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空调设计计算书


办公楼空调制冷系统设计计算书

1 工程概述
本工程为杭州市××学院办公楼,砖混结构共三层,建筑面积 1381m2。底层为 教室和机房,二、三层为办公室、会议室等。业主已给出建筑平面图和各个房间的 功能,要求设计本办公楼的中央空调系统,实现每个有人员房间的夏季空调供冷。

2 设计依据
2.1 设计任务书 <<空调制冷课程设计提纲>> << >> 设计规范及标准 2.2 设计规范及标准 (1)采暖通风与空气调节设计规范(GBJ19-87 2001 版) (2)房屋建筑制图统一标准(GB/T50001-2001) (3)采暖通风与空气调节制图标准(GBJ114-88)

3 设计范围
(1)中央空调系统选型,空气处理过程的确定。 (2)组合式空气处理机、空调箱、风机盘管、送风口、回风口的选型,风管布置。 (3)冷冻机组、冷却塔、水泵、膨胀水箱的选型及水系统设计。

4 设计参数[1]
4.1 室外空气计算参数
空调 干球温度 35.7℃ 夏季 湿球温度 28.5℃ 温度 33℃ NNW 通风 主导风向 C 2.2m/s 100050Pa 风速 大气压力

4.2 室内空气设计参数及有关指标
夏季 房间名称
2 3

人员密度 相对湿(%) 60 60 60 60 p/m 0.15 0.7 0.5 0.1

新风量 m /h·p 30 25 20 20

允许噪声 dB(A) 55 40 50 50

温度(℃) 办公室 教室 会议室 走道及前厅 26 26 26 26

5 空调冷负荷计算 空调冷负荷计算
5.1 相关参数的选取 围护结构参数见下表[3][4]
结构类型 类型 石灰砂浆(20mm)加一砖半黏土实心砖墙(370mm) 外墙 总厚度 390 mm II 型墙 外窗 外门 普通钢窗 3mm 普通玻璃 单层 3mm 玻璃木门,结构修正 0.7 6.46 2.00 1.79 传热系数

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内外抹面(各 20mm)加一砖黏土实心砖墙(240mm) 内墙 总厚度 280 mm III 型墙 屋顶 加气混凝土保温屋面 编号(1) ≤0.8 1.97

其它的冷负荷相关参数:
房间 名称 办公室 教室 公议室 走道及前厅 劳动强度 极轻 极轻 极轻 轻 人员 群集系数 0.93 0.89 0.93 0.93 类型 暗装荧光灯,灯罩有孔 明装荧光灯,灯罩有孔 暗装荧光灯,灯罩有孔 一楼同教室,其它同办公室 照明
2

设备散热
2

功率 W/m 30 50 40 30

W/m 25 10 20 10

注: (1)电脑房、设备间、设备按实际发热量估算。 (2)室内保持正压,不考虑空气渗透引起的冷负荷。 (3)教室、会议室工作时段取上午 8:00 到 12:00,下午 13:00 到 16:00,办公室工作时段取上午 8:00 到晚上 21:00。 (4)除机房外全部房间和走道都设置了空调,不考虑内围护结构的传热。

冷负荷计算中所用到的公式 5.2 冷负荷计算中所用到的公式 5.2.1 人体冷负荷 人体显热散热形成的计算时刻冷负荷 Q,按下式计算:
Qτ=φnq1Xτ-T 式中 φ—群体系数; n—计算时刻空调房间内的总人数; q1—一名成年男子小时显热散热量,W; T—人员进入空调房间的时刻,点钟; τ-T—从人员进入房间时算起到计算时刻的时间,h; Xτ-T—τ-T时间人体显热散热量的冷负荷系数。

人体散湿形成的潜热冷负荷 Q(W),按下式计算:
Q=φnq2 式中 q2—一名成年男子小时潜热散热量,W; φ—群体系数。

5.2.2 人体湿负荷 人体散湿量 D(kg/h)按下式计算:
D=0.001φng 式中 n—房间人数; g—一名成年男子的小时散湿量,g/h。

5.2.3 灯光冷负荷 照明设备散热形成的计算时刻冷负荷 Qτ(W), 应根据灯具的种类和安装情况分 别按下列各式计算:
1.白只灯和镇流器在空调房间外的荧光灯
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Q=1000n1NXτ-T 2.镇流器装在空调房间内的荧光灯 Q=1200n1NXτ-T 3.暗装在吊顶玻璃罩内的荧光灯 Q=1000n0NXτ-T 式中 N—照明设备的安装功率,kW; n0—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; n1—同时使用系数,一般为 0.5-0.8; T —开灯时刻,点钟; τ-T—从开灯时刻算起到计算时刻的时间,h; Xτ-T—τ-T 时间照明散热的冷负荷系数。

