建筑环境与设备工程专业毕业论文—某市交通物流中心客房部分空调设计.doc

建筑环境与设备工程专业毕业论文某市交通物流中心客房部分空调设计 目 录摘 要 VABSTRAVI一 前 言 11.1 设计目的11.2 设计意义11.3 设计的技术要求及指导思想11.3.1 空调系统的发展现状11.3.2 我国空调系统的现状21.3.3 设计的技术要求31.4 设计主要解决的问题4二 工程概况52.1 建筑特点52.2 设计依据52.3 济宁室外设计参数42.4 室内计算参数62.5 建筑资料8三 负荷计算 93.1 空调冷负荷的计.93.1.1 外墙冷负荷与屋面冷负荷:93.1.2 玻璃窗瞬变传热引起的冷负荷.103.1.3 透过玻璃窗进入的日射得热引起的冷负荷113.1.4 内围护结构冷负荷113.1.5 室内得热冷负荷123.1.6 空气渗透冷负荷13 3.2 空调热负荷的计算153.2.1 围护结构的基本耗热量.15 3.2.2 围护结构附加耗热量16 3.2.3 朝向修正.16 3.3 新风量和新风负荷的确定17 3.3.1新风负荷的计算.17 3.3.2新风量的确定18四.空调系统的确定及论证 .18 4.1 空调系统设计的基本原则18 4.2. 空调系统的确定.19 4.3 空调系统的分类19 4.4 空调水系统的分类19 4.5 本次设计的方案.22 4.5.1 风机盘管加新风系统.22 4.5.2 全空气一次回风空调系统.22 4.6 方案比较论证23 4.6.1 一次回风、二次回风空调系统比较23 4.6.2 定风量与变风量系统的比较.23 4.6.3 风机盘管与新风连接方式的比较.24 4.7 结论25五 送风状态参数及送风量的确定.26 5.1新风量规定26 5.2 风机盘管系统风量的26 5.2.1风机盘管的夏季处理过程26 5.2.1风机盘管的夏季处理过程26六 空气处理设备的选型28 6.1 风机盘管的选型28 6.2 新风机组的选型30 6.3 全空气处理机组的选型31七 冷热源的选择及设备选型.33 7.1 冷热源的选择.33 7.1.1 冷源33 7.1.2 热源347.2 机组选型.347.2.1 冷水机组347.2.2 换热器 36八 气流组织计算.38 8.1气流组织方案论证38 8.1.1 风口形式的确定38 8.1.2 气流组织形式的确定.38九 管道布置及水力计算.41 9.1 空调水系统水力计算.41 9.1.1 水管管径的确定41 9.1.2 阻力的确定41 9.1.3 计算步骤如下43 9.1.4 水系统的水力计算44 9.2 风管的水力计算.479.2.1 风管系统 .479.2.2 风管水利计算的内容 .47 9.2.3 计算方法47 9.2.4 风管的水利计算47 9.3冷凝水管道设计.49 9.3.1设计原则49 9.3.2管径确定49 9.4水系统安装要求.50 9.5 排风系统设计.51十 其他设备的选择52 10.1 冷却塔的选择/52 10.1.1 冷却塔选择事项52 10.1.2 冷却塔的选择.52 10.2 水泵的选择.53 10.2.1选择原则.53 10.2.2 循环水泵的选择53 10.2.3 循环水泵配管布置55 10.3 水处理设备的选择计算56 10.3.1系统软化水箱及水处理设备的选择.56 10.4 定压补水设备.57 10.4.1 定压补水设备选择计算57 10.5 除污器的选择59 10.6 分集水器的选择计算.60 10.7 阀门安装.60十一 自动控制与节能分析.63 11.1 空调机房的控制.63 11.1.1 冷冻水系统的监控63 11.1.2 冷却水系统的监控64 11.2 新风机组的自动控制.64 11.3 风机盘管的控制.64十二 消声减振设计.65十三 空调系统的保温防腐67谢 辞.71结 论.72参考文献74附 录.74 摘 要 本次毕业设计的主要内容是济宁市交通物流中心客房部分中央空调设计。设计主要包括:空调冷热负荷计算、新风负荷、湿负荷计算、空调处理方案的确定、空调处理设备的选择、新风机组的选择、风口的选择、冷热源机房设备的选择?管路管径的选择与计算、系统的自动控制、管道的消声减震、保温防腐等。通过方案比较,以及该楼的特点,采用风机盘管加新风和全空气两种空调系统形式。风机盘管加新风系统,风机盘管为卧式暗装,采用干式风机盘管,风口为双层百叶风口,新风承担室内湿负荷;全空气系统,室内送风采用顶送风方式,室内回风与新风混合后经过处理经过散流器送出。