空气调节课程设计说明书

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空气调节

课程设计

目录

1.设计题目——————————1

2.空调房间冷负荷计算——————————1

2.2外窗负荷计算公式——————————2

2.4人体负荷计算公式——————————2

2.5灯具、设备负荷计算公式——————————3

2.7代表房间负荷计算——————————4

2.8各房间负荷汇总——————————7

3.空气—水系统设计——————————7

4.全空气系统设计——————————11

5.房间气流计算——————————13

6.水力计算

6.1水管水力计算公式——————————15

6.2风管水力计算公式——————————16

6.3.1新风管道水力计算——————————17

6.3.2全空气系统水力计算——————————19

7.设计总结——————————20

8.参考文献——————————21

1.1设计课题

该工程是多功能建筑，包括商店、办公室、教室等。总建筑面积6400m2。外墙结构同附录2-9中序号48，屋顶结构同序号9。

窗户：单层玻璃钢窗，K=4.54W/m2K.，挂浅色内窗帘，窗高1.8m，无外遮阳，面积按比例量取，邻室和楼上、下房间均为空调房，温度基本相同，忽略传热。采用自然通风基本满足要求，不设计机械加压送风和防排烟系统。

夏季冷源提供冷水供回水位7℃/12℃

各房间夏季空调设计要求

房间名称

干球温度（℃）

相对湿度（％）

风速（m/s）

办公室

26±1

50±5

≤0.25

教室

26±2

50±5

≤0.25

室内负荷计算数据：时间（办公室等8:00—20:00）

1.2室外设计参数

地点：成都市

室外夏季空调计算干球温度：30.9℃

室外夏季空调计算湿球温度：26.4℃

查书表2-8得房间类型：房间类型为中型。

空调房间冷负荷计算

2.1外墙（或屋面）传热冷负荷的计算

（1）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，（h）；

—温度波的作用时刻

—作用时刻下的冷负荷计算温度

—负荷温度的地点修正值

—室内计算温度，℃。

（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(W)代替各计算时刻的冷负荷：

式中—负荷温度的日平均值

—负荷温度的地点修正值

—室内计算温度，℃。

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：

式中—计算时刻下的冷负荷温度

—地点修正系数

K—玻璃窗的传热系数

F-窗户面积

2.3外窗的太阳辐射冷负荷

由下式计算：

其中—窗的有效面积系数；单层钢窗0.85，双层钢窗0.75；

—地点修正系数；

—计算时刻时，透过单位窗口面积的太阳总辐射热形成的冷负荷;

—窗玻璃遮挡系数；

—窗内遮阳设施的遮阳系数

2.4人体冷负荷

2.4.1人体显热冷负荷:

式中—群体系数；

n—计算时刻空调区内的总人数

—名成年男子小时显热散热量;

—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

—人体显热散热冷负荷系数。

—人体显热冷负荷系数

2.4.2人体散湿和潜热冷负荷

(1)人体散湿量按下式计算：

式中—群集系数；

n—计算时刻空调区内的总人数

q一名成年男子的小时散湿量;

