空气调节课程设计详细说明书.doc

1、空 气 调 节课程设计课程名称： 空 气 调 节 学 院： 专 业： 姓 名： 学 号： 年 级： 任课教师： 2011年 1月 2日目录绪论： a).设计目的 b).设计内容 c).设计图纸第一章：设计资料41.1 设计课题41.2 室外设计参数41.3 室内设计参数41.3.1 夏季室内设计参数41.3.2 冬季室内设计参数41.4 土建参数5 1.4.1 外墙参数51.4.2 屋面参数51.4.3 内墙参数51.4.4 外窗参数6第二章：空调房间冷负荷计算6 2.1外墙（或屋面）传热冷负荷的计算6 2.2 外窗的温差传热冷负荷6 2.3 外窗的太阳辐射冷负荷6 2.3.1 外窗无任何遮阳

2、设施的辐射负荷7 2.3.2外窗只有内遮阳设施的辐射负荷7 2.3.3外窗只有外遮阳设施的辐射负荷7 2.3.4外窗既有内遮阳又有外遮阳设施的辐射负荷7 2.4 内围护结构的传热冷负荷72.5 人体冷负荷8 2.5.1 人体显热冷负荷8 2.5.2 人体散湿和潜热冷负荷82.6 灯具冷负荷82.7 设备显热冷负荷82.8 新风冷负荷92.9 以301房间为例的计算9 2.10 各房间负荷汇总11第三章：空调房间热负荷计算113.1 计算举例（以101房间和102房间为例）113.2 热负荷汇总表12第四章 工况分析13 4.1夏季工况分析134.2冬季工况分析14第五章 空调方案的确定15 5

3、.1系统方案的对比15 5.1.1 空调系统的分类形式15 5.1.2 全气系统（集中式）16 5.2 系统方案的选择16 5.3 空调方案的选择17第六章 送风量的计算176.1 新风量的要求17 6.1.1卫生要求17 6.1.2补充局部排风17 6.1.3保持空调房间的正压要求17 6.2 计算说明（101房间）176.3 新风量汇总18第七章 风机盘管的选择207.1 风机盘管系统介绍207.2 夏季空气处理过程（以101房间为例）217.3 空气处理机组的选型227.4 风机盘管的选取和新风机组负荷的计算汇总23第八章 房间的气流组织计算26 8.1空调房间的送风方式及送风口的选型要

4、求26 8.2气流组织计算（以101房间为例）27 8.3所有房间散流器规格汇总28第九章 水力计算289.1水管的水力计算原理28 9.2风管的水力计算29 9.3水力计算的步骤30 9.4水管水力计算表30 9.5风管水力计算表34第十章冷热源、水泵和膨胀水箱的选择3610.1 冷水机组的选型3610.2 水泵的选择3610.3膨胀水箱的计算37第十一章 空调系统的防腐、保温、消声、减振37 11.1 空调系统的防腐37 11.2 空调系统的保温37 11.3 空调系统的消声38 11.4 空调装置的防振39第十二章 设计总结40第十三章 参考文献41第十四章 老师评语42绪论a).设计目

5、的通过课程设计，熟悉和掌握空调工程设计的方法。b).设计内容1. 空调负荷计算包括冬、夏季围护结构传热计算；人体散热、散湿量计算；设备散热量计算；电器照明散热量计算。2. 空调方案设计（1）空调方式的确定；（2）空气处理过程设计：（a）夏季空调过程设计：包括各房间送风状态点的确定。送风量计算；系统总风量、新风量、回风量及制冷量等的计算。（b）冬季空调过程设计：包括各房间送风状态点的确定以及系统预热量、加热量、加湿量等的计算。3. 空调风系统的设计；4. 空调水系统的设计；5. 设备选型：根据总送风量及冷、热、湿负荷分别选取合适的空气处理设备。c).设计图纸设计图纸3张（设计与施工说明，风系统图

