土木建筑学院 课程设计（论文）说明书 课程名称： 《暖通空调》（2 ）课程设计 设计题目： 空调通风设计 专 业：建筑环境与设备工程 班级： 2009-1 设 计 人： 指导教师： 山东科技大学土木建筑学院 2013 年 1 月 10 日 课程设计任务书 专业（方向）： 建筑环境与设备工程 班级： 2009-1 学 生 姓 名： 学号： 一、 课程设计题目： 空调通风设计 二、 原始资料：（1）室内设计参数：夏季房间温度，相对湿度；每个人的最小新风量， 墙体材料即围护结构传热系数，各个地区的温度等修正值。（2 ）气象资料：夏季空 调室外计算湿球温度，日平均干球温度，平均风速。（3 ）建筑资料：总平面图、各 楼层平面图、总剖面图（4 ）设计地区：济南市。 三、 设计应解决下列主要问题： 空调通风设计：（1）冷负荷计算；（2 ）新风负荷计算；（3 ）方案确定；（4 ）设备及附件选 择；（5 ）空调系统的气流组织设计；（6 ）空调水系统的设计；（7 ）绘制风管平面图、水管 平面图；（8 ）水管轴测 图。 四、 设计图纸： （1）空调系统风管平面布置 图 1 张。（2 ）空调系统水管平面布置 图 1 张。（3 ）空调系统 风管轴测 图 1 张。 五、命题发出 日期： 2012.12.31 设计应完成 日期： 2013.1.18 设计指导人（签章 ）： 系 主 任 （签章 ）： 日期： 年 月 日 指导教师对课程设计评语 指导教师（签章）： 系 主 任（签章）： 日期： 年 月 日 目 录 绪论…………………………………………………………………………………………1 1 空调设计原始资料……………………………………………………………………2 1.1 夏季空调室内设计参数…………………………………………………………………2 1.2 气象资料……………………………………………………………………………2 1.3 建筑资料…………………………………………………………………………………2 1.4 设计地区…………………………………………………………………………………2 1.5 其他资料 ………………………………………………………………………………2 2 房间空调负荷计算…………………………………………………………………………3 2.1 夏季建筑维护结构冷负荷的计算…………………………………………………3 2.1.1 外墙逐时传热形成的冷负荷的计算……………………………………………3 2.1.2 外玻璃窗逐时传热形成的冷负荷的计算………………………………………4 2.1.3 地面传热形成的冷负荷…………………………………………………………5 2.2 透过玻璃窗的日射得热形成的冷负荷的计算方法……………………………………5 2.2.1 日射得热因数…………………………………………………………………5 2.2.2 透过玻璃窗日射得热形成的冷负荷的计算方法………………………………6 2.3 室内热源散热引起的冷负荷…………………………………………………………… 6 2.3.1 照明散热形成的冷负荷……………………………………………………6 2.3.2 人体散热形成的冷负荷…………………………………………………………7 3 新风负荷及新风量的确定…………………………………………………………11 4 湿负荷的确定…………………………………………………………………………13 4.1 人体散湿量………………………………………………………………………………13 5 空调方案的确定……………………………………………………………………13 5.1 方案的选择………………………………………………………………………13 5.2 空调水系统形式……………………………………………………………………13 5.3 空调风系统形式……………………………………………………………………13 6 空调设备的选择……………………………………………………………………13 6.1 设备选型………………………………………………………………………… 13 6.1.1 风机盘管选型……………………………………………………………… 13 6.1.2 新风机组选型…………………………………………………………………15 7 空调系统的气流组织……………………………………………………………15 7.1 气流分布………………………… ……………………………………………15 