天津某欧式办公建筑空调设计【含CAD图纸+文档】
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任务书 设计题目:天津某欧式办公建筑空调设计工程指导老师:学生姓名: 专业班级: 空调制冷系一、设计题目 天津某欧式办公建筑空调设计工程二、原始资料1. 概述:全楼共 7 层,地上 7 层;一六层为办公室,七层为会议室。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 7 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);选择空调设备(夏季为设计工况);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。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摘要本设计为天津某办公楼空调工程设计,本建筑由地上七层组成。该建筑总面积约为4017,其中空调面积为 3400。通过方案比较,经过计算夏季室内冷负荷、新风量。采用了风机盘管加新风的空调系统形式。风机盘管与新风机组共同承担室内冷负荷。冷冻水由制冷机房供应。设计中考虑了管道的保温与防腐,并对其进行了消声减震防火排烟。关键词: 空调,风机盘管加新风系统,新风,制冷机房ABSTRACT The design is about the air conditioning engineering of a TianJin Office Building. There are 7 floors . The total area is about 4017 m2 and the air conditioning area is about 3400 m2.On the base of calculating indoor cooling load in summer and the amount of fresh air, We decide to use the air fan-coil conditioning system with the form of new wind system . The indoor cooling load is shared by both of them .The chilled water is supplied by a refrigeration room . At the same time , the problem such as pipe insulation, noise elimination, fire prevention , smoke extraction , and pipe corrosion were also taken into consideration .Key Words: air conditioning, primary air fan-coil system, fresh air,refrigeration room目录绪论1第一章 设计依据及设计参数21.1 设计依据21.2 设计参数(北京市)21.3 设计范围3第二章 系统方案的选择42.1冷热源方案的选择42.2 风系统方案的选择42.2.1 方案比较52.2.2 系统选择62.2.3 系统选择说明62.3 水系统方案的选择6第三章 夏季空调冷负荷计算83.1空调区冷负荷的组成83.2 空调区冷负荷计算的准备工作83.2.1 围护结构的夏季热工指标83.2.2 城市分组83.2.3 空调负荷计算分区83.3 空调区冷负荷计算93.3.1 外墙、架空楼板和屋面传热冷负荷93.3.2 透过玻璃窗的日射得热引起的冷负荷113.3.3 内墙,内门等内围护结构形成的瞬时冷负荷113.3.4 外玻璃窗瞬变传热引起的冷负荷123.3.5人体显热冷负荷133.3.6 设备显热冷负荷143.3.7 人体散湿形成的潜热冷负荷153.3.8 空调区的计算冷负荷163.4 空调建筑的计算冷负荷173.5 各空调系统的计算冷负荷17第四章 夏季空调区湿负荷计算184.1 人体散湿量184.2 渗透空气带入的湿量184.3 食物散湿量184.4 敞开水面的蒸发散湿量184.5 夏季空调区湿负荷19第五章 冬季空调区热负荷计算205.1 空调区热负荷205.2 各空调系统的计算热负荷21第六章 冬季空调区湿负荷计算226.1 人体散湿量226.2 敞开水面的蒸发散湿量226.3 冬季空调区湿负荷22第七章 风机盘管加新风系统的设计计算237.1 新风系统的送风形式237.2 新风量的确定247.3 夏季工况空调过程设计247.4 风机盘管机组的选择计算277.4.1 选型依据277.4.2 风机盘管机组选型277.5 