6、，水系统图及主要设备和材料表）第一章 设计资料1.1 设计课题重庆市某办公楼空调工程设计1.2 室外设计参数地点：重庆市 东经：106.46 北纬：29.58 海拔：400m 室外设计参数：夏季室外空调计算干球温度：36.3夏季室外空调计算湿球温度：27.3夏季室外空调计算日平均温度：32.2冬季室外空调计算干球温度：3.5冬季室外供暖计算干球温度：5.1夏季室外平均风速 ：2.1 m/s夏季大气压力：97320 Pa夏季通风室外相对湿度：58%1.3 室内设计参数1.3.1、夏季室内设计参数房间类 型温度（）湿度（%）噪声等级（dB（A）新风标准（m2/人）夏季冬季夏季冬季办公室261858

7、6035-40301.4 土建参数a).办公楼层高3.6m。b).外墙为厚240mm砖墙，属教材附录表9中序号2；c).屋顶采用教材附录表9中序号10；d).内墙为240mm砖墙，内外表面分别抹20mm厚白灰。e).窗：高度1.2m，玻璃为5mm厚吸热玻璃，双层钢窗；窗内遮阳设施为浅蓝布帘，遮阳系数0.6。K=3.01W/(K)第二章：空调负荷计算2.1冬季空调热负荷2.1.1 围护结构基本耗热量Qj=KF(tNtW) (w)式中：K围护结构传热系数，w/()。查教材供暖通风与空气调节附录4。 F围护结构的计算面积，。按教材供暖通风与空气调节图2.3计算。对于平屋顶建筑，最顶层高度应算到屋顶外

8、表面。 tN冬季室内空气计算温度，； tW冬季空调室外计算干球温度，。查教材供暖通风与空气调节附录1或采暖通风与空气调节设计规范GBJ 1987附表2.1； 围护结构的温差修正系数。查教材供暖通风与空气调节附录5。2.1.2围护结构的附加（修正）耗热量2.1.2.1朝向修正耗热量朝向修正率查教材供暖通风与空气调节表2.5。 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-10%0，东、西向可不予修正。2.1.2.2高度附加耗热量 房间高度大于4m时，每高出1m应附加2%，总的附加率不应大于15%。2.1.2.3冷风渗透耗热量和冷风侵入耗热量 空气调节系统担负供暖任务时，由于室内保持

9、有足够的正压值，冷风渗透耗热量和冷风侵入耗热量无需再做考虑。2.1.3通过门窗缝隙的渗透耗热量Q2计算公式：() Q2=0.278LwCp(tn-tw)式中物理量Cp干空气的定压质量比热容, Cp=1.0056kj/(kg)L房间的冷风渗透体积流量,m3/h；w室外采暖温度下的空气密度，Kg/m3；tn室内空气计算温度,；tw室外供暖计算温度,。渗风量的确定：（1）缝隙法a.忽略热压及室外风速沿房高的递增，只计入风压作用时的V的计算方法：L=Lsln=式中物理量l房间某朝向上的可开启门、窗缝隙的长度，m；Ls每米门窗缝隙的渗风量，m3/(mh)；n渗风量的朝向修正系数。2.1.4 冷风渗透耗热

10、量取外门的围护结构基本耗热量乘以外门的冷风侵入附加率。 外门侵入冷风附加率外门布置状况附加率/%一道门 65n两道门（有门斗） 80n三道门（有两个门斗） 60n公共建筑和生产厂房的主要出入口 5002.1.5新风耗热量QW=GWCP（tNtW） (kw)式中：GW新风量，kg/s； CP空气的定压比热容，kj/(kg)。CP1 kj/(kg)；tN冬季室内空气计算温度，； tW冬季空调室外计算干球温度，。2.1.5 计算过程以办公室2001为例该办公室冬季采用空调系统，所以忽略冷风渗透耗热量和冷风侵入耗热量2.1.6 二层空调系统热负荷汇总表空调房间名称及编号房间围护结构耗热量Q(kw)新风

