暖通毕业设计说明全套.doc 83页

'暖通毕业设计说明全套 <天津工业大学2013届本科生毕业设计>第一章　　工程概况1.1工程概况　　本建筑物为杭州地区某宿舍楼,建筑面积约为32652m2,使用区域主要为起居室、活动室等，地上每栋建筑有5层，地下1层，层高为每层4.2米，地上总楼高为21米，地下总楼高为4.2米。1.2各层功能说明表1-1　　建筑各层功能说明学生区负一层活动室一层四人居室、门厅、俱乐部二层——五层四人居室、俱乐部1.3设计要求1）根据设计手册和房间需求，提供舒适性空调；2）室内机采取隐藏式安装，室外机相对集中安装，有效利用更多空间；3)空调工程初投资合理、安装维护简便；图1-1　　工程平面图82 <天津工业大学2013届本科生毕业设计>图1-2　　一区二层平面图图1-3　　二区五层平面图（1）图1-4　　二区五层平面图（2）82 <天津工业大学2013届本科生毕业设计>图1-5　　三区五层平面图（1）图1-6　　三区五层平面图（2）图1-7　　四人居室、俱乐部大样图82 <天津工业大学2013届本科生毕业设计>第二章　　空调负荷计算2.1、室内、外计算参数的选择2.1.1室外空气计算参数表2-1　　杭州市暖通空调室外设计参数地理位置经度120.16纬度30夏季气象参数冬季气象参数空调室外干球计算温度35.7℃室外采暖计算温度-1℃空调室外湿球计算温度28.5℃室外空调计算温度-4℃空调日平均温度31.5℃室外通风计算温度4℃室外通风计算温度33℃最冷月平均相对湿度（%）77最热月平均相对湿度（%）80平均风速（m/s）2.3风速（m/s）2.2最多风向平均风速（m/s）3.6大气压力（Pa）100050大气压力（Pa）102090大气透明度5冬季冷风渗透量朝向修正方向修正系数方向修正系数东0.2东南0.1南0.2西南0.2西0.4东北0.65北1西北12.1.2室内空气计算参数表2-2　　空调房间室内计算参数房间类型夏季冬季新风量(m3/h人)温度（℃）相对湿度（％）温度（℃）相对湿度（％）活动室2550185030四人居室2550205030俱乐部255018503082 <天津工业大学2013届本科生毕业设计>2.2建筑物的热工参数表2-3　　建筑物热工参数材料传热系数（W/m2·℃）外墙240mm页岩烧结多孔承重砖墙+40mm聚苯粒保温抹面0.97内墙20mm水泥砂浆+240mm砖墙+20mm水泥砂浆1.974屋面内粉刷（20mm）+钢筋混凝土（35mm）+水泥砂浆（20mm）+隔气层（5mm）+水泥膨胀珍珠岩350（200mm）+水泥砂浆（20mm）+卷材防水（5mm）+砾砂外表层（5mm）0.49楼板7mm五夹板+370mm热流向下（水平、倾斜）60mm以上+80mm钢筋混凝土+25mm水泥砂浆+25mm大理石0.508外窗PVC框+Low-E中空玻璃6+12A+6遮阳型2.444内门木框夹板门2.504外门节能外门3.022.3空调冷负荷计算2.3.1空调冷负荷计算原则冷负荷计算主要采用冷负荷系数法，各参数和主要公式主要来自文献《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范GB50736—2012》、《空气调节设计手册（第二版）》。空调冷负荷主要由以下几个部分组成：围护结构冷负荷；新风冷负荷；设备、照明冷负荷；人员散热冷负荷。考虑到非空调房间与空调房间温度相差不大于3℃，内墙、内窗、楼板、地面的冷负荷不考虑；空调房间正常工作是处于正压，空气渗透冷负荷、外门开启冷负荷不考虑。82 <天津工业大学2013届本科生毕业设计>2.3.2学生宿舍5346号房间冷负荷计算2.3.2.1围护结构冷负荷　　（１）屋顶冷负荷由《空气调节》附录2-9中查得，K=0.49W/m2·℃，衰减系数β=0.33，衰减度ν=52.91，延迟时间ε=10.1h。从附录2-11查得扰量作用时刻τ-ε时的杭州市屋顶负荷温差的逐时值∆tτ-ε，即可按式(2-1)算出屋顶的逐时负荷，计算结果列于表2-4中。CLQτ=KF∆tτ-ε(2-1)式中τ——计算时间，h；ε——维护结构表面受到周期为24h谐性温度波作用，温度波传到内表面的时间延迟，h；τ-ε——温度波的作用时间，即温度波作用于维护结构外表面的时间，h；K——围护结构传热系数，W/m2·℃；F——围护结构计算面积，m2；∆tτ-ε——作用时刻下，围护结构的冷负荷计算温差，简称负荷温差。表2-4　　屋顶冷负荷（Ｗ）计算时刻7:008:009:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:0019:00∆tτ-ε23212019181716151413131415K0.49F27.54CLQτ310283270256243229216202189175175189202　　（2）北外墙冷负荷由《空气调节》附录2-9中查得，K=0.97W/m2·℃，延迟时间ε=10.3h。从附录2-10查得扰量作用时刻τ-ε时的杭州市墙体负荷温差的逐时值∆tτ-ε，即可按式（2-1）算出墙体的逐时负荷，计算结果列于表2-5中。表2-5　　北外墙冷负荷（Ｗ）计算时刻7:008:009:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:0019:00∆tτ-89101011111212121212111182 <天津工业大学2013届本科生毕业设计>εK0.97F12.676CLQτ98111123123135135148148148148148135135　　（3）东外墙冷负荷由《空气调节》附录2-9中查得，K=0.97W/m2·℃，延迟时间ε=10.3h。从附录2-10查得扰量作用时刻τ-ε时的杭州市墙体负荷温差的逐时值∆tτ-ε，即可按式（2-1）算出墙体的逐时负荷，计算结果列于表2-6中。表2-6　　东外墙冷负荷（Ｗ）计算时刻7:008:009:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:0019:00∆tτ-ε15161616161616161514131312K0.97F34.02CLQτ184197197197197197197197184172160160111（2）北外窗冷负荷瞬变传热得热形成冷负荷由《空气调节》附录2-12中查得各计算时刻的负荷温差∆tτ，计算结果列于表2-7。表2-7　　北外窗瞬时传热冷负荷（Ｗ）计算时刻7:008:009:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:0019:00∆tτ3.64.35.16.06.77.58.08.58.88.98.78.37.7K2.444F5CLQτ4453627382929810410810910610194日射的热形成冷负荷由《空气调节》附录2-13中查得各计算时刻的负荷强度Jj·τ82 <天津工业大学2013届本科生毕业设计>，按式（2-2），计算结果列于表2-8。CLQj·τ=xgxdCnCsFJj·τ（2-2）式中xg——窗的有效面积系数；xd——地点修正系数；Jj·τ——计算时刻时，透过单窗口面积的太阳总辐射形成的冷负荷，简称负荷强度，W/m2；Cs——窗玻璃的遮挡系数；Cn——窗内遮阳设施的遮阳系数。表2-8　　日射的热冷负荷（Ｗ）计算时刻7:008:009:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:0019:00Jj·τ48465363717676746963666730xg0.75xd1.06Cn0.6Cs0.55K2.444F5CLQτ15414717020222824424423722120221221596最后将前面各项逐时冷负荷值汇总与表2-9。表2-9　　围护结构各项冷负荷汇总（Ｗ）计算时刻7:008:009:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:0019:00屋顶负荷310283270256243229216202189175175189202北外墙负荷98111123123135135148148148148148135135东外墙负荷184197197197197197197197184172160160111北外窗传热负荷445362738292981041081091061019482 <天津工业大学2013届本科生毕业设计>北外窗日射的热负荷15414717020222824424423722120221221596总计7907918228518858979038888508068018006382.3.2.2新风冷负荷夏季新风冷负荷按照公式（2-3）计算，CLxf=1000×ρ×Q×（hw—hN）÷3600（2-3）式中　　CLxf——新风冷负荷，W；ρ——空气密度，kg/m3；Q——新风量，m3/h；hw——室外焓值，KJ/kg干空气；hN——室内焓值，KJ/kg干空气。新风量按人均新风量计算，每人新风量为30m3/人·h，每房间人数为4人，120m3/h。新风负荷为CLxf=1000×1.2×120×（92.8—50.8）÷3600=1680W2.3.2.3总冷负荷将围护结构冷负荷与新风冷负荷加和后可得到房间总负荷，汇总与表2-10。表2-10　　总负荷汇总（Ｗ）计算时刻7:008:009:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:0019:00围护结构总冷负荷790791822851885897903888850806801800638新风冷负荷1680168016801680168016801680168016801680168016801680人体负荷361361361361361361361361361361361361361照明负荷81818181818181818181818181设备负荷15815815815815815815815815815815815815882 <天津工业大学2013届本科生毕业设计>总冷负荷30703071310231313165317731833168313030863081308029182.3.2.4学生宿舍5346号房间冷负荷的分析　图2-1　　围护结构总冷负荷图2-2　　房间总冷负荷房间总冷负荷与围护结构冷负荷变化一致，7:00—13:00区间内呈现平稳的上升趋势，在13：00大道一天中最大值，之后呈现较为平缓的下降趋势，但在18：00—19:00区间内下降趋势较为明显。联系当地的气象条件不难得出结论，房间负荷变化的主要因素为日照条件，在日照充足的时刻房间负荷较大，在日照较弱的时刻，房间负荷急剧减少。82 <天津工业大学2013届本科生毕业设计>图2-3　　房间各项负荷饼图分析负荷最大时刻各项负荷在总负荷中所占百分比不难看出，在宿舍这种建筑中冷负荷的主要来源为新风负荷，并且新风负荷与人员数成正比例关系，所以人员数量的变化对于这样的建筑冷负荷的影响较大，控制室内人数的变化是控制室内冷负荷的关键。2.3.3负荷计算简表负荷计算使用天正软件进行计算，计算结果列于表2-11中。82 <天津工业大学2013届本科生毕业设计>82 <天津工业大学2013届本科生毕业设计>82 <天津工业大学2013届本科生毕业设计>82 <天津工业大学2013届本科生毕业设计>82 <天津工业大学2013届本科生毕业设计>82 <天津工业大学2013届本科生毕业设计>82 <天津工业大学2013届本科生毕业设计>82 <天津工业大学2013届本科生毕业设计>82 <天津工业大学2013届本科生毕业设计>82 <天津工业大学2013届本科生毕业设计>82 <天津工业大学2013届本科生毕业设计>82 <天津工业大学2013届本科生毕业设计>82 <天津工业大学2013届本科生毕业设计>第三章方案设计3.1空调系统比较3.1.1全空气系统优缺点全空气系统是指室内负荷全部由经过处理的空气来负担的空调系统。