北京市某区图书馆空调设计

北京市某区图书馆空调 北京市某区图书馆空调设计 建筑环境与设备专业05-2班 刘宁毅 指导教师:金梧凤 内容摘要:本工程为北京市某区图书馆空调设计。根据图书馆建筑的特点，在办公区域选用风机盘管加新风系统，在公共区域选用全空气系统。在设计开始前，查询北京市的气象参数作为原始数据使用，包括当地的温度，湿度。依据室内的温湿度要求，以及室外的气象参数，进行负荷计算，主要是冷负荷。依据室内人员数目确定湿负荷。空调风系统的设计，首先要依据负荷确定送风量，再根据送风要求，进行气流组织的计算，最后确定风口的数量并合理的均匀布置风口。空调水系统选择异程式，并根据流量等参数进行水力计算，确定供回水管管径并进行阻力平衡。根据图书馆的负荷要求选择冷水机组，冷冻水泵，冷却水泵和冷却塔。由于图书馆的公共区域人员密度较大，还应该考虑通风设计问题。此外，消声，隔振，保温也应该予以考虑。 关键词:空调设计;全空气;风机盘管加新风;负荷计算;风系统;水系统 1 导言 1.1 设计目的: 最近半个世纪里，暖通空调技术进入一个持续发展期，其进程可概括为3个重要阶段，这些发展阶段的主要特征是:伴随战后建筑业特别是高层建筑的蓬勃发展，在空调方式上引起一系列重大变革;以20世纪70年代“能源危机”为契机，全面推进以节能为智能更新的技术研究与开发;以跨世纪“可持续发展观”为指导，谋求节能、环保与社会经济的健康、协调发展。在这一发展时期里，美欧发达国家、日本、前苏联和中国都先后取得过许多举世瞩目的成就，不同程度地促进了暖通空调技术的发展。 随着社会的进步，社会生产力和科学技术不断发展，一方面，人类对建筑环境控制的能力已大大增强;另一方面，人类的生活日趋丰富多彩，这就要求从更高层次上能动地控制环境，以满足人们生活、工作、生产和科学实验等活动过程对室内环境不断提出的新要求。在此背景下，针对多变的内外环境因素干扰，侧重于改善建筑内部热湿环境和空气品质的暖通空调技术也逐步形成和发展起来。而设计一项节能、环保、舒适的中央空调工程是很有实际意义的。 2 工程概况和选择 2.1 工程概况 本设计对象为北京市某区学图书馆。北京市地处北纬39?48`，东经116?28`，位于华北平原西北边缘，与天津相邻，并与天津一起被河北省环绕。北京的气候为典型的暖温带半湿润大陆性季风气候，夏季炎热多雨，冬寒冷干燥，春、秋短促。年平均气温11.4摄氏度。1月温度零下7至零下4摄氏度，7月温度25至26摄氏度。极端最低零下27.4摄氏度，极端最高42摄氏度 1 以上。全年无霜期180至200天，西部山区较短。年平均降雨量483.9毫米，为华北地区降雨最多的地区之一。降水季节分配很不均匀，全年降水的80%集中在夏季6、7、8三个月，7、8月常有暴雨。 该图书馆地势西高东低，呈坡地式，位于自然地坪绝对标高平均为15.000米的台地上。总 2建筑面积为11442，藏书量为30万册，阅览座位数为1000。该馆共五层，其中三层层高为m 5.200米，其他层层高为4.200米。一层主要有阅览室，报告厅和活动室;二层主要有书库，阅览室。三层主要为电子阅览室和机房，四、五层以阅览室为主。图书馆的开放时间为09:00---17:00。 2.2 设计参数与气象数据 2.2.1 建筑物参数 墙体 (1) 本工程承重墙用钢筋混凝土墙柱，外墙隔墙部分用300 M5混合砂浆砌筑; 内墙隔墙部分用180厚陶粒混凝土空心砖砌块，用M5 混合砂浆砌筑，注明除外; (2) 陶粒混凝土空心砖墙砌筑前，先浇筑细石混凝土基座150mm;高，宽同墙厚; (3) 外墙保温: 混凝土梁柱外贴50 mm厚聚苯板。 屋面 本工程屋面防水等级为二级，防水层耐用年限15 年. (1) 刷着色涂料保护层 (2) 1.2厚合成高分子防水卷材一道 (3) 2厚聚氨酯防水涂膜内加玻纤网布 (4) 20mm厚1:3水泥砂浆找平层，粉刷处理剂一遍 (5) 1:6水泥焦渣，最薄处厚30mm (6) 60mm厚聚苯板保温层 (7) 钢筋混凝土楼板 2.2.2 气象数据 表2.1 室外气象参数表 地理位置 年平均温度 大气压力(Kpa) 海拔 11.4? 31.2M 北纬 东经 冬季 夏季 39?48′ 116?28′ 998.6 1020(4 表2.2 室外计算(干球)温度(?) 冬季 夏季 夏季空调室外计 算湿球温度 空气调节 通风 空气调节 空调日平均 通风 -12 -5 29 33(2 28(6 26(4 2 表2.3 室内计算参数表 季节 房间 温度(?) 温度(%) 夏季 阅览室、办公室 26 60 夏季 书库 22 50 2.3 图书馆空调特点 2.3.1 概况 图书馆属于公共建筑，人流量大。这种建筑的耗电量要比传统建筑大得多，特别是空调方面的用电量，因此在空调设计中必须首先考虑到节能。另外，对室内的空气品质要求也很高，馆内必须达到舒适的空调，否则就很容易引起空调病。 2.3.2 空调分区域供应 按中心图书馆的功能设计，空调供应分为两个区域:办公区和公共区。应按需供应空调，尽量减少能源浪费。办公区域(办公室、读者服务部、准备室、休息室等)采用风机盘管机加新风的空调系统。这种设计便于管理人员按室内实际 情况控制空调量大小。公共区域(报告厅、阅览室、书库、电子阅览室等)人员密度大，空间大，采用全空气系统。 2.3.3 馆内舒适的空调标准 图书馆是采用封闭设计，且日人均流量大，所以否则很容易引起空调病(如头痛、恶心、心神不宁、工作和学习效率低下等症状。室内舒适空调标准由四个参数来衡量:温度、湿度、空气品质及标准通风(换气)。夏天闷热漫长，而且湿度也较大，不同的人对温度、湿度要求不同。参照设计规范，图书馆室内温、湿度可设计为26? 、60, 。图书人员密度大，所以需要及时补充新风。新风量按各室不同的人数进行设计，新风补充量30 m?/h.p。 2.4 系统方案选择 一个典型的空调系统应由空调冷热源、空气处理设备、空调风系统、空调水系统及自动控制和调节装置组成。根据需要，它能组成许多不同形式的系统。在工程上应考虑建筑的用途和性质、热湿负荷特点、温湿度调节和控制的要求、空调机房的面积和位置、初投资和运行维修费用等许多方面的因素，选定合理的空调系统。 空调系统可以按空气处理的设置情况分为集中系统、半集中系统、全分散系统;按承担室内负荷所用的介质种类可分为全空气系统、全水系统、空气—水系统、冷剂系统。 2.4.1 全空气系统 全空气系统分为单风道系统和双风道系统。单风道系统指机房内空气处理机制处理一种送风参数的空气;双风道指的是机房内空气处理机处理出两种不同参数的空气。 3 全空气系统的特点是: (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。 2.4.2 空气-水系统 即风机盘管加新风机组系统，是目前广为运用的一种空调方式。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是: (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。 2.4.3 冷剂式系统 冷剂式系统使用方便，目前开始出现在中、小型商用建筑和住宅中，是一种活跃的中央空调系统形式。 冷剂式空调系统的特点: (1) 结构紧凑、体积小、占地面积小、自动化程度高。 (2) 空调机组可以直接放在室内，占地面积小。 (3) 机组分散布置，各个房间可以根据自己的需要启停各自的机组，以满足不 同的需要。发生火灾时，也不会通过风道蔓延，对建筑防火有利。 4 (4) 空调机组能源的选择和组合受限，目前普遍采用电力驱动。空调机组的制冷性能系数较小。设备使用寿命短。 2.4.4 方案确定 本设计为图书馆的空调系统，系统的选定应当综合图书馆的特点考虑。因为图书馆共五层，面积较大，对空气品质也有一定的要求。全水系统全部由水负担室内空调负荷，只能消除室内的余热和余湿，不能起到改善室内空气品质的作用，对于图书馆，不宜采用。该图书馆为白天开放，夜间关闭的间歇性使用，人员分布较均匀，同时有些房间冷热负荷并不完全相同，如办公室、读者服务部等，需要进行个别的调节。总的来说，室内参数有所不同，所以应该进行分区考虑。对阅览室这样的大空间，其冷热负荷基本相同，可以采用全空气系统。而风机盘管加新风系统可以满足对各个房间进行个别的调节，但是对于图书馆这样拥有很多藏书，要避免被水浸湿的场所，该系统不能完全适用，所以本设计采用全空气系统和风机盘管加新风系统。 对于书库，因书籍纸张既易吸收水分而膨胀发霉、长虫、变形，又易放出水分而收缩，使纸张干燥脆裂。温度忽高忽低或湿度经常波动，会使纸张变形出现浮凸现象，降低强度和弹性。因此，保持室内适宜的温湿度是延长书籍寿命的重要条件之一，通常书库内温度以保持在14, 24?，相对湿度保持在45, 60,为宜。空气中含有水蒸气还会影响到书籍的胶粘，湿度大时淀粉胶就会发生潮解，牢固性降低，并引起发霉，胶浆膜层在干燥时又要变脆和破裂。为了使书籍的干湿度得当，使用轮转式除湿机调节温湿度。