暖通空调设计

扬州大学本科生课程 目 录 - 3 -1、任务题目 - 3 -2、设计目的和、要求 - 3 -3、原始资料 - 3 -3.1建筑及结构 - 3 -3.2气象资料 - 4 -3.3工艺资料 - 4 -4、冬、夏季室内冷、热、湿负荷的计算 - 4 -4.1围护结构传热系数的确定 - 5 -4.2夏季空调冷负荷的计算 - 5 -4.2.1围护结构冷负荷的计算 - 6 -4.2.2 工艺设备、人体、照明等散热而产生的冷负荷 - 7 -4.3夏季各房间湿负荷计算 - 8 -4.5冬季热负荷计算 - 8 -4.5.1基本耗热量计算（墙、吊顶、门、窗、地面） - 8 -4.5.2附加耗热量（考虑朝向、风力及高度等修正） - 9 -4.5.3冷风渗透耗热量 - 10 -4.6冬季湿负荷计算 - 10 -4.7各房间热负荷汇总 - 10 -5、空调的确定 - 10 -5.1确定空调方式 - 10 -5.1.1空调系统方案比较 - 11 -5.1.2初选系统方案 - 12 -5.2系统的划分 - 13 -5.3空气处理设备的选择方案 - 14 -5.4管道、设备、风口等布置方案 - 14 -5.4.1管道布置方案 - 14 -5.4.2设备布置方案 - 14 -5.4.3风口布置方案 - 15 -6、空调系统的设计计算 - 15 -6.1确定送风状态点，送风温差 - 15 -6.1.1夏季送风状态点和送风温差 - 17 -6.1.2冬季送风状态点 - 18 -6.3校核冬、夏季设计工况下的室内参数。 - 18 -6.3.1夏季室内状态点校核 - 19 -6.3.2冬季室内状态点校核 - 19 -6.4确定新风量 - 19 -6.4.1卫生要求 - 20 -6.4.2补偿局部排风及保持室内正压要求 - 20 -6.5确定回风量 - 21 -6.6空气处理设备的选择计算 - 21 -6.6.1表冷器的选择 - 23 -6.6.2加热器的选择 - 25 -6.6.3加湿器的选择 - 25 -6.7.室内空气分布计算 - 25 -6.7.1确定送回风口的型式和空气管路的布置 - 26 -6.7.2各房间送回风口的选择计算 - 33 -6.7.3新风口的选择计算 - 33 -6.8空气管路的阻力计算及风机选择 - 33 -6.8.1确定送回风道系统，并画出系统的轴测草图 - 34 -6.8.2确定风管尺寸，进行最不利管路的阻力计算 - 38 -6.8.3选风机 - 38 -7、管路及设备的保温 - 38 -7.1保温材料的选择 - 38 -7.2保温层厚度的确定 - 38 -7.2.1防止结露的保温层厚度 - 39 -7.2.2保温层的经济厚度 - 39 -7.2.3 保温层厚度的确定 7.3保温结构的做法 40 - 40 -8、参考文献 1、任务题目 上海某机械厂恒温车间空调工程 2、设计目的和内容、要求 空调课程设计是《暖通空调》课程的重要教学环节之一，通过这一环节达到了解空调设计的内容、程序和基本原则，学习设计计算的基本和方法，巩固《暖通空调》课程的理论知识，培养独立工作能力和解决实际工程问题的能力。整个设计要求完成恒温车间（一层）的空调设计。应将设计结果整理成设计计算说明书，其中包括：原始资料、设计方案、计算公式、数据来源、设备类型、主要设备材料表。设计成果还应能用工程图纸表达出来，必须提供空调平、剖面图、系统图及机房详图。 3、原始资料 3.1建筑及结构 恒温车间为双层建筑，每层吊顶为技术夹层，车间内主要为精密机床和三座标测量机室；二楼为计量室（空调），外窗为金属窗框双重窗，80%玻璃，5mm厚普通玻璃，内装浅色窗帘，无外遮阳，外墙构造（由外到内）分别为20mm中色水泥粉刷、240mm砖墙、100mm泡沫混凝土、木丝板白灰粉刷。 3.2气象资料 该厂所在地区气象资料为 夏季空调室外计算干球温度 34.0℃ 夏季空调室外计算湿球温度 28.2℃ 夏季空调外计算日平均温度 30.4℃ 冬季空调室外计算温度 -4.0℃ 冬季空调室外计算相对湿度 73% 3.3工艺资料 恒温车间的设备人员，照明等情况见表3-1，车间生产时间为二班制7:00～23:00，人员劳动强度为中等，全部为男职工。恒温车间要求全年空调、夏季、冬季各房间对室内空气温、湿度要求均为：tR=20±1℃,φR =60±5%。照明均为暗装的荧光灯，罩上带有通风孔，设备的效率与功率有关，n1=0.8 n2=0.4 n3=0.6，电机的平均效率为y=0.8，车间内设有局部排风、排风量见附表。厂区锅炉房提供P=0.5MPa表压的蒸汽作热源，夏季冷冻站提供7℃的冷冻水作冷源。 表3-1 房间 编号 房间名称 设备功率 W 人员 数量 照明功率 W 局部排风 量m3/h 101 光曲磨间 19100 4 576 1000 102 精镗间 57800 15 1728 800 103 精磨间A 38000 10 1152 1000 104 精磨间B 21000 4 576 4、冬、夏季室内冷、热、湿负荷的计算 4.1围护结构传热系数的确定 （1）吊顶 K=0.4 W / m 2 ℃ （2）内墙 K=0.5 W / m 2 ℃ （3）门 K=1.1 W / m 2 ℃ （4）地面 K=0.8 W / m 2 ℃ （5）外墙 外墙属于Ⅱ型，墙厚240mm，传热系数为 K =0.9 W / m 2 ℃，由外至内分别为： （1）20mm中色水泥粉刷 （2）240mm砖墙 （3）100mm泡沫混凝土 （4）木丝板 (5）白灰粉刷 4.2夏季空调冷负荷的计算 4.2.1围护结构冷负荷的计算 1）外墙和屋面瞬变传热引起的冷负荷 =AK(t’c(τ)－tR)，其中： K--外墙、屋面的传热系数； tR--室内计算温度。 