全空气系统具有以下优点：有专门的过滤段，有较强的空气除湿能力和空气过滤能力；送风量大，换气充分，空气污染小；集中处理空气，能较好的实现全年控制和运行调节；空调机置于机房内，运转、维修容易，能进行完全的空气过滤；产生震动、噪声传播的问题较少。但是由于空气的比热较小，用于吸收室内余热余湿的空气量大，所以这种系统要求的风道截面积大，占用的建筑空间较多；并且，不能满足精确调节的目的。3.1.2风机盘管加新风系统优缺点风机盘管加新风系统分为两部分，中央空调风机盘管和新风系统，风机盘管是中央空调末端设备，新风系统负担新风负荷以满足室内空气质量，风机盘管加新风系统是水系统空调中一种重要形式，也是民营建筑中采用较为普遍的空调形式。风机盘管加新风系统优点：控制灵活，具有个别控制的优越性，可灵活地调节各房间的温度，根据房间的使用状况确定风机盘管的启停；风机盘管机组体型小，占地小，布置和安装方便，甚至适合于旧有建筑的改造；容易实现系统分区控制，冷热负荷能够按房间朝向，使用目的，使用时间等把系统分割为若干区域系统，实施分区控制。风机盘管加新风系统缺点：因机组分散设置，台数较多，维修管理工作量大；室内空气品质不如全新风系统好，很难进行二级过滤且易发生凝结水渗顶事故；由于机组风机的静压小，气流分布受限制，适用于进深小于6米的房间。3.2空调系统方案确定3.2.1空调系统选择对于本工程而言，空调区域符合相对较为稳定，风量较小，室内参数要求具有单独可调性，对人体舒适度要求范围较宽，噪声要求较高，要求系统随时能够使用，并且各个不同房间情况较为多变，所以应该选用风机盘管加新风系统。3.2.2空调水系统分区根据现有空调产品的处理能力及个房间的负荷情况、位置将建筑物分为以下几个区，详细水系统分区列于表3-1中。82 <天津工业大学2013届本科生毕业设计>表3-1　　空调水系统分区空调水系统风区A区学生宿舍楼负一层：活动室1——活动室9一层：1101——1134房间、俱乐部1二层：2101——2134房间、俱乐部1三层：3101——3134房间、俱乐部1四层：4101——4134房间、俱乐部1五层：5101——5134房间、俱乐部1B区学生宿舍楼负一层：活动室10——活动室16一层：俱乐部2、俱乐部3、1201——1228房间二层：俱乐部2、俱乐部3、2201——2228房间三层：俱乐部2、俱乐部3、3201——3228房间四层：俱乐部2、俱乐部3、4201——4228房间五层：俱乐部2、俱乐部3、5201——5228房间C区学生宿舍楼负一层：活动室17——活动室23一层：1229——1252房间、俱乐部4——俱乐部7二层：2229——2252房间、俱乐部4——俱乐部7三层：3229——3252房间、俱乐部4——俱乐部7四层：4229——4252房间、俱乐部4——俱乐部7五层：5229——5252房间、俱乐部4、增1——增6D区学生宿舍楼负一层：活动室24——活动室30一层：1301——1342房间、俱乐部8、俱乐部9二层：2301——2343房间、俱乐部8——俱乐部10三层：3301——3346房间、俱乐部8四层：4301——4346房间、俱乐部8五层：5301——5346房间、俱乐部53.2.3空调新风系统分区根据现有空调产品的处理能力及各房间的负荷情况、位置将建筑物分为以下几个区，详细新风系统分区列于表3-2中。82 <天津工业大学2013届本科生毕业设计>表3-1　　空调水系统分区空调新风系统风区A区学生宿舍楼负一层：活动室1——活动室9一层：1101——1134房间、俱乐部1二层：2101——2134房间、俱乐部1三层：3101——3134房间、俱乐部1四层：4101——4134房间、俱乐部1五层：5101——5134房间、俱乐部1B区学生宿舍楼负一层：活动室10——活动室16一层：俱乐部2、俱乐部3、1201——1228房间二层：俱乐部2、俱乐部3、2201——2228房间三层：俱乐部2、俱乐部3、3201——3228房间四层：俱乐部2、俱乐部3、4201——4228房间五层：俱乐部2、俱乐部3、5201——5228房间C区学生宿舍楼负一层：活动室17——活动室23一层：1229——1252房间、俱乐部4——俱乐部7二层：2229——2252房间、俱乐部4——俱乐部7三层：3229——3252房间、俱乐部4——俱乐部7四层：4229——4252房间、俱乐部4——俱乐部7五层：5229——5252房间、俱乐部4、增1——增6D区学生宿舍楼负一层：活动室24——活动室30一层：1301——1327房间二层：2301——2327房间三层：3301——3327房间四层：4301——4327房间五层：5301——5327房间82 <天津工业大学2013届本科生毕业设计>E区学生宿舍楼一层：1329——1342房间、俱乐部8、俱乐部9二层：2329——2343房间、俱乐部8——俱乐部10三层：3326——3346房间、俱乐部8四层：4326——4346房间、俱乐部8五层：5336——5346房间、俱乐部53.3空调方案实施3.3.1学生宿舍楼房间内空气处理过程（以学生宿舍楼活动室22为例）宿舍楼采用风机盘管加新风系统的办集中式空调方案。独立新风系统采用新风处理到室内空气焓值，不承担室内负荷的方式。按照水系统分区共分为A、B、C、D四个区，按照新风系统分区分为A、B、C、D、E五个区。地上每层每区设立一台新风机组，地下负一层新风系统仅有四个区，每个区设有一台新风机组。新风送入室内的方式采用风机盘管暗装卧式布置，送风口与新风口并列，此种做法具有管路简单并且易于装饰结合的优点。82 <天津工业大学2013届本科生毕业设计>第四章空调风系统设计4.1空调系统具体方案　　宿舍房间、俱乐部、活动室均采用风机盘管加独立新风系统。新风机组只承担新风负荷，风机盘管承担室内热湿负荷和部分新风湿负荷。设计中忽略风道中新风吸热造成的温度升高。4.2送风量的确定4.2.1设计实例图4-1　　活动室22空气处理过程采用新风不承担室内负荷的方案，即送入室内的新风的焓处理到与室内空气焓相等。根据室内空气hN线、新风处理后的机器露点相对湿度即可确定出新风处理后的机器露点L及升温后的L’点。（参见图4-1）（1）室内热湿比及房间送风量采用可能达到的最低送风参数送风，过N点作ε线按最大送风温差与φ=90％线相交，即得送风点O，则送风量为（2）风机盘管风量：要求新风量GW=0.14kg/s,则风机盘管风量GF=G-GW=0.692-0.14=0.552kg/s（3）风机盘管机组出口空气的焓hM82 <天津工业大学2013届本科生毕业设计>连接L’、O两点并延长与hM相交得M点（风机盘管的出风状态点），查出tM=16.6℃。（4）风机盘管显冷量（5）根据风机盘管风量以及所承担的冷量对风机盘管进行选型。选用约克公司生产的卧式暗装风机盘管，型号为YGFC06CC2S的风机盘管（进出水温差5℃）。4.3气流组织设计4.3.1活动室、俱乐部气流组织选择考虑到活动室和俱乐部的面积相对于宿舍房间来说较大，并且多呈现正方形状，加之室内要存放较多运动器材或其他物品，容易造成气流分布不够均匀的情况，所以选择顶送风的方式。（见图4-2（a））（a）（b）图4-2　　气流组织图4.3.2宿舍气流组织选择　　相对于方形的活动室而言，宿舍房间较为狭长，宜采用在纵向布置风口侧送风的形式。这样不仅可以减少因空调风口布置在房间正中央而增加的吊顶工作量，而且侧送风的形式有利于室内气流组织的循环，减少房间纵向的冷热不均。（见图4-2（b））4.3.3气流分布要求根据我国现行的《采暖通风与空气调节设计规范》GB50736-2012规定：舒适型空调室内夏季风速不应大于0.3m/s。工作区送风温差不应大于0.5℃。此外，对送风口的出流速度值应考虑高速气流通过风口所产生的噪声，因此一般取值为支风管风速为2—5m/s，主风管风速为5—8m/s。82 <天津工业大学2013届本科生毕业设计>4.4风口的选择4.4.1计算步骤（1）选用某种型号的散流器，根据总风量L和标准送风量以及面积大小等因素确定风口个数n。（2）计算单个风口风量Ls：（4-1）式中Ls——单个风口风量，m3/h；L——总风量，m3/h；n——换气次数。（3）工作区高度取3米，计算贴附射程l，垂直射程x’和全射程x。（4-2）式中l——贴附射程，m；L——总风量，m3/h；h——层高，m；x’——垂直射程，m；x——全射程，m。（4）根据工作区要求风速，确定喉部风速Vs（4-3）式中Vs——喉部风速，m/s；Vx——工作区要求风速，m/s；z——射流几何特性系数；Ds——贴附射程，m；Ls——单个风口风量，m3/h；F0——风口面积，m2。其中0.6为扩散系数，Ls为单个风口的送风量，F0为出风口面积（4）校核工作区风速ux（4-4）（5）校核工作区∆Tx82 <天津工业大学2013届本科生毕业设计>（4-5）式中　　K1——考虑射流受限的修正系数；K2——考虑射流重合的修正系数；K3——考虑非等温影响的修正系数；m1、n1——送风口特性系数。（4）校核射流贴附长度xl4.4.2风口选择结果　　经过计算后风口选择结果如下表：表4-1　　风口规格表风口规格表风口类型规格（mm）数量单层侧装百叶风口700×250588方形散流器300×20097　　　　其中单层侧装百叶风口为宿舍房间使用，方形散流器为俱乐部、活动室使用。4.5设备选择4.5.1风机盘管选择风机盘管参数见表4-2，风机盘管型号见表4-3。表4-3　　风机盘管参数表风机盘管参数表风机盘管型号尺寸个数制冷量（W）制热量（W）风量（m3/h)水阻（Kpa）水流量（kg/h)YGFC02CC2S730×474×2455481140.317051626.87316.8YGFC03CC2S830×474×245421749.62765.229214.94453.6YGFC04CC2S930×474×245102336.4350934528.38612YGFC06CC2S1150×474×245203549.25420.85647.4770282 <天津工业大学2013届本科生毕业设计>YGFC07CC2S1350×474×245274116626462314.34928.8YGFC08CC2S1450×474×24564737.77247.875618.821065.6表4-2　　风机盘管选型表风机盘管选型表房间风机盘管型号实际水流量（kg/h）1004[1105]、1006[1109]、1038[1211]、1074[1303]YGFC02CC2S216.628441088[1317]、1090[1319]、1092[1321]YGFC02CC2S230.824022071[2245]、2113[2341]、3071[3245]、3115[3341]、4071[4245]、4115[4341]YGFC02CC2S233.796482114[2342]、3116[3342]、4116[4342]YGFC02CC2S236.24112YGFC02CC2S241.2137482 <天津工业大学2013届本科生毕业设计>2003[2103]、2004[2105]、2005[2107]、2006[2109]、2007[2111]、2009[2113]、2011[2115]、2013[2117]、2015[2119]、2017[2121]、2019[2123]、2021[2125]、2023[2127]、2025[2129]、2026[2131]、2032[2203]、2036[2209]、2038[2211]、2040[2213]、2042[2215]、2044[2217]、2046[2219]、2048[2221]、2050[2223]、2052[2225]、2054[2227]、2056[2229]、2057[2231]、2059[2233]、2061[2235]、2063[2237]、2065[2239]、2067[2241]、2069[2243]、2076[2301]、2077[2303]、2079[2305]、2081[2307]、2083[2309]、2085[2311]、2087[2313]、2089[2315]、2091[2317]、2093[2319]、2095[2321]、2097[2323]、2099[2325]、2100[2327]、2101[2329]、2103[2331]、2105[2333]、2107[2335]、2109[2337]、2111[2339]、2115[2343]、3003[3103]、3004[3105]、3005[3107]、3006[3109]、3007[3111]、3009[3113]、3011[3115]、3013[3117]、3015[3119]、3017[3121]、3019[3123]、3021[3125]、3023[3127]、3025[3129]、3026[3131]、3032[3203]、3036[3209]、3038[3211]、3040[3213]、3042[3215]、3044[3217]、3046[3219]、3048[3221]、3050[3223]、3052[3225]、3054[3227]、3056[3229]、3057[3231]、3059[3233]、3061[3235]、3063[3237]、3065[3239]、3067[3241]、3069[3243]、3076[3301]、3077[3303]、3079[3305]、3081[3307]、3083[3309]、3085[3311]、3087[3313]、3089[3315]、3091[3317]、3093[3319]、3095[3321]、3097[3323]、3099[3325]、3101[3327]、3103[3329]、3105[3331]、3107[3333]、3109[3335]、3111[3337]、3113[3339]、3117[3343]、4003[4103]、4004[4105]、4005[4107]、4006[4109]、4007[4111]、4009[4113]、4011[4115]、4013[4117]、4015[4119]、4017[4121]、4019[4123]、4021[4125]、4023[4127]、4025[4129]、4026[4131]、4032[4203]、4036[4209]、4038[4211]、4040[4213]、4042[4215]、4044[4217]、4046[4219]、4048[4221]、4050[4223]、4052[4225]、4054[4227]、4056[4229]、4057[4231]、4059[4233]、4061[4235]、4063[4237]、4065[4239]、4067[4241]、4069[4243]、4076[4301]、4077[4303]、4079[4305]、4081[4307]、4083[4309]、4085[4311]、4087[4313]、4089[4315]、4091[4317]、4093[4319]、4095[4321]、4097[4323]、4099[4325]、4101[4327]、4103[4329]、4105[4331]、4107[4333]、4109[4335]、4111[4337]、4113[4339]、4117[4343]1003[1103]、1005[1107]、1007[1111]、1009[1113]、1011[1115]、1013[1117]、1015[1119]、1017[1121]、1019[1123]、1021[1125]、1023[1127]、1025[1129]、1026[1131]、1032[1203]、1036[1209]、1040[1213]、1042[1215]、1044[1217]、1046[1219]、1048[1221]、1050[1223]、1052[1225]、1054[1227]、1055[1229]、1056[1231]、1057[1233]、1058[1235]、1060[1237]、1062[1239]、1064[1241]、1066[1243]、1068[1245]、1073[1301]、1076[1305]、1078[1307]、1080[1309]、1082[1311]、1084[1313]、1086[1315]、1094[1323]、1096[1325]、1097[1327]、1098[1329]、1100[1331]、1102[1333]、1104[1335]、1106[1337]、1108[1339]YGFC02CC2S241.6582282 <天津工业大学2013届本科生毕业设计>2008[2112]、2010[2114]、2012[2116]、2014[2118]、2016[2120]、2018[2122]、2020[2124]、2022[2126]、2024[2128]、2027[2132]、2033[2204]、2034[2206]、2035[2208]、2037[2210]、2039[2212]、2041[2214]、2043[2216]、2045[2218]、2047[2220]、2049[2222]、2051[2224]、2053[2226]、2055[2228]、2058[2232]、2060[2234]、2062[2236]、2064[2238]、2066[2240]、2068[2242]、2070[2244]、2072[2246]、2073[2248]、2074[2250]、2078[2304]、2080[2306]、2082[2308]、2084[2310]、2086[2312]、2088[2314]、2090[2316]、2092[2318]、2094[2320]、2096[2322]、2098[2324]、2102[2330]、2104[2332]、2106[2334]、2108[2336]、2110[2338]、2112[2340]、3008[3112]、3010[3114]、3012[3116]、3014[3118]、3016[3120]、3018[3122]、3020[3124]、3022[3126]、3024[3128]、3027[3132]、3033[3204]、3034[3206]、3035[3208]、3037[3210]、3039[3212]、3041[3214]、3043[3216]、3045[3218]、3047[3220]、3049[3222]、3051[3224]、3053[3226]、3055[3228]、3058[3232]、3060[3234]、3062[3236]、3064[3238]、3066[3240]、3068[3242]、3070[3244]、3072[3246]、3073[3248]、3074[3250]、3078[3304]、3080[3306]、3082[3308]、3084[3310]、3086[3312]、3088[3314]、3090[3316]、3092[3318]、3094[3320]、3096[3322]、3098[3324]、3102[3328]、3104[3330]、3106[3332]、3108[3334]、3110[3336]、3112[3338]、3114[3340]、3118[3344]、4008[4112]、4010[4114]、4012[4116]、4014[4118]、4016[4120]、4018[4122]、4020[4124]、4022[4126]、4024[4128]、4027[4132]、4033[4204]、4034[4206]、4035[4208]、4037[4210]、4039[4212]、4041[4214]、4043[4216]、4045[4218]、4047[4220]、4049[4222]、4051[4224]、4053[4226]、4055[4228]、4058[4232]、4060[4234]、4062[4236]、4064[4238]、4066[4240]、4068[4242]、4070[4244]、4072[4246]、4073[4248]、4074[4250]、4078[4304]、4080[4306]、4082[4308]、4084[4310]、4086[4312]、4088[4314]、4090[4316]、4092[4318]、4094[4320]、4096[4322]、4098[4324]、4102[4328]、4104[4330]、4106[4332]、4108[4334]、4110[4336]、4112[4338]、4114[4340]、4118[4344]YGFC02CC2S245.8807882 <天津工业大学2013届本科生毕业设计>1008[1112]、1010[1114]、1012[1116]、1014[1118]、1016[1120]、1018[1122]、1020[1124]、1022[1126]、1024[1128]、1027[1132]、1033[1204]、1034[1206]、1035[1208]、1037[1210]、1039[1212]、1041[1214]、1043[1216]、1045[1218]、1047[1220]、1049[1222]、1051[1224]、1053[1226]、1059[1236]、1061[1238]、1063[1240]、1065[1242]、1067[1244]、1069[1246]、1071[1250]、1075[1304]、1077[1306]、1079[1308]、1081[1310]、1083[1312]、1085[1314]、1087[1316]、1089[1318]、1091[1320]、1093[1322]、1095[1324]、1099[1330]、1101[1332]、1103[1334]、1105[1336]、1107[1338]、1109[1340]YGFC02CC2S246.464161070[1248]YGFC02CC2S267.24365071[5245]、5115[5341]YGFC02CC2S293.384585116[5342]YGFC02CC2S295.829225003[5103]、5004[5105]、5005[5107]、5006[5109]、5007[5111]、5009[5113]、5011[5115]、5013[5117]、5015[5119]、5017[5121]、5019[5123]、5021[5125]、5023[5127]、5025[5129]、5026[5131]、5032[5203]、5036[5209]、5038[5211]、5040[5213]、5042[5215]、5044[5217]、5046[5219]、5048[5221]、5050[5223]、5052[5225]、5054[5227]、5056[5229]、5057[5231]、5059[5233]、5061[5235]、5063[5237]、5065[5239]、5067[5241]、5069[5243]、5076[5301]、5077[5303]、5079[5305]、5081[5307]、5083[5309]、5085[5311]、5087[5313]、5089[5315]、5091[5317]、5093[5319]、5095[5321]、5097[5323]、5099[5325]、5101[5327]、5103[5329]、5105[5331]、5107[5333]、5109[5335]、5111[5337]、5113[5339]、5117[5343]YGFC02CC2S300.80184YGFC02CC2S305.4688882 <天津工业大学2013届本科生毕业设计>5008[5112]、5010[5114]、5012[5116]、5014[5118]、5016[5120]、5018[5122]、5020[5124]、5022[5126]、5024[5128]、5027[5132]、5033[5204]、5034[5206]、5035[5208]、5037[5210]、5039[5212]、5041[5214]、5043[5216]、5045[5218]、5047[5220]、5049[5222]、5051[5224]、5053[5226]、5055[5228]、5058[5232]、5060[5234]、5062[5236]、5064[5238]、5066[5240]、5068[5242]、5070[5244]、5072[5246]、5073[5248]、5074[5250]、5078[5304]、5080[5306]、5082[5308]、5084[5310]、5086[5312]、5088[5314]、5090[5316]、5092[5318]、5094[5320]、5096[5322]、5098[5324]、5102[5328]、5104[5330]、5106[5332]、5108[5334]、5110[5336]、5112[5338]、5114[5340]、5118[5344]2001[2101]、2030[2201]、3001[3101]、3030[3201]、4001[4101]、4030[4201]YGFC02CC2S313.191721001[1101]、1030[1201]YGFC02CC2S313.63622002[2102]、2031[2202]、3002[3102]、3031[3202]、3100[3326]、4002[4102]、4031[4202]、4100[4326]YGFC03CC2S296.691061002[1102]、1031[1202]YGFC03CC2S297.235591117[储藏室兼俱乐部4]YGFC03CC2S325.136275001[5101]、5030[5201]YGFC03CC2S347.954675002[5102]、5031[5202]、5100[5326]YGFC03CC2S352.310912028[2133]、2029[2134]、3028[3133]、4028[4133]YGFC03CC2S358.663761028[1133]、1110[1341]YGFC03CC2S359.078643029[3134]、3119[3346]、4029[4134]、4119[4346]YGFC03CC2S363.021029[1134]、1111[1342]YGFC03CC2S363.564532[活动室2]YGFC03CC2S364.731381072[1252]YGFC03CC2S371.291672075[2252]、3075[3252]、4075[4252]YGFC03CC2S375.440475028[5133]YGFC03CC2S414.283615029[5134]、5119[5346]YGFC03CC2S418.639855125[增1]、5126[增2]、5127[增3]、5128[增4]、5129[增5]YGFC03CC2S428.908135075[5252]YGFC03CC2S431.034395130[增6]YGFC04CC2S527.2308911[活动室11]YGFC04CC2S581.12991YGFC06CC2S519.22582 <天津工业大学2013届本科生毕业设计>9[活动室9]、24[活动室24]、1115[俱乐部3]、1122[俱乐部9]、1121[俱乐部8]、1118[俱乐部5]、1119[俱乐部6]、2116[储藏室兼俱乐部1]、2119[俱乐部4]、3120[储藏室兼俱乐部1]、3123[俱乐部4]、4120[储藏室兼俱乐部1]、4123[俱乐部4]5120[储藏室兼俱乐部1]、5123[俱乐部4]YGFC06CC2S551.149922118[俱乐部3]、2120[俱乐部5]、2121[俱乐部6]、2124[俱乐部9]、3122[俱乐部3]、3124[俱乐部5]、3125[俱乐部6]、3127[俱乐部8]、4122[俱乐部3]、4124[俱乐部5]、4125[俱乐部6]、4127[俱乐部8]YGFC07CC2S883.502651113[俱乐部2]、1120[俱乐部7]YGFC07CC2S899.1210922[活动室22]YGFC07CC2S913.272482123[俱乐部8]YGFC08CC2S951.147082122[俱乐部7]、3126[俱乐部7]、4126[俱乐部7]YGFC08CC2S961.087665122[俱乐部3]YGFC08CC2S996.689336[活动室6]、7[活动室7]、13[活动室13]、14[活动室14]、16[活动室16]、17[活动室17]、19[活动室19]、25[活动室25]YGFC04CC2SYGFC07CC2S1366.694827[活动室27]YGFC06CC2S1503.70382117[俱乐部2]、3121[俱乐部2]、4121[俱乐部2]YGFC06CC2SYGFC07CC2S1707.05845121[俱乐部2]YGFC07CC2SYGFC08CC2S1939.71754.5.2新风机组选择分层分区新风量汇总与表4-4，分层分区新风冷负荷汇总与表4-5，根据新风量和新风冷负荷选择新风机组。其中一区和二区东侧选用型号为HDK-04、3排表冷器的新风机组；二区西侧选用型号为HDK-05、3排表冷器的新风机组；三区选用型号为HDK-03、3排表冷器的新风机组。详见表4-6。表4-4　　分层分区新风量分层分区新风量（m3）A区B区C区D区E区一层33603900321030002280二层—四层33604200333030002700五层3360420032403000270082 <天津工业大学2013届本科生毕业设计>表4-5　　分层分区新风冷负荷分层分区新负荷（kW）A区B区C区D区E区一层51.07259.2848.79245.634.656二层—四层51.163.8450.61645.641.04五层51.163.8450.61645.641.04表4-6　　新风机组型号表新风机组型号表新风机组型号尺寸台数结构形式额定风量（m3/h)供冷量（KW）水量（kg/h)水阻（Kpa）送风风机外余压（Pa）HDK-032215×1450×568106排表冷器300042.6770067.6260HDK-042400×1412×654103排表冷器400044.1757041.2180HDK-052400×1565×73053排表冷器500056963055.72104.6新风系统水力计算4.6.1风道水力计算步骤　　　风道水力计算实际上是风道设计过程的一部分。它包括的内容有：合理采用管内空气流速以确定风管截面尺寸；计算风系统阻力及选择风机；平衡各支风路的阻力以保证各支风路的风量达到设计值。采用假定流速法进行风道水力计算的步骤如下：　　（1）绘制空调系统轴测图，并对各段风道进行编号、标注长度和风量。管段长度一般按两个管件的中心线长度计算。　　（2）确定风管内的合理流速。选定流速时，要综合考虑建筑空间、初始投资、运行费用及噪声等因素。查《简明空调设计手册》选取主风道风速为5～8m/s，水平支风道风速为2～5m/s。　　（3）根据各风道的风量和选定流速，计算各管段的断面尺寸，并使断面尺寸符合通风管道统一规格，再算出风道内实际流速。　　（4）根据风量L或实际流速v和断面当量直径D查图得到单位长度摩擦阻力Rm。82 <天津工业大学2013届本科生毕业设计>　　（5）计算沿程阻力和局部阻力选择最不利环路（即阻力最大的环路）进行阻力计算　　1.沿程阻力　　　　　　　　　　（4-6）式中　　l——管段长度，m；　　　Rm——单位长度摩擦阻力，Pa/m　　2.局部阻力（4-7）式中　ΔPj——局部阻力，Pa；ξ——局部阻力系数；ρ——密度，kg/m3；v——断面平均流速，m/s。　　（6）系统总阻力　（4-8）4.6.2以一层一区新风机组为例计算图4-3　　风管布置示意图最不利环路为风管始端至最末端的27号风管，详细计算见表4-7。表4-7　　最不利路径水力计算表最不利路径水力计算表最不利阻力(Pa)169编号G(kg/h)L(m)形状D/W(mm)H(mm)Υ(m/s)ΔPy(Pa)ΔPj(Pa)ΔP(Pa)13775.23.23矩形4002508.679.0840.949.98236301.46矩形4002508.333.812.876.6833484.85.01矩形400250812.110.3612.4743339.61.46矩形4002507.673.250.864.1153194.44.3矩形4002507.338.824.9913.8182 <天津工业大学2013届本科生毕业设计>63049.20.3矩形40025070.562.272.83729040.75矩形4002506.671.292.023.3182758.85.01矩形4002506.337.790.137.9292613.60.38矩形40025060.530.61.13102468.40.69矩形3202507.081.490.321.81112323.20.36矩形3202506.670.694.465.151221784.28矩形3202506.257.280.267.54132032.80.35矩形3202505.830.520.681.2141887.60.72矩形3202505.420.930.171.1151742.40.35矩形32025050.392.633.02161597.24.3矩形3202504.584.10.214.311714520.34矩形2502505.330.51.291.79181306.80.73矩形2502504.80.870.291.16191161.60.31矩形2502504.270.34.24.5201016.44.34矩形2502503.733.260.193.4521871.20.33矩形2502503.20.190.841.03227261.42矩形2002503.3310.31.323580.82.58矩形2002502.671.213.534.7424435.60.26矩形20025020.070.190.2625290.44.41矩形2002501.330.591.231.8226145.20.3矩形1201202.310.240.210.4527145.24.11矩形1201202.313.2318.4821.714.6.3风管阻力汇总各层新风系统阻力计算值汇总与表4-8中。表4-8　　各层新风阻力汇总楼层风管编号最不利阻力（Pa）1层116921423137415651402层1158214682 <天津工业大学2013届本科生毕业设计>3142415251483层、4层116221363140415051385层11652139314341585145　　经过与风机盘管送风风机外余压比较可知，所选新风机组可满足系统中的阻力损失，故不需改变新风机组选型。82 <天津工业大学2013届本科生毕业设计>第五章空调水系统设计5.1水系统概述5.1.1两管制水系统的特点　　两管制水系统是采用同一套供回水管路，冬季供热水、夏季供冷水。由运行人员依据多数房间的需要决定，实行供热与供冷的转换。其系统简单、一次性投资少，但不能同时供冷水和供热水。本设计空调精度要求不是很高，故采用两管制。而三管制是公用一根回水管，因此冷热有混合损失，运行效率不高，而且系统水力工况复杂，难于运行。四管制初投资较高且多占空间。5.1.2闭式系统的特点　　（1）水泵扬程仅需克服循环阻力，与楼层数无关仅取决于管路长度和阻力。　　（2）循环水不易受污染，管路腐蚀情况比开式系统好。　　（3）不需要设回水池，但要设一个膨胀水箱。膨胀水箱尽量接至靠近入口的回水干管。5.1.3同程和异程系统的选择　　同程式系统供回水干管中的水流方向相同，经过每一管路的长度相等，水量分配调度方便，便于水力平衡，初投资稍高；异程式系统不需设回程管，管道长度较短，管路简单，初投资较低，水力平衡较困难。本设计选用水平同程、垂直异程系统。