5.2.4 设备冷负荷 设备散热引起的冷负荷 Q(W)按下式计算:
Q=10000qX 式中 q—设备散热量,kg/h; X—设备散热量的冷负荷系数 g/h; 其中设备散热量按每平米的设备散热量与空调面积估算。

5.2.5 新风冷负荷 新风全冷负荷 Qq(W)按下式计算:
Qq=mdmx(iw - in)/3.6 式中 md -- 夏季空调室外计算干球温度下的空气密度,1.13kg/m^3; mx -- 新风量,m^3/h; iw -- 夏季室外计算参数下的焓值,kJ/kg; in -- 室内空气的焓值,kJ/kg。 其中新风量 = 空调房间人数 * 房间中的人均新风量

5.2.6 新风湿负荷 新风湿负荷 Dx(kg/h)按下式计算:
式中 Dx=mdmx(dw-dn)0.001 mx -- 新风量,m^3/h; dw -- 夏季空调室外计算参数时的含湿量,g/kg; dn -- 室内空气的含湿量,g/kg。

5.2.7 外墙和屋面冷负荷 外墙和屋面冷负荷 CL(W)按下式计算:
式中 CL=FK((tl+td)Ka-tn) 2 F -- 外墙或屋面的面积,m ; 2 K -- 外墙或屋面的传热系数,W/(m ·℃) ; tl-- 冷负荷计算温度的逐时值,℃; td-- 温度的地点修正值, ℃; Ka-- 温度的由于外表面放热系数不同引起的温度修正系数;
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tn-- 室内设计温度,℃。

2.3.8 外窗冷负荷 该冷负荷可分为三部分: 直射冷负荷 CL(W),散射冷负荷 CL(W),传热冷负荷 CL(W),其中:
直射冷负荷 CL=FzCzDj,maxCcl 式中 Fz -- 窗玻璃的直射面积,m^2; Cz -- 窗玻璃的综合遮挡系数; Dj, max -- 日射得热因数的最大值,W/ m^2; Ccl -- 冷负荷系数。 散射冷负荷 CL=FsCzDj,maxCcl 式中 Fs -- 窗玻璃的散射面积,m^2。 传热冷负荷 CL=FK(tl -tn)。

5.3 冷负荷计算 使用鸿业冷负荷计算软件对各个房间进行冷、湿负荷计算。由于篇幅有限,附 录 1 只列出 101 教室的逐时负荷构成。下表列出同层面负荷最大出现时刻的各个房 间负荷数据。
房间内 空调面 房间号
2

房间 新风量 新风 冷负荷(W) 总冷负 荷(W) 湿负荷
3

人数 (人)

负荷最 冷负荷 大时刻 (W) (kg/h) 2.910 2.910 5.821 0.209 6.597 1.455 1.746 0.684 2.053 24.385 0.304 0.304 0.304 3.041 0.203 0.203 0.507 0.304

积(m )

(m /h)

101 教室 102 教室 103 电脑房 104 控制室 105 教室 106 休息室 107 接待室 109 男厕 走道及门厅 一层小计 201 办公室 202 办公室 203 办公室 205 会议室 206 藏书室 207 设备库 208 办公室 209 办公室

43.2 43.2 82.7 21.6 97.2 21.6 27.1 21.6 125.6 483.8 21.6 21.6 21.6 61.1 21.6 21.6 32.4 21.6

30 30 60 2 68 15 18 4 12 239 3 3 3 30 2 2 5 3

16 点 16 点 16 点 16 点 15 点 15 点 16 点 15 点 16 点 16 点 14 点 14 点 14 点 15 点 9点 13 点 13 点 13 点

6551 6551 13380 1754 14474 3316 3709 1247 6669 57651 1207 1207 1207 5580 1226 1230 1548 1236

750 750 1500 50 1700 375 450 120 240 5935 90 90 90 600 60 60 150 90

8061 8061 16122 537 18271 4030 4836 1290 2579 63787 967 967 967 6449 645 645 1612 967

14611 14611 29501 2291 32745 7347 8546 2537 9249 121438 2174 2174 2174 12028 1871 1875 3161 2203