t’c(τ)=（ +td） ，其中： tc(τ) --τ时刻冷负荷计算温度； --地点修正； --外表面p≠0.9时修正； --外表面αw≠18.6 W / m 2 ℃时修正。 2）内维护结构、地面引起的冷负荷 计算公式： = ，其中： --内围护结构传热系数，W / m 2 ℃；地面：W / m 2 ℃； -- 内围护结构的面积，m2； -- 夏季空调室外计算日平均温度，℃； -- 附加温升。 3）外玻璃窗逐时传热形成的冷负荷 计算公式： ，其中： --外玻璃窗瞬变传热引起的冷负荷，W； -- 外玻璃窗传热系数，W / m 2 ℃，Kw =5.9 W /（m 2 ℃) --窗口面积，m2； --外玻璃窗的冷负荷温度的逐时值，℃，由《暖通空调》附录2-10查得； --玻璃窗传热系数的修正值；由《暖通空调》附录2-9查得，金属窗框双重窗，80%玻璃 =1.20 --地点修正值。 4）透过玻璃窗的日射得热引起的冷负荷 计算公式： ，其中： -- 有效面积系数，由《暖通空调》附录2-15查得；双层钢窗 =0.75 -- 窗口面积，m2； -- 窗玻璃的遮阳系数，由《暖通空调》附录2-13查得；5mm厚普通玻璃 =0.93 -- 窗内遮阳设施的遮阳系数，由《暖通空调》附录2-14查得；内装浅色窗帘 =0.6 --日射得热因数，由《暖通空调》附录2-12查得30纬度带的日射得热因数； -- 窗玻璃冷负荷系数，无因次。 4.2.2 工艺设备、人体、照明等散热而产生的冷负荷 1）照明散热引起的冷负荷 荧光灯散热引起的冷负荷计算公式： ，其中： --灯具散热形成的逐时冷负荷，W； N--照明灯具所需功率，KW； --镇流器消耗公率系数，暗装荧光灯 =1.0； --灯罩隔热系数；荧光灯罩上部有通风口 =0.5； --照明散热冷负荷系数，可有附录2-22查得。 2）人体散热引起的冷负荷 人体显热散热形成的冷负荷计算公式： ，其中： --不同室温和劳动性质成年男子显热散热量； --室内全部人数； --群集系数，由《暖通空调》表2-12查得； --人体显热散热冷负荷系数，由《暖通空调》附录2-23查得。 人体潜热散热引起的冷负荷计算公式： ，其中： --不同室温和劳动性质成年男子潜热散热量， W； --同上式。 3）工艺设备散热引起的冷负荷 工艺设备散热引起的冷负荷计算公式： ，其中： --设备和用具显热形成的冷负荷，W； --设备和用具的实际显热散热量，W； --设备和用具显热散热冷负荷系数，由附录2-20、2-21查得如果空调系统不连续运行，则 =1.0。。 对于电动设备，如果工艺设备在室内，电机在室内 ，则 =1000 EMBED Equation.DSMT4 ；如果工艺设备在室内，电机在外，则 =1000 N如果工艺设备在室外，电机在室内，则 =1000 。 4.3夏季各房间湿负荷计算 夏季各房间湿负荷计算公式： =0.278n g×10-6 kg/s ，其中： --人体散湿量, kg/s； g--成年男子的小时散湿量，g/h； n--室内全部人数； --群集系数。 4.4夏季各房间冷、湿负荷汇总 夏季各房间冷负荷汇总 表4-2 时间 7:00 8:00 9:00 10:00 11:00 12:00 101室 7475 7531 7609 7689 7785 7792 102室 20759 21005 21305 21623 21984 22067 103室 13968 14132 14333 14545 14786 14840 104室 7404 7461 7536 7625 7734 7758 总和 49606 50129 50783 51482 52289 52457 时间 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 101室 7963 7967 7935 7897 7884 7886 102室 22625 22678 22627 22528 22493 22489 103室 15212 15248 15214 15148 15125 15122 104室 7950 7983 7984 7969 7977 7990 总和 53750 53876 53760 53542 53479 53487 时间 19:00 20:00 21:00 22:00 23:00 101室 7804 7811 7825 7849 7556 102室 22194 22156 22122 22095 21284 103室 14926 14900 14877 14859 14318 104室 7907 7905 7901 7895 7681 总和 52831 52772 52725 52698 50839 夏季各房间湿负荷汇总 表4-3 房间 101 102 103 104 湿负荷/（kg/s） 1.85x10-4 6.93x10-4 4.62x10-4 1.85x10-4 4.5冬季热负荷计算 4.5.1基本耗热量计算（墙、吊顶、门、窗、地面） 计算公式： ，其中： -- 温差修正能够系数，见表2-4 --围护结构传热面积，m2； --围护结构冬季传热系,W/(m2.