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建环毕业设计说明书

来源:意榕旅游网
河北工程大学毕业设计(论文)

摘要

本设计为北京某高层办公室空调系统设计,总建筑面积为10074平方米左右,空调面积约为9656平方米。建筑为地上11层,主要为办公室,地下一层是水泵机房、储藏室及停车场。本设计主要是为室内工作人员提供舒适的工作环境。综合考虑本设计是高层办公建筑,各房间的用途及工作时间大致相同,因此系统采用风机盘管加新风系统。风机盘管承担空调房间的冷负荷与热负荷,新风则通过独立的新风管道送入房间。此系统可实现空气调节区的单独调节,使各房间的温度可独自调节与控制,防止了空气的交叉感染并且造价低廉占用建筑面积少,可更好的利用建筑空间,因此符合建筑节能的要求。目前我国能源紧张,建筑能耗占能源消耗的大部分,所以我们更有责任把系统做到更好,不断优化系统,真正做到能源节约。

此次设计内容包括:空调冷负荷的计算;空调系统的划分与系统方案的确定;冷源的选择;空调末端处理设备的选型;风系统的设计与计算;室内送风方式与气流组织形式的选定;水系统的设计、布置与水力计算;风管系统与水管系统保温层的设计;消声防振设计等内容。 关键字:办公楼 中央空调 风机盘管—新风系统 建筑节能

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河北工程大学毕业设计(论文)

Abstract

This design is for a top Beijing office air conditioning system design, building area of 21970 square metre, air-conditioning area of about 19656 square meters. Building for the 17th floor, mainly for the office, the underground layer is a water pump and storage room. This design is mainly for providing comfortable working environment for indoor staff. Considering this design is a high-rise office building, each room usage and working time is roughly same, so the system adopt fan-coil unit plus fresh air system. Fan coil units to undertake air-conditioning cooling load and heat load of the room, fresh air, through independent fresh air duct into the room. This system can realize the air conditioning area adjust alone, which make the temperature of the room alone can regulate and control to prevent the cross contamination of air, and occupy less floor area and low cost can make better use of architectural space, so tong conform to the building energy conservation. At present our country energy, building energy consumption accounts for most of the energy consumption, so we have more responsibility to do the system better, continuously optimizing system, truly achieves energy save.

This design content including: the calculation of air conditioning cooling load; The scheme of air conditioning system division and system; The choice of cold source; Air terminal handling equipment selection; The wind system design and calculation; Indoor air supply way and the selection of airflow organization form; Design, layout and hydraulic calculation of water system; Duct system and thermal insulation layer of the pipe system design; Anechoic anti-vibration design, etc.

Key words: office building central air-conditioning PAU+FCU systems energy saving buildings

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目 录

第一章 设计任务及依据 .............................................................................................. 错误!未定义书签。

1.1 工程概况........................................................................................................ 错误!未定义书签。 1.2 设计原始资料 ................................................................................................ 错误!未定义书签。

1.2.1围护结构参数 ..................................................................................... 错误!未定义书签。 1.3设计参数......................................................................................................... 错误!未定义书签。 第二章 负荷计算............................................................................................................................................1

2.1冷负荷计算.......................................................................................................................................2

2.1.1外墙和屋顶传热 ...................................................................................................................3 2.1.2外玻璃窗瞬变传热 ...............................................................................................................4 2.1.3透过玻璃窗的日射得热 .......................................................................................................5 2.1.4室内热源造成的冷负荷 .......................................................................................................6 2.1.5新风冷负荷 ...........................................................................................................................8 2.1.6各空调系统的计算冷负荷 .....................................................................................................8 2.2湿负荷计算.......................................................................................................................................8

2.2.1人体散湿负荷 .......................................................................................................................9 2.2.2新风湿负荷 ...........................................................................................................................9 2.3热负荷计算.................................................................................................................................... 10

2.3.1围护结构基本耗热量形成的热负荷 ................................................................................ 10 2.3.2围护结构附加耗热量形成的热负荷 ................................................................................ 10 2.3.3冷风渗透耗热量形成的热负荷 ........................................................................................ 11 2.3.4冷风侵入耗热量 ................................................................................................................ 11 2.3.5新风热负荷 ........................................................................................................................ 11

第三章 空调方案的确定 ............................................................................................................................. 11

3.1 空调水系统的选择 ....................................................................................................................... 11 3.2 空调风系统的选择 ....................................................................................................................... 12 3.2.1 空调系统的划分原则 ......................................................................................................... 12 3.2.2 方案比较 ............................................................................................................................. 12

3.3新风系统........................................................................................................................................ 12 第四章 空气处理设备的选择计算 ............................................................................................................. 13

4.1新风量的确定 ................................................................................................................................ 13 4.2空气处理方案的确定 .................................................................................................................... 13 4.3送回风量的确定以及处理过程 .................................................................................................... 13 4.4风机盘管的选型 ............................................................................................................................ 15 4.5新风机组的选型 .............................................................................................................................17

4.5.1新风机组的构造以及原理 .................................................................................................17 4.5.2 新风机组选型主要参数 ....................................................................................................17 4.5.3 新风机组选型步骤 ............................................................................................................17 4.6全空气系统设备的选择 ................................................................................................................ 18

4.6.1全空气的处理过程 ............................................................................................................ 18

第五章 水力计算......................................................................................................................................... 19

5.1水管水力计算 .................................................................................................................................20

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5.1.1冷冻水的布置 .....................................................................................................................20 5.1.2空调水系统的附件 .............................................................................................................20 5.1.3水管水力计算的步骤 ........................................................................................................ 21 5.1.4冷却水管的计算 ................................................................................................................ 22 5.2 风管的水力计算 ........................................................................................................................... 23

5.2.1风管布置 ............................................................................................................................ 23 5.2.2 风管阀门 ........................................................................................................................... 23 5.2.3 风管水力计算步骤 ........................................................................................................... 24

第 六 章 气 流 组 织 .......................................................................................................................................25

6.1气流组织.........................................................................................................................................25

6.1.1送风方式及送风口的选择比较 .........................................................................................25 6.2 送风口的选择计算 ......................................................................................................................26 6.2.1主楼散流器下送 .........................................................................................................................26 6.2.2 附属楼双层百叶风口下送风 .................................................................................................... 27 第七章 冰蓄冷机房设备选型 ...................................................................................................................... 27

7.1 蓄冷介质的选取 ............................................................................................................................ 27 7.2冰蓄冷系统的运行方式 ................................................................................................................ 28 7.3运行策略的确定 ............................................................................................................................ 28

7.3.1流程配置的确定 ................................................................................................................ 29 7.4双工况机组容量计算 .................................................................................................................... 29 7.5 蓄冷设备容量确定 ....................................................................................................................... 29

7.5.1蓄冰设备的选择 ................................................................................................................ 30 7.5.2所需蓄冰盘管数 ................................................................................................................ 31 7.5.3所需乙二醇的量 ................................................................................................................ 31 7.6板式换热器的选型 ........................................................................................................................ 31

7.6.1制冷板换的选型 ................................................................................................................ 32 7.6.2融冰板换的选型 ................................................................................................................ 32 7.7制冷乙二醇泵的选型 .................................................................................................................... 33 7.8融冰乙二醇泵的选型 .................................................................................................................... 34 7.9冷冻水泵的选择 ............................................................................................................................ 34 7.10冷却水泵的选型 .......................................................................................................................... 35 7.11 冷冻水补水系统的选型计算 ...................................................................................................... 35

7.11.1 系统补水量 ...................................................................................................................... 36 7.11.2 补水点及补水泵的选择 ................................................................................................... 36 7.12冷却塔的选型 .............................................................................................................................. 36 7.13分集水器的设计 .......................................................................................................................... 36

7.13.1分集水器的介绍 .............................................................................................................. 36 7.13.2分集水器的计算 ............................................................................................................... 37 7.13 实际运行控制 .............................................................................................................................. 37 第八章 方案的比较及经济分析与结论 ..................................................................................................... 38

8.1 方案设计....................................................................................................................................... 38 8.2方案分析........................................................................................................................................ 38 8.3 方案比较(采用价值分析法) ................................................................................................... 41 8.4 冰蓄冷系统的回收年限 ............................................................................................................... 43

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8.5 结论和建议 ................................................................................................................................. 43 第九章 空调系统的消声、减振措施 ......................................................................................................... 44

9.1 空调系统的消声 ........................................................................................................................... 44 9.2 空调系统的减振 ........................................................................................................................... 45 第十章 管道的阀门、保温及防腐 ............................................................................................................. 45

10.1 管道的保温 ................................................................................................................................. 46 10.2 管道的防腐 .................................................................................................................................. 47 10.3 管道的阀门 .................................................................................................................................. 47

10.3.1管道阀门的选型原则 ....................................................................................................... 47 10.3.2 阀门安装 ......................................................................................................................... 48

致 谢 ...................................................................................................................................................... 49 参考文献 ...................................................................................................................................................... 50 附表 ...............................................................................................................................................................51

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第1章 工程概述

1.1室外气象参数

北京地区基本气象参数 1.地理位置: 北京市

2.台站位置: 北纬 39.800 东经 116.470 3.夏季大气压: 99.9 kPa 4.夏季室外计算干球温度: 33.6 ℃

夏季空调日平均: 29.1 ℃ 夏季计算日较差: 8.80℃ 5.夏季室外湿球温度: 26.3℃ 6.夏季室外平均风速: 2.2 m/s

1.2

室内设计参数

http://item.taobao.com/item.htm?spm=a1z10.

1.w4004-9017533811.2.U9H6vV&id=41558467893

表1.2室内设计参数 室温 房间类型 oC 噪声声级dB(A) 相对湿度% 办公室 会议室 休息室 资料室 展厅 门厅 夏季 26±2 26±2 26±2 26±2 26±2 26±2 冬季 22±2 22±2 22±2 22±2 22±2 22±2 夏季 50±10 50±10 50±10 50±10 50±10 50±10 冬季 ≥40 ≥40 ≥40 ≥40 ≥40 ≥40 35-45 35-45 35-45 35-45 35-45 35-45

参考文献的相关规定最后选定办公室,会议室,报告厅及展厅的室内温度取26℃,室内相对湿度取60%,休息厅的室内温度为28℃,室内相对湿度取60%。

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1.3土建资料:

1.屋顶构造

http://item.taobao.com/item.htm?spm=a1z10.1.w4004-9017533811.2.U9H6vV&id=41558467893 结构从上到下:屋面为50厚屋面保温隔热砖防水层,20厚水泥砂浆找平,100厚水泥炉渣找平,120厚钢筋混凝土,25厚水泥砂浆。传热系数K=0.87 W/(m^2.℃).属于Ⅱ型。 2.外墙构造

外墙的构造如下:外墙通常采用复合墙体,其传热系数根据不同地点及用途以及经济技术的合理性来选,此建筑墙为200厚砌块填充墙,外贴50 mm厚聚苯板,内抹20mm白灰查使用供热空调设计手册有传热系数 K=0.72 W/(m^2.℃). 3.内墙构造

选择墙体的建筑材料为:水泥砂浆,加气混凝土泡沫混凝土,钢筋混凝土,墙体总厚度为100mm。墙体传热系数为K=1.34W/(m2·℃)

4.外窗玻璃为标准双层玻璃,80%玻璃 传热系数 2.93W/(m^2.℃) 5.内、外门采用木质门,传热系数为3.26 W/(m2·℃) 6.空调的运行时间为上午九点至下午十八点。 7.冬季采用板式换热器接城市管网。

第二章 负荷计算

2.1冷负荷计算

依据《民用建筑供暖通风与空气》(20.1.1),空调区的得热量由下列各项得热量组成:

㈠通过维护结构传入的热量; ㈡透过外窗进入的太阳辐射热量; ㈢人体散热量; ㈣照明散热量;

㈤设备,器具,管道及其他内部热源的散热量; ㈥食品或物料的散热量;

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㈦渗透空气带入的热量;

㈧伴随各种散湿过程产生的潜热量。

空调区的夏季冷负荷,应根据上述各项得热量的种类、性质以及空调区的蓄热特性,分别进行逐时转化计算,确定出各项冷负荷,而不应将得热量直接视为冷负荷。

2.1.1外墙和屋顶传热

CL = K F ( t'wl - tNx ) (2-1)

t'wl = ( twl + td ) kα kρ (2-2) 式中 CL— 外墙或屋顶瞬变传热引起的逐时冷负荷(W);

K — 外墙和屋顶的传热系数[W/(m2·℃ )],可根据外墙和屋顶的不同构造,由《空

调工程》附录5和《空调工程》附录6查取; F — 外墙和屋顶的传热面积(m2 );

t'wl — 外墙和屋顶冷负荷计算温度的逐时值(℃); tNx— 夏季空气调节室内计算温度(℃);

twl— 以北京地区的气象条件为依据计算出的外墙和屋顶冷负荷计算温度的逐时值(℃),根据外墙和屋顶的不同的类型分别在《空调工程》附录7和《空调工程》附录8查取;

td — 不同类型外墙和屋顶的地点修正值(℃),根据不同的设计地点在《空调工程》附录9查取;

kα — 外表面放热系数修正值,在《空调工程》表3-7中查取,取kα=1.0; kρ — 外表面吸收系数修正值,在《空调工程》表3-8中查取,取kρ=1.0; 以101房间为例,计算如下:

101南外墙冷负荷

时间 twl td ka kp t′wl

8:00 9:00 38.10

37.00

10:00 36.10

11:00 35.60

12:00 35.60

13:00 36.00

14:00 15:00 37.00 38.40

16:00 40.