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房间内 空调面 房间号
2

房间 新风量 新风 冷负荷(W) 总冷负 荷(W) 湿负荷
3

人数 (人)

负荷最 冷负荷 大时刻 (W) (kg/h) 0.304 0.304 0.304 0.684 0.811 7.881 2.027 0.304 0.203 10.267 0.507 0.608 0.608 0.684 1.369 17.892 50.158

积(m )

(m /h)

210 办公室 211 办公室 212 办公室 213 女厕 二层走道 二层小计 301 会议室 302 休息室 303 控制室 304 活动室 305 办公室 306 办公室 307 办公室 308 男厕 三层走道 三层小计 全楼总计

21.6 21.6 21.6 21.6 86.0 417.1 43.2 21.6 21.6 104.3 32.4 43.2 43.2 21.6 86.0 417.1 1318

3 3 3 4 8 75 20 3 2 60 5 6 6 4 8 114 428

13 点 13 点 13 点 14 点 16 点 14 点 15 点 14 点 14 点 10 点 13 点 13 点 13 点 13 点 16 点 14 点

1236 1236 1632 1556 2750 24058 4072 1398 1289 13003 1901 2645 3042 1692 3956 32998 114707

90 90 90 120 160 1870 400 90 60 1200 150 180 180 120 160 2540 10345

967 967 967 1290 1720 20097 4299 967 645 12897 1612 1935 1935 1290 1720 27300 291184

2203 2203 2600 2846 4470 44156 8371 2365 1934 25901 3513 4579 4976 2982 5676 60297 225891

6 系统方案及风量的确定
一层房间空间大,人员密集,冷负荷密度大,室内热湿比小。选择一次回风的 定风量单风道全空气系统。为节约能源和资投,只进行单参数的露点送风。二、三 楼人房间较小,选择风机盘管加新风系统,新风处理到同室内点等焓的状态,然后 同风机盘管的送风混合后送入室内[2]。 6.1 全空气系统的空气 空气处理过程 6.1 全空气系统的空气处理过程 一层全热冷负荷为 57.651kW,人体的散发的湿负荷为 6.77g/s(24.385kg/h)。 热湿比 8516,查焓湿图得送风温度为 17.4℃。 送、回风点的焓值分别为 hs=46.18kJ/kg,hn=58.85kJ/kg。焓差 12.67kJ/kg。 总送风量=3600 * 冷负荷/焓差=16381kg/h(13651m3/h)。

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总新风量为 5935m3/h,新风比 43.5%,回风量为 7716m3/h。混合点干球温度 30.3℃,湿球温度 24.2℃,焓值 hm=73.5kJ/kg。由于新风比很大,一层在某些部位 应设排风系统,本设计说明书中暂不涉及。 风机盘管加新风系统 空气处理过程 系统的 6.2 风机盘管加新风系统的空气处理过程 考虑到卫生和能效,选择处理后的新风和风机盘管处理过的空气混合后送入室 内的方案[2]。采用新风不负担室内负荷的方式,即将送入室内的新风处理到 90%相 对湿度的室内等焓点 l(见焓湿图)。即 hX = 58.85kJ / kg,干球温度为TX = 21.46℃。 下面以 201 为例计算风机盘管的处理状态和风量,201 房间在下午 14 点出现最 大负荷,此时参数为:全热 1207W,湿负荷 304g/h。取新风量为 90m3/h,分析空气 处理过程。 室内的热湿比为 14293kJ/kg,取送风温差为 8℃,室内状态点沿热湿比下降到 26-8=18℃即为送风状态点 S。hs=48.8kJ/kg,焓差 10.05kJ/kg。(送风温差也可 按混合点相对湿度 90%选取,本例选择先确定送风湿差,后效合相对湿度的方法) 总送风量=3600 * 冷负荷 / 焓差=432kg/h(360m3/h)。

