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暖通毕业设计论文

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毕业设计说明书

题 目:上海市某宾馆中央空调系统设计

(四层夜总会) 所属系、部 : 建 筑 工 程 学 院 年级、 专业: 建筑设备工程技术 101 姓 名: x x x 学 号: 2010 0809 xxxx 指 导 教 师: x x x 老 师 完 成 时 间: 2013年5月

摘 要

本工程为上海市某宾馆中央空调系统设计,该建筑是包含办公室、大堂、客房、夜总会、餐厅等于一身的多功能建筑。根据各层建筑的构造及功能,办公楼部分和客房部分选用风机盘管加新风系统,夜总会部分、大堂部分和餐厅部分选用全空气系统。

设计内容:1、空调冷负荷计算2、系统方案确定3、冷源选择4、辅助设备选型5、空调末端处理设备的选型6、风系统设计与计算7、水系统设计,布置及计算

技术参数:1、上海市的气象参数2、设计参数 设计依据:1、技术参数2、相关设计规范手册

关键词:负荷计算;方案选定;设备选型;全空气系统;风系统;水系统;

Abstract

This works for a Shanghai hotel central air conditioning system design, the building is office, lobby, guest rooms, nightclubs, restaurants as a multifunctional building.According to each layer architecture and function in the construction of the building parts, lobby and guest room part selects fan-coil unit plus fresh air system, nightclubs and restaurants part selects the all-air system.

Design content: 1, the air condition cold load calculation 2, the scheme in the system 3, choice of cold source 4, auxiliary equipment selection 5, air terminal handling equipment selection 6, the wind system design and calculation 7, water system design, layout and calculation

technical parameters: 1, the Shanghai meteorological parameters 2, the design parameters

Design basis: 1, the technical parameters 2, the related design specifications manual

Key words: load calculation; Scheme is selected; Equipment selection; All air system; The wind system; Water system;

目 录

1.建筑概况.......................................................... 1 2.设计依据.......................................................... 1

2.1 设计主题 .................................................... 1 2.2 设计任务 .................................................... 1 2.3 设计要求 .................................................... 1

2.3.1 设计原则............................................... 1 2.3.2 图纸要求............................................... 2 2.4 设计资料 .................................................... 2

2.4.1 土建条件............................................... 2 2.5 室外气象参数 ................................................ 3 2.6 夏季室内设计参数 ............................................ 3 3.负荷计算.......................................................... 4

3.1 围护结构冷负荷计算 .......................................... 4

3.1.1 外墙传热冷负荷......................................... 4 3.1.2 外窗冷负荷............................................. 6 3.2 人体冷负荷计算 .............................................. 7 3.3 照明冷负荷计算 .............................................. 9 3.4 新风冷负荷计算 ............................................. 11 3.5 湿负荷计算 ................................................. 12 3.5.1 人体湿负荷 ............................................... 12

3.5.2 新风湿负荷............................................ 13 3.6第四层夜总会精算负荷计算表.................................. 13 3.7 其余楼层概算负荷表 ......................................... 14 4.风系统方案比选................................................... 15

4.1 风系统分类对比 ............................................. 15

4.1.1 全空气系统............................................ 15 4.1.2 空气-水系统........................................... 15 4.2 风系统方案确定 ............................................. 16 4.3 风系统方案设计计算 ......................................... 17

4.3.1 一次回风空调系统...................................... 17 4.3.2 夏季风量和冷量的计算.................................. 17 4.4 组合式空调机组选型 ......................................... 19 4.5 风管阻力计算 ............................................... 19 5.空调冷热源选型................................................... 24

5.1 冷热源分类 ................................................. 24

5.1.1 活塞式水冷冷水机组.................................... 24 5.1.2 螺杆式水冷冷水机组.................................... 25 5.1.3 离心式冷水机组........................................ 25 5.2 冷热源的确定 ............................................... 26

5.2.1 冷热负荷的计算........................................ 26 5.2.2 影响冷热源选择的因素.................................. 26 5.3 冷却塔选型 ................................................. 28

5.3.1影响冷却塔选择的因素 .................................. 28 5.3.2选定冷却塔 ............................................ 28 5.4 水泵选型 ................................................... 29

5.4.1 冷冻水泵.............................................. 29 5.4.2 冷却水泵.............................................. 31

6.致 谢........................................................... 33 7.参考文献......................................................... 34

