武汉某商业综合体暖通空调设计毕业论文
2021-10-24 15:38:50
摘 要
本设计的对象是武汉市某商业综合体建筑。武汉市属于夏热冬冷地区，根据建筑所在地区全年气候特点进行舒适性中央空调设计。
本建筑总用地面积为23800㎡，；总建筑面积为45600㎡。有地下一层，地上四层。此建筑地下一层主要功能为设备用房；首层与二层的主要功能为商铺区；三层主要功能为儿童娱乐区、商铺区和影院区等；四层主要功能为餐厅区、健身房以及教育培训区域等。
本设计主要包括负荷计算、气流组织计算、空调风系统和空调水系统的设计、冷热源选择、设备附件选择和机房设计等。
根据房间使用功能的不同，本次设计中采用了全空气系统和新风 风机盘管系统。空调冷源由螺杆式冷水机组及风冷热泵提供，热源由锅炉提供。冷冻水系统采用两管制闭式系统，水平同程，竖直异程。
关键词：全空气系统、冷水机组、风冷热泵。
Abstract
The object of this design is a commercial complex building in wuhan city.Wuhan city is hot in summer and cold in winter. According to the year-round climate characteristics of the building, the comfortable central air conditioning is designed.
The total land area of this building is 2517㎡;The total construction area is 9600㎡.There is an underground floor and four floors above ground.The underground floor of this building is mainly used for equipment.The main functions of the first and second floors are shop areas.The main functions of the third floor are children's entertainment area, shop area and cinema area.The main functions of the fourth floor are the restaurant area, the gym and the education and training area.
This design mainly includes load calculation, air distribution calculation, air conditioning system and air conditioning water system design, cold and heat source selection, equipment accessories selection and machine room design.
According to the different use function of the room, this design adopts the all-air system.The air conditioning cooling source is provided by screw chiller and air-cooled heat pump, and the heat source is provided by boiler.The frozen water system adopts two controlled closed systems, horizontal parallel and vertical differential.
Keywords: all-air system, chiller, air-cooled heat pump.
目录
摘要 2
第1章工程概况 5
1.1 工程概况 5
1.2 围护结构构造做法与热工性能 6
1.3武汉市室外空调设计参数 7
1.4室内空调主要设计参数 8
第2章负荷计算 8
2.1 常规房间负荷计算 8