11、耗热量Qw（kw）办公室2001690541办公室2002382213办公室2003561812办公室2004573812办公室20057541082办公室200610741082办公室2007537541办公室2008282541办公室2009282541办公室2010282541办公室2011579541房间围护结构耗热量合计59967248空调系统热负荷Qxt（kw）13244空调系统热负荷指标qxt（w/m2）312.2 夏季空调冷负荷2.2.1外墙（或屋面）传热冷负荷的计算外墙（或屋面）的传热冷负荷 (W)，可按下式计算： 式中 K传热系数（W/）； F计算面积，（）； 计算时刻，（

12、h）； 温度波的作用时刻，即温度波作用于围护结构外侧的时刻，h；作用时刻下的冷负荷计算温度，简称冷负荷温度，对于外墙，可查表；对于屋面，可查表20.3-2，；负荷温度的地点修正值，见表20.3-1和表20.3-2的表注，；室内计算温度，。 注：（1）关于计算时刻和作用时刻的的意义，举例说明如下：例如对于延迟时间为5小时的外墙,在确定16点房间的传热冷负荷时，应取计算时刻=16，时间延迟为=5，作用时刻为=16-5=11。这是因为计算16点钟外墙内表面由于温度波动形成的房间冷负荷是5小时之前即11点钟作用于外墙外表面温度波动产生的结果。（2）当外墙或屋面的衰减系数0.2时，可近似使用日平均冷负荷

13、 (W)代替各计算时刻的冷负荷： （5.1-2）式中负荷温度的日平均值，见表20.3-1和表20.3-2的最后一列数据，。2.2 .2外窗的温差传热冷负荷通过外窗温差传热形成的计算时刻冷负荷按下式计算： （5.2-1） 式中计算时刻下的冷负荷温度，见表20.4-1，； 地点修正系数，见表20.4-1的最后一列数据，； K 玻璃窗的传热系数，见表20.4-2，W/（） ； a 窗框修正系数，见表20.4-2。2.2.3 外窗的太阳辐射冷负荷通过外窗的太阳辐射形成的计算时刻冷负荷（W），应根据不同情况分别进行计算2.2.3.1 外窗无任何遮阳设施的辐射负荷由下式计算： （5.3-1） 式中窗的构造

14、修正系数，见表20.5-1； 地点修正系数，见表20.5-1； 计算时刻下，透过无遮阳设施窗玻璃太阳辐射的冷负荷强度，见表20.5-3，W/ 。2.2.3.2外窗只有内遮阳设施的辐射负荷计算如下： （5.3-2） 式中内遮阳系数，见表20.5-4； 计算时刻下，透过有内遮阳设施窗玻璃太阳辐射的冷负荷强度，20.5-3，W/。2.2.3.3外窗只有外遮阳设施的辐射负荷计算如下： （5.3-3） 式中窗口收到太阳照射时的直射面积，； 计算时刻下，透过无遮阳设施窗玻璃太阳散辐射的冷负荷强20.5-3W/。2.2.3.4外窗既有内遮阳又有外遮阳设施的辐射负荷计算如下： （5.3-4）式中计算时刻下，透

15、过有内遮阳设施窗玻璃太阳散辐射的冷负荷强度，见表20.5-3，W/。注：本舒适行空调设计只有内遮阳设施。2.2.4 内围护结构的传热冷负荷（1）当邻室为通风良好的非空调房间时，通过内窗的温差传热负荷，可按式（4.2-1）计算。（2）当邻室为通风良好的非空调房间时，通过内墙和楼板的温差传热负荷，可按下式计算： （5.4-1） 式中夏季空调室外计算温度，见表（3）当邻室有一定发热量时，通过空调房间内窗、隔墙、楼板或内门等内围护结构的温差传热负荷，按下式计算： （5.4-2）式中邻室温升，可根据邻室散热强度按表20.6-1采用，。2.2.5 人体冷负荷2.2.5.1 人体显热冷负荷人体显热散热形成的

