计。目前,空调系统中常见的冷热源组合方式见表4-3:表4-3 常见空调冷热源的组合方式序号组合方式制冷设备制热设备1电动冷水机组供冷,锅炉供热活塞式冷水机组,杆式冷水机组,离心式冷水机组燃煤锅炉,燃油锅炉,燃气锅炉,电锅炉2溴化锂吸收式冷水机组供冷,锅炉供热热水型吸收式冷水机组,蒸汽型吸收式冷水机组燃煤锅炉,燃油锅炉,燃气锅炉,电锅炉3电动冷水机组供冷,热电站供热活塞式冷水机组,杆式冷水机组,离心式冷水机组大型锅炉,汽/水换热器,水/水换热器4溴化锂吸收式冷水机组供冷,热电站供热热水型吸收式冷水机组,蒸汽型吸收式冷水机组燃煤锅炉,燃油锅炉,燃气锅炉,电锅炉5直燃型溴化锂吸收式冷热水机组直燃型溴化锂吸收式冷热水机组直燃型溴化锂吸收式冷热水机组6空气源热泵冷热水机组空气源热泵冷热水机组空气源热泵冷热水机组7地下井水源热泵冷热水机组地下井水源热泵冷热水机组地下井水源热泵冷热水机组8天然冷热源蒸发冷却设备和冷却塔供冷、夜间自然供冷设备及全新风运行太阳能供暖设备、地热供暖设备目前大中型制冷和集中空调系统使用的大容量制冷机组,大多属电动式制冷机组,功率在数十至数千千瓦之间,但耗电量大,不适合供电紧张地区及流动场合使用。根据以上比较,因离心式冷水机组,具有单机制冷量大,重量轻,体积小,易损件少,振动小,运转平稳,对基础要求低,能经济方便地调节制冷量,通常可在30100%的负荷范围内无级调节,易于实现自动化操作,对于大型制冷剂可采用经济性较高的工业汽轮机驱动,利于能源的综合利用等优点。通过以上综合比较,本设计采用离心式冷水水机组。第5章 送风量的计算5.1全面通风换气量的计算本节所分析的全面通风换气量是指车间内连续、均匀的散发有害物,在合理的气流组织下,将有害物浓度稀释到卫生标准规定的最高容许浓度以下所必须的通风量。单位时间进入室内空气的有害物(余热、水蒸气、有害气体和蒸汽,以及粉尘等)数量是确定全面通风量的原始资料。5.1.1 全面通风分类a) 活塞通风;b) 置换通风;c) 混合通风;d) 侧送通风。(1)评价通风效果的指标换气效率用工作区某点空气被更新的有效性作为气流分布的评价指标。该方法是示跟踪气体标识室内空气。已知标识后的初始含量为,被通风房间内新鲜空气的送入使示踪气体的含量随之下降,由此可测得室内示踪气体的含量随时间而衰减的变化规律。室内示踪气体的含量衰减曲线如图5-1上部曲线所示。定义空气龄为曲线下面积与初始含量之比,其表达式为: (5-13)式中 初始含量(体积分数)(); 瞬间含量(体积分数)(); 空气龄(s)可见,对室内某点而言,其空气龄越短,即意味着空气滞留在室内的时间越短,被更新的有效性越好。对整个房间的空气龄测定通常在排风口。假定理想的送风方式为“活塞流”,送入室内的新鲜空气量为,房间体积为v,则该房间换气的名义时间常数为 5-14) (考虑工作区高度约为房间的一半,则房间内空气可能的最短寿命为/2,并以此作为在相同送风量条件下,不同气流分布方式换气效果优劣的比较基础。以此可得出换气效率的定义为 (5-15)可见换气效率为可能最短的空气龄与平均空气龄之比。显然,换气效率只有在理想的活塞流时才有可能,全面孔板送风接近这种条件。四种主要通风方式的换气效率如图5-1所示,图a表示活塞通风,图b表示置换通风,图c表示混合通风,图d表示侧送通风,在工程中活塞通风极为少见,通风工程中常用的是传统的混合通风,置换通风的换气效率可接近于活塞通风,因此该通风方式具有很强的生命力。图5-2 四种主要通风方式的值和值(2)置换通风1、置换通风定义有别于传统的混合通风的混合稀释原理,置换通风是通过把较低风速(湍流度)的新鲜空气送入人员工作区,利用挤压的原理把污染的空气挤到上部空间排走的通风方法。2置换通风的原理置换通风是以挤压的原理来工作的,置换通风以较低的温度西欧哪个地板附近把空气送入室内,风速的平均值及湍流度比较小,由于送风曾的温度较低,密度较大,故会沿着整个底板面蔓延开来。室内的热源(人、电器设备等)在挤压流中会产生浮升气流(热烟羽),浮升气流会不断卷吸室内的空气向上运动,并且,浮升气流中的热量不再会扩散到下部的送风层内。