2.1.1 夏季冷负荷计算 8
2.1.2 冬季热负荷计算 11
2.1.3 湿负荷 13
2.1.4 新风负荷 13
2.2 设计日负荷计算与汇总 14
2.2.1 负荷计算范例 14
2.2.2房间负荷汇总 21
第3章冷热源设计 29
3.1 冷热源的选择 29
3.2 设备选型 30
3.2.1 冷水机组 30
3.2.1.3 机组校核 31
3.2.2锅炉设计 31
3.2.3风冷热泵设计 32
第4章空调系统方案确定` 33
4.1系统分区 33
4.1.1 分区原则 33
4.2单风道变风量方式 34
4.3风机盘管加独立新风 风机盘管空调系统 34
4.4 变制冷剂流量多联分体式空调系统 34
第5章设备选型 35
5.1商铺——全空气系统 35
5.1.1 夏季空气处理过程 35
5.1.2冬季空气处理过程 37
5.2放映厅——新风 风机盘管系统 38
5.2.1 夏季空气处理过程 38
5.2.2 冬季空气处理过程 40
第6章气流组织及风管水力计算 41
6.1 送风方式及风口形式 41
6.2一层商铺10送风口的选择计算 42
6.3回风口的选择 43
6.4风管水力计算 43
6.4.1风管水力计算方法 43
6.4.3 风管阻力计算 44
6.4.4 风管阻力的校核 45
第7章水系统设计 49
7.1水管水力计算 49
7.1.1 管径的确定 49
7.1.2 水管阻力计算 49
7.1.3 水管水力计算步骤 50
7.2冷却水系统设计 51
7.2.1 冷却水系统形式的确定 51
7.2.2 夏季冷却水量的计算 51
7.2.3 冷却塔补水量 52
7.2.4 冷却塔选型 52
7.4.4 分水器和集水器 52
7.4.5 膨胀水箱 53
7.4.6 补偿器 54
第8章空调系统的保温、防腐与减振 56
8.1 空调系统的保温 56
8.1.1保温的类型 56
8.1.2 保温的目的 56
8.1.3 空调系统使用的保温材料 56
8.1.4管道保温设计 56
8.2 空调系统的防腐 57
8.3 空调系统的防振 58
第1章工程概况
1.1 工程概况
该建筑为武汉市一商业综合楼，共有地上5层，地下一层。占地面积23800㎡，建筑面积45600㎡，空调面积27200㎡，高32.25m。地下1层为商场车库，划分了一个冷热源机房区域。1-2层为商场，3层为综合娱乐区。4层包含商业与教育培训区域，五层为仓库贮藏区（不参与空调暖通设计）。该建筑耐火等级为一级，设计使用年限为50年，建筑抗震防裂度为六度。
建筑空调制冷区域主要包括1-4层商业区域，分冷水机组与风冷热泵两种空调系统，冷水机组机房设于地下一层冷热源机房区，风冷热泵设在3层电影院空调机房，独立为放映厅进行空气调节。
1.2 围护结构构造做法与热工性能
1）外 墙
材料名称 （由外到内） | 材料编号 | 序号 | 厚度δ | 导热系数λ | 蓄热系数S | 修正系数 | 热阻R | 热惰性指标 |
(mm) | W/(m.K) | W/(㎡.K) | α | (㎡K)/W | D=R*S | |||
水泥砂浆 | 1 | 1 | 15 | 0.930 | 11.370 | 1.00 | 0.022 | 0.245 |
加气混凝土砌块（B07级） | 59 | 2 | 200 | 0.220 | 3.429 | 1.25 | 0.727 | 3.117 |
无机轻集料保温砂浆 | 392 | 3 | 20 | 0.070 | 1.500 | 1.25 | 0.286 | 0.536 |
抗裂砂浆 | 385 | 4 | 5 | 0.930 | 11.306 | 1.00 | 0.005 | 0.061 |
各层之和∑ | － | 240 | － | － | － | 1.040 | 3.958 | |
外表面太阳辐射吸收系数 | 0.75 | |||||||
传热系数K=1/(0.15 ∑R) | 0.84 | |||||||
2）玻璃幕墙
序号 | 构造名称 | 传热系数 | 自遮阳系数 | 可见光透射比 |
1 | 单层玻璃幕墙 | 2.5 | 1 | 0.8 |
3）内墙
材料名称 | 材料编号 | 序号 | 厚度δ | 导热系数λ | 蓄热系数S | 修正系数 | 热阻R | 热惰性指标 |
(mm) | W/(m.K) | W/(㎡.K) | α | (㎡K)/W | D=R*S | |||