室内空气加湿器的选型287.6 新风机组的选型28第八章 空调风系统的设计计算298.1 空调区的气流组织298.2 气流组织的基本要求298.3 送风形式的选择308.4 散流器的选择计算308.4.1 散流器平送气流组织设计计算内容308.4.2 散流器平送气流设计步骤318.4.3 散流器选择计算举例328.5 回风口的选择计算338.5.1 卧式暗装机组回风口的选择338.6 风口布置338.7 风系统的水力计算348.7.1 风管的布置和设计计算原则348.7.2 计算方法348.7.3 风系统水力计算举例358.7.4 风管的布置及附件37第九章 空调水系统的设计计算399.1 空调水系统的设计原则399.2 冷水系统的水力计算399.2.1 计算方法399.2.2 计算举例399.3 冷凝水系统419.4 水系统安装要求41第十章 冷热源机房的设计与设备的选择4310.1 空调系统的设计冷负荷4310.2 地源热泵机组选择计算4310.3 冷冻水循环泵的选型计算4410.4 冷冻水补水系统的选型计算4510.4.1 系统补水量4610.4.2 补水点及补水泵的选择4610.5 冷冻水分、集水器的选型46第十一章 地下埋管设计与计算4711.1 确定地下换热器的埋管形式4711.2 确定管路连接方式4711.3 选择地下换热器管材及竖埋管直径4711.4 钻孔数目的确定4811.5 地下换热器阻力计算4911.6 地下换热器环路水泵选型5011.6.1 冷却水循环水泵的选择5011.6.2 循环水泵并联性能曲线拟合5111.6.3 冷却水补水泵的选型5111.6.4 循环水泵配管布置5111.7 冷却水分、集水器的选型5111.8 阀门安装52第十二章 管道保温与防腐5312.1 管道保温5312.1.1 保温目的5312.1.2 保温材料的选用5312.1.3 保温经济厚度5412.2 管道防腐54第十三章 消声减震设计5513.1 消声设计5513.1.1 管道系统消声设计的步骤5513.1.2 消声器使用过程中应当注意的几个问题5513.2 减震设计55结论57谢辞58参考文献59 5绪论随着国内大中型建筑中央空调的更新换代以及户式中央空调的快速增长,中央空调这块市场“蛋糕”正吸引越来越多的眼球。正当空调新生力量的强热姿态迅猛堀起的时候,整个空调产业的格局已经开始变化,和前几年建筑业的发展相比,目前的发展商将眼光放的更远,他们不再片面的追求容积率及如何将开发成本降低,而是更多的考虑以人为本,开发真正舒适度高、建筑质量高的居住及商用建筑。 在中国以快速的脚步走向世界的同时。为了适应国际贸易、旅游、及城市建设迅速发展的需要,高层建筑的发展不会停留在过去的发展水平,特别是对建筑物内的空气品质及舒适程度的要求也会越来越高。新建的大中商业建筑纷纷安装了空调系统,以提高商场的档次,吸引更多的顾客。各大城市中频频展开的“商战”更加速了空调系统 在商业建筑中的普及。 空调产业是一个传统标准化产业,要革命性创新是十分困难的,商业建筑不断的增多,以及人们对室内空气的温湿度、洁净度和空气品质问题越来越重视。由于能源的紧缺,节能问题越来越引起人们的重视。因此迫切需要为商业建筑物安装配置节能、健康、舒适的中央空调系统来满足人们对高生活水平的追求。第一章 设计依据及设计参数1.1 设计依据(1)建设方对本专业的设计要求(2)建筑物的平面、立面、剖面和其他大样详图(3)采暖通风与空气调节设计规范(GB50019-2003)(4)实用供热空调设计手册(第二版),中国建筑工业出版社,陆耀庆主编(5)空气调节设计手册(第二版)(6)空气调节设计手册,1983年,中国建筑工业出版社(7)建筑环境学(第二版),中国建筑工业出版社,朱颖心主编(8)供暖通风设计手册,1987年,中国建筑工业出版社,陆耀庆主编(9)高层民用建筑设计规范(10)地源热泵系统工程设计规范(GB 50366-2005)1.2 设计参数(天津市)地理位置:东经11630,北纬4103夏季空调室外计算参数:(参考天津市)大气压 998.6Kpa夏季空调室外计算日平均温度 29.2夏季空调室外计算干球温度 33夏季空调室外计算湿球温度 26.9夏季通风室外计算温度 29夏季室外平均风速 2.6m/s夏季通风室外计算相对湿度 65%冬季空调室外计算参数:(参考北京市)大气压 102.66Kpa冬季空调室外计算温度: -11冬季空调室外计算相对湿度: 53%冬季室外平均风速: 3.1m/s冬季通风室外计算温度 -4室内空调主要计算参数:根据设计方要求及简明空调设计手册1.5.2,办公建筑设计规范4.2.2本设计室内各房间的冬、夏季空调计算参数如表1-1:表1-1 室内参数表空调区夏季冬季温度相对湿度温度相对湿度一至七层26601850噪声标准(A):一般办公室40-55工作制:上午8:00-12:00,下午13:00-18:00 1.3 设计范围一至七层均为夏季供冷、冬季供暖。