16、计算时刻冷负荷（W），按下式计算： （5.5-1） 式中群体系数； 计算时刻空调房间内的总人数； 一名成年男子小时显热散热量，W；人员进入空调区的时刻，h；从人员进入空调区的时刻算起到计算时刻的持续时间，h人体显热散热冷负荷系数。2.2.5.2 人体散湿和潜热冷负荷(1) 人体散湿量按下式计算： （5.5-2）式中群集系数，见表20.7-2； 一名成年男子的小时散湿量，见表20.7-3，。计算时刻空调区内的总人数；(2) 人体散湿形成的潜热冷负荷，按下式计算： （5.5-3）式中一名成年男子小时潜热散热量，见表20.7-3，W。2.6 灯具冷负荷本宾馆用的是镇流器在空调区内的荧光灯，灯具散热形

17、成的冷负荷可按下式计算： （5.5-4）式中同时使用系数，当缺少实测数据时，可取0.60.8当本设计中取0.7；灯具的安装功率，W； 计算时刻，h；开灯时刻，h 从开灯时刻算起到计算时刻的持续时间，h； 时间灯具散热的冷负荷系数，见表20.8-2；2.7 设备显热冷负荷设备显热散热形成的计算时刻冷负荷，可按下式计算： （5.6-1）式中热源的显热散热量，W； 计算时刻，h； 热源投入使用的时刻，h；从热源投入使用的时刻起到计算时刻的持续时间，h；时间设备、器具散热的冷负荷系数，见表20.9-5。注：本设计中设备发热为15 W/。2.8 新风冷负荷 夏季空调新风冷负荷，可按下式计算： （5.7-

18、1） 式中夏季新风冷负荷，； 新风量，； 室外空气焓值；室内空气焓值；注：角标（1）表示文中提到的所有20.（）-（）都出自实用供热空调设计手册第二版下册。2.9 计算过程以2001房间为例2.9.1人体总冷负荷(W)8:001479:0017710:0018411:0018712:0019013:0019214:0019315:0019416:0019617:0019718:0019819:0019820:001992.9.2新风冷负荷(W)8:005529:0055210:0055211:0055212:0055213:0055214:0055215:0055216:0055217:005

19、5218:0055219:0055220:005522.9.3设备总冷负荷(W)8:00369:004110:004211:004312:004313:004414:004415:004416:004417:004418:004419:004520:00452.9.4灯光总冷负荷(W)8:004739:0083510:0091211:0095012:0097513:0099314:00100715:00101916:00102917:00103718:00104519:00105120:0010572.9.5东外墙总冷负荷(W)8:001949:0018410:0017811:0017812:

20、0018513:0019814:0021415:0023116:0024717:0026018:0027019:0027820:002832.9.6 北外墙总冷负荷(W)8:00639:006010:005811:005612:005613:005614:005715:005916:006117:006418:006819:007120:00752.9.7北外窗总冷负荷(W)8:002519:0027610:0031911:0035412:0037413:0038914:0038915:0037416:0035417:0035218:0031719:0016620:001422.9.82.10

21、 各房间负荷汇总：房间编号冷负荷W湿负荷Kg/s200126940.0001714200223020.0001714200332720.000257200432940.000257200543720.0003425200646650.0003425200727400.0001714200820700.0001714200920700.0001714201020700.0001714201128100.00018汇总可得：总冷负荷Q=32248w.总湿负荷W=8.758kg/h4.2、冬季工况分析 设冬季室内状态点与夏季相同。在冬季，室外空气参数将移到h-d图的左下方，室内热湿比因房间有建筑耗热

22、而减小（也可能成为负值）。假设室内余湿量为W（Kg/s）,同时，一般工程中冬季往往与夏季采用相等的风量，则送风状态点含湿量可确定如下： 由于 故 因此，冬季送风点就是线与线的交点的交点，这时的送风温差与夏季不同。若冬季的室内余湿量W不变，则线与的交点L将与夏季相同，如果把与线的交点作为冬季的混合点，则可以看出：从到L的过程，采用绝热加湿即可达到，这时如果（新风百分比），那么这个方案完全可行。冬季处理过程如下图所示：dNd0WCOLEN第四章 空调方案的确定5.1空调方案的对比 5.1.1空调系统的分类形式 按空气处理设备的集中程度可以分为以下三类：（1）集中式空调系统（2）半集中式空调系统（3