7.1.1 气流组织的形式……………………………………………………………15 8 空调系统的水力计算…………………………………………………………………16 8.1 空调系统风系统的水力计算…………………………………………………………16 8.1.1 风管的选型计算………………………………………………………………16 8.1.2 风管的压力损失计算…………………………………………………………16 8.1.3 风管的水力计算过程…………………………………………………………16 8.2 空调系统水系统的水力计算…………………………………………………………19 8.2.1 管道阻力计算…………………………………………………………………19 8.2.2 管段水力计算…………………………………………………………………19 9 空调系统的消声减震及管材与保温……………………………………………22 9.1 消声………………………………………………………………………………………22 9.1.1 噪声控制要求…………………………………………………………………22 9.1.2 噪声控制措施…………………………………………………………………22 9.2 减震……………………………………………………………………………………22 9.2.1 减震措施 ……………………………………………………………………22 9.2.1.1 设备隔振………………………………………………………………22 9.2.1.2 管路隔振………………………………………………………………22 9.3 管材…………………………………………………………………………………………22 9.4 保温…………………………………………………………………………………23 课程设计总结…………………………………………………………………………24 参考文献………………………………………………………………………………25 绪论 本设计为杭州市某综合楼空调系统设计，我小组只负责设计第四层，该层由大会议室、 国教办、科长室、资料室、职工室、助理室、干事室、接待室、办公室、音控室、卫生间 组成。该综合楼总建筑面积 9893 平方米，其中：地上建筑面积 8182 平方米，地下建筑面 积 1711 平方米。 夏季设计冷负荷为 89205W 。此次设计的主要内容有：该层各房间冷负荷的计算，新 风量及新风负荷的计算, 空调方案确定 设备的选型计算 空调系统的气流组织设计， 系 , , 水 统设计 系统、水系统（或制冷剂系统）的水力计算。管道保温、系统消声减震和自动控 ， 制系统的设计。 在设计中，采用冷负荷系数法计算出了各空调房间夏季冷负荷并计算出了湿负荷、新 风负荷；通过查阅资料，比较各种空调系统方式，确定了各房间采用空气—水系统，利用 假定流速法进行 了风系统和水系统的水力计算；在设计中，采用方形散流器送风并进行 了 气流组织计算；通过查看各种厂家产品样本，选择了空气处理设备，最后进行了管道保温、 系统消声减震设计及自控系统的设计。 关键词：空调系统、空气—水系统、风机盘管、气流组织、新风机组 1 空调水系统设计原始资料 1.1 夏季空调室内设计参数 由《实用供热空调设计手册第二版（下册）》查的该杭州综合楼各个房间的夏季空调室 内温度、相对湿度、人员所需最小新风量，具体资料如下表： 最小新风 相对湿 温度℃ 量 度％ 3 m /(h.p) 办公室 27 60 30 库房 27 60 30 包厢 27 60 30 厨房 27 60 30 餐厅 27 60 30 1.2 气象资料 济南市夏季空调室外 计算湿球温度：270 C 日平均干球温度：31.2 0 C 夏季平均风速：2.8m/s 相对湿度：56% 1.3 建筑资料 该综合楼总建筑面积 9893 平方米，其中： 地上建筑面积 8182 平方米，地下建筑面积 1711平方米 建筑楼总平面图及各个楼层平面图，及总剖面图。（详见规划图纸） 1.4 设计地区 济南市 1.5 其他资料 湿空气焓湿图及相关规范 2 房间空调冷负荷的计算 2.1 夏季建筑围护结构的冷负荷 2.1.1 外墙逐时传热形成的冷负荷的计算 （1）目前，在我国常用冷负荷系数法计算空调冷负荷。根据规范要求，空调冷负荷 计算必须按照非稳态传热计算，即计算出室内各种扰量形成的逐时冷负荷，再进行叠加 ， 取最大值作为房间的设计冷负荷。 