某高层建筑中央空调系统毕业设计全文.doc
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1、第二章 工程概况1.1建筑资料本建筑是沈阳一幢十三层高的综合楼,本综合楼地下室为中央空调机房、仓库和配电房,其他为各种用途的教学或办公间,地下室高4.8米,一层层高均为3.3米,二层层高为5.1米,其他各层层高为3.5米,建筑物总高度约为61.5米,总建筑面积约为6690平方米。 本系统管线不复杂,施工方便,夏季空调和冬季供暖同用一套系统。一十三层房间风机盘管加新风系统;厕所设置排风扇,保持厕所的相对负压,通过其他房间渗透补充厕所风量,再通过厕所风机排出,使厕所异味不能扩散至其他房间。正压控制的问题,为防止外部空气流如空调房间,设定保持室内510Pa正压,送风量大于排风量时,室内将保持正压。该
2、设计中采用的计算方法和数据依据主要来源于薛殿华主编的空气调节,还有其他的一些相关资料。相关建筑图见附录。该建筑物相关资料如下:1) 屋面 保温材料为沥青膨胀珍珠岩,厚度为75mm.2)外墙外墙为厚度是370mm的红砖墙,内粉刷白灰。3)外窗单层钢窗,玻璃为6mm厚的吸热玻璃,内有活动百叶窗作为内遮阳。4)人数人员数的确定是根据各房间的使用功能及使用单位提出的要求确定的,本综合楼人员密度按黄翔、连之伟、哈文主编的空调工程使用中的数值估算。5)照明、设备由建筑电气专业提供,照明设备为暗装荧光灯,镇流器设置在顶棚内,荧光灯罩无通风孔,功率为30W/m。设备负荷为40W/m。6)空调使用时间办公楼空调
3、每天使用10小时,即8:0012:00、14:0018:00、19:0021:00。7)动力和能源资料水源:该建筑的东、南两侧均有市政给水管线,水源较充足,水质较硬。电源:有380V和220V电源,用电容量能够满足要求。热源:该楼无热源需选用锅炉满足冬季供热及全年热水供应。气源:该建筑的东、南两侧均敷设有天然气管道,天然气热值为19000KJ/Nm,且供应量充足。1.2气象资料地理位置大气压力hPa北纬东经海拔(米)冬季夏季41461232641.61020.81007.7表1-1 室外气象参数表表1-2 室外计算(干球)温度(C)冬季夏季夏季空气调节室外计算湿球温度(C)采暖空气调节最 低日
4、平均通风通风空气调节空气调节日平均计 算日较差-19-22-24.9-122831.427.28.125.4其他:新风量取30m/hp;噪声声级不高于40Db;空气中含尘量不大于0.30mg/m;室内空气压力稍高于室外大气压。第三章方案设计3.1系统选择根据我们的设计要求:本工程为沈阳某综合暖通空调系统设计,而且是高层建筑十三层,本建筑拥有单独的空调机房,我们选择半集中式中央空调系统3。为了更好,更经济的对房间承担冷负荷及湿负荷,选取空气水系统和全空气系统相结合的设计方案。具体设计按送风参数的数量,送风量恒定和否,所使用空气来源和房间的控制要求设定。详细了解建筑物的情况,包括建筑空调面积、建筑
5、物的功能、建筑物的基础形式,风机盘管的高度、位置,制冷机房所在楼层及设计承重。详细计算建筑物空调逐时冷负荷;绘制逐时冷负荷图。考虑到使高大建筑房间内温度均匀,需有一定的送风量,综合楼宜选用全空气和空气-水定风量系统。全空气系统对空气进行集中处理,空气处理机组有多种处理功能和较强的处理能力,尤其是有较强的除湿能力,且系统经常需要维修的是空气处理设备。由于综合楼是用于教学活动,所有房间均采用风机盘管加新风系统。3.2水系统由于本综合楼建筑、面积大,且左右部分布置比较均匀,我们采取左右部分分开供水系统。这样能减少机房水泵的负担,更易使水力答到平衡。主管采用同程式系统,因为可以比异程式系统更好的平衡水
6、力,由于路程不长,管道投资不会有太大的区别。每层的分支管路可采取异程式,而且系统阻力不会相差太大,管道投资也可以节省很多。3.3供风通风综合楼四-七层均采用风机盘管加新风系统4,比全新风系统节省能源,而且容易调节,房间的排风采用自然排风方式。由于本建筑左右部分布置比较均匀,我们采取左右部分分开供风系统。3.4冷量热量调节量调节,质调节,变流量的质调节,间歇调节四种,首先间歇调节可以不考虑。因为其只能在供冷或供热的开始和末期阶段,质调节在夏天没有什么影响,但是浪费能源。量调节可以节约能源,不过在冬天容易产生水力失调。变流量的质调节综合了以上两种方案的优点,可以考虑采用。第四章负荷计算4.1负荷计
