某宾馆空调系统毕业设计全文.doc 79页

'某宾馆空调系统毕业设计全文 毕业论文开题报告论文题目：宾馆空调系统设计专业：热能与动力工程学生姓名：xxx指导教师：xxx日期：2012年4月2日1．选题的目的、意义熟悉设计空调系统的过程，并掌握其风系统和水系统的结构设计以及其基本的热力计算、阻力计算和相关设备选型等环节 ；根据设计的过程及计算结果撰写设计说明书，运用CAD绘制标准层空调系统平面图，水系统图，风系统图，轴测图。2．课题的基本内容   根据所给建筑基本信息为宾馆布置空调系统，主要内容包括风系统，水系统的方案的确定，在完成方案的确定后，进行风系统和水系统的阻力计算，在计算过程中，综合经济因素，质量因素等确定管材，确定风管水管管路路径，得出最不利路径的阻力，结合冷负荷，送风量等选择相应的空调末端产品以及辅助设备。3．完成期限和主要措施 27/2—1/41~5周查阅中外文期刊文献资料、整理成文献、了解所设计空调系统的结构；优缺点，国内外应用及发展现状，翻译一篇英文资料、写出开题报告。2/4—6/56~10周确定空调方案，设备选型与布置；管道水力计算，管道布置。7/5—3/611~14周完成施工图（包括各层空调风管平面图，水管平面图，水系统）。4/6—17/615~16周完善计算及设计图纸，整理完成计算说明书。20/6—27/6答辩。4．预期达到的目标1、培养独立查阅资料、发现问题、分析问题、解决问题的能力。2、了解国内中央空调系统发展现状以及发展方向。3、了解中央空调系统的结构、布置方法，熟悉中央空调系统设计思路、掌握中央空调系统设计计算方法，并能结合所学的专业知识进行全面的综合的运用。4、熟练运用CAD绘制中央空调系统及相应部件。            5．论文提纲1、文献综述，对国内外及现在文献综述，对国内外及现在锅炉的发展状况及前景的介绍概况 ；2、负荷计算，包括负荷计算原理与方法、湿负荷与人体散湿量、总送风量及新风送风量等；3、末端装置及新风机组的设备选型，其中包括风机盘管、新风机组、制冷机组、末端通风口的选择；4、风、水管道系统的最不利环路计算，以及其布置和要求；5、结语。指导教师意见：    指导教师： （亲笔签名） 年  月  日毕业设计指导小组审查意见：                                                                                    年  月  日 毕业设计（论文）任务书热能与动力工程xxx班学生：xxx毕业设计（论文）题目：宾馆空调系统设计毕业设计（论文）内容：毕业设计论文；实习报告；绘制图纸折合A0号图4张；英文翻译。起止时间：2012年3月---2012年6月指导教师：签字年月日教研主任：签字年月日学院院长：签字年月日 沈阳化工大学学士学位论文　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　内容摘要内容摘要本课题题目为沈阳市某宾馆空调系统设计。所设计的建筑是沈阳一幢五层高的宾馆，第一层为餐馆，层高为4.5米；其余四层为客房，层高为3.3米；建筑物总高度约为21.3米，总建筑面积约为2200平方米。此次设计的主要内容包括：对建筑功能的划分和使用要求，对餐厅、厨房、储藏室、客房的客房及通风设计。由概算结果确定各建筑功能房间的设计标准和设计方案，查找当地各种设计参数和设计标准，通过计算分析，咨询讨论，综合经济、性能、施工难度等等因素，确定最优方案。本设计计算部分从整栋楼的冷负荷计算开始，为了能够对冷负荷有全面的认识，此次设计采用计算法。从系统合理、选型合适、能源损耗等角度出发，并对宾馆中每一种类型的房间进行分析，从而得出合理的冷负荷。在了解建筑物概况及设计参数、冷负荷的情况下，对系统方案进行初步确定：由于该宾馆层数较少，使用人员不多，制冷负荷较低，我们选择半集中式中央空调系统。为了更好，更经济的对房间承担冷负荷及湿负荷，选取空气水系统的设计方案。具体设计按送风参数的数量，送风量恒定与否，所使用空气来源和房间的控制要求设定。通过计算，系统总的制冷量为180kW,制冷机组采用风冷式双螺杆冷水制冷机一台，型号RTAA-211，制冷量为190kW,根据房间的功能，全楼采用一次回风系统和风机盘管加独立新风系统，因为这种布置比全新风系统节省能源，而且容易调节，房间的排风采用自然排风方式， 沈阳化工大学学士学位论文　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　内容摘要特别是风机盘管加独立新风系统的新风处理到室内状态点的等焓线上，直接送到室内，不承担室内负荷。在水系统设计上，我们参考了国内外多个实例，根据本宾馆建筑冷负荷较小，面积中等以及当地气候条件等决定采用异程闭式系统，并在系统最高点设置膨胀水箱。在完成方案的确定后，进行风系统和水系统的阻力计算，在计算过程中，综合经济因素，质量因素等确定管材，确定风管水管管路路径，得出最不利路径的阻力，结合冷负荷，送风量等选择相应的空调末端产品以及辅助设备。在设计过程中，查找各种厂家产品样本，了解当今本专业制造水平，并遵循暖通空调设计相关的准则与法规，讨论本设计遇到的问题，并总结经验教训。根据设计的过程及计算结果运用CAD绘制标准层空调系统平面图，水系统图，风系统图，轴测图。关键字：宾馆空调系统；双螺杆冷水制冷机；风机盘管；新风系统。 沈阳化工大学学士学位论文　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　AbstractAbstractThisprojectisahotelairconditioningsystemdesigninShenyangCity.ThebuildingdesignedinShenyangisafive-storeyhotel.Thefirstlayerisarestaurant,theheightofwitchis4.5m.Theremainingfouraretheguestrooms,theheightofwitchis3.3m.Buildingstotalapproximately21.3metersinheight,withatotalfloorareaofapproximately2200squaremeters.Themaincontentsofthedesigninclude:theallocationandrequirementsofthebuildingfunction.Theventilationdesignofthediningroom,kitchen,storageroom,andguestroom.Budgetfortheresultstodeterminedesigncriteriaanddesignofthebuildingfunctionrooms,Findalocalvarietyofdesignparametersanddesignstandards,determinetheoptimumsolutionthroughcalculationandanalysis,consultationanddiscussion,thecomprehensiveeconomicperformance,thedifficultyofconstruction,amongotherfactors.Thecomputationalpartofthisdesignbeginsfromthewholebuildingcoolingloadcalculation.Inordertobeabletohaveacomprehensiveunderstandingofthecoolingload,thedesignusesthemethodofcalculation.Inordertoarriveatareasonablecoolingloadwestartfromasystematicandrationalselectionofappropriateenergyloss,andanalysisthehotelroomofeverytype.Initiallyidentifythesystemprogramafterunderstandingthebuildingprofileanddesignparametersandthecoolingload:Forthereasonofthehotel"slow-rise,theuseofthecoolingloadislow,wechoseasemi-centralizedcentralairconditioningsystem.Inordertobemoreeconomicalcommitmenttotheroomcoolingloadandthemoistureload,selectthedesignoftheair-watersystem.Specificdesignofairthenumberof 沈阳化工大学学士学位论文　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　