下面以休息室作详细说明： 在日射和室外气温综合作用下，外墙的逐时冷负荷可按下式计算： Q 。 =AK(t -t ) (公式 2-1) c() c () R 式中：Q 。 —外墙屋面的逐时冷负荷，W； c() A—外墙的面积，㎡； K—外墙的传热系数，W/(㎡. ℃)；,可根据外墙的不同构造在课本附录 2-2 和 2-3 中查取； t —室内计算温度，℃； R t —外墙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， c () 常用已有的计算结果，列表查取。可根据课本附录2-4 和 2-5 由不同的外墙类型查取。 由于课本中附录2-4 和附录 2-5 中给出的各围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，对于杭州该综合楼的设计要对t 进行修正，有其他 c () 资料查的修正值为 2.2 。 对于休息室北外墙来说，19：00 时， t 为 31.8 ℃， t 为 24 ℃. c () R 温度修正值为 t +△t =31.8+2.2=34℃. c () d （2）当外表面放热系数不等于 18.6W/(㎡. ℃)时，应将（t +△t ）乘以下表中的 c () d 修正值。 外表面放热系数修正值k   14.2 16.3 18.6 20.9 23.3 25.6 27.9 30.2 w W/(㎡. ℃) k 1.06 1.03 1.0 0.98 0.97 0.95 0.94 0.93  对于该休息室北外墙k 取 1。   （3）考虑到城市大气污染和中、浅色的耐久性差，建议吸收系数一律采用 =0.90， 即对 t 不加修正。但可经久保持建筑围护结构表面的中浅色时，则 t 乘以下表中所列 c () c () 的吸收系数修正值k 。  颜色 类别 外墙 屋面 中色 0.97 0.94 浅色 0.94 0.88 该设计中选用的k 为 0.94。  综上所述，外墙的冷负荷计算温度为： t t t k k = （ +△ ） 公式（2-2）  c( )1 c () d   则冷负荷计算式应改为： 。 Q =AK （t -t ） 公式（2-3） c()  c( )1 R t t t k k 对于休息室北外墙 19：00 来说， =（ +△ ） =（31.8+2.2）×1×0.94=31.96  c( )1 c () d   又北外墙的面积为 0.6 ×3 ×4.5=8.1 ，由建筑结构材料查的墙体传热系数为 K=0.9 W/(㎡. ℃) 。 所以Q =AK （t -t ）=8.1×0.9×（31.96-24）=58.03w。 c()  c( )1 R 同理可以算出一天 24 小时的北外墙的逐时传热形成的冷负荷量。 2.1.2 外玻璃窗逐时传热形成的冷负荷的计算 （1）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下式计算： Q 。 K A t t = （ - ） （公式2-4） c() w w c () R 式中 Q 。 —外玻璃窗的逐时冷负荷，W； c() K —外玻璃窗传热系数，W/ (㎡. ℃)； A w—窗口面积，㎡； w t —外玻璃窗的冷负荷温度的逐时值，℃可由课本附录 2-10 查的。 c () 必须指出： A、对于课本附录 2-7，附录 2-8 中的K 值要根据窗框等情况的不同加以修正，修正值c w w 可从课本附录 2-9 中查的。 B、对于课本附录 2-10 中的值要进行地点修正，修正值△t 可从课本附录 2-11 中查的。 d 因此 ，式（2-4）相应的可变为： Q 。 c K A t t t = （ + - ） （式2-5） c() w w w c () d R 对于休息室北外窗来说： 根据休息室墙体结构材料即=8.7 W/ (㎡. ℃)、=18.62 W/ (㎡. ℃)，由课本 K i 0 附录 2-8 查的 =3.01 W/ (㎡. ℃)。对于玻璃窗传热系数的修正值取为 1.由课本附录 w 2-10 查出玻璃冷负荷计算温度为t 19：:00 时 30.8℃，且由玻璃窗得知A =44.55 ㎡. c () w 根据式（2-5）计算，如下： Q 。 c K A t t t = （ + - ）=3.01×44.55×（30.8+3-24）=1314w。 c() w w w c () d R 2.1.3 地面传热形成的冷负荷 对于舒适型空调，夏季通过地面传热形成的冷负荷所占的比例很小，可以忽略不计。 