毕业设计（论文）-大学学生宿舍楼飞的中央空调工程设计

摘 要

本工程为山东科技大学学生宿舍楼飞的中央空调工程，本工程的目的为根据所学基础理论和专业知识，结合本工程实际，设计出合适的空调系统，让生活在该宿舍楼的学生有良好舒适的空气环境，以便于他们全身心投入学习。 设计具体的方法为：首先进行建筑的冷热负荷计算，根据计算的冷热负荷确定工程的冷热源；然后进行建筑内部空调方式的比较和确定，确定空调方式以后便可以进行风系统和水系统的设计计算了，由计算结果就可以对所需设备进行比较和选型，并对相关细节进行处理；最后做出图纸和设计说明书以备参考使用。

经过认真严谨的计算和设计过程后，本设计采用的的空调系统经济合理，简单实用，达到了节能和舒适性的要求，并在建筑物特点和实际空调方式的基础上，使系统的功能性和和操作性得到提高。

关键词：宿舍楼，中央空调，水冷机组，风机盘管—新风系统

河南理工大学本科毕业设计（论文） Abstract

Abstract

This works is for the central air conditioning engineering of Shandong University of Science and Technology students' dormitory building student.This project aims to according to the study of basic theory and professional knowledge, combined with the practical engineering, design a proper air-conditioning,Let the students live in good and comfortable air environment in the dormitory students, so that they devote themselves to their study.

The design methods are: First step is calculating building cooling and heating load, the hot and cold source for the project is determined based on the calculated cooling and heating load,and then compared the different air conditioning modes, so we can chose the suitable air conditioner, and the next step is designing and calculating of wind systems and water systems.The results can be compared for selection of the equipment, and relevant detail processing. Finally, make the design drawings and instructions for use and reference. Through the calculation and design process of serious posterior. The design of the air conditioning system is economical and reasonable, simple and practical, energy saving and comfort requirements, and based on the features of buildings and the actual air conditioning system, the function and operation of the system is to be improved.

Keywords：official building, central air conditioning, cooling water chiller fan coil units (F C Us)--fresh air system

II

河南理工大学本科毕业论文

目 录

第一章 绪 论 ............................................................................................................................ 1 第二章 工程概况 ......................................................................................................................... 3 2.1 工程简介 ............................................................................................................................. 3 2.2 设计基本资料 .................................................................................................................... 3 2.3 设计内容 ............................................................................................................................. 4 第三章 负荷计算说明 ................................................................................................................ 5 3.1 负荷计算方法 ................................................................................................................. 5 3.1.1 外墙和屋顶冷负荷 ................................................................................................ 5 3.1.2 窗户瞬时冷负荷和窗户日射得热冷负荷 ..................................................... 5 3.1.3 设备、照明和人体散热得热冷负荷 ............................................................... 6 3.1.4 新风冷负荷 .............................................................................................................. 6 3.1.5 湿负荷 ........................................................................................................................ 7 3.1.6 建筑热负荷 .............................................................................................................. 7 3.2 负荷计算举例 ................................................................................................................. 9 3.2.1 201宿舍夏季冷负荷计算 .................................................................................. 9 3.2.2 201宿舍夏季湿负荷计算 ............................................................................... 15 3.2.3 201宿舍冬季热负荷计算 ............................................................................... 15 3.3 冷、热负荷计算结果 ................................................................................................ 15 第四章 空调方案的确定 ........................................................................................................ 16 4.1 空调系统的分类 .......................................................................................................... 16 4.1.1 按照空气处理设备的集中程度情况分类 .................................................. 16 4.1.2 按负担室内负荷所用的介质种类分类 ....................................................... 16 4.1.3 根据集中空调系统处理的空气来源分类 .................................................. 17 4.2 空调系统的划分 ............................................................................................................ 18 4.2.1 系统划分的原因 .................................................................................................. 18