Abstractparameters,theairflowconstant,theuseofairsourceandroomcontrolrequirementsset.Bycalculating,thetotalcoolingcapacityis180KW,applyarefrigerationunitwithcoldwaterchillers,air-cooledtwin-screwModelRTAA-211,whosecoolingcapacityof190kW,Accordingtothefunctionoftheroom,thewholebuildingandareturnairsystemandfancoilplusanindependentairsystem.Becausethisarrangementcannotonlysavemoreenergythanthenewairsystem,butalsobecontrolledeasier.Roomventilationisnaturalventilation,especiallythenewairhandlingcoilunitplusanindependentairsystemtotheindoorstatepointenthalpyonline,directlytotheindoor,donotbeartheindoorload.Watersystemdesign:werefertomultipleinstancesofdomesticandforeign,accordingtothepresenthotelbuildingcoolingloadissmaller,theareaofsecondaryandlocalclimaticconditionsdecidedtoadoptaclosedsystemwiththeprocess,andsetthehighestpointinthesystemexpansiontank.Afterthecompletionoftheprogramisdetermined,thecalculationofresistanceoftheairsystemandwatersystemshouldbestarted.Inthecalculationprocess,thecomprehensiveeconomicfactors,qualityfactorstodeterminethepipetodeterminethepathoftheducthosepipetodrawthemostunfavorablepathofresistance,combinedwiththecoolingload,airsupply,selectthecorrespondingendoftheair-conditioningproductsaswellasauxiliaryequipment.Wefindavarietyofmanufacturersinthedesignprocess,productsamples,gettoknowtoday"sprofessionalmanufacturinglevel,andfollowHVACdesignguidelinesandregulations,discusstheproblemsencounteredinthisdesign,andlessonslearned.Accordingtothedesignprocessandcalculationresults,usetheCADtodrawstandardlayerofair-conditioningsystemplan,watersystem,windsystemdiagram,Axonometric. 沈阳化工大学学士学位论文　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　AbstractKeywords:Hotelairconditioningsystem;Twin-screwcoldwaterrefrigerator;Fancoil;Freshairsystem 沈阳化工大学学士学位论文　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　目录 沈阳化工大学学士学位论文　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　引言引言随着现代科学技术的发展和我国市场经济的大发展，各地都在兴建高标准的宾馆。宾馆的建筑水准和设备水准是一个国家现代化程度和技术水平的标志，而其空调方式应能适应宾馆的功能需求，因此搞好宾馆的空调设计是至关重要的。在各类建筑物中，大量采用先进设备和相应配套设备而成的中央空调系统已成为现代化建筑技术的重要标志之一，是现代化建筑创造舒适、高效的环境工作和生活环境所不可或缺的重要基础设施。在现代宾馆中，通过采用舒适性空气调节系统，保证了住宿人员的舒适性感觉。具体而言，我们研究、设计的目的除了满足室内空气温度、湿度和速度方面的要求外，更重要的是满足其舒适性的要求。由于水平有限，时间紧迫，在设计过程中肯定存在一些不足和错误之处。恳切希望各位老师给予宝贵意见。66 沈阳化工大学学士学位论文　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第一章文献综述第一章文献综述1.1课题背景及研究意义随着我国人民生活水平的不断提高，消费力增强。近年来修建了不少宾馆建筑，并且向多元化方向发展，建筑规模越来越大。装饰豪华、设施全面、多维服务，集住宿、商贸、娱乐、运动为一体的高级宾馆建筑也层出不穷[1]。   宾馆是一个流动人口众多的公共场所，室内空气的温湿度、洁净度和新鲜空气量等，对客人的身体健康影响很大。因此，宾馆建筑设施的空气环境越来越被卫生部门所重视。我国卫生防疫部门对宾馆建筑提出了卫生要求，对较大的重点宾馆还进行过监测，对一些已建的大中宾馆地点要求进行改造，增设通风设施或加建空气调节装置[2]。宾馆建筑不断的增多，以及人们对室内空气的温湿度、洁净度和空气品质问题越来越重视[1]。由于能源的紧缺，节能问题越来越引起人们的重视。因此迫切需要为宾馆场所安装配置节能、健康、舒适的中央空调系统来满足人们对高生活水平的追求[3]。中央空调是现代建筑必须具备的条件之一。中央空调能够改善和提高人们工作和居住环境的质量，改善和提高人们的生活和健康水平。近年来，各种大中型民用建筑供冷、供热的中央空调工程方兴未艾，越来越受到各行各业人们的重视。随着社会化大发展，功能齐全的现代化建筑，尤其是高层建筑不断涌现，因此中央空调将会有更为广阔的发展前景[4]。1.2建筑空调系统节能国内外研究现状66 沈阳化工大学学士学位论文　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第一章文献综述中央空调在世界上已有百年的发展历史，在中国也有20多年的应用时间，然而真正引起国内企业关注还是近几年。目前国内市场中央空调领域竞争已经进入白热化阶段，随着价格战连绵不断，在家用空调领域几乎已经无利可图的企业纷纷开始在中央空调领域寻找新的发展空间和利润增长点[5]。2003年中央空调市场容量将达到85亿元，2005年达到200亿元以上。市场空间迅速巨大，而利润至少是40%以上。这对于众多在市场上艰难逐利的企业，尤其是仍在价格战中挣扎的家电企业来说，无疑是极其诱人的[6]。与家用空调行业相比，中央空调仍保持较高利润空调，这使得由原来约克、大金、开利等国外品牌所占领的国内中央空调市场开始发生变化，国内一些品牌也纷纷进入这个领域。我国中央空调仍处于起步阶段，目前其销售对象主要集中在城市高收入消费群体和房地产开发商，由于其生产及安装成本较高，大范围普及尚需时日，这对争先上马该项目的企业不能不说是个考验。此外，与普通家用空调相比，中央空调对核心技术、资金要求更高，所以欲真正立足于该领域并非易事[7]。在中央空调发展趋势中，健康、环保、节能也将是永远的主题。中国中央空调市场虽然还处于发展初期，但是不少企业已经在上述方面做了诸多尝试[9]。能源是整个经济系统的基本组成部份，作为一个能源消耗大国，美国在节能和提高能源利用率方面投入了大量的人力、物力。在美国的整个能源消耗中，有约1/3以上消耗在建筑能耗上，这些能耗用来满足人们的热舒适、空气品质、提高人们的生活质量[10]。美国暖通空调制冷工程师协会、美国制冷协会、美国冷却塔协会等组织、美国能源部以及众多暖通空调设备生产厂家如York,Carrier等都为建筑节能做出了很大贡献。特别是美国制冷设备生产厂商投入了大量的资源研究高性能冷水机组，使得冷水机组单位制冷量的能耗仅为20世纪70年代的62.3%[6]。美国在空调冷源水系统方面的研究也卓有成效，在冷却水系统方面着重于降低冷却水流量，以达到减少冷却水泵能耗的目的。日本是一个资源贫困的国家，其主要能源来自进口，同时又是一个能源高消费国家。因此，节能和提高能源的利用率对日本来讲有着重要的意义。长期以来，在建筑节能方面，日本做了大量工作，颁布了许多节能法规，提出了建筑节能的评价方法。日本的一些设备生产厂家对空调和制冷设备的投入也很大。Daikin公司首推的变频VRV系统，为中小型建筑安装集中式空调系统创造了条件；Sany公司则在直燃式冷水机组上成绩卓著。