聚合物混合砂浆 | 162 | 1 | 20 | 0.870 | 10.627 | 1.00 | 0.023 | 0.244 |
加气混凝土砌块（B07级） | 59 | 2 | 200 | 0.220 | 3.429 | 1.25 | 0.727 | 3.117 |
聚合物混合砂浆 | 162 | 3 | 20 | 0.870 | 10.627 | 1.00 | 0.023 | 0.244 |
各层之和∑ | － | 240 | － | － | － | 0.773 | 3.606 | |
传热系数K=1/(0.22 ∑R) | 1.01 | |||||||
4）楼板
材料名称 | 材料编号 | 序号 | 厚度δ | 导热系数λ | 蓄热系数S | 修正系数 | 热阻R | 热惰性指标 |
(mm) | W/(m.K) | W/(㎡.K) | α | (㎡K)/W | D=R*S | |||
水泥砂浆 | 1 | 1 | 20 | 0.930 | 11.370 | 1.00 | 0.022 | 0.245 |
无机轻集料保温砂浆 | 392 | 2 | 20 | 0.070 | 1.500 | 1.60 | 0.179 | 0.429 |
钢筋混凝土 | 4 | 3 | 100 | 1.740 | 17.200 | 1.00 | 0.057 | 0.989 |
石灰水泥砂浆 | 192 | 4 | 20 | 0.870 | 10.627 | 1.00 | 0.023 | 0.244 |
各层之和∑ | － | 160 | － | － | － | 0.281 | 1.906 | |
传热系数K=1/(0.22 ∑R) | 2.00 | |||||||
5）窗
序号 | 构造名称 | 传热系数 | 自遮阳系数 | 可见光透射比 |
1 | 15low-E中空玻璃 | 2.5 | 1 | 0.8 |
6）门
序号 | 构造名称 | 传热系数 |
1 | 单层玻璃推拉门 | 2.5 |
1.3武汉市室外空调设计参数
表1.1室外空调设计参数
地理位置 | 夏季 | 冬季 | |||||||
北纬 | 东经 | 海拔（m） | 大气压 | 室外干球温度 | 室外湿球温度 | 大气压 | 空气调节室外计算温度 | 空气调节室外计算相对湿度 | 室外平均风速 |
30°37′ | 114°08′ | 23.3m | 1001.7Pa | 35.2℃ | 28.2℃ | 1023.3Pa | -2℃ | 77% | 1.8m/s |
1.4室内空调主要设计参数
表1.2 室内空调主要设计参数
房间类型 | 温 度℃ | 相对湿度% | 新风量 m³/(h·人) | ||
夏季 | 冬季 | 夏季 | 冬季 | ||
商铺 | 26 | 18 | 65 | 50 | 17 |
影院 | 26 | 16 | 65 | 50 | 17 |
餐厅 | 26 | 18 | 65 | 50 | 30 |
健身房 | 26 | 18 | 65 | 50 | 20 |
教育培训 | 26 | 18 | 65 | 50 | 20 |
服务走道 | 26 | 18 | 65 | 50 | 20 |
大厅区域 | 26 | 18 | 65 | 50 | 17 |
第2章负荷计算
2.1 常规房间负荷计算
2.1.1 夏季冷负荷计算
本建筑的冷负荷采用冷负荷系数法进行计算，具体计算方法如下：
1.外墙、屋顶传热形成的逐时冷负荷 (冷负荷系数法) | |||||||
Q = Ko·Fo·[(tlo- t dl)·Ca·Cp-tn] | |||||||
Ko | 传热系数，W/（m2·℃） | ||||||
Fo | 外墙和屋顶的面积，m2 | ||||||
tlo | 墙体或屋面冷负荷计算温度的逐时值，℃ | ||||||
tdl | 围护结构的地点修正系数，℃ | ||||||
Ca | 外表面放热系数修正值 | ||||||
Cp | 围护结构外表面日射吸收系数的修正值 | ||||||
tn | 室内设计温度，℃ | ||||||
3.内围护结构 | |||||||
Q ＝ K · F · (tls–tn)，tls＝ tw.pj △tls | |||||||
K | 内围护结构的传热系数,W/(m2·℃) | ||||||