新风从新风竖井引入,采用变风量新风机组,各层新风机组单独处理供应。冷冻水由制冷机房供应,热源为市政管网提供。水管大部分采用了闭式同程两管制水系统。水管用泡沫橡塑保温。设计工程中考虑了消声、减振和防火排烟的措施。由于该建筑的建筑高度较高,高度为66.75m,层数为16,设计时应充分考虑水系统设备的承压问题,合理布置管路系统和设备的位置。关键词:空调系统;全空气系统;机房设备;风机盘管 。ABSTRACTThe main contents of this graduation project is something about the guest rooms part of Transport and Logistics Center of Jining central air-conditioning system design .Design includes: cold and heat load calculation, the new-wind load, moisture load calculation, the selection of air handing methods, the selection of air handling equipments, the selection of fresh air units, the selection of air inlet, the selection of cold and heat source room equipment, pipe diameter of selection and calculation, the system of automatic control, pipe attenuation damping, insulation corrosion. On the base of cooling load, heating load and the character of the office , primary fan-coil plus fresh air system and all air system are adopted by way of technical and economic analysis. The fan-coil plus fresh air system, Fan coil units mounted dark horizontal, dry-type fan-coil and double-decker venetian tuyere are adopted, The fresh air dose undertake indoor wet load .The all air system,indoor air are supplied by the way at the top of supply air indoor return air mixed with the new wind processed by the converter loose out. The fresh air is supplied by hole or shaft and handled by the fresh air handling unit,and the fresh air are handled by Fresh air VAVunits. The chilled water which is a closed two-pipe direct return water system is supplied by the refrigerating plant room.Cold and heat source use ground heat pump. The thermal insulation material of water pipe and air duct are foam plastics and centrifugal glass wool respectively. Measures of noise elimination, damp, fire prevention and smoke extraction is considered during the design. Owing to the the eaves height is 66.75m.,when