7、算原理和方法4.1.1空调冷负荷构成吊挂式空气处理机组节省空间,不占用建筑面积。负荷由吊挂式空气处理机组负担。风机盘管机组加新风系统特点:1)风机盘管机组仍是湿工况运行,产生霉菌,盘管表面积湿垢不易清除;2)卫生条件仍然差;3)风机盘管机组和新风机组可用一种冷水温度(7-12C)处理达到运行简单,当前国内多用。冷负荷由风机盘管负担。4.1.2围护结构瞬变传热形成冷负荷的计算方法 1)外墙和屋面瞬变传热引起的冷负荷5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:LQ=FK(t-t)式中 LQ外墙和屋面瞬变传热引起的逐时冷负荷,W; F外墙和屋面的传热面积,m; K外
8、墙和屋面的传热系数,W/(m),可根据外墙和屋面的不同构造,查取: t室内计算温度,; t外墙和屋面冷负荷计算温度的逐时值,根据外墙和屋面的不同类型分别查取。必须指出:(4-1)式中的各围护结构的冷负荷温度值都是以北京地区的气象参数为依据计算的,因此对不同地区和不同情况应按下式进行修正:t=(t+t)kk式中 t地区修正系数,; k不同外表面换热系数修正系数; k不同外表面的颜色系数修正系数。2) 外玻璃窗瞬变传热引起的冷负荷 在室内外温差的作用下,玻璃窗瞬变传热形成的冷负荷可按下式计算:LQ3=FK(tl-tn)式中 F外玻璃窗面积,; K玻璃的传热系数,W/(k); 本设计单层玻璃窗K=6
9、.26 W/(k); tl玻璃窗的冷负荷逐时值,; t室内设计温度,。不同地点对t按下式修正:t=t+t式中 t地区修正系数,。4.1.3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:LQ=FCDC式中 F玻璃窗的净面积,是窗口面积乘以有效面积系数C,本设计单层钢窗C=0.85; C玻璃窗的综合遮挡系数C=CC;其中,C玻璃窗的遮挡系数; C窗内遮阳设施的遮阳系数; D日射得热因数的最大值,W/; C冷负荷系数。4.1.4设备散热形成的冷负荷设备和用具显热形成的冷负荷按下式计算:LQ=QC式中 Q设备和用具的实际显热散热量,W; C设备和用具显热散热冷
10、负荷系数。根据这些设备和用具开始使用后的小时数及从开始使用时间算起到计算冷负荷的小时数、以及有罩和无罩情况不同而定。设备和用具的实际显热散热热量按下式计算1) 电动设备当工艺设备及其电动机都放在室内时:Q=1000nnnN/ 当只有工艺设备在室内,而电动机不在室内时:Q=1000nnnN 当工艺设备不在室内,而只有电动机在室内时:Q=1000nnn 式中 N电动设备的安装功率,KW; 电动机效率,可由产品样本查得; n利用系数,是电动机最大实效功率和安装功率之比,一般可取0.70.9可用以反映安装功率程度; n电动机负荷系数,定义为电动机每小时平均实耗功率和机器设计时最大实耗功率之比; n同时
11、使用系数,定义为室内电动机同时使用的安装功率和总安装功率之比,一般取0.50.8。2) 电热设备散热量对于无保温密闭罩的电热设备,按下式计算:Q=1000nnnnN式中 n考虑排风带走热量的系数,一般取0.5; 其他符号意义同前。3) 电子设备散热量计算公式为Q=1000nnnN,其中系数n的值根据使用情况而定,对已给出实测的实好功率值的电子计算机可取1.0。一般仪表取0.50.9。4.1.5照明散热形成的冷负荷根据照明灯具的类型和安装方式的不同,其冷负荷计算式6分别为:白炽灯:LQ=1000NC荧光灯:LQ=1000nnNC式中 LQ灯具散热形成的冷负荷,W; N照明灯具所需功率,KW; n
12、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n=1.2;当暗装荧光灯镇流器装设在顶棚内时,可取n=1.0;本设计取n=1.0; n灯罩隔热系数,当荧光灯上部穿有小孔(下部为玻璃板),可利用自然通风散热和顶棚内时,取n=0.50.8;而荧光灯罩无通风孔时,取n=0.60.8; C照明散热冷负荷系数。本设计照明设备为暗装荧光灯,镇流器设置在顶棚内,荧光灯罩无通风孔,功率为30W/。4.1.6人体散热形成的冷负荷人体散热引起的冷负荷计算式为:LQ=qnnC式中 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; n群集系数; C人体显热散热冷负荷系数。4.1.7四层办公室
13、1的冷负荷计算已知条件:1) 北墙:红砖墙,K=1.55/(K),序号1,属型,F=12.6;2) 北窗:单层玻璃钢窗,内有活动百叶帘作为内遮阳。F=4.8;3) 西墙:红砖墙,K=1.55/(K),序号1,属型,F=22.05;4) 室内设计温度:t=26;5) 室内有2人工作(上午8点到晚上21点);6) 室内压力稍高于室外大气压力;7) 设备:一台计算机;8) 照明:荧光灯四盏。 解 按本题条件,由于室内压力高于大气压,所以不需考虑室外空气渗透所引起的冷负荷。根据前面的公式,先分项计算如下: 1)外墙冷负荷 查表得冷负荷逐时值,计算结果列于表4-1中。 计算式为:LQ=FK(t-t) W