因此,在室内某一位置高度会出现浮升气流量与送风量相等的情况,这就是热力分层。在热力分层下部区域为单向流动区,在上部为混合区。室内空气温度分布和有害物浓度分布在这两个区域有非常明显差异,下部单向流动区存在明显的垂直我呢度梯度和有害物浓度梯度,而上部湍流混合区温度场好有害物浓度场则比较均匀,接近排风的温度和浓度。因此,从理论上讲,只要保证热分离层高度位于人员工作区以上,就能保证人员处于相对清洁、新鲜的空气环境中,大大改善人员工作区的空气品质;另一方面,只需满足人员工作区的温度即可,而人员工作区上方的冷负荷可以不予考虑,因此,相对于传统的混合通风,置换通风具有节能的潜力(空间高度越大,节能效果越显著)。置换通风的原理及热力分层图如图5-3。图5-3置换通风的原理及热力分层3置换通风的特性传统的混合通风是以稀释原理为基础的,而置换通风以浮力控制为动力。这两种通风方式在设计目标上存在着本质差别。前者是以建筑空间为本,而后者是以人为本。二者在通风动力源、通风技术措施、气流分布等方面及最终的通风效果上产生了一系列的差别,比较如表5-1。表5-1两种通风方式的比较项目混合通风置换通风目标全室温湿度均匀工作区舒适性动力流体动力控制浮力控制机理气流强烈参混气流扩散浮力提升措施1大温差、高风速小温差、低风速措施2上送下回下侧送上回措施3风口湍流系数大送风湍流小措施4风口参混性好风口扩散性好流态回流区位湍流区送风区为层流区分布上下均匀温度浓度分层效果1消除全室负荷消除工作区负荷效果2空气品质接近于回风空气品质接近于送风5.2全空气一次回风系统夏季处理方案5.2.1空气处理过程夏季处理过程:新风处理到室内状态点的等焓线的夏季处理过程如下图5-4,h-d图的绘制步骤如下:全空气一次回风系统的空气处理过程及处理过程在焓湿图上的表示如下:图5-4 全空气一次回风系统夏季处理过程图5-5全空气一次回风系统夏季处理过程h-d图1)在图上分别标出夏季室内空气状态点(通常由室内温度、相对湿度来确定)、夏季室外空气状态点(通常由室外计算干、湿球温度来确定),并练成直线;2)通过点画出过程线: kJ/kg (5-17)3)由于舒适性空调没有精度要求,为了节能可采用最大送风温差送风,根据所取的送风温差画出等温线,该线与线相交于点,点为送风状态点。送风量: (5-18)5.2.2空气状态点1、求热湿比2、确定确定送风点在h-d图上确定室内空气状态点N(,),通过该点画出=75966的过程7线。取送风温差,该热湿比线与21相交与O点,即为送风点。3、各状态点的参数=58.849kJ/kg =53.527kJ/kg=12.786g/kg =12.725g/kg4、送风量计算 按公式(5-1)计算:5.3送风量的确定根据送风量,与冷负荷,可求得送风状态点与室内状态点的焓差,即送风状态点的焓值为=54.106kJ/kg,该等焓线与热湿比线交点即为送风状态的。在焓湿图上查得送风状态点O,O点各参数为: 5.4新风量计算计算结果见附表3。第6章 末端设备的选择6.1换热器的选择与计算仅以夏季做为表冷器用进行计算。冬季工况不再计算。6.1.1计算参数的定义1、干球温度效率 (6-1)2、接触系数 (6-2)3、析湿系数 (6-3)4、传热单位数 (6-4)5、水当量比 (6-5)式中 考虑内部结垢、外部积灰的安全系数,见表6-82; 、空气初干球温度和终干球温度(); 冷水进水温度();、空气初湿球温度和终湿球温度();、 空气的初焓值和终焓值kJ/kg; 空气定压比热容; 表冷器作冷却用时之传热系数,一些产品样本表冷器实测值见表6-91;通过表冷器的风量();冷水比热容;通过表冷器的冷水量kg/h;6.2除尘器的选择1、粗效过滤器的选择根据厂房每个空调系统的送风量为101250m3/h,选用ZJK-I-5自动卷绕式(滤料种类为DV化纤组合毡)粗效过滤器24台,每个系统使用3台粗效过滤器并联,特性见表6-2:表6-2过滤器特性表额定风量m3/h长(mm)宽(mm)高(mm)初阻力(Pa)终阻力(Pa)34000440002154208470090220。