第二章 系统方案的选择2.1冷热源方案的选择地源热泵(Ground-source heat pump)是一种利用地下浅层地热资源既可供热又可制冷的高效节能空调系统。地源热泵通过输入少量的高品位能源(如电能),实现低温热源向高温热源的转移。地源热泵的闭合回路部分由埋于地下的长塑料管组成,该管道埋在地下与土壤耦合,管内的流体与土壤之间进行换热。热泵在闭合回路和室内负荷之间传递热量。该系统由闭式埋管系统,水源热泵和室内分配系统组成。其中分配系统用来对加热和冷却的空气和水在房间内进行分配。由于较深的地层在未受干扰的情况下常年保持恒定的温度,远高于冬季的室外温度,又低于夏季的室外温度,因此地源热泵可以克服空气源热泵的技术障碍,且能效比大大提高。地源热泵的优点 地源热泵由于其技术上的优势,推广这种技术有明显的节能和环保效益。地源热泵系统具有以下优点: (1)节能、运行费用低。深层土地资源的温度一年四季相对稳定,冬季比环境空气温度高,夏季比环境空气温度低,是很好的热泵热源和空调冷源。这种温度特性使得地源热泵系统比传统空调系统运行效率要高约40%。另外,地源温度较恒定的特性,使得热泵机组运行更可靠、稳定,整个系统的维护费用也较锅炉-制冷机系统大大减少,保证了系统的高效性和经济性。 (2)一机多用,节约设备用房。地源热泵系统可供暖、空调,还可供生活热水,一机多用,一套系统可以替换原来的锅炉加空调的两套装置。机组紧凑、节省建筑空间,减少一次性投资。 (3)保护环境。开发推广地源热泵空调技术可彻底废除中小型燃煤锅炉房,该装置没有燃烧,没有排烟,也没有废弃物,没有任何污染,不会影响城镇的环境质量。 (4)利用再生能源,可持续发展。地源热泵是利用了地球表面浅层地热资源作为冷热源,进行能量交换的采暖空调系统。地表浅层地热资源量大面广,无处不在,它是一种清洁的可再生能源。因此,利用地热的地源热泵,是一种可持续发展的“绿色装置”。另外,本工程地处天津市,有较丰富的设计资料,考虑到以上优势,本系统的冷热源选取土壤源热泵。2.2 风系统方案的选择空调系统的组成一般分为空气处理设备和空气输入管道及空气分配装置。根据实际情况,它能组成许多不同形式的系统。对于不同要求的建筑,空调方式确立应考虑以下因素:(1)建筑物的性质用途;(2)空调负荷的特点;(3)对温湿度调节性能的要求;(4)一次投资费用;(5)长期运行、管理费用;(6)维护、维修费用;(7)对空调机房面积和位置的要求;(8)与水、电、土建等专业的配合关系; 2.2.1 方案比较根据负担室内热湿负荷所用的介质不同,空调系统分为:全空气系统,全水系统,空气-水系统,制冷剂系统。全空气系统室内房间的负荷全部由经过处理的空气来负担。由于空气的比热容较小,用于和室内交换热量的空气量大,所以这种系统要求的风道截面积尺寸大,占用的建筑空间较多。全水系统室内负荷全部靠水作为冷热介质来负担。它不能解决房间通风换气的问题,通常不单独采用。空气水系统负担室内负荷的介质有水又有空气,它既解决了全水系统无法通风换气的困难,又可克服全空气系统要求风管截面大,占用建筑空间多的缺点。制冷剂式系统负担室内负荷以及室外新风负荷的是制冷剂。多用于集中冷却的分散型机组系统和全分散式系统。风机盘管的空调方式是空气水系统中的一种主要形式,主要是由风机、肋片管式水空气换热器和接水盘组成,它的功能主要是在空气进入房间之前对从集中处理设备来的空气再进行一次处理,或者新风由新风机组集中处理,而房间内回风由风机盘管处理,组成风机盘管加新风的半集中式空调系统。该系统的优点是:与全空气系统比较,可节省空间。布置灵活,具有个别控制的优越性,各房间单独调节温度,房间无人时,可关调机组,不影响其他房间的使用。节省运行费用,运行费用与单风道系统相比约低20%30%,比诱导器系统低10%20%,而综合投资费用大体相同,甚至略低。机组定型化,规格化,易于选择安装。有较好的供冷能力。风机盘管机组的缺点是:作为空气-水系统,潜在漏水的可能性;机组可能产生凝雾;冷凝水盘可能滋生影响人体健康的微生物;需要单独设立新风系统解决室内新风问题;风机盘管机组过滤效率差,影响到室内空气品质。 2.2.2 系统选择根据以上分析,本设计空调系统选择如下表:表2-1 系统选择表房间类型空调方式办公室PAU+FCUPAU新风机组 FCU风机盘管机组 2.2.3 系统选择说明1)单人办公室、小型会议室,空调区的负荷差异较大,且各自有不同要求,又受到层高的限制,因而选用了风机盘管加新风系统形式,充分利用其各房间可独立调节的特点。2.3 水系统方案的选择空调水系统按照管道的布置形式和工作原理,一般分为一下主要几种类型:按供、回水管道数量,分为:双管制、三管制和四管制;按供、回水在管道内的流动关系,分为:同程式和异程式;按供、回水干管的布置形式,分为:水平式和垂直式;按原理分为:开式和闭式;按调节方式分为:定流量和变流量。