designing, we should give full consideration to floor heating water systems equipment confined problem, reasonable decorate pipeline system and location of equipment.Key Word:Air-conditioning system; all air system facilities of machine room; fan-coil一 前 言1.1设计目的 毕业设计是在完成教学计划规定的全部课程后所必须进行的重要实践教学环节。通过工程设计达到综合运用和深化所学专业理论知识的目的,培养独立分析和解决一般工程问题的能力。1.2设计意义 通过此次毕业设计使得我们对我国空调系统发展的过去、现状、未来及发展前景都有了一些基本了解,这对我们以后的工作有重要的启蒙作用。通过毕业设计也使得我们学会了如何灵活的运用专业知识并使之与实际工程相结合,这对为社会培养专业的暖通人才有很重要的作用。1.3设计的技术要求及指导思想1.3.1空调系统的发展现状 进入90年代后,我国的居住环境和工业生产环境都已广泛地应用空调,空调技术已成为衡量建筑现代化水平的重要标志之一 。90年代中期,由于大中城市电力供应紧张,供电部门开始重视需求管理及削峰填谷,蓄冷空调技术提到了议事日程。近年来,由于能源结构的变化,促进了吸收式冷热水机组的快速发展,以及热泵技术在长江中下游地区的应用。随着生产和科技的不断发展,人类对空调技术也进行了一系列的改进,同时也在积极研究环保、节能的空调产品和技术,已经投入使用了冰蓄冷空调系统、燃气空调、VAV空调系统、地源热泵系统等。暖通空调技术的发展,必然会受到能源、环境条件的制约,所以能源的综合利用、节能、保护环境及趋向自然的舒适环境必然是今后发展的主题。 能源是整个经济系统的基本组成部份,作为一个能源消耗大国,美国在节能和提高能源利用率方面投入了大量的人力、物力。在美国的整个能源消耗中,有约1/3以上消耗在建筑能耗上,这些能耗用来满足人们的热舒适、空气品质、提高人们的生活质量。美国暖通空调制冷工程师协会、美国制冷协会、美国冷却塔协会等组织、美国能源部以及众多暖通空调设备生产厂家如York, Carrier等都为建筑节能做出了很大贡献。特别是美国制冷设备生产厂商投入了大量的资源研究高性能冷水机组,使得冷水机组单位制冷量的能耗仅为20世纪70年代的62.3%。美国在空调冷源水系统方面的研究也卓有成效,在冷却水系统方面着重于降低冷却水流量,以达到减少冷却水泵能耗的目的。另外,Daikin公司首推的变频VRV系统,为中小型建筑安装集中式空调系统创造了条件;Sany公司则在直燃式冷水机组上成绩卓著。世界各国大力发展可再生能源作为空调冷热源用能。地源热泵供暖空调是一种使用可再生能源的高效节能、环保型的工程系统。在美国地源热泵系统占整个空调系统的20%左右;瑞士40%的热泵为地源热泵,瑞典65%的热泵为地源热泵。1.3.2我国空调系统的现状 近年来,由于国民经济的快速发展,使我国的能源显得越来越紧张。随着经济建设的不断深入和人们生活水平的不断提高,空调建筑物越来越多,建筑物消耗的能量也越来越大,甚至出现了空调系统与经济建设争抢电力资源的情况。因此,在建筑物节能显得十分迫切。在我国建筑总能耗中,空调系统的能耗占有相当大的比重,因此研究探讨空调系统的节能就显得十分重要。在建筑物空调系统运行能耗中,冷源系统的能耗是最大的。近年来,我国暖通空调学术界和工程界在空调冷源系统的节能方面做了大量的研究工作。研究工作主要集中在冷源系统的形式选择上,对压缩式冷水机组和吸收式冷水机组的技术经济比较研究较多,通过对众多方案的分析已经基本达成共识:吸收式冷水机组节电而不节能,对其在我国的应用应区别对待,对于有余热可以利用的地区,应大力提倡使用吸收式冷水机组,而一般建筑物则应采用蒸汽压缩式制冷。当然,在进行冷热源系统的选择时,还要考虑建筑物所在地的气象条件、电力供应状况、能源情况、空调系统有无采用余热回收的可能性等方面的问题。1.3.3设计的技术要求 随着科学技术的迅速发展以及对节能和环保要求的不断提高,暖通空调领域中新的设计方案大量涌现,针对同一个设计项目,往往可以有很多不同的设计方案可供选择,设计人员要进行大量的方案比较和优选工作,设计方案技术经济性比较正在成为影响暖通空调设计质量和效率的一项重要工作。