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河南理工大学本科毕业设计（论文） 目录

4.2.2 系统化分的原则 .................................................................................................. 18 4.3 空调制冷方案的确定 ................................................................................................ 19 4.4 送风方案方案的确定 ................................................................................................ 20 第五章 系统风量的确定 ........................................................................................................ 21 5.1 送风量的确定 .............................................................................................................. 21 5.2 新风量的确定 .............................................................................................................. 22 5.3 风机盘管加新风系统风量的计算 ........................................................................ 22 5.4 各房间风量冷负荷计算结果见附录D ............................................................... 24 第六章 空调设备的选型 ........................................................................................................ 25 6.1 风机盘管选型 .............................................................................................................. 25 6.2 风机盘管冷凝水处理 ................................................................................................ 26 6.3 新风机组的选型 .......................................................................................................... 26 6.4 卫生间排风风机选型 ................................................................................................ 27 6.5 风口选型 ........................................................................................................................ 28 第七章 水力计算 ...................................................................................................................... 28 7.1 空调水系统 ................................................................................................................... 29 7.1.1 空调水系统的选型比较 .................................................................................... 29 7.1.2 空调水系统的布置 ............................................................................................. 31 7.1.3 风机盘管水系统新风水系统水力计算 ....................................................... 31 7.1.4 水管系统中的阀门 ............................................................................................. 34 7.2空调风系统 ....................................................................................................................... 34 7.2.1 空调房间气流组织 ............................................................................................. 34 7.2.2 新风入口布置注意事项 .................................................................................... 35 7.2.3 送风口的布置原则 ............................................................................................. 36 7.2.4 新、排风口的防雨百叶尺寸的确定 ............................................................ 36 7.2.5 风道的布置和制作要求 .................................................................................... 37 7.2.6 风管阀门的选择 .................................................................................................. 38

ii

河南理工大学本科毕业设计（论文） 目录

7.2.7 新风管的设计计算 ............................................................................................. 38 7.3 冷凝水的排出 ............................................................................................................ 40 7.4 风、水系统的平面图和系统图 ........................................................................... 40 第八章 制冷站方案的确定 ................................................................................................... 41 8.1 制冷机组的选择 .......................................................................................................... 41 8.1.1 确定制冷方式 ....................................................................................................... 41 8.1.2 确定制冷剂种类 .................................................................................................. 41 8.1.3 确定冷凝器冷却方式 ........................................................................................ 42 8.1.4 确定制冷系统设计工况 .................................................................................... 42 8.2 冷冻水泵的选择 .......................................................................................................... 42 8.2.1 冷冻水循环水量 .................................................................................................. 42 8.2.2 冷冻水泵扬程 ....................................................................................................... 43 8.2.3 冷冻水泵选型 ....................................................................................................... 43 8.3 冷却水泵选型 .............................................................................................................. 44 8.3.1 确定冷却水循环水量 ........................................................................................ 44 8.3.2 确定冷却水泵扬程 ............................................................................................. 45 8.3.3 冷却水泵选型 ....................................................................................................... 45 8.4 冷却塔的选择 .............................................................................................................. 46 8.5 热交换器的选择 .......................................................................................................... 46 8.6 定压补水设备 .............................................................................................................. 46 8.7 水处理设备 ................................................................................................................... 47 8.8 制冷机房的布置 .......................................................................................................... 48 第九章 结论 ................................................................................................................................ 49 参考文献 ....................................................................................................................................... 50 致 谢 ............................................................................................................................................ 51

iii

河南理工大学本科毕业设计（论文） 第一章 绪论

第一章 绪 论

空调设计是一项综合性较强的工作，它不仅需要设计人员掌握本专业的理论知识并具备一定的实践经验，同时还要求设计人员掌握本专业工程设计的方法、程序和相关的法规、标准，因此必须加以严肃认真的对待。一项空调工程成功与否，牵涉到多方面的因素，应进行全面的分析、正确的设计与计算。为保证空调系统在经济、合理、节能的条件下安全运行，设计者在设计时，必须做好空调工程设计前的准备，并较详尽地了解空调工程设计的内容、步骤及有关设计文件等。

在这次设计中，我始终按照老师给的任务书，按时完成任务这次设计很系统的结合了前几次的课程设计，把以前的知识综合起来，并且得到了很好的运用，在设计过程中，遇到了不少的问题，我没有把它继续存在我的脑海中，而是及时地请教老师、同学，得到了满意的答复。空调设计不是简简单单的计算画图，还需要不停的查找规范，因为设计不是随意的，而是要严格遵守国家的规定，尤其是在新规范颁发以后，我们在做设计的时候就更需要按照规范一步一步做了。