℃)； --冬季室内计算温度,℃； --冬季室外空气计算温度,℃。 4.5.2附加耗热量（考虑朝向、风力及高度等修正） 1）朝向修正率 不同的朝向的维护结构，受到的太阳辐射热量是不同的；同时不同的朝向，风速和频率也不同。因此，《规范》规定对不同的垂直外围护结构进行修正。其修正率： 北，东北，西北 0% 东、西 -5% 东南、西南 -10～-15% 南 -15～25% 2）风力附加率 在《规范》中明确规定：在不避风的高地、河边、海岸、旷野上的建筑以及城镇、厂区内特别高的建筑物，垂直的外围护结构热负荷5%--10%。 3）外门附加率 外门开启时，冷风侵入耗热=外门基本耗热×附加率，其中，附加率取值如下： 厂房、公共建筑 ：500% 民用建筑等：楼层数为n，无门斗双层门时，100%n；有门斗双层外门时，80%n；无门斗单层外门时，65%n。 4）高度附加耗热量： 由于室内温度梯度的影响，往往使房间上部的传热量加大。因此规定：当房间净高超过4米时，每增加1米，附加率为2％，但最大附加率不超过15％。应注意：高度附加率应加在基本耗热量和其他附加耗热量的总和上。 在本设计中，由于建筑物的层高均未超过4米。因此高度附加率为零。 4.5.3冷风渗透耗热量 门窗缝隙渗入冷空气的耗热量计算公式： ，其中： --每m缝隙渗入冷风量 m3/m.h （表2－6）； --采暖室外计算温度下的空气密度； --空气的定压比热， =1 KJ/(kg. ℃)； --采暖室外计算温度； 4.6冬季湿负荷计算 冬季湿负荷计算同夏季，见表4-3。 4.7各房间热负荷汇总 冬季各房间热负荷汇总 表4-4 类型 房间 外围护结构 内围护结构 冷风渗透 总计 101 3172.03 622.08 2305.84 6099.95 102 5946.87 2557.44 6917.53 15421.84 103 4033.86 1935.36 4611.69 10580.91 104 3172.03 622.08 2305.84 6099.95 5、空调方案的确定 5.1确定空调方式 5.1.1空调系统方案比较 1）全空气系统 全空气系统时完全由空气来负担房间的冷热负荷的系统。一个全空气系统通过输送冷空气向房间提供显热冷量和潜热冷量，或输送热空气向房间提供热量，对空气的冷却、去湿、或加热、加湿处理完全集中于空调机房内的空调处理机组来完成。全空气系统的空气处理设备设置在专用的空调机房，管理和维修比较方便，使用寿命长，初投资和运行费用比较低，因为全空气系统管道输送的是空气，如果风量大，则风道的面积也相应较大，所以全空气系统所占建筑的空间也较大，适用与处理空气量多，服务面积比较大的建筑，如纺织厂、百货商场、影剧院等工业和民用建筑。 2）全水系统 全部用水作为“冷媒”和“热媒”并将其冷源或热源传递到室内采暖或供冷设备，供给室内冷负荷或热负荷的系统成为全水系统。由于水的比热比空气大得多，系统水量比全空气空调系统中的空气量小得多，输送能耗低，水管所占空间比风管小得多。对现有建筑改造时，易于解决布管问题。同时可兼备集中供冷和供热的优点，同时各末端装置又有独立开关和调节的功能。使用灵活方便，各个房间可单独开关、调节与控制，节省运行费用、有利于保证室内空气品质。空调系统占用建筑面积少。但是它比全空气空调系统运行维护量大。有冷却去湿功能，无加湿功能，只能靠门窗渗风或定期开窗来满足房间对新风的要求，不能解决房间有组织的通风换气问题。而且风机盘管运行时有噪声。 3）空气—水风机盘管系统 空气​—水风机盘管系统习惯上成为风机盘管加独立新风系统。新风加风机盘管系统克服了全空气系统由于有风道截面积大、占用建筑面积和空间较多以及系统灵活性差等缺点，在这个系统既有水，又有空气，因此新风加风机盘管系统适用于其房间的用途和使用者的要求不同，并且要求灵活性高的建筑，如旅馆、办公楼等。但是它的末端设备多而且分散，运行维护工作量大，运行时还有噪声。且空气​—水风机盘管系统对空气悬浮颗粒的净化能力、除湿能力和对湿度的控制能力比全空气系统要弱。 4）冷剂式系统 冷剂式系统是房间的冷、热、湿负荷由制冷剂直接负担的系统（机组式系统）它有以下优点：机组紧凑、体积小、面积小、自动化程度高、可不设机房，或机房层层高不大、热泵节能、环保、无烟尘、冷热量（管道）损失少、管道小（冷剂传递热量205KJ/Kg是水的10倍）等。但其开停灵活、各层不串声、串火、分散布置、维修管理麻烦、机组制冷系数小而且整件式机器噪声大、分体式小、寿命短。 5.1.2初选系统方案 1）冷热源的确定 冷热源是一个空调系统的重要组成部分，其设计合理与否，直接影响空调系统的使用效果、运行的经济性等问题。选择冷热源时需要考虑多方面的因素：初投资、运行费用、能耗、设备寿命、对建筑的影响，对环境的影响等，且和当地的能源结构和国家的能源政策密切相关。冷热源分别为： 冷源：夏季冷冻站提供7℃的冷冻水； 热源：厂区锅炉房提供P=0.5MPa表压的蒸汽。 2）空调方式的确定 根据上面的比较：本工程恒温车间一层面积较大，属于大空间,冷热负荷较大，对湿度要求高，一般不宜采用风机盘管加新风系统，因为该系统除湿能力较低，过滤器效率低，机外余压很小，每台的制冷量小，在大空间装有太多的风机盘管，管理和维修均很不方便。