因此对于该杭州市综合楼来说，房间内部都是舒适性空调，因此可以忽略地面传热形 成的冷负荷。 2.2 透过玻璃窗的日射得热形成冷负荷的计算方法 2.2.1 日射得热因数 透过玻璃窗进入室内的日射得热分为两部分，即透过玻璃窗直接进入室内的太阳辐射 热 q 和窗玻璃吸收太阳辐射后传入室内的热量 q t a。 由于窗的类型、遮阳设施、太阳入射角及太阳辐射强度等因素的组合太多，无法建立 太阳辐射得热与太阳辐射强度之间的函数关系，于是采用一种对比的计算方法。 采用 3mm 厚的普通平板玻璃作为 “标准玻璃”，在=8.7 W/ (㎡. ℃)、=18.62 i 0 W/ (㎡. ℃)条件下，得出夏季（以七月份为代表）通过这一“ 标准玻璃”的日射得热量 q 和 q 值，两者相加得 t a D q +q = 公式（2-6） j t a 称 D 为日射得热因数。 j 考虑到在非标准玻璃情况下，以及不同窗类型和遮阳设施对得热的影响，可对日射得 热因数加以修正，通常乘以窗玻璃的综合遮挡系数 C 。 c.s C =C C 公式（2-7） c.s s i 式中 C —窗玻璃的遮阳系数，定义为 C = 实际玻璃的日射得热 ，有附录 2-13 查的； s s 标准玻璃的日射得热 C —窗内遮阳设施的遮阳系数，由课本附录 2-14 查的。 i 2.2.2 透过玻璃窗日射得热形成冷负荷的计算方法 透过玻璃窗进入室内的日射得热形成的逐时冷负荷 Q 。 按下式计算：  c( ) Q 。 =C A C C D C 公式（2-8）  c( ) a w s i jmax LQ 式中 A —窗口面积，㎡； w C —有效面积系数，由课本附录 2-15 查的； a C —窗玻璃冷负荷系数，无因次，有课本附录 2-16~附录 2-19 查的。 LQ 对于休息室北外窗来说， 有效面积系数由课本附录 2-15 查的 C 为 0.75，则窗口有效面积为： a A =3.3 ×4.5×3×0.75=33.41 ㎡ w 由课本附录2-13 和 2-14 查的 C =C C =0.86 c.s s i 并由课本附录 2-12 查的 D 为 115，对应 19:00 时 C 为 0.38，所以由公式（2-8） jmax LQ 得 Q 。 =C A C C D C =33.41×0.86×115×0.38=1256w  c( ) a w s i jmax LQ 对于各个时刻的详细数据如表 2-1： 2.3 室内热源散热引起的冷负荷 室内热源散热主要指室内工艺设备散热、照明散热、和人体散热三部分。室内热源散 热包括显热和潜热两部分。潜热散热作为瞬时冷负荷，显热散热中心以对流形式散出的热 量成为瞬时冷负荷，而以辐射形式散出的热量则先被维护结构表面所吸收，然后再缓慢地 逐渐散出，形成滞后冷负荷。因此，必须采用相应的冷负荷系数。 2.3.1 照明散热形成的冷负荷 当电压一定时，室内照明散热量是不随时间变化的稳定散热量，但是照明散热仍以对 流与辐射两种方式进行散热，因此，照明散热形式的冷负荷计算仍采用相应的冷负荷系数。 根据照明灯具的类型和安装方式不同，其逐时冷负荷计算式分别为： 白炽灯 Q 。 =1000NC 公式（2-9）  c( ) LQ Q 。 n n C 荧光灯 =1000 N 公式（2-10）  c( ) 1 2 LQ 式中 Q 。 —灯具散热形成的逐时冷负荷，W；  c( ) N—照明灯具所需功率，KW； n —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 1 n =1.2；当暗装荧光灯镇流器在顶棚内时，可取n =1.0； 1 1 n —灯罩隔热系数，当荧光灯罩上部穿有小孔（下部为玻璃），可利用自 2 然通风散热与顶棚内时，取 n =0.5-0.6；而荧光灯罩无通风空者 n =0.6-0.8； 2 2 C —照明散热冷负荷系数，计算时应注意其值为从开灯时刻算起到计算时 LQ 刻的时间，可由课本附录 2-22 查的。 对于休息室内照明设备散热形成的冷负荷这个例子来说： Q 。 n n C 房间内部采用荧光灯，则采用公式（2-10） =1000 N  c( ) 1 2 LQ 其中，荧光灯的镇流器采用明装则 n =1.2，灯罩隔热系数 n =1.0，荧光灯的功率取 1 2 为 200 W，19:00 时的 C 为 0.71. LQ 所以此时该休息室内照明设备散热形成的冷负荷为： Q 。 