[8]世界各国大力发展可再生能源作为空调冷热源用能。地源热泵供暖空调是一种使用可再生能源的高效节能、环保型的工程系统。在美国地源热泵系统占整个空调系统的20%左右;瑞士40%的热泵为地祸热泵，瑞典65%66 沈阳化工大学学士学位论文　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第一章文献综述的热泵为地祸热泵[4]。随着我国经济的逐步增长，居住条件日益改善，人们对生活环境的舒适性的要求越来越高，对中央空调的需求越来越大，家用空调从奢侈品变成了舒适家居的不可缺少的重要部分[10]。中国的国情与美国和日本都有很大的不同，因此，在发展家用小型中央空调的道路上，应当结合中国自身的特点，在仔细分析中国具体国情的基础上，推进我国在中央空调领域中的研究和应用。第一，我国是一个幅员辽阔的国家，地理、气候条件极为复杂，拥有多种多样的气候类型。这就必然要求我们的中央空调具有多样性的特点。如何根据不同的气候特征选择合适的空调型式，如何在系统设计中充分考虑不同气候的影响，这是我们在发展中央空调时应当考虑的问题。第二，我国经济发展水平地区差异性大，在不同的地区人们对空调的需求不一样。即使在同一地区，由于人们的收入水平不一样，住宅形式也千差万别，而且生活习惯也不尽相同，因此对家用空调的需求也是多层次的。如何针对不同层次的用户设计不同型式的家用空调，这也是值得研究的一个问题。第三，从能源的角度来看，我国虽然能源总量很大，但由于人口众多，人均能源拥有量不高，能源供应相对较为紧张。而住宅空调在当前的能源消耗结构中所占的比重是非常大的。这就要求我国的家用小型中央空调的发展必需注重节能性，一方面要注重提高机组本身的能效比，另外一方面应当注重能源的综合利用。这样也就对变流量技术、蓄能技术、能源综合利用技术等提出了更高的要求。通过以上分析可以看出，我国对中央空调的需求是多样化、多层次的，因此我们对中央空调的研究也应当遵循相应原则，对各种型式的中央空调进行研究和开发，不应当只强调某一种型式的系统而忽视其它类型。在研究和设计过程中，应当充分考虑到中国在地理气候条件、居住住宅形式、人们生活习惯等诸方面的因素，针对中国的用户开发出适合中国国情的中央空调系统[6]。66 沈阳化工大学学士学位论文　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第二章工程概况及设计参数第二章工程概况及设计参数2.1建筑资料本建筑是沈阳一幢五层高的宾馆，本宾馆第一层为餐馆，其余四层为客房，一层层高为4.5米，其他各层层高为3.3米，建筑物总高度约为21.3米，总建筑面积约为2200平方米。本系统管线不复杂，施工方便，夏季空调和冬季供暖同用一套系统。所有房间采用风机盘管加新风系统；厕所设置排风扇，保持厕所的相对负压，通过其他房间渗透补充厕所风量，再通过厕所风机排出，使厕所异味不能扩散至其他房间。正压控制的问题，为防止外部空气流如空调房间，设定保持室内5~10Pa正压，送风量大于排风量时，室内将保持正压。该设计中采用的计算方法和数据依据主要来源于薛殿华主编的《空气调节》，《中央空调常用数据速查手册》，《空调制冷专业课程设计指南》还有其他的一些相关资料。相关建筑图见附录。该建筑物相关资料如下：1）屋面保温材料为沥青膨胀珍珠岩，厚度为75mm.2）外墙外墙为厚度是370mm的红砖墙，内粉刷白灰。3）外窗双层钢窗，玻璃为6mm厚的吸热玻璃，内有活动百叶窗作为内遮阳。4）人数人员数的确定是根据各房间的使用功能及使用单位提出的要求确定的，本综合楼人员密度按黄翔、连之伟、哈文主编的《空调工程应用》中的数值估算。66 沈阳化工大学学士学位论文　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第二章工程概况及设计参数5）照明、设备由建筑电气专业提供，照明设备为暗装荧光灯，镇流器设置在顶棚内，荧光灯罩无通风孔，功率为30W/m。设备负荷为40W/m。6）空调使用时间办公楼空调每天平均使用约13小时，即8：00~21：00。7）动力与能源资料水源：该建筑的东、南两侧均有市政给水管线，水源较充足，水质较硬。电源：有380V和220V电源，用电容量能够满足要求。热源：该楼无热源需选用锅炉满足冬季供热及全年热水供应。气源：该建筑的东、南两侧均敷设有天然气管道，天然气热值为19000KJ/Nm,且供应量充足。2.2气象资料表2-1室外气象参数表地理位置大气压力kPa北纬东经海拔（米）冬季夏季41461232641.61020.81007.7表2-2室外计算（干球）温度（C）冬季夏季夏季空气调节室外计算湿球温度采暖空气调节最低日平均通风通风空气调节空气调节日平均计算日较差-19-22-24.9-122831.427.28.125.4其他：新风量取30m/hp;噪声声级不高于40Db;空气中含尘量不大于0.30mg/m;室内空气压力稍高于室外大气。66沈阳化工大学学士学位论文　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第二章工程概况及设计参数66 沈阳化工大学学士学位论文第三章负荷计算第三章负荷计算3.1负荷计算原理与方法3.1.1空调冷负荷的构成包括：1）外墙和屋面瞬变传热引起的冷负荷；2）外玻璃窗瞬变传热引起的冷负荷；3）透过玻璃窗的日射得热引起的冷负荷；4）设备散热引起的冷负荷，包括电动设备、电热设备、电子设备、照明设备等；5）人体散热形成的冷负荷。3.1.2围护结构瞬变传热形成冷负荷的计算方法1）外墙和屋面瞬变传热引起的冷负荷在日射和室外气温综合作用下，外墙和屋面瞬变传热引起的逐时冷负荷可按式(3-1)计算：LQ=F·K·(t-t)(3-1)式中LQ——外墙和屋面瞬变传热引起的逐时冷负荷，W；F——外墙和屋面的传热面积，m；K——外墙和屋面的传热系数，W/（m·℃），可根据外墙和屋面的不同构造，查取。t——室内计算温度，℃；t——外墙和屋面冷负荷计算温度的逐时值，℃，根据外墙和屋面的不同类型分别查取。必须指出：上式中的各围护结构的冷负荷温度值都是66 沈阳化工大学学士学位论文第三章负荷计算以北京地区的气象参数为依据计算的，因此对不同地区和不同情况应按式(3-2)进行修正：t′=(t+t)·k·k(3-2)式中t——地区修正系数，℃；k——不同外表面换热系数修正系数；k——不同外表面的颜色系数修正系数。2）外玻璃窗瞬变传热引起的冷负荷在室内外温差的作用下，玻璃窗瞬变传热形成的冷负荷可按下式计算：LQ3=F·K·（tl-t）(3-3)式中F——外玻璃窗面积，m；K——玻璃的传热系数，W/（m·k）;本设计单层玻璃窗K=6.26W/（m·k）；tl——玻璃窗的冷负荷逐时值，℃；t——室内设计温度，℃。不同地点对t按下式修正：t′=t+t式中t——地区修正系数，℃。3.1.3透过玻璃窗的日射得热引起的冷负荷透过玻璃窗进入室内的日射得热形成的逐时冷负荷按下式计算：LQ=F·C·D·C(3-4)式中F——玻璃窗的净面积，是窗口面积乘以有效面积系数Ca，本设计双层钢窗Ca=0.75；C——玻璃窗的综合遮挡系数C=C·C;其中，C——玻璃窗的遮挡系数；C——窗内遮阳设施的遮阳系数；D——日射得热因数的最大值，W/m；66 沈阳化工大学学士学位论文第三章负荷计算C——冷负荷系数。3.1.4设备散热引起的冷负荷设备和用具显热形成的冷负荷按下式计算：LQ=Q·C(3-5)式中Q——设备和用具的实际显热散热量，W；C——设备和用具显热散热冷负荷系数。根据这些设备和用具开始使用后的小时数及从开始使用时间算起到计算冷负荷的小时数、以及有罩和无罩情况不同而定。设备和用具的实际显热散热热量按下式计算1）电动设备当工艺设备及其电动机都放在室内时：　Q=1000nnnN/(3-6)当只有工艺设备在室内，而电动机不在室内时：Q=1000nnnN(3-7)当工艺设备不在室内，而只有电动机在室内时：　　　Q=1000nnn(3-8)式中N——电动设备的安装功率，kW；——电动机效率，可由产品样本查得；n——利用系数，是电动机最大实效功率与安装功率之比，一般可取0.7～0.9可用以反映安装功率程度；n——电动机负荷系数，定义为电动机每小时平均实耗功率与机器设计时最大实耗功率之比；n——同时使用系数，定义为室内电动机同时使用的安装功率与总安装功率之比，一般取0.5～0.8。2）电热设备散热量对于无保温密闭罩的电热设备，按式(3-9)计算：Q=1000nnnnN(3-9)66 沈阳化工大学学士学位论文第三章负荷计算式中n——考虑排风带走热量的系数，一般取0.5；其他符号意义同前。1）电子设备散热量计算公式为Q=1000nnnN，其中系数n的值根据使用情况而定，对已给出实测的实好功率值的电子计算机可取1.0。一般仪表取0.5～0.9。3.1.5照明散热形成冷负荷根据照明灯具的类型和安装方式的不同，其冷负荷计算式[6]分别为：白炽灯：LQ=1000·N·C(3-10)荧光灯：LQ=1000·n·n·N·C(3-11)式中LQ—灯具散热形成的冷负荷，W；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n=1.2；当暗装荧光灯镇流器装设在顶棚内时，可取n=1.0；本设计取n=1.0；n——灯罩隔热系数，当荧光灯上部穿有小孔（下部为玻璃板），可利用自然通风散热与顶棚内时，取n=0.5～0.8；而荧光灯罩无通风孔时，取n=0.6～0.8；C——照明散热冷负荷系数。