23、）分散式空调系统 对各系统进行比较分析如表3-1.表3-1 比较项集中式空调系统半集中式空调系统分散式空调系统系统特征空气处理设备集中在机房内，空气经处理后，由风管送入各房间除了集中的空气处理设备外，在各个空调房间内还分别处理空气的“末端装置”每个房间的空气处理分别由各自的整体式空调器承担风管布置空调送回管系统复杂，布置困难；支风管和风口较多时不易均衡调节风量；3.风管要求保温，影响造价；1.放室内时，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；设备布置与机房1.空调与制冷设

24、备可以集中布置在机房；2.机房面积较大，层高较高；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，机房面积小；2.风机盘管可以安设在空气调节区内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，只及集中式系统的50%，机房层高较低；3.机组分散布置，敷设各种管线较麻烦；维护运行管理、维修方便；布置分散、维修管理不方便。水系统复杂，易漏水。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设在空气调节区内时，噪声、振动不好处理系统应用1.单风管系统2.双风管系统3.变风量系统1.风机盘

25、管+新风系统2.多联机+新风系统3.诱导器系统4.冷暖辐射板+新风系统1.单元式空调器系统 2.房间空调器系统 3.多联机系统设计时符合的要求1、允许采用较大送风温差时，应采用一次回风系统；2、除温湿度波动范围要求严格的空调区外，同一空气处理系统中，不应有同时加热和冷却过程。1、新风宜直接送入人员活动区；2、空气质量标准要求较高时，新风宜负担空调区的全部散湿量；3、宜选用出口余压低的风机盘管机组。1、负荷特性相差较大的房间或区域，宜分别设置多联分体式空调系统；同时分别需供冷与供热的房间或区域，宜设置热回收型多联分体式空调系统； 2、室外机变频设备应与其他调频设备保持合理的距离，防止互相干扰；

26、比较项定风量全空气空气调节系统变风量全空气空气调节系统风机盘管加新风系统适用空调场所1、空间较大、人员较多； 2、温湿度允许波动范围小； 3、噪声或洁净度标准高1、同一个空气调节风系统中，各空调区的冷、热负荷变化大、低负荷运行时间长，且需要分别控制各空调区温度； 2、建筑内区全年需要送冷风； 3、卫生等标准要求较高的舒适性空调系统。空调区较多、各空调区要求单独调节，且建筑层高较低的建筑物优点全空气定风量系统易于改变新回风比例，必要时可实现全新风送风，能够获得较大的节能效果；控制灵活、卫生、节约电能。运行和管理都比较容易，施工方便，初投资小当房间热湿负荷变化时能作出相应调节，并且当一部分房间不再

27、需要空调时可自行调节，节约能源。缺点1、风管占用空间较大2、系统冷热抵消，不节能1、系统造价高, 比风机盘管加新风系统占据空间大；2、系统造价高, 比风机盘管加新风系统占据空间大3、末端装置噪音大设备分散、运行，维修和管理都比较困难，施工复杂，系统形式复杂。5.2 空调方案的选择根据空调系统的使用场所、处理设备、介质种类、空气来源以及各自优缺点等情况，考虑节能、满足卫生要求、补充局部排风所需风量，保持空调房间的正压要求等因素，选择采用风机盘管加新风系统，新风处理到室内状态的等焓线，不承担室内冷负荷。第五章 工况分析4.1、夏季工况分析 在焓湿图上标出室内状态点N，过N点作室内热湿比线 （线），