1.建筑概况

本工程为上海市某商用中央空调系统设计。整栋建筑地下一层(层高

4.7m),地上21层,其中一层为大堂,二、三层为餐厅,四层为夜总会,五—七层为办公楼,八层为设备层(不予考虑),9-21层为客房(层高3.4m,窗下墙1.0m,窗1.7m,窗上墙0.7m)。(其余1-2层层高4.8m,窗下墙0.3m,窗4.3m,窗上墙0.5m;3-7层层高4.8m,窗下墙0.9m,窗2.1m,窗上墙1.8m.) 该建筑地下室总建筑面积为1067.5㎡,地上总建筑面积为20711m²。总空调面积为13938.4m²,任务层即第四层夜总会建筑总面积为1369㎡,空调总面积为951.6㎡。

该空调项目夏季总冷负荷为2443.1KW,冷负荷指标为175.3W/ m²。夏季任务层精算冷负荷为157.0KW,精算冷负荷指标为165.0W/ m²。

2.设计依据

2.1 设计主题

上海市某宾馆中央空调系统设计

2.2 设计任务

四层夜总会空调设计

包含冷负荷计算、空调方案选定、设备选型等

2.3 设计要求 2.3.1 设计原则

本设计属于商用中央空调设计,对空调区域没有特殊要求,按照参考文献【1】 ,参考文献【2】的要求进行设计;防火将会按照参考文献【7】的要求进行设计。

2.3.2 图纸要求

①主机房(冷冻机房)平面图;(A1)

②整栋楼空调水系统原理图;(整栋大楼,包括主机系统和末端系统,可分开画)

③任务所在层送回风管平面图(A2,全空气系统选择) ④空调机房平剖面图;

要求图纸能较好表达设计意图,符合制图标准和相关规范,主要图纸基本达到施工图深度,图纸总张数不少于4张,计算机绘图。

2.4 设计资料

2.4.1 土建条件

一、外墙

内表面水泥沙浆20厚,200厚加气混凝土,外表面瓷砖贴面20厚 二、内墙

150厚加气混凝土墙体,内表面为20厚水泥沙浆找平,面层涂多彩涂料 三、窗

铝合金窗框,单层5mm普通玻璃,内挂浅蓝色窗帘 四、楼板 1.客房

15厚1:2白水泥、石子水磨面层,地面上铺地毯。20厚1:23水泥沙浆找平,100厚钢筋混凝土楼板 2.办公及裙房

大理石面层,15厚水泥沙浆找平,100厚钢筋混凝土楼板 五、屋顶

40厚细石混凝土,三毡四油,冷底子油,20厚水泥沙浆,120厚沥青膨胀珍珠岩,一毡二油隔气层,冷底子油一道,20厚水泥沙浆找平,100厚钢筋混凝土屋面

六、种植屋面

200厚种植土(30%锯木,70%泥土),40厚细石混凝土,三毡四油,160厚沥

青膨胀珍珠岩,一毡二油隔气层,20厚水泥沙浆找平,100厚钢筋混凝土屋面 七、门

大门、侧门和公共部分内门均为铝合金,楼梯间、前室为木质防火门,其余为木门,尺寸详图

2.4.2 水源条件

以市政自来水管网为设计大楼的设计水源。

2.5 室外气象参数

根据参考文献【1】查得上海市室外气象参数,如下表2-1:

2.6 夏季室内设计参数

根据参考文献【1】,参考文献【6】查取室内设计参数,如下表2-2:

表2-2 四层夜总会夏季室内设计参数

3.负荷计算

3.1 围护结构冷负荷计算

3.1.1 外墙传热冷负荷

在日射和室外气温综合作用下,外墙和屋面的逐时冷负荷可按以下公式计算:

Qc(て)=AK(tc(て)-tR) (式3-1) 式中 Qc(て)_____外墙或屋面的逐时冷负荷,W; A_____外墙或屋面的面积,㎡;

K_____外墙或屋面的传热系数,W/(㎡*℃),可根据外墙和屋面的不同构造,查取系数;

tR_____室内计算温度,℃;

tc(て)_____外墙或屋面的逐时冷负荷计算温度,℃,其计算方法多样,计算过程也比较复杂,常用已有的计算结果,列表查取。

(1)因资料中给出的各维护结构的冷负荷温度值都是以北京地区气象参数为依据计算出来的。因此,对于不同地区,应对tc(て)值修正为tc(て)+△td。

其地点修正值△td可由参考文献【11】查得。

(2) 当外表面放热系数不等于18.6W/(㎡*℃)时,应将(tc(て)+△td)乘以表3-1中的修正值。

(3)考虑到城市大气污染中和、浅色的耐久性差,建议吸收系数一律采用ρ=0.90,即对tc(て)不加修正。但可经久保持建筑维护结构表面的中,浅色时,则tc(て)乘以表3-2所列的吸收系数修正值Kρ。