82 <天津工业大学2013届本科生毕业设计>5.1.4水系统方案的确定　　本设计采用两管制、闭式系统，各层水管同程布置。为保证负荷变化时系统能有效、可靠节能的运行，设置五台冷冻水泵，其中一台为备用水泵。为防止管网因杂质和结垢而造成水路堵塞影响使用，在冷冻回水口上设Y型过滤器。冷冻水管采用无缝钢管，冷凝管采用镀锌钢管，管道保温前刷两道防锈底漆。　　5.2冷冻水系统的设计5.2.1冷冻水系统设计步骤　　（1）绘制空调系统轴测图，并对各管段进行编号、标注长度和风量。　　（2）根据各房间的的冷负荷，计算各管段的流量　　（5-1）式中G——管段流量，，；　　　Q——房间的冷负荷，kw；　　　C——水的比热容，取4.19kJ/kg﹒℃；　　——水的密度，取1000kg/m3；　　——供回水温差，℃，查=5℃。　　（3）管径的确定　　根据假定的流速和确定的流量计算出管径　　（5-2）式中d——管径，m；　　　G——管段流量，m3/s；　　　v——断面平均流速，m/s。　　再根据给定的管径规格选定管径，由确定的管径计算出管内的实际流速，　　（5-3）5.2.2冷冻水系统水力计算冷冻水系统水力计算以A区立管1为例进行计算。最不利管路为供水始端至五层12号风机盘管环路。82 <天津工业大学2013届本科生毕业设计>图5-1　　冷冻水系统连接示意图表5-1　　系统最不利环路水力计算表最不利阻力(Pa)64967最不利环路立管1楼层5编号Q(W)G(kg/h)L(m)D(mm)Υ(m/s)R(Pa/m)ΣξΔPy(Pa)ΔPj(Pa)ΔP(Pa)FG119236.63308.71.41400.7200.9802830283FG218456.83174.574.84400.67185.7818992231122FG317569.63021.970.56400.64169.2195202297FG416699.72872.351.24400.6153.681191183373FG515812.52719.750.56400.57138.6178164241FG614942.62570.134.84400.54124.571603146749FG714055.42417.530.56320.7248.451139244383FG813185.52267.911.24320.65220.051273214487FG912298.32115.310.56320.61192.841108187295FG1011428.41965.684.84320.57167.871813161974FG1110541.21813.090.56320.52144.16181137218FG129671.31663.461.24320.48122.621152115267FG138784.11510.870.56320.44102.4115795153FG147914.21361.244.84250.61261.49112661891454FG1570271208.640.56250.55208.921117149266FG166157.11059.021.24250.48162.991202114316FG175269.9906.420.56250.41121.8916884152FG184400.7756.924.84200.61375.26118161842001FG193513.5604.320.56200.48245.71138117255FG202644.3454.821.8200.36144.77126167327FG211774.4305.23.04150.42273.46183189920FG22887.2152.60.56150.2176.981432265FG23869.9149.629.25150.2174.324.26877387807482 <天津工业大学2013届本科生毕业设计>FG24887.2152.68.22150.2176.9824.263374088041FG25887.2152.69.25150.2176.9824.271274088120FH119236.63308.747.49400.7200.980.695451459690FH219236.63308.70.71400.7200.981143242385FH3887.2152.68.22150.2176.9824.263374088041FH419236.63308.74.69400.7200.9819432421185FH518349.43156.10.71400.66183.731130221351FH617462.23003.52.89400.63167.241483200683FH716592.32853.881.8400.6151.811273180454FH815723.12704.370.71400.57137.13197162259FH914835.92551.774.69320.74275.37112912711563FH1013966.72402.270.71320.69245.481174241415FH1113079.52249.671.09320.65216.711236211447FH1212209.62100.050.71320.61190.221135184319FH1311322.41947.454.69320.56164.951774158932　　　　注：各层冷冻供回水管连接风机盘管、新风机组以及组合式空调机组末端设备处各接一个闸阀5.2.3冷冻水系统各立管水力计算系统共有八根立管，其中四根立管对风机盘管供冷冻水，四根立管对新风机组供冷冻水。水力计算运用与上面相同的方法进行计算，简单汇总于表5-2。图5-2　　立管1水系统图82 <天津工业大学2013届本科生毕业设计>表5-2　　冷冻水水力计算汇总表冷冻水水力计算汇总表立管编号总负荷(W)总流量(kg/h)最不利损失(Pa)1134651.52316064967218551631909773823162292.5279146800641748653007777321风机盘管总计65732511306052205003792665294628000048160617367220500379266529484260007327271863新风机组总计1147000197284合计1804325310344　　　　因此最不利环路水系统的总阻力为：=冷冻供水系统最不利阻力+冷热水机组的水阻力+空调机组的水阻力+制冷机房内所设备阻力及冷冻水泵等设备的水阻力＝172796Pa5.3冷冻水泵的选型5.3.1冷冻水泵设计规范空调水系统中，常采用单级单吸离心式，选择原则应以节能、低噪声、占地少、安全可靠、振动小、维修方便等因素综合考虑。循环水泵应考虑备用和调节，因此一般选用多台。循环水泵的台数一般是根据冷水机组的台数确定，或一一对应，或水泵台数比冷水机组多一台。循环水泵的流量应大于系统的设计流量，考虑到各种不利因素，经常增加10%的余量。循环水泵的扬程应等于定流量的水在闭合环路内循环一周所要克服的阻力损失再加上20%的储备量，即。为使水泵正常工作，水泵配管应注意以下几点：1.为降低水泵的振动和噪声的传递，应根据减振要求，合理选用减振器，并在水泵的吸入管和压出管上安装软接头。82 <天津工业大学2013届本科生毕业设计>2.水泵吸入管和压出管上应设置进口阀和出口阀。出口阀主要起调节作用，可用截止阀和蝶阀。3.水泵压出管上的止回阀，是为了防止突然断电时水逆流，使水泵叶轮受阻而设置的。4.为了有利于管道清洗排污，止回阀下游和水泵进水管管处应设排水管。5.水泵出水管处安装压力表和温度计。6.考虑管路的伸缩，可尽量利用管路转弯处的弯管进行补偿，不足时考虑补偿器。5.3.2冷冻水泵选型1）冷冻水泵的流量：根据上面算出的总流量可得出G=310m3/h。2）冷冻水泵的扬程=（5-7）式中△P——冷冻水系统最不利环路的阻力，Pa则H=1.2×172796/（1000×9.8）=21.16m3）根据流量，扬程选型在本次设计中共选用4台水泵，其中一台备用,水泵采取并联连接的方式，详细水泵信息见表5-3。表5-3　　水泵型号表水泵型号表水泵型号尺寸台数水流量（kg/h)扬程（m）功率（kW）IS200-150-315B550×450×1400494.124375.3冷水机组设计　　冷水机组在本次设计中需要对风机盘管和新风机组供冷冻水，总负荷为1804325W，总冷冻水量为310344kg/h。由于制冷量较大本次设计中共选用了4台冷水机组，型号LS-500冷水机组。只有在符合最大的时刻才会使4台冷水机组同时启用，所以并不需要设立备用机组，可以互为备用。具体冷水机组型号与参数见表5-4。表5-4　　冷水机组型号表82 <天津工业大学2013届本科生毕业设计>冷水机组型号表冷水机组型号尺寸台数制冷量（W）冷冻水流量（m3/h)冷却水流量（m3/h)制冷剂LS-5003460×1250×19804582000100180R225.4冷却水系统的设计5.4.1冷却塔的选型　　根据冷水机组所需冷却水量可计算出冷却塔的水流量为540m3/h，选择型号为BNC300的冷却塔2台。冷却塔的尺寸为5000×4600×1000，水流量为300m3/h。5.4.2冷却水泵的设计在本次设计中共选用5台水泵，水泵采取并联连接的方式，详细水泵信息见表5-5。表5-5　　水泵型号表水泵型号表水泵型号尺寸台数水流量（kg/h)扬程（m）功率（kW）IS200-150-315A550×450×14005103.928455.5凝水系统的设计各种冷热换热器盘管，如风机盘管、新风空调机组，立式组合式空调箱等，在夏季空调工况时，会不断产生大量的冷凝水。为了及时的排走这些冷凝水，必须设置凝结水系统，设计时应注意以下方面[8]：1.末端装置盘管凝水盘的泄水支管坡度，不应小于0.01,其它水平主干管，沿水流方向应保持不小于0.002的坡度，且不允许有积水部位；2.如果盘管冷凝水盘处在风系统的负压区时，凝水盘的处水口必须设置水封装置。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.凝水管道的管封，宜采用镀锌钢管或聚氯乙烯塑料管，不宜采用焊接钢管；82 <天津工业大学2013届本科生毕业设计>4.凝水管的管径，应根据通过凝水的流量计算。一般情况下，每1kW的冷负荷，每1小时产生约0.4kg左右的冷凝水；在潜热负荷较高时，每1kW的冷负荷，每1小时产生约0.8kg的冷凝水。表5-6　　冷凝水管公称直径的选择盘管冷负荷Q/kW冷凝水管公称直径DN/mm≤7kWDN207.1～17.6kW2517.7～100kW32101～176kW40177～598kW50599～1055kW801056～1512kW1001513～12462kW1257.1～17.6kW1505.凝水立管的顶部，应设置通向大气的透气管。6.设计和布置冷凝水管路时，需考虑可以定期冲洗的可能性。7.系统最低点或需要单独排水设备的水部，应设带阀门的放水管，并接入地漏。本设计中，新风机组的冷凝水管为DN32，然后连接至水井中排出室外；冷凝水管采用风机盘管接口处接管值为DN32，连接风机盘管的冷凝支管的坡度为0.01，水平主干管沿水流方向保持0.002的坡度。82 <天津工业大学2013届本科生毕业设计>第六章　　其他设备设计6.1定压设计6.1.1膨胀水箱的配置与计算在闭式水系统中，必须保证系统管道及设备内充满水，因此管道中任一点的压力应高于大气压力(否则将吸入空气)，因此闭式水系统需要定压。空调系统广泛采用定压点在水泵吸入口处的定压方式，其优点是水力系统工况稳定。设计规范(GB50019—2003)中规定：定压点宜设在循环水泵的吸入口处，定压点最低压力应使系统最高点压力高于大气压力5kPa以上；膨胀水箱的底部至少比系统内管路最高点高出1.5m；宜采用高位水箱定位；膨胀管上应设置阀门。本设计采用膨胀水箱定压，膨胀水箱的作用是：1)为使水系统的水因温度变化而引起的体积膨胀给予余地；2)以及有利于系统中空气的排除；3)起到定压作用；4)补水作用。