风机盘管送风量=总送风量-新风量=270m3/h(276kg/h) 。 风机盘管空气出口温度为 16.8℃,可以处理。风机盘管的冷量即为房间的冷负 荷 1.207kw。由于没有找到给出显热比(SHF)的风机盘管样本,暂不对风机盘管处理
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的热湿比进行效合。 二层和三层各个房间的送风状态及送风量列于下表:
最大负 房间名称 荷出现 时刻 201 办公室 202 办公室 203 办公室 204 办公室 205 会议室 206 藏书室 207 设备库 208 办公室 209 办公室 210 办公室 211 办公室 212 办公室 213 女厕 二层走道 二层小计 301 会议室 302 休息室 303 控制室 304 活动室 305 办公室 306 办公室 307 办公室 308 男厕 三层走道 三层小计 14 点 14 点 14 点 14 点 15 点 9点 13 点 13 点 13 点 13 点 13 点 13 点 14 点 16 点 14 点 15 点 14 点 14 点 10 点 13 点 13 点 13 点 13 点 16 点 14 点 房间内 冷负荷 (W) 1207 1207 1207 1207 5657 1593 1252 1604 1292 1292 1292 1699 1556 3008 24058 4095 1398 1289 13261 1972 2778 3186 1699 4176 32998 送风 温差 焓 (℃) (kJ/kg) 8 8 8 8 8 7 7 8 8 8 8 8 8 8 8 8 7 8 8 8 8 8 8 48.8 48.8 48.8 48.8 45.55 50.9 50.68 48.22 48.94 48.94 48.94 49.39 46.88 48.65 46.16 49.09 50.71 45.39 48.75 49.08 49.3 47.23 48.1 (kJ/kg) 10.05 10.05 10.05 10.05 13.3 7.95 8.17 10.63 9.91 9.91 9.91 9.46 11.97 10.2 12.69 9.76 8.14 13.46 10.1 9.77 9.55 11.62 10.75 16.8 16.8 16.8 16.8 14.9 18.7 18.6 16.3 17 17 17 17.3 16.5 17.2 15.6 17.1 18.6 15.6 16.8 17.1 17.2 16.7 17.5 270 270 270 270 676 541 400 303 301 301 301 449 270 725 5348 568 340 415 1756 436 673 821 319 1005 6332 90 90 90 90 600 60 60 150 90 90 90 90 120 160 1870 400 90 60 1200 150 180 180 120 160 2540 焓差 (m3/h) (℃) (m3/h) (m3/h) 360 360 360 360 1276 601 460 453 391 391 391 539 390 885 7218 968 430 475 2956 586 853 1001 439 1165 8872 送风点 风机盘管 送风温度 风机盘管 送风量 风量 新风量 总送

注:对于 304 活动室,由于湿负荷太大,降低湿度要求来确定送风状态。

7 空调设备的选型及布置
7.1 全空气系统 7.1.1 各房间风量确定及风口的选型 按负荷计算各房间风量,确定风口数量及尺寸。送风选择四面吹方形散流器。 回风选择单层百叶回风口。送风散流器吼部风速取 3~3.5m/s,回风百叶风口风速
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取 4~5m/s。卫生间不回风。按房间大小及形状布置风口(见图纸) 。按各房间负荷 出现最大时刻选型,列于下表:
房间号 负荷(W)
3

101 6551 1551 4 18*18 3.32 876 2 10*30 4.06

102 6551 1551 4 18*18 3.32 876 2 10*30 4.06

103 13380 3168 8 18*18 3.40 1790 4 10*30 4.14

104 1754 415 2 14*14 2.94 234 1 8*20 4.06

105 14474 3427 8 20*20 2.97 1936 4 10*30 4.48

106 3316 785 2 18*18 3.37 444 1 10*30 4.11

107 3709 878 4 14*14 3.11 496 1 10*30 4.59

109 1247 295 1 16*16 3.20 0 0 -

走道 6669 1579 5 16*16 3.43 892 2 10*30 4.13

总计 57651 13649 38

送风量(m /h) 送风口数(个) 送风口型(cm) 吼部风速(m/s)
3

回风量(m /h) 回风口数(个) 回风口型(cm) 吼部风速(m/s)

7544 17

注:口型指吼部尺寸。

4.2 全空气系统的空气处理过程 对于室内温度取 27℃的房间: 送、回风点的焓值分别为 hs=47.7kJ/kg,hn=58.5kJ/kg。焓差 10.8kJ/kg。 对室内温度控制为 25℃的房间 hs=41.6 hn=52.8kJ/kg,焓差 11.2 kJ/kg 总送风量=3600 * 冷负荷/焓差。可以算出各房间的送风量。 计算过程参看附表()