如何对暖通空调设计方案进行科学的比较和优选,是我们暖通空调设计人员在实际设计工作中经常遇到的一个重要技术难题。虽然对目前空调系统的现状有了一定程度的了解,我们设计过程中应尽量考虑系统的节能,但必须是在设计合理的情况下。此次设计中我们不仅要学会怎样全面、完整的去完成一个设计,包括设计步骤及计算结果,设计方案及计算要合理,而且还要求我们熟练的运用Auto CAD将我们的设计成果表达出来。要求我们不仅要有编写设计说明书的能力,而且要有熟练运用计算机画图的能力。1.4 设计主要解决的问题 除了对设计中基本的设计能力及作图能力的要求外,我们还应尽量使自己的设计合理及考虑到我国能源现状,使我们的设计更加完美。通过对一些地区空调系统的调查发现,设计人员在涉及选用冷水机组时多考虑其额定工况下的全负荷性能,而对其部分负荷性能的考虑较少。在风冷式冷水机组和水冷式冷水机组的选择应用上我国制冷工程界也存在着认识上的差异。我国在冷源水系统方面的研究目前较少,一般都是按冷水机组的样本提供的冷却水量和冷冻水量进行冷却水泵和冷冻水泵的选择。对于水系统的水泵是否运行节能则关注不多。事实上,对于冷水机组的运行而言,冷凝器和蒸发器都要求定流量,因此,对于冷水机组部分负荷状态运行时,水泵的输出都是全负荷输出,水系统的全年运行能耗是相当大的,因此水系统的节能具有很大的潜力。二 工程概况2.1 建筑特点 该工程设计地点为济宁市,建筑总面积约16512m2,檐口总高度为66.75m。该建筑地上十六层,一层为门厅,变配电室等,二层为办公和门厅上空,三至九层为办公层,十层至十四层位客房层,十五层位餐厅层,十六层为会议室等。建筑物地下一层包括仓库、制冷(换热)机房、水泵房。总冷负荷为979.5kw,热负荷为995kw。该建筑采用中央空调系统。2.2 设计依据(1)采暖通风与空气调节设计规范 GB50019-2003(2)高民用建筑防火规范 GB50045-95(2005)(3)建筑设计防火规范GB50016-2006(4)公共建筑节能设计标准 GB50189-2005(5)公共建筑节能设计标准(山东省) BJ14-036-2006(6)城市区域环境噪声标准 GB3096-93(7)人民防空地下室设计规范GB50038-2005(8)建筑给水排水设计规范 GB50015-2003(9)民用建筑采暖通风设计技术措施 (2007)(10)书及相关主业提供的资料2.3 济宁室外设计参数济宁纬度35°54, 经度116°83。冬夏季各气象参数如下:夏季室外计算干球温度 34.1夏季室外计算湿球温度 27.5夏季大气压力 99737Pa最热月室外计算平均湿度62%夏季室外平均风速 2.70 m/s冬季室外采暖计算温度 -5 冬季室外空调计算温度 -7.4冬季室外相对湿度57%冬季大气压力102323Pa冬季室外平均风速2.00 m/s2.4 室内计算参数表2.1 室内设计参数房间名称温度(波动范围±2)相对湿度%(波动范围±10%)新风量m3/h?人工作区风速m?s允许噪音A声级?dBA夏季冬季夏季冬季门厅大厅262065?100.20.360餐厅262065?200.20.365客房262060?300.20.345办公室、会议室262065?300.20.350卫生间261865 10次?h?表2.2 公共建筑节能设计标准GB50189-2005公共建筑房间类型照明功率密度f1 W/m2人均占有使用面积m2/人电气功率密度f2 W/m2办公建筑普通办公室11420高档办公室18813设计室18813会议室112.55走廊5500其他11205商场一般商场12313高档商场19413宾馆客房151520餐厅133013会议、多功能厅182.55走廊55002.5 建筑资料各个围护结构的热物性参数如下:1外墙:采用50厚炉渣混凝土聚苯板,传热系数0.49 W/?K。2隔墙:采用20厚胶粉聚苯颗粒保温层,导热系数为1.368 W/?K。3窗户:PA断桥铝合金辐射率0.25Low-E中空玻璃空气9mm传热系数为2.70 W/ ?K。4屋面:采用50厚膨胀聚苯板外保温钢筋砼板聚苯板 ,传热系数为0.46W/?K。5户门:采用保温防盗安全门,传热系数为2.00 W/?K。三 负荷计算3.1 空调冷负荷的计算 本设计采用冷负荷系数法计算夏季空调冷负荷,通过冷负荷温度与冷负荷系数直接从各种扰量值求得各分项逐时冷负荷。现分项说明如下:3.1.1 外墙冷负荷与屋面冷负荷: Q Ko?Fo?tlo- t dl?Ca?Cp-tn (3.1)式中 Ko?