对于全水系统，其房间的冷负荷依靠水的温降来实现，设备传热系数低，管径大，造价高，在全水风机盘管系统中，其缺少有组织的通风换气功能，只能通过门窗的渗透或者开窗满足对新风的需求，对于本设计的恒温、恒湿的车间来说，显然是不合理的。因此，本工程采用全空气式系统，完全由空气来负担室内的冷热负荷的系统，对空气的冷却、加热、去湿、加湿都可以在机房的空气处理机组中进行，对于机械厂的恒温厂房来说，较易控制，同时还能满足厂房内人员对新风的需求，同时不会引起泄露的问题，室内正压也较易维持，全空气系统空调机置于机房内，运转维修容易，且有较大的空气去湿和过滤能力；送风量大，换气充分，空气污染小。 集中式空调系统根据回风情况不同又分为以下三类：全新风系统，一次回风系统，二次回风系统。对于舒适型空调（夏季以降温为主要特征）和夏季以降温为主的工艺性空调，允许采用较大送风温差，应采用一次回风式系统。对于有恒温恒湿或洁净要求的工艺性空调，由于允许的送风温差小，为避免采用再热（形成冷热抵消），应采用二次回风式系统，其前提是室内散湿量较小。当空气调节区允许采用较大送风温差或室内散湿量较大时，应采用具有一次回风的全空气定风量空气调节系统。 本次设计会议室空调采用全空气单风道定风量一次回风式低速风道系统，露点送风，空气由附近机房的组合式空调器集中处理，然后通过风道送入房间内，房间内温度过低可采用电加热器加热进行调节，还可以实现过渡季节的全新风运行，节约能量，空气品质较好。 综上，本工程采用全空气单风道定风量一次回风式低速风道系统。 5.2系统的划分 空调系统分区的原则： (1)、能保证室内要求的参数，即在设计条件下和运行条件下均能保证达到室内温度、相对湿度、净化等要求； (2)、初投资和运行费用综合起来较为经济； (3)、尽量减少一个系统内的各房间相互不利的影响； (4)、尽量减少风管长度和风管重叠，便于施工、管理和测试； (5)、系统应与建筑物分区一致； (6)、各房间或区的设计参数值和热湿比相接近污染物相同，可以划分成一个全空气系统。对于定风量单风道系统，还要求工作时间一致，负荷变化规律基本相同； (7)、一般民用建筑中的全空气系统不宜过大，否则风管难于布置；系统最好不要跨楼层设置，需要跨楼层设置时，层数也不应过多这样有利于防火。 本设计只对一层车间进行空气处理而且温湿度要求相同，所以将101、102、103、104四个房间划分为一个系统。 5.3空气处理设备的选择方案 选择空调设备所考虑的主要性能： 1）冷量 空调制冷系统的冷量，应根据所服务房间的同时使用情况、系统的类型及调节方式，按各房间逐时冷负荷的综合最大值或各房间夏季冷负荷的累计值确定，并应计入新风冷负荷以及风机、风管、水泵、冷水管和水箱温升引起的附加冷负荷。 2）风量 满足根据设计计算得出的送风量和送风状态。此外，还要满足对新风量的要求。 3）机外余压 机组的机外余压应能满足克服风管的沿程阻力损失，局部阻力损失以及出口动压损失之和的要求。在考虑了设计计算和施工安装过程中可能造成的误差，以及由于漏风所形成的附加压力损失等因素，因此在一般的通风空调工程中，机组的机外余压宜考虑 10%~15%附加值。 本设计通过以上三个主要性能参数的值来确定空气处理设备 5.4管道、设备、风口等布置方案 5.4.1管道布置方案 1） 风管的材料和形状 风管的材料一般选择薄钢板涂漆或镀锌薄钢板；如果建筑空间允许也可采用钢筋混凝土或砖砌风道，但表面应抹光或刷漆，地沟风道还要做防水处理。有腐蚀性气体的房间还可用塑料或玻璃刚制作凤管。 风管形状一般是圆形或矩形。圆形风管强度大耗管材量小，阻力小，但占用空间大，多用于高速空调系统中。矩形风管的宽高比应在 3.5以下，优点是占空间小、美观、易于布置等，空调风管用的较多。 本设计中均采用矩形风管，其占有效空间较小，易于布置、明装较美观。 2）风管的布置 布置风管时应注意布置整齐、美观和便于检修、测试。应与其他管道统一考虑，要防止冷热管道间的不利影响。设计时应考虑各种管道的装拆方便。风管布置时，应尽量减少局部组力。对于方形风管，三通或四通的弯管应有与弯管相同的曲率半径。弯管和三通的后面，以有 4～5个当量直径的直管再接支管为好。风管的变径作成渐扩管或渐缩管。渐扩管每边扩展角度不大于 15º，渐缩管每边收缩角度不大于 30º。 5.4.2设备布置方案 1）由于一层有空调机房，本设计采用集中式的系统，所以所有的空气处理机组都布置在机房内。 2）统一送风状态送风，当个房间的冷负荷变化时需要对空调房间进行局部加热，在送风支管道上安装电加热器。 5.4.3风口布置方案 室内气流速度、温湿度是人体热舒适的要素，因此必须对房间进行合理的空气处理方式和合理的气流组织方式。气流分布设计的目的是风口布置，选择风口规格，校核室内气流速度、温度等等。因此，一个合理的空气处理方式和合理的气流组织对于室内的空气质量有着直接和主要的影响。 1）常见的送风末端形式有侧送，孔板送风，散流器送风，喷口送风，条缝送风等各种送风方式特点如下表所示： 末端送风形式的比较 表5-1 末端形式 特点 侧送风 有区域温差，送风射程短 双层百叶送风 通过改变叶片的安装角度，调整气流的扩散角 孔板送风 室温波动范围小，换气次数大，能耗大，适用于特殊要求的场合 散流器平送 适用于层高较低，有技术夹层，工作区温度和风速均匀稳定适宜用于送冷风 圆盘型散流器 流型介于平送与下送之间，适宜于送冷、热风 喷口送风 出口风速高，射程远 条缝送风 2）房间内的回风口在其周围造成一个汇流的流场，风速衰减很快，它对房间的气流影响相对于送风口比较小，因此回风口形式比较好简单。