.1.2 送、回风管的布置和管径的确定 风管用镀锌钢板制作,用带玻璃布铝箔防潮层的离心玻璃棉板材(容量为 48kg/m3) 保温, 保温层厚度δ=30mm。 按房间的空间结构布置送回风管的走向 (见 图纸) ,并计算各管段的风量。吊顶中留给空调的高度约为 1050mm。由于建筑空间 的局限,回风管干管安置在送风干管上部。根据教室内允许噪声的要求,风管干管 流速取 5~6.5m/s,支管取 3~4.5m/s 来确定管径(见图纸)。 7.1.3 最不利管路的压力损失 绘制全空气系统最不利环路的轴测图,标出各段标号、长度、流量、管径。镀 锌钢板粗糙度 K 取 0.15。列表计算压力损失(见附 2)[7],以来决定空气处理机组的 余静压。 相关计算公式及依据如下:
当量管径=2 * 管宽 * 管高 / (管宽 + 管高); 流速=秒流量/管宽/管高*1000000; 单位长度沿程阻力由流速,管径,K 查设计手册阻力线图; 沿程阻力=管段长度 * 单位长度沿程阻力; 局部阻力系数根据局部管件的形状查设计手册; 动压=流速^2 * 1.2/2; 局部阻力=局部阻力系数 * 动压; 总阻力=沿程阻力+局部阻力。

计算得沿程阻力为 59.98Pa,局部阻力为 143.30Pa。取法兰,软接头等其它阻 力约 50Pa,则组合式空气处理机组的余静压应为 250Pa。
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7.1.4 全空气系统空调机组的选型
3

全空气系统的总送风量为 13651m /h。总冷量为: 1.1*(房间内的冷负荷+新风冷负荷)=1.1 * 121.438=133.6kW 根据“清华同方”组合式空调机组样本选型,选择 ZKW15-JT-Z6。额定风量 15000m3/h,左式,六排管额定冷量 94.4kW,按新、回风混合温度为 30.3℃,进水 温度 7℃进行修正,冷量为 145.4kW。风量和冷量分别有 9%,和 8%的富余量。 机组取混合段+板粗过滤+袋中过滤+表冷段+垂直风机段的组合形式。机组 全长 3040mm。宽×高=1660mm×1510mm。风口尺寸及定位尺寸见图纸。 7.2 风机盘管加新风系统 7.2.1 各房间风机盘管的选型 选用卧式暗装风机盘管,因各房间所需处理的热湿比不同,实际选型中不可 能配齐所有满足湿度要求的风机盘管。所以参考某厂家产品样本,主要通过冷量对 风机盘管进行选型。吊顶中留给空调的高度约为 650mm。
名义风量 风机盘管
3

额定冷量 个数 (W)

高度 (mm)

出风口 所用房间 尺寸(mm) 201~204,206,207,209~211,213

(m /h)

FP-2.5

250

1580

14

246

130*430 二层走道*2,302,303 205*2,208,212,301*2,305,

FP-3.5 FP-5 FP-10

350 500 1000

2030 3090 5840

10 2 2

246 246 246

130*480 三层走道*2,308 130*580 130*880 306,307 304*2

注:以上机外余压都为 20Pa。

7.2.2 风管的布置和管径确定 选择方型四面吹散流器作为送风口、单层回风百叶作为回风口。统计如下:
名义风量 风机盘管 (m3/h) FP-2.5 FP-3.5 FP-5 FP-10 250 350 500 1000 个数 2 2 4 4 规格 14*14 16*16 14*14 14*14 口总数 44 20 44 44 格 450*150 500*150 600*150 900*150 口总数 14 10 2 2 送风口 送风口 同类送风 回风口规 同类回风 备注

各个房间安装独立的风机盘管,负荷大的房间安装 2 个。新风管干管布置在走 道中,新风支管在风机盘管的第一个出风口前与风管汇合。以新风干管风速取 4~ 6m/s,房间中管道取风速为 2~3m/s,来确定管径。走道中风机盘管安置在新风干 管下面,房间内的风机盘管与新风管同标高。具体定位尺寸见图纸。 7.2.3 新风机组的选型 二层新风量为 1870m3/h,新风所需冷量 20097W。根据某厂样本选择 BFD-2DX 吊顶式变风量系统作为新风处理机组。额定风量为 2000m3/h,额定冷量 25060W,风 量和冷量分别有 6.5%,20%的余量。机外余压 180Pa。
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3