本工程采用的是风机盘管加新风系统,结合其他设计工程项目的实际运行情况及各种形式的优缺点,本次设计采用同程式两管制闭合式系统.其优缺点如下: 闭合式系统优点:(1)管道内始终装满水,可以减缓管道腐蚀(2)水泵扬程比较小,不需为提升高度的静水压力,循环水泵压力低,从而水泵功率小,耗电少(3)不用设置水池,可以减少机房的占地面积,由于没有贮水箱,不需重水回水,回水不需另设水泵等,因而系统简单,节省投资。缺点:(1)闭式系统的空调机组在处理空气时只能采用封闭冷热盘管而不能采用喷水室,只能实现的三种空气处理过程,即等湿加热,等湿冷却,减湿冷却。(2)系统本身不具备蓄冷能力,要求制冷机组的制冷量必须满足建筑的最大需求,且要求可调节范围较大。当系统制冷量低于单台冷水机组最小可调范围时,闭式系统不能较好的满足使用要求。适用范围:闭式系统适用于绝大多数高层及多层民用建筑,是采用最为广泛的系统形式。 两管制系统优点:(1)系统简单明了,冬夏季转换分明,转换阀可手动也可电动,管理方便。(2)系统投资比较少,节省占地空间。(3)盘管均为冷热两用,末端设备的投资及占用机房面积少,并且控制方便快捷。缺点:系统不能同时供冷和供热。适用范围:(1) 冬夏季冷热负荷分明,过渡季很短或过渡季可不用空调的建筑;(2)夏季供冷,冬季供热,过渡季可采用天然冷源如新风冷却的建筑;(3) 建筑朝向对负荷的影响较大时,宜对两管制水系统进行朝向分区,各朝向的水系统虽仍可为两管制,但每个朝向的主环路均应独立提供冷热水供回水总管,以保证不同朝向的房间各自分别进行供冷和供热(即建筑物内某些朝向供冷的同时,另一些朝向可供热),这种情况通常出现在南北朝向的建筑中。(4) 建筑物内区较大时,宜对内外区水系统进行分区,各区有独立的冷热水总管,在过渡季节外区供热时,内区仍可采用供冷方式运行。该方式应和风系统的分区结合来设计。(5) 空调标准相对较低的建筑,适合采用两管制。 同程式系统特点:由冷冻站来的冷冻水和由热交换站来的热水在空调供水总管上合并后,通过阀门切换,把冷热水用同一管道不同时的送至空气处理设备,其回水通过总回水管后分别回至冷冻机房和热交换站。优点:虽然初投资较大,但系统各环路的流动阻力容易平衡,各管段阻力损失接近相等,管网阻力不需要调节即可平衡,因此系统的水力稳定性很好,流量分配均匀。本工程水系统在垂直和水平方向都设计为同程式系统,从而很好的保证了水系统运行的稳定性。适用范围:如果各末端设备及其支管路的阻力小于负荷侧环路总阻力损失的二分之一时,考虑同程式系统.第三章 夏季空调冷负荷计算 3.1空调区冷负荷的组成依据实用供热空调设计手册(第二版)(20.1.1),空调区的得热量由下列各项得热量组成:通过维护结构传入的热量;透过外窗进入的太阳辐射热量;人体散热量;照明散热量;设备,器具,管道及其他内部热源的散热量;食品或物料的散热量;渗透空气带入的热量;伴随各种散湿过程产生的潜热量。空调区的夏季冷负荷,应根据上述各项得热量的种类、性质以及空调区的蓄热特性,分别进行逐时转化计算,确定出各项冷负荷,而不应将得热量直接视为冷负荷。 3.2 空调区冷负荷计算的准备工作 3.2.1 围护结构的夏季热工指标外墙:传热系数 K=0.59 W/(m2*),衰减系数=0.4,延迟时间=6h内墙:传热系数 K=0.74 W/(m2*)屋顶:传热系数 K=0.75 W/(m2*),吸收系数=0.75(中),延迟时间=8h玻璃:双层中空玻璃,间层厚度12mm,充空气,传热系数K=3.4 W/(m2*)窗结构:铝合金内外遮阳类型:百叶窗内遮阳,浅色 3.2.2 城市分组依据实用供热空调设计手册(第二版)表20.2-7,计算外墙、屋面、玻璃窗辐射等负荷项目时,应查天津的有关表格,并注意根据计算项目的不同加以修正。但确定玻璃窗温差传热的冷负荷时,应直接查表实用供热空调设计手册(第二版)20.4-1并按表注的方法进行修正。 3.2.3 空调负荷计算分区根据建筑物各部分用途、负荷分布,对各层进行分区如下: 一二层分区图135891113246710121416三六层分区图13581012142467911131517七层分区图213.3 空调区冷负荷计算冷负荷是指维持空调区空气热湿参数为某恒定值时,在单位时间内需要从空调区除去的热量,包括显热量和潜热量两部分。 3.3.1 外墙、架空楼板和屋面传热冷负荷依据实用供热空调设计手册(第二版)(20.3).