17:00 41.

18:00 43.70

10 90

0.50 1.00

http://item.taobao.com/item.htm?spm=a1z10.1.w4004-9017533811.2.U9

H6vV&id=415584678931.00

38.60

37.50

36.60

36.10

36.10

36.50

37.50 38.90

40.

42.

44.20

60 40

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tNx ⊿t k F CL

275.18

251.16

231.

275

220.

50 .18 58

12.60

11.50

10.60

12.60

10.10

26.00 10.50

11.50 12.90

14.

16.

18.20

60 40

1.50 14.56 229.32

251.1281.76

4

318

358

397.

.86 .18 49

2.1.2外玻璃窗瞬变传热

CL =cw Kw Fw ( twl + t d - tNx) 式中 CL、tNx — 同(2-1);

Kw — 外玻璃窗传热系数[W/(m2·℃ )],单层窗可查《空调工程》附录10,双层窗可查《空调工程》附录11,不同结构材料的玻璃可查《空调工程》附录14;

Fw — 窗口面积(m2);

twl — 外玻璃窗的冷负荷温度的逐时值(℃),可由《空调工程》附录13中查得;

Cw — 玻璃窗传热系数的修正值;根据窗框类型从《空调工程》附录12查得; td — 玻璃窗的地点修正值,可从《空调工程》附录15查得。

以101房间为例,计算如下:

101南外窗瞬时传热冷负荷

时间 twl td

8:00

9:00

10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00

16:00 32.20

17:00 32.00

18:00 31.60

26.90 27.90 29.00 29.90 30.80 31.50 31.90 32.20

0.50

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twl+td tNx ⊿t CwKw Fw CL

27.40 28.40 29.50 30.40 31.30 32.00 32.40 32.70 32.70

26.00

1.40

2.40

3.50 4.40 5.30 6.00 6.40 6.70 6.70

1.2*3.0 20.7

104.33 178.85 260.82

327.89

394.96

447.12

476.93

499.28

499.28

32.50 6.50

32.10

6.10

484

454.

.38 57

2.1.3透过玻璃窗的日射得热http://item.taobao.com/item.htm?spm=a1z10.1.w4004-9017533811.2.U9H6vV&id=41558467893 淘宝greenhouse暖通空调设计

CL = CαCs Ci Fw Djmax CLQ 式中 Fw— 窗口面积(m2);

Cα— 有效面积系数,由《空调工程》附录19查得; Cs— 窗玻璃的遮阳系数,由《空调工程》附录17查得; Ci— 窗内遮阳设施的遮阳系数,由《空调工程》附录18查得; Djmax— 日射得热因数,由《空调工程》附录16查得;

CLQ— 窗玻璃冷负荷系数,无因次,由《空调工程》附录20至《空调工程》附录

23查得;

以101房间为例,计算如下:

101南窗日射得热引起的冷负荷

时间 CLQ Dj,max

8:00 9:00 0.26

10:00

11:00 0.72

12:00

13:00

14:00 15:00 16:00 17:00 0.62 0.45

0.32

18:00

0.4 0.58 0.84 0.8

251

0.24 0.16

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Cc,s Fw CL

810.53

1246.97

1808.10

2244.54

2618

0.6 20.7 2493

1932.1402.80

997

748

498.79

.63 .94 84 .57 .18

2.1.4室内热源造成的冷负荷 1、照明散热形成的冷负荷

白炽灯 CL = 1000 N CLQ 荧光灯 CL = 1000 n1 n2 N CLQ 式中 CL — 照明设备散热形成的冷负荷,W;

N — 照明灯具所需功率,KW;

n1 — 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n1 = 1.2;当暗装荧光灯镇流器装置设在顶棚内时,取n1 = 1.0;

n2 — 灯罩隔热系数,但荧光灯上部有小孔(下部为玻璃板),可利用自然通风散热于顶棚内时,取n2 = 0.5 ~ 0.6;而荧光灯罩无通风孔时,取n2 = 0.6 ~ 0.8;

CLQ— 照明散热冷负荷系数,由《空调工程》附录26查得。 以101房间为例,计算如下:

101照明散热形成的冷负荷

时间 CLQ n1 n2 N CL

151.2

216

218.4

223.2

223.2

8:00 9:00

10:00

11:00 0.93

12:00

13:00

14:00 15:00

16:00 0.95

17:00 0.96

18:00 0.96

0.63 0.9 0.91 0.93 0.94 0.95 0.95

1.2 1 200 225.6

228

228

228

230.4

230.4

2、室内设备造成的冷负荷

因室内办公设备的类型和数量无法确定,可查《空调工程》表3-13给出的单位面积散热指标估算空调区的办公设备散热量。

3、人体散热形成的冷负荷

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1、人体显热散热形成的冷负荷

CLS= n φqs CLQ 式中 CLS — 人体显热散热形成的冷负荷(W);

n — 室内全部人数;

φ — 群集系数,由《空调工程》表3-14查得;

qs — 不同室温和劳动性质成年男子显热散热量(W),由《空调工程》表3-15

查得;

CLQ—人体显热散热冷负荷系数,由《空调工程》附录27查得。

2、人体潜热散热引起的冷负荷

Qτ =φ nτ q2 式中 nτ — 计算时刻空调区内的总人数;

q2 — 不同室温和劳动性质成年男子潜热散热量,W,由《空调工程》表3-15查得。

http://item.taobao.com/item.htm?spm=a1z10.1.w4004-9017533811.2.U9H6vV&id=41558467893 淘宝greenhouse暖通空调设计

以101房间为例,计算如下:

101人体散热形成的冷负荷

时间 CLQ qs n ø CLs q1 CL1

8:00 9:00

10:00

11:00 0.75

12:00

13:00

14:00 15:00

16:00 0.89

17:00 0.91

18:00 0.92

0.55 0.64 0.70 0.81 0.84 0.86 0.88

60.50 4.00 0.93

123.78 272.68

144.04 272.68

157.168182.189.05

193.5198.05

5

200204207.

54 .80 30 272.

272

272.

.30 .80 06 272

272

272.

73.30 272.68

272.6272.68

8

68 .68 68

.68 .68 68

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合计

396.46

416.71

430.441454.461.73

466.2470.73

3

472477479.

22 .47 97 .98 .48 73

2.1.5新风冷负荷

新风冷负荷可按下式计算

CLw= 1000qm,w(hwx - hnx)

式中 CLw —— 新风冷负荷,W ; qm,w —— 新风量,㎏/ s; hwx —— 室外新风比焓值,kj/kg; hnx —— 室内空气比焓值, kj/kg。

2.1.6各空调系统的计算冷负荷

(一) 空调房间的计算冷负荷

空调房间计算冷负荷的确定方法是:将上述分各项冷负荷按各不同的计算时刻累加,得出房间冷负荷的逐时值,然后取其中的最大值。 (二) 空调建筑物的计算冷负荷

(1)当空调系统末端装置不能随负荷变化而自动控制时,应采取同时使用的所有房间最大冷负荷的累加值

(2)当空调系统末端装置能随负荷变化而自动控制时,应将同时使用的所有房间各计算时刻冷负荷累加,得出建筑物冷负荷的时间序列,然后取其中的最大值。 (三) 空调系统计算冷负荷

空调系统的计算冷负荷,应由下列各项组成: (1)建筑物的计算冷负荷; (2)新风计算冷负荷;

(3)风系统通过送回风管和送回风机产生温升引起的附加冷负荷; (4)供冷装置的附加冷负荷;

(5)水系统通过水管、水泵、水箱产生的附加冷负荷。

2.2湿负荷计算

依据《实用供热空调设计手册(第二版)》(20.1.3),空调区的散湿量由下列各项散湿构成: 1.人体散湿量; 2.渗透空气带入的湿量;

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3.化学反应过程的散湿量;

4.各种超市表面、液面或液流的散湿量; 5.食品或其他物料的散湿量; 6.设备散湿量。

2.2.1人体散湿负荷

人体散湿量可按下式计算

D = 0.001φnτg 式中 D —— 散湿量,㎏/ h ;

φ —— 群集系数,由《空调工程》表3-14查得; nτ —— 计算时刻空调房间内的总人数;

g —— 一名成年男子的小时散湿量,g/ h,由《空调工程》表3-15 查得。

2.2.2新风湿负荷

新风湿负荷可按下式计算

D= 1000qm,w(dwx - dnx)

式中 D —— 新风湿负荷,㎏/ h ; qm,w —— 新风量,㎏/ s;

dwx —— 室外新风含湿量,g/kg.干空气; dnx —— 室内空气含湿量, g/kg.干空气。

(一) 空调房间的计算冷负荷

空调房间计算冷负荷的确定方法是:将上述分各项冷负荷按各不同的计算时刻累加,得出房间冷负荷的逐时值,然后取其中的最大值。 (二) 空调建筑物的计算冷负荷

(1)当空调系统末端装置不能随负荷变化而自动控制时,应采取同时使用的所有房间最大冷负荷的累加值

(2)当空调系统末端装置能随负荷变化而自动控制时,应将同时使用的所有房间各计算时刻冷负荷累加,得出建筑物冷负荷的时间序列,然后取其中的最大值。 (三) 空调系统计算冷负荷

空调系统的计算冷负荷,应由下列各项组成: (1)建筑物的计算冷负荷; (2)新风计算冷负荷;

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(3)风系统通过送回风管和送回风机产生温升引起的附加冷负荷; (4)供冷装置的附加冷负荷;

(5)水系统通过水管、水泵、水箱产生的附加冷负荷。

2.3热负荷计算

依据《高层民用建筑空调设计》(第二章第五节)空调热负荷的计算在原理上与采暖热负荷的计算是相同的,即采用稳态传热的方法,但应注意的是:由于空调建筑通常是保持室内正压,因而在一般情况下,可以不计算冷风渗透和冷风侵入引起的热负荷。

2.3.1围护结构基本耗热量形成的热负荷

HL = αFK(tNd - tWd)

式中 HL —— 维护结构的基本耗热量形成的热负荷,W; α—— 维护结构的温差修正系数; F —— 维护结构的面积,m2;

K —— 维护结构的传热系数,W/(m2·℃ ); tNd —— 冬季空调室内的计算温度,℃ ; tWd —— 冬季空调室外的计算温度,℃ 。

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2.3.2围护结构附加耗热量形成的热负荷

(1)朝向修正率

因为郑州冬季日照射率小于35%,所以东南、西南和南向的修正率宜采用-10%~0,其他朝向可不修正。 (2)风力附加率

在《采暖通风与空气调节设计规范》(GB 50019—2003)中明确规定:在不避风的高地、河边、海岸、旷野上的建筑物以及城镇、厂区内特别高的建筑物,垂直的外围护结构热负荷附加5%~10%。因为郑州不在此列,所以不用风力附加。 (3)外门附加率

为加热开启外门时侵入的冷空气,对于短时间开启无热风幕的外门,可以用外门的基本耗热量乘以相应的附加率。阳台门不应考虑外门附加。 (4)维护结构的高度附加率

由于室内温度梯度的影响,往往使房间上部的传热量加大。因此《采暖通风与空气调节

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设计规范》(GB 50019—2003)中规定:当房间高度超4m时,每增加1m应附加2%的高度附加率,但总的附加率不应超过15%。