对于计算机房，采用恒温恒湿机，满足计算机房的温湿度要求。 3 负荷计算 3.1 计算说明 3.1.1 室外参数 1) 位置: 北纬:39.8? 东经:116.5? 02) 夏季室外计算干球温度:33.2C(空气调节) 03) 夏季室外计算日平均温度:28.6C(空气调节) 4) 夏季室外计算日较差:8.80C 5) 夏季室外计算湿球温度:26.40C(空气调节) 3.1.2 室内设计参数 夏季室内设计温度为26?，相对湿度为60%，冬季采暖，故空调只负责夏季制冷，只考虑供冷，承担冷负荷。 3.1.3 建筑物参数 2,外墙:K=1.13w/(m,C) (300mm厚陶粒混凝土空心砖砌块) 5 2,外窗、外门K=2.7 (铝合金单框双玻璃) w/(m,C) 2,屋面:K=0.71(钢筋砼楼盖60mm厚聚苯板保温层) w/(m,C) 3.1.4 建筑物概况 该建筑第四与第五层房间功能一致，可认为负荷一样(第五层再加上屋面负荷)。 3.2 负荷计算 3.2.1 建筑围护结构引起的冷负荷 (1) 外墙和屋面瞬变传热引起的冷负荷 外墙和屋顶形成的逐时冷负荷，宜按下式计算: Q=A*K*(tc(τ)- tR ) (3-1) Q——外墙或屋顶形成的逐时冷负荷(W); 2 *K——外墙或屋顶的传热系数 W/(?)m; 2A——外墙或屋顶的面积(m); t——外墙或屋顶的逐时冷负荷计算温度(?)，根据外墙和屋面的类型，可由《暖通c(τ) 空调》第364页附录2-4和附录2-5中查取; t——夏季空气调节的室内计算温度(?)。 R (2) 内维护结构冷负荷 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而产生的冷负荷可按下式 计算: Q=A*K*(to.m+Δta-t) (3-2) R to.m——夏季空调室外日平均温度，?C Δta——附加温升，?C，可按下表查 表3.1 附加温升 22邻室散热量w/ m Δta 邻室散热量w/ m Δta 很少，(如走廊、办公室) 0-2 <23 3 23-116 3 >116 7 (3)外玻璃窗瞬变引起的冷负荷 Q=A*K*(t-t) (3-3) c(τ)R Q——外玻璃窗瞬变形成的逐时冷负荷(W); 2 *K——外玻璃窗的传热系数 W/(m?); 可由《暖通空调》附录2-17和附录2-8中查 取 2A——外玻璃窗的面积(m); 6 t——外玻璃窗逐时冷负荷计算温度(?C)，可由《暖通空调》第366页附录2-10查取; c(τ) t——夏季空气调节的室内计算温度(?C)。 R (4)透过玻璃窗的日射得热引起的冷负荷 Q=Ca*A*Cs*Ci*Djmax*C(3-4)LQ 式中:A——窗口面积 Ca——有效面积系数 Cs——窗玻璃的遮阳系数 Ci——窗内遮阳设施的遮阳系数 Djmax——最大日射得热因数 C——窗玻璃冷负荷系数，按南北划分，建筑地点在北纬27030以南的地区为南区，以北为北LQ 区。 以上各值在《暖通空调》书后目录中均可查出 3.2.2 室内热源散热引起的冷负荷 (1) 设备散热形成的冷负荷 计算式为: Q=Qs* C(3-5) LQ Qs——设备和用具的实际显热散热量 C——设备和用具显热散热冷负荷系数 LQ Qs一般都按下式来计算，即: Qs=1000*n1*n2*n3*N*(1-η)/η‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎(3-6) N——电动设备的安装功率 η——电动机效率 n1——利用系数，一般取0.7-0.9 n2——电动机负荷系数，风机取1.0 n3——同时使用系数，一般取0.5-0.8 以下为各区域设备散热引起的冷负荷计算表 (2) 照明散热形成的冷负荷 照明设备散热形成的计算时刻冷负荷Qτ按下列各式计算: Q=1000*n1*n2*N*C (3-7) LQ 式中 N—照明设备的安装功率，kW; n1—镇流器消耗功率系数，当明装荧光灯的镇流器在空调房间时，取n1=1.2，当暗 装时取1.0 7 n2—灯罩隔热系数，当荧光灯罩上穿有小孔，可利用自然通风散热于顶棚，取0.5-0.6，而无通风孔时取0.6-0.8; C——照明散热冷负荷系数 LQ (2) 人体散热形成的冷负荷 人体显热散热引起的冷负荷计算式: Q=qs*n*ψ*C (3-8) c(τ)LQ qs——不同室温和劳动性质成年男子显热散热量 n——室内总人数 ψ——群集系数，可由下表查 C——人体显热散热冷负荷系数，可从《暖通空调》书后附录查取 LQ 表3.2 某些空调建筑物内的群集系数 工作场工厂轻劳影剧院 商场 旅店 体育馆 图书馆 银行 工厂重劳动 所 动 ψ 0.89 0.89 0.93 0.92 0.96 0.90 1.0 1.0 人体潜热散热引起的冷负荷计算式: Q=ql*n*ψ‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎(3-9) c ql_——不同室温和劳动性质成年男子潜热散热量 n,ψ——同上式 3.3 冷负荷汇总表 3.3.1 首层冷负荷汇总表 表3.3 首层冷负荷汇总 9:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 时间 采编室101 13580 14157 14517 14737 14842 14601 14338 13920 13961 阅览室102 35164 36485 37116 37857 38374 31903 31248 30896 30552 洗手间103 297 314.7 309.5 334 338.6 334.1 325.6 312.3 314.6 洗手间104 110.9 121.6 123.9 133.7 136.6 135 130.7 123.5 124 消控室106 1919 2032 2100 2128 2135 2073 2004 1907 1915 活动室107 7958 8245 8431 8527 8575 8226 8069 7861 7850 活动室108 6990 7253 7425 7508 7545 7344 7201 6998 6995 活动室109 4228 4403 4495 4576 4610 4279 4176 4053 4043 活动室110 7272 7720 8001 8145 8206 7807 7547 7187 7194 活动室111 4973 5229 5399 5501 5562 5237 5121 4962 4946 厕所112 3250 3731 4034 4125 4161 3985 3634 3149 3195 休息厅114 2952 2991 3023 3044 3063 2980 2985 2989 2980 报告厅115 19470 20156 20622 21024 21358 18203 17976 17890 17699 走廊 4576 5160 5517 5693 5747 5590 5245 4729 4782 8 首层最大冷负荷出现在13:00，为124.65KW 3.3.2 第二层冷负荷汇总表 表3.4 二层冷负荷汇总 9:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 时间 办公室201 3956 4196.4 4357.4 4454.5 4512.2 4372.9 4286.4 4141.5 4147.3 办公室202 2751.9 2840.1 2905.7 2957.5 2996 2893.5 2898.6 2892.9 2874.8 办公室203 2987.6 3075.9 3141.5 3193.3 3231.8 3129.3 3134.4 3128.6 3110.6 办公室204 4545.9 4790 4960.2 5050.7 5108 4943.4 4867.6 4737.1 4738.3 阅览室(大)206 24975 25871 26344 26872 27248 22589 22116 21858 21608 阅览室(小)207 9088 9402.4 9565 9753.9 9883.3 8328.3 8164.6 8068.2 7985.5 厕所209 354.5 369.36 356.64 384.93 388.58 383.11 374.59 362.32 365.54 读者服务部210 3695 3782.3 3835.6 3889.8 3921.1 3808.5 3800.7 3783.9 3766.7 存包处211 2051 2155.3 2217.6 2244.4 2249.5 2182 2104.3 1999.6 2004.6 书库房212 10620 11105 11386 11531 11561 11402 11068 10594 10629 书库房213 