14、表4-1 北外墙冷负荷时间8:009:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:0019:0020:0021:00tln28.928.728.428.228.027.927.827.827.928.028.228.428.729.0tln-tn2.92.72.42.221.91.81.81.92.02.22.42.73.0F12.6 K1.55LQ 56.652.746.943.039.137.135.235.237.139.143.046.952.756.6表4-2 西外墙冷负荷时间8:009:0010:0011:0012:0013:0014:
15、0015:0016:0017:0018:0019:0020:0021:00tln33.733.332.832.332.031.631.331.030.930.931.031.431.932.5tln-tn7.77.36.86.36.05.65.35.04.94.95.05.45.96.5F22.05 K1.55LQ 2632502332152051921811711681681711852022223) 北玻璃窗传热引起冷负荷计算公式:LQ3=FK(tl-tn)表4-3 北外窗瞬变冷负荷时间8:009:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:0
16、019:0020:0021:00tln25.926.928.028.929.830.530.931.231.231.030.629.828.928.1tln-tn-0.10.92.02.93.94.54.95.25.25.04.63.82.92.1F4.8 K6.26LQ -3.027.160.187.2117.2135.2147.2156.3156.3150.3138.2114.287.263.14) 透过玻璃窗进入日射得热引起冷负荷 本设计所用的玻璃窗为6mm吸热玻璃,有附录2-5表4查得玻璃窗有效面积系数C=0.85,有效面积F=4.80.85=4.08;C=0.83,C=0.60,因此
17、C=0.498;有沈阳的地理位置查出D=96W/。计算公式LQ=FCDC表4-4 北窗透入日射得热引起的冷负荷时间8:009:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:0019:0020:0021:00CLQ0.540.650.750.810.830.830.790.710.600.610.680.170.160.15DJ。max96CZ0.498F4.08LQ 105128146158162162154139117117133333129 5)照明、设备引起的冷负荷照明灯具不一定同时使用,作为空调负荷应按同时使用时的总功率来计算灯具散热量。荧光
18、灯为30W,总共有4盏,且镇流器和灯管在同一房间内,因此LQ=3041.2=144W。办公室里计算机只有一台,估算计算机的冷负荷为300W每台。5) 人员散热引起的冷负荷室内的人体会同时向室内散发热量和湿量。散发的热量有显热和潜热两种形式。办公室属普通事务工作,在室温为26时,查表得显热为59W,潜热为65W和湿量26.710g/s。因此LQ=248W。最后将前面几项逐时冷负荷相加,并列于表4-5中。表4-5时间8:009:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:0019:0020:0021:00北墙5753474339373535373943
19、475357北窗-32760871171351471561561501381148763窗日射105127146158162162154139168119133333129西墙263250233215205192181171168168171185202222照明设备444人员248总计11141149117811951215121812091195117011681177107110761063由表4-5可以看出,最大冷负荷出现在13:00时,其值为1218W,此值为四层办公室1的夏季空调设计负荷。4.2新风冷负荷目前,我国空调设计中对新风量的确定原则,仍采用现行规范、设计手册中规定或推荐的
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