2.3.3冷风渗透耗热量形成的热负荷

计算公式为:Q2 =0.278Vρw Cp((tn - tw) 式中 Q2 —— 冷风渗透耗热量 W 0.278——单位换算用系数

V——经门窗缝隙渗入室内的空气量 m3

Ρw——供暖室外计算温度下的干空气密度 kg/m3 Cp——冷空气的比定压热容

2.3.4冷风侵入耗热量

计算公式为:Q3 =NQ1

式中 Q3 ——冷风侵入耗热量 W N——外门的冷风侵入附加率 Q1 ——外门的基本耗热量 W

2.3.5新风热负荷

新风冷负荷可按下式计算

CLw= 1000qm,w( hnx - hwx)

式中 CLw —— 新风冷负荷,W ; qm,w —— 新风量,㎏/ s; hwx —— 室外新风比焓值,kj/kg; hnx —— 室内空气比焓值, kj/kg。

第三章 空调方案的确定

3.1 空调水系统的选择

常用的空调水系统有:闭式和开始系统、同程和异程系统。

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基于本建筑的特点,同时考虑到节能与管道内清洁等问题,因而主楼采用了闭式系统,不与大气相接触,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,且水泵耗电较小。

比较几种水系统的特点,为了流量分配均匀以及方便水力平衡,主楼选用同程式系统。

3.2 空调风系统的选择

3.2.1 空调系统的划分原则

(1).能保证室内要求的参数,即在设计条件下和运行条件下均能保证达到室内温度、相对湿度、净化等要求。

(2).初投资和运行费用综合起来较为经济;

(3).尽量减少一个系统内的各房间相互不利的影响; (4).尽量减少风管长度和风管重叠,便于施工、管理和测试。 (5).系统应与建筑物分区一致。

(6).各房间或区的设计参数值和热湿比相接近污染物相同,可以划分成一个全空气系统。对于定风量单风道系统,还要求工作时间一致,负荷变化规律基本相同。

(7).一般民用建筑中的全空气系统不宜过大,否则风管难于布置;系统最好不要跨楼层设置,需要跨楼层设置时,层数也不应过多这样有利于防火。

3.2.2 方案比较

空调系统按负担室内热湿负荷所用的介质分为:全空气式空调系统,空气-水式空调系统,全水式空调系统,冷剂式空调系统。

主楼主要用于办公,根据《采暖通风与空气调节设计规范》(GB50019-2003)推荐风机盘管加新风系统在宾馆、办公室等建筑中大量使用。而且,风机盘管加新风系统可节省整个大楼空调系统的电气安装容量;风机盘管体积较小,布置较为灵活,对一些空间有限的建筑有较好的适用性;

鉴于以上优点,所以,主楼采用的是风机盘管加新风空调系统。

附属楼主要用于食品加工以及就餐。空间大,人员较多,而且只有两层,所以采用全空气系统,每层设置一个空气集中处理设备,分别送入每个房间。

3.3新风系统

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主楼新风系统的形式采用分楼层水平式,每层设置新风系统,采用风机盘管加新风系统 ,新风处理方式不一样,对室内空气品质有很大的影响。通过比较,和该设计的特点,决定选择新风处理到室内状态的等焓线,不承担室内冷负荷方案。在每层走廊内设置一新风处理机组,负担新风负荷,新风管道同风机盘管混合,采用新风和处理后的回风共用一个送风口。

附属楼为全空气系统,每层设置一个新风机组,新风统一处理到室内状态的等焓线后,再和走廊回风混合,最后一起送到房间。

第四章 空气处理设备的选择计算 4.1新风量的确定

新风量的多少是影响房间空气品质和空调负荷的重要因素之一。新风量过少,会使室内卫生条件恶化,甚至成为病态建筑;新风量过多,会使空调负荷加大,造成能源浪费。

本设计中新风量按房间人数来确定,满足每人30m3 /h 的要求。

4.2空气处理方案的确定

该办公楼中除附属楼采用全空气系统外,其他房间采用风机盘管+独立新风系统。这种方式布置灵活,各房间可独立调节室温,房间没人的时候可方便地关掉房间末端(关风机),不影响其他房间,从而比其它系统较节省运转费用,此外房间之间空气互不串通,冷量可由使用者进行一定调节。独立新风系统既提高了该系统的调节和运转的灵活性,且进入风机盘管的供水温度可适当提高,水管的结露现象可得到改善。新风采用分层设置水平式新风系统,处理到室内空气焓值,不承担室内负荷,新风通过新风管道直接送入各空调空调房间。风机盘管采用二管制,各办公室不单独设排风系统,通过窗户缝隙渗透排风,厕所设排风扇进行排风。会议室多功能厅等人员密集,新风比较大,因此本设计将在这些房间设置排风扇,以保证新风能顺利进入房间。在过渡季节,关闭制冷系统、风机盘管和新风系统,采用开窗进行自然通风降温。风机盘管的控制方法:手动三档开关选择风机的转速,手动季节转换开关;风机与水路阀门联锁,由室内温度控制电动二通阀的启或闭,当二通阀断电后能自动切断水路。

4.3送回风量的确定以及处理过程

该建筑房间的使用面积和室内负荷的特点决定了它的空调末端方式为风机盘管加新风系统,部分大空间采用全新风系统。对于前者,由风机盘管来承担全部室内负荷,单独设新风机组,新风处理到室内焓值,不承担室内负荷,以减少新风处理的焓差。

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空调房间的总送风量确定方法如下:先根据温度和相对湿度确定室内和室外空气,然后过室内状态点作房间热湿比线ε和90%的相对湿度线交点确定送风状态点O点,然后算出室内状态点N点和送风状态点O点之间的焓差(hn -ho),再用空调房间的室内负荷除以(hn -ho)即得空调房间的总送风量G。总送风量G减去新风量Gw即为空调房间风机盘管的风量GF 。

该过程在焓湿图上表示如图:

图4-1 夏季处理过程焓湿图

夏季处理过程:

A.根据设计条件,确定室外状态点W和室内状态点N B.确定机器露点L。

从N点作等焓线,与φ=90%线交于L1点。

C.确定室内送风状态点OX

过N点作等热湿比线,交φ=90%于O点。 可计算出空调房间的送风量(㎏/ s)为

QX qm = 

hNX-hOXD.确定风机盘管处理后的状态点MX

连接L1O并延长到L2点,L2点为经风机盘管处理后的空气状态,风机盘管处理的

风量qm,F = qm - qm,W ,由混合原理确定新风机组负担的冷量和盘管负担的冷量。

新风机组负担的冷量(KW)为 QO,W = qm,W(hW - hL1)

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盘管负担的冷量(KW)为

QO,F = qm,F(hN - hL2) 其空气处理过程为

4.3风机盘管的选型

4.4风机盘管的选型

风机盘管的选型主要依据房间送回风量和冷热负荷,附加考虑风速。风机盘管采用卧式暗装的方式。采用FP系列风机盘管,所选的风机盘管各项参数如下: 型号 数据 项目 风量m3/h 低静压 高静压 50Pa

FP-34 FP-51 FP-68 FP-85 FP-102 1020 765 510 1150 800 700 FP-136 1360 1020 680 1600 1180 900 FP-17FP-200 4 FP-238 2380 1785 1190 2652 1935 1680 高 中 低 高 中 低 340 255 180 470 315 245 510 383 255 650 440 350 680 510 340 840 600 480 第 15 页

850 638 425 940 700 500 1700 2040 1275 1530 850 1020 2060 2450 1475 1642 1170 1430 河北工程大学毕业设计(论文)

低静冷量 (w) 压 高静压 50Pa 低静热量 (w) 高静压 50Pa (A) 压 高 中 低 高 中 低 高 中 低 高 中 低 1920 2810 3720 4660 5558 1680 2420 3300 4020 4860 1297 1920 2480 3220 3786 1982 2934 3890 4856 5790 1740 2553 3414 4232 5024 1387 2030 2696 3341 3967 2555 3724 4902 6042 7134 4460.1881 2736 3610 25 5282 7282 6250 4890 7398 6491 5145 9093 10980 12860 7980 9421 11130 6230 7456 8537 9279 11106 13057 8126 9616 11252 6443 7645 8896 3135 4550 5982 7360 8720 11381 14218 16750 19430 9376 11704 13813 16026 8692.6954 5 10269 11922 3300 4784 6297 7747 9174 11981 14967 17628 20450 2695 3919 5161 6357 7512 1973 2883 3803 4695 5560 ≤37 ≤39 ≤41 ≤43 ≤45 ≤40 ≤42 ≤44 ≤46 ≤47 9865 12318 14537 16867 7324 ≤46 ≤48 9149 10811 12551 ≤48 ≤50 ≤50 ≤52 ≤52 ≤54 低静压噪声dB高静压噪声dB(A) 风机 型式 数量 型 式 工作压力MPa 盘管 水量L/h 冷水阻力(KPa) 热水阻力(KPa) 电 源 数量 电机 低静压 高 静压30Pa 高静压50Pa 输入功率W 前向多翼双进风离心风机 1 1 2 2 2 3 4 4 4 无缝紫铜管,双面裂隙式铝翅片,附手动放气阀 允许最大工作压力1.8MPa 302 454 605 756 907 1325 1545 1900 2200 2.36 5.51 10.43 17.06 25.25 8.53 13.41 20.72 29.86 1.79 4.19 7.93 10.07 19.20 6.49 10.20 15.75 22.70 220V±10V,50HZ±2.5HZ 1 37 44 49 1 52 59 66 1 62 72 84 1 76 87 100 1 96 108 118 2 134 156 174 2 152 174 210 2 189 212 250 2 228 253 300

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配管 水媒进\\出管 氟媒进\\出管 冷凝水管 Φ6.4/Φ12.7 ZG3/4″内螺纹 Φ9.5/Φ15.9 DN3/4″外螺纹 Φ9.5/Φ19.1 以101房间为例。101房间的冷负荷为4814.36W,热负荷为3165W,送风量为1844.11m3/h 。查看各风机盘管的参数选择型号为FP-204,低静压挡。

4.5新风机组的选型

4.5.1新风机组的构造以及原理

新风机组由进风口、电机、风机、过滤器、热交换器、加湿器、风阀、出风口等元件组成

新风机组是一种提供新鲜空气的调节设备,主要承担处理从室外引进的新风的负荷,将室外的空气处理成与室内焓值接近的空气,再加一些过滤,从而保证室内新鲜空气的品质。

新风机组从室外引入新鲜空气,经过过滤、换热、加湿等处理过程,以实现夏季制冷、冬季供热、提高室内空气品质等目的。 新风机组选型方法:

4.5.2 新风机组选型主要参数

外型尺寸(mm)、风机功率(KW)、额定风量(m3/h)、新风工况下制冷量(kW)、新

风工况下制热量(kW)、噪声db(A)、重量(kg)、额定水量(m3/h)、混合工况下制冷量(kW)、混合工况下制热量(kW)、出口余压(Pa)、额定电压(V)、余量(m3/h)。

4.5.3 新风机组选型步骤

1、确定制冷量及制热量的设计工况;

2、原则上一台新风机组只负责一层楼内所需的新风量。 3、据安装设置选择新风机组的形式;

4、设备风量、风压选用时以不小于设计值为原则;

以一层为例,新风机组的总耗冷量为49.19KW,总送风量为11804m³/h。

根据以上数据,选择吊顶式空调机组,型号为DBFP12,该机组具有制冷供热性能优越、噪声低、高薄度、结构紧凑、美观耐用不占用建筑空间高度、重量轻、安装维修方便,特别适用于吊装使用。

其性能参数,(见表4-4)

表4.4 .1DBFP12新风机组的性能参数 新风机组 额定风量 外型尺寸 供冷量 水量 水阻

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力 型号 DBFP12 m³/h 12000 mm KW T/h 12.25 KPa 40 1970X1546X685 70.8 经校核所选新机组满足冬季热负荷的要求。

用同样方法确定其他各层新风机组的型号,其性能参数,见表(5.3)

表4.4.2新风机组选型及性能参数 楼层 一层 二层 三到五层 新风机组 额定风量 型号 DBFP12 DBFP10 DBFP11 m³/h 12000 10000 11000 外型尺寸 mm 1970X1546X685 1970X1413X595 1970X1463X595 供冷量 KW 70.8 59.6 59.6 水量 水阻力 T/h 12.25 10.31 11.34 KPa 40 32 38 经校核所选新机组满足冬季热负荷的要求。

4.6全空气系统设备的选择

附属楼为二层建筑,主要用途为餐厅,空调系统采用一次回风全空气系统。

4.6.1全空气的处理过程

全空气系统采用一次回风系统,其夏季处理过程焓湿如图4.2。 全空气系统处理过程则如下:

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图4.2 全空气系统处理过程

全空气系统夏季处理过程:

A.根据设计条件,确定室外状态点W和室内状态点N。 B.确定送风状态点O。

过N点作等热湿比线,根据送风温差确定送风状态点O。 C.确定机器露点L。 延长NO交φ=90%于L点。 D.确定混合点C。

根据新风占送风的比例确定C点。连接CL。 其空气处理过程为:

二层的餐厅采用全空气系统,此区域的冷负荷查附表知为108.8kW,湿负荷为:

. mw0.278nψg10-6

=0.2783470.9310910-6 9.8g/s

则热湿比为: ε=Q/W=1000*108.8/9.8=10200

由焓湿图查得:hS=49.5kJ/kg;tS=18.6℃;

送风量: G=108.8/(1.2*(58.8-49.5))=54034m3/h

则选择清华同方生产的组合式空气处理机组ZKW60-JT,包括混合段、过滤段、表冷段、加湿段、风机段。具体参数如表4.3。

表4.3 组合式空气机组性能参数

性能 风量(m3/h) 进出水管(mm) 长度(mm)

参数 60000 80 4340

性能 额定冷量(W) 水流量(kg/s) 宽度(mm)

参数 320000 15.3 3110

性能 额定热量(W) 水阻力(kPa) 高度(mm)

参数 654000 39.9 2720

第五章 水力计算

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5.1水管水力计算 5.1.1冷冻水的布置

冷冻水在分水器的三个分水口送出,其中一个进入风机盘管用来承担围护结构的冷负荷,一个进入新风机组承担新风负荷,另一根管接在分水器和集水器之间。用于在调节流量关小阀门时,使水进入集水器有利于压力的平衡。

5.1.2空调水系统的附件

1. 较大规模的空调水系统,宜设置分集水器,分集水器的选择见后面设备的选择。 2. 冷水机组,水泵,换热器,电动调节阀等设备的入口管道上,应装设过滤器或除污器,以防止杂质进入系统。

3. 空调水系统应在以下部位设置阀门: (1)空调器(或风机盘管)供回水支管; (2)垂直系统每对立管的供回水支管; (3)水平系统每一环路供回水总管;

(4)分集水处供回水总管,最好使用带刻度的阀杆; 4.水泵的吸水管和供水管;

水泵供水管阀门前应设置止回阀,以防止水泵突然在运行过程中终发生断流。在并联泵系统中,当只有部分水泵运行时,止回阀还可以防止运行中的泵中的水发生逆流。 一般用的关断阀有三种:闸板阀(闸阀)球形阀(截止阀,调节阀)蝶阀。闸阀一般用于以关断为主要目的的场合,球形阀大多数用在以控制流量为主要目的而关断为次要目的的地方。而蝶阀多用在DN>100以上,用以控制流量和关断两种目的的地方。 5、分集水器及冷水机组的进出水管处,应设压力表及温度计,水泵出口过滤器两侧及分集水器个分路阀门外的管道上,应设压力表。

6、空调冷热水管道及设备均应保温,保温层厚度按计算确定。

7、自动排气阀除应接于管道系统的最高除外,其安装不能放在吊顶的上部,而应放在要求不严格的房间。

8.法兰连接时应注意垫片的正确使用,以适应所使用的工作压力,工作介质,工作温度和其他条件。

9.为纺织设备的运行过程中产生的震动通过水管传到管道系统而引起其他点振动,通常在一些振动较大的设备(制冷机组,水泵等)进出口处应设置软接头。

10.系统中管道热胀冷缩现象明显应考虑补偿问题。常用的有方形补偿器,套筒补偿器,波纹管补偿器。

在设计系统中采用风机盘管加新风系统,根据系统的特点,房间负荷由风机盘管的冷量承担,新风负荷由新风机组承担,在风机盘管中将回风冷却,需要冷冻水,在

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新风机组中将新风冷却同样需要冷冻水,因此需对两管路进行水力计算。

5.1.3水管水力计算的步骤

1.绘图

绘制冷冻系统的轴测图对各管段进行编号,标注长度和流量(或负荷),选出最不利环路(同程式系统一般为FP水压降最大的环路为最不利环路,异程式系统一般为管道最长的环路为最不利)。管段长度一般可按两管件中心线长度计算,忽略构件(三通,弯头,变径管)本身的长度。 2.选择水管内流速

对于钢管,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:

管内水的最大允许水流速表,表5.1 公称直径:DN >15 20 25 32 40 50 V(m/s) 0.3 0.65 0.80 1.00 1.50 1.50 公称直径:DN 65 80 100 125 ≥150 V(m/s) 1.15 1.60 1.80 2.00 2.00-3.00 空调系统的水系统的管材有镀锌钢管和无缝钢管。当管径DN≤100mm时可以采用镀锌钢管,其规格用公称直径DN表示;当管径DN>100mm时采用无缝钢管,其规格用外径×壁厚表示,一般须作二次镀锌。。

3.确定各管段尺寸,计算摩擦阻力和局部阻力

确定水管尺寸时,应尽量采用钢管的标准规格,以利于工业化加工制作及节约钢材。水管管径尺寸确定后,根据该管内实际流速计算阻力。在流体输配管网中查得比摩阻,再根据长度计算出沿程阻力,再根据局部阻力系数和动压计算出局部阻力。沿程阻力与局部阻力之和为总阻力。计算应从最不利管路开始,最不利管路阻力就是该层水系统的总阻力。

1.选定最不利环路,给管段标号。 2.用假定流速法确定管段管径

根据假定的流速和确定的流量计算出管径,计算式如下:

d=(G/900πρV)1/2 (5-1)

根据给定的管径规格选定管径,由确定的管径和选定的设备的流量计算出管 内的实际流速:

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G900d2 ( 5-2) v3.计算比摩阻从而计算管段的沿程阻力:沿程阻力的计算式如下:

pyRL (5-3)

式中 py -- 沿程阻力,Pa

R -- 每米管长的沿程损失(比摩阻),Pa/m L -- 管段长度,m

4.用局部阻力系数法求管段的局部阻力。计算式如下:

pj=ξ*ρv /2 (5-5)

2

式中: pj -- 局部阻力,Pa;

 -- 管段中总的局部阻力系数,见附表。 5.计算总的阻力,计算式如下:

△P= △Py+△Pj (5-6)

6.水力平衡

根据各管段的压力损失,计算各个环路的压力损失。 以最不利环路的压力损失为各环路的资用压力,根据公式: X=100%(Py-Pz)/Py

求出不平衡率,一般把X控制在-15%-15%之内。否则容易造成水力失调。可以通过调管径以及加阀门来调节。

具体的水力计算见附表。

5.1.4冷却水管的计算

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 5.4 水管流速表 管径(mm) 冷却水(m/s) 70-100 1.0-1.2 125-250 1.2-1.6 250-400 1.5-2.0 >400 1.8-2.5 1.用假定流速法确定管段管径

假定的管内流速为1.5m/s,单台离心式冷水机组流量64m³/h,则系统流量为G=64×2=128 m³/h

则管径d= (G/900πρV)1/2=373mm 故取管径350mm。(冷却水管)

根据给定的管径规格选定管径,由确定的管径和选定的设备的流量计算出管内的实际流

速: v=G/(900πd2ρ)=128/(900*3.14*0.15*0.15*1)=2.0m/s

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2.沿程阻力

由d、G 可查出比摩阻R=140Pa,

则沿程阻力 △Py =140×100=14000Pa 3.局部阻力

Pj =30%△Py =0.3×14000=5200Pa

4.冷却水系统总的阻力

p=△Py +△Pj =4000+5200=9200Pa

5.2 风管的水力计算 5.2.1风管布置

一个好的送风系统设计,应该使该系统的初投资和运行费都能降低。但是,要完全使系统的初投资和运行费都得到优化,是很困难的,这其中有许多变化着的未知数。例如,初投资就不是简单地与风管尺寸或重量成正比的。在风管设计中遵循以下原则,可以在系统的初投资和运行费用两方面取得一个合理的平衡。

1.风管应尽可能按直线布置。这一条要求对任何风管系统的布置都是最重要的准则。直线布置的风管系统,在运行能耗和初投资两方面都是最低的。从节能的观点分析,空气总是“希望”走直线,这将减少能耗。从费用的观点分析,直管段的费用比各种弯头等管件要少很多。所以,当布置一个风管系统的平面走向时,应力图将拐弯的数量减至最少。

标准长度的风管造价相对便宜,因为它们的加工费低,标准长度的直风管,可按标准宽度的钢板卷材在白动生产线上制作。而任何—段非标准长度的矩形风管,从技术上说,都可当作配件,因为它们不可能用标准卷材做成。螺旋圆形风管实际上可做成任意长度。椭圆形风管的标准长度则完全取决于金属加工厂的加工标准。有的设计者总是认为,在一个风管系统平面设计中,频繁地减小风管断面尺寸,似乎就可以减少一次投资。其实不然。采用四个变径管,使每个直管段的长度减小,就不如将标准直管段的长度增加,而将变杆管减少为一个,后者的初投资和运行能耗费用反而都可以降低。

采用标准长度的直线管段,将各种变径管和接头的数量减至最少。直的、

5.2.2 风管阀门

1.一次性调节阀

(1) 在支风管上采用电动调节阀、三通阀等使风系统风压平衡;

(2) 在三通分支处设三通调节阀,或在分支管上设调节阀。明显不利的环路不设调节阀。

(3) 送风口处,百叶风口宜采用带调节阀的送风口,要求不高的可采用双层百叶

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风口,用调节风口的角度调节风量。

(4)在回风或回风支管上设调节阀时,回风的各三通处可不设调节阀。 (5)在需设防火阀处可设置电动防火阀。 2.经常开关的调节阀

主要有新风阀、一次和二次回风阀及排风阀。新风阀和排风阀选用电动阀,本设计选用三通电动阀,与风机联锁,以防止误操作。

5.2.3 风管水力计算步骤

1.绘图

绘制通风系统的轴测图或管道走向示意图,对各管段进行编号,标注长度和风量。管段长度一般可按两管件中心线长度计算,忽略构件(三通,弯头,变径管)本身的长度。 2.选择风管内风速

对于钢板或塑料风管,干管内风速为5m/s,支管内风速为3m/s。对于砖或混凝土风道,干管内风速为4m/s,支管内风速为2~6m/s。若选用的风道内空气流速大,风管断面小,耗材少,建造费用小;但系统阻力大,动力消耗增加,运行费用增加。过大风速还会产生附加噪音。若选用的风速低,风管阻力就小,动力消耗少;但断面大,材料消耗和建造费用大,风管占用的空间也会增大。因此,必须全面考虑各种因素来选定适当的风速。

3.确定各管段尺寸,计算摩擦阻力和局部阻力

确定风管尺寸时,应尽量采用通风管道标准规格,以利于工业化加工制作及节约板材。风管断面尺寸确定后,应干管内实际流速计算阻力。阻力计算应从最不利管路开始。最不利管路阻力就是该系统的总阻力。计算风管的压力损失:通过对风管的沿程压力损失和局部压力损失的计算,最终确定风管的尺寸并选择新风机组或空调机组。 对于风管常用的水力计算有控制流速法,静压复得法,压损平均法在本次设计中使用假定流速法,假定干管流速为5m/s,支管风速为2m/s。通过已知风量和假定流速在暖通设计手册中查的尺寸,然后根据查得的尺寸和设计的风量计算出实际的流速,然后根据流速和风量计算出比摩阻,再乘以管长为沿程阻力,计算出各管段的局部阻力系数,它与动压的乘积为局部损失,将各管段的沿程阻力和局部阻力相加为最不利环路的总阻力。同理可以计算支管的管径,比摩阻,沿程阻力和局部阻力,通过所计算的干管和支管的阻力进行不平衡百分率进行计算.