本篇文章是对山东科技大学学生宿舍楼中央空调的设计计算说明。本次设计从建筑结构及其要求制定空调方案，要求能够满足使用的要求，即能够满足生活舒适性。本文是对中央空调的设计到选型，到校核计算的一个说明。从冷负荷计算，到室内方案的选择和设备的选型。在一个设计中计算部分是整个设计的基础，绘图部分是与设计施工相联系的。这几个过程相依相承，都与整个工程密不可分。各个部分都要保证科学合理，正确无误。

本设计有理论的分析计算，有中央空调方案的选择论证，有实际的绘图安装。是一个完整的工程设计实例。设计计算主要有冷负荷的计算，送风量的计算，管路的计算，热负荷的计算等，是确定室内空调调节方案的主要数据。也是选择冷水机组最主要的参考数据。送风量和管路的计算是面向实际设备和管路的数据资料，都是整个设计的基础。

空调系统方案选择后，基本上确定了空调的形式和内容。本设计选用的是半集中的空调水系统，独立新风加风机盘管系统。空调方案的选择决定了后期

1

河南理工大学本科毕业设计（论文） 第一章 绪论

设计的方向和内容，是设计中关键的环节。也是综合各个方面的因素制定出来的。

整个设计的理论部分主要集中在前两个部分，实际的安装和设备运行等实际性的工程问题都集中在绘图这个阶段。绘图是把方案完好的实现的一个基础，是工程赖以完成的技术性支持的资料。绘图中要尽量的与工程中实际问题的解决相联系，尽量使方案以一种直观详尽的方式体现出来。这个过程就是方案在成熟完善并且检验的过程，是整个设计中最重要和最有难度的部分。

这次毕业设计虽然结束了，但是我还是存在不小的问题，自己的专业知识，

实践经验还是很有限的，在这一方面，在以后的工作中我还是要不停的向老师请教学习、积累相关经验，所以，我我真挚希望各位老师给予批评指正。

2

河南理工大学本科毕业设计（论文） 第二章 工程概况

第二章 工程概况

2.1 工程简介

本工程为山东科技大学学生宿舍楼，总共有六层，另设设备机房，建筑面积为9168㎡。本工程为其设计冬、夏季的空调系统。

2.2 设计基本资料

1. 建筑物的平面图见图纸；

2. 墙体构造：见《空气调节》教材附录2-9墙体序号28，内墙厚为120mm，

楼板选序号1；

3. 屋面构造：见《空气调节》教材2-9屋顶序号10； 4. 门窗构造：单层钢框玻璃门窗1.5x2㎡，内挂浅色窗帘；

5. 室外气象资料：《采暖通风与空气调节设计规范》GBJ19-87中青岛地区

参数确定；

6. 室内人员密度：每间宿舍的人数为六人，活动室为六人

7. 照明设备：每间宿舍配备四只日光灯，每只日光灯功率为40W，总功率

为160W

8. 使用时间：24小时

表2-1 室外气象参数表

地理位置（青岛） 北纬

东经

海拔/m 15

大气压力/KPa 冬季 101.74

夏季 100.04

室外平均风速/m·s 冬季 5.4

夏季 4.6

-1

36.04? 120.2?

表2-2 室外参数表

冬季 夏季

空气调节（干球温度℃）

-7.2 29.4

通风（干球温度℃）

-0.5 27.3

平均气温（干球温度℃）

-7.2 27.3

3

河南理工大学本科毕业设计（论文） 第二章 工程概况

表2-3 室内设计参数

房间名称

温度（℃）

学生宿舍

26

夏季

相对湿度（％） <65

18

冬季

温度（℃）

相对湿度（％） 不规定

40～50 噪声标

新风量 kg/人.s 30（0.01）

准（NC） （m3/人·h）或

2.3 设计内容

空调负荷包括冷负荷和湿负荷。冷负荷包括：通过维护结构传入的热量，透过外窗进入的太阳辐射热量，人体散热量，照明散热量，其他内部热源的散热量，渗透空气带入的热量，伴随各种散湿过程产生的潜热量，新风冷负荷；湿负荷包括：人体散湿量，渗透空气带入的湿量,各种潮湿表面、液面或液流的散湿量，其他物料的湿量，设备的散湿量。