三层新风量为 2540m /h, 新风所需冷量为 27300W。 根据样本选择 BFD-2.5DX 型。 额定风量 2500,额定冷量 31320W,风量比较接近,冷量富余 13%。机外余压 200Pa。 以上两机安置在走道西边的尽头,机组选择上出风型(即 BFP-DIII 型),以便 在干管下布置走道中的风机盘管。 机组高度都为 650mm,与吊顶式空余的高度正好相 当,风口和定位尺寸见图纸。

水系统的设计 8 水系统的设计
8.1 水系统方案的确定 水系统选择闭式等温变流量的形式,利用集水器和分水器之间的压差旁通阀调 节负荷。冷冻水从制冷机组出来后进入分水器后分三路,分别为一楼组合式空调机 组,二、三楼新风机组,二、三楼风机盘管。集分器回水后再由冷冻水泵泵入冷冻 机组的蒸发器。冷冻水泵前连接膨胀水箱。新风机组和风机盘管选择垂直异程,水 平同程的供回水方式。同层面的风机盘管水管从南向房间到北向房间绕一个回路同 程设置。 8.2 管路的布置和管径的确定 根据二、三层风机盘管布置,连接风机盘管的供、回、凝水管路(见图纸)。冷 冻水供回水管<DN50 时采用镀锌钢管; ≥50 时采用无缝钢管。 空调凝结水管采用 UPVC 管。 按冷冻水供回水 7/12℃计算流量,水泵压出口流速取 2.4~3.6m/s,吸入口取 1.2~2.1m/s,主干管流速取 1.2~4.5m/s,一般管道取 1.5~3m/s,闭式系统选表面当量 绝对粗糙度 K=0.2mm,确定主要管段流量、流速、管径。相关公式及依据如下:
冷量(W)=1.1 * 实际冷负荷(W); 1W=0.86kcal/h; 流量(kg/s)=冷量(kcal/h)/3600(s/h)/5(℃); 流速(m/s)=4*流量(kg/s)/0.001/3.14/管径(mm)^2; 比摩阻(Pa/m)根据 K、流速、管径查设计手册水力计算表。 凝结水管径按下表选取:
冷量(W) 凝水管径 DN ≤7Kw 20mm ≤7.1~17.6Kw 25mm ≤17.7~100Kw 32mm ≤101~176Kw 40mm

各主要管段冷冻水管及凝水管管径确定列于下表:
冷量 管段名称 (W) 水泵吸入主干管 水泵压出主干管 组合式空调箱水管 2F,3F 新风机干管 2F,3F 风机盘管 2F 新风机 3F 新风机 2F 风机盘管干管 3F 风机盘管干管 FP-2.5 风机盘管 FP-3 风机盘管 250000 250000 133600 52000 62762 22000 30000 26464 36298 1580 2030 (kcal/h) 215000 215000 114896 44720 53975 18920 25800 22759 31216 1359 1746 (kg/s) 11.94 11.94 6.38 2.48 3.00 1.05 1.43 1.26 1.73 0.08 0.10 DN(mm) 100 80 80 40 50 32 32 32 40 15 15 - 10 (m/s) 1.5 2.4 1.3 2.0 1.5 1.3 1.8 1.6 1.4 0.4 0.5 (Pa/m) 276 907 273 1523 621 784 1481 1176 757 244 371 40 32 32 32 32 32 32 20 20 实际渐缩到 DN15 实际渐缩到 DN15 按额定冷量计算 按额定冷量计算 管径按表冷器选 DN(mm) 流量 管径 流速 比摩阻 凝水管 备注

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FP-5 风机盘管 FP-10 风机盘管

3090 5840

2657 5022

0.15 0.28

15 15

0.8 1.6

911 3496

20 20

按额定冷量计算 按额定冷量计算

注:1.风机盘管干管冷量按最大负荷*1.1 计算。2.风机盘管供水环路管径由大到小渐缩,回水环路由小 到大渐扩,流速控制在 2m/s 以内计算。篇幅有限,这里不再列出。

8.3 8.3 水管保温层厚度的确定 冷冻水管及冷凝水管都采用泡沫塑料保温材料(λ=0.034w/m?K),按下列公式计 [8] 算保温层厚度:

t ? tn 1?d ? ? d + 2δ = 1 + α ? 0 + δ ? ln? 0 ? t ? tw λ? 2 ? ? d0
式中

? ? ? ?

t—空气干球温度,以最热有室外空气平均温度计算,℃; tn—管道或设备内介质的温度,℃; tw—保温层表面温度,比最热月室外空气的平均温度高 2℃左右,℃; α—空气与保温层外表面的表面传热系数,一般取 5.8W/(m2·K); δ—保温层厚度,m; λ—保温材料的热导率,W/(m·K); d0—圆形设备或管道外径,m。

按上式代入本工程数据:

28.6 ? t n 1 ? d0 ? ? d + 2δ = 1 + 5.8 ? + δ ? ln? 0 ? 28.6 ? 26.6 0.034 ? 2 ? ? d0

? ? ? ?