本设计照明设备为暗装白炽灯，镇流器设置在顶棚内，荧光灯罩无通风孔，功率为11W/m。3.1.6人体散热形成的冷负荷人体散热引起的冷负荷计算式为(3-12)：LQ=q·n·n′·C(3-12)式中q——不同室温和劳动性质成年男子显热散热量，W；n——--室内全部人数；n′——--群集系数；C——人体显热散热冷负荷系数。66 沈阳化工大学学士学位论文第三章负荷计算3.2计算实例下面以二层客房2的冷负荷计算为例：已知条件：1）北墙：红砖墙，K=1.55/（m·K），序号1，属Ⅱ型，F=9.96m；2）北窗：双层玻璃钢窗，内有活动百叶帘作为内遮阳。F=3.24m；3）室内设计温度：t=26℃;4）室内假设有2人居住；5）室内压力稍高于室外大气压力；6）设备：电视电脑热水壶等共计430W；7）照明：节能灯×4（11W每盏）。8）向一层传热W=Δt×S×K=-3×2.55×28=-214W解按本题条件，由于室内压力高于大气压，所以不需考虑室外空气渗透所引起的冷负荷。根据前面的公式，先分项计算如下：1）外墙冷负荷查表得冷负荷逐时值，计算结果列于表3-1中。表3-1北外墙冷负荷时间8:009:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:00t30.730.530.23029.829.729.629.629.729.830t-t4.74.54.243.83.73.63.63.73.84F9.96K1.55LQ72.669.564.861.858.757.155.655.657.158.761.82)北玻璃窗传热引起冷负荷如表3-266 沈阳化工大学学士学位论文第三章负荷计算表3-2北外窗瞬变冷负荷时间8:009:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:00t25.926.92828.929.830.530.931.231.23130.6t-t-0.10.92.02.93.94.54.95.25.25.04.6F3.24K3LQ-0.988.819.528.23743.847.850.750.748.844.93)透过玻璃窗进入日射得热引起冷负荷本设计所用的玻璃窗为6mm双层玻璃钢窗，有附录2-5表4查得玻璃窗有效面积系数C=0.75，有效面积F=3.24×0.75=2.43m;C=0.86,C=0.60,因此C=0.516;有沈阳的地理位置查出D=114W/m。计算公式LQ3=F·C·D·C(3-13)表3-3北窗透入日射得热引起的冷负荷时间8:009:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:00C0.540.650.750.810.830.830.790.710.600.610.68D114CZ0.516F3.24LQ102.9123.9143154.4158.2158.2150.6135.3114.4116.3129.64）照明、设备引起的冷负荷照明灯具不一定同时使用，作为空调负荷应按同时使用时的总功率来计算灯具散热量。荧光灯为11W，总共有4盏，因此LQ=11×4=44W。办公室里计算机只有一台，电视，热水壶等电器的冷负荷共计约为430W。5）人员散热引起的冷负荷室内的人体会同时向室内散发热量和湿量。散发的热量有显热和潜热两种形式。宾馆属普通居住场所，在室温为26℃时，查表得每人散热量为w=108W，群集系数ψ=0.93。因此LQ=nwψ=201W。66 沈阳化工大学学士学位论文第三章负荷计算最后将前面几项逐时冷负荷相加，并列于表3-4中。表3-4冷负荷总和时间8:009:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:00北墙72.669.564.861.858.75755.655.657.158.761.8北窗-0.988.819.528.2374447.850.750.748.844.9北窗日射102123143154.4158.2158150.6135.3114.4116129.6电器设备474人员402一层传热-214总计837864889906915921916904884885898由表3-4可以看出，最大冷负荷出现在13：00时，其值为921W，此值为二层客房2的夏季空调设计负荷。3.3新风送风量及新风冷负荷对空调房间送新风的目的在于创造一个较清洁的室内环境，一般空调系统中新风量的确定要遵守以下三条原则：1.满足人员卫生的要求在人员长期停留的空调房间，由于人们呼出二氧化碳气体的增加，会逐渐破坏室内空气的成分，给人体带来不良的影响。因此在空调系统的送风量中，必须通入含二氧化碳少的室外新风稀释室内空气的二氧化碳的含量，使之符合卫生标准的要求。2.保证空调房间正压的要求。一般情况下室内都要求保持5-10Pa的正压，目的是防止外界环境空气渗入空调房间，干扰室内温度，湿度或破坏室内的洁净度。使空调房间内保持一定的正压值，通常是采用增加一部分新风的方法，使室内空气高于外界压力，然后再让部分多余的空气从房间门窗隙缝等不严密处渗出去。3.满足最小新风比最小新风比为新风量与房间总送风量的比值，新风比应不小于10%。66 沈阳化工大学学士学位论文第三章负荷计算本设计选择新风处理到室内状态的等焓线，并与室内状态点直接混合进入风机盘管处理。本系统中新风量取为总风量的20%现以二层客房1为例计算新风冷负荷：夏季，空调新风冷负荷按下式计算：C=L·（i-i）(3-13)式中C——夏季新风冷负荷，kW；L——新风量，kg/s。本客房总风量为人502m/h，因此客房2的新风量为60m/h；i——室外空气的焓值。夏季沈阳的室外计算干球温度为31.4℃，查i-d图的i=76kJ/kg;i——室内空气的焓值。当室内温度为26℃，=60%时，i=58.3kJ/kg。因此，C=247W.3.4湿负荷与人体散湿量人体散湿量可按式(3-14)计算：D=n·n′·w·10(3-14)式中D——人体散湿量，kg/h;n′——群集系数，旅馆的群集系数为0.93；w——成年男子的小时散热量，kg/（h·p）；26℃时极轻劳动成年男子的小时散热量为0.109kg/（h·p）[7]。因此，一个极轻劳动成年男子的小时散热量为：D=0.101kg/（h·p）=0.028g/s.3.5风量的确定3.5.1送风量计算原理空调房间的送风量L通常按照夏季最大的室内冷负荷。以二层客房1为例：用计算法确定送风状态的参数和送风量。已知该房间的总余热量ΣQ=1354W66 沈阳化工大学学士学位论文第三章负荷计算，总余湿量∑W=0.056g/s,tN=26±1℃,ψ=60±5%，Δt=8℃,当地大气压为1007.7kPa。联立方程式如下：(3-15)(3-16)(3-17)式中，的单位为g/kg,W的单位为g/s.其中已知Q、W、i、d、t.解得：i0=49.1kJ/kg，d0=12.38g/kg，G=502m/h。用同样方法计算其他各个房间的冷负荷。计算结果列于以下的表3-5,表3-6,表3-7里：表3-5一层冷负荷及送风量　　房间类型各房间冷负荷kW新风冷负荷kW人体散湿量g/s送风量m3/h餐厅12.130.890.173788餐厅22.130.890.173788餐厅32.130.890.173788餐厅42.130.890.173788餐厅52.130.890.173788餐厅62.130.890.173788厨房74.251.770.1731578餐厅82.190.710.35812餐厅92.190.710.056812餐厅102.190.710.14812餐厅112.190.710.14812餐厅122.190.710.14812餐厅132.190.710.14812餐厅142.190.710.14812餐厅152.190.710.14812储藏间164.381.420.28162466 沈阳化工大学学士学位论文第三章负荷计算表3-6二层冷负荷及送风量　房间类型各房间冷负荷，kW新风冷负荷，kW人体散湿量，g/s送风量，m3/h客房11.10.2470.0352502客房20.920.2470.0352430客房30.920.2470.0352430客房40.920.2470.0352430客房51.250.3720.0528602客房6.1-6.61.10.0820.012440客房71.20.2470.0352538客房81.20.2470.0352538客房91.20.2470.0352538客房101.20.2470.0352538客房111.20.2470.0352538客房126.50.2470.05282500表3-7五层冷负荷及送风量　　房间类型各房间冷负荷，kW新风冷负荷，kW人体散湿量，g/s送风量，m3/h客房11.340.2470.0352588客房21.120.2470.0352516客房31.120.2470.0352516客房41.120.2470.0352516客房51.650.2470.0352748客房62.270.2470.0352934客房71.440.2470.0352624客房81.440.2470.0352624客房91.440.2470.0352624客房101.440.2470.0352624客房116.950.2470.0352267266 沈阳化工大学学士学位论文第四章方案的确定第四章方案的确定4.1空调方案的确定空气调节系统一般均由空气处理设备和空气输送管道以及空气分配装置所组成，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；按负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；按集中式空调系统处理的空气来源可分为封闭式系统、直流式系统、混合式系统。