回风口应根据具体情况布置一般原则： （1）人不经常停留的地方； （2）房间的边和角； （3）有利于气流的组织。 常见的回风口形式有有单层百叶风口、固定格栅风口、网板风口、或孔板风口等。 本设计送风选择方形散流器，回风选择活动百叶风口。散流器上送下回方式，这种形式送风气流不直接进入工作区，有较长的与室内空气混掺的距离，能够形成较均匀的温度场和速度场。 6、空调系统的设计计算 6.1确定送风状态点，送风温差 6.1.1夏季送风状态点和送风温差 空调系统送风状态和送风量的确定可在h-d图上进行 图6.1 夏季送风h-d图 具体步骤如下: （1) 在h－d图上根据t=20℃，φ=60% 找出室内空气状态点R； （2）根据计算得出的室内冷负荷Q,湿负荷W 计算热湿比 再过R点画出此过程线，各房间热湿比如下： 101室： = = 43064.9 ； 102室： = =32013.0 ； 103室： = =33003.3 ； 104室： = =43156.8 。 （3）当 在6 ~10 ℃时可以采用露点送风系统 35329.2 ，所以过室内状态点作ε=35329.2 的过程线，该过程线与φ=90%的线的交点即为送风状态点S。 S点的状态参数 ：ts=13.2℃ Δts=6.8℃ hs=34.9 R点的状态参数 ：tR=20℃ hR=42.4 φR=60% 送风温差 =6.8℃，满足露点送风条件。 6.1.2冬季送风状态点 空调系统送风状态和送风量的确定可在h-d图上进行 图6.2 冬季空气状态h-d图 具体步骤如下: （1) 在h－d图上根据t=20℃，φ=60% 找出室内空气状态点R ； （2）根据计算得出的室内热负荷Q,湿负荷W 计算热湿比 再过R点画出此过程线 101室： = = -32973 ； 102室： = = -22254 ； 103室： = = -22903 ； 104室： = = -32973 。 EMBED Equation.DSMT4 ，以平均热湿比作为送风热湿比，画出与夏季季送风状态等含湿量的线，该线与热湿比线线交于S点，S为冬季送风状态点。 S点的状态参数 ： 24.4℃ =46.5 =45% R点的状态参数 ： =20℃ =42.4 =60% 6.2计算各房间送风量 101室： = 1.06 kg/s= 3824kg/h； 102室： = 3.02 kg/s= 10885kg/h； 103室： = 2.03g/s= 7319kg/h； 104室： = 1.06 kg/s= 3832kg/h。 总送风量为 =3824+10885+7319+3832=25860 kg/h，空气密度取1.2kg/m3，所以单位时间体积送风量为25860/1.2=21550m3/h。 6.3校核冬、夏季设计工况下的室内参数。 6.3.1夏季室内状态点校核 按照平均热湿比线得出的送风温度最为系统的送风温度，需对各个房间的图6.3 室内参夏季校核h-d图 数进行校核，校核过程在焓湿图上表示如下： 101室实际室内空气状态点：tR1=20.1℃， φR 1=59.5%； 102室实际室内空气状态点：tR2=19.9℃， φR 2=60.5%； 103室实际室内空气状态点：tR3=19.9℃， φR 3=60.3%； 104室实际室内空气状态点：tR4=20.1℃， φR 4=59.5%。 经校核各房间室内参数都符合要求。 6.3.2冬季室内状态点校核 按照平均热湿比线得出的送风温度即为系统的送风温度，需对101、102、103、104四个房间的室内参数进行校核，使其室内的温度波动在规定温度的菱形区域内。 图6.4 冬季校核h-d图 101室实际室内空气状态点： =20.1℃ =59.3%； 102室实际室内空气状态点： =19.9℃ =60.6%； 103室实际室内空气状态点： =19.9℃ =60.6%； 104室实际室内空气状态点： =20.1℃ =59.3% 经校核个房间都符合要求。 6.4确定新风量 6.4.1卫生要求 每人的新风量为30m3/h，根据每个房间的人员数量，各房间所需新风量如下： 101室：Mo1=4×30=120m3/h； 102室：Mo2=15×30=450m3/h； 103室：Mo3=10×30=300m3/h； 104室：Mo4=4×30=120m3/h。 6.4.2补偿局部排风及保持室内正压要求 室内正压要求在5~10Pa，此处取9.8Pa。渗透风的计算采用公式：L渗=n·V，其中为房间换气次数（根据《暖通空调》表2-6选取），V为房间体积，各房间渗透风量如下： 101室：L1渗= n1·V1 =1.0×6×12×4=336m3/h； 102室：L2渗= n2·V2 =1.0×18×12×4=1008m3/h； 103室：L3渗= n3·V3 =1.0×12×12×4=672m3/h； 104室：L4渗= n4·V4 =1.0×6×12×4=336m3/h。 各房间的排风量为：101室：1000 m3/h；102室：800 m3/h；103室：m3/h。