膨胀水箱的优点是压力稳定、系统简单，基本不用管理。缺点是水箱位于系统最高处，占据一定空间，建筑物要承受水箱及水的荷重。它是中小型空调水系统中常用的定压方式。膨胀水箱的容积是有系统中水容量和最大水温变化幅度决定，可由下式计算（6-1）式中　　——膨胀水箱的有效容积，m3；82 <天津工业大学2013届本科生毕业设计>——水的体积膨胀系数，，L/℃；——最大水温变化值，即12-7=5℃；——系统内的水容量，m3，即系统中管道和设备内总容水量。Vs=（0.7—1.30）（L/m²建筑面积）本次设计中，宿舍楼的建筑面积为：32652m²则=0.0006×5×1.20×32652/1000=0.118m3选用山东水龙王集团生产的落地式膨胀水箱，其型号与性能参数如下所示表6-1　　膨胀水箱性能参数表型号NZG(P)600设计压力MPa全容积m3调节容积m3使用温度℃0.3～1.60.350.125≤120膨胀水量水泵型号水泵台数水泵扬程≤125SG60-201根据实际需要调节设备外形尺寸长×宽×高（mm×mm×mm）1200×612×1950地基尺寸长×宽×高（mm×mm×mm）1300×1000×300注：膨胀水箱应加盖和保温，常用带有网格线铝箔贴面的玻璃棉作保温材料，保温层厚度为25mm。　　82 <天津工业大学2013届本科生毕业设计>第七章通风与防排烟设计建筑物一旦起火，要立即使用各种消防设施，隔绝新鲜空气的供给，同时切断燃烧部位。由于消防灭火需要一定时间，当采取了以上措施后，仍不能灭火时，为确保有效的疏散通路，必须要有防烟设施。这是由于火灾产生的烟气，随燃烧的物质而异，由高分子化合物燃烧所产生的烟气，毒性尤为严重。烟气不仅直接危及在室人员，对疏散和补救也造成很大的威胁。所以建筑物防止火灾危害，很大程度上是解决火灾发生时的防排烟问题。7.1防排烟的方式根据GB50045-95的规定，凡建筑高度大于24m，设有防烟楼梯和消防电梯的建筑物均应设防排烟设施。因为本建筑不高于高层建筑，才20m，故不设置防排烟系统。常用的防排烟方式有:1)自然排烟方式：它是利用火灾产生的高温烟气和浮力作用，通过建筑物的对外开口（如门窗、阳台等）或排烟竖井，将室内烟气排至室外。其优点是不需电源和风机设备，可兼作平时通风用，避免设备的闲置。其缺点是当开口部位在迎风面时，不仅降低排烟效果，有时还可能使烟气流流向房间。2）机械排烟方式：它是按照通风气流组织的理论，将火灾产生的烟气通过排烟风机排到室外，其优点是能有效保证疏散通路，使烟气不向其他区域扩散。但是必须向排烟房间补风。当烟气温度达到或超过280℃时，烟气中已带火，如不停止排烟，烟火就有扩大到其他地方而造成新的危害。因此在排烟系统（排烟支管）上应设有排烟防火阀，该阀当烟气温度超过280℃时能自动关闭。3）机械加压送风的防烟方式：作为疏散通路的前室或防烟楼梯间及消防电梯井加压送风，用造成两室间的空气压差的方式，以防止烟气侵入安全疏散通路。82 <天津工业大学2013届本科生毕业设计>7.2空调建筑的防火防烟措施良好的防火防烟设施与建筑设计和空调设计有着密切关系，这两方面的正确规划是做好建筑物防火防烟工程的基本保证。由于空调风管直接连接于房间与房间之间，所以传播烟气和扩散火灾的危险性甚大，大火常常沿着竖向管道管井迅速蔓延。从防灾观点看，最好采用不以空气为热媒而是以水作为带热介质的空调方式。但是，选择空调方式除考虑防灾之外，还要注意经济性、耐久性以及维修等因素。目前，对于空调方式与防灾性能及经济性之间的关系还没有定量的评价。每一层设置一台空调机组虽然造价偏高，但防灾性能是理想的。防火分区或防烟分区与空调系统应尽可能统一起来，并且不使空调系统（风道）穿越分区，这是理想的。但实际上设置风道时，却时常需多处穿过防火区或防烟分区。为此在系统上要设置防火防烟风门。7.3通风、防排烟设计根据《高层民用建筑设计防火规范》的防火排烟设计的法规，设计如下：1）办公室、守卫室等通风设计不单独设排风系统，通过窗户缝隙渗透排风2）大空间（如健身房、舞厅等）的通风设计设置排风扇，保持室内负压3）楼梯间的通风与防排烟设计采用自然排风排烟4）卫生间、更衣室、浴室的通风与防排烟设置机械排风装置，一般设置排风扇，卫生间的排风量应按每小时不小于10次计算。因此计算如下：①卫生间的体积为15m3，排风次数定为每小时15次，则排风量为225m3/h，选用苏州威尔克电讯电机制造有限公司生产的小型工频轴流风机，型号为145FZY2-S，风量为660m3/h，卫生间应保持负压，防止气味外泄，因此选用排气扇加止回阀。②浴室的体积为27m3，排风次数定为每小时15次，则排风量为405m3/h，选用苏州威尔克电讯电机制造有限公司生产的小型工频轴流风机，型号为145FZY2-S，风量为660m3/h。82 <天津工业大学2013届本科生毕业设计>第八章管道保温设计的考虑8.1管道保温的一般原则1）送风管、回风管，冷、热水供回水管，制冷剂管道、凝水管、膨胀水箱、储热(冷)水箱、热交换器、电加热器等的有冷、热损失或有结露可能的设备，材料和部件均需做绝热保温。2）闭孔性保温材料外表面应设隔气层和保护层。3）温管道的支架，穿墙或楼板时应防止“冷桥”。4）温材料应采用不燃和难燃材料。5）穿越防火墙，变形缝两侧各2m范围内的风管和风管型电加热器前后0.8m范围内的风管保温材料必须采用不燃材料。8.2管道保温层厚度的确定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贴面的防潮离心玻璃棉。具体如下表所示：表8-1　　玻璃棉保温材料选用厚度风管(mm)空调水管(mm)DN﹤100100≤DN﹤250DN≥25020～25253035～4082 <天津工业大学2013届本科生毕业设计>第九章空调系统消声减振的设计方案空调系统的消声和减振是空调设计中的重要一环，它对于减少噪声和振动，提高人们舒适感和工作效率，延长建筑物的使用年限有着及其重要的意义。9.1空调系统消声设计本空调系统的噪声主要是风道系统中气流噪声和空调设备产生的噪声。一个房间隔声效果的好坏取决于整个房间的隔墙、楼板及门窗的综合处理，所以，凡是管道穿过空调房间的围护结构其孔洞四周的缝隙必须用弹性材料填充实心密实。1）由于风管内气流流速和压力的变化以及对管壁和障碍物的作用而引起的气流噪声，设计中相应考虑风速选择，总干管风速5～6.5m/s，支管风速3～4.5m/s，从而降低气流噪声[9]。2）在机组和风管接头及吸风口处都采用软管连接，同时管道的支架、吊架均采用橡胶减振。3）风机盘管吊装于吊顶内，可适当降低噪声。另外风机盘管带回风箱亦可降低噪声。4）新风机组静压箱内贴有5mm厚的软质海绵吸声材料。5）将风冷螺杆式冷热水机组置于五楼屋顶上，可大大降低其对各空调房间的噪声影响。联接新风机组的消声器选用T701-6型消声器系列，型号为6，外形尺寸宽×高×长(mm)为1200×1000×900。9.2空调系统减振设计1）水泵和风冷螺杆式冷热水机组固定在隔振基座上。隔振基座用钢筋混凝土板加工而成。2）水泵的进、出口采用橡胶柔性接头同水管连接。3）水泵、冷热水机组以及风机盘管等设备供回水管用橡胶或不锈钢柔性软管连接，以不使设备的振动传递给管路。4）新风机组风机进出口与风管间的软管采用帆布材料制作5）82 <天津工业大学2013届本科生毕业设计>水管、风管敷设时，在管道支架、吊卡、穿墙处作隔振处理。管道与支吊、吊卡间应有弹性料垫层，管道穿过围护结构处，其周围缝隙应用弹性材料填充。82 参考文献［1］　　中华人民共和国节约能源法.1997年11月1日公布［2］　　陆亚俊主编，暖通空调，北京：中国建筑工业出版社，2003［3］　　武汉科技学院学报，空调冷热源节能技术的现状与进展，2006年19卷5期［4］宁夏工程技术，浅析建筑节能和中央空调节能的方法，2006年12月第4期［5］马最良主编，民用建筑空调设计，化学工业出版社，2003［6］民用建筑供暖通风与空气调节设计规范GB50736—2012，北京［7］陆耀庆，HVAC暖通空调设计指南，中国建筑工业出版社，1996［8］全国民用建筑工程设计技术措施暖通空调·动力，中国计划出版社，2003［9］赵荣义主编，简明空调设计手册.中国建筑工业出版社，1998［10］陆耀庆主编.供暖通风设计手册，北京：中国建筑工业出版社，198782 附录：文献翻译82 82 82 82 82 82 82 82 82 82 82 82 82 　　摘要：在通风良好的室内，空气终端设备的边界条件的合理规格是进行空气分配准确预测的不可或缺的要素。描述空气终端设备的边界条件的常规方法需要大量的计算时间，而且部分所做的假设脱离实际。本文提出了一种系统的方法，简单正确地描述了空气终端设备的CFD模拟的边界条件。基于对空气终端设备特性的详细研究，复杂的空气终端装置的边界条件被转移到了周围扩散器的体积上。卷的一面将被置于射流中央区域内，使用扩散喷射特征方程来计算卷的边界条件，此方法被证明是简单易用，更加有效，适用于各种类型的扩散器，尤其是能正确地预测在一个通风良好的房间中的空气流。新方法的预测与常规模式的预测以及已测量的数据进行比较。结果表明，新模型的预测明显比传统方法更精确，72000Elsevier科学有限公司保留所有的权利。　　关键词：扩散器；CFD；空气分配；室内空气质量　　1、简介　　计算流体动力学（CFD）和计算机电源的最新进展所提供的工具，可用于准确地预测通风空间内空气流动的一些功能[2]。气流分析CFD方法已成功地应用于比较复杂的条件，如非等温的，三维的，有家具的房间内。在粉刷一新的办公室内的空气质量，并对通风前污染物的浓度水平下降到一个可接受的水平需要的气流速度和分区布局影响进行了数值模拟研究测试。张等人[26]对于预测室内空气速度，湍流动能和温度的数值模拟模型进行了评估。陈等人[7]在充满人和家具的教室里，对空气品质和热舒适进行了数值模拟研究。在一个通风良好的房间中，供给空气流条件和风口的型号是影响房间内污染物分布的一个重要的参数[14]。专家已成功地应用商业和非商业的的CFD代码分析研究环境中的实际问题。相反，暖通工程师通常没有发现这些代码在支持替代设计评估中很有用。特别的受限于对室内空气终端设备复杂造型/几何形状的模拟对于室内空气质量分析的困难。一些室内空气终端设备的几何形状及其复杂，很难用数值的方式合理的描述空气终端设备的边界环境。对于空气终端设备不精确的简化可能会导致错误。传统的描述空气终端（如送风口）的边界条件如下：　　1、考虑作为一个简单免费的开放供应风口　　2、自由开口面垂直的供给速度分量计算为供给空气流率和自由开口的面积的质量规范/自动控制。　　3、平行于自由开口面的供给速度分量忽略或者根据制造商的数据计算。虽然已经对传统方法进行了多次验证，但是研究只使用了简单几何形状的风口，这样的条件下自由开放区域等于有效风口面积。这种方法可能会对复杂几何形状的风口有偏误。供给风口的复杂几何形状可能是百叶窗式或穿孔面、叶片、弯曲的表面，等等。如图1，A0--82 一个有效的供给风口区域，相较于Ac--风口的开放区域小很多。尽管在一个通风良好的室内模拟气流使用CFD方法，供应面积经常假定是风口的面积Ac而不是风口的有效面积A0。由于Ac大于A0，在CFD模拟时对送风条件的（风口的边界调教）的描述经常出现错误。供给气流速率Qs等于送风速度V0乘以供应区域A0，即Qs=VÃA0.当供给空气流速等于实际实际大小，以V0=Qs/Ac为基础计算的供给空气速度会比实际数值要小，当供给气流速度等于实际速度是，基于Qs=VÃAc计算的供给空气流速要比实际数值要大。这两种情形都会致使对整个房间内气流的错误预测。研究了气流在通风的房间内的格局。几何形状复杂的风口被传统方式简化为一个开放口。测得的供给速度用于模拟中，吧自由开放面积作为供给面积。模拟结果表明送风直奔对面的墙。相反的测量结果表明，气流在房间中部开始返回。这种差别的原因是在模拟中使用的供给空气流速大于现实生活中。　　Heikkinen（海基宁）模拟了一个有84个圆形喷嘴的复杂风口。