在常用的中央空调设计中，一般大空间建筑物采用集中式空调系统，而小空间建筑物一般采用风机盘管加新风系统，这两种空调系统在设计中应用广泛，适应面广，故在实际空调系统中较多采用。集中式和风机盘管加独立新风空调方式的比较：66 沈阳化工大学学士学位论文第四章方案的确定表4-1集中式与半集中式的比较比较项目集中式风机盘管加新风设备布置与机房1.空调与制冷设备可以集中布置在机房2．机房面积较大3.有时可以布置在屋顶上1.只需要新风空调机房面积2.风机盘管可以安装在空调房间里3.分散布置，敷设各种管线较麻烦节能和经济1.可以根据室外气象参数变化实现全年多工况节能运行2.对热湿负荷不一致或室内参数不同的多房间不经济3.部分房间停止空调，系统仍运行，不经济1.灵活性大，节能效果好2.盘管可冬夏兼用，内壁结垢，降低传热效率3.无法实现全年多工况调节风管系统1.空调送回风管系统复杂，布置困难2.支风管和风口过多时不易平衡1.放室内时，不接送、回风管；2.当系统和新风系统联合使用时，新风量较小维护运行空调与制冷设备集中在机房内，便于管理和维修布置分散，维护与管理不便，系统复杂，易漏水温湿度控制可严格控制温度和相对湿度室内要求严格时，难以满足要求。空气净化可以采用初效、中效和高效过滤器，满足室内空气清洁的不同要求。采用喷水室时，水与空气直接接触，易受污染，须经常换水过滤性能差，室内清洁度要求较高时难以满足消声隔震可以有效的采取消声和隔震措施必须采用低噪声风机，才能保证室内要求风管互相串通空调房间之间有风管连通，使各个房间互相污染。当发生火灾时会通过风管迅速蔓延各个房间之间不会互相污染使用寿命使用寿命长使用寿命长安装设备和风管安装工程量大，周期长安装投产快66 沈阳化工大学学士学位论文第四章方案的确定通过以上的两种空调系统的比较，可以对空调系统的有初步的认识。结合实际的空调建筑可以看出在大空间的空调房间一般都采用集中式空调系统，大空间要求的室内空气参数相同，集中式空调可以实现全年多工况节能运行调节，达到经济的效果：在一些写字楼和办公楼的空调房间普遍采用风机盘管加新风的空调方式，风机盘管可独立调节室温，各空调房间互相不影响。该空调建筑为一宾馆建筑，多数房间为客房，对于这类建筑如采用集中式系统，则风管管径很大，又要穿越墙壁，对防火、消声和防震均不利，且不利施工，而且各房间空间小，所以能充分发挥风机盘管的特点，各房间能自动控制和调节室温，不影响其他房间的使用，减少运行费用，同时风机盘管可以暗装，便于室内装饰，故选用风机盘管加独立新风的空调方式。4.2水系统的布置冷水系统方案的确定及优缺点如表4-2：66 沈阳化工大学学士学位论文第四章方案的确定表4-2冷水系统的优缺点类型特征优点缺点闭式管路系统不与大气相接，仅在系统的最高点设置膨胀水箱与设备的腐蚀机会少，不需克服净水压力，水泵压力，功率均低，系统简单与蓄热水池连接比较复杂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，经过每一管路的长度相等水量分配，调度方便，便于水力平衡。需设回程管，管道长度增加，初设投资高异程式供回水干管中的水流方向相反，经过每一管路的长度不相等不需设回程管，管道长度较短，管路简单，初投资稍低水量分配，调度较难，水利平衡较麻烦两管制供热、供冷合用同一管路系统管路系统简单，出投资省无法同时满足供热、供冷的要求单式泵冷、热源侧与负荷侧合用一组循环水泵系统简单，出投资省不能调节水泵流量，难以节省输送能耗，不能适应供水分区降较悬殊的情况复式泵冷、热源侧与负荷侧分别配备循环水泵可以实现水泵变流量，能节省输送能耗，能适应供水分区不同压降，系统总压力低。系统较复杂，出投资较高。由于本宾馆建筑、面积中等，没有单独布置空调房，我们将冷水机组，新风机组，水泵等布置在楼顶，以节省建筑使用面积，并且方便制冷机冷却。考虑到节能与管道内清洁等问题，因而采用闭式系统，不与大气相接处，并在系统最高点设置膨胀水箱，这样不仅使管路不易产生污垢和腐蚀，不需要克服系统静水压头，且水泵耗电较少。根据地理位置和建筑的特点只设一个水系统。主管采用异程式系统，供回水干管中的水流方向相反，经过每一管路的长度不相等，因为可以不需设回程管，管道长度较短，管路简单，初投资低，每层的分支管路可采取异66 沈阳化工大学学士学位论文第四章方案的确定程式，而且系统阻力不会相差太大，管道投资也可以节省很多。为保证负荷变化时系统能有效、可靠节能的运行，设置一台备用的水泵；风机盘管供回水管上均设有调节阀；为防止管因杂质和积垢而造成水路堵塞影响使用，在制冷机组、水泵回水口上加电子水处理仪器和除垢器。4.3风系统的布置根据该建筑的建筑特点，末端空气处理过程采用风机盘管+独立新风系统的形式。空气处理过程在焓湿图上的表示如下图，此处忽略风机温升对空调过程的影响。图4-1夏季工况空气处理焓湿图示意图N—室内状态点　W—室外状态点　　0—送风状态点L—新风处理状态点Ｍ—风机盘管处理状态点混合新风机组将室外新风Ｗ处理到与室内空气等焓点Ｌ，风机盘管将回风从Ｎ点处理到Ｍ点然后与Ｌ状态的新风在室内大空间混合，达到送风状态点Ｏ，再沿热湿比线达到房间状态点Ｎ。其中，新风机组承担新风显热负荷和湿负荷，风机盘管承担室内人员、设备冷负荷和建筑维护结构冷负荷。66 沈阳化工大学学士学位论文第四章方案的确定通过上述讨论，本设计采用的处理方式为：新风由新风机组处理到室内空气焓值，并直接送入室内，即新风与风机盘管并联送风。66 沈阳化工大学学士学位论文第五章末端装置及新风机组的设备选型第五章末端装置及新风机组的设备选型5.1风机盘管的选择风机盘管机组的选择的依据是中速制冷量，中速风速，且是风量优先，兼顾冷量，二者综合考虑的原则。根据负荷计算结果的冷量和风量,对每个房间进行风机盘管选型。根据风量优先,兼顾冷量的原则,并且考虑水系统的阻力平衡,选择了水压降均在不超过35kPa的风机盘管型号。以一层餐厅1为例：根据房间的负荷3.3kW，风量788m³/h参照国家标准生产参数，选取1台天大远胜品牌风机盘管，型号为FP-10，风量为900m³/h；额定制冷量4.0kW。各房间选取的风机盘管型号见表5-1：表5-1各房间风机盘管型号房间型号台数制冷量（W）额定风量（m³/h）水流量(kg/h)水阻(kPa)一层餐厅1-6FP-1014000900403.224.4一层厨房7FP-201100001800810.635.3一层餐厅8-15FP-1014000900403.224.4一层储藏间16FP-201100001800810.635.3二层客房1FP-6.31350053028018二层客房2-4FP-51260045025012二层客房5FP-81390060025212.75二层客房6.1-6.6FP-51260045025012二层客房7-11FP-7.11360050035018二层客房12FP-251120002300953.634.9466 沈阳化工大学学士学位论文第五章末端装置及新风机组的设备选型五层客房1FP-81390060025012五层客房2-4FP-6.31350053028018五层客房5FP-1014000900403.224.4五层客房6FP-12.516340110045324.94五层客房7-10FP-81390060025212.75五层客房11FP-251120002300953.634.945.2新风机组的选择由于本建筑布置比较集中，且规模不大，总的新风量约为10000m³/h，我们采取集中供风系统（具体分布参看图纸）。采用开利的DBFP型吊装式新风机组。新风机组的性能参数见表5-2表5-2新风机组的技术参数型号额定风量m³/h额定制冷量kW额定热量kW水量kg/h水阻kPa机组余压PaDBFP1010000130243.61398058400注:标准新风工况：供冷干球温度34℃/湿球温度28℃、Tw1=7℃、Tw2=12℃，供热干球温度-12℃、Tw1=60℃5.3制冷机组的选择选择的依据是根据制冷是空调的冷负荷选择。总共的冷负荷约为180kW，根据楼房结构，决定采用RTAA-211风冷式双螺旋杆冷水机组，并将制冷机组放在楼顶，并使用风冷方式。制冷机组的性能参数见表5-3表5-3制冷机组的技术参数型号额定制冷量kW额定功率kW水量L/s压降kPa尺寸mmRTAA-2111906010334940×2222×66 沈阳化工大学学士学位论文第五章末端装置及新风机组的设备选型22405.4末端通风口的选择计算本建筑的所有房间都为长方形且面积在30平方米左右，因此风机盘管送风口及新风口均采用侧送侧回的气流组织形式。