所以各房间补偿局部排风及保持室内正压要求所需新风量如下： 101室：V1= 1000+336=1336m3/h； 102室：L2渗= 800+1008=1808m3/h； 103室：L3渗= 1000+673=1673m3/h； 104室：L4渗= 0+336=336m3/h。 初选新风比为0.21，根据已定的送风量，确定各房间的新风量为：101室：669m3/h；102室：1905 m3/h；103室：1281m3/h；104室：671m3/h。 以上确定各房间的新风量均能满足室内卫生要求，所以定新风比为0.21。 6.5确定回风量 各房间风量分配 表6-1 房间编号 送风量m3/h 新风比 新风量m3/h 回风量m3/h 101室 3187 0.21 669 2518 102室 9071 0.21 1905 7156 103室 6100 0.21 1281 4819 104室 3193 0.21 671 2522 总和 21550 0.21 4526 17015 6.6空气处理设备的选择计算 根据空气处理方案所确定的空气冷却、去湿、加热、加湿等方案，确定设备容量，型号及设计工况下的运行参数。 6.6.1表冷器的选择 表冷器选择JW型，型号选择计算过程如下： 室外状态点O的状态参数： =34℃ tos=28.2℃ ho=90.8kJ/kg 室内状态点R的状态参数： =20℃ tRs=15.1℃ =42.4 kJ/kg 根据新风比m=0.21，在焓湿图上作出新回风混合后状态点M，参数为 tM=23.6℃ tMs=19.2℃ =66.2% d=12.1g/kg 表冷器处理空气过程如下图，其中1为混合点，2为送风状态点 图6.5 表冷器空气处理过程h-d图 1）计算需要的接触系数 ，确定表冷器的排数根据 得 根据附录5-4可知，在常用的Vy范围内，JW型4排表冷器能满足 =0.795的要求，所以决定选用4排。 2）确定表面冷却器的型号 先假定一个Vy，计算出所需冷却器的迎风面积Ay，再根据Ay选择合适的冷却器型号以及并联台数，并计算实际的Vy值。 假定V’y=2.0m/s，根据 可得A’y=7.18 / (2.0×1.2)=2.99m2 查附录5-5可以选用 型表冷器一台，其Ay=3.43 ，所以实际的Vy为： =7.18 / (3.43×1.2)=1.74m/s 再查附录5-4可知，在Vy=1.74 ，4排JW型表面冷却器的实际的 =0.820，与实际所需的 误差=3.1%,故可继续计算。根据附录5-5，所选表冷器的每排传热面积Ad=44.5m2，通水截面积Aw=0.00553m2。 3）求析湿系数 根据 得 =1.58 4）求传热系数 假定水流速 =（1.0~1.8） 根据附录5-3中的相应公式可计算出传热系数 =(67.58~73.16) W/(m2·℃) 5）求冷水量 根据 得：W=(5.53~9.95) kg/s 6）求表冷器能达到的 根据《热质交换原理》式（5-63）得 =(1.05~1.33) kg/s =（0.29~0.49） 根据 和 计算可得 =（0.581~0.692） 实际所需的 = =0.591。 实际所需的 在表面冷却器可提供的 范围内，所以可以选用JW40-4型表冷器一台。 确定实际水流速为 =1.07 ，冷水量W=5.93kg/s。 7）求水终温 冷水初温为7℃，所以水终温 = =12.72℃ 8）求空气阻力和水阻力 查附录5-3中JW40-4型4排表冷器的阻力计算公式可得： =42.8×1.740.992=74.14Pa =12.54×1.071.93=14.29Pa 9）表冷器的校核 1、实际所需的 在表面冷却器可提供的 范围内； 2、JW型表面冷却器的实际的 =0.820与实际所需的 =0.795误差=3.1%； 3、该表冷器能吸收的热量等于空气放出的热量。 综上计算所得：选用JW40-4型表冷器一台。 注：计算中采用的公式及附录表格均选自《热质交换原理与设备》。 6.6.2加热器的选择 室外状态点O的状态参数： to=-4℃ =73% 室内状态点R的状态参数：tR=20℃ =60% 根据新风比m=0.21，在焓湿图上作出新回风混合后状态点M，参数为 tM=15.0℃ tMs=11.8℃ M=69% hM=33.7kJ/kg 因为本系统所需加热的空气量较小而且需提高的温度也较低所以采用加热器风量旁通的方法来提高加热器的效率。 确定旁通60%的风量，其余40%加热到H’点与60%未经加热的风量混合达到所需空气状态点H，空气处理过程如下图所示，H点状态参数为 tH=24.4℃ tHs=15.4℃ H=38.3% hH=43.2kJ/kg H’点状态参数为 tH’=30.7℃ tH’s=17.6℃ H’=26.6% hH’=49.6kJ/kg 图6.6 加热器空气处理过程h-d图 1）选加热器型号 送风量G=25860 kg/h=7.18kg/s，加热处理的风量为G’=40%×G=2.87kg/s，假定（vρ）’=8kg/（s·m2）则需要的加热器通风有效截面积为 根据算得的f’值，查空气加热器技术数据（附录5-7），可选1台SRZ6×6X型空气加热器，有效通风截面积为0.239m2。散热面积为9.47m2。 根据实际有效截面积可算出vρ为： kg/（s·m2）。 