10668 11164 11447 11581 11599 11428 11081 10591 10640 弧阅览室214 51977 58911 63254 65711 66884 58931 54828 49344 49270 休息室215 2950.7 3058.7 3141.6 3166.1 3223.4 3087.4 3048.6 3003.4 2999.1 3892.5 4307.8 4557.4 4675.6 4719 4617.1 4376 4006 3972.4 走廊 第二层最大冷负荷出现在13:00 为157.521KW 3.3.3 第三层冷负荷汇总表 表3.5 三层冷负荷汇总表 9:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 时间 4037.4 4274.9 4432 4530.4 4589.1 4452.1 4368.8 4227.4 4236.8 办公室301 2771.8 2859.1 2922 2975.2 3013.3 2910.5 2915.6 2910.2 2892.4 办公室302 3056.6 3143.9 3206.8 3260 3298.2 3195.4 3200.4 3195 3177.3 办公室303 4661 4901.1 5067 5155 5210.9 5047.5 4975.1 4848.8 4854.9 办公室304 57974 60663 62916 64354 65627 61866 62293 62487 61790 大电阅306 20121 21032 21783 22278 22706 21449 21586 21641 21409 小电阅307 354.5 369.36 356.64 384.93 388.58 383.11 374.59 362.32 365.54 厕所309 3812.6 3894.5 3938.4 3993.3 4021.3 3906.2 3896.4 3879.8 3863.4 读服部310 2107.5 2209.2 2269.1 2293.9 2297 2228 2148.7 2043.5 2048.5 存包处311 42597 44776 46521 47543 48389 45729 45710 45424 44993 计算机房312 2136.2 2247.2 2314.1 2345 2353.7 2256.2 2176.7 2071.2 2074.5 准备室313 2136.2 2247.2 2314.1 2345 2353.7 2256.2 2176.7 2071.2 2074.5 准备室314 42719 44907 46652 47658 48489 45816 45785 45484 45070 计算机房315 2950.7 3058.7 3141.6 3166.1 3223.4 3087.4 3048.6 3003.4 2999.1 休息室316 51977 58911 63254 65711 66884 58931 54828 49344 49270 弧阅览室317 走廊 3892.5 4307.8 4557.4 4675.6 4719 4617.1 4376 4006 3972.4 9 第三层最大冷负荷出现在13:00 为287.56KW 3.3.4 第四层冷负荷汇总表 表3.6 四层冷负荷汇总 9:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 时 间 办公室401 3956 4196.4 4357.4 4454.5 4512.2 4372.9 4286.4 4141.5 4147.3 办公室402 2751.9 2840.1 2905.7 2957.5 2996 2893.5 2898.6 2892.9 2874.8 办公室403 2987.6 3075.9 3141.5 3193.3 3231.8 3129.3 3134.4 3128.6 3110.6 办公室404 4545.9 4790 4960.2 5050.7 5108 4943.4 4867.6 4737.1 4738.3 办公室405 2001.6 2077.6 2131.8 2161.3 2180.7 2119.3 2101.9 2069.7 2065.8 阅览室406 24975 25871 26344 26872 27248 22589 22116 21858 21608 阅览室407 9088 9402.4 9565 9753.9 9883.3 8328.3 8164.6 8068.2 7985.5 厕所409 354.5 369.36 356.64 384.93 388.58 383.11 374.59 362.32 365.54 读服部410 3695 3782.3 3835.6 3889.8 3921.1 3808.5 3800.7 3783.9 3766.7 存包处411 2051 2155.3 2217.6 2244.4 2249.5 2182 2104.3 1999.6 2004.6 阅览室412 20419 21410 21972 22399 22654 19400 18785 18199 18065 阅览室413 20467 21470 22034 22449 22692 19426 18798 18195 18076 休息室414 2950.7 3058.7 3141.6 3166.1 3223.4 3087.4 3048.6 3003.4 2999.1 3892.5 4307.8 4557.4 4675.6 4719 4617.1 4376 4006 3972.4 走廊 第四层最大冷负荷出现在13:00 为115.01KW 3.3.5 第五层冷负荷汇总表 表3.7 五层冷负荷汇总 9:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 时 间 4159 4382.9 4534.6 4631.7 4696.8 4576 4515.3 4401.8 4440.8 办公室501 2954.9 3026.6 3082.9 3134.7 3180.6 3096.6 3127.5 3153.1 3168.3 办公室502 3190.7 3262.4 3318.7 3370.5 3416.4 3332.4 3363.3 3388.9 3404.1 办公室503 4799 5022.3 5181.1 5271.5 5338 5196.4 5152.8 5061.5 5104.1 办公室504 2128.1 2193.7 2242.2 2271.7 2295.7 2245.9 2244.5 2231.8 2248.6 办公室505 27349 28051 28416 28945 29406 24963 24792 24901 25040 阅览室506 10041 10277 10397 10585 10750 9281.1 9238.7 9289.5 9362.7 阅览室507 733.28 717.15 687.21 715.51 732.93 761.9 801.58 847.85 913.05 厕所509 3976.1 4040.4 4080.9 4135.1 4176.7 4089.7 4117.6 4144.3 4173.1 读服部510 2230.7 2320.2 2374.4 2401.2 2412.8 2361.7 2306.7 2229.8 2264.2 存包处511 22090 22945 23431 23858 24173 21072 20669 20341 20481 阅览室512 22138 23004 23492 23908 24212 21098 20682 20338 20492 阅览室513 2950.7 3058.7 3141.6 3166.1 3223.4 3087.4 3048.6 3003.4 2999.1 休息室514 走廊 3892.5 4307.8 4557.4 4675.6 4719 4617.1 4376 4006 3972.4 第五层最大冷负荷出现在13:00 为122.73KW(详细负荷计算见附录) 3.4 新风量及新风负荷的确定 新风量指标每人为30 m?/h.P; 10 则新风量:G = G *N w1w4 新风负荷计算: 在湿空气的h-d图上，根据设计地的室外空气的夏季空调计算干球温度tw和湿球温度tw确定新s状态点W，得出新风的焓h;根据室内空气的设计温度tN和相对湿度Φ，确定回风状态点N(也风W 就是室内空气设计状态点)，得出回风的。则夏季空调焓h的新风负荷按 N CL,1.2 L ?(h-h) W (3-10) WWWN 根据室内外参数(=26t?, Φ =60%;t=33.2?,t=26.4?)查h-d图。