F | 内围护结构的面积，m2 | ||||||
tls | 邻室计算平均温度，℃ | ||||||
tn | 室内设计温度，℃ | ||||||
tw.pj | 设计地点的日平均室外空气计算温度，℃ | ||||||
△tls | 邻室计算平均温度与夏季空调室外计算平均温度的差值,℃ | ||||||
4.新风、渗透 | |||||||
W ＝ 1/1000·ρw·L·(dw – dn) 湿负荷 | |||||||
Qx = 1/3.6·ρw·L·(tw-tn) 显热负荷 | |||||||
Qq = 1/3.6·ρw·L·(Iw-In) 全热负荷 | |||||||
ρw | 夏季室外空调计算干球温度下密度：一般取：1.13kg/m3 | ||||||
L | 空气量 m3/h | ||||||
dw | 室外空气含湿量，g/kg干空气 | ||||||
dn | 室内空气含湿量，g/kg干空气 | ||||||
tw | 室外空气调节计算干球温度，℃ | ||||||
tn | 室内计算温度，℃ | ||||||
Iw | 室外空气焓值，kJ/kg干空气 | ||||||
In | 室内空气焓值，kJ/kg干空气 | ||||||
5.人体冷、湿负荷 | |||||||
冷负荷 | Qr= Qs·CCL Qq ； Qs = n·Cr·q1 ，Qq = n·Cr·q2 | ||||||
Qr | 人体散热引起的冷负荷，W | ||||||
Qs·CCL | 显热冷负荷,W | ||||||
CCL | 人体显热散热冷负荷系数 | ||||||
潜热冷负荷，W | |||||||
q1 | 不同室温和劳动性质时成年男子的显热量，W | ||||||
n | 空调房间内的人数，人 | ||||||
Cr | 群集系数 |
|
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|
|
| |
q2 | 每个人散发的潜热量，W | ||||||
湿负荷 | Wr ＝ n·Cr·w | ||||||
Wr | 人体的散湿量，g/h | ||||||
Cr | 群集系数 | ||||||
n | 空调房间内的人数，人 | ||||||
w | 每个人的散湿量，g/h | ||||||
6.照明冷负荷 | |||||||
Q ＝ N·n1·Ccl（白炽灯和镇流器在空调房间外的荧光灯） | |||||||
Q ＝ （N1 N2）·n1·Ccl（明装荧光灯：镇流器安装再空调房间内） | |||||||
Q ＝ N1·n1·n2·Ccl （暗装荧光灯：灯管安在吊顶玻璃罩内） | |||||||
N | 白炽灯的功率，W | ||||||
N1 | 荧光灯的功率，W | ||||||
N2 | 镇流器的功率，一般取荧光灯功率的20%，W | ||||||
n1 | 灯具的同时使用系数，即逐时使用功率与安装功率的比例 | ||||||
n2 | 考虑玻璃反射，顶棚内通风情况的系数，当荧光灯罩有小孔， 利用自然通风散热于顶棚内时，取为0.5-0.6，荧光灯罩无通风孔时，视顶棚内通风情况取为0.6-0.8 | ||||||
Ccl | 照明散热形成的冷负荷系数 | ||||||
7.设备冷负荷 | |||||||
q = n1·n2·n3·n4·N（电热设备） | |||||||
q = 1000·n1·n2·n3·N/η·Ccl （工艺设备和电动机都在室内） | |||||||
q = n1·n2·n3·N·Ccl （仅工艺设备在室内） | |||||||
q = n1·n2·n3·Ccl·N(1-η)/η （仅电动机在室内） | |||||||
N | 电热设备的安装功率，W | ||||||
n1 | 同时使用系数，即同时使用的安装功率与总安装功率之比，一般为0.5~1.0 | ||||||
n2 | 安装系数，即最大实耗功率与安装功率之比，一般可取0.7~0.9 | ||||||
n3 | 负荷系数，即小时平均实际功率与设计最大实耗功率之比，一般取0.4~0.5 | ||||||
n4 | 通风保温系数 | ||||||
η | 电动机效率，可由产品样本查得，一般可取08~0.9 | ||||||
Ccl | 电动设备和用具散热的冷负荷系数 | ||||||
8.食物 | |||||||