在日射和室外气温综合作用下,外墙和屋面瞬变传热引起的逐时冷负荷可按下式计算:CL=KF(twl -tNx) (3.1) 式中: CL通过外墙和屋面瞬变传热形成的冷负荷,W;K 外墙和屋面的传热系数,W/(m); F外墙和屋面的传热面积,m; twl外墙或屋面冷负荷计算温度的逐时值,; tNx夏季空气调节室内计算温度,; twl = (twl + td)ka k; (3.2) twl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,; td 不同构造类型外墙和屋顶的地点修正值,由暖通空调附录2-6查得; ka 外表面放热系数修正值,由教材暖通空调表 2-8 计算查得;k外表面吸收系数修正,由教材暖通空调表 2-9 查得 。以一层116办公室东外墙为例:116室东外墙温差传热形成的计算时刻冷负荷时间89101112131415161718twl36.035.535.235.035.035.235.636.136.637.137.5 td-0.1 ka1.06k1 twl38.237.637.337.137.137.337.738.338.839.339.8tNx26t12.211.611.311.111.111.311.712.312.813.313.8K0.59F15.84CL 126 119116113113116121127133140145 3.3.2 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: CL=FwCa Cc,s Dj,max CLQ (3.3) 式中: Fw窗口的面积; Ca有效面积系数;Cc,s玻璃窗的综合遮挡系数Cc,s = CsCi ;Cs 玻璃窗的遮阳系数;Ci 窗内遮阳设施的遮阳系数;Dj,max 最大日射得热因数;CLQ 玻璃窗冷负荷系数,CLQ值按南北区的的划分而不同;说明:以上修正值均可在教材暖通空调附录 2 中查得。以一层116办公室外窗为例:时间89101112131415161718CLQ0.820.790.590.380.240.240.230.210.180.150.11Dj,max599Ca0.85Ccs0.6Fw0.8CL1761931449359595651443727 3.3.3 内墙,内门等内围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,要考虑由内围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:CL=FK(tl s - tNx) (3.4)式中: F内围护结构的传热面积,m;K内围护结构的传热系数,W /( mk) ;tNx 夏季空调房间室内设计温度,;tl s 相邻非空调房间的平均计算温度, 。 tl s按下式计算: tl s = twp +tl s (3.5)式中: twp夏季空调房间室外计算日平均温度,;tl s相邻非空调房间的平均计算温度与夏季空调房间室外计算日平均温度的差值,当相邻散热量很少(如走廊)时, tl s取3 ,;当相邻散热量在23116 W/m2时, tl s取5 。以一层110办公室外窗为例外窗冷负荷twp29.1tls1tls30.126t4.1K0.74F44.64CL135 3.3.4 外玻璃窗瞬变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: CL=CwKwFw(twl +td- tNx) (3.6) 式中: Fw外玻璃窗面积,m; Kw玻璃的传热系数,W /( mk) ; twl外玻璃窗冷负荷计算温度的逐时值,;Cw玻璃窗的传热系数修正值;td玻璃窗的地点修正值;以一层116办公室外窗为例时间89101112131415161718twl29.927.929.029.930.831.531.932.232.232.031.6td00000000000twl+td29.927.929.029.930.831.531.932.232.232.031.626t3.91.933.94.85.55.96.26.265.6CwKw7.78Fw0.8CL612192430343739393735 3.3.5人体显热冷负荷人体显热散热引起的冷负荷计算式为: CLsqsnCLQ (3.7) 式中: CLs人体显热散热形成的冷负荷,W;qs不同室温和劳动性质成年男子显热散热量,由暖通空调表 2-13 查得,n室内全部人数;群集系数;CLQ人体显然散热冷负荷系数;人体散湿形成的潜热冷负荷: Q=nq2 (3.8)n计算时刻空调区内的总人数;q2名成年男子小时潜热散热量;表3-1 不同类型房间人均占有的使用面积指标 建筑类别房间类型人均面积指标(m2/人)办公建筑普通办公室4高档办公室8会议室2.5走廊50其他20表3-2 某些场所的群集系数 典型场所群集系数典型场所群集系数影剧院0.89体育场0.92图书馆、阅览室0.96商场0.89旅馆、餐馆0.93纺织厂0.9表3-3 室内温度为26时,一名成年男子的散热量和散湿量 类型静坐:会堂等极轻活动:办公室等轻度活动:计算机房等重度活动:室内运动场显热q1(W)626158134潜热q2(W)4673123273散湿g(g/h)68109184408 以一层116办公室为例:项目计算时刻89101112131415161718群集系数 0.93人数 n3显热散热量q147冷负荷系数0.530.620.690.740.770.80.830.850.870.890.15冷负荷Q(W)6981919710110510911111411720 3.3.6 设备显热冷负荷依据实用供热空调设计手册(第二版)(20.9.1)对于办公设备的类型和数量可以确定的空调区,可按表3-4查得各种办公设备的散热量,进行附加。