得h=82.5 KJ/Kg，h=58.9 NwwsWNKJ/Kg;Δh=h-h=82.5-58.9=23.6 KJ/Kg。 WN 3.5 湿负荷的计算 人体散湿及敞开水面散湿 人体散湿量计算公式: ,6 (3-11) m,0.278n,g，10W 式中 ——人体散湿量，kg/s; mW ——成年男子的小时散湿量，g/h; g ——室内全部人数; n ——群集系数。 , 敞开水面散湿量计算式: ,5 (3-12) m,0.278,A，10W m式中 ——敞开水表面的散湿量，?/s; W 2,——单位水面蒸发量，?/(m?h); 2——蒸发表面面积，m。 A 4 风系统设计计算 4.1 送风量及送风方式 4.1.1 送风量的计算 (1) 确定夏季室内空气状态点N。 根据夏季室内温度tN=26?，相对湿度ψ=60%的要求，确定室内状态点N，并查i-d图得到，室内焓值i，含湿量dN。 N (2) 做热湿比线ε。 根据计算出的室内冷负荷LQ，湿负荷S，计算热湿比ε=LQ/S，再通过N点做热湿比线ε。 (3) 确定送风状态点O。 11 本系统拟采用露点送风空气处理设备, 以空气处理到90%的机器露点与热湿比线相交,此点即为送风状态点O。 (4) 计算系统的总风量G.根据热平衡和湿平衡,可得 G=Q/(h-h) (4-1) Rs 计算结果见下表: 表4.1 首层送风量 送风量 湿负荷(kg/s) 冷负荷(w) 热湿比 室内焓值 送风焓值 焓差 (kg/h) 采编室101 544.4352 17185.8384 31566.3615 58.9 44.8 14.1 4387.87362 阅览室102 3629.568 38847.8821 10703.1697 58.9 45.5 13.4 10436.7444 消控室106 18.14784 2135.029 117646.453 58.9 50.9 8 960.76305 活动室107 181.4784 8575.486 47253.4803 58.9 48.8 10.1 3056.60887 活动室108 181.4784 7545.291 41576.7992 58.9 48.1 10.8 2515.097 活动室109 90.7392 4610.441 50809.8044 58.9 49.2 9.7 1711.09151 活动室110 181.4784 8205.613 45215.37 58.9 47.8 11.1 2661.27989 活动室111 181.4784 7495.75 41303.8136 58.9 47.2 11.7 2306.38462 休息厅112 181.4784 3667.97652 20211.6424 58.9 48.9 10 1320.47155 报告厅113 1814.784 21357.72 11768.7394 58.9 45.2 13.7 7494.306 表4.2 二层送风量 冷负荷送风量 湿负荷(kg/s) 热湿比 室内焓值 送风焓值 (w) 焓差 (kg/h) 办公室201 72.59136 4512.1834 62158.6839 58.9 49.3 9.6 1692.06878 办公室202 72.59136 2996.0287 41272.5247 58.9 48.1 10.8 998.676233 办公室203 72.59136 3231.80998 44520.5873 58.9 47.8 11.1 1048.15459 办公室204 72.59136 5107.98057 70366.2333 58.9 49.5 9.4 1956.24788 阅览室206 2722.176 33327.9049 12243.1117 58.9 45.2 13.7 8757.69763 阅览室207 907.392 12323.3183 13581.0303 58.9 45.1 13.8 3214.77868 读服部210 181.4784 4586.67002 25273.917 58.9 48.8 10.1 1634.85268 存包处211 163.33056 3136.98636 19206.3651 58.9 51.1 7.8 1447.83986 书库房212 16702.8234 无穷大 58.9 31.9 27 2227.04312 书库房213 16708.6133 无穷大 58.9 31.9 27 2227.8151 弧阅览214 66883.9409 18427.5211 58.9 45.9 13 18521.7067 休息室215 72.59136 3233 44536.9807 58.9 47.8 11.1 1048.54054 表4.3 三层送风量 冷负荷送风量 湿负荷(kg/s) 热湿比 室内焓值 送风焓值 焓差 (w) (kg/h) 办公室301 72.59136 4589.06069 63217.7258 58.9 49.3 9.6 1720.89776 办公室302 72.59136 3013.33691 41510.9582 58.9 48.1 10.8 1004.44564 办公室303 72.59136 3298.18731 45434.9844 58.9 47.8 11.1 1069.68237 办公室304 72.59136 5210.90097 71784.0383 58.9 49.5 9.4 1995.6642 大电阅306 2722.176 65627.2673 24108.3851 58.9 46.6 12.3 19910.341 小电阅307 907.392 22705.6654 25022.9949 58.9 46.8 12.1 6870.942 12 读服部310 72.59136 4686.92927 64565.9383 58.9 48.8 10.1 1670.58865 存包处311 18.14784 3184.43506 175471.85 58.9 51.1 7.8 1469.73926 计算机房312 1814.784 48389.2042 26663.8918 58.9 46.8 12.1 14753.52 准备室313 36.29568 2353.69796 64847.8816 58.9 49.3 9.6 882.636735 准备室314 36.29568 2353.69796 64847.8816 58.9 49.3 9.6 882.636735 计算机房315 1814.784 48489.1463 26718.9629 58.9 46.8 12.1 14783.504 休息室316 72.59136 3233 44536.9807 58.9 47.8 11.1 1048.54054 弧阅室317 3629.568 66883.9409 18427.5211 58.9 45.9 13 18521.7067 表4.4 四层送风量 送风量 湿负荷(kg/s) 冷负荷(w) 热湿比 室内焓值 送风焓值 焓差 (kg/h) 办公室401 72.59136 4512.1834 62158.6839 58.9 49.3 9.6 1692.06878 办公室402 72.59136 2996.0287 41272.5247 58.9 48.1 10.8 998.676233 办公室403 72.59136 3231.80998 44520.5873 58.9 47.8 11.1 1048.15459 办公室404 72.59136 5107.98057 70366.2333 58.9 49.5 9.4 1956.24788 办公室405 72.59136 2180.6655 30040.2899 58.9 47.2 11.7 670.974 阅览室406 2722.176 33327.9049 12243.1117 58.9 45.2 13.7 8757.69763 阅览室407 907.392 12323.3183 13581.0303 58.9 45.1 13.8 3214.77868 厕所409 读服部410 72.59136 4586.67002 63184.7925 58.9 48.8 10.1 1634.85268 存包处411 18.14784 3136.98636 172857.285 58.9 51.1 7.8 1447.83986 阅览室412 1814.784 26934.0738 14841.4764 58.9 45.2 13.7 7077.56684 阅览室413 1814.784 26972.1817 14862.4749 58.9 45.2 13.7 7087.58058 准备室414 72.59136 3233 44536.9807 58.9 47.8 11.1 1048.54054 表4.5五层送风量 湿负荷送风量 冷负荷(w) 热湿比 室内焓值 送风焓值 焓差 (kg/s) (kg/h) 办公室501 