选择、布置风口时，考虑了使得活动区处于回流区，以增强房间舒适度[10]。现在以二层楼客房1为例，进行风口计算。已知条件：教室长7米、宽4米、高3.3米，室内要求恒温261℃，室内的显热负荷为4874kJ/h。1.送风口的设计:选定送风口形式为双层百叶型窗口，紊流系数0.25，风口布置在房间长度A方向上，射程X=B-0.5=3.5m。2.选定送风温差Δt0，计算送风量L并校核换气次数n。选定送风温差Δt0=8℃，L===502.7m3/h（5-1）n==次/h（5-2）换气次数5.4次/h>5次/h,满足要求。3.确定送风速度假设送风速度为v=2.5m/s,代入下式（5-3）v=0.36×13.6=4.9m/s,所取v=2.5<4.9且在防风口的流速2~5m之内，所以满足要求。4.确定送风口数目考虑到空调精度较高，因而轴心的温度取为空调温度的0.6倍，即Δtx=0.6×1=0.6℃（Δtx/Δt0）×13.6=1.02，因此无因次距离=0.29，代入下式：66 沈阳化工大学学士学位论文第五章末端装置及新风机组的设备选型N=，取N=2（5-4）5.确定送风口尺寸每个送风口面积为：f=L/(3600×Vo×N)=0.0279m2，得出送风口长×宽=0.16m×0.16m.面积当量直径d0=0.192m6.校核贴附长度Ar=0.0081（5-5）因此得x/d0=22.5贴附长度x=22.5×d0=22.5×0.192=4.32m大于射程3.5m,所以满足要求。7.校核房间高度设风口门底至栅点距离为0.5m，,则H=h+W+0.07x+0.3=3.05m给定房间3.3米大于设计要求房高3.05米，所以满足要求。66 沈阳化工大学学士学位论文第六章风系统的水力计算第六章风系统的水力计算6.1通风管的布置和要求本设计风道材料选用镀锌钢板，易于加工制作，安装方便，能承受较高温度及压力，且有较好的防腐性能，适用本空调系统。布置新风管道时的注意事项：1)应注意布置整齐，便于维修、测试，应与其他管道统一考虑，设计是应考率到各管道装拆便；2)风管布置应该尽量减少局部阻力，弯管中心曲率半径不小于其风管直径或边长。3)设计图中所注风管的标高，以风管底为准4)所有水平或垂直的风管，必须设置必要的托架。5)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；6)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，确认合格后再安装；7)每个风支管都接防火调节阀[9]。6.2风系统最不利环路计算选择一层风管到楼顶新风机组的路径为最不利环路1）对各管进行编号，如图6.166 沈阳化工大学学士学位论文第六章风系统的水力计算图6.12）选定管径为1-13为最不利环路，逐段计算摩擦阻力和局部阻力。管段1-2：管长L=7m,新风风量L=325m3/h沿程摩擦阻力部分：初选流速为2m/s，风量为325m3/h，算的风道断面积为F′=325/（3600×2）=0.045m2将F规格化为250mm×250mm，当量直径为250mm，实际流速为2.26m/s，查图得Rm=0.32Pa/m，故管段1-2的摩擦阻力为2.24Pa.局部阻力部分:送风口：送风口面积200×160mm，采用45°固定金属百叶窗，面积比0.8，ζ=2.7，面风速V=325/（3600×0.2×0.16）=2.8m/sZ1=0.5ζρV2=0.5×2.7×1.2×2.82=12.7Pa渐扩管：扩角45°ζ=0.9多叶调节阀：ζ=0.25弯头a=90°R/b=1，a/b=1，ζ=0.25Z2=0.5ζρV2=4.23Pa该管段总阻力2.24+12.7+4.23=19.17Pa。管段2-3：管长4米，流量803m3/h，初选风速4m/s。根据假定流速法及管径规格化，得到断面尺寸为250mm×250mm，实际流速为3.57m/s，查得Rm=0.6Pa/m，故管段2-3的摩擦阻力为2.4Pa。局部阻力部分：四通局部阻力系数可认为零故该管段总阻力2.4Pa管段3-4：管长4米，流量1123m3/h，初选风速4.5m/s。根据假定流速法及管径规格化，得到断面尺寸为320mm×250mm，实际流速为3.9m/s，查的Rm=0.6Pa/m66 沈阳化工大学学士学位论文第六章风系统的水力计算，故管段3-4的摩擦阻力为2.4Pa。故该管段总阻力2.4Pa管段4-5：管长4米，流量1285m3/h，初选风速4.5m/s。根据假定流速法及管径规格化，得到断面尺寸为320mm×250mm，实际流速为4.5m/s，查得Rm=0.9Pa/m，故管段3-4的摩擦阻力为3.6Pa。故该管段总阻力3.6Pa管段5-6：管长4米，流量1605m3/h，初选风速5m/s。根据假定流速法及管径规格化，得到断面尺寸为300mm×300mm，实际流速为4.95m/s，查得Rm=0.9Pa/m，故管段3-4的摩擦阻力为3.6Pa。故该管段总阻力3.6Pa管段6-7：管长4米，流量1925m3/h，初选风速6m/s。根据假定流速法及管径规格化，得到断面尺寸为300mm×300mm，实际流速为5.94m/s，查得Rm=1.3Pa/m，故管段3-4的摩擦阻力为5.2Pa。故该管段总阻力5.2Pa管段7-8：管长4米，流量2245m3/h，初选风速7m/s。根据假定流速法及管径规格化，得到断面尺寸为300mm×300mm，实际流速为6.93m/s，查得Rm=1.7Pa/m，故管段3-4的摩擦阻力为6.8Pa。故该管段总阻力6.8Pa管段8-9：管长4米，流量2565m3/h，初选风速8m/s。根据假定流速法及管径规格化，得到断面尺寸为300mm×300mm，实际流速为7.71m/s，查得Rm=1.8Pa/m，故管段3-4的摩擦阻力为7.2Pa。故该管段总阻力7.2Pa管段9-10：管长13.3米，流量2885m3/h，初选风速9m/s。根据假定流速法及管径规格化，得到断面尺寸为300mm×300mm，实际流速为8.9m/s，查得Rm=2.1Pa/m，故管段3-4的摩擦阻力为Z1=49Pa。局部阻力：弯头三个a=90°R/b=1，a/b=1，ζ=0.23。Z2=0.5ζV2=32.8Pa故该管段总阻力5.2Pa管段10-11：消声器：选用XJW-17型消声器尺寸870×400×320mm，Z1=24.5Pa。66 沈阳化工大学学士学位论文第六章风系统的水力计算弯头一个a=90°，R/b=1，a/b=1，ζ=0.23调节阀ζ=0.25Z2=0.5ζρV2=22.8Pa本段沿程阻力为小量，可忽略不计。故该管段总阻力47.3Pa管段11-12：空调箱及其出口渐缩管合为一个局部阻力，经相关查询可知200Pa管段12-13：管长4米，流量2885m3/h，初选风速5m/s。根据假定流速法及管径规格化，得到断面尺寸为400mm×400mm，实际流速为5m/s，查得Rm=0.6Pa/m，故管段3-4的摩擦阻力为Z1=2.4Pa。局部阻力：固定百叶格栅。新风入口流速选用5m/s，取有效通风面积0.8，则固定百叶格栅面积为2885/（3600×5×0.8）=0.2m2，取其外形尺寸为630×400mm，其面风速为2885/（3600×0.63×0.4）=3.18m/s，可查得ζ=0.9Z2=0.5ζρV2=5.46Pa弯头两个：ζ=0.2突扩：新风管入口截面积与空调箱入口面积之比约为零，可查得ζ=1.Z3=0.5ζρV2=8.5Pa故该管段总阻力16.36Pa管段1-13总的阻力Z=396Pa.而选用的DBFP10吊顶式新风机组的机组余压为400Pa＞350.6Pa，故符合要求。3）支管的阻力平衡计算经过验算，离风机最远的房间和最近的房间阻力平衡。二层的风管节点与一层相同，可计算二层各处风管尺寸，先将计算结果汇总于表6-1。66 沈阳化工大学学士学位论文第六章风系统的水力计算表6-1二层风系统计算结果管段标号管长(m)实际风速（m/s）规格化（㎜×㎜）风量（m3/h）阻力(Pa)1-24.62160×160176122-342.5200×2003521.23-442.9250×2005281.44-52.23.5250×2506362.65-643.84250×2508643.76-72.23.7250×25010585.27-844.35320×25012526.88-92.25320×25014407.29-1046320×25015408.910-1197320×250204652五层风系统节点图如图6.2图6.2五层风系统计算结果如表6-266 沈阳化工大学学士学位论文第六章风系统的水力计算表6-2五层风系统计算结果管段标号管长(m)实际风速（m/s）规格化（㎜×㎜）风量（m3/h）阻力(Pa)1-24.62160×160187192-363200×2004613.23-424250×2006894.44-564.5250×2009176.65-665.84250×25011458.76-726320×20017973466 沈阳化工大学学士学位论文第七章水系统的水力计算第七章水系统的水力计算7.1水系统的布置形式与工作原理空调水系统按照管道的布置形式和工作原理，分为以下几种类型：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；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。