(2)人体散湿形成的潜热冷负荷，按下式计算：

式中

—群集系数；

n—计算时刻空调区内的总人数

—一名成年男子小时潜热散热量

2.5灯具冷负荷

本宾馆用的是镇流器在空调区内的荧光灯，灯具散热形成的冷负荷可按下式计算：

—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；

—时间灯具散热的冷负荷系数，

2.6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：

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。

2.7计算过程以210房间为例：

2.7.1外墙结构参数：K=1.26W/（m2·k），ε=8.4h，β=0.36，ν=2.2。

北墙F=20.16m2

时刻

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

3

3

3

3

3

3

3

3

4

4

5

6

6

76

76

76

76

76

76

76

76

101.6

101.6

127

152.4

152.4

东墙F=34.27m2

时刻

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

5

4

5

5

6

7

7

8

9

9

10

10

10

216

128

216

216

259

302

302

345

388.6

388.6

414

414

414

南墙F=14.94m2

时刻

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

4

3

3

3

3

3

3

4

5

6

6

7

8

75.3

56.5

56.5

56.5

56.5

56.5

56.5

75.3

94

113

113

132

150.6

2.7.2窗户：单层玻璃钢窗，K=4.54W/m2K.，挂浅色内窗帘，窗高1.8m，

1）瞬变传热形成冷负荷：K=4.54w/(m2·k),F=30.7m2

时刻

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

0.2

1

2

2.8

3.6

4.2

4.7

5

5.1

4.9

1.8

3.9

3.2

28

139

279

390

502

585.4

655

697

710.8

683

251

543.6

446

2）日照得热形成冷负荷：

=0.85，=0.99，=1，=0.5

东窗F=11.34m2

时刻

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

299

315

280

212

157

145

132

119

101

81

59

42

35

2436

2566

2281

1727

1279

1181

1075

969

823

660

481

342

285

南窗F=11.34m2

时刻

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

45

66

98

127

144

145

130

106

85

67

48

32

25

215

315

468

606

687

692

620

506

406

320

229

153

119

2.7.3设备:连续工作时间20-8=12h,设备散热500W（200W电脑1台+300W投影仪）,室面积F=85m2.

时刻

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

0.05

0.6

0.75

0.8

0.83

0.86

0.88

0.9

0.91

0.92

0.93

0.94

0.95

25

300

375

400

415

430

440

450

455

460

465

470

475

2.7.4照明设备冷负荷:办公室按24支40W(包括镇流器)荧光灯计算,连续开灯时间20-8=12h,计算出照明设备冷负荷.

时刻

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

0.06

0.46

0.66

0.72

0.77

0.81

0.84

0.87

0.89

0.9

0.92

0.93

0.94

58

442

634

691

739

778

806

931

854

864

883

892

902

2.7.5人体湿负荷：50×68×0.96÷1000=0.Kg/s

2.7.6人体散热冷负荷:教室按有50人计算,查表2-18得成年男子散热散湿量:显热63W/人,潜热45W/人,散湿量68g/(h·人).查附表2-16,连续工作时间12h.

显热冷负荷如下表：

时刻

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

0.05

0.55

0.73

0.78

0.82

0.85

0.88

0.9

0.91

0.92

0.94

0.94

0.95

128

1733

2300

1457

2583

2678

2772

2835

2867

2898

2961

2961

2993

人体散热总负荷：

时刻

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

2378

3983

4550

4707

4833

4928

5022

5085

5117

5148

5211

5211

5243

210室总冷负荷

时刻

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

5506

8005

8934

8870

8846

9028

9053

9135

8949

8738

8191

8327

8205

可知，15时为210室冷负荷达到最大，值为9.135Kw.

2.8各房间负荷汇总：

房间编号

冷负荷KW

湿负荷Kg/s

空调指数

201

5.891

0.

4.72W/m2

202

3.697

0.

203

3.174

0.

204

3.174

0.

205

3.212

0.

206

3.242

0.

207

3.242

0.

208

3.143

0.

209

7.305

0.

210

9.135

0.

211

1.436

0

空气—水系统处理过程设计

3.1风量的要求

在空气调节中，需要新风保证人体健康，大多数场合要利用相当一部分回风，以节约能耗。所以，在夏、冬季节混入的回风量越多，使用的新风量越少，就越显得经济，但新风量过少会导致室内卫生条件差。因此，实际上考虑卫生条件的要求，系统中的新风量占送风量的百分比即新风比不小于10%；为了防止外界空气渗入空调房间，干扰空调房间内温湿度或破坏室内洁净度，需要在空调系统中用一定量的新风量来保持房间的正压。一般情况下室内正压在5-10pa既可以满足要求，过大的正压不但没有必要，而且还降低了系统运行的经济性。