由于上式为超越方程,使用数学计算软件 Matlab 对其数值求解,按供水管、回 水管、冷凝水管 tn 分别取 7℃、12℃、20℃来计算,绘出不同温度下的 d0—δ的曲 线。由于实际当中保温材料厚度是有规格的,所以实际选用要取整。根据曲线,下 表列出不同水管保温层厚度的建议取值(精确到 1mm) :
保温层 公称(mm) 水 厚度 外径(mm) 管类型 冷冻供(7℃计算) 冷冻回(12℃计算) 凝水管(20℃计算) *此类为无缝钢管。 32 25 14 33 27 14 35 28 15 37 29 15 38 30 16 39 31 16 42 33 17 44 34 17 21.3 26.8 33.5 42.3 48 57* 89* 108* DN15 DN20 DN25 DN32 DN40 DN50 DN80 DN100

水环路阻力损失的计算 8.4 水环路阻力损失的计算 由于水系统垂直异程,水平同程,选择三层的一条主计算环路进行水力计算[2]。 绘制计算环路的轴测图,标出各段标号、长度、流量、管径,列表计算沿程和局部 损失(见附 3)[7],以来决定所需水泵的扬程。 计算得管道沿程阻力和局部阻力约为 226kPa, 取蒸发器阻力 50kPa,风机盘管阻 力取 30kPa,集水器,分水器及其它阻力取 10kPa。总阻力约为 316kPa。

9 制冷机组的选型
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全楼室内冷负荷和新风负荷总计 225891W。考虑机组本身和介质在泵、风机、 管道中升温及泄露的损失,取 1.1 系数,制冷系统总制冷量取 250kW。取冷冻水进 出口温度为 12℃、7℃时,冷冻水流量为 11.94kg/s(43T/h)。取冷却塔排走热量为 制冷机负荷的 1.3 倍[5], 冷凝器的负荷约为 325kW 280kcal/h) 取冷却塔进水 35℃、 ( 。 出水 30℃,温差 5℃。则冷却水流量为 280kcal/h × 1000cal/kcal W= =15.56kg/s (56T/h)。 3600s/h × 5℃
根据德国“能博士”家用/商用中央空调样本选型,选择水冷半封闭螺杆式冷水 机组。型号为 NBSW270S,配置如下: 电源: 380-3-50 名义冷量:270kW 能量调节: 50-75-100% 启动为 25% 压缩机:数量 1 台 Y-Δ启动 150W 油加热器 冷冻油:SUNISO5 GS 制冷剂:R22 60kg 感温式外平衡热力膨胀阀控制 蒸发器:干式壳管式 水头损失 54kPa 水管接口:DN100Flg 冷凝器:卧式壳管式 水头损失 55kPa 水管接口:DN100Flg 外形尺寸:长×宽×高=3090×1100×1590mm 机组重量:1500kg 运转重量:1650kg 噪音:68dB(A) 在冷冻水进出水温为 12-7℃、 冷却水进出水温 30-35℃工况下性能参数如下:
3

制冷量:273kW(2.35×10 kcal/h) 运转电流:104A 压缩机输入功率:60.5kW, 3 3 冷冻水流量:47m /h. 冷却水流量:60m /h 按以上工况计算,本工程选择改机型将有 8.5%冷量余量。冷冻水流量和冷却水 流量也满足要求。

10 水泵的选型
10.1 10.1 冷冻水泵选型 取冷冻水供回水温差 5℃计算,冷冻水流量约为 11.94kg/s,取 1.1 安全系数。 冷冻水泵流量选择 13.13kg/s,即 47.3T/h。 [5] 扬程按下式计算 :
H P = h f + hd + hm
式中 hf、hd-水系统总的沿程阻力和局部阻力损失,Pa; hm-设备阻力损失,Pa;

本工程 Hp=226+90=316kPa, 1.1 安全系数水泵扬程选择 348kPa, 35.5 mH2O。 取 即 选择 ISG80-200B 型立式管道离心泵,性能参数如下:
流量
3