该设计中管路不与大气接触，在系统的最高点设置膨胀水箱，系统所需的冷量和热量由风冷热泵机组供给，房间不需要同时供冷、供热，故选用闭式双管系统，冷水、热水分别使用一个管路，具有系统简单，不需要克服静水压力，水泵压力、功率均低，初投资低等优点。干管的布置采用水平式布管，选用异程式，一次泵，水泵变流量系统。本设计水管管材选用焊接钢管或无缝钢管，易于加工制作，安装方便，能承受较高温度及压力，且具有一定的防腐性能。在一次泵、水泵变流量水系统中，水泵通过变频或其他方法改变转速从而改变流量运行，风机盘管设有电动温控阀（两通阀），可根据房间温度控制电动两通阀的开关，间断调节风机盘管的供水量。7.2水系统最不利环路计算水系统水力计算基本公式：沿程阻力（7-1）66 沈阳化工大学学士学位论文第七章水系统的水力计算沿程阻力系数=0.025L/d（7-2）局部阻力Pj=v/2（7-3）水管总阻力P=Pe+Pj（7-4）确定管径d=（7-5）1）管道布置及管段编号，确定最不利环路为一层到楼顶的1-19环路。如图7.1.图7.12）根据各管段的风量及选定的流速，确定最不利环路各管段的断面尺寸及沿程阻力和局部阻力如下:管段1-2的房间的计算冷负荷为4.38kW，管长L=12m冷却水量W=Q/CΔt=4.38/（1000×4.17×5）=0.21×10-3m3/s,选用DN25，则实际流速为V=4W/πd2=0.67m/s沿程阻力：=0.025L/d=15=3367Pa66 沈阳化工大学学士学位论文第七章水系统的水力计算局部阻力：三通两个，=1.6；截止阀一个=0.6Pj=v/2=360Pa风机盘管引起的阻力为50kPa总阻力P=Pe+Pj=53727Pa管段2-3冷却水量W=Q/CΔt=5.19×10-4m3/s，管长L=4m选用DN25，则实际流速为V=4W/πd2=1.06m/s沿程阻力：=0.025L/d=4=2247Pa管段3-4冷却水量W=Q/CΔt=6.24×10-4m3/s，管长L=4m选用DN25，则实际流速为V=4W/πd2=1.27m/s沿程阻力：=0.025L/d=4=3225Pa管段4-5冷却水量W=Q/CΔt=8.31×10-4m3/s，管长L=4m选用DN32，则实际流速为V=4W/πd2=1.03m/s沿程阻力：=0.025L/d=3.125=1658Pa管段5-6冷却水量W=Q/CΔt=10.38×10-4m3/s，管长L=4m选用DN32，则实际流速为V=4W/πd2=1.29m/s沿程阻力：=0.025L/d=3.125=2600Pa管段6-7冷却水量W=Q/CΔt=12.45×10-4m3/s，管长L=4m选用DN32，则实际流速为V=4W/πd2=1.55m/s沿程阻力：=0.025L/d=3.125=3749Pa管段7-8冷却水量W=Q/CΔt=14.52×10-4m3/s，管长L=4m选用DN40，则实际流速为V=4W/πd2=1.156m/s66 沈阳化工大学学士学位论文第七章水系统的水力计算沿程阻力：=0.025L/d=2.5=1670Pa管段8-9冷却水量W=Q/CΔt=16.59×10-4m3/s，管长L=4m选用DN40，则实际流速为V=4W/πd2=1.32m/s沿程阻力：=0.025L/d=2.5=2178Pa管段9-10冷却水量W=Q/CΔt=16.59×10-4m3/s，管长L=26.2m选用DN40，则实际流速为V=4W/πd2=1.32m/s沿程阻力：=0.025L/d=16.4=14266Pa局部阻力损失：弯头五个，=0.1故Pj=v/2=436Pa总阻力P=Pe+Pj=14702Pa管段10-11制冷剂引起的压降33kPa由于11到19所走路径状态与1到10的路径状态基本一致，可认为其纵向对应管径相等流速相等，阻力相等。既：11-14：DN4014-17：DN3217-18:DN2518-19：DN20总阻力ΣP=50000+33000+2×(14702+2178+1670+3749+2600+1658+3225+2247+3367+360)=154512Pa令gh=ΣP，得h=15.8m，选用水泵型号400QJ500-15共3个，每个扬程9m.二层水系统节点图与一层相同，现将结果汇总于表7-166 沈阳化工大学学士学位论文第七章水系统的水力计算表7-1二层水系统计算结果管段标号管长(m)实际水速（m/s）规格化（㎜×㎜）水量（m3/s）阻力(kPa)1-2,18-204.61.05DN251.06×10-41.22-3,17-1841.15DN252.16×10-41.23-4,16-1741.37DN253.26×10-41.44-5,16-172.21.39DN253.27×10-41.65-6,15-1641.54DN254.65×10-42.76-7,14-152.22.88DN255.26×10-43.27-8,13-1443.35DN256.54×10-44.88-9,12-132.22.36DN327.95×10-45.29-10,11-12154.32DN2511.6×10-49.9五层水系统计算结果如表表7-2表7-2五层水系统计算结果管段标号管长(m)实际水速（m/s）规格化（㎜×㎜）水量（m3/s）阻力(kPa)1-2,14-154.61.05DN201.089×10-41.22-3,13-1441.15DN202.57×10-41.23-4,12-1321.37DN203.8×10-42.44-5,11-1241.39DN203.97×10-43.65-6,7-1041.34DN325.05×10-44.77-8,8-952.88DN2510.26×10-46.266 沈阳化工大学学士学位论文第八章其他设备的选择第八章其他设备的选择8.1空调系统消声设备选型建筑中选用风机盘管加新风系统。风机盘管的噪声基本满足设计要，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。新风机组：新风是由顶层的单独的新风机组供给，由新风机组的噪声参数知道，需要设置消声器。空调系统的噪声除了通过空气传播到室内外，还可以通过建筑物的结构和基础进行传播，即所谓的固体声。可以用非刚性连接来达到削弱由机器传给基础的振动，即在振源和基础之间设减振装置[14]。本设计中消声器选型为XJW-17，连接在风机处，其可接受风量在2730-3635m3/h之间，尺寸870×400×300mm，引起阻力24.5Pa，消音量14dB。8.2保温材料的选择保温材料的热工性质主要取决于其导热系数，导热系数越大，说明保温效果越好。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、造价以及经济性。[15]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面的防潮离心玻璃棉。8.3膨胀水箱的选择膨胀水箱接在水泵的吸入侧，而且装置的标高至少要高出水管系统最高点1m，采用开启式膨胀水箱。膨胀水箱的容积是由系统中水容量和最大的水温变化幅度决定的，可以用下式来计算确定（8-1）66 沈阳化工大学学士学位论文第八章其他设备的选择式中：—膨胀水箱的有效容积（即由信号管到溢流管之间高差内的容积）；—水的体积膨胀系数，；—最大的水温变化值，℃；—系统内的水容量，m3。系统的水容量可以在设计完成后，从各个管路和设备逐个计算求得，也可根据建筑面积估算，估算指标为1.3L/m3可得：根据膨胀水箱的有效容积，从采暖通风标准图集T905（二）进行配管管径选择，从而选定规格型号如下：表8-1膨胀水箱规格型号表水箱形式型号公称容积（m3）有效容积（m3）水箱配管（DN）水箱重量（kg）溢流管排水管膨胀管信号管循环管方形国标1#0.50.650324020252008.4冷冻水水泵的选择通过计算水系统最不利环路，可得到最不利环路总的水阻力，并以此为依据选择水泵。闭式水循环系统中楼高不影响水泵的负荷。已算得ΣP=154512Pa令gh=ΣP，得h=15.8m，选用水泵型号400QJ500-15共3个，其中一个备用，每个扬程9m.表8-2水泵的性能水泵型号扬程（m）额定流量(m3/h)效率转速（r/min）重量（kg）电动机功率(kW)400QJ500-15943.560%2900853.5kW66 沈阳化工大学学士学位论文结语结语通过近四个月的努力，本次毕业设计终于接近了尾声。本次设计课题涵盖了理论计算，设备选型，风水系统布置，绘图这几大内容，设计内容丰满，专业性强，是我们学习锻炼的好题材。本次设计课题中我充分运用所学的专业知识，同时结合各种渠道的参观查询等方式，力求做好每一个细节。在这个过程中，我广泛地查阅了本专业的相关资料，研究了数幅实际工程图纸，综合分析了各种方案的可能性，争取达到最优化的成果。这次设计使我发现了专业知识中的薄弱与不足，也同时丰富了知识和经验。此次设计采用半集中式空调系统是目前比较适合于宾馆建筑的中央空调系统。对于优化居住环境、节省初投资有着独到的特点。另外，风机盘管的使用增加了整个系统的灵活性。