当办公设备的类型和数量事先无法确定时,可按表3-5给出的电气设备功率密度推算空调去的办公设备散热量。此时空调区电气设备的散热量qs(W)可按下式计算: qs=F*qf (3.9)F空调区面积;qf电气设备的功率密度,参考表3-5.表3-4 办公设备散热量名称及类别单台散热量(W)名称及类别单台散热量(W)连续工作每分钟一页计算机安全值65打印机小型办公160显示器大屏80复印机办公400表3-5 电气设备的功率密度建筑类别房间类别功率密度(W/m2)办公建筑普通办公室11高档办公室13会议室5走廊0其他5以一层116办公室为例:项目计算时刻89101112131415161718功率密度qf11空调区面积F8.64显热散热量 qs95 3.3.7 人体散湿形成的潜热冷负荷依据实用供热空调设计手册(第二版)(20.12.1)计算时刻人体散湿形成的潜热冷负荷Q(W),可按下式计算: Q = *n* q2 (3.10)群集系数,见本说明表3-2;n计算时刻空调区内的总人数;q2一名成年男子小时潜热散热量,见表3-3,W。以一层116办公室为例:项目计算时刻89101112131415161718群集系数 0.93空调区总人数n3潜热散热量q2135冷负荷Q(W)377 3.3.8 空调区的计算冷负荷按照上述所列3.3.1至3.3.7各夏季空调区冷负荷分项,结合建筑物热工数据以及空调分区,对各空调区冷负荷逐项逐时计算。依据实用供热空调设计手册(第二版)(20.13.1),空调区计算冷负荷的确定方法是:将此空调区的各分项冷负荷按计算时刻累加,得出空调区总冷负荷逐时值的时间序列,之后找出序列中的最大值,即作为空调区的计算冷负荷。以一层116办公室为例:各分项逐时冷负荷汇总表时间89101112131415161718南外墙冷负荷3130292726252425262729南外窗瞬时传热冷负荷4596151197242277297312312302282南外窗日射得热冷负荷228399579719838798619449319240160东外墙冷负荷126119116113113116121127133140145东外窗瞬时传热冷负荷612192430343739393735东外窗日射得热冷负荷1761931449359595651443727人员散热引起的冷负荷149153156158159161162163164164132设备散热引起的冷负荷246总计10071247143815761712171515611411128211921105其空调区冷负荷为1715 W 。其他空调区冷负荷计算结果见附表一(冷负荷表)。3.4 空调建筑的计算冷负荷依据实用供热空调设计手册(第二版)(20.13.2),本建筑空调系统末端装置能随负荷变化而自动控制,空调建筑的计算冷负荷为此空调建筑同时使用的各个空调区的总冷负荷按各计算时刻累加得出的总冷负荷逐时序列中的最大值。见附表一。空调建筑的计算冷负荷为219 KW,出现时刻为16:00 。3.5 各空调系统的计算冷负荷空调系统的计算冷负荷,应根据所服务的空调建筑中各分区的同时使用情况、空调系统类型及控制方式等的不同,综合考虑下列各分项负荷,通过焓湿图分析和计算确定。1.系统所服务的空调建筑的计算冷负荷;2.该空调建筑的新风计算冷负荷;3.风系统由于风机、风管产生温升以及系统漏风等引起的附加冷负荷;4.水系统由于水泵、水管、水箱产生温升以及系统补水引起的附加冷负荷;5.当空气处理过程产生冷、热抵消现象时,尚应考虑由此引起的附加冷负荷。依据简明空调设计手册(2.3),风机、风管、水管、冷水管及水箱温升引起的附加冷负荷,可考虑乘以系数1.11.2.第四章 夏季空调区湿负荷计算依据实用供热空调设计手册(第二版)(20.1.3),空调区的散湿量由下列各项散湿构成:1.人体散湿量;2.渗透空气带入的湿量;3.化学反应过程的散湿量;4.各种超市表面、液面或液流的散湿量;5.食品或其他物料的散湿量;6.设备散湿量。4.1 人体散湿量依据实用供热空调设计手册(第二版)(20.12),人体散湿量D(Kg/h)可按下式计算: D =0.001*n*g (4.1) 群集系数,见本说明表3-2;n计算时刻空调区内的总人数;g一名成年男子小时散湿量,见表3-3,g/h。