(1)绘制空调系统轴测图,并对各段风管进行编号,标注风量和长度。 (2)确定风管内的合理流速。

(3)根据各风管的风量和选择的流速确定各管段的断面尺寸,计算沿程阻力和局部阻力。

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沿程阻力的计算公式: △Py=Rm*L

(7-7)

式中:Rm——单位长度的比摩阻, Pa/m

L——管长,m

局部阻力的计算公式: pj=ξ*ρv2 /2 (7-8) 式中 :

pj——局部阻力,Pa;

ξ——局部阻力系数;

v——与ξ对应的风道断面平均速度,m/s。

3.最不利环路的阻力平衡计算,见附表。

第 六 章 气 流 组 织

6.1气流组织

气流分布又称气流组织。也就是设计者要组织空气的流动。大多数空调与通风系统都需要向房间或被控制区送入和排除空气,不同形状的房间不同的送风口和回风口形式和布置,不同大小的送风量都影响室内空气流速分布,温湿度分布和污染物浓度分布。室内气流速度,温湿度都是影响人体舒适的要素,而污染物浓度是空气品质的重要指标。因此气流组织的合理分布有非常重要的意义。按照送回风口布置和型式的不同,气流组织有以下五种:侧送侧回,上送下回,中送上下回,下送上回和上送上回。

6.1.1送风方式及送风口的选择比较

[1]侧送风方式:当工作区温差无严格要求时,宜采用侧面送风,即风口安装在侧墙上,出口送风速度2-5m/s。当有温差要求时侧送还需考虑贴附,即风口安装在侧墙靠近顶棚处。

[2]散流器送风:房间较高、面积较大且有吊顶或技术夹层可以利用时,可采用圆型、方型等散流器平送,即散流器安装在顶棚上,其出口风速为2-5m/s(当送风口位置较高时取较大值)。

[3]孔板送风:单位面积送风量大,且工作区区内要求风速较小或区域温差要求严格时,应采用孔板送风,风速为3-5m/s,送风均匀性要求高或送热风时取较大值。

[4]喷口送风:空间较大的公共建筑和室温允许波动范围大于或等于土1℃的高大厂房(10m以上),可采用喷口或旋流风口送风。送风速度可采用4-10m/s,送风温差可达8℃-12℃。喷口直径可采用0.2-0.8m,安装高度不宜低于房间高度的0.5倍。

[5]旋流送风:当需要直接向工作区或工作点送风时,或送风量较大需减少送风口

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数量简化送风系统时,宜采用旋流送风口。

对于室温允许波动的范围有要求的空调房间,一般能够满足区域温差的要求,该设计主楼一二层采用散流器下送侧墙下回风的气流组织形式;主楼三至五层的办公室采用双层百叶风口射流送风,送出的气流为贴附于顶棚的射流,射流下侧吸卷室内空气,射流在近墙下降。顶棚上的回风口远离送风口。工作区为回流区,该模式的通风效率低于侧送风,换气效率约为0.3-0.6.侧送风口的安装离顶棚距离越近,且又以15-20度仰角向上送风时则可加强贴附,借以加强射流。

综上所述,在本设计中,进风口采用固定的防水百叶窗,以防雨水进入。再根据办公楼的实际情况,大厅等大空间采用散流器下送,送风口方形散流器,气流组织采用上送下回,单层百叶回风口,借助墙体内风道回到顶棚内,这样布置风道的优点是减少投资,且不占用建筑面积,与装修协调容易;办公室采用双层百叶风口的下送射流形式,工作区为回流区。

各管段建议流速和最大流速列于下表: 编号 1 2 3 4 5 6 7

管段 新风入口 风机入口 风机出口 主风道 水平支风道 垂直支风道 送风口 建议流速 2.5 4.0 6.5-10 5-6.5 3-4.5 3-3.5 1.5-3.5 最大流速 3.5 5.0 7.5-11 5.5-8 4-6 4-5 2-4 6.2 送风口的选择计算 6.2.1主楼散流器下送

1布置散流器斜向间距l为3.25m,即横向间距为3m,距墙为1.5m.假设初选do=300mm,查○

的hm=2.3m,工作区高度要求为1.8m,则房间净高不得低于H=2.3+1.8=4.1m 2工作区要求风速Vm<0.2m/s,则散流器颈部风速○

Vo=Vx*X/do/0.6=0.2*2.3/0.3/0.6=2.5m/s

3布置风口,共62个,则单个送风口的送风量ls=Ls/n=11804/62=190.4m3/h=0.053m3/s, ○

所以,πdo2Vo/4=ls得到do=0.29m,因此假定送风口尺寸成立。

由此转换为矩形风口,do=1.128*(a*b)½,得到散流器尺寸a*b=300X300mm。 4按照Ls和室内冷负荷计算得Δts=Q/(ρcLs)=67.68/(1.2*1.01*190.4)=0.3℃ ○

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5校核区域温差:散流器横向间距为3米,则Cx=3.5, ○

Δtx=Cx*Δts*do/x=3.5*0.29*0.3/2.3=0.13℃<2℃,满足要求。

6.2.2 附属楼双层百叶风口下送风

以302房间为例:空调区面积:L=8m,B=4.7m,H=3.3m;总送风量qv=0.16m3/s,送风温度to=14℃,工作区温度tn=25℃,采用侧送风,进行气流分布设计:

1设出风口沿房间长度方向送风,且出风口离墙面0.5m,则要求贴附射流长度○

x=8-0.5-0.5=7m

2取Δtx=1℃,则Δtx/Δto=1/(25-14)=0.091 ○

由教材空调工程查的相对射程最小值x/do=29 3由○1○2计算结果得do,max=7/29=0.241m, ○

选用双层百叶风口200X200mm,其当量直径为do=1.128*(Fo)1/2=0.226m

4若只设置一个送风口,查的双层百叶风口的有效断面系数ψ约为0.8,则风口的实际○

出风速度Vo=qv/(ψ*Fo*n)=0.16/(0.8*0.2*0.2*1)=5m/s 5计算射流自由度F/do=(4.7*3.3)/0.226=17.43 ○

6取下限计算允许的最大的出口风速Vo,max=0.29*F○

1/2

1/2

1/2

/do=0.29*17.43=5.1m/s>5m/s,

2

满足Vo7计算阿基米德数Ar,Ar=gdoΔto/(VoTn)=9.8*0.226*11/5*(273+25)=0.0033 ○

2

查教材得射流实际相对贴附长度x/do为33m,实际贴附长度为x=33*0.226=7.458,大于要求贴附长度x=7m,满足要求。

8校核房间高度,取s=0.5m,房间要求最小高度为H’○

=h+0.07x+s+0.3=1.8+0.07*7+0.5+0.3=3.09m ,房间实际高度为3.3m>3.09m,满足要求。 由此计算其他房间的送风口尺寸,见附表。

第七章 冰蓄冷机房设备选型

7.1 蓄冷介质的选取

众所周知,许多的工程材料都具有蓄热(冷)特性,材料的蓄热(冷)特性往往伴随着温度的变化、物态变化以及化学反应过程而体现出来。目前,用于空调的蓄冷方式较多,按储能的方式可分为显热蓄冷和潜热蓄冷两大类;按蓄冷介质可分为水蓄冷、冰蓄冷、共晶盐蓄冷和气体水合物蓄冷四种方式。水、冰具有比热高,潜热高,导热性能

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好,融点在1.6℃左右,无毒、安全、低造价等优点,所以是理想的蓄冷介质。

水蓄冷具有投资省、技术要求低、维修费用低,可以使用常规空调的制冷机组等优点,但由于水的比热(水的比热为4.18KJ/KG·℃)远小于冰的融解热,故水蓄冷的蓄冷密度低,需要庞大的蓄水池,且冷损耗大,保温及防水处理麻烦。

冰蓄冷的蓄冷密度大(利用冰的相变潜热进行冷量的储存,0℃时冰的蓄冷密度达334kJ/kg),蓄冷温度几乎恒定,体积只有水蓄冷的几十分之一,便于储存,对蓄冷槽的要求较低,占有的空间小,易于制造。但冰蓄冷具有蒸发温度低、COP(压缩机性能系数)值小、系统复杂、初投资高的缺点。

经综合比较后,本设计采用冰蓄冷系统制冷。

7.2冰蓄冷系统的运行方式

冰蓄冷系统的运行方式有两种:全量蓄冰模式和分量蓄冰模式

全量蓄冰模式的蓄冰时间与空调使用时间完全错开,在夜间非用电高峰期启动制冷机进行蓄冷,当所蓄冷量达到空调所需的全部冷量时,制冷机停机;在白天空调时蓄冷系统将冷量供给到空调系统,空调期间制冷机不运行。全部蓄冰时,蓄冰设备要承担空调所需的全部冷量,故蓄冰设备的容量最大,初投资费用高,若峰谷电价差较大,运行电费也最节省。多数用于间歇性的空调场合,如体育馆、影剧院、写字楼,商业建筑等。

分量蓄冰模式是指在夜间非用电高峰时制冷设备运行,蓄存部分冷量。白天空调高峰期间一部分空调负荷(尖峰负荷)由蓄冷设备承担,另一部分则由制冷设备负担。在设计计算日(空调负荷高峰期)制冷机昼夜运行。部分蓄冷制冷机利用率高,蓄冷设备容量小,制冷机比常规空调制冷机容量小30%~40%,是一种更经济有效的运行模式。

常用的冰蓄冷装置主要有四种,即冰盘管蓄冰、封装式蓄冰、动态制冰、共晶盐。 根据以上分析,本设计方案采用分量蓄冰模式,选择冰盘管外融冰装置。

7.3运行策略的确定

蓄冷系统运行模式是指系统在充冷还是供冷,供冷时蓄冷装置及制冷机组是各自单独工作还是共同工作。蓄冷系统需要在规定的几种方式下运行,以满足供冷负荷的要求,常用的工作模式有:机组制冰模式,制冰同时供冷模式,单制冷机供冷模式,单融冰供冷模式,制冷机与融冰同时供冷。

在前面已经介绍了全量蓄冷分量蓄冷的优缺点,此工程选用分量蓄冷。分量蓄冷策略有制冷机优先供冷和蓄冰优先供冷控制策略。制冷机优先控制策略实施简便,运行可靠,能耗低,制冷机组一直处于满负荷运行,机组利用率高,机组和蓄冰槽的容量最小,投资最节省。蓄冰装置优先控制策略能尽量发挥蓄冰装置的释冷供冷能力,有利于节省电费,但能耗较高,在控制程序上复杂。故此工程采用制冷机组优先策略。负荷分布表

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如下图。

7.3.1流程配置的确定

制冷机组与蓄冷装置并联,常用于供回液温差约为5℃,也适用于温差大于6℃的系统。制冷机组与蓄冰装置串联适用于供回液温差大于8℃的系统,但它不可避免产生空气循环量少,影响室内空调的舒适性,且易在送风口产生结雾和滴水,严重破坏室内环境。

由于此空调系统采用的是7℃/12℃的冷冻水供、回水温差的常规空调系统,所以采用并联流程。

7.4双工况机组容量计算

由《蓄冷空调实用技术》一书中可知其主机容量可用下式来确定:

R2= RH+Q 7-1

D+N*hR1=η*R2 7-2

式中:

RH——在设计日中建筑物所需的总冷负荷(KW); Q——蓄冷槽热损失(KW),其值约为0.04-0.08倍的RH; D——白天使用空调的时间(h); N——晚间制冰时间(h);

R2——制冷机组在空调工况下制冷量(KW); R1——制冷机组在制冰工况下制冷量(KW); η——压缩机容量变化率,一般为0.65-0.70。

本设计中根据用电谷峰所在时间段及负荷分布情况确定,白天空调的使用时间D=10h,夜晚制冰的时间N=10h。

总的制冷量∑Q=1034.5KW=RH。 则其主机制冷工况的容量为:

(1+0.08)R2=R2=RH+Q=9004*=572.02KW

D+N*h10+10*0.77.5 蓄冷设备容量确定

由《蓄冷空调实用技术》一书中可知部分蓄冷策略主机优先模式下其蓄冷设备容量可按下式确定:

Qi =N*R1=N*R2*η 7-3

式中:

Qi ——蓄冷设备蓄冷量(KWh); N——夜间蓄冰时间(h);

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R1——制冷机组在夜间制冷工况下制冷量(KW); R2——制冷机组在白天空调工况下制冷量(KW); η——压缩机容量变化率,一般为0.65-0.70。

在设计高峰负荷时,从蓄冷设备融冰供冷量为:

Qimax=Qmax- R2 7-4

式中:

Qimax——设计高峰时最大融冰供冷量(KW); Qmax——建筑物高峰设计负荷(KW); R2——制冷机组在空调工况下制冷量(KW);

其蓄冷设备容量为:

Qi =N*R1=N*R2*η=10*519.96*0.7=36据此,选择BAC生产的YSBABAS15CEES双工况螺杆式冷水机组两台,制冰工况制冷量为559 kW,数据如表7.3。

表7.3双工况机组性能参数

性能 空调制冷量(kW) 冷量调节范围 机组宽度(mm) 蒸发器水流量(m3/h) 蒸发器水侧阻力(kPa) 蒸发器进出水管径(mm)