扬程 (m) 40.5

转速 (r/min) 2900

汽蚀余量 (m) 3.4

效率 (%) 56

功率(kW) 轴功率 5.52 - 12 配带功率 7.5

重量 (kg) 97

外形尺寸 长×宽×高 450×410×

口径 DN(mm) 进水 80 出水 80

(m /h) 28

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40 52

38 33

3.5 4.7

65 67

6.37 6.98

695

冷冻水泵选择一用一备的方式安装。 10.2 10.2 冷却水泵的选型 按冷却水温差 5℃计算,冷却水量为 15.56kg/s。取 1.1 安全系数,冷却泵流量 选择 17.1kg/s,即 61.6T/h。 水泵扬程按下式计算[5]:
H P = hf + hd + hm + hs + h0
式中 hf、hd-冷却水系统总的沿程阻力和局部阻力损失,mH2O; hm-设备阻力损失,mH2O; hs-冷却塔中水的提升高度(从盛水池到喷嘴的高差) ,mH2O,约为 1.2m; h0-冷却塔喷嘴喷雾压力,mH2O,约为 5m H2O。

本工程冷却塔设在冷冻机房屋顶,冷却水系统沿程和局部阻力损失约为 80kPa, 冷凝器阻力约为 60kPa,Hp=8+6+1.2+5=20.2 mH2O。取 1.1 安全系数,冷却水泵 扬程选择 22.2 mH2O。 冷却水泵选择 ISG100-160B 立式管道离心泵,性能参数如下:
流量
3

扬程 (m) 27 24 19

转速 (r/min)

汽蚀余量 (m) 4.4

效率 (%) 68 74 73

功率(kW) 轴功率 6.06 配带功率

重量 (kg)

外形尺寸 长×宽×高

口径 DN(mm) 进水 出水

(m /h) 56 80 104

600×395× 2900 4.5 4.7 7.07 7.38 7.5 100 715 80 80

冷却水泵也选择一用一备的方式安装。

冷却塔和膨胀水箱的选型 11 冷却塔和膨胀水箱的选型
11.1 冷却塔选型 11.1 冷却塔选型 按冷却水温差 5℃计算,冷却水量为 15.56kg/s(56T/h)。选择精亚牌圆型逆流 玻璃钢冷却塔,型号为 5BNP60,处理水量为 60T/h,富余量 6.7%。功率 1.5kW,噪 音 63dB(A),高度 3400mm,直径 2215mm。
[5] 11.2 膨胀水箱选型

计算系统内冷冻水总容量时,按全空气系统每平米建筑 0.4L 取,空气-水系统 按每平米建筑 1L 取。则总冷冻水容量
V S = 483.8? 0.4 417.1创2 1 = 1027.52L = 1.03m3

取最大水温变化为值大约为 28.5-5.5=23℃。体积膨胀系数取 α = 0.0006L  /℃。 则膨胀水箱容积: VP = α?tVS = 0.0006 × 23 × 1027.52 = 14 L
按采暖通风图集 T905(二)选用规格型号圆型-2。规格尺寸和配管的公称直
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径如下:
公称容积 0.3m ; 有效容积 0.33m ;内径 DN800mm; 高 DN800mm; 溢流管 DN40mm; 排水管 DN32mm; 膨胀管 DN25mm; 信号管 DN20mm; 循环管 DN20mm。
3 3

膨胀水箱安置在三楼屋顶,水箱自重 127kg。

12 参考资料
[1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] 采暖通风与空气调节设计规范(GBJ19-87) 北京:中国计划出版社. 2001 陆亚俊,马最良,邹平华等. 暖通空调. 北京:中国建筑工业出版社. 2002 杨善勤. 民用建筑节能设计手册. 北京:中国建筑工业出版社. 1997 陆耀庆. 实用供热空调设计手册. 北京:中国建筑工业出版社. 1993 赵荣义等. 简明空调设计手册. 北京:中国建筑工业出版社. 1998 蔡增基 龙天渝. 流体力学泵与风机. 北京:中国建筑工业出版社. 1999 付祥钊 王岳人等. 流体输配管网. 北京:中国建筑工业出版社. 2001 彦启森. 空气调节用制冷技术. 北京:中国建筑工业出版社. 1985 姜丽荣,崔桂香,柳锋. 建筑概论. 北京:中国建筑工业出版社. 1995

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