综上所述,外墙和屋面的冷负荷计算温度为: t1c(て)=(tc(て)+△td)Kα*Kρ

则冷负荷计算式应改为Qc(て)=AK(tc(て)+△td)Kα*Kρ-tR) (式3-2) 以北外墙为例,经计算北外墙面积为164.1㎡,由表3-1,3-2查出Kα,Kρ值,地点修正值△td,传热系数K,逐时冷负荷计算温度tc(て)均由参考文献【11】查得,室内计算温度tR已知,即可按式3-2算出相应的逐时冷负荷。计算结果如表3-3。

3.1.2 外窗冷负荷

(1)外窗逐时传热形成的冷负荷

在室内外温差作用下,通过外玻璃窗传热形成的冷负荷可按以下公式计算: Qc(て)=KwAw(tc(て)-tR) (式3-3) 式中 Qc(て)_____外玻璃窗的逐时冷负荷,W; Kw_____外玻璃窗的传热系数,W/(㎡*℃); Aw_____窗口面积,㎡;

tc(て)_____外玻璃窗的冷负荷温度的逐时值,℃。

1、Kw值要根据窗框等情况的不同加以修正,修正值Cw可由参考文献【11】查得;

2、式3-3中的值要进行地点修正,修正值△td可由参考文献【11】查得; 因此,式3-3相应的变为:

Qc(て)=CwKwAw(tc(て)+△td-tR) (式3-4) 以北外窗为例,计算得出窗口面积为10.08㎡,修正值△td,修正值Cw,传热系数Kw,冷负荷温度的逐时值tc(て)均可由参考文献【11】查得,室内计算温度tR已知。按式3-4计算出相应的遂时冷负荷,计算结果如表3-4。

(2)透过玻璃窗日射得热形成的冷负荷

透过玻璃窗进入室内的日射得热形成的冷负荷Qc(て)可按以下公式计算:

Qc(て)=CaAwCsCiDjmaxClq (式3-5)

式中 Qc(て)_____透过玻璃窗日射得热形成的冷负荷,W;

Aw _____窗口面积,㎡; Ca _____有效面积系数; Clq _____窗玻璃冷负荷系数; Cs _____窗玻璃的遮阳系数; Ci _____窗内遮阳设施的遮阳系数;

Djmax _____夏季各纬度带的日射得热因数最大值,W/㎡; 必须指出:Clq值按南北区的划分而不同,建筑地点在北纬27°30′以南的地区为南区,以北的地区为北区。

以北外窗为例,根据建筑物地理位置可知,上海属于北区,查取窗玻璃冷负荷系数Clq值,有效面积系数Ca,窗玻璃的遮阳系数Cs,窗内遮阳设施的遮阳系数Ci,日射得热因数最大值Djmax,可由参考文献【11】查得。按式3-5计算出相应的透过玻璃窗日射得热形成的冷负荷,计算结果如表3-5。

表3-5北外窗透入日射得热形成的逐时冷负荷

3.2 人体冷负荷计算

人体散热与人的性别、年龄、衣着、劳动强度以及周围环境(温、湿度)条件等多种因素有关。人体散发的潜热量和对流热量直接形成瞬时冷负荷,而辐射

散发的热量将会形成滞后冷负荷。因此,应采用相应的冷负荷系数进行计算。

为了设计计算方便,以成年男子的散热量为计算基础,而对于不同功能的建筑物中有各类人员(成年男子,女子、儿童等)不同的组成进行修正,为此,引入群集系数ψ,所谓群集系数是指人员的年龄构成、性别构成以及密集程度等情况的不同而考虑的折减系数。

人体显热散热引起的冷负荷计算式为:

Qc(て)=qsnψClq (式3-6) 式中 Qc(て)_____人体显热散热形成的逐时冷负荷,W; qs_____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; ψ_____群集系数;

Clq _____人体显热散热冷负荷系数,计算时应注意其值为从人员 进入房间时算起到计算时刻的时间;

但应注意:对于人员密集的场所(如电影院、剧院、会堂等),由于人体对围护结构和室内物品的辐射换热量相应减少,可取Clq =1.0。

人体潜热散热引起的冷负荷计算公式为:

Qc=qlnψ (式3-7) 式中 Qc_____人体潜热散热形成的冷负荷,W;

ql_____不同室温和劳动性质成年男子潜热散热量,W; n,ψ _____同式3-6

根据各类建筑人员密度的不同,在参考文献【6】查取人员密度,概算设计层总人员数量,计算结果如下表3-6。

表3-6四层夜总会人员数量概算

qs值,ql值,群集系数ψ,人体显热散热冷负荷系数Clq均可由参考文献【11】查得,可按式3-6,式3-7计算出相应的遂时冷负荷。计算结果如表3-7。

表3-7 人体散热引起的冷负荷 3.3 照明冷负荷计算

根据照明灯具的类型和安装方式的不同,其逐时冷负荷计算式分别为: 白织灯 Qc(て)=1000NClq (式3-8) 荧光灯 Qc(て)=1000n1n2NClq (式3-9)