总风量；

新风量(n—人数；—每个人所需新风量)；

风机盘管风量

1）夏季空调新风冷负荷，可按下式计算：

式中—夏季新风冷负荷，；

—新风量，；

—室外空气焓值；

—室外空气处理后焓值；

2）风机盘管负荷：

式中—风机盘管风量，；

—室内空气焓值；

—室内空气处理后焓值；

3.2计算举例：

以办公室202—208为例（热湿比线相近）：

房间的室内状态点N为：=26℃,,KJ/Kg，负荷Q=22.884kW，湿负荷为W=2.548kg/s。采用露点送风，所以热湿比，h0=35KJ/Kg。

（1）总送风量G=Q/（hN-ho）=22.884/（53-35）=1.27kg/s=3810m3/h。

（2）按卫生要求：客房共56人，新风量每人每小时30m³，所以每小时向办公室房间供给的新风量为=30×56m³/h=1680m³/h=0.56kg/s。

（3）风机盘管风量：=0.71kg/s=2130m³/h

（4）=0.71×（53-20.8）=22.9Kw

（5）=0.56×（80-53）=15.1Kw

按照各个房间负荷与总负荷比分配风量和新风负荷：

房间

总风量G

m3/h

新风量

m3/h

新风冷负荷

Kw

202

616

271

3.7

203

528

233

3.2

204

528

233

3.2

205

535

236

3.2

206

540

238

3.2

207

540

238

3.2

208

523

231

3.1

同理求得

房间

总风量G

m3/h

新风量

m3/h

新风冷负荷

Kw

201

1178

360

5.38

211

372

60

0.54

选用贝莱特中央空调系列，各房间汇总如下：

房间

风机盘管型号

风量

m3/h

冷负荷

Kw

201

FP-13.8

1130

6.48

202

FP-8.5

706

4.05

203

FP-6.8

564

3.24

204

FP-6.8

564

3.24

205

FP-6.8

564

3.24

206

FP-6.8

564

3.24

207

FP-6.8

564

3.24

208

FP-6.8

564

3.24

211

FP-51Q

390

2.218

类型

型号

风量

m3/h

冷负荷

Kw

水阻

Kpa

尺寸（mm3）

吊顶式新风机组

DZX2.5（4排新风）

2500

20.7

20

940×770×540

全空气系统处理过程设计

4.1风量的要求

总风量；

新风量(n—人数；—每个人所需新风量)；

1）再热量，可按下式计算：

式中—混合空气再热量，；

—风量，；

—送风状态焓值；

—混合空气达机器露点焓值；

2）冷负荷：

式中—风量，；

—室内空气焓值；

—新回风混合后焓值；

4.2计算举例：

以办公室210为例：

房间的室内状态点N为：=26℃,,KJ/Kg，负荷Q=9.135kW，湿负荷为W=0.906kg/s。热湿比，h0=42KJ/Kg，hL=39KJ/K,hC=69.2KJ/Kg。

（1）总送风量G=Q/（hN-ho）=9.135/（53-42）=0.83kg/s=2491m3/h。

（2）按卫生要求：客房共50人，新风量每人每小时30m³，所以每小时向办公室房间供给的新风量为=30×50m³/h=1500m³/h

（4）=0.83×（69.2-53）=13.3Kw

（5）=0.83×（42-39）=2.49Kw

房间风量和负荷汇总：

房间

总风量G

m3/h

新风量

m3/h

新风冷负荷

Kw

再热量

Kw

209

2491

1500

13.3

2.44

210

1826

1500

13.5

2.49

选用贝莱特中央空调系列，各房间汇总如下：

类型

型号

风量

m3/h

冷负荷

Kw

水阻

Kpa

AHU

DZX5（6排回风）

5000

34.3

54.1

房间气流组织计算

5.1空调房间的送风方式及送风口的选型应符合下列要求：

气流分布计算的任务:选择气流分布的形式，确定送风口的形式、数目和尺寸，使工作区的风速和温差满足设计要求。工作区的流速：舒适性空气调节室内冬季风速不应大于0.2m/s，夏季不应大于0.3m/s，工艺性空气调节工作区风速宜采用0.2~0.5m/s。送风口的出流速度u0值应考虑高速气流通过风口所产生的噪声，因此在要求较高的房间应取较低的送风速度，一般的取值范围为2~5m/s。排（回）风口的风速一般限制在4m/s以下，在离人较近时应不大于3m/s。考虑到噪声因素，在居住建筑内一般取2m/s，而在工业建筑内可大于4m/s。

一般可以采用散流风口或条缝型风口等侧送风，有条件时，侧送气流宜贴附；工艺性空气调节房间，当室温允许波动范围≤0.5℃时，侧送气流宜贴附。有吊顶可以利用时，应该根据房间高度及使用场所对气流的要求，分别采用圆形、方行和条缝型和孔板送风当单位面积送风量较大，并工作区内要求风速较小或区域温度要求严格时，应该采用孔板送风。较大的公共建筑和室温允许波动范围≧±1℃的高大厂房，可以采用喷口或旋流送风口送风。。

5.2客房气流组织计算如下（以210房间为例）：

（1）选用可调的方形散流风口，其中m1=3.4，n1=2.4；按一个散流器布置，则散流器所对应的Fn=3.6×7.3=26.3㎡，水平射程分别为2m及3.15m,平均取=2.6m,=3.6-2.6=1m.

（2）总送风量为

L=3000m³/h

换气次数

N=3000÷（6.0×6.6×3.6）=21/h

散流器的送风量为=750m³/h

（3）散流器的出风速度选定为3.0m/s，这样

=750÷（3.0×3600）=0.0694㎡

（4）检查：根据式

式中=1.7；

——根据0.1/=0.1=0.987，按=2.6/1=2.6查得=0.55；

、——均取1.