6.3风机的选择厂房内共布置8个空调系统,每台风机风量(取修正系数为1.15)为。选用淄博沈鼓通风设备有限公司的离心式风机,需16台。选用9-26型。各项技术参数见表6-2表6-3型离心式通风机参数机号转速r/min全压Pa流量m3/h配用电动机NO.16D145016250-1332470339-123090850-46.4送风筒的选择选用长沙凯天环保科技有限公司生产的KTFS-3.5kD电动送风筒。技术参数见表6-3:表6-4 KTFS-3.5kD送风筒参数名称风量直径mm高度mm送风深度m调节方式KTFS-5.0kD35004508807-11电压6.5冷水机组的选择根据系统总冷负荷选用LSLXR123-1050离心式冷水机组2台,性能及参数见下表6-6:表6-5 LSLXR134-1050式冷水机组主要技术参数型号制冷量kW冷水进水温度出水温度流量流程接管通径mm污垢系数水阻损失LSLXR123-10501055127181.441500.0860.12冷却水进水温度出水温度流量流程接管通径mm污垢系数水阻损失Mpa323722631500.0860.083第7章 空调系统水力计算7.1风管水力计算各管段局部阻力系数如下:1-2:送风筒1个,天圆地方1个,弯头两个, ;2-3:1个分流三通,;3-4:1个分流三通,;4-5:1个分流三通,;5-6:1个分流三通,;6-7:1个分流三通,1个弯头,;7-8:1个分流三通,;8-9:1个分流三通,;9-10:1个分流三通,2个弯头,。10-11:渐缩管2个,消声器1个送风量的水力计算见附录5。7.2风机的校核7.2.1空调机房总阻力式中过滤器总阻力,Pa; 表冷器总阻力,Pa; 加热器总阻力,Pa; 管道阻力损失,Pa。.第8章 空调水系统设计就空调工程的整体而言,空调水系统包括冷热水系统、冷却水系统、冷凝水系统。空调水系统的作用,就是以水为介质在空调建筑物之间和建筑物内部传递冷量和热量。正确合理的设计空调水系统是整个空调系统正常运行的重要保证,同时也能有效的节省能耗。8.1空调管路设计原则空调管路系统设计遇到的第一个问题就是如何合理而正确地划分空调管路系统中的环路和选用合适的管路系统形式。8.1.1空调管路系统的划分原则空调管路系统的环路应该遵循满足空调系统的要求、节能、运行管理方便、节省管材等原则,按照建筑物的不同使用功能、不同的使用时间、不同的负荷特性、不同的平面布置和不同的建筑层数正确划分空调管路系统的环路。此外,空调管路系统应和空调风系统的划分相结合,要同时考虑才能获得合理的方案。8.1.2空调管路系统的形式空调管路系统形式按循环方式、供回水的布置方式、运行调节方法、供回水管数、系统中循环泵的配置方式有以下几种分类形式,通过比较各形式后确定本设计空调冷热水系统形式,空调系统管路形式见下表8-1:表8-1 空调管路系统的形式划分原则系统形式特征按介质(如水)是否与空气接触划分闭式系统系统中介质基本上不与空气接触开式系统系统中介质与空气相接触,系统中有水箱按系统中的合并联环路中水的流程划分同程系统各并联环路中水的流程基本相同,即各环路的管路总长度基本相等异程系统各并联环路中水的流程不相同,即各环路的管路总长度不相等按系统循环水量的特征划分定流量系统系统中的循环水量保持定值;常采用三通阀定流调节,当负荷降低时,一部分分水流量与负荷成比例的流经风机盘管或空调器,另一部分从三通阀旁通,保持环路中水流量不变变流量系统系统中供回水温度保持不变,负荷变化时,可通过改变供水量来调节按系统中的循环水泵设置情况划分单级泵系统系统中只用一组循环泵,即冷热源侧和负荷侧合用一组循环泵双级泵系统冷热源侧与负荷侧分别设置循环水泵按冷热水管道的设置方式划分双管制冬季供应热水,夏季供应冷水都是用相同的管路三管制系统中有冷热两条供水管,但共用一根回水管四管制供冷、供热分别由供、回水管承担,构成供冷与供热彼此独立的水系统8.1.3空调管路系统的划分原则1、水系统设计应力求各环路的水力平衡 空调供冷、供暖水系统的设计,应符合各个环路之间的水力平衡要求。