以116办公室为例,人员容量2;人员有极轻活动,g = 109g/h ;群集系数取为0.96;则人体散湿量为:0.001*0.96*2*109=0.21Kg/h4.2 渗透空气带入的湿量本建筑空调区维持正压,不考虑室外空气的渗透。4.3 食物散湿量本建筑为办公建筑,不考虑食物的散湿量。4.4 敞开水面的蒸发散湿量本建筑中大多数空调区没有显著的敞开水面,忽略此项散湿量。卫生间通风良好,散湿量可以用通风方式除去4.5 夏季空调区湿负荷依据4.1、4.2、4.3、4.4对各空调区湿负荷进行计算,计算结果汇于附表二。第五章 冬季空调区热负荷计算5.1 空调区热负荷依据高层民用建筑空调设计(第二章第五节)空调热负荷的计算在原理上与采暖热负荷的计算是相同的,即采用稳态传热的方法,但应注意的是:由于空调建筑通常是保持室内正压,因而在一般情况下,可以不计算冷风渗透和冷风侵入引起的热负荷。 围护结构的基本耗热量应按下式计算: Qj =*F*K*(tn-tw) (5.1) 围护结构的温差修正系数,见表5-1;tn供暖室内计算温度,;tw冬季空调室外计算温度,表5-1 围护结构的温差修正系数围护结构特性外墙、屋顶、地面、与室外相通的楼板1闷顶、与室外空气相通的非供暖地下室上面的楼板0.9 附加耗热量:朝向修正耗热量:考虑围护物因太阳照射影响而对围护物基本耗热量的修正风力附加耗热量:考虑室外风速变化而对基本耗热量的修正房高附加耗热量:考虑室内空气温度的垂直温度梯度的影响而对基本耗热量的修正。附加率为,当房间净高大于4m时,每高出1m,附加2%,但总附加率不应大于15%,楼梯间不适用此项。 综合耗热量: Q =(1+g)*K*F*(tn-tw)*(1+ch+f) (5.2)F各围护结构面积,见附表一;K围护结构传热系数;g房高附加率,%;本建筑g为0ch朝向修正率,%,见表5-2;f风力附加率,%表5-2朝向修正率,%东-5%南-15%西-5%北5% 以一层116办公室为例:名称面积传热系数tntwaQ1XcXf1+Xn+Xf修正后耗热量Q冷风渗透耗热量Q3总耗热量 Q东外窗0.83.418-9.4175 -509571 41.41213 南外墙6.50.59105 -208084 南窗6.53.4604 -2080483 西外墙21.50.59348 -595330 地面15.60.47201 0100201 地面6.720.2342 010042 其他空调区按照上式结合建筑数据对各空调区热负荷进行计算,计算结果汇于附表三。空调建筑的热负荷为各空调区热负荷之和,总计98 KW 。5.2 各空调系统的计算热负荷空调系统的计算热负荷,应根据所服务的空调建筑中各分区的同时使用情况、空调系统类型及控制方式等的不同,综合考虑下列各分项负荷,通过焓湿图分析和计算确定。1.系统所服务的空调建筑的计算热负荷;2.该空调建筑的新风计算热负荷;3.风系统由于风机、风管产生温降以及系统漏风等引起的附加热负荷;4.水系统由于水泵、水管、水箱产生温降以及系统补水引起的附加热负荷;5.空气通过送风机时存在温升,空气经由送、回风管输送时存在温降,而且温降往往小于温升,考虑到温升在冬季是一个有利因素,可以作为安全储备,就不予考虑了。第六章 冬季空调区湿负荷计算6.1 人体散湿量依照公式4.1进行计算,其中g的取值见表3-3表6-1 室内温度为20时,一名成年男子的散热量和散湿量类型静坐:会堂等极轻活动:办公室等轻度活动:计算机房等重度活动:室内运动场显热q1(W)849093169潜热q2(W)254690239散湿g(g/h)38691343566.2 敞开水面的蒸发散湿量本建筑中大多数空调区没有显著的敞开水面,忽略此项散湿量。6.4 冬季空调区湿负荷主要为人员散湿。见附表四第七章 风机盘管加新风系统的设计计算7.1 新风系统的送风形式依据实用供热空调设计手册(第二版)(21.9.5),新风供给方式有下列四种:表7-1 供给方式比较供给方式特点适用范围房间缝隙自然渗入1.无组织渗透风,室温不均匀;1.人少、无正压要求、洁净度要求不高的空调房间;2.简单;3.卫生条件差;2.要求节省投资于运行费用的房间;4.初投资与运行费低;3.新风系统布置有困难或旧有建筑改造5.机组承担新风负荷,长时间在湿工况下工作;机组背面墙洞引入新风1.新风口可调节,冬、夏季最小新风,过度季大量新风;1.人少、要求低的空调房间;2.要求节省投资与运行费用的房间;2.随新风负荷的变化,室内直接受到影响;3.新风系统布置有困难或旧有建筑改造;3.初投资与运行费用节省;4.房高为5m以下的建筑物4.须做好防尘、防噪声、防震、防冻措施;5.机组长时间在湿工况下运行单设新风系统,独立供给室内1.