n n C = =1000 N 1.2×1×200×0.71=170.4W  c( ) 1 2 LQ 对于该休息室内逐时照明设备散热形成的冷负荷如表 2-1： 2.3.2 人体散热形成的冷负荷 人体散热与性别、年龄、衣着、劳动强度及周围环境条件 （温、湿度等）多种因素有 关。人体散发的潜热量和对流散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，已成年男子散热量为计算基础。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 ，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。 某些空调建筑物内的群集系数 工作场 影剧院 百货商 旅店 体育馆 图书阅 工厂轻 银行 工厂重 所 店（售 览室 劳动 劳动 货） 群集系 0.89 0.89 0.93 0.92 0.96 0.90 1.0 1.0 数 人体显热散热引起的冷负荷计算式为： Q 。 q C = n 公式（2-11）  c( ) s LQ 式中 Q 。 —人体显热散热形成的逐时冷负荷，W；  c( ) q —不同室温和劳动性质成年男子显热散热量，W； s n—室内全部人数； —群集系数，见上表； C —人体显热散热冷负荷系数，计算时应该注意其值为从人员进入房间时算起到 LQ 计算时刻的时间，由课本附录 2-23 查的。 但应注意：对于人员密集的场所（如电影院、剧院、会堂等），由于人体对维护结构和 室内物品的辐射换热量相应减少，可取 C =1.0. LQ 人体潜热散热引起的冷负荷计算公式为： Q =q n 公式（2-12） C 1 式中 Q —人体潜热散热形成的冷负荷，W； C q —不同室温和劳动性质成年男子潜热散热量，W； 1 n, —同式（2-11） 对于休息室内人员人体散热形成的冷负荷为： q  取休息室内平均人数 n=15，查表可得 为 70，群集系数由上表查的为 =0.92， 并 由课 s 本附录 2-23 查的 19:00 时 C =0.03，则 由公式（2-11）得人体显热散热引起的冷负荷： LQ Q 。 q C = = n 70×15×0.92×0.03=28.98W  c( ) s LQ 同理潜热散热量可由相关表格查的 q =64，则房间内人体潜热散热引起的冷负荷为： 1 Q =q n=64×15×0.92=883.2W C 1 则休息室内在 19:00 时室内人体散热形成的冷负荷为 Q=Q 。 + Q =28.98+883.2=912.18W C  c( ) 同理，可计算各房间的逐时冷负荷. 3 新风负荷及新风量的确定 在夏季室外空气焓值和气温高于室内空气焓值和气温时，空调系统为处理新风势必要 消耗冷量。在满足空气品质的前提下，尽量选用较小的新风量。否则，空调制冷系统与设 备的容量将增大。 夏季，空调新风冷负荷按下式计算： Q。 。 = M ( h - h ) c.o o o R 式中 Q。 ——夏季新风冷负荷，KW ； c.o 。 M ——新风量，kg/s ； o h ——室外空气的焓值，KJ/kg ； ho ——室内空气的焓值，KJ/kg 。 R 下面举例说明，对于办公室： 3 0 C 办公室里同时有两人工作，每人的新风量为 30m /h,又办公室内空气温度 27 ,相对湿度为 60%，由湿空气焓湿图查的：室内空气焓值为 61.5kJ/kg, 同理，由室外温度为 34.8 0 C ，相 对湿度为 54%，通过湿空气焓湿图，查的室外空气焓值为 85kJ/kg. 新风负荷为 Q。 。 = M ( h - h ) c.o o o R =1.2×30/3600×2×（85-61.5） =0.47KW=470W 用同样的办法和道理可以算得各个房间的新风负荷，详细如下表： 室外相 最小新 新风 新风 面积 温 室内相对 室外温 房间 对湿 风量 m³ 量 m³ 负荷 m2 度℃ 湿度％ 度℃ 人数 度％ / （h.p） /h W 消防前 17.5 27 60 34.8 54 1 30 30 235 室 1 消防前 23.8 27 60 34.8 54 1 30 30 235 室 2 销售 11 25.9 27

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