对压差相差悬殊的高阻力环路,应设置二次循环泵。各环路应设置平衡阀或分流三通等平衡装置。如管道竖井面积允许时,应尽量采用管道竖向同程式。2、防止大流量小温差 造成大流量小温差的原因:(1)设计水流量一般是根据最大的设计冷负荷(或热负荷)再按5(或10)供回水温差确定的,而实际上出现最大设计冷负荷(或热负荷)的时间,即按满负荷运行的时间仅很短的时间,绝大部分时间是在部分负荷下运行。(2)水泵扬程一般是根据最远环路 、最大阻力,再乘以一定的安全系数后确定的,然后结合上述的设计流量,查找与其一致的水泵铭牌参数而确定水泵型号,而不是根据水泵特性曲线确定水泵型号。因此,在实际水泵运行中,水泵实际工作点是在铭牌工作点的右下侧,故实际水流量要比设计水流量大20%-50%。(3)在较大的水系统设计中,设计计算时常常没有对每个环路进行水力平衡校核,对于压差相差悬殊的环路,多数也不设置平衡阀等平衡装置,施工安装完毕之后又不进行任何调试,环路之间的阻力不平衡所引起的水力工况、热力工况失调象现只好大流量来掩盖。 避免大流量小温差的方法:考虑到设计时难以做到各环路之间的严格水力平衡,以及施工安装过程中存在的种种不确定因素,在各环路中应设置平衡阀等平衡装置,以确保在实际运行中,各环路之间达到较好的水力平衡。当遇到某个或几个支环路比其它环路压差相差悬殊(如阻力差100kPa以上),就应在这些环路增设二次循环泵。 3、水系统的膨胀、补水、排水与排气(1)水系统的膨胀封闭空调冷冻水系统,应在高于回水管路最高点1-2m处设膨胀水箱。膨胀水箱一般可选标准水箱(T905(二)),其容积范围为0.3-5m3.膨胀水箱设有膨胀管、补水管、溢水管和泄水管,并应设有水位控制仪表或浮球阀。(2)水系统的补水与排水水系统的注水与补水均应通过膨胀水箱来实现。因此,应将膨胀管单独与制冷站中的回水总管(或集水器)相接,这样在系统安装调试时的新注水或在平时运转中的补充水,均可通过膨胀水箱注水。使整个水系统的注水从位置较低的回水总管(或集水器)由低向高进行,从而将管路系统中的空气由下往上通过排气阀和膨胀水箱排除。许多工程安装为图省工省料,将膨胀水箱的膨胀管就近与较高处的回水管相接,致使系统中的空气难以排除而招致供水压力长时间不稳定。水系统的排水阀应设在系统的最低点(集水器或制冷机水管路最低点),以便检修时能将管路系统中的水全部排除。(3)水系统的排气安装在每层建筑物的风机盘管、新风机组回水管路末端最高点,均应装设自动排气阀。如支环路较长而使管路转弯较多时,或某些水管为躲避消防管、新风管和装设在吊顶内的较大断面电缆等而有上下转弯时,均应在转弯的最高点设置自动排气阀。 (4)空调管路系统应能满足中央空调部分负荷运行时的调节要求。(5)空调管路系统选用的管材、配件要符合有关的规范要求。(6)空调管路系统设计要注意便于维修管理,操作、调节方便。综上所述,本设计冷热水冷采用闭式系统,冷却水采用开式系统;冷源侧采用定流量系统,负荷侧采用变流量系统;一次泵、双管制、变流量系统。8.2空调水系统的水力计算空调管路的设计是在已知水流量和推荐流速下,确定水管管径及水流动阻力。8.2.1管径的确定水管管径由下式确定: (8-1)式中 水流量,; 水流速,。水系统中,管内的流速可按下表8-2中的推荐流速选取,也可按表8-3根据流量确定管径:表8-2 管内水流速推荐值管径/mm152025324050 6580闭式系统0.40.50.50.60.60.70.70.90.81.00.91.21.11.41.21.6开式系统0.30.40.40.50.50.60.60.80.70.90.81.00.91.21.11.4管径/mm100125150200250300350400闭式系统1.31.81.52.01.62.21.82.51.82.61.92.91.62.51.82.6开式系统1.21.61.41.81.52.01.62.31.72.41.72.41.62.11.82.3表8-3水系统的管径和单位长度阻力损失钢管管径/mm闭式系统开式系统流量/(m3/h)kPa/100m流量/(m3