式中 Qc(て)_____灯具散热形成的逐时冷负荷,W; N_____照明灯具所需功率,KW;

n1_____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n1=1.0; n2_____灯罩隔热系数,当荧光灯罩上部穿有小孔(下部为玻璃 板),可利用自然通风散热于顶棚内时,取n2=0.5-0.6; 对荧光灯罩无通风孔者,则视顶棚内通风情况取n2=0.6-0.8;

Clq _____照明散热冷负荷系数,计算时应注意其值为从灯开时刻算 起到计算时刻的时间;

根据各类建筑照明功率的不同,在参考文献【6】查取照明功率,概算设计层照明功率,计算结果如下表3-8。

因建筑物采用荧光灯,根据设计层功能需要,灯具应为暗装,采用(式3-9)计算照明负荷。镇流器消耗功率系数n1,灯罩隔热系数n2,照明散热冷负荷系数 Clq 均可由参考文献【11】查得,按(式3-9)计算结果如表3-9。

表3-9 四层夜总会照明散热形成的冷负荷

3.4 新风冷负荷计算

夏季,空调新风冷负荷按下式计算:

Qc.o=Mo(ho-hR) (式3-10) 式中 Qc.o_____夏季新风冷负荷,KW; Mo_____新风量,kg/s;

ho_____室外空气的焓值,KJ/kg; hR_____室内空气的焓值,KJ/kg;

其中,室外空气的焓值ho根据上海市气象资料,室内空气的焓值hR根据设计参数在参考文献【9】查得,根据参考文献【6】查取新风量指标,计算出新风量。按(式3-10)计算结果如下表3-10。

表3-10 四层夜总会新风冷负荷

3.5 湿负荷计算 3.5.1 人体湿负荷

人体散湿量可按下式计算:

mw=0.278nψg*10-6 (式3-11) 式中 mw_____人体散湿量,kg/s;

g_____成年男子的小时散湿量,g/h; n,ψ _____同式3-5

其中,室内全部人数n,群集系数ψ在式3-5,3-6处已知,成年男子的小时散湿量g由参考文献【11】查得,按(式3-11)计算结果如下表3-11。

表3-11 四层夜总会人体湿冷负荷

3.5.2 新风湿负荷

房间的新风湿负荷可按下式计算:

Wd,w =ρGw(dw-dn)0.001 (式3-12) 式中 Wd,w_____新风湿负荷,kg/h; ρ_____空气密度,kg/m3; Gw_____新风量,m3/h;

dw_____室外空气计算含湿量,g/kg; dn_____室内空气计算含湿量,g/kg。

根据表3-10已知新风量Gw,室外空气计算含湿量dw,室内空气计算含湿量dn可由参考文献【9】查得,按(式3-12)计算得出新风湿负荷为78.9kg/h。

3.6第四层夜总会精算负荷计算表

表3-12为第四层夜总会精算的冷负荷结果。详细计算过程见(附录一) 《四层夜总会夏季空调负荷计算表》

3.7 其余楼层概算负荷表

空调概算指标,是指算到建筑物中每一平方米空调面积所需制冷机或空调器的冷负荷值。根据参考文献【3】查取不同类型房间的冷负荷指标,概算楼层负荷。下表3-13为各楼层负荷汇总,详细过程见(附录二) 《各楼层负荷概算表》 。

4.风系统方案比选

4.1 风系统分类对比

空调系统按负担室内空调负荷所用介质分为全空气系统、空气-水系统、全水系统和制冷剂系统。根据此次设计建筑物的构造及功能,选择常用的两种系统来对比说明。

4.1.1 全空气系统

全空气系统运行时,冷、热介质不进入被空调房间,而只进入空调机房,因此,被空气调节房间的冷、热量全部由经过处理的冷、热空气负担。

全空气系统的特点:

(1)空调与制冷设备可以集中布置在机房,机房面积较大,层高较高。空调与制冷设备集中安设在机房便于管理和维护;

(2)可以严格控制室内的温度与湿度,能满足较高的室内环境参数要求,可以用两级过滤,可以保证良好的空气品质;

(3)可以根据室外气象参数的变化和室内负荷变化实现全年多工况节能运行调节,充分利用室外新风减少与避免冷热抵消,减少冷冻机运行时间;