参数 559 15%~100% 1064 134 91 150

性能

蓄冰制冷量(kW) 机组长度(mm) 机组高度(mm) 冷凝器水流量(m3/h) 冷凝器水侧阻力(kPa) 冷凝器进出水管径(mm)

参数 390 4325 2000 149 72 150

7.5.1蓄冰设备的选择

蓄冷槽体积的计算:V=

式中:

Qi*bq 7-5

V—— 蓄冷槽体积m3;

Qi——蓄冷设备容量(kWh);

b——容积膨胀系数,对于水蓄冷b≈1.0,对于冰蓄冷b≈1.05-1.15; 蓄冷装置采用室内布置,按GAC生产的TSC-96B型蓄冰盘管进行设计计算,其性能参数如表7.4:

表7.4 TSC-96B型蓄冰盘管主要性能参数

性能 总蓄冷能力(kW) 水容量(l)

6140 参数 670

性能 潜热蓄冷能力

(kW) 乙二醇溶液容量

561 参数 338

性能 显热蓄冷能力

(kW) 工作压力(MPa)

0.6 参数 100

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(l)

直径(mm)

由以上数据选用杭州三泰公司生产的DYN-425卧式蓄冷槽2个,其数据如表3.5。

表7.5 蓄冰槽部分参数表 标准容积储冰罐外径D(mm) (m3) 25 3000 250 9.9 进出口法兰FL(mm) 载冷剂体积(m3) 2261 高(mm) 2566 接管管径(mm) 65

7.5.2所需蓄冰盘管数

蓄冷装置采用室内布置,按GAC生产的TSC-96B型蓄冰盘管进行设计计算,其性能参数如表7.4:

表7.6 TSC-96B型蓄冰盘管主要性能参数

性能 总蓄冷能力(kW) 水容量(l) 直径(mm)

6140 2261 参数 670

性能 潜热蓄冷能力

(kW) 乙二醇溶液容量

(l) 高(mm)

2566

接管管径(mm)

65

按释冷输出温度5.8℃及有效释冷时间12h,查得恒定平均释冷率为158kW。

561 参数 338

性能 显热蓄冷能力

(kW) 工作压力(MPa)

0.6 参数 100

7.5.3所需乙二醇的量

乙二醇的量:

V乙二醇=0.1*V槽+0.25V管 =0.1* 66.4+0.25*[406.1/(3600*15)*2*40] =6.79t

7.6板式换热器的选型

板式换热器按制冷机组供冷工况制冷量和蓄冰筒的释冷量一起进行配置, 所需换热面积计算式如下:

F=Q/(βK Δtm) (7-4)

式中 F——换热器面积,m2;

Q——流经换热器的热量,kW;

K——总换热系数;

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Δtm——对数温差,℃。

流量计算式如下:

L=Q/(ρcp Δt) (7-5)

式中 L——溶液流量,m/h; ρ——溶液密度,kg/ m3; cp——溶液比热,kJ/kg;

3

Δt——溶液进出温差,℃。

7.6.1制冷板换的选型

先确定制冷板换的换热系数,换热板高温侧进出口温度分别为-2℃、-7℃,低温侧进出口温度分别为-9℃、-4℃。所以取换热温差为5℃。

换热板面积计算: 将数据代入式7-4,则

F=Q/(βK Δtm) =1129/(1*4000*0.8) =234m2

流量计算:

把数据代入7-5式得:

L=Q/(ρcp Δt) =1129/(1.42*3.692*5) =221 m3/h

由F=234 m2和L=211 m3/h,选择舒瑞普公司生产的板式换热器GX-91,具体参数见表7.5。

表7.7 制冷板式换热器性能参数表

性能

最大传热面积(m2) 最大长度(mm)

参数 320 3200

性能 最大流量(m3/h) 宽度(mm)

参数 300 626

性能 接口尺寸(mm) 高度(mm)

参数 150 2390

7.6.2融冰板换的选型

根据设计,融冰板换高温侧进出口温度为12℃、7℃,低温侧进出口温度为4℃、9℃。换热板面积计算:

将数据代入式7-4,则

F=Q/(βK Δtm) =1200/(0.8*4500*0.8)

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=256m2

流量计算:

把数据代入7-5式得:

L=Q/(ρcp Δt) =1200/(1.42*3.692*5) =223 m3/h

由F=256 m2和L=223 m3/h,选择舒瑞普公司生产的板式换热器GX-91,具体参数见表7.6.

表7.8 制冷板式换热器性能参数表

性能

最大传热面积(m2) 最大长度(mm)

参数 330 3300

性能 最大流量(m3/h) 宽度(mm)

参数 350 626

性能 接口尺寸(mm) 高度(mm)

参数 150 2390

7.7制冷乙二醇泵的选型

扬程计算:管路压降按每m 管长0.06~0.15kPa计算。溶液泵扬程按下式计算:

H0.1RcRsRcs (7-6)

式中 H——泵的扬程,m;

Rc——蒸发器压降,kPa; Rs——管路压降,kPa; Rcs——板换压降,kPa。

代入数据,得:

H0.1RcRsRcs

0.1910.153660

20.5m

由上表知扬程H=20.5m,流量为双工况机组蒸发器流量134 m3/h。由于选择水泵时扬程和流量都要附加10%,则应选择扬程大于23m,流量大于147 m3/h乙二醇泵,在乙二醇管路中,为避免溶液的泄漏,保障安全可靠运行,通常选择G型管道屏蔽电泵。所以此工程选择KLW150-400A型泵两台,具体性能参数如表7.6。

表7.9 乙二醇泵的性能参数

性能 额定流量(m3/h)

长度(mm)

参数 200 780

性能 额定扬程(m) 宽度(mm)

参数 42 550

性能 进出管径(mm) 高度(mm)

参数 125 1140

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7.8融冰乙二醇泵的选型

扬程计算同上节,H=16m 水流量计算式如下:

LQj3.83Δt

379

3.834.481 m3/h

由上表知扬程H=16m。由于选择水泵时扬程和流量都要附加10%,则应选择扬程大于18m,流量大于90 m3/h乙二醇泵,同上,通常选择G型管道屏蔽电泵。所以此工程选择上海人民电机厂生产的KLW160-400A两台,具体性能参数如表7.7。

表7.10 乙二醇泵的性能参数

性能 额定流量(m3/h)

长度(mm)

参数 100 700

性能 额定扬程(m) 宽度(mm)

参数 20 425

性能 进出管径(mm) 高度(mm)

参数 125 930

7.9冷冻水泵的选择

根据前面的水力计算来选择合适的冷冻水泵。

水泵扬程计算式如下式:

H0.1Δpy+Δpj+Δpm (7-7)

式中 H——水泵扬程,m;

Δpy——管段的沿程阻力损失,kPa; Δpj——管段的局部阻力损失,kPa; Δpm——设备阻力损失,kPa。

由于供回水管路水力损失基本相似,则代入数据,得:

H0.1Δpy+Δpj+Δpm

0.1277.38052 36.7m

水流量按基载机组计算,由于一台机组对应一台冷冻水泵,则流量为基载机组蒸发器流量105 m3/h,

按板式换热器,则水流量计算式如下:

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L=Qj/(4.2*Δt) =1129/(4.2*5)

188 m3/h

让板换对应两台冷冻水泵,则单台水流量为94 m/h,由于两者相差不大,则按大的选取。则都附加10%后,应选择扬程大于40m,流量大于112 m3/h的泵,所以此工程选择靖江精达机电泵阀有限公司生产的KLW200-400B型水泵两台,具体性能参数如表7.9。

表7.11 冷冻水泵的性能参数

性能 额定流量(m3/h)

长度(mm)

参数 174 1830

性能 额定扬程(m) 宽度(mm)

参数 38 730

性能

参数

3

进出管径(mm) 150-12

5

高度(mm)

715

7.10冷却水泵的选型

具体选型

同冷冻水泵计算相似,由上表数据计算出扬程为34.5m,水流量按基载机组计算,由于一台机组对应一台冷却水泵,则流量为基载机组冷凝器流量126 m3/h,水流量按双工况机组计算,则流量为149 m/h。应取大的。

同理,应选择扬程大于39m,流量大于165 m3/h的泵,所以此工程选择靖江精达机电泵阀有限公司生产的KLW125-125两台,具体性能参数如表7.11。

表7.12 冷冻水泵的性能参数

性能 额定流量(m/h)

长度(mm)

3

3

参数 160 1585

性能 额定扬程(m) 宽度(mm)

参数 20 660

性能 进出管径(mm) 高度(mm)

参数 150-125 680

7.11 冷冻水补水系统的选型计算

空调冷、热水在运行过程中,由于各种原因漏水通常是难以避免的。为保证系统的正常运行,需要及时向系统补充一定的水量。

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7.11.1 系统补水量

系统的补水量可按系统水量的2%取值。

7.11.2 补水点及补水泵的选择

空调水系统的补水点,宜设置在循环水泵的吸入段,本系统冷冻水循环泵扬程为181KPa,环路总损失约为150.8KPa,补水压力低于补水点压力,设置补水泵。补水泵流量取补水量的3倍,即0.38×3 = 1.174m3 ;补水泵扬程应保证补水压力比系统静止时补水点压力高30~50KP。本系统冷、热水合用补水泵,故采用一备一用。 型号:IS125-100-250 转速:2900 r/min 流量:240 m3/h 扬程: 0.098 MPa 电机功率:75kW 汽蚀余量:5.0 m 重量 :44.5 Kg 电动机电压:380 V 泵的具体情况见该泵的说明书。

7.12冷却塔的选型

冷水机组的冷却水量以双工况机组的冷凝器流量149m3/h,进行冷却塔的选择时按下式计算:

LcL

1.15149 171 m3/h

冷却水的进出水的温度为t2=32℃与t1=37℃。所设计的郑州市地区的室外湿球温度为27.5℃。根据冷却塔样本的选取山东双一集团生产的型号为DFH-175的冷却塔三台,并置于建筑的楼顶屋面之上。具体性能参数如表7.12。

表7.13 冷却塔的性能参数

性能 循环水量(m3/h) 出水管径(mm) 长度(mm)

参数 175 200 2580

性能 塔体管径(m) 溢水管径(mm) 宽度(mm)

参数 4.2 50 3590

性能

参数

进水管径(mm) 125×2 补水管径(mm) 高度(mm)

50 3960

7.13分集水器的设计 7.13.1分集水器的介绍

集水器和分水器实际上是一段大管径的管子,只是在其上按设计要求焊接上若干不

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同管径的管接头。一般是为了便于连接通向各个环路的许多并联管道而设置的,分水器用于供水管路上,集水器用于回水管路上,在一定程度上也起到均压作用。集水器和分水器的直径,可按并联接管的总流量通过集水器和分水器时的断面流速V=0.5~0.8m/s来确定。流量特别大时,允许增大流速,但最大不宜超过2m/s。集水器和分水器都用无缝钢管制作。选用的管壁和封头板的厚度以及焊接作法应按耐压要求确定。集水器和分水器应设温度计、压力表,底部应有排污管接口,一般选用DN40,两者之间应设均压管,配管间距应考虑两阀门手轮之间便于操作。

7.13.2分集水器的计算

确定分水器和集水器的原则是使水量通过集管时的流速大致控制在0.5~0.8m/s范围之内。分水器和集水器一般选择标准的无缝钢管(公称直径Φ200~Φ500)。 分水器和集水器的尺寸

供回水集管上的各管路均应设置调节阀和压力表,底部应设置排污阀或排污管(一般选用DN40),供回水集管的管径按其中水的流速为0.5~0.8 m/s范围确定。管长由所需连接的管的接头个数、管径及间距确定,两相邻管接头中心线间距为两管外径加120mm,两边管接头中心线距集管断面宜为管外径加60mm。 分水器的选型计算

取其中的流速为0.7m/s,循环水量为112m3/h

由公式πd2v/4=qv,可计算缸体内径为238mm,拟选用Φ300的无缝钢管。它的型号参数见表8-1。

表7.14分水器型号参数 筒体直径 D(mm) 300

集水器的直径、长度、和管间距与分水器的相同,只是接管顺序相反。 根据以上原则,分水器和集水器选择Φ300,长度为1500mm。

封头高度 h(mm) 100 排污管规格dp(mm) 50 疏水管规格ds(mm) 25 7.13 实际运行控制

工程采用分量蓄冷并制冷机组优先供冷的策略,在实际运行中,当夏季负荷较大时,可按此控制。当在负荷较小时,如果还按照空调设计日的部分蓄冷设计的主机优先

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的模式来的话,将是非常不经济的,完全达不到冰蓄冷空调系统节约运行费用的目的。所以在过度季节应采用优化控制的运行策略:在电价平段使制冷机满负荷运行,在电价峰段使制冷机停开几个小时,充分利用蓄冷槽的在夜间所蓄的冷量进行供冷。这样就在运行上进行优化控制,从而大大节省了运行费用。