Dτ＝ 0.012φnτ 散湿量，W | |||||||
Qq ＝ 700Dτ 潜热冷负荷，W | |||||||
Qx ＝ 8.7·nτ 显热冷负荷，W | |||||||
φ | 群集系数 | ||||||
nτ | 人数 | ||||||
2.1.2 冬季热负荷计算
1.通过围护结构的基本耗热量计算公式 | ||
Qj = aFK(tn - twn) | ||
Qj | —基本耗热量,W | |
K | —传热系数,W/(㎡·℃) | |
F | —计算传热面积,㎡ | |
tn | —冬季室内设计温度,℃ | |
twn | —采暖室外计算温度,℃ | |
α | —温差修正系数 | |
2.附加耗热量计算公式 | ||
Q = Qj(1 βch βf βlang ) · (1 βfg) · (1 βjan) | ||
Q | —考虑各项附加后，某围护的耗热量,W | |
Qj | —某围护的基本耗热量,W | |
βch | —朝向修正 | |
βf | —风力修正 | |
βlang | —两面外墙修正 | |
| —房高附加 | |
βjan | —间歇附加率 | |
3.冷风渗透计算 | ||
Q = 0.28·CP·pwn·V·(tn - twn) | ||
Q | —通过门窗冷风渗透耗热量，W | |
Cp | —干空气的定压质量比热容=1.0056kJ/(kg·℃) | |
pwn | —采暖室外计算温度下的空气密度，kg/m3 | |
V | —渗透冷空气量，m3/h | |
tn | —冬季室内设计温度，℃ | |
twn | —采暖室外计算温度，℃ | |
（1）通过门窗缝隙的冷风渗透耗热量计算 | ||
| V = ∑(L0•l1•mb) | |
L0 | —在基准高度单纯风压作用下，不考虑朝向修正和内部隔断的情况时,每米门窗缝隙的理论渗透冷空气量，m3/(m·h) | |
| L0 = a1 · (pwn · v02/2)b | |
| a1—外门窗缝隙渗风系数，m3/(m·h·Pab)当无实测数据时，可根据建筑外窗空气渗透性能分级标准采用 | |
| v0—基准高度冬季室外最多方向的平均风速，m/s | |
l1 | —外门窗缝隙长度，应分别按各朝向计算，m | |
b | —门窗缝隙渗风指数，b ＝ 0.56～0.78。当无实测数据时，可取b=0.67 | |
m | —风压与热压共同作用下，考虑建筑体型、内部隔断和空气流通因素后，不同朝向、不同高度的门窗冷风渗透压差综合修正系数 | |
| m = Cr·Cf·(n1/b C)·ch | |
| Cr—热压系数 | |
| Cf—风压差系数，当无实测数据时，可取0.7 | |
| n—渗透冷空气量的朝向修正系数 | |
| Ch—高度修正系数 | |
| ch = 0.3·h0.4 | |
| h—计算门窗的中心线标高 | |
| C—作用于门窗上的有效热压差与有效风压差之比，按下式计算： | |
| C = 70 · (hz - h) / (cf·v02·h0.4) · (t'n- twn) / (273 t'n) | |
| hz—单纯热压作用下，建筑物中和界标高（m），可取建筑物总高度的二分之一 | |
| t'n—建筑物内形成热压作用的竖井计算温度（楼梯间温度），℃ | |
（2）忽略热压及室外风速沿房高的递增，只计入风压作用时的渗风量 | ||
V = ∑(l·L·n) | ||
l | —房间某朝向上的可开启门、窗缝隙的长度，m | |
L | —每米门窗缝隙的渗风量，m3/(m·h)，见表5.1-7（详见实用供热空调设计手册） | |
n | —渗风量的朝向修正系数，见表5.1-8（详见实用供热空调设计手册） | |
（3）换气次数法 | ||
L = K·Vf | ||
L | —房间冷风渗透量，m3/h | |
K | —换气次数，1/h,见表5.1-13（详见实用供热空调设计手册） | |
Vf | —房间净体积，m3 | |
（4）百分比法计算冷风渗透耗热量 | ||
Q = Qo·n | ||
Q | —通过外门窗冷风渗透耗热量，W | |
Qo | —围护结构总耗热量，W | |
n | —渗透耗热量占围护结构总耗热量的百分率，% | |
2.1.3 湿负荷
2.1.3.1 人体散湿量
（2.13）
式中：
2.1.3.2 渗透空气带入的湿量