2）求加热器传热系数 由附录5-6查的SRZ-6D型加热器的传热系数经验公式为：K=14.5（vρ）0.532 所以K=14.5×12.000.532=53.39W/（m2·℃） 3)计算加热器面积及台数 先计算需要的加热量 =2.87×1010×（30.7-15.0）=45510W 因为压力为0.5MPa时，水蒸气的温度为152℃，所以对数平均温差为： =128.99℃ 需要的加热面积A为： m2 需要的加热器串联的台数为： ≈0.7 所以，只需要1台加热器，总面积A2为：A2=9.43 4）检查安全系数 （A2-A）/A=（9.43-6.61）/6.61=0.43 即安全系数为1.43>1.2,运行时可以通过减少蒸汽流量的方式减小换热量。 5）加热器空气侧阻力P= =0.88×122.12=170.7Pa。 6.6.3加湿器的选择 采用喷干蒸汽等温加湿的方式，加湿量计算公式如下： =7.18×（8.6-7.3）=9.33g/s=33.59kg/s 让锅炉厂降压至0.1Mpa的供气压力，根据所需喷蒸汽量选用 型加湿器喷孔孔径φ=6mm，额定加湿量为40kg/h。 6.7.室内空气分布计算 6.7.1确定送回风口的型式和空气管路的布置 室内气流速度，温湿度是人体热舒适的要素，而污染物的浓度是空气品质的一个重要指标。因此要使房间内人群的活动区域成为一个温湿度适宜、空气品质良好的环境，不仅要有合理的系统形式及对空气的处理方案，而且还必须有合理的气流分布。气流分布的设计目的是风口布置，选择风口规格，校核室内空气流速，湿度等。所以一个合理的空气处理方式和合理的气流组织形式对于室内的空气质量有着直接和主要的影响。送风口以装位置分，有侧送风、顶送风、地面送风；按照送出气流的流动状况有扩散型、轴向型风口和孔板送风。扩散型风口具有较大的诱导室内空气的作用，送风温度衰减快，但射程短；轴向型风口诱导室内气流作用小，空气温度、速度的衰减慢，射程远，孔板送风口是在平板上满布小孔的送风口，速度分布均匀，衰减快。本工程采用顶送风口，散流器选用平送型方形散流器，回风口采用活动百叶回风口，风口可绕铰链转动，便于在风口内装卸过滤器。为保证贴附射流有足够的射程，并不产生较大噪声，建议散流器喉部送风风速Vs=2~5m/s ,最大风速不超过6m/s.送热风是可取大值，回风口吸风风速2~4m/s 图6.7 送回风口及管道布置图 6.7.2各房间送回风口的选择计算 1、送风口计算 1）散流器送风口计算 （1）101室： 面积为12×6=72㎡， 层高为H=4m ，总送风量为3187m3/h，采用平送型散流器进行气流组织的校核计算，送风速度在2~6m/s。 eq \o\ac(○,1)散流器布置：布置方式见图纸，室内共布置了2个散流器，平均每个散流器承担6×6 ㎡ 的送风区域,每个散流器风量为1594m3/h。 eq \o\ac(○,2)初选散流器。本题按3m/s左右选风口，选用360×360的方形散流器，颈部面积为0.13m2，则颈部风速为： 散流器实际出口面积约为颈部面积的90%，即A=0.13×0.9=0.117m2.则散流器出口风速v0 =3.41/0.9=3.79m/s。 eq \o\ac(○,3)求出射流末端速度为0.5m/s的射程，公式为： 式中 --以散流器中心为起点的射流水平距离； -- 在X处的最大风速； ---散流器的出口风速 --盘式散流器的面积系数 取1.1； A--散流器的有效流通面积； --平送射流原点与散流器中心的距离，多层锥面散流器取0.07。 0.07 所以 。 eq \o\ac(○,4)计算室内平均速度，计算公式为 式中 L—散流器服务区边长，m； H—房间净高，m； R—射流射程与边长之比。 所以 如果是送冷风则室内平均风速0.33m/s 送热风时，室内平均风速为0.22m/s。所选散流器符合要求。 （2）102室： 面积为12×18=216㎡， 层高为H=4m ，总送风量为9071m3/h，采用平送型散流器进行气流组织的校核计算，送风速度在2~6m/s。 eq \o\ac(○,1)布置散流器：布置方式见图纸，室内共布置了6个散流器，平均每个散流器承担6×6 ㎡ 的送风区域,每个散流器风量为1512 m3/h。 eq \o\ac(○,2)初选散流器。本题按3m/s左右选风口，选用360×360的方形散流器，颈部面积为0.13m2，则颈部风速为： 散流器实际出口面积约为颈部面积的90%，即A=0.13×0.9=0.117m2.则散流器出口风速v0 =3.23/0.9=3.59m/s。 eq \o\ac(○,3)求出射流末端速度为0.5m/s的射程，公式为： 式中 --以散流器中心为起点的射流水平距离； -- 在X处的最大风速； ---散流器的出口风速 --盘式散流器的面积系数 取1.1； A--散流器的有效流通面积； --平送射流原点与散流器中心的距离，多层锥面散流器取0.07。 0.07。 所以 。 eq \o\ac(○,4)计算室内平均速度，计算公式为 式中 L—散流器服务区边长，m； H—房间净高，m； R—射流射程与边长之比。 所以 如果是送冷风则室内平均风速0.31m/s 送热风时，室内平均风速为0.21m/s。所选散流器符合要求。 （3）103室： 面积为12×12=144㎡， 层高为H=4m ，总送风量为6100m3/h，采用平送型散流器进行气流组织的校核计算，送风速度在2~6m/s。 eq \o\ac(○,1)散流器布置：布置方式见图纸，室内共布置了2个散流器，平均每个散流器承担6×6 ㎡ 的送风区域,每个散流器风量为1525m3/h。 