代入各已知值得：

=0.204m/s。

（5）、检查：

=0.10℃

计算结果说明及均满足要求。

（6）、检查射流贴附长度：

=0.95

所以=2.54m

因此，贴附射流长度基本满足要求。

因为，=0.0694㎡，所以，选择颈部尺寸为300×300㎜的方形散流器.

5.3房间散流器规格汇总（mm×mm）

房间号

209

210

规格

240×240

300×300

水力计算

6.1水管的水力计算原理

6.1.1计算流量

式中

G---管段流量

/kgh

Q---风机盘管冷量

kw

t---水温差取5℃

d---计算管段的管径，m

6.1.2计算管径

式中v---管段中的流速，m/s；

G——流量

6.1.3计算给水管网的阻力损失

（1）水在管道内流动的沿程阻力可按下式计算：

单位管长沿程阻力可按下式计算：

—摩擦阻力系数，无因次量；

—管道内径，m；

—直管断长度，m；

—水的密度，1000；

(2)局部阻力

水流动时遇到弯头、三通及其它异形配件时，因摩擦及涡流耗能而产生的局部阻力为

—局部阻力系数；

—管道内径，mm；

6.2风管的水力计算

风管水利计算的原理及依据如下：

（1）风管沿程压力损失可按下式计算：

—单位管长沿程阻力，；

—风管长度，m；

其中单位管长沿程阻力可按下式计算：

—摩擦阻力系数；

—空气密度，；

—风管当量直径m；

（2）风管局部压力损失

—局部阻力系数；

—风管内局部压力损失发生处得空气流速，m/s；

—空气密度，

6.3.1风机盘管加新风系统的新风管道水力计算

（1）新风管道布置图

最不利管路水力计算

管段编号

1-2

2-3

3-4

4-5

5-6

6-7

7-8

8-9

9-10

风量

（m3/h）

2558

2327

2089

1851

1791

1555

1322

504

271

管长（m）

2.05

1.2

3.9

3.0

2.5

2.3

2.6

3.0

7.35

初选流速（m/s）

7

6

6

5

5

5

4

4

3

风管截面积（m2）

0.102

0.11

0.10

0.10

0.10

0.09

0.09

0.04

0.03

a×b

（mm×mm）

350×320

350×320

320×320

320×320

320×320

320×300

320×300

250×160

250×160

实际流速（m/s）

6.4

5.8

5.7

5.0

4.9

4.5

3.8

3.5

2.0

当量直径（mm）

3.3

3.3

3.2

3.2

3.2

3.1

3.1

2.0

2.0

单位长度磨擦阻力Rm（Pa/m）

1.2

1.2

1.2

0.8

0.8

0.7

0.5

0.6

0.3

磨擦阻力

Δpm（Pa）

2.5

1.4

4.7

2.4

2

1.6

1.3

1.8

2.2

总局部

阻力系数

0.5

1.5

0.5

0.5

1.5

0.5

1.5

0.5

0.4

局部阻力Z（Pa）

11.3

28

9

2.3

6.9

5.6

12

3.4

0.9

总阻力

Δp=Δpm+Z（Pa）

13.8

29.2

13.7

4.7

8.9

7.2

13.3

5.2

3.1

（2）供回水管管道布置图

以管段9-10为例：

202室：

风机盘管承担冷量Q=3.697kW，温差△t=5℃

=0.86×3.697/5=0.64m3/h

初选流速v=0.6m/s，=19.4mm

规格化管径选D=20mm,实际流速V=0.57m/s

=Rf×l=430×0.95=408.5Pa;

=2.65×0.57²×1000/2=430Pa

最不利管路水力计算

管段编号

1-2

2-3

3-4

4-5

5-6

6-7

7-8

8-9

9-10

流量

（m3/h）

4.96

4.42

3.86

3.30

3.05

2.5

1.95

1.18

0.64

管长（m）

4.1

3.2

3.7

1.85

2.25

2.7

2.9

3.4

0.95

初选流速（m/s）

1.0

1.0

1.0

0.9

0.9

0.8

0.7

0.7

0.6

实际流速（m/s）

0.7

0.98

0.85

0.73

0.67

0.55

0.43

0.41

0.57

管径（mm）

50

40

40

40

40

40

40

32

20

单位长度磨擦阻力Rf（Pa/m）

179

509

371

260

245

159

113

102

430

磨擦阻力

Hf（Pa）

734

1629

1373

481

551

429

328

347

408.5