(4)由于风道尺寸大,所占空间也多。送风动力大,与空气-水方式比较耗电多,空调机房较大,难以设置。

(5)适用于较大空间,设备维护费较其他方式经济;

(6)房间只有风道,其检修工作量极小,也便于施工过程中的修改变动。

4.1.2 空气-水系统

空气-水系统是指空气与作为冷、热介质的水同时送进被空气调节房间,空

气解决房间的通风换气或提供满足房间最小卫生要求的新风量,水则通过房间内的小型空气处理设备而承担房间的冷、热量及湿负荷。常用风机盘管加新风机组,

房间内的冷、热负荷和新风的冷热负荷由风机盘管和新风机共同承担,这种方式可减少机房面积,降低建筑空间。但风机盘管机组的过滤能力与去湿能力差,无法满足室内卫生要求,同时水管多,漏水可能性大,凝结水管排放困难,不利于装修,维修也不方便。

风机盘管加新风系统的特点:

(1)布置灵活,可以和集中处理的新风系统联合使用,也可以单独使用,各空调房间互不干扰,可以独立地调节室温,并可随时根据需要开停机组,各房间之间不会相互污染。节省运行费用,灵活性大,节能效果好;

(2)与集中式空调相比不需回风管道,节约建筑空间;

(3)机组部件多为装配式、定型化、规格化程度高,便于用户选择和安装; (4)分散布置敷设各中管线较麻烦,维修管理不方便,无法实现全年多工况节能运行调节;

(5)适用于旅馆、公寓、医院、办公楼等高层多层的建筑物中,需要增设空调的小面积多房间建筑室温需要进行个别调节的场合。

4.2 风系统方案确定

本设计为上海市某宾馆中央空调设计,四层由夜总会、桑拿房、休息室、健身房、包间及配套房间组成。对于夜总会、桑拿房、休息室、健身房这种大区域,适合采用全空气系统,其余配套房间若考虑单独使用,则可以参考风机盘管加新风系统。但是本层大多数区域为大空调区域,则全部采用全空气系统。

本设计采用全空气系统有以下优点:

一、四层有预留机房位置,消声隔振比较容易,且效果较好;

二、采用全空气系统能满足对空气的各种处理要求,且便于集中调节和维护保养;

三、室内空气质量容易得到保证和控制。初投资和运行费用较小,新风量调节比较方便且使用寿命长。春秋季可实现全新风送风,节约能源,降低运行费用;若采用风机盘管加新风系统,则需要在大堂和酒吧等大空间布置较多的设备台数,致使维护工作量加大,漏水可能性较大,且维修很不方便,所以,四层夜总会不考虑风机盘管加新风系统。

至于其他楼层,可根据建筑的构造及功能选择空调系统方案,一层大堂和二~三层餐厅可以选择全空气系统,而五~七层办公室和九~二十一客房属于小空调区域,为方便用户分别控制,可以选择风机盘管加新风系统。

4.3 风系统方案设计计算

4.3.1 一次回风空调系统

四层夜总会的全空气系统采用一次回风;夏季,空调设备先将室外新风(W)和部分室内回风(N)混合后的空气(C)处理到机器露点(L),然后由风机提供动力,将其通过送风管道和送风口送入空调房间,吸收余热余湿后变为室内状态(N),再从回风口排出室外,其中部分回风通过回风管道返回到空调设备处理使用。完整的空气处理流程如下:

图4-1 一次回风空调系统流程图

4.3.2 夏季风量和冷量的计算

根据附录一可以查出四层夜总会的冷负荷为157kw,湿负荷为114.9kg/h,

即0.032kg/s;室内状态点N(Tn=26℃,ψn=65%),室外状态点W(Tw=34.6℃,Ts=28.2℃),具体计算过程如下:

1、绘制h-d图;

图4-2 一次回风空调系统空气处理过程

2、在h-d图上确定室内状态点N和室外状态点W,并作NW的连线;

3、计算热湿比;

ε= Q/W =4906 kj/kg

在h-d图上过N点作ε=4906 kj/kg的直线; 4、确定送风状态点O;

根据室温允许波动范围,查工艺性空调的送风温差与换气次数确定送风温差Δt0=8℃,则送风温度to=26℃-8℃=18℃。在h-d图上,通过N点作ε=4906 kj/kg的直线,与t=18℃的等温线相交,其交点即送风状态点O,查h-d图得ho=47kj/kg,do=11.2g/kg;

5、确定机械露点L;

过O点作do=11.2g/kg的等湿线,与ψ=95%的等相对湿度线相交得L点,查h-d图得,tl=16.5℃,hl=45kj/kg;