当使用风口的开口面积时，模拟数据偏离了测量结果，因为有效的风口面积远小于这种情况下风口的开放面积。他为诸如此类的风口设计了一种所谓的基本模型，风口被模拟成一个长方形的槽，作为复杂的风口，具有相同的有效流通面积。基本模型在室内气流模式等温的条件下提供了相当不错的预测。陈和Moser发现这种方法不适用于非等温气流。　　风口边界简化的问题并不仅仅发生在供给开口面积不同于其有效供给面积的风口。广泛应用于写字楼的具有复杂几何图形的方形广场/风口的边界条件也很难测定。此外，连接到相同方形风口的管道在不同的应用中也不尽相同。这就意味着相同流速的相同风口可以有不同的供给条件。从风口制造商的产品目录中，我们可以发现两个风口的气流速度和供给面是完全一样的，而连接的管道尺寸、有效的供给空气流速及其方向是不同的。传统的方法绝对无法处理这种风口。旋流风口也广泛应用于写字楼，、克里斯蒂安森等人[9]发现放置在相同风口或高霍地的位置上挡板会导致不同的气流模式，它还指出相同的送风口可能会有不同的供给条件。在同一条件下，旋流风口的圆形几何形状增加了其边界条件规范的复杂性，特别是当使用简化了的矩形网络。近年来，部分简化了的建模方式已经发展用于描述复杂的送风边界条件，尼尔森[20,21]提出一种盒法（盒子置于风口周围），其中，对风口边界条件的描述被转移到对盒子边界条件的描述上。测量数据就是平行于供给开放面积的盒子表面的边界条件。垂直于供给开放面积的盒子表面的边界条件被认为是dF/dn零。在此公式中，n是平行于研究表面的方向，F是速度u,v,动能k，以及耗散率动能e等等。尽管测得良好的结果数据，然而需要测得每一个风口的详细数据，因此这种方法不是很实用。　　尼尔森提出了另一种叫做速度指示的方法，在这种方法中，采取传统的方式来规定风口的边界条件，然而，一个方向的速度分量在假定的盒子区域内测得。箱子内的速度分量作为额外的边界条件来纠正风口区域周围的预测速度。82 对于研究的风口是有效的。应用这种方法，仍然需要对每一个风口进行测量。对于复杂供给风口边界条件的描述仍然是不可避免的。　　陈和Moser提出了一个新动力方法，在这种方法中，速度矢量基于有效面积而不是开放面积来计算，对于速度的描述是正确的。为了保持适当的供应气流速度，并在房间内引入相同量的空气，需要分别描述连续性方程和动量中的条件。陈等人[6]和江[17]等人采用了动量方法模拟了具有复杂几何形状的风口。结果表明结果这种方法适用于研究的风口。大多数商业CFD软件不支持对连续性和动量方程的单独描述。这种方法还需要对更多的风口进行验证。　　陈和江[8]模拟了一个二维的具有复杂几何图形的风口。在模拟中呈现风口细节。（详细介绍风口）。他们采用了有限体积的方式尝试了不同的坐标和网络系统，发现它可以使用国家最先进的技术详尽的描述一个复杂风口的边界。报告还提出了呈现这种风口CFD模拟的困难以及对计算机能力的高要求。EmvinandDavidson[10]回顾了不同的风口的描述方法，供给风口的全面呈现虽然很有用但是价格昂贵且非常耗时。动量的方法给出定型的结果但是不能正确的呈现供给风口的夹带，而且只适用于粗网眼。盒子模型是一致的，并且假定完全充分发挥作用，但是需要测量　2、模型开发　　本文首先简要的介绍了风口的特征。分类和特征方程。然后运用风口特征的喷气式方程对供给风口的边界条件的CFD模拟采取一种简单方式描述。最后，检测新提出方法的优点并且与传统方式及测得数据进行比较。　　2.1风口的特征和喷气分类　　在通风良好的室内，湍流空气射流通过各种类型的风口（例如，进气隔栅状的天花板是风口和穿孔板）来分布室内的气体。这些空气喷嘴是室内空气运动的主要影响因素。　　在尝试正确实用地描述CFD模拟的边界条件是，需要对供给风口的特征进行仔细的研究和总结。　　风口的空气射流由于供给风口的不同类型或是不同条件下（初始空气温度，室内的几何形状以及尺寸，供给方向，等等）具有不同的特征。当供给空气射流的温度等于室内空气的温度时，空气射流称为等温射流，当空气入射流和室内空气存在温差时，空气射流称为非等温射流。当喷射流被派到一个更大的开放空间且不受墙壁和天花板的影响时，空气射流被称为自由射流。然而，如果空气入射流被安装在天花板或者墙壁上时，它被称为附属射流。此外房间内空气入射流受入射流本身的反向气流的影响，那么它就是所谓的封闭气流。　　根据不同类型的风口，风口空气喷嘴可以如下归类[3].　　线性喷嘴：由槽或者大纵横比的矩形开口形成，这些射流流量约是二维的。气流速度是对称平面的横截面区域最大的空气流速。82 　　压缩喷嘴：由圆筒形管道或是纵横比小的矩形或方形开口形成。紧凑型空气喷嘴是三维的且轴对称。最大的速度出现在轴线上。　　径向喷嘴：由天花板圆柱形或其他在水平面上四射的风口形成。　　还有其他一些喷嘴，如锥形喷嘴，不完整的径向射流旋转喷嘴等等。　　2.2风口空气喷嘴的扩张区域　　空气喷嘴（紧凑型、径向型、线型或锥形）的整个长度可以根据最大速度或者中心线速度以及横截面[3]上的温差分为四个区域。　　初始区域：一个短小的核心区域。空气流的最大速度（温度）实际上保持不变。　　过渡区域：一个短小的区域。可以预测中心线速度和温度。这个区域的速度曲线不能被归一化。在这个区域不能预测速度和温度曲线。　　主要区域：该区域由完全建立的速度曲线相似的湍流构成。速度和温度可以根据特征方程精确预测。速度和温度曲线可由一个量纲坐标内单一的曲线表示。温度和密度的差异对横截面速度曲线的影响不大。　　终端区域：风口喷嘴退化/弱化区域。它离风口相对较远，在此研究中不会被计入风口边界条件中。　　初始和过渡区域小，本文研究的重点是主要区域。　　接下来要讨论的是主要区域的特征方程。对于新近提出的CFD模拟风口的描述方法中，它足以在只有喷嘴的主要区域应用风口特征方程。图2展示了前三个区域[1]　　2.3风口的特征方程　　2.3.1等温自由喷嘴的速度衰退　　主要区域的线性喷嘴中心线速度的衰退如图1所示，紧凑和径向喷嘴的速度衰减如图2所示　　当Vm是中心线速度，V0是发射时的平均速度。X是喷嘴中心线到风口表面的距离，K1是中心线速度衰变的常数，H0是线性风口喷嘴的有效宽度，A0是风口的有效面积，A0=CÃAc,Cd是流量系数（通常在0.65到0.90之间），且Ac是风口的自由开放区域。　　2.3.2非等温自由喷嘴的速度衰退　　如果供给空气的温度不同于室内空气的温度，风口气流喷射行为会受到热浮力（由于空气密度的差异而产生）的影响。水平引入的非等温的中心线速度以及垂直引入的非等温射流的轨迹受阿基米德数[4]的影响.式中，g为重力加速度，Dt0是供应和返回气流的温度差，L0是风口的液压直径的长度尺寸，T是室内空气的平均绝对温度，V0为发散时的平均速度。　　2.3.3垂直发散的非等温自由喷嘴82 对于垂直发散的线性风口喷嘴，我们发现可以采取下面的公式[23]来计算速度的衰减。　　其中，K2是喷嘴温度衰减的常数，当浮力和初始力在一个方向时，“2”的符号为正，不在一个方向时则为负。　　对于其他垂直发散的非等温自由喷嘴，诸如紧凑型和径向型喷嘴，可以应用下面的公式[23]　　2.3.4水平发散的非等温自由喷嘴　　对于水平下降的紧凑型自由喷嘴，它的下降角度不超过458，其中心线的轨迹可以描述如下[23]：式中，z是在天花板下喷射气流速度最大是的距离，x是射流的水平射程，c是由风口的类型，大小等决定的常数，c=0.4720.06.　　张等人[27]和Zhivov[28]详细的研究了倾斜射流的轨迹和特点，他们的工作室人们有可能对下降的风口喷嘴运用特征方程。　　2.3.5在主要区域的喷嘴的速度曲线　　在喷嘴主要区域内在其他点的速度可根据公式（9）计算[3],式中V是考虑点的速度，Vm是相同的横截面的中心线的速度，r是考虑点从喷嘴的中心线的辐射辐射距离/径向距离。R0.5表示在相同横街面上从轴线到该点的径向距离，此处的速度是中心线速度的一半，如V=0.5Vm。　　2.3.6非等温自由喷嘴的温度衰减　　喷嘴中心线的温度衰减采用如下的公式计算[23].　　对于线性喷嘴，水平喷射　　对于线性喷嘴，垂直喷射　　对于紧凑型，径向型和圆锥形喷嘴，水平喷射　　对于紧凑型，径向型和圆锥形喷嘴，垂直喷射　　式中，T0是风口的供给温度，Tr是回风温度，Tm是主要区域内沿喷嘴中心线的温度，K2是温度衰减常数，Kn是一个通过公式5和7计算的系数。　　2.3.7喷嘴主要区域的温度曲线　　非等温喷嘴横截面速度和温度分布的关系可以表示如下[3]:　　式中，T是考虑点的实际空气温度，Tm是相同横截面平面中心线的温度，Tr是回风温度。　　2.3.8天花板和墙壁的影响　　平行与出气口的一个边缘表面的射流发散喷嘴和采用了1/2的轴向喷嘴的表面重合，轴向喷嘴的出口是其两倍大，类似于从天花板的径向射流夹带几乎仅沿半锥表面发生，最大的速度仍然接近表面。[3]　　如果初始/原始的喷嘴轴线接近天花板，我们发现天花板喷嘴紧贴天花板且因为“康达”效应沿着其喷射。[25]　　当长喷嘴的轴线太接近天花板或者平行于它时，喷嘴在横向上的传播就会减弱。远离墙壁的喷嘴的发散角比一个自由锥形喷嘴的一半角度稍微小一些。[25]82 有人发现如果喷嘴的边缘和平面接触，只要喷嘴的轴线与平面形成的角度小于408±458，喷嘴将依附着这个平面且沿着它发散。然而，如果喷嘴的边缘偏离平面，空气夹带会在喷嘴的各边发生，且喷嘴不再依附[4]。如果喷嘴依附天花板或墙面，K1大于自由射流。K1的值是自由射流值的1.43倍。当依附空气射流的温度低于周围空气温度时，该射流将仍然依附天花板直至向下的浮力大于向上的静压力（柯恩达力）　　2.3.8.天花板和墙壁的影响喷气机排出的表面平行与一个边缘重合的出口与表面的形式的二分之一的轴向喷射排出从插座的两倍大，类似于径向射流从天花板斑块。　　2.3.9限制的影响　　限制的中心线速度Vmc以及由室内逆流引起的温度差Dtmc可以使用系数Kc来修正[11]:式中，Vm是从方程1,2,4,6中计算的中心线速度，Dtm是喷嘴中心线和通过方程10±12或者13计算占据区域的温度差，Kc的是可从图[11]得到　　2.4喷嘴特征方程式的应用　　上述所有这些方程式都是针对风口喷嘴的主要区域。因为前连个区域非常小，所以主要区域的前端相较于房间的大小仍然很接近喷嘴的表面。诸如像有效面积A0和平均空气供给速度u0之类的参数均可从风口的制造商处获得其信息数据。对于不同风口的速度和温度衰退参数K1和K2是在ASHRAE的基础上假定的。只要给定供给空气流率和温度，喷嘴主要区域的速度和温度可以通过风口喷嘴特征方程来计算。　　2.5新提出的风口规范方法　　新提出的风口边界条件规范方法是喷嘴主要区域的规范方法，它利用了现有的风口特征方程。复杂风口边界的规范被转移到风口附近卷面积的规范上。一个卷的表面位于风口喷嘴的主要区域的内部[16]。　　图3展示了使用新提出的方法所考虑的风口边界条件。图中应用了一个二维空气喷嘴（线性喷嘴可被认为是二维的）。空气以一个垂直的角度a被引入房间，A1B1和A2B2是喷嘴区域的边缘。B2这样选取是因为它位于喷嘴主要区域的前端。A2的选择是为了使A2B2平行于天花板。点C和点D的选择是为了是CA2DB1称为一个矩形。　　点B2表明了体积的高度，点B1和A2b2表明了体积的宽度。只要A2B2为了喷嘴的主要区域，就能选择尽可能小的体积来尽量减少由简化造成的不精确性。　　对于三维风口（径向型，紧凑型等等）体积可以采用类似的方式选择。　　方法就是部分体积表面必须位于喷嘴主要区域的前端，剩余部分的体积表面应当尽可能的小，这会减少由于简化造成的不准确。82 　　体积选择的独特性在于引入和应用了喷嘴主要/中央区域这个概念。为了边界条件的规范，风口附近的体积表面被分为两个部分，喷嘴主要区域的内部A2B2)和外部(CA2,B2DandB1D)。体积的一个表面(A2D)可以部分位于喷嘴区域的内部，部分位于外部（图3）　　2.5.1所选体积的边界条件2.5.1.1速度边界条件位于喷嘴主要区域内部的体积表面的速度边界条件将会通过喷嘴主要区域特征方程式来计算。　　