根据规范要求，空调冷负荷计算必须按照非稳态传热计算，即计算出室内各种扰量形成的逐时冷负荷，再进行叠加，取最大值作为房间的设计冷负荷。本次课程设计因时间关系，不再进行冷负荷的详细计算，列出所需要的计算公式，最后根据面值负荷指标求出本次课程设计的冷负荷。

计算维护结构冷负荷时存在一个累计最大（把各个房间最大时刻冷负荷简单加），综合最大（所有房间逐时计算总和最大值）两种不同的处理方法。很明显采用综合最大值算出来的冷负荷要小于按累计最大求出来的冷负荷，这有助于国家节能政策的贯彻，宿舍人员比较稳定，而风机盘管拥有性能优良的末端控制装置，故总负荷计量时采用综合最大值。 空调系统设计主要从以下几个方面进行：

1. 空调工程冷负荷计算 2. 空调工程热负荷计算

3. 空调工程方案的比较与空调通风工程方案的确定 4. 空调工程系统的设计计算

4

河南理工大学本科毕业设计（论文） 第三章 负荷计算说明

第三章 负荷计算说明

3.1 负荷计算方法

3.1.1 外墙和屋顶冷负荷

外墙和屋顶瞬时冷负荷计算公式：

CLQ??KF?t??? （3-1） 式中：

?——计算时间，h；

?——围护结构表面受到周期为24小时谐性温度波作用，温度波传到内表面的时间延迟，h；

???——温度波的作用时间，即温度作用于围护结构内表面的时间，h； K——外墙或屋面的传热系数，W/㎡·K； F——外墙或屋面的面积，m2。 ?t???——作用时刻下，围护结构的冷负荷计算温差，简称负荷温差，见

《空气调节》教材附录2-10（墙体），附录2-11（屋顶）。

3.1.2 窗户瞬时冷负荷和窗户日射得热冷负荷

窗户瞬时冷负荷计算公式：

CLQ??KF?t? （3-2）

式中：

?t?——计算时刻的负荷温差，℃，见附录2-12； K——传热系数。 窗户日射得热冷负荷计算公式：

CLQj???xgxdCnCsFJj?? （3-3）

5

河南理工大学本科毕业设计（论文） 第三章 负荷计算说明

式中：

xg——窗的有效面积系数；

xd——地点修正系数，见《空气调节》附录2-13；

Jj??——计算时刻，透过单位窗口面积的太阳总辐射热形成的冷负荷，W/℃，见《空气调节》附录2-13。

3.1.3 设备、照明和人体散热得热冷负荷

设备、照明和人体散热得热冷负荷公式：

CLQ??QJX??T （3-4） 式中：

Q——设备、照明和人体的得热，W；

T——设备投入使用时刻或开灯时刻或人员进入房间时刻，h； ??T——从设备投入使用时刻或开灯时刻或人员进入房间时刻到计算时间的时间，h； JX??TJL??TJP（、??T）——??T时间的设备负荷强度系数、照明负荷强度系数（附录2-15）、人体负荷强度系数（附录2-16）。