72.59136 4696.7834 64701.6863 58.9 49.3 9.6 1761.29378 办公室502 72.59136 3180.6287 43815.5271 58.9 48.1 10.8 1060.20957 办公室503 72.59136 3416.40998 47063.5897 58.9 47.8 11.1 1108.02486 办公室504 72.59136 5338.02057 73535.2054 58.9 49.5 9.4 2044.3483 办公室505 72.59136 2295.6855 31624.776 58.9 47.2 11.7 706.364769 阅览室506 2722.176 35486.3049 13036.0068 58.9 45.1 13.8 9257.29693 阅览室507 907.392 13189.5183 14535.6343 58.9 45.1 13.8 3440.74389 读服部510 72.59136 4842.27002 66705.8727 58.9 48.8 10.1 1725.95763 存包处511 18.14784 3300.28636 181855.602 58.9 51.1 7.8 1523.20909 阅览室512 1814.784 28453.4738 15678.711 58.9 45.2 13.7 7476.82524 阅览室513 1814.784 28491.5817 15699.7095 58.9 45.2 13.7 7486.83897 准备室514 72.59136 3233 44536.9807 58.9 47.8 11.1 1048.54054 4.1.2 露点送风方式 13 采用定风量露点送风空调系统，空气经冷却处理到接近饱和状态点，不经加热送入室内。夏季工况为:送风在机房内经冷却去湿后送到室内，消除室内的冷负荷和湿负荷;一部份回风与新风相混合后经集中处理再送入房间，另一部份回风直接排到室外。该系统为设有排风机的双风机系统，可根据季节调节新、回风量之比，在春秋过渡季节可以充分利用室外空气的自然冷量，实现全新风经济运行，从而降低能耗。 图1定风量露点送风单风道空调系统 4.1.3 空气处理过程的焓湿图 Φ=90% Φ=100% 图2 空气处理的h-d图 4.2 气流组织计算 4.2.1 气流组织计算 所有房间的风机盘管送风口及新风均采用顶送顶回的气流组织方式，如下图a。 计算机房采用下送上回的气流组织形式，如下图b。其他全空气系统均采用顶送顶回的气流组织方式。 图a 顶送顶回 图b 地板送上回 14 以201办公室为例进行气流组织计算。 3该办公室尺寸为7.2 ×2.5 ×4.2 m;室内空调系统为风机盘管加新风系统，其安装的风机盘 33管为FP-10WA型，风量140/h,0 m新风量为120m/h。新风作为辅助送风，为简化计算，可忽略新风对气流的影响，因此只需对风机盘管送风的气流组织进行计算。 [1]本计算方法理论依据张萍编著的《中央空调实训教程》。 1)选定送风口形式，确定过程 拟采用平流方形送风口，其紊流系数ɑ=0.16为，射程为2.7-0.5=2.65m(0.5 m为射流末端宽度)。 2)选取送风温差Δt 根据办公室风机盘管选型计算中送风温差的确定方法，得出Δt=8?。 3)定送风口的出流速度v0 v,0.36F/dm/s (4-1) 0n0 2式中:F——垂直于单股射流的空间断面面积， mn d——送风口直径或当量直径，m。 0 FHBv,,n0,53.17 (4-2) dL0 式中:H——房间高度，m; B——房间宽度，m; 3L—— 房间的总送风量，m/h; 先假定v0=3 m/s，由公式(4-2)算出射流自由度0为Fd1/0.64，代入公式(4-1)Fd/=0.36 nn×10.64=3.68m/s。所取v=3 m/s<3.68m/s，且在2,5m/s范围之间，则满足要求。 0 4)确定送风口数目N HB,N, (4-3) 2,,ax,,,,,,x,, 式中:a——送风口紊流系数; x——送风射流的射程，m; ——受限射流无因次距离，见式(24) x ,a,xx, (4-4) Fn 式中其他符号含义同上。 15 取Δt=1?,由(Δt/Δt)×()=(1/8)×10.64=1.28，查得受限射流距离=0.19;由公Fd/xxx0n 2式(4-2)N =4.2×2.5/[0.16 ×2.65/0.19]=2.11,因此风口数目N为2个。 5)确定送风口尺寸 由下式算得每个风口面积 f L2 m (4-5) f,3600v,N0式中:——送风口面积; f 式中其他符号含义同上。 3由公式(25)=1400/(3600×3×2)=0.0648m，选取方形散流器，尺寸为250*250; f 则v= L/(3600?a?b)= 1400/(3600×0.25×0.25)/2=3.11m/s, de=2?a?b/(a+b)=250mm 0 6)校核射流的贴附长度 阿基米德数Ar按下式计算: g,dT,T，，n00Ar, (4-6) 2v,Tn0 T式中:——射流出口温度，K; 0 T——房间空气温度，K; n d——风口面积当量直径，m; 0 2——重力加速度，m/s; g 式中其他符号含义同上。 由Ar数的绝对值查得值，就可以得到x/d射流贴附长度x。 0 2由公式计算阿基米德数Ar=9.8×0.250×(-8)/[3.11×(273+26)]=-0.0067 查得x/d=27,则x=27×0.25=6.75>2.65，满足要求。 0 7)校核房间高度 公式 H=h+w+0.07?x+0.3 m ，房间高度>=H为满足要求; (4-7) 式中:h——空调区高度，一般取2m; w——送风口底边至顶棚距离，m ; 0.07?x——射流向下扩展的距离，m ; 0.3——安全系数，m 。 H=h+w+0.07?x+0.3=2+0.25+0.07×5+0.3 16 =2.9<4.2 m 符和要求。 用相同方法计算其他房间。 4.2.2 风口布置 风口对气流组织有着关键断作用，根据送回风量，选择合适的风口，均匀分配，同时避免柱和梁的阻挡。最大可能的减少风量扰动对气流产生的负面效应。在工程设计中采用了以下措施: (1)新风口应尽量靠近风机盘管的送风口，目的让新风与室内回风混合均匀。 (2)送风口尺寸放大。变风量末端在调节时产生的风速变化会使人感到不舒适， 这在大风量送风口尤为明显。解决这个问题的最简单方法是加大吊顶风口的尺寸，尽可能减少出风速度，使这种风速的变化带来的影响微乎其微。一般可将送风口的额定流量调大一档。 (3)增强吊顶贴附效应。使吊顶平面保持平整，尽量使吊顶面的凸凹远离送风口。这其中主要包括灯具、水喷淋头和火灾报警探头，两者间须隔开一定的距离。 4.2.3 风管阻力计算 风管的水力计算方法很多，常用的有假定流速法，压损平均法和静压复得法三种，本设计应用最普遍的假定流速法。计算步骤如下: (1)绘出通风或空调系统的水力计算简图。对风道系统进行分段，并注明各管段的长度、风量、空气处理设备和管件的规格型号及所在部位。 (2) 假定各管段内的空气流速，一般主风道风速为5—6.5m/s,支风管为3—4.5 m/s。 (3)根据各管段的风量和假定风速确定该管段的断面尺寸，计算沿程损失和局部损失。 (4)对系统中各并联支路进行阻力平衡计算。 (5)根据系统的总压力损失和总风量选择风机。 利用假定流速法根据《实用供热空调设计手册》确定各个管段的管径和阻力的大小，对不平衡的管段进行阻力的调节，或者利用增设减压阀门来平衡阻力。 以二层阅览室的全空气系统为例 首先选定系统最不利环路作为计算的出发点(一般是某一空调系统中最长管路或者局部构件最多的管路)，以标准层新风系统为例，选出区域中的最不利环路为:1,2,3,4，新风系统的管路走向示意简图如下: 17 (1)划分管段，对应编号，逐段选定管内风速，计算相应的截面面积。然后根据标准规格选定风管的断面尺寸，再计算实际流速。经查表查得流量得当量直径D，根据风量和当量直径确定比摩阻R，计算沿程阻力。 (2)确定局部构件尺寸和进行局部阻力计算。根据GB规范，计算各个局部构件的局部阻 2hv,,,2力系数，根据公式:计算出局部阻力。 d (3)对并联支管进行阻力平衡。采用改变送风口的风量调节阀的开启角度，增大阻力，满足平衡要求。 (4)计算新风机所需要的风量和风压，计算出最不利环路的总阻力，考虑安全因素，增加15,。设计系统的新风量，考虑可能漏风，增加10,。 (5)相关计算公式 沿程压力损失可按下式计算: ?P,Rl*L (4-8) m 式中 ?P ――风管的沿程压力损失(Pa); m Rl ――单位管长沿程压力损失(Pa/m)，可按下式计算; 2Rl,(λ/d)(υρ/2) (4-9) e 式中 λ――摩擦阻力系数，可按下式计算; 1/2 1/21/λ= ,2log(K/3.71 d+2.51/Reλ) (4-10) e 式中 K‎‎――风管内壁的当量绝对粗糙度; Re――雷诺数: Re,υd/ν e 2ν――运动粘度(m/s); 33ρ――空气密度(kg/m)，本次设计取1.16 kg/m d ――风管当量直径(m)，可按下式计算; e d,2ab/(a+b) (4-11) e 式中 a,b‎‎――风管断面净宽和净高(m); d――风管的长度(m)。 