6、确定一次混合状态点C;

查h-d图得,hw=87kj/kg,hn=60kj/kg 取新风比m=15%得

m=(hc-hn)/(hw-hn)=15% 可得混合状态点C的焓为hc=64.05kj/kg

作hc=64.05kj/kg的等焓线,与室内状态点N和室外状态点W的连线NW相

交既得混合状态点C;

7、计算消除余热所需要的送风量;

Qm=q/(hn-ho)=12kg/s 即送风量为36000m3/h;

8、计算处理空气所需要的冷量

Qo=Qm(hc-hl)=230.5kw

4.4 组合式空调机组选型

四层夜总会的冷量为230.5kw ,送风量为36000m3/h,根据以上参数查取参考文献【12】选择型号为MBD2719的组合式空调机组一台,设备参数如下表4-1:

表4-1 MBD2119组合式空调机组基本参数

4.5 风管阻力计算

1、绘制系统的轴测图,对风管进行编号,确定最不利环路,由图纸可知最不利环路为1-2-3-4-5-6-7-8-9-10-11-12-13,如下图4-3:

图4-3 风管轴测图

2、选定流速,确定各管段的断面尺寸及长度; 1)沿程阻力部分:

查参考文献【9】及借助鸿业暖通画图软件,得出各管段的比摩阻,计算出各管段的沿程阻力,计算结果如下表4-2:

表4-2 风管沿程阻力计算表

2)局部阻力部分:

① 风口:查参考文献【9】,得出局部阻力系数,用局部阻力公式z=0.5ζρv2计算。

② 渐缩管:查参考文献【9】,得出局部阻力系数,用局部阻力公式z=0.5ζρv2计算。

③ 90°弯头、分叉三通、四通:查参考文献【9】,得出局部阻力系数,用局部阻力公式z=0.5ζρv2计算。

④ 风量调节阀:查参考文献【9】,得出局部阻力系数,局部阻力公式z=0.5ζρv2计算。

计算结果如下表4-3:

表4-3风管局部阻力计算表

管段总阻力=管段沿程阻力+管段局部阻力,计算如下表4-4:

表4-4风管阻力计算表

4、风机风量、风压

系统总阻力即最不利环路1-2-3-4-5-6-7-8-9-10-11-12-13的总阻力,由上表表4-4可知,为754.71pa。考虑到安全因素,增加15%的风压,则选风机所需要参考的风压值为868pa,考虑到系统可能漏风,风量按增大10%来算,则选风机所需要的参考风量值为39600m3/h。

5.空调冷热源选型

5.1 冷热源分类

空调冷热源主要分为以下几类:活塞式水冷(风冷)冷水机组、螺杆式水

冷(风冷)冷水机组、离心式水冷(风冷)冷水机组以及溴化锂吸收式冷水机组,以下主要介绍水冷冷水机组。

5.1.1 活塞式水冷冷水机组

活塞式水冷冷水机组主要采用活塞式全封闭、半封闭式的压缩机,单台或多

台并联使用。这种机组主要应用于中小制冷量的场合。

该机组的特点有:

(1)装置简单,有独立的油系统;

(2)使用普通的金属材料,加工容易,造价低; (3)采用多机头能量调节较灵活; (4)运动部件多、寿命不长; (5)运动惯性大、振动大;

(6)单机制冷量不大,且单位制冷量的重量大。

5.1.2 螺杆式水冷冷水机组

螺杆式冷水机组作为空调用冷源已得到广泛的应用,这种机组的制冷量一般从300KW到1300KW,主要应用于中型制冷量的场所。

该机组的特点有:

(1)结构简单,不需要大的检修空间; (2)机组运转部件少,振动小;

(3)基础简单因而基建造价低,安装调试及运行调节比较方便; (4)机组重量轻、单机制冷量大、易损件少、零部件少、运行可靠; (5)缸内无余隙容积和吸排气阀片,具有较高的容积率; (6)该机组对湿冲程不敏感,无液击的危险、能量调节方便。

5.1.3 离心式冷水机组

离心式冷水机组已从单级离心式发展到三级离心式,主要用于制冷量在500KW以上的大型制冷空调系统中。

该机组的特点有:

(1)单机制冷量大、结构紧凑; (2)单位制冷量大;

(3)叶轮作旋转运动、运转平稳、振动小噪声低;

(4)无吸排气阀等易损件,寿命长、性能系数高且性能可靠,调节方便; (5)机组受转速的影响较大,随着转速减小,制冷量急剧下降;

(6)运行工况偏离设计工况时,效率下降;