3.1.4 新风冷负荷

新风冷负荷计算公式：

CLQ3=Gw(iw-in) （3-5） 式中：

CLQ3——新风冷负荷，kW； Gw——新风量，kg/s； iw——室外空气焓值，kJ/kg； in——室内空气焓值，kJ/kg；

6

河南理工大学本科毕业设计（论文） 第三章 负荷计算说明

3.1.5 湿负荷

人体湿负荷公式：

Wr?式中：

1 n?? （3-6）

1000n——空调房间内的人员总数；

?——群集系数，见《空气调节》教材表2-15；

?——每名成年男子的散湿量（g/h），见《空气调节》教材表2-16；

Wr——人体的湿负荷（kg/h）。

3.1.6 建筑热负荷

1. 围护结构基本耗热量计算公式：

?)? （3-7） Q?KF(tn?tw

式中：

K——围护结构的传热系数，W/（m·℃）；

F——围护结构的面积，m2； tn——冬季室内计算温度，℃； ?tn——供暖室外计算温度，℃；

?——围护结构的温差修正系数。

2. 围护结构的附加耗热量 a) 朝向修正耗热量

北、东北、西北 0～10﹪； 东南 、西南 -10﹪～15﹪； 东、西 -5﹪； 南 -15﹪～-30﹪； b) 风力附加耗热量

风力附加耗热量是考虑室外风速变化而对围护结构基本耗热量的修正，

7

河南理工大学本科毕业设计（论文） 第三章 负荷计算说明

《暖通规范》规定：在一般情况下，不考虑风力附加。只对建在不避风的高地、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，才考虑垂直的外围护结构附加5%~10%。 c) 高度附加耗热量

当房间高度大于4m时，每高出1m应附加2﹪，但总的附加率不应大于15%根据本建筑实际，每层高度为3.3m，所以不考虑高度附加耗热量。 3. 冷风侵入耗热量

冷风侵入耗热量计算公式：

??NQ1??j?m （3-8） Q3

式中：

Q1??j?m——外门的基本耗热量，W；

N——冷风侵入的外门附加率，按《供热工程》表1-9。

'4）冷风参透耗热量Q4

V=Ll n m3/h 式中：

L——每米门、窗缝隙渗入室内的空气量，按当地冬季室外平均风速，采用

文献一附录1-6数据；

l——门、窗缝隙的计算长度，m n——渗透空气量的朝向修正系数

''?0.278V?wcp(tn?tw) （3-9） Q2

式中 ：

V——经门、窗缝隙渗入室内的总空气量，m3/h

ρw——供暖室外计算温度下的空气密度，kg/m3 cp——冷空气的定压比热，cp?1KJ/kg??C 0.278——单位换算系数，1 KJ/h=0.278 W

本设计L取0.9，n北取1，东取0.11，南取0.2，西取0.4

8

河南理工大学本科毕业设计（论文） 第三章 负荷计算说明

3.2 负荷计算举例

以201宿舍为例说明。

3.2.1 201宿舍夏季冷负荷计算

1. 北外墙冷负荷

由《空气调节》附录2-9中查得，外墙传热系数K=0.93W/(m2·K)，衰减系数?=0.21，延迟时间?=10.2h，由《空气调节》附录2-10查得扰量作用时刻???时青岛北外墙负荷温的逐时值?t???，按公式3-1计算，结果列于表3-1中。

表3-1 北外墙冷负荷（W）

计算时刻τ Δtτ

-ε

1:00 2:00 3:00 4:00 5:00 6:00 7:00 8:00 9:00 10:00 11:00 12:00

5 5 5 5 5 5 0.93

5 5 6 6 6 6

K F CLQτ 计算时刻τ Δtτ

-ε

20.658

96

96

96

96

96

96

96

96

115

115

115

115

13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00 20:00 21:00 22:00 23:00 0:00

7 7 7 7 7 9 0.93

6 6 6 5 5 5

K F CLQτ

173

173

173

173

173

20.658 173

115

115

115

96

96

96

2. 西外墙冷负荷

由《空气调节》附录2-9中查得，外墙传热系数K=0.93W/(m2·K)，衰减系数?=0.21，延迟时间?=10.2h，由《空气调节》附录2-10查得扰量作用时刻???时北京西外墙负荷温的逐时值?t?

表3-2 西外墙冷负荷（W）

??，按公式3-1计算，结果列于表3-2中。

9

河南理工大学本科毕业设计（论文） 第三章 负荷计算说明

计算时刻τ Δtτ

-ε

1:00 8

2:00 9

3:00 8

4:00 7

5:00 7

6:00 7

7:00 7

8:00 8

9:00 8

10:00 11:00 12:00 9

10

11

K F CLQτ 计算时刻τ Δtτ

-ε

0.93 8.1

60

68

60

53

53

53

53

60

60

68

75

83 0:00 9

13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00 20:00 21:00 22:00 23:00 11