传热系数,W/(m2?); Fo?外墙和屋顶的面积,m2; tlo?墙体或屋面冷负荷计算温度的逐时值,; tdl?围护结构的地点修正系数,; Ca?外表面放热系数修正值; Cp?围护结构外表面日射吸收系数的修正值; tn?室内设计温度,。 查得8:00-20:00各时刻各朝向的tc值如下表所示:表3.1 北京市各时刻各朝向的tc值朝向时刻891011121314151617181920南35.235.235.134.934.834.634.434.234.033.933.833.9334西南37.136.636.135.735.234.934.634.434.334.434.735.235.8西37.937.937.837.737.537.337.136.936.636.436.236.136西北35.435.134.734.333.933.933.433.233.233.233.333.533.9北32.332.131.831.631.431.331.231.231.331.431.631.832.1东北34.333.933.633.533.533.733.934.334.634.935.235.435.7东36.035.535.235.035.035.235.636.136.637.137.537.938.2东南35.835.334.934.634.534.634.835.235.736.236.737.237.53.1.2 玻璃窗瞬变传热引起的冷负荷 Q F?K?CK1?Ck2?tlc + td2-tn (3.2)式中 K?外窗传热系数,W/(m2?); F?外窗窗口面积,m2; Tlc?外窗的逐时冷负荷计算温度,; td2?外窗逐时冷负荷计算温度的地点修正值; K1?不同类型窗框的外窗传热系数的修正值; K2?有内遮阳设施外窗的传热系数修正值; tn?室内设计温度,。3.1.3 透过玻璃窗进入的日射得热引起的冷负荷Q Cs?Cn?Ca?Fl?Jch.zd?Ccl.ch+(Fch-F1)?Jsh.zd?C(cl.ch)N(3.3)式中 Cs?窗玻璃遮挡系数; Cn?窗内遮阳设施的遮阳系数; Ca?窗的有效面积系数; F1?窗上受太阳直接照射的面积,m2; h.zd?透过标准窗玻璃的太阳总辐射照度,W/m2; Jsh.zd?透过标准窗玻璃的太阳散热辐射照度,W/m2; Ccl.ch?冷负荷系数(C(cl.ch)N为北向冷负荷系数),无因次,按纬度取值,并考虑“有遮阳和无遮阳”的因素; Fch?外窗面积(包括窗框,即窗的窗洞面积),m2。3.1.4 内围护结构冷负 Q = K ? F ? tls?tn,tls= tw.pj +tls (3.4)式中 K?内围护结的传热系数,W/m2?; F?内围护结构的面积,m2; Tls?邻室计算平均温度,; tn?室内设计温度,; pj ?设计地点的日平均室外空气计算温度,; tls ?邻室计算平均温度与夏季空调室外计算平均温度的差值,。3.1.5 室内得热冷负荷1 照明散热引起的冷负荷Q = N?n1?Ccl(白只灯和镇流器在空调房间外的荧光灯) 3.5a)Q =(N1 + N2)?n1?Ccl(明装荧光灯:镇流器安装再空调房间内(3.5b) Q N1?n1?n2?Ccl(暗装荧光灯:灯管安在吊顶玻璃罩内)3.5c式中N?白炽灯的功率,W; N1?荧光灯的功率,W; N2?镇流器的功率,一般取荧光灯功率的20%,W; n1?灯具的同时使用系数,即逐时使用功率与安装功率的比例; n2?考虑玻璃反射,顶棚内通风情况的系数,当荧光灯罩有小孔,利用自然通风;热于顶棚内时,取为0.5-0.6,荧光灯罩无通风孔时,视顶棚内通风情况取为0.6-0.8; Ccl?照明散热形成的冷负荷系数。2 人体散热引起的冷负荷Qr Qs?CCL + (3.6a)Qs n?Cr?q1 (3.6b) n?Cr?q2(3.6c)式中 Qs?CCL?显热冷负荷; Qr?人体散热引起的冷负荷,W; CCL?人体显热散热冷负荷系数; ?潜热冷负荷,W; q1?不同室温和劳动性质时成年男子的显热量,W; n?空调房间内的人数,人; Cr?群集系数; q2?每个人散发的潜热量,W。 Wr = n?Cr?w (3.7) 式中 Wr?人体的散湿量,g/h; Cr?群集系数; n?空调房间内的人数,人; W?每个人的散湿量,g/h。 