单设新风机组,可随室外气象变化进行调节,保证室内湿度与新风量要求;要求卫生条件严格和舒适的房间,目前最常用2.投资大;3.占空间多;4.新风口可紧靠风机盘管,也可不在一处,以前者为佳单设新风系统,供给风机盘管1.单设新风机组,可随室外气象变化进行调节,保证室内湿度与新风量要求;要求卫生条件严格的房间,目前较少用2.投资大;3.新风接至风机盘管,与回风混合后进入室内,加大了风机风量,增加噪音如果新风风管与风机盘管吸入口相接或只送到风机盘管的回风吊顶处,将减少室内的通风量,当风机盘管风机停止运行时,新风有可能从带有过滤器的回风口吹出,不利于室内卫生;新风和风机盘管的送风混合后再送入室内的情况,当送风和新风的压力不平衡时,有可能影响新风量的送入。本建筑空调区人员较少,房间布局相对分散,综合考虑以上因素本设计采用淄博早春空调设备有限公司的新风机组,新风通过新风相组处理后引入室内,与室内空气混合后经风机盘管处理到送风状态点,送入室内。该新风口连接着一个管道(PVC材料,104mm外径)和一种型号为GS100的防雨百叶。系统的径流式风机通过防雨百叶和连接管道吸入新风,空气流经过滤装置并由设备顶部送入室内。新风流量可调节,在空调区没有人员时,可以同时关闭风机盘管机组和通风系统而不影响其他空调区的新风供给;冬、夏季最小新风运行,过渡季节加大新风量,完成节能运行。7.2 新风量的确定新风量的多少是影响空调负荷的重要因素之一。新风量少了,会使室内卫生条件恶化,甚至成为“病态建筑”;新风量多了,会使空调负荷加大,造成能源浪费。公共建筑节能设计标准(GB 50189-2005)条文说明中指出:空调系统所需的新风主要有两个用途:一是稀释室内有害物质的浓度,满足人员的卫生要求;二是补充室内排风和维持正压。高级办公建筑的设计新风量不应少于30 /h*人(办公建筑设计规范)。参考美国采暖制冷空调工程师学会标准ASHRAE 62-2001Ventilation for acceptable indoor air quality第6.1.3.4条:对于出现最多人数的持续时间少于3h的房间,所需新风量可按室内的平均人数确定,该平均人数不应少于最多人数的1/2。本建筑中的会议室开会时间一般在三小时之内,故其新风量可以按照平均人数计算。以701会议室为例,满员数为30人,平均人数10人,冬、夏季新风量可按20*30=600 m3/h计算,这样既能满足人员开会期间的卫生要求,又节约了能源。各空调区冬、夏季新风量见附表三。7.3 夏季工况空调过程设计夏季工况下,空调过程在h-d图上的表示如图7-1(对应数据在焓湿图中查取);其空气处理流程为:新风W经新风机组处理到L,风机盘管将室内回风处理到M,二者混合后达到送风状态点O,最后风从送风口进入室内。图7-1 风机盘管系统夏季空调过程(一)根据设计条件,确定室外状态点W和室内状态点N;N点由室内温度和相对湿度决定(26/60%);W点由当地夏季室外计算干、湿球温度决定(33/26.9)(二)确定送风状态点o;工程上常根据送风温差t=tn-t0来确定送风状态点o。送风温差对室内温度、湿度效果有一定影响,是决定空调系统经济行的主要因素之一。在保证既定的技术要求的前提下,加大送风温差有突出的经济意义。送风温差加大一倍,系统送风量可减少一半,系统的材料消耗和投资(不包括制冷系统)约减少40%,而动力消耗可减少50%;送风温差在4-8之间,每增加1,风量可减少10%-15%。根据公共建筑节能设计标准(GB 50189-2005)和采暖通风与空气调节设计规范(GB 50019-2003)中的规定,当送风口高度=5m时,5=t5m时,10=t=15.目前,对于舒适性空调,工程设计中经常采用“露点”送风(最大送风温差),即取空气冷却设备可能把空气冷却到得终状态点,一般为相对湿度90%-95%的“机器露点”。本设计采用90%的露点送风,并对送风温差进行校核以满足空调区的舒适度以及M点的可实现性。另外,送风状态点温度应高于室内空气露点温度16.3,以防止送风口结露。从N点作夏季空调区的热湿比线,该线与90%相对湿度线的交点即为室内送风状态点0。(三)0点确定之后即可算出空调区送风量qm(kg/s)为: qm = Q/(hN-ho) (7.1) Q空调区冷负荷,KW; hN室内状态点空气比焓值,KJ/Kg; ho送风状态点空气比焓值,KJ/Kg(4) 确定风机盘管处理后的状态点M NM是在风机盘管内实现的冷却减湿过程。 风机盘管风量 qm,F = qm - qm,w (7.2) (ho-hm)/(hk-ho) = qm,w/qm ,F (7.3) hM = hO- (hL-hO)* qm,w/qm,F (7.4) 风机盘管负担的冷量 Q,OF=Q-qm,w(hN-hL) (7.5)新风处理
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