28、根据选定的最大送风温差，作线与相对湿度线的交点O即为送风状态点。再标出室外状态点W，通过新风机组将室外空气处理到与的机器露点L，结合一定的风道温升0.5-1，和iK=iN的要求，可以获得K点。已知N、O点和房间余热Q余湿W，可以算出空调送风量G，又根据新风量的三个要求，可以得出Gw，则风机盘管处理的回风量Gf=G-Gw，又新回风混合关系OM/OK=Gw/Gf,可以确定M点位置。新风机组设计冷量：Qow=Gw（iw-il）风机盘管设计冷量：Qof=Gf（iN-iM）6.2 计算举例：以办公室2001为例：室外状态点W为：tw=32.2，w=75%，hw=93.8kj/kg,hd=24g/kg。室

29、内状态点N为： tn=26, =59.8 KJ/Kg，=13.2 g/Kg。 房间冷负荷Q=2.694kW，湿负荷为W= 0.0001714kg/s .湿比kJ/kg ，过N点作热湿比线 （线），作线与相对湿度线的交点,交点0就是空调送风状态点，其中t0= 18.6, h0= 50.7KJ/Kg 。to=26-18.6=7.410，符合要求。则 空调送风量G=Q/hN-ho=2.694/（59.8-50.7）kg/s=0.3kg/s新风量的确定：办公室面积30.4m2，单位面积人数0.07人/m2，新风量每人每小时30m，所以每小时向办公室房间供给的新风量为 =0.0730.430m/h =6

30、3.84m/h=0.018kg/s。所以新风百分比m=0.0180.3=6% 不满足要求。取换气次数n=2，房间面积30.4m2，层高3.6m。则房间通风量L=nV=230.43.6=218.88m3/h=0.06m3/s所新风比m=0.06/0.3=20%10%回风量的确定新风量Gw=0.18kg/s,所以回风量Gf=G-Gw=0.3-0.06kg/s=0.24kg/s6.3 新风量汇总：第一层汇总房间总负荷(kw)总风量G kg/s新风量 kg/s新风冷负荷新风比%20012.7160.25640.05000.82819.50%20022.3020.25750.05000.82819.42

31、%20033.2720.21290.04170.69019.57%20043.2940.18750.04170.69022.23%20054.3720.18750.04170.69022.23%20064.6650.18750.04170.69022.23%20072.7400.18750.04170.69022.23%20082.0700.18750.04170.69022.23%20092.0700.12770.02500.41419.57%20102.0700.31230.03960.65612.68%20112.8100.12280.01980.32816.12%层数新风量 （m/h）

32、新风量（Kg/s）总风量 （m/h）总风量（Kg/s）二层5700.01.5833261307.2582冬季的风量和新风量都与夏季相同。第七章 风机盘管的选择7.1 风机盘管系统介绍该办公楼中采用风机盘管加新风系统。风机盘管的优点：（1）布置灵活，不受建筑层高的限制；（2）调节方便，节省运行费用。风机盘管的缺点：（1）对机组有较高的质量要求，否则会带来维修方面的困难；（2）不能用于全年室内湿度有要求的地方；（3）气流分布受限，适用于进深小于6m的房间。风机盘管加新风系统为空气水系统，该设计为舒适性空调设计，该系统既能解决通风换气问题，满足卫生要求，又不会占用大量的建筑空间，所以选择该系统是合理可靠的。 所以，选择风机盘管系统加新风系统，室内装设风机盘管， 室内负荷（热负荷、湿负荷）由室内风机盘管除去，风机盘管采用露点（ = 90%）送风形式送风。7.2、夏季空气处理过程（以101房间为例）（1）、根据设计条件可知：室外状态点W为tw=30.1：ts=23.0，hw=72.3kJ/kg干，dw=15.1g/kg干,室内状态点N为： , =58.5 KJ/Kg， =12.6 g/Kg。（2）、确定机器露点L和考虑温升后的状态点K从N点引hN线，取温升为1.5的使KL线段与等焓线h线和=90%线分别交于K、L，连接，在h-d图上读得L点焓值为=55.7，是新风在新风机组内