3.1.6 空气渗透冷负荷 W = 1/1000?w?L?dw ? dn (3.8) Qx 1/3.6?w?L?tw-tn (3.9) 1/3.6?w?L?Iw-In (3.10)式中 w?夏季室外空调计算干球温度下密度:一般取:1.13kg/m3; L?空气量 m3/h; Dw?室外空气含湿量,g/kg干空气; Dn?室内空气含湿量,g/kg干空气; Tw?室外空气调节计算干球温度,; tn?室内计算温度,; Iw?室外空气焓值,kJ/kg干空气; In?室内空气焓值,kJ/kg干空气。以1022为例介绍冷负荷计算的过程: 表3.2 1022房间负荷计算1022房间北外墙瞬变传热引起冷负荷时间891011121314151617181920tct32.332.131.831.631.431.331.231.231.331.431.631.832.1td-0.1ka1kp0.94t'ct30.330.129.829.629.429.329.229.229.329.429.629.830.1tn26K0.49A 17.56Qct3735.337.939.641.342.2434342.241.339.637.935.3 1022房间北外窗瞬变传热引起冷负荷时间891011121314151617181920tct32.332.131.831.631.431.331.231.231.331.431.631.832.1td1.5Ck11.2Ck20.85t'ct27.527.3 2726.9 26.727.527.427.427.526.726.92727.3tn26K2.6A3.64Qct14.214.19.58.510.414.219.119.114.210.48.59.514.11022房间北外窗透入日射得热引起冷负荷时间891011121314151617181920CLQ0.180.220.250.270.270.270.390.610.770.830.660.210.10Dj385Ca0.85Cc,s0.45Cn0.5AW3.64Qct59 72 82 89 89 89 128 200 252 272 216 69 33 Q110 121 130 137 140 145 190 262 309 324 264 116 82人体散热引起的冷负荷: Qr Qs?CCL + 112.5×0.89+136.4236.5 W 显热负荷: Qs n?Cr?q1 2×0.93×60.5112.5 W 潜热负荷: n?Cr?q22×0.93×73.3136.4 W 湿负荷:Wr = n?Cr?w0.001×2×0.93×1090.2 kg/h 照明散热引起的冷负荷:Q =(N1 × N2)?n1?Ccl1.2×0.8×183×1.0175.7 W 建筑物冷负荷如下: 建筑总冷指标:52.1W/?,总供冷面积11276? 冷负荷Q:52.1×16512 587.5Kw3.2 空调热负荷的计算 围护结构的耗热量包括基本耗热量和附加耗热量两部分。3.2.1 围护结构的基本耗热量 (3-11)式中 K?传热系数; F?传热面积; tn?室内空气计算温度; tw?室外空调计算温度; ?围护结构的温差修正系数。3.2.2 围护结构附加耗热量 (3-12)式中 Q1 ?考虑各项附加后,某围护的耗热量; Qj ?某围护的基本耗热量; ch?朝向修正; f ?风力修正; li?两面外墙修正; m?窗墙面积比过大; fg?房高附加; j ?间歇附加。3.2.3 朝向修正 查供热工程知对于外围护结构,有如下朝向修正系数:(1)北向,东北向,西北向:0%;(2)南向:-20%;(3)东向,西向:-5%; (4)西南向,东南向:-10%。3.2.4 高度修正 查供热工程知对于外围护结构,超过4米的建筑均需要进行高度修正,每超过1米,高度修正增加2%。以914房间为例,计算结果如下: 表3.4热负荷计算表房间编号围护结构传热系数计算温差修正系数基本耗热量热量修正冷风渗透耗热量房间耗热量朝向 修正后名称面积KtaQ'1jXcn1+XcnQ1jQ2Qmw/m. w%www1234567891011121022北外墙11.7 0.49261161.20100161.20东外墙9.00.49261124-1090111.6 0总计 272.8 总供热面积:11276?,面积热指标26.5 W/?。 热负荷:30.14×101943.5299 KW。3.3 新风量和新风负荷的确定3.3.1新风负荷的计算 Q w Gw iw ?in 3.13式中 Q w? 新风