e 风管局部压力损失 2?p,ξυρ/2‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎ (4-12) d 式中 ?p――局部压力损失(Pa); d 对于管段1: 3流量G=15976 m/h,管长L=14.5m，初选流速为V=4.38m/s,根据G和V查《实用供热空调设计手册》表,知风管断面积尺寸为1，25080，0(mmmm)。 18 则实际流速v,G/3600ab=1040/(3600125080‎‎0)1000000=4.38m/s. ，，， 22动压?p,ξυρ/2=1.150.64.81=13.237Pa。 ，，d 局部阻力系数，查《实用供热空调设计手册》可知该管段上的附件的总的局部阻力系数 ?,1.15 , 单位比摩阻用插值法确定 R=0.33Pa/m 则沿程阻力RL=0.3314.5=4.785Pa ， 管道阻力即为风管的压力损失 ?P=?p+RL+0.1=13.23+4.785=18.022Pa。 d 其他管段的各个参数的确定方法与管段1的方法相同。 表4.6 各管段风管水力计算 风量风速宽编号 Rm(Pa/m) 高(mm) 长(m) ζ‎‎ ?Pd(Pa) ?Pl(Pa) ?P(Pa) (m^3/h) (m/s) (mm) 1 15976 4.38 0.33 1250 800 14.500 1.15 13.237 4.785 18.022 2 11798 4.31 0.58 1000 800 7.670 0.64 7.133 4.4486 11.582 3 7865 4.1 0.94 800 630 6.670 0.38 3.833 6.2698 10.102 4 3952 2.75 1.23 800 500 6.160 1.21 5.490 7.5768 13.067 4.3 风管的选择及布置 4.3.1 风管的选择 在风管的选择上，圆风管的强度虽大，耗钢量虽小，但占有有效空间较大，不易布置且不美观。矩形风管由于容易布置，多用于明装和管道布置复杂的地点。矩形风管中，方形风管阻力较小，耗钢量小。采用矩形风管时，宽高比应小于3为宜。风管材料应考虑适合和经济，内部光滑，易于安装，就地取材等因素。在本设计中，选用矩形风管。 4.3.2 风管的布置的注意事项 (1)风管道全部用镀锌钢板制作，厚度及加工方法，按《通风与空调工程施工及验收规范》的确定，主管和支管的断面尺寸在图中标明。 (2)设计图中所注风管的标高，以风管底为准。 (3)穿越沉降缝或变形缝处的风管两侧，以及与通风机进、出口相连处，应设置长度为200,300,,的软接;软接的接口应牢固、严密。在软连接处禁止变径。 (4)风管上的可拆卸接口，不得设置在墙体或楼板内。 (5)所有水平或垂直的风管，必须设置必要的支、吊或托架，其构造形式由安装单位在保证牢固、可靠的原则下根据现场情况选定。 19 (6)风管支、吊或托架应设置于保温层的外部，并在支吊托架与风管间镶以垫木，同时，应避免在法兰、测量孔、调节阀等零部件处设置支吊托架。 (7)安装调节阀、蝶阀等调节配件时，必须注意将操作手柄配置在便于操作的部位。 (8)安装防火阀和排烟阀时，应先对其外观质量和动作的灵活性与可靠性进行检验，确认合格后再行安装。 (9)防火阀的安装位置必须与设计相符，气流方向务必与阀体上标志的箭头相一致，严禁反向。 (10)防火阀必须单独配置支吊架。 4.4 设备选型 表4.7 风机盘管选型 风机盘管型号 风量(m3/h) 冷量(kw) 尺寸(宽*高*深)mm 台数 FP-8WA 716 4835 1275*240*490 2 FP-10WA 762 5709 1275*240*491 11 FP-12.5WA 1069 6985 1455*240*490 4 FP-14WA 1180 7860 1455*240*491 4 FP-16WA 1400 8910 1455*240*492 4 FP-20WA 1706 11259 1610*240*490 3 GKM600B 650 4796 670*920 3 表4.8 空气处理机组选型 AHU型号 风量(m3/h) 尺寸(mm) 台数 HZK-10 10000 1300*1430 1 HZK-15 15000 1520*1560 1 HZK-20 20000 1730*1750 3 HZK-25 25000 1860*1940 2 HZK-30 30000 2030*2150 1 表4.9 新风机组选型 新风机组型号 风量(m3/h) 尺寸(宽*高*深)mm 台数 HRB100A 800 1708*1345*433 2 HRB080A 640 1408*1264*386 6 HRB150A 1330 1775*1345*460 1 5 空调水系统设计计算 5.1 水系统方案确定 空调水系统按照管道的布置形式和工作原理，一般分为一下主要几种类型: (1) 按供、回水管道数量，分为:双管制、三管制和四管制; (2) 按供、回水在管道内的流动关系，分为:同程式和异程式; (3) 按供、回水干管的布置形式，分为:水平式和垂直式; 20 (4) 按原理分为:开式和闭式; (5) 按调节方式分为:定流量和变流量。 5.1.1 方案比较 表5.1 水系统方案比较 类型 特征 优点 缺点 管路系统不与大气相接触，仅在系与设备的腐蚀机会少;不需克与蓄热水池连接比较复杂 闭式 统最高点设置膨胀水箱 服静水压力，水泵压力、功率 均低。系统简单 开式 管路系统与大气相通 与蓄热水池连接比较简单 易腐蚀，输送能耗大 同程式 供回水干管中的水流方向相同;经水量分配，调度方便，便于水需设回程管，管道长度增加，初 过每一管路的长度相等 力平衡 投资稍高 异程式 供回水干管中的水流方向相反;经不需设回程管，管道长度较‎‎水量分配，调度较难，水力平衡 过每一管路的长度不相等 短，管路简单，初投资稍低 较麻烦 两管制 供热、供冷合用同一管路系统 管路系统简单，初投资省 无法同时满足供热、供冷的要求‎‎ 三管制 分别设置供冷、供热管路与换热器，能同时满足供冷、供热的要有冷热混合损失，投资高于两管 但冷热回水的管路共用 求，管路系统较四管制简单 制，管路系统布置较简单 四管制 供冷、供热的供、回水管均分开设能灵活实现同时供冷或供热， 管路系统复杂，初投资高，占用 置，具有冷、热两套独立的系统 没有冷、热混合损失 建筑空间较多 5.1.3 水系统方案确定 该设计中管路不与大气接触，在系统最高点设置膨胀水箱，且冷热源的供冷、供热由冷水机组供给，房间不需要同时供冷、供热，故选用闭式双管系统，冷水、热水共同使用一个管路，系统简单，不需要克服静水压力、水泵压力，功率较低，初投资节省。干管的布置采用异程式，一级泵、水泵变流量系统。 在一级泵、水泵变流量水系统中，水泵通过变频或其它方法改变转速而改变流量运行，风机盘管设有电动温控阀(两同阀)，可根据房间温度控制电动两通阀来开、关间断调节风机盘管的供水量，同时，冷水机组还可根据系统回水温度调节制冷量，而水泵随着冷负荷的变化而改变流量。 5.2 水系统的水力计算 5.2.1 计算步骤 采用假定流速法，其计算方法如下: (1) 绘制冷水系统图，对管段编号，标注长度和流量 (2) 确定合理的流速 (3) 根据各个管段的水量和选择流速确定管段的直径，计算摩擦阻力和局部阻力 21 (4) 并联管路的阻力平衡 (5) 计算系统的总阻力 5.2.2 相关公式 (1)沿程阻力 2?Pe=ξe? v?ρ/2 g mH2O (4-15) (2)沿程阻力系数 ξe=0.025?L/d (4-16) (3)局部阻力 水流动时遇弯头、三通及其他配件时，因摩擦及涡流耗能而产生的局部阻力为: 2?Pm=ξ?ρ?v/2 g (4-17) (4)水管总阻力 ?P=?Pe+?P (4-18) j (5)确定管径 Vj mm (4-19) 1.13d,nvj 3式中:V——冷冻水流量,m/s ; j v——流速,m/s 。 j 在水力计算时，初选管内流速和确定最后的流速时必须满足以下要求: 表5.2 初选流速标准 公称直径:DN V(m/s) 公称直径:DN V(m/s) >15 0.3 65 1.15 20 0.65 80 1.60 25 0.80 100 1.80 32 1.00 125 2.00 40 1.50 ?150 2.00-3.00 50 1.50 5.2.3 计算结果 水系统的水力计算过程与风系统大致相同。本设计采用供水温度7?，回水温度12?. 