eq \o\ac(○,2)初选散流器。本题按3m/s左右选风口，选用360×360的方形散流器，颈部面积为0.13m2，则颈部风速为： 散流器实际出口面积约为颈部面积的90%，即A=0.13×0.9=0.117m2.则散流器出口风速v0 =3.26/0.9=3.62m/s。 eq \o\ac(○,3)求出射流末端速度为0.5m/s的射程，公式为： 式中 --以散流器中心为起点的射流水平距离； -- 在X处的最大风速； ---散流器的出口风速 --盘式散流器的面积系数 取1.1； A--散流器的有效流通面积； --平送射流原点与散流器中心的距离，多层锥面散流器取0.07。 所以 。 eq \o\ac(○,4)计算室内平均速度，计算公式为 式中 L—散流器服务区边长，m； H—房间净高，m； R—射流射程与边长之比。 所以 如果是送冷风则室内平均风速0.31m/s 送热风时，室内平均风速为0.21m/s。所选散流器符合要求。 （4）104室： 面积为12×6=72㎡， 层高为H=4m ，总送风量为3193m3/h，采用平送型散流器进行气流组织的校核计算，送风速度在2~6m/s。 eq \o\ac(○,1)散流器布置：布置方式见图纸，室内共布置了2个散流器，平均每个散流器承担6×6 ㎡ 的送风区域,每个散流器风量为1597m3/h。 eq \o\ac(○,2)初选散流器。本题按3m/s左右选风口，选用360×360的方形散流器，颈部面积为0.13m2，则颈部风速为： 散流器实际出口面积约为颈部面积的90%，即A=0.13×0.9=0.117m2.则散流器出口风速v0 =3.41/0.9=3.79m/s。 eq \o\ac(○,3)求出射流末端速度为0.5m/s的射程，公式为： 式中 --以散流器中心为起点的射流水平距离； -- 在X处的最大风速； ---散流器的出口风速 --盘式散流器的面积系数 取1.1； A--散流器的有效流通面积； --平送射流原点与散流器中心的距离，多层锥面散流器取0.07。 所以 。 eq \o\ac(○,4)计算室内平均速度，计算公式为 式中 L—散流器服务区边长，m； H—房间净高，m； R—射流射程与边长之比。 所以 如果是送冷风则室内平均风速0.33m/s 送热风时，室内平均风速为0.22m/s。所选散流器符合要求。 2、回风口计算 回风口由下式计算 其中： A--回风口截面积 m2 —回风量 m3/s —回风风速 m/s 约为2~4m/s 这里取3 m/s 0.8—有效截面积系数 （1）101室 对于101房间,总的回风量为2518 m3/h，则布置2个活动百叶回风口，每个回风量为1259 m3/h，回风管位置在南北墙两侧柱子旁，回风口设置在房间下部。 回风口截面积为 m2 因此选择风口大小为500 mm×250mm,则风口的实际风速为 ，满足要求。 （2）102室 对于102房间,总的回风量为7156 m3/h，则布置6个活动百叶回风口，每个回风量为1193m3/h，回风管位置在南北墙两侧柱子旁，回风口设置在房间下部。 回风口截面积为 m2 因此选择风口大小为500 mm×250mm,则风口的实际风速为 ，满足要求。 （3）103室 对于103房间,总的回风量为4918 m3/h，则布置4个活动百叶回风口，每个回风量为1230 m3/h，回风管位置在南北墙两侧柱子旁，回风口设置在房间下部。 回风口截面积为 m2 因此选择风口大小为500 mm×250mm,则风口的实际风速为 ，满足要求。 （4）104室 对于104房间,总的回风量为2522 m3/h，则布置2个活动百叶回风口，每个回风量为1261 m3/h，回风管位置在南北墙两侧柱子旁，回风口设置在房间下部。 回风口截面积为 m2 因此选择风口大小为500 mm×250mm,则风口的实际风速为 ，满足要求。 各房间回风口情况 表6-3 房间号 回风量m³/h 回风口数(个) 双层百叶窗规格(mm) 回风风速(m/s) 101室 2518 2 500×250 3.50 102室 7156 6 500×250 3.31 103室 4918 4 500×250 3.41 103室 2522 2 500×250 3.50 6.7.3新风口的选择计算 总的新风量为4526 m3/h，则布置1个新风口，新风管位置在机房北边墙体上，开洞通往室外，加防雨百叶。 新风口截面积为 m2 因此选择风口大小为800mm×500mm，则风口的实际风速为 .满足要求。 6.8空气管路的阻力计算及风机选择 6.8.1确定送回风道系统，并画出系统的轴测草图 送回风系统图如下： 图6.8 送风系统图 图6.9 回风系统图 6.8.2确定风管尺寸，进行最不利管路的阻力计算 根据对称性，送回风系统只需确定一侧的管道尺寸，另一侧与之相同。 1)、送风系统 （1)、确定管道尺寸 6.10 送风系统编号图 送风系统管道尺寸如下表所示： 送风系统各管段尺寸 表6-3 管段编号 风量m3/h 风速m/s 截面积m2 尺寸mm 0—1 1594 2 0.1476 500×500 1—2 1594 3 0.1476 500×250 2—3 3187 4 0.2213 630×320 3—4 6211 5 0.3451 800×400 4—5 9235 6 0.4275