/h)kPa/100m1500.5060-200.51.01060-2512106001.3043322410601.32.011404046106024104050611106048-6511181060814-80183210601422-100326510602245-125651151060458210401501151851047821301043200185380103713020010242503805609262003401018300560820823340470815350820950818470610813400950125081761075071245012501590815750100071250015902000813100012307118.2.2水流动阻力的确定1、沿程阻力水在管道内的沿程阻力由下式确定: (8-2)式中摩擦阻力系数,无因次量; 直管段长度,m; 管段直径,m; 水的密度,1000; 水流速度,。冷水管路比摩阻宜控制在100300Pa/m。采用钢管或镀锌管时,比摩阻一般为100400Pa/m,最常用的为250Pa/m。当量绝对粗糙度,摩擦阻力系数与流体的性质、流态、流速、管径大小、内表面的粗糙度有关。过渡区的可按克列伯洛克公式计算: (8-3)式中 管内表面的当量绝对粗糙度,闭式系统,开式系统。当时,不同流速及管径的比摩阻值可查【1】表9-7。 雷诺数,; 运动粘度。2、局部阻力 (8-4)式中 局部阻力系数; 重力加速度; 水流速度,m/s。3、水管总阻力水流动总阻力包括沿程阻力和局部阻力,即: (8-5)4、水管道的计算步骤(1)画出各层水管系统平面图并进行各管段编号,选定最不利环路。(2)根据水管路平面图计算各管段的水流量。(3)由推荐流速和各管段水流量确定管径,比摩阻,动压。由以上确沿程阻力和局部阻力,累加算得总阻力,与其它分这只管路的阻力进行比较,使其平衡率在15%以内。8.2.3冷冻水系统的水力计算冷却水量可按下式计算: (8-6)式中 冷却水量,kg/s; 冷却塔排走的冷量,离心式制冷剂,取制冷机负荷的1.3倍; 水的比热容,取 冷却水的温升。则厂房的最大冷冻水水流量为:平分给8个空气处理机组,则每个系统流量为58.92。采用异程式系统,环路为闭式系统。机组出水管-冷冻水泵分水器最远端空调室集水器机组回水管。突然扩大:1.0;缩小:0.5;合流三通:3.0;分流三通:3.0;立管分流三通:0.1。 水力计算结果见附录3.总阻力为P=9.75+1.02+53.55kPa=64.32kPa。8.3冷冻水泵的选择由上节可知,总阻力损失为64.32kPa。取安全系数为1.15,则最大阻力损失为P=1.1564.32kPa=73.97kPa。冷冻水总流量为471.35 m3/h。选用2台IS150-125-250水泵, 水泵流量为240m3/h,设备用泵一台,泵的性能参数见表8-5:表8-5 冷冻水泵性能参数型号转速n(r/min)流量(m3/h)扬程H(m)电机功率(kW)IS150-125-250145020019.618.58.4分水器与集水器分、集水器是为了连接通向各个环路的许多并联管道而设置的,在一定程度上起均压的作用,通过分集水器的断面流速为1.0-1.5m/s。一般选用标准的无缝钢管,分、集水器草图见图8-2:图8-2 分水器已知最大供水量为480m3/h,取通过分集水器的断面流速1m/s,供回水管的接管外径按式10-1计算:按照国家建筑标准设计图集05K232选用DN500的分、集水器。分水器和集水器型号尺寸都相同,各有1个主管(流量为480 m3/h),管径为DN150mm(流量为60 m3/h),8个支管。8.5冷却水系统设计空调冷却水用于冷却机组中冷凝器、吸收式冷水机组中冷凝器和吸收器等设备中。通过冷却水系统将空调系统从被调房间吸取热量和消耗的功率释放到环境中去。在空调用冷水机组(水冷式)内的冷凝器,经制冷剂冷凝放热,其热量被冷却水吸收,为了保证机组正常的制冷循环,其冷却水需不断地进行冷却,所需的冷却用水量很大,而在实际使用中不可能连续提供如此大量的水资源。