可依据房间的特点来选择风机盘管的制冷量的大小。这也是对系统的一个优化。毕业设计给我们提供的是一个学习和交流的平台，认真完成毕业设计有着重要的意义。66 沈阳化工大学学士学位论文致谢致谢本设计是在xxx老师的悉心指导下完成的。在设计过程中王老师给了我很大的帮助，使我在设计过程中遇到的困难都能迎刃而解。王老师崇高的师德、渊博的知识、严谨的态度以及对学生的关心给我留下了深刻的印象。在此，特向王老师致以最诚挚的感谢！此外，在设计期间我还得到了热能教研室其他老师和同组成员的热情帮助，我在这里表示衷心的感谢！66 沈阳化工大学学士学位论文参考文献参考文献[1]上海制冷学会.制冷与空气调节技术[M].上海科学普及出版社，1992.[2]陈维刚主编.空调工程与设备[M].上海交通大学出版社，2001.[3]吴继红、李佐周编.中央空调工程设计与施工[M].高等教育出版社，1997.[4]周平义.我国中央空调行业未来5~10年的发展趋势[J].制冷与空调，2001.[5]路诗奎，姚寿广.空调制冷专业课程设计指南[M].北京：化学工业出版社，2005.[6]吴业正.韩宝琦.制冷原理及设备[M].西安：西安交通大学出版社，1996.[7]薛殿华.空气调节[M].北京：清华大学出版社，2004.[8]杨世铭，陶文铨.传热学[M].北京；高等教育出版社，1998.[9]吴丽萍.中央空调常用数据速查手册[M].北京：机械工业出版社，2005.[10]汪善国.空调与制冷技术手册[M].机械工业出版社，2006.[11][美]尉迟斌.实用制冷与空调工程手册[M].机械工业出版社，2001.[12]李四祥.空调用替代R22公质的实验研究[J].2006，02：8-10.[13]刘斌.部分负荷下的壳管式换热器的性能[J].2006，04：20-24.[14]赵先美.制冷空调绿色设计关键技术探讨[J].2006，03：16-19.[15]张朝晖.中国制冷空调行业技术创新与发展[J].2007，01：11-13.[16]Mesalhy,O.,Lafdi,K.,Elgafy,A.,andBowman,K.,2005.“Numericalstudyforenhancingthethermalconductivityofphasechangematerial(pcm)storageusinghighthermalconductivityporousmatrix”.EnergyConversionandManagement,46(6),Apr.,pp.847–867.[17]Liu,W.,Shen,S.,andRiffat,S.B.,2002.“Heattransferandphasechangeofliquidinaninclinedenclosurepackedwithunsaturatedporousmedia”.InternationalJournalofHeatandMassTransfer,45(26),Dec.,pp.5209–5219.[18]Rubin,A.,andSchweitzer,S.,1972.“Heattransferinporousmediawithphasechange”.InternationalJournalofHeatandMassTransfer,15(1),Jan.,pp.43–60.[19]Beckermann,C.,andViskanta,R.,1988.“Naturalconvectionsolid/liquidphasechangeinporousmedia”.InternationalJournalofHeatandMassTransfer,31(1),Jan.,pp.35–46.66 沈阳化工大学学士学位论文参考文献[20]GoelM,RoySK,S.S.,1994.“Laminarforcedconvectionheattransferinmicroencapsulatedphasechangematerialsuspensions”.InternationalJournalHeatMassTransfer,37(4),pp.593–604.66 沈阳化工大学学士学位论文附录附录66 沈阳化工大学学士学位论文附录66 沈阳化工大学学士学位论文附录66 沈阳化工大学学士学位论文附录66 沈阳化工大学学士学位论文附录66 沈阳化工大学学士学位论文附录66 沈阳化工大学学士学位论文附录66 沈阳化工大学学士学位论文附录66 沈阳化工大学学士学位论文附录66 沈阳化工大学学士学位论文附录66 沈阳化工大学学士学位论文附录66 沈阳化工大学学士学位论文附录多孔介质中料浆的相变传热摘要为了研究流体配合使用相变料浆时对传热的加强情况，我们选用高导热性且壁面恒热流的三维层流矩形多孔管道为模型，对各种壁面热流量及进口速度进行数值模拟。这种料浆由水和微囊十八烷组成。研究两组实验，一组是多孔管道内流纯净水，一组是多孔管道内流微囊相变材料，分别计算并比较两组实验的换热系数。着重研究多孔材料的多孔性，渗透性对于料浆相变换热过程中的换热系数的影响。结果表明，在严格地将热流量、入口速度、多孔介质物性控制在确定值的前提下，使用相变料浆可以使多孔管道的换热系数增加。关键词：多孔介质，相变材料，强制对流换热。1.引言随着电子制冷装备，空调及制冷系统的发展，高效率散热系统的需求与日俱增。最近，相变材料的微流对于换热效率的加强引起了人们的注意，微囊相变材料之所以这么吸引人是因为它们有很高的比热容且在换热过程中温度变化很小。相变换热材料有很多种，例如，石蜡，纤维，泡沫，以及用于提高换热效率的制冷剂化合物，这些化合物通常与其他流体配合使用[1–4]。微囊相变料浆对于强制对流换热过程的加强已被人们用实验法、数值法研究过[5–11]。这些研究表明，相对于层流单相流体的换热情况，微囊相变料浆的换热系数要高很多。然而，料浆换热材料有两个主要缺点：它的导热率低，阻碍热传导。而且，其浆状形式导致其混合的效果不好。因此，微囊相变料浆常用于热流密度很高的场合，在这样的场合中，料浆里的成分可以很快熔化。但是，这样一来，其换热过程中温度变化很小的特性没被利用到。另一个强化换热效率的的方法是使用多孔媒介66 沈阳化工大学学士学位论文附录。多孔媒介有较高的换热系数并且使流体引起局部扰动，进而增强换热。实验法和数值法的结论都表明在流道中引入多孔媒介可以增强对流换热[12–15]。多孔铸型的引入对传热和相变材料的熔化率都有显著影响。静态多孔媒介以及相变材料领域已被人们用数值法和实验法研究过[16-19]。本论文分析研究十八烷相变料浆流过多孔媒介时的换热情况。假设流体为层流充分发展状态，多孔媒介有较高导热系数，边界恒热流密度。对不同种边界热流密度和入口速度进行数值模拟。相同情况下，比较和计算流体中加入和不加入相变材料对于换热系数的影响。当保持特定热流密度，入口速度及物料浓度时，加入相变材料可以很大程度上提高换热系数。本论文也研究不同种多孔材料对于换热系数的影响。2.理论模型如图1所示，本论文以三维渠道(100×10×10mm)为基础。这个渠道有不透水的表面，出入口间的压力梯度为零。渠道顶面底面的热流密度相同且恒定，侧壁绝热。为了简化问题，把水和微囊相变料浆的混合物看做体相流体。宏观地将多孔性和渗透性计算在内，建立带有多孔媒介的渠道的模型。图1：数值模拟域的示意图2.1相变换热料浆水和石蜡(C18H38)的混合物被用作微囊相变料浆入口流体Tin温度为298K，该温度低于石蜡的熔化温度区间298–308K.使用质量能量平衡方程[23]计算微囊相变料浆的密度和比热。66 沈阳化工大学学士学位论文附录在上式中，由于假设封装层很薄，在模型中可忽略，所以外壳的特性也可忽略。为了计算悬浮液电导率，使用麦克斯韦[25]的导热率计算公式。通过以上公式可得到15%石蜡料浆的基本物性的值，如表1.T<298K298K308Kρ(kg/m3)Cq(kJ/kgK)Kp(W/mK)H(kJ/kg)85018000.31-7T-293640T-10120-0.017+5.37678022000.14表1：石蜡物性参数相变粒子的传热过程可用下列焓的能量平衡方程分析。这里的焓H是显焓E和潜热∆H的和。α是一个参数来跟踪内部粒子的相变过程，是液相率，定义为：可使用能量平衡方程（4）和液相率方程（5）来求解传热过程中内部粒子相变过程。2.2多孔媒介本论文中多孔媒介的建模以布里克曼扩展达西模型为蓝本[22]。该模型描述不可压缩流体流过等方性，刚性，相同种类的，被包围在不可渗透壁面的质量动量能量方程。在该66 沈阳化工大学学士学位论文附录模型中，流体和多孔媒介的物性参数为常数。体积平均法的实行需要将多孔媒介微分成多个小体积V，并将它们联系起来，这些微元体积的表面积为A。流体的微元体积设为Vf(10)。当以流过多孔介质的流体微元为研究对象时，可以使用一系列基于体积微元的宏观平衡方程。对于目前的工作，控制方程为连续性，动量，能量方程(7),(8),(9)。Af是流体所占面积，A是材料总面积。参数p,ρ,µ可以单独测量。而µe,K，C的大小取决于几何因素，渗透介质因素等等，不能直接测量或分析计算，这是因为没有更基本的可测量的多孔介质模型可供参照。布林克曼-达西方程有第二种形式，其中C由Cf/K代替。常数Cf常取值0.55(1/m)。计算C过程中可认为K取值10-8m2