第八章 方案的比较及经济分析与结论

8.1 方案设计

现设计三种方案,进行比较,以体现冰蓄冷空调的经济性: 方案一:螺杆水冷式冷水机组

方案二:螺杆水冷式双工况冷水机组+蓄冰设备 方案三:螺杆风冷式双工况冷水机组+蓄冰设备

8.2方案分析

方案一:螺杆水冷式冷水机组 (1)设备选择: 机组选择:

由 Qmax=875.8KW,选用2台重庆嘉陵制冷LSBLG494型号的螺杆冷水机组,Qo=494KW=424040kcal/h,压缩机功率120KW,制冷剂R22,充入量130kg,冷却水量106m3/h,冷冻水量85m3/h。

冷水泵:L=85m3/h 2台 冷却水泵:L=106m3/h 2台 冷却塔: L=106m3/h 2台 (2)设备初投资计算:

1螺杆冷水机组2台:单价0.8元/kal/h, Q=424040kal/h/台 ○

C1=0.8*2*424040=67.85万元

2冷冻水泵2台:单价0.8万元/100m3/h, L=85m3/h/台 ○

C2=2*0.8*0.85=1.36万元

3冷却水2台:单价:0.8万元/100m3/h,L=106m3/h/台 ○

C3=2*0.8*1.06=1.696万元

4冷却塔2台:单价:80元/KW, Q=494KW ○

C4=80*2*494=7.904万元 5自控投资:单价:90元/KW ○

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C5=90*2*494=8.9万元

6电力投资: 单价:280元/KW(总功率按照3.5台压缩机的功率计) ○

C6=280*3.5*120=11.76万元 7设备运杂、安装、调试费用: ○

C7=0.12*(C1+C2+C3+C4+C5+C6)=0.12*99.47=11.94万元 8用电增容费用:单价:1000元/KW ○

C8=1000*3.5*120=42万元 用电集资费用: 单价:1600元/KW

C9=1600*3.5*120=67.2万元

总投资:C=C1+C2+C3+C4+C5+C6+C7+C8+C9=220.62万元 (3)运行费用(部分负荷运行系数为0.8):

1按折算峰值电价1.04元/KWh,1年运行22400h,则: ○

NR=0.8*1.04*2240*3.5*120=78.28万元 2电价1.12元/KWh,则: ○

NR=0.8*1.12*2240*3.5*120=84.3万元

方案二:螺杆水冷式双工况冷水机组+蓄冰设备 (1)设备初投资:

螺杆双工况冷水机组2台,单价:0.8元/kal/h,Q=354KW/台=303866.72kal/h/台

C1=2*0.8*303866.72=48.62万元

1蓄冰装置:单价:150元/KWh,QI=3499.3112KWh ○

C2=150*3499.3112=52.5万元

2冷冻水泵2台:单价:0.8万元/100m3/h,L=61m3/h ○

C3=2*0.8*0.61=0.975万元

3冷却水泵2台:单价:0.8万元/100m3/h,L=76m3/h ○

C4=2*0.8*0.76=1.216万元

4初级溶液泵2台:单价:1.125万元/100m3/h,L=133m3/h, ○

C5=2*1.125*1.33=3万元

5次级溶液泵2台:单价:1.125万元/100m3/h,L=165m3/h, ○

C6=2*1.125*1.65=3.7125万元

6板式换热器:单价:160元/KW,Qmax=875.8KW ○

C7=160*875.8=14.1万元

7冷却塔2台:单价:80元/KW,Q=354KW ○

C8=2*80*354=5.664

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8乙二醇溶液:单价:0.8万元/t,M=6.79t ○

C9=0.8*6.79=5.68万元 9自控投资:单价:90元/KW, ○

C10=2*90*354=6.372万元 10电力投资:单价:280○

N=7*56=392KW

C11=280*392=10.976万元 11设备运杂、安装、调试费用: ○

C12=0.12*(C1+C2+C3+C4+C5+C6+C7+C8+C9+C10+C11) =0.12*152.82=18.34万元 12电力增容费用:单价:1000元/KW ○

C13=1000*392=39.2万元 13电集资费用:单价:1600元/KW ○

C14=1600*392=62.72万元

总投资:C=1.12*C12/0.12+C13+C14=20.5408+39.2+62.72=273.08万 (2)运行费用(部分负荷运行系数为0.8):

1按峰谷比4:1计:折算峰值电价1.04元/KWh,谷时电价0.28元/KWh ○

按 5台蓄冰工况下的压缩机功率计,N蓄冰=5*56=280KW,

SR1=0.8*0.28*9*30*3*280=5.08万元;按5台空调工况下的压缩机功率计, N制冰+融冰=5*74=370KW,SR2=0.8*1.04*2240*370=68.96万元。 SR=SR1+SR2=5.08+68.96=74.04万元

2按峰谷比3:1计:折算峰值电价0.96元/KWh,谷时电价0.35元/KWh, ○

SR1=0.8*0.35*9*30*3*280=6.35SR=SR1+SR2=70.01万元

方案三:风冷式螺杆冷水机组+蓄冰设备

(1)、机组及设备选择:选择2台风冷式螺杆冷水机组,其它冷冻水泵、溶液泵、蓄冰装置、板式换热器、乙二醇溶液、自控设备同方案二。 (2)、初投资计算:

1风冷式螺杆冷水机组2台:价格按水冷式的1.5倍计,即: ○

C1=1.5*48.62=72.93万元 2其它设备投资额同方案2,即: ○

C2=93.22万元

3电力投资费用:单价:280元/KW, 功率按水冷式机组的1.5倍计, ○

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元/KW,总功率按7台蓄冷工况时的压缩机功率计,即

万元,SR2=0.8*0.96*2240*370=63.66万元,

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即 N=1.5*392=588KW,C3=280*588=16.464万元 4设备运杂、安装、调试费用: ○

C4=0.12*(C1+C2+C3)=0.12*182.614=21.914万元 5电力增容费用:单价:1000元/KWh ○

C5=1000*588=58.8万元 6电集资费用:单价:1600元/KWh ○

C6=1600*588=94.08万元

总投资C=C1+C2+C3+C4+C5+C6=357.408万元 (3)、运行费用(部分负荷运行系数为0.8):

1按峰谷比4:1计:折算峰值电价1.04元/KWh,谷时电价0.28元/KWh ○

N蓄冰=1.5*280=420KW,SR1=0.8*0.28*9*30*3*420=7.63万元; N制冰+融冰=1.5*370=555KW,SR2=0.8*1.04*2240*555=103.44万元, SR=SR1+SR2=111.07万元。

2按峰谷比3:1计:折算峰值电价0.96元/KWh,谷时电价0.35元/KWh, ○

SR1=0.8*0.35*9*30*3*420=9.53万元,SR2=0.8*0.96*2240*555= 95.48万元,SR=SR1+SR2=105万元。

8.3 方案比较(采用价值分析法)

价值工程,是运用集体智慧和有组织的活动,着重对产品进行功能分析,使之以最低的成本,可靠地实现产品必要的功能,从而提高产品价值的一套科学的技术经济分析方案。这里的价值(V)是功能(F)和实现这一功能所耗费的成本(C)的比值,即

V=FC 8-9

计算不同方案的价值功能指数(Vi)取其最大值为最佳方案。 (1)功能重要度系数(fi)计算(4分制)

fi=si 8-10

åsi 功能是对象能够满足某种要求的一种属性。就冷源方案进行功能分析,其功能可大致归纳为①使用安全可靠②机房面积省③使用寿命长④便于维护管理⑤环保效果好⑥社会效益好。显然这6种功能,其重要性不可相提并论,于是就要采用功能重要度系数fi,既各功能对总功能指数影响的权重。这里对fi值采用4分制一对一比较打分法。各

si功能累计得分为si,功能重要度系数fi=,计算结果见表8.6。

åsi表8.6 功能重要度系数(fi)计算表(4分制) 一对一打分 功能 使用安机房面使用寿便于维环保效社会效全可靠 积省 命长 护管理 果好 益好

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累计得功能重要分si 度系数fi 河北工程大学毕业设计(论文)

使用安全可靠 —— 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 15 13 11 9 5 60 0.25 0.217 0.183 0.15 0.083 0.117 1.00 机房面积省 1 使用寿命长 1 便于维护管理 1 —— 3 1 1 1 1 —— 3 1 1 1 —— 1 1 环保效果好 1 社会效益好 1 总计 —— 1 3 —— 7 (2)功能得分(ti)与功能评价系数(Fi)的计算(10分制)

各功能评分(ti)采用10分制。某方案该项功能最佳得分10分,其余两方案对比该方案打分。某方案累计功能得分Ti= fi×ti ,功能评价系数

Fi=TiåTi 8-11

计算结果见表8.7。

表8.7 功能得分与功能评价系数(Fi)的计算表(10分制) 各功能及其重要度系数 评价 对象 使用安全 可靠性机房面使用寿积 命 便于维护 环保效社会效功能累计 功能评价系果 益 得分Ti 数Fi 管理省0.217 长0.183 好0.083 好0.117 0.250 0.15 10 7 8 10 10 8 10 8 8 3 10 9 0 10 8 方案1 5 方案2 10 方案3 9 总计 7.415 9.049 8.333 0.235 0.365 0.336 24.797 1 (3)成本分析及成本指数Ci

由上表中的3种方案的初投资和运行费,得各方案的成本Bi=初投资费+年运行费。各方案的成本Bi及成本指数Ci计算结果见表8.8 。成本指数(Ci=Bi括号中的数据

åBi为峰谷比为4:1时的费用)。

表8.8 成本Bi及成本指数Ci计算 初投资/万元 运行费/万元 27.96(30.11) 41.26(40.3) 61.89(60.54) 合计(Bi)/万元 成本指数Ci 方案1 185.6432 方案2 273.08 方案3 357.408 213.6 (215.75) 0.225(0.228) 314.34(313.38) 0.332(0.331) 419.29(417.95) 0.443(0.441)

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(4)价值指数Vi计算及方案评价

各方案价值指数计算结果见表8.9。价值指数Vi=计算项目 方案1 方案2 方案3 功能评价系数Fi 0.235 0.365 0.336 成本指数Ci 0.225(0.228) 0.332(0.331) 0.443(0.441) Fi。 Ci表8.9 价值指数计算 价值指数Vi 1.04(1.34) 1.09(0.917) 0.752(0.755) 由上表可知: V2>V1>V3,方案2最好。由于再这里还没有算进政府的鼓励措施,同时冰蓄冷空调系统具有一定的社会效益和环保效益,如果计入,方案2的价值指数将回更大,所以应采用方案2。

8.4 冰蓄冷系统的回收年限

(1)冰蓄冷系统的回收年限计算方法

冰蓄冷空调经济评价范围包括整个蓄冰空调系统与整个常规空调系统的比较,本设计采用简单静态经济评价方法,相应的评价指标为投资回收期:

n=SC-NC 8-12

NR-SR式中:

SC——蓄冷系统的投资; SR——蓄冷系统的运行费用; NC——非蓄冷系统的投资; NR——非蓄冷系统的运行费用。

(2)用方案1与采用方案2进行比较的回收年限为:

1采用电价比3:1的回收年限:NC=220.62万元,NR=78.28万元,SC=273.08万○

元,SR=70.1万元,带入上式得静态回收年限n=6.4年;

2采用电价比4:1回收年限:NC=220.62万元,NR=84.3万元,SC=273.08万元,○

SR=74.04万元,带入上式得静态回收年限n=5.2年。

8.5 结论和建议

采用冰蓄冷技术虽然其初投资多,但在电价比为3:1时,采用折算电价计费时其回收年限有6.4年,在电价比为4:1时,采用折算电价计费时其回收年限有5.2年,这还没有算进政府的鼓励措施,所以回收年限有望进一步缩短。所以采用冰蓄冷空调技术对用户和电力公司来说是经济实惠的。为了推广冰蓄冷,电力部门应加大优惠政策;同时可以考虑冰蓄冷空调技术与低温送风技术相结合,将提高冰蓄冷空调系统的经济性。

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第九章 空调系统的消声、减振措施

9.1 空调系统的消声

随着人们生活水平的提高,空调使用得到普及,但对于设有空调等建筑设备的现代建筑,在室外及室内两个方面都可能受到噪声和振动源的影响,所以在空调设计中空调系统的消声和减振设计是重要一环,它对于减小噪声和振动,提高人们大额舒适感和工作效率有着重要的意义。