对于二维的例子，如图3所示，速度分量，温度，k和E必须在边界处定义，边界上的速度，如位于线A2B2（喷嘴主要区域的内部）上的点E，是通过在中心线上使用速度衰退公式（式1,2,或4）获得正确的正交投影点的速度。喷射的平均速度V0是基于估计条件和从制造商的目录处获得的风口数据得来的。而速度VE是通过基于中心线上的点OE使用公式9计算的速度，使用速度曲线方程式计算得来的。A2B2上的点的速度方向被认为与中心线的方向相同，因为垂直于中心线方向的分量相较于平行与中心线方向的分量来说很小[4]。　　在三维的情况下，位于喷嘴主要区域内部表面的速度可用相似的方法计算，当需要这个表面上的一个点的速度V，这个店位于中心线上的正交投影点的速度Vm可先通过公式2或6来计算，然后通过公式9来计算速度u。距离r应该采用公式9中的三维距离。　　当考虑体积表面其他部分的边界条件时，可以基于现实假定0梯度，即位于喷嘴主要区域外部的速度没有太大的改变[21]。平行与这个体积表面的速度分量假定如下：式中，n表示垂直于体积表面的方向，V是平行与体积表面的速度分量。垂直于体积表面的速度分量由模拟中连续性方程决定。图3表示一个二维例子的方程式。三维情况的速度可类比推出。　　2.5.1.2温度边界条件　　和速度边界条件一样，温度边界条件也取决于体积表面是位于喷嘴主要区域的内部还是外部。喷嘴主要区域的温度特征方程用于喷嘴主要区域内部体积的温度边界条件。风口中心线的温度首先根据气温和风口类型来计算。如果需要主要区域的内部某一点温度T，该店在中心线上的正交投影温度可先通过公式10±12或13来计算，这取决于风口的类型。然后，可以根据温度曲线（公式14）来计算该点的温度T。　　还假定喷嘴主要区域外部的体积表面的温度边界条件是零温度梯度。因为考虑到喷嘴主要区域内外的温差可以忽略不计。式中，y是温度差，n是垂直于体积表面的方向。　　2.5.1.3k和E的边界条件　　喷嘴区域内部体积表面的k和E的边界条件基于82 Rodi和斯伯丁[20]的研究上，在喷嘴的主要区域，对于相同型号的风口可得到相同的无量纲曲线。他们也建议E可以采用如下的公式计算。式中，CD是常数，对于平流射流等于0.09对于圆射流等于0.06.L是长度尺寸，对于径向射流其值约为0.075，对于平流射流其值为0.052，圆射流为0.033.d是从喷嘴中心线到喷嘴边E值确定的喷嘴区域边缘的距离。　　对于体积表面其他部分的k和E的边界条件也如速度和温度边界条件类似的方式表述。他们如下假定：式中，n是垂直于体积表面的方向，如图3所示。　　3.对所提出方法的验证3.1模拟/仿真软件　　EXACT3[18]修改后用于本研究。应用了k-E两方程湍流模型以及包含一个在程序中考虑浮力作用的能量方程。　　EXACT3采用下述方程来模拟气流模式：式中，xi为直角坐标，t为时间，UI是喜方向的速度分量，y是温度差，k为湍动能，E是湍流动能耗散率，p是静压力差，r为空气的密度，n为空气的运动粘度，nt是空气的涡流粘度，b是体积的膨胀系数，gi为重力加速度的xi方向，K是热扩散率，h是热衰退率。经验常数是：　　EXACT3中空气密度r看作是常数以简化计算过程。EXACT3中运用了限差数值法，采取“标记和细胞”（MAC）的方法来解决这些方程[18].采用了伪时间步，当累积时间步汇聚是模拟就取得了稳定的状态结果。EXACT3仅能用于模拟矩形区域，为了应用新的风口描述方式，修改EXACT3代码的边界条件子程序来指定风口附近体积的边界条件。　　3．2案例分析　　三个案例用于CFD模拟中对于风口边界条件新提出的喷嘴主要区域规范方式有效性的验证。前两个例子用于验证新方法的适用性以及新方法是否能改善预报和收敛。第三个案例用于对新方法性能和试验结果与传统方式的预测进行比较。　　3.2.1第一个案例　　在第一个案例中。研究了二维等温条件下简单的线性风口。由于传统方式对简单的几何风口提出了准确的预测，诸如在这个案例应用的一个看做是正确解决方案的传统方法的预测。　　新的喷嘴主要区域的规范方式的模拟结果和这个例子的传统方式如图4（a）及（b）。供给风口位于天花板的中间，回风格栅位于天花板的右侧。　　在图4（a)中采用新提出的方法时，供给风口附近的小体积内部没有速度矢量。为了对比，在图4（b)中应用传统方法时，相同的体积位置的速度矢量被移除。结果表明，采用新方法的预测的气流模式和采用传统方法预测的气流模式很相似。82 　　为了更进一步的研究，比较了几个沿着垂直线的速度。图5(a)展示了在供给位置的沿垂直线的对比，图5(a)也展示了相同线上采取风口特征方程的气流速度。该图表明采用传统方式的预测和使用喷嘴主要区域方程获得的结果之间具有较强的一致性，在传统模型和新模型（喷嘴主要区域）的预测之间也观测到了可以接受的结果。　　从风口沿垂直线0.75米的速度比较如图5(b)，采用新喷嘴主要区域规范方法的模拟预测和在工作区域采用传统方法取得的结果具有较强一致性。在靠近天花板的区域有些差别。造成这个的原因是不在喷嘴主要区域的体积表面的简化造成的不准确性产生的。最大的差异发生在靠近天花板的地方，不超过20%。比较结果页表面在接近地面点的空气速度矢量有较大的差异性。这发生在房间内一个很小的范围如图4所示。这两种方法位于呼吸高度的速度差别（距天花板1.5±2米）非常小。在返回位置沿着垂直线的比较如图5(c)所示。这两种模式间的差别可忽略不计。这个案例的模拟结果表明喷嘴主要区域的新的规范方法可以应用。如图5所示，其结果和其他方式具有较强的一致性且没有遇到拟合困难。　　3.2.2第二个案例　　第二个案例和第一个案例相似，唯一的区别就是供给气流的方向不是垂直于天花板而是呈608度。在这样的情况下，选择风口附近的体积和为所选体积设置合理的边界条件一样困难。如果正确模拟这样的情境，我们会了解到如何模拟供给风口，不论该风口供给的气流是水平还是垂直的。这个案例用于检测在这种严峻的情况下简化是否造成任何问题。在这个案例中，体积的2.5个边缘位于喷嘴主要区域的外部。边界条件的简化需要应用到每一个边缘，此外简化不止应用在一个方向。两个垂直于天花板的边界和一个平行于天花板的边界的条件需要简化。在简化体积边界时，空气也许会从体积的一个位置流出从另一个位置简化。（间图3）简而言之，这个案例需要更多的简化。　　采用喷射主要区域新的规范方法的模拟的空气矢量分布如图6（a）所示。它表明房间内部的空气模式是合理的。没有直接可见的大差异。在这样一个案例中，采取喷嘴主要区域规范方法的模拟中没有遇到合并问题和其他困难。采用传统方法的模拟结果如图（6）所示。从6(a)和(b)中可见新提出的喷嘴主要区域的规范方法提供了合理的气流模式预测。　　尽管此案例中没有强有力的支持测量数据，结果仍然表面对于现提出的喷嘴主要区域规范方法的体积三边缘/三条边的简化是可接受的，新提出的方法至少可以提供室内正确的空气流动模式。　　3.2.3第三个案例82 　　在实验室[9]实施取得饿详细测试的数据用于研究新风口描述方式的有效性。这个案例同样用于将新方法产生的模型预测和测量及传统模式、测量数据进行比较。用于这个研究的风口是一个方形风口且模拟是在一个三维非等温的情况下进行的。在这个案例中如果应用喷嘴主要区域的规范方法，在模拟中就定义A16Â26Â22网格，在风口附近垂直于天花板的体积的四个表面位于喷嘴的主要区域。这些表面的边界条件又喷嘴主要区域的特征方程式来计算。平行与天花板的体积表面的边界条件为了速度、温度、k和E的规范采取了零梯度的简化。模拟在IBM系统/6000工作站上耗时12小时。采取新方法的沿中心垂直平面的速度矢量和轮廓分别如图8(a)和9(a)，相同平面的速度轮廓如图10所示。　　在传统方式的案例中采取了如下的边界条件：式中，u0，v0和W0分别是供给空气中的x，y和z方向上的速度分量。Ac是在风口的开放面积，Qs是供给空气流率，V0是在气流率为Qs时，由风口制造商的手册提供的送风速度。16Â26Â22格使用传统方法的预测结果与实测数据相比差很多。还观察到在这种情况下，合并有些一些困难。因此，常规方法的网格总的数量增加至（16A30A26）。应用在风口喷射主要区域规范方法的半个的时间步用于取得合并结果。最后，在此条件下的模拟时间为使用新提出的射流中央区域的指定方法的五倍多　　速度矢量在同一垂直平面上使用的传统方法的模拟结果示于图8（b）。在此平面上的速度等值线示于图9（b）。　　通过喷嘴主要区域的规范方法取得的模拟结果（图9（a））产生的相似气流模式作为测量数据（图10）。常规模式的气流模式与测量数据并不相符。为了上面的两个风口的规范的方法和测得的数据对于中间垂直平面的高度沿呼吸的速度的比较示于图中11。这表明预测由新近提出的主要区域风口规范方法和测量数据具有很强的一致性，这也预示着关于边界条件的假设是合理的。通过常规的模型和所测得的数据之间的预测一致性较弱。　　对轮廓进行比较时，图9（a）和图8。第三种情况速度矢量的模拟：(a)主要区域喷气规范方法(b)传统的方法在中间的垂直平面。　　当比较图9（a）和10的曲线时，如果整个房间考虑在内，新提出的方法和测量之间的空气速度存在差异。采用喷射特性方程计算的射流主要区域的空气速度略高于测得数据。这可能导致不准确性。可以通过研发更精确喷射特性方程来改善。尽管这样，在比较测得数据时，采用新喷射主要区域的规范方法的预测结果大大优于常规方法。　　4.结论　　由此可得出结论，新提出的射流主要区域的规范方法被证明是在空气流通的房间内研究气流模式可行的且更精确的一种方式。射流主要区域的规范方法是基于盒模式研发的。然而他们是不一样的，主要区别如下：82 　　1、使用射流的主要区域的概念：主要区域的指定方法只适用于在喷嘴主要区域内部的体积边界应用分析数据。体积边界可以完全或部分位于里面喷射主要区域。在尼尔森的盒子法[19]中，盒子的边界条件使用全面的分析数据或完全测量数据。　　2、盒的选择：喷气主要区域规范方法准确地描述了如何选择风口附近的一个体积。在风口安装机器射流主要区域计算好后，体积边界就准确地设定了。原包装盒法没有具体说明如何通过选择盒来提高精度。最近，尼尔森[20]提出了的一个用于选择盒的程序，从而在建议的范围内可能的选择，而不是唯一的选择。　　3、不同种类的扩散器和房间情况的匹配：喷气主要区域规范方法可以方便地应用于不同种类的扩散器和房间情况。例如，当空气射流与风口有角度时，体积边界可以部分地位于射流中央区域内。这种情况将是盒方法中的一个问题。盒的任一边上都没有可用的分析数据。有任何副作用的盒子上没有提供的分析数据。　　新提出的方法的有点如下：　　1、用户可以避免使用制造商目录中的数据来描述复杂的风口几何图形。　　2、它提供了一个通风良好的房间内准确的空气模式的预测。　　3、该方法可用用于不同的风口。　　4、由于要求较低的网格密度，适当的减少了模拟时间。　　还应当指出的是，当应用新的射流主要区域的规范方法时，找到合适的风口特征方程很重要。要求计算喷嘴主要区域边界条件的规范。尽管新提出的方法并不完美，但是如果供给气流风口是一个复杂的几何图案是，在空调房间内其气流的预测要明显好于传统模式。随着更精确的风口特征方程式以及CFD模拟软件的发展，这个方法会得到改进。致谢毕业设计已经完成，在整个毕业设计过程中，我将所学的专业理论知识与实际工程相结合，在指导老师的帮助和自己的努力下，我学到了很多东西，并对我所学的专业有了更多地了解和认识。82 在此特别感谢宋佳钫老师在设计过程中给予我的耐心指导。虽然宋老师教务繁忙，但仍然抽出很多时间来为我们解答疑惑，为我们作出了很好的榜样。借此机会，我还要感谢本专业的所有老师，感谢他们在大学四年里给我的悉心教导和帮助。感谢我们同组的每一位同学，感谢他们在毕设过程中给我的帮助和关心。此设计是我在大学里完成的最后一份作业，使我有机会将我所学到的知识与实际联系起来，认识到实际当中的不足，并有机会继续学习和进步。为我以后的工作和学习打下良好的基础。所以我必须把这次设计做好，以证明自己有能力出去面对社会，能在社会中有所作为。由于未从事过实际工程设计，有很多参数资料都来源于参考书籍，再加上没有实际工作经验，所以疏漏错误百出，还请各位前辈师长指出原谅，学生感激不尽！最后，再次感谢老师们的悉心指导和同学们的热情帮助。82'