为了不使吸热后温度上升的冷却水白白的排掉,需把冷却水收集后进行降温处理到冷凝器所需冷却水的水温、供其正常的制冷循环使用,这就需设置一套水冷却的设施,从而增加了初期投资和运行费用,因此合理地选择水冷却的方案,需因地制宜。常用的冷却水系统的水源有:地表水(河水、湖水)、地下水(深井水或浅水井)、海水、自来水等。本系统采用自来水。8.5.1冷却水冷却水循环系统,进入到冷水机组的冷凝器中冷却水吸收冷凝器内制冷剂放出的热量而温度升高,然后进入室外冷却塔散热降温、通过冷却水循环水泵进行循环冷却,不断带走制冷剂冷凝放出的热量,以保证冷水机组的制冷循环。空调冷却水系统的形式主要有:1、直流式冷却水系统冷却水经设备使用后直接排掉,不再重复使用。适用于有充足水源的地方。是最简单的冷却水系统。2、混合式冷却水系统经冷凝器使用后的冷却水部分排掉,部分与供水混合后循环使用。用于冷却水水温较低且系统较小的场合。3、利用喷水池的冷却水系统在水池上部将水喷入大气中,增加水与空气的接触面积,利用水蒸发吸热的原理,使少量的水蒸发而把自身冷却下来。适宜在气候比较干燥地区的小型空调系统中。结构简单,占地面积大。4、机械通风冷却塔循环系统冷却塔出来的冷却水经水泵送到冷水机组中的冷凝器,再送到冷却塔中蒸发冷却。是目前空调系统中应用最广泛的冷却水系统。8.5.2冷却水循环系统冷冻水、冷却水循环系统中的主要设备一般与冷水机组设置在同一机房内。空调冷却水循环系统主要由冷却水循环水泵、分(集)水器、除污器、过滤器、水处理设备、膨胀水箱、冷却塔、冷却水循环水箱及其系统连接管道等组成。冷却水泵也采用离心式水泵,除在水泵的进口总管上安装有除污过滤器外,还需设置防止结垢的软化水设备,防止在管道系统循环中产生水垢而沉积附着在冷凝器的换热管壁上。冷却水泵可根据循环冷却水量选用多台并联安装。冷却水软化处理设备常用的有电子水处理仪、磁处理设备、投药等方法。目前空调系统中常采用电子水处理仪、它具有安装简单,可直接安装在被处理的水循环系统管道上,有除垢防垢、灭藻、杀菌、防氧化等多种功能,并具有体积小、自动工作、无需专人操作、维修费用低、不需设置屏蔽等优点。加药法适用小型冷却水循环系统。磁处理设备体积较大,占面积较大,必要时应增加屏蔽措施,可根据水质、循环水量选定8.5.3冷却塔冷却塔是将携带热量的冷却水在塔中与空气进行热交换,将热量传输给空气并散入大气环境中去的装置,在冷却水系统中起节约用水和降低能耗的作用。冷却塔有湿式冷却塔(简称湿塔)和干式冷却塔(简称干塔)之分。在湿塔中,空气与水直接接触,通过接触和蒸发散热,把水中的热量传输给空气。湿塔热交换效率高,水被冷却的极限温度为空气的湿球温度。但需要有补给水的水源,以补充由于蒸发和吹风造成的水损失,并保证稳定的水质。在缺水地区,只能用干塔。干塔中空气与水的热交换是通过由金属管组成的散热器表面传热,将管内的水的热量传输给散热器外流动的空气。干塔热交换效率比湿塔低。制冷工程中常用的水冷却塔以湿塔为多。冷却塔一般由塔体部分、风机部分、配水部分、淋水部分及收水部分组成,下塔体可以兼做贮水用。常用的冷却塔有自然通风式冷却塔、机械通风式冷却塔和混合通风冷却塔。冷却塔的极限出水温度比当地空气的湿球温度高3.55。本设计中欲选用两台冷却塔,总需处理水量为480m3/h,则每台冷却塔处理水量为240 m3/h。选用江苏裕泰华环保有限公司生产的DBNL-300超低噪音玻璃钢冷却塔,标准水量为300 m3/h。其外形尺寸为:高度=4222mm,外径=5134mm;送风装置:电机7.5kW,风叶直径=3400mm,设备进水压力为35kPa,自重3558 kg,运转重9229kg。冷却塔配管尺寸见表8-4:表8-4配管尺寸(DN)温水入管冷水出管排水管溢水管补给水管自动()手动()2002005010050508.5.4冷却水泵1、水泵扬程水泵所需扬程: (8-7)式中 冷却水系统中的沿程阻力和局部阻力,
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