空调系统中的噪声源主要有通风机、空调设备、冷热源设备、冷却塔、空调系统风管等,其中以空调制冷设备产生的噪声影响最大。噪声主要包括空气动力噪声、机械噪声等。其中空气动力噪声包括涡流噪声和旋转噪声,涡流噪声是叶片在空气中旋转沿叶片厚度方向形成压力梯度变化,引起涡流及气流紊流而产生的宽频带噪声;旋转噪声是旋转叶片经过某点时,对空气产生周期性压力,引起空气压力和速度的脉动从而向周围环境辐射的噪声。机械的噪声可能是由通风机的不平衡受到破坏而引起的旋转部件不平衡造成的,也可能是由轴承的装配不好或受到损坏而造成的。

空调系统消声设计应考虑噪声的频谱特性、室内允许的噪声标准、通风机噪声、风管中产生的气流噪声和从风管管壁传入风管内的噪声、风管系统噪声的自然衰减、消声器的声衰减量以及隔声室的隔声量等。

控制空调通风系统中噪声的最有效的措施是降低通风机的噪声。首先要选择高效节能,低噪声性能的通风机,在满足风量风压的前提下,适当选择转数低的风机,降低其空气动力噪声。其次是选用合理的轴承,提高装备精度,严格检验叶轮的动平衡和静平衡,降低风机的机械噪声。再次,通风机进出口的管道不得急剧转弯,通风机进出口处的管道应装柔性接管,其长度为150~250mm,一般不宜超过350mm。

为减少空调系统消声和隔振处理及降低被空气调节房间噪声的困难,应尽可能的减少噪声源的噪声。降低噪声一般应注意到声源,传声途径和工作场所的吸声处理三个方面,上面讲到了在声源处的一些措施,除此之外,就是在通风管道上暗装消声器了,这样也可以起到很大的效果. 为此,在进行空气调节系统设计及选择通风设备时应注意:

1.在空调装置的送风口处,装设柔性软接管,消声静压箱、消声器; 2.在送风管气流稳定的管段上装设微孔板消声器,消声弯头,消声箱;

3.风管管路急剧转弯处装设带导流叶片的风管弯头。合理使用三通等部件进行噪声自然衰减;

4.穿墙的风管周围,必须用麻丝等纤维材料填充密实,然后在外表面用水泥沙浆抹平;

5.管道的吊架与楼板之间应该设防振橡胶等隔震连接;

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6.垂直与水平风管的防震,对于低速风管且出口有良好防震软接管者,可以不考虑风管吊架与支撑的防震,当风速较大而建筑噪声控制严格的场合,应考虑风管防震;

7. 在满足条件允许的情况下尽量使用离心风机,风机出口应设软接头,出口调节阀应在软接头后,以免风机振动使风门产生附加振动;

8.应将风量大的系统分成若干小系统,选用高效率、低噪声的通风机;

9.风量一定时,尽量降低风管系统的压力损失及选用转速低的风机。必要时可用双风机;

10.阀门,分支管三通等部件需采用较厚的钢板。弯头及分支管三通等气流急剧转弯处,宜装设导流叶片。对于消声要求严格的房间,连接风口的支管上最好不设调节阀;

11.在设备用房尽量做到消声处理;设备电机尽量选用低噪型;设备安装要考虑防震措施;风管材质尽量采用吸声材料;

12.合理使用弯头、三通等部件进行噪声自然衰减; 13.增加管壁厚度,或与保温层处理结合,增加其隔声量。

9.2 空调系统的减振

空调系统的噪声除了通过空气传播到室内外,还能通过建筑物的结构和基础传播,例如:转动的风机,和压缩机所产生的振动可以直接传给基础,并以弹簧性波的形式从机器基础沿房屋结构传到其它房间,又以噪声的形式出现,因此,对空调系统振动机构削弱将能有效的降低噪声。削弱由机器传给基础的振动是用消除它们之间的刚性连接来实现的,即在振源的和它的基础之间安设避振构件(如弹簧减振器或橡皮软木等),可以使从振源传到的振动得到一定程度的头减弱。 在振源和它的基础之间安装弹性构件,可以减轻振动力通过基础传出,也可以在仪器和它的基础之间安装弹性构件来减轻外界振动对仪器的影响。在设计和选用隔振器时候,应注意以下几个问题:

1.当设备转速n >1500r/min时,宜选用橡胶,软木等弹性材料块或橡胶隔振器;设备转速<1500r/min时,宜用弹簧隔振器;

2.隔振器承受的荷载不应该超过允许工作荷载;

3.选择橡胶隔振器时,应考虑环境温度对隔振器压缩变形量的影响,计算压缩变形量宜按制造厂提供的极限压缩量的1/3~1/2采用。橡胶隔振器应尽量避免太阳直接照射或者油类接触;

4.为了减少设备的振动通过管道的传递量,通风机和水泵的进出口通过隔振软管与管道连接。

第十章 管道的阀门、保温及防腐

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空调管路系统保温的目的:一是为了减少管道系统的热损失(或冷损失),二是为了防止冷管路表面结露。

空调管路防腐的目的是防止金属表面的外部腐蚀并保护好涂料层。

10.1 管道的保温

一、空调管道在下列情况下要保温:

1.不保温冷、热损耗量大,且不经济;

2.由于冷,热损失使介质温度达不到要求温度,从而达不到规定的室内参数; 3.当管道通过要求参数严格的空调房间,由于管道散出的冷热量对室内参数有不利影响;

4.防止管道的冷表面结露或防止管道热表面造成可燃物燃烧。 二、保温材料的选用原则

应选用导热系数小,吸水率低,有一定耐高温性,具有一定抗老化及机械强度,并能有一定放火性能的保温材料,同时还应兼顾其经济性。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。因为玻璃棉具有耐酸,抗腐,不烂,不蛀,吸水率小,化学稳定性好,无味,价廉,寿命长,导热系数小,施工方便等特点.

冷冻水管的保温结构中应有一层防潮层,因为如果没有防潮层,大气中的水蒸气将和空气一起进入保温层,并且向温度更低、水蒸气分压力更低的内部渗透,直到冷冻水管外壁上。这时,在管壁、保温材料的内部将会出现凝结水,破坏保温材料的绝热性能。 三、 保温层厚度的选定

关于经济厚度,要考虑以下一些因素:

1.保温材料的类型及造价(包括各种施工、管理等费用); 2.冷(热)损失对系统的影响; 3.空调系统及冷源形式;

4.保温层所占的空间对整个建筑投资的影响; 5.保温材料的使用寿命。

通过对现有大量工程的实际调研,结合实际情况,本设计以下表作为经济厚度的参考,因此供回水管及风管的保温材料可以选用25mm厚的采用带有网格线铝箔帖面的防潮离心玻璃棉。

可按表10-1选用管道经济保温层厚度。

表10.1空调管道经济保温层厚度 (mm)

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材料 玻璃棉

风管 DN<100 20~25 25 空调水管 100<=DN<250 30 DN>=250 35~40 10.2 管道的防腐

1.选用耐腐蚀材料管道;

2.在金属表面覆盖保护层,在管道外表面涂防锈漆、机油、凡士林或覆盖搪瓷、塑料等耐腐蚀的非金属材料,用化学方法使钢铁表面生成一层细密稳定的氧化膜,使金属制品与周围腐蚀介质隔离;

3.系统的补水要先软化,系统的循环的水要先经过过滤后再使用,以减少对管道的磨损。

10.3 管道的阀门

10.3.1管道阀门的选型原则

表9.5 暖通空调管道阀门选型原则 项目 阀 门 选 型 设 计 序号 1 2 3 4 5 6 7 选型原则 冷冻水机组、冷却水进出口设计蝶阀; 水泵前蝶阀、过滤器,水泵后止回阀、蝶阀; 集、分水器之间压差旁通阀; 集、分水器进、回水管蝶阀 水平干管蝶阀; 空气处理机组闸阀、过滤器、电动二通或三通阀 风机盘管闸阀(或加电动二通阀) 一般采用蝶阀时,口径小于150mm时采用手柄式蝶阀(D71X、D41X);口径大于150mm时采用蜗轮传动式蝶阀(D371X、D341X)。 1 选用阀门的注意事项 2 3 4 5 给水管道上使用的阀门,应根

减压阀,平衡阀等必须加旁通; 全开全闭最好用球阀、闸阀; 尽量少用截止阀; 阀门的阻力计算应当引起注意; 电动阀一定要选好的。 需调节流量、水压时,宜采用调节阀、截止阀; 要求水流阻力小的部位(如水泵吸水管上),宜采用闸阀; 安装空间小的场所,宜采用蝶阀、球阀; 第 47 页

1 2 3 河北工程大学毕业设计(论文)

据使用要求按右列原则选型 4 5 水流需双向流动的管段上,不得使用截止阀; 口径较大的水泵,出水管上宜采用多功能阀 止回阀设置要求 1 止回阀设置要求 2 3 4 引入管上; 密闭的水加热器或用水设备的进水管上; 水泵出水管上; 进出水管合用一条管道的水箱、水塔、高地水池的出水管段上。 注:装有管道倒流防止器的管段,不需在装止回阀。 给水管道的下列部位应设置排气装置

3 1 2 间歇性使用的给水管网,其管网末端和最高点应设置自动排气阀。 给水管网有明显起伏积聚空气的管段,已在该段的峰点设自动排气阀或手动阀门排气 气压给水装置,当采用自动补气式气压水罐时,其配水管网的最高点应设自动排气阀。 10.3.2 阀门安装

水系统的阀门可采用闸阀、止回阀、球阀,对于大管路可采用蝶阀,选用阀门时,应和系统的承压能力相适应,阀门型号应与连接管管径相同。

阀门的作用一为检修时关断用,一为调节用。当需定量调节流量时,可采用平衡阀。平衡阀可以兼作流量测定、流量调节、关断和排污用。一般在下列地点设阀门:

1)、水泵的进口和出口;

2)、系统的总入口、总出口;各分支环路的入口和出口; 3)、热交换器、表冷器、加热器、过滤器的进出水管;

4)、自动控制阀双通阀的两端、三通阀的三端,以及为手动运行的旁通阀上; 5)、放水及放气管上; 6)、压力表的接管上。

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致 谢

在毕业设计过程中,我遇到了许多的困难,在解决这些困难的过程当中我得到了许多老师和同学的帮助,特别是我的指导老师孔力老师。如果没有孔力老师的悉心指导就没有我今天的设计,在此我向孔力老师表示我深深的谢意!

在这里我也要向张伟捷老师表示我深深的谢意,感谢他在百忙之中抽出宝贵的时间来对我的设计进行指导和评阅。在这炎热的夏季里希望我的真挚的谢意能给您带来一丝的凉意。

此外,我也要向研究生学长罗景辉以及赵亮等等表达感激之情,感谢你们在平日默默地为我们付出,在你们的耐心和细心的指导下,使我的毕业设计终于画上了圆满的句号。但由于知识水平的欠缺,还是存在很多缺点与不足,尤其是对冰蓄冷机房的设计以及各个阀件的位置与作用不是很清楚,存在很多不足,望老师谅解。

在设计收尾阶段,各位老师在审图过程中,帮我纠正了很多错误和细节性问题,在这里表示感谢。

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最后,我也要向那些在我四年的大学学习生活中和我一起风雨同舟走过的同学们,是你们的热情和鼓励使我渡过我一个又一个的难过,跨越了一个又一个障碍,因为有你们我的生活才如此美好。

现在临近毕业,希望老师们身体健康,同学们工作顺利。

学生:胡秋明

2013年5月31日

参考文献

[1] 陆亚俊,马最良,邹平华. 暖通空调[M]. 北京:中国建筑工业出版社,2004. [2] 严德隆,张维君. 空调蓄冷应用技术[M]. 北京:中国建筑工业出版社,1997. [3] 陆耀庆.实用供热空调设计手册[M]. 北京:中国建筑工业出版社,1993. [4] 龚光彩.流体输配管网[M]. 北京:机械工业出版社,2005.

[5] 陆耀庆.暖通空调设计指南[M]. 北京:中国建筑工业出版社,1996. [6] 建筑工程常用数据系列手册编写组.暖通空调常用数据手册[M]. 北京:中国建

筑工业出版社,2002.

[7] 区正源.实用中央空调设计指南[M]. 北京:中国建筑工业出版社,2007. [8] 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.

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附表

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