(7)过高的冷凝温度和过低的负荷下均易发生喘振现象。

5.2 冷热源的确定

5.2.1 冷热负荷的计算

空调冷热源设备总负荷Q:

Q=ΣQ×n (式5-1)

式中:ΣQ______空调未考虑同时使用系数的冷热负荷

n______同时使用系数,一般推荐取0.5~0.7。但考虑此次项目同

时使用系数偏大,本工程取同时使用系数0.9。

5.2.2 影响冷热源选择的因素

(1)制冷量:制冷量在116KW以下的宜选用水冷或风冷的小型活塞式或涡旋式机组,制冷量在116-350KW之间的宜选用中小型的螺杆式制冷机;制冷量在350-580KW的宜选用中型的螺杆式或溴化锂吸收式制冷机,制冷量在580-1163KW之间的宜选用较大型的螺杆式、离心式或吸收式制冷机;制冷量在1163KW以上的,宜选用大型的离心式制冷机或吸收式制冷机。

(2)制冷机的COP值:在选择制冷机时,在相同制冷量的前提下,应尽量选用COP值较大的制冷机。

(3)水温要求:对于一般的舒适性空调,冷媒水的供水要求一般为7℃,常规离心式、螺杆式、活塞式制冷机均可以选用;当冷媒水温要求不低于5℃时,

也可选用溴化锂吸收式制冷机,蒸汽型或直燃型。

(4)当地水源条件:若所在地水资源缺乏,或水质十分差,应选用风冷冷水机组、风冷热泵机组和风冷模块式冷水机组,若有较丰富水源,宜采用价格较便宜的水冷冷水机组或冷热水机组。

(5)空调工程初投资及运行费用:在相同制冷量下,国产的离心式、螺杆式、活塞式冷水机组(冷热水机组)价格较便宜,进口机则较贵。从运行费用上看,同样制冷量,蒸汽型吸收式冷水机燃煤型机组耗电少,燃料费较直燃机少,故运行费用最低;离心式冷水机耗电量较直燃机多,但无燃料费,所以与直燃机比运行费用也较低;风冷活塞式冷水机、风冷模块化机组耗电量大、电费高,虽然无燃料费,但运行费用仍可能是最高的。

(6)制冷机可靠性及制冷量的调节:从制冷量的调节上看,螺杆式冷水机组和吸收式冷水机组较好,离心式冷水机组在高压头及制冷量较小的情况下易发生喘振,活塞式冷水机组制冷量调节性较差。

(7)机组的振动及噪声:对于有噪声要求的空调工程尽量采用低噪声机组,在机组安装时应采取消声及减振措施。

(8)机房的面积及净空高度:对于无机房的空调工程,宜采用风冷冷水机组和风冷热泵机组。对于面积较小,净空高度较低的机房宜选用外形尺寸较小的冷水机组。

5.2.3 确定冷热源

根据空调项目冷负荷及冷热源的影响因素,结合上海市的地理条件。本空调项目选用满液式螺杆冷水机组作为系统的冷热源设备,参考文献文献【12】列出设备参数,如下表5-2:

表5-2 MWSF2400螺杆冷水机组基本参数

5.3 冷却塔选型

5.3.1影响冷却塔选择的因素

(1)安装条件:一般来讲,圆型逆流式冷却塔换热效率高,但高度较高,方形横流式冷却塔占地少,高度也低,便于安装,但换热效率小一些。

(2)进出口温差:选择普通型、中温型、高温型冷却塔。

(3)噪声要求:居民住宅区、文教区等特殊建筑物,选用低噪声的冷却塔。 (4)承重:屋顶或楼面的冷却塔,需考虑重量是否在建筑结构承载范围内。

5.3.2选定冷却塔

冷却水流量W是一个选择冷却塔的重要参数。

W=Qc/c(tw1-tw2) (式5-2) 式中 W______冷却水流量,kg/s;

Qc______冷却塔排走的热量KW,可近似按下式计算:

蒸气压缩式冷水机组Qc=Qo*1.3,吸收式冷水机组Qc=Qo*2.5 Qo______制冷机的制冷量,kw;

C______水比热容,常温下C=4.2kj/(kg*℃) tw1-tw2______冷却塔进出水温差(℃)

蒸气压缩式冷水机组 取4-5℃,吸收式冷水机组 取6-9℃。

由式5-2可得,W=138.3kg/s,即496.5m3/h。与冷水机组的W值比较,选择大的。制冷机的水流量为446.2m3/h,所以空调系统冷却塔流量选取496.5m3/h。综合考虑,选择两台水流量250m3/h的圆形冷却塔,参考文献【12】列出设备参数,如下表5-3:

表5-3 MD-250B冷却塔参数

5.4 水泵选型

5.4.1 冷冻水泵

1、确定水泵的型式

由于机房位置有限,采用单吸立式离心泵。 2、确定水泵扬程P,流量L (1)水泵流量

L=1.2Lmax (式5-3) 式中 L_____水泵流量,m3/h; 1.2_____附加系数; Lmax_____最大流量,m3/h。 计算得出, L=460.3m3/h

(2)冷冻水泵扬程

P=1.2Hmax (式5-4)式中 P_____水泵扬程,Pa; 1.2_____附加系数;

Hmax_____管网中最不利环路总阻力损失,mH2O。

(1)确定最不利环路: (2)确定各管段管径d:

d=10(式5-5) 式中 w_____管内水流量,m³/h;(由各楼层的冷量估算出所选设备,然后 得出水量);

v_____管内水截面流速,m/s;

水管轴侧图如下图5-1:

图5-1 冷冻水流程图

(3)计算管路阻力

Hmax=Hf+Hd+Hm (式5-6) 式中 Hf_____最不利环路沿程阻力头损失,pa; Hd_____局部阻力头损失,pa;

Hm_____设备的阻力头损失,由参考文献【12】查出,pa;

Hf=RL (式5-7) 式中 R_____单位管长的摩擦阻力,又称比摩阻,Pa/m; L_____管段长度,m;

Hd=ξρv2/2 (式5-8) 式中 ξ_____局部管件阻力损失系数; ρ_____冷冻水密度;

冷冻水水管阻力计算结果如下表5-4:

表5-4冷冻水管阻力计算表

根据表5-2冷水机组蒸发器水流量计算得出水泵总流量为370.8m3/h和压头损失P=38.7×1.2=46.4mH2O可以选择三台150-400(I)的立式水泵,形式采用两用一备,设备参数如下表5-5:

5.4.2 冷却水泵

(1)确定最不利环路: (2)计算管路阻力

阻力损失计算方法如下:

Hmax=Hf+Hd+Hm+Hs+Ho (式5-8)

式中 Hf,Hd,Hm_____同上式5-6;

Hs_____冷却塔水塔中水提升高度;

Ho_____冷却塔喷嘴的喷雾压头(一般为5mH2O);

图5-2 冷却水流程图

冷却水管阻力计算结果如下表5-6:

表5-6 冷却水水管阻力计算表

根据表5-2冷水机组蒸发器水流量计算得出水泵总流量为446.2m3/h和压头损失P=23.3×1.2=28.0mH2O,可以选择三台200-315的立式水泵,形式也采用两用一备,设备参数如下表5-7:

表5-7 冷却水泵参数

6.致 谢

大学即将结束,毕业设计作为我最后的答卷,对我的意义颇深。在这里,特别感谢一下王春艳老师,感谢她无私的帮助和指点,让我才能更好的完成这份毕业设计。

在毕业设计的过程中,遇到过很多的不懂,通过老师,同学的耐心讲解和自己查阅相关书籍,明白并收获了不少知识。从设计开始的计算负荷、选设备、确定空调方案、水方案、绘制图纸、阻力计算、辅助设备选取、设计说明书的编写,经历了从不懂到逐渐懂的过程。通过毕业设计,巩固了以前学过的知识,更系统的,全面的运用到了学过的知识,也让我对空调系统有了比较完整的认识,对整个系统的流程有了概念,有了方向。因为自身专业知识水平有限,工作经验缺乏,设计中有很多的不足之处,还请老师多加批评并指出。

通过这次毕业设计,使我认识到了自己还有很多的不足,在以后的时间里,无论是工作中,还是生活中都应该加倍的学习。只有不断的学习,才能有不断的进步,我相信在不久的将来,一切都会越来精彩!

7.参考文献

[1]《采暖通风与空气调节设计规范》GB50019-2003 中国计划出版社 [2]《采暖通风设计手册》 中国建筑工业出版社,1998 [3]《民用建筑和房间空调负荷概算指标》

[4]《实用供热空调设计手册》 中国建筑工业出版社 1993.1 [5]《高层民用建筑设计防火规范》GB50045-95 北京 中国计划出版社 [6]《公共建筑节能设计标准》GB500189-2005 中国计划出版社 [7]《建筑设计防火规范》GBJ16-87 2001版 北京 中国计划出版社 [8]《建筑设备施工安装通用图集91B6-空调与通风工程》华北标办1993 [9]《空气调节》教材 [10]《空调用制冷技术》教材

[11]其它相关的设计规范、标准及手册 [12]有关产品、设备样本等


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