各层的最不利环路图见下图: 22 首层最不利环路1-2-3-4-5-6-7-8-9 二层(四层、五层最不利环路)1-2-3-4-5-6-7-8-9-10-11 三层最不利环路1-2-3-4-5-6-7-8-9-10-11 首层水力计算结果: 表5.3 首层水力计算 负荷流量管长动压序号 管径 ν(m/s) R(Pa/m) ?Py(Pa) ξ ?Pj(Pa) ?Py+?Pj(Pa) (kW) (kg/h) (m) (Pa) 1 119.63 20.576 DN80 6.7 1.123 212.99 1427.1 5 630.56 3152.8 4579.9 2 98.32 16.912 DN80 9.2 0.923 146.23 1345.3 3 425.95 1277.8 2623.2 3 61.448 10.569 DN70 15.75 0.808 140.94 2219.8 8 326.76 2614.1 4833.9 4 53.91 9.2728 DN70 16.2 0.709 109.93 1780.8 6 251.51 1509.1 3289.9 5 27.857 4.7915 DN50 6.7 0.603 111.67 748.19 5 181.98 909.89 1658.1 6 24.109 4.1469 DN40 3 0.872 313.53 940.59 3 380.61 1141.8 2082.4 7 16.589 2.8533 DN40 3.35 0.6 154.49 517.53 6 180.19 1081.1 1598.7 8 12.816 2.2044 DN32 1.76 0.61 190.5 335.28 6 186.06 1116.4 1451.6 9 4.103 0.7057 DN25 2.68 0.342 94.444 253.11 2 58.614 117.23 370.34 二层水力计算结果: 表5.4 二层水力计算 负荷流量管长动压序号 管径 ν(m/s) R(Pa/m) ?Py(Pa) ξ ?Pj(Pa) ?Py+?Pj(Pa) (kW) (kg/h) (m) (Pa) 23 1 172.75 29.714 DN100 1.6 0.935 105.72 169.15 3 437.39 1312.2 1481.3 2 168.16 28.925 DN100 4.99 0.91 100.42 501.08 3 414.47 1243.4 1744.5 3 165.02 28.384 DN100 8.815 0.893 96.86 853.82 3 399.12 1197.4 2051.2 4 119.37 20.532 DN80 7.25 1.121 212.11 1537.8 5 627.86 3139.3 4677.1 5 82.75 14.233 DN70 43.99 1.089 248.98 10952 4 592.59 2370.4 13323 6 79.5 13.674 DN70 1.45 1.046 230.55 334.29 3 546.96 1640.9 1975.2 7 12.62 2.1707 DN32 2.12 0.601 185.06 392.33 3 180.41 541.24 933.57 8 9.624 1.6554 DN32 3.46 0.458 111.5 385.8 3 104.92 314.76 700.56 9 5.107 0.8784 DN25 5.85 0.426 141.34 826.86 5 90.809 454.05 1280.9 10 36.643 6.3028 DN50 20.75 0.794 187.56 3891.8 3 314.87 944.61 4836.5 11 3.233 0.5561 DN20 13.2 0.436 202.63 2674.7 2 94.848 189.7 2864.4 三层水力计算结果: 表5.5 三层水力计算 负荷流量管长动压序号 管径 ν(m/s) R(Pa/m) ?Py(Pa) ξ ?Pj(Pa) ?Py+?Pj(Pa) (kW) (kg/h) (m) (Pa) 1 183.8 31.615 DN100 1.6 0.995 119.05 190.48 3 495.13 1485.4 1675.9 2 179.32 30.844 DN100 4.99 0.971 113.55 566.62 3 471.29 1413.9 1980.5 3 176.14 30.296 DN100 8.815 0.954 109.72 967.2 3 454.7 1364.1 2331.3 4 87.81 15.104 DN70 7.25 1.155 279.06 2023.2 5 667.28 3336.4 5359.6 5 82.75 14.233 DN70 43.99 1.089 248.98 10952 4 592.59 2370.4 13323 6 79.5 13.674 DN70 1.45 1.046 230.55 334.29 3 546.96 1640.9 1975.2 7 12.62 2.1707 DN32 2.12 0.601 185.06 392.33 3 180.41 541.24 933.57 8 9.624 1.6554 DN32 3.46 0.458 111.5 385.8 3 104.92 314.76 700.56 9 5.107 0.8784 DN25 5.85 0.426 141.34 826.86 5 90.809 454.05 1280.9 10 7.94 1.3657 DN32 20.75 0.378 78.091 1620.4 3 71.415 214.25 1834.6 11 3.233 0.5561 DN20 13.2 0.436 202.63 2674.7 2 94.848 189.7 2864.4 四层水力计算结果: 表5.6 四层水力计算 负荷流量管长动压序号 管径 ν(m/s) R(Pa/m) ?Py(Pa) ξ ?Pj(Pa) ?Py+?Pj(Pa) (kW) (kg/h) (m) (Pa) 1 135.92 23.379 DN80 1.6 1.276 272.38 435.81 3 814.02 2442.1 2877.9 2 131.08 22.546 DN80 4.99 1.231 253.98 1267.4 3 757.08 2271.2 3538.6 3 127.78 21.979 DN80 8.815 1.2 241.81 2131.5 3 719.44 2158.3 4289.9 4 79.105 13.606 DN70 7.25 1.041 228.35 1655.6 5 541.53 2707.7 4363.2 5 18.927 3.2555 DN40 43.99 0.685 198.08 8713.7 4 234.58 938.3 9652 6 15.511 2.668 DN40 1.45 0.561 136.18 197.47 3 157.54 472.63 670.09 7 13.216 2.2732 DN32 2.12 0.629 201.84 427.91 3 197.86 593.57 1021.5 8 10.036 1.7262 DN32 3.46 0.478 120.55 417.1 3 114.1 342.29 759.38 9 5.34 0.9185 DN25 5.85 0.446 153.52 898.1 5 99.284 496.42 1394.5 10 60.173 10.35 DN70 20.75 0.792 135.43 2810.1 3 313.34 940.03 3750.2 11 3.233 0.5561 DN20 13.2 0.436 202.63 2674.7 2 94.848 189.7 2864.4 24 5.3 冷凝水设计 风机盘管机组、整体式空调器、组合式空调机组等运行过程中产生的冷凝水必 需及时排走。排放冷凝水管道的设计，采用开式、非满流、自流系统。排放方式采用分区排放。一般排到区域中心卫生间的地漏中，这样排水管道较短，不易漏水。 (1)沿水流方向，水平管道应保持不小于千分之三的坡度，且不允许有积水部位。 (2)当冷凝水盘位于机组内的负压区段时，凝水盘的出水口处必须设置水封，水封的高度应比凝水盘处的负压(相当于水柱高度)大50%左右。水封的出口，应与大气相通。 (3)冷凝水管道宜采用聚氯乙烯塑料管，不必进行防结露的保温和隔气处理。 (4)冷凝水立管的顶部，应设计通向大气的透气管。 (5)设计和布置冷凝水管路时，必须认真考虑定期冲洗的可能性，并应设计安排必要的设施。 (6)管道的冷凝水管径根据以下负荷标准确定: Q?7KW， DN=20mm Q=7.1-17.6KW, DN=25mm Q=17.7-100KW, DN=32mm Q=101-176KW, DN=40mm Q=177-598KW, DN=50mm Q=599-1055KW, DN=80mm Q=1056-1512KW, DN=100mm Q=1513-12462KW, DN=125mm Q?12462KW, DN=150mm 各管段冷凝水管直径详见水系统图。 对于本设计，由于标准层和顶层均有卫生间，无须同一回收，所以直接就近原则，将凝水排放到卫生间，或接地面漏水管。 5.4 管道布置注意事项 (1)管材采用采用碳素无缝钢管，法兰连接;水管路系统中的最低点处，应配置DN=25,,泄水管，并配置相同直径的闸间或蝶阀。在最高点处，应配置DN=15,,自动排气阀; (2)管道的支、吊、托架，必须设置于保温层的外部，在穿过支、吊、托架处，应镶以垫木; (3)冷水供、回水管、集管、阀门等，均需以保温材料。 (4)冷水管道穿越墙身和楼板时，保温层不能间断;在墙体或或楼板的两侧，应该设置夹板，中间的空间，应以松散保温材料(岩棉、矿棉或玻璃棉)填充。 (5)水泵的进水管上，应安装闸阀或蝶阀、压力表和,型过滤器:出水管上应该安装止回 25 阀、闸阀或蝶阀、压力表和带护套的角型水银温度计。 6 制冷机房设备设计计算 6.1 冷水机组选择 6.1.1 台数选择 根据标准(空气调节冷负荷大于528kw时不宜少于2台)，宜取制冷机组2台，而且2台机组 的容量相同。 6.1.2 冷水机组选型 活塞式冷水机组的制冷量常用范围从10-700kw;离心式冷水机组制冷量较大，多用在制冷 量大于600kw的场合;涡旋式冷水机组效率高，工作范围宽，户欢迎，但价格高。出于性能， 经济等因素考虑，选用活塞式冷水机组。 6.1.3 冷水机组型号 根据要求的冷负荷810kw，每台机组的冷量为Q=810/2=405kw。按照标准，选用开利 30HR161型活塞式冷水机组。其性能参数见下表: 表6.1 冷水机组型号 30HR161 机组型号 439kw 制冷量 118kw 输入功率 8 冷量控制级数 12 冷冻水进水温度 7 冷冻水出水温度 76 冷冻水流量 29 冷冻水压降 150 接管管径 32 冷却水进水温度 37 冷却水出水温度 94 冷却水流量 33 冷却水压降 70 接管管径 3125*940*1929 外型尺寸 3120 运行重量 6.2 冷冻水泵选择 6.2.1 流量的计算 3由制冷机组性能参数得冷冻水水量为/h76 m，考虑到泄漏，附加10%的余量即为， 376×(1+10%)=83.6 m/h。 6.2.2 扬程的估算 26 水泵扬程H 按下式计算:H = 1.1×(?H1+ P1×0.102) ?P1——冷水机组蒸发器的水压降 H1-----水泵所承担的外管网最不利环路 H=1.1*(25+29*0.102)=30.75m 6.2.3 冷冻水泵的选择 根据以上所得流量和扬程,对应两台机组，选择三台(两用一备)上海太平洋泵业生产的TPW系列型号为80-160(I)的水泵: 表6.2 冷冻水泵型号 流量 扬程 转速 输入功率 型号 效率 3m/h m r/min Kw TPW80-160I 100 32 76% 2900 15 6.3 冷却水泵选择 6.3.1 流量的确定 3由制冷机组性能参数得板式冷凝器水量为/h，考虑到泄漏94m，附加10%的余量即为，94× 3(1+10%)=103.4 m/h。 6.1.4 扬程的计算 H=H + H + H+ H 1234 H—冷却水泵的扬程 H—冷却水系统的沿程及局部阻力水头损失。 1 H—冷凝器内部阻力水头损失(m) 2 H—冷却塔中水的提升高度(m),这里取7m。 3 H—冷却塔的喷嘴雾压力水头。 4 因此冷却水泵所需的扬程 H=1.1×(H + H + H+ H )=23.2m。 1234 6.3.3 冷却水泵的选择 根据以上所得流量和扬程,对应两台机组，选择三台(两用一备)上海太平洋泵业生产的TPW系列型号为80-125(I)的水泵: 表6.3 冷却水泵型号 流量 扬程 转速 输入功率 型号 效率 3m/h m r/min Kw TPW80-125I 100 20 76% 2900 11 6.4 冷却塔的选择 冷却塔选用开放式冷却塔，且为逆流式冷却塔，特点是安装面积小，高度大，适用于高度 27 不受限制的场合，冷却水的进水温度为32?，出水温度为37?，冷却塔的补给水量为冷却塔的循环水量的2%—3%。 6.4.1 冷却水量计算 G=3600Q/(C?t) cw ?t= t- t=37-32=5? ww1w2 Q=1.3Q (活塞式制冷机组) c Q—冷却塔冷却热量 c Q—制冷机负荷 每台制冷机配一台冷却塔。 则 Q=1.3×405=526.5KW c 每台冷却塔的水量计算: G=3600 Q/(C?t)=3600×526.5?(4.2×5)=90.264kg/h=75.214m3/h cw 6.4.2 风量计算 Q=/ c3600Qc(Is1,Is2) t—夏季空气调节室外计算湿球温度,查得26.4?。 s1 t=ts1+5?=31.4? s2 查焓湿图 得I=86kJ/kg I=113kJ/kg s1s2 33=15210m所以 Q=3600×526.5/4.2/(113-86)=19621kg/h/h (空气密度为1.29kg/m) 6.4.3 冷却塔选型 选用两台型号一样的冷却塔，分别对应于两个制冷机组。根据水量和风量选用型号为BNB2-75的低噪声型逆流冷却塔。 表6.4 冷却塔型号 型号 冷却水量 总高度 风量 风机直径 进水压力 直径DN 33BNB2-75 75m/h 3640mm 29200m/h 1800mm 29kPa 3000mm 7 通风设计 7.1 公共区域通风设计 图书馆中报告厅等产生余热或废气的房间要全面通风，设置排风。 公共场所的全面换气量宜按消除余热或废气来计算。当有数种要求时(如同时消除余热或废气)，按最大换气量设计;如具体计算有困难时，可按换气次数法估算。送、排风系统，必须符合建筑防火规范要求。 送、排风系统水力计算同新风系统。各房间通风换气次数表见下表 表7.1 各房间通风换气次数 28 2编号 名称 换气次数n 面积m 通风量m3 1 首层阅览室 3 374 4712.4 2 首层报告厅 3 255 3213 3 二层阅览室 3 426 5367.6 4 (四、五)层阅览室 3 214 2696.4 7.2 卫生间通风设计 公共卫生间和其他房间的卫生间应设机械排风装置，一般设置排气扇，卫生间的通风换气 3量按20-30m/h。无窗卫生间必须设置排风口，排风由风管同一接出，由排风机排至风管竖井。卫生间应保持负压，防止气味外泄。对于公共卫生间才用轴流风机进行排风，且保持房间负压。 8 消声、保温与隔振设计 8.1 消声设计 本工程采用风机盘管加新风以及全空气系统。其中运用到的设备有风机盘管、新风机组和空气处理机组。对于风机盘管的噪声基本满足设计要求，不需要设置消声器，只需在风口与风机连接处设置软连接即可。对于新风机组和空气处理机组，根据其性能参数知道其噪声较大，需要设计消声器。消声器型号见图纸。 对于管道，在弯头处设置消声弯头，降低噪声。 8.2 保温设计 保温材料的热工性能主要取决于其导热系数，导热系数越大，说明性能越差，保温效果也越，因此选择导热系数低的保温材料是首要原则。同时综合考虑保温材料的吸水率、使用温度范围、使用寿命、抗老化性、机械强度、防火性能、造价及经济性，可以在本设计中对供回水管及风管的保温材料均采用带有网格线铝箔帖面的防潮离心玻璃棉。 8.3 隔振设计 8.3.1 设备隔振 制冷机、水泵和通风机，宜固定在隔振基座上，隔振基座可以用钢筋混凝土板或型钢较高而成。中、低压离心通风机的隔振基座，宜采用型钢机构。常用的隔振材料有软木、海绵乳胶、玻璃纤维、防震橡胶、金属弹簧和空气弹簧。 8.3.2 管道隔振 管道隔振一般是通过设置软性接管和悬吊或支撑的减振器来实现。风机进出风口与管道之间用软接，目前普遍采用双层帆布或人造皮革材料制作，其合理长度L可根据风机的机号来确定水泵的进出水口处应配置橡胶软性接管。设备与管道之间配置软性接管或软接后，还要采取支撑会悬吊支架隔振装置。 参考文献: [1] 陆亚俊.暖通空调[M].北京:中国建筑工业出版社，2002年6月 29 [2] 张萍.中央空调设计实训教程[M].北京:中国商业出版社，2002年8月 [3] 陆耀庆.实用供热空调设计手册[K].北京:中国建筑工业出版社，1993年6月 [4] 周邦宁.中央空调选型设备手册[K].北京:中国建筑工业出版社，1999年11月 [5] 蔡增基、龙天渝.流体力学泵与风机[M].北京:中国建筑工业出版社，1999年12月 [6] 郑爱平.空气调节工程[M].北京:科学出版社，2002年8月 [7] 赵荣义. 简明空调设计手册[K]. 北京:中国建筑工业出版社，1998年11月 [8] 何天祺. 供热通风与空气调节[M].重庆:重庆大学出版社，2002年3月 [9] 付祥钊.流体输配官网[M].北京:中国建筑工业出版社，2001年9月 30