11

12

12

11

11

11

10

10

10

9

K F CLQτ

83

83

90

90

83

0.93 8.1 83

83

75

75

75

68

68

3. 西外窗冷负荷

a）瞬变传热得热形成冷负荷

单层玻璃钢窗，K=3.26 W/m2.K，由《空气调节》附录2-12中查得各计算时刻的负荷温差?t?，按公式3-2计算结果列于表3-3中。

表3-3 西外墙窗户瞬时传热冷负荷（W）

计算时刻τ Δtτ K F CLQc·τ 计算时刻τ Δtτ K F CLQc·τ

61.6 67.5

70.4

70.4

67.5

60.6

13:00

14:00

15:00

16:00

17:00

-8.8 18:00 6.2

1:00

2:00

3:00

4:00

5:00

6:00 -0.9

7:00 -0.3 3.26 3 -2.9 19:00 5.3 3.26 3 51.8

42.1

33.3

24.5

17.6

10.8

7.8 20:00 4.3

19.6 21:00 3.4

32.3 22:00 2.5

44.0 23:00 1.8

53.8 0:00 1.1

8:00 0.8

9:00 2

10:00 3.3

11:00 4.5

12:00 5.5

6.3 6.9 7.2 7.2 6.9

b) 日射得热形成冷负荷

由《空气调节》附录2-13中查得各计算时刻的负荷强度Jj??、地点修正系数1，窗面积3m2，单层钢窗窗有效面积系数0.85，查《空气调节》附录2-8挂浅色窗帘，内遮阳系数为Cn=0.5，查附录2-7，“标准玻璃”遮挡系数Cs=1。按

10

河南理工大学本科毕业设计（论文） 第三章 负荷计算说明

公式3-3计算结果列于表3-4中

表3-4 西外墙窗户日射得热形成冷负荷（W）

计算时刻τ Jj-τ F CLQj·τ 计算时刻τ Jj-τ F CLQj·τ

237

413

565

652

635

155

270

369

426

415

345

3 528

193

103

77

49

40

26

126

67

50

32

26

17

13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00 20:00 21:00 22:00 23:00

0:00

29

19

3

57

84

107

129

142

150

37

55

70

84

93

98

1:00

2:00

3:00

4:00

5:00

6:00

7:00

8:00

9:00

10:00 11:00 12:00

4. 东内墙冷负荷

a) 夏季室外平均温度为29.4℃，附加温度为1℃，室内温度为26℃。计算结果列于表3-5之中。

表3-5 靠走廊侧内墙冷负荷

计算时刻τ Δtτ

-ε

1:00 2:00 3:00 4:00 5:00 6:00 7:00 8:00 9:00 10:00 11:00 12:00

3 2 2 2 2 2 0.93 8.1

2 3 3 3 3 3

K F CLQτ 计算时刻τ Δtτ

-ε

23 15 15 15 15 15 15 23 23 23 23 23

13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00 20:00 21:00 22:00 23:00 0:00

3 4 4 4 4 4 0.93 8.1

4 3 3 3 3 3

K F CLQτ

23

30

30

30

30

11

30 30 23 23 23 23 23

河南理工大学本科毕业设计（论文） 第三章 负荷计算说明

b) 根据《供热工程》附录1-4，单层实体木质外门K=4.65W/(m2·℃)，根据室外计算温度及室内计算温度，计算宿舍门的逐时热负荷，列于表3-6中

表3-6 门传热冷负荷

计算时刻τ Δtτ

-ε

1:00 2:00 3:00 4:00 5:00 6:00 7:00 8:00 9:00 10:00 11:00 12:00

3 2 2 2 2 2 4.65 3

2 3 3 3 3 3

K F CLQτ 计算时刻τ Δtτ

-ε

41.85 27.9 27.9 27.9 27.9 27.9 27.9 41.85 41.8 41.8 41.8 41.85

13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00 20:00 21:00 22:00 23:00 0:00

3 4 4 4 4 4 4.65 3

4 3 3 3 3 3

K F CLQτ

41.85

55.8

55.8

55.8

55.8

55.8 55.8 41.85 41.8 41.8 41.8 41.85

5. 照明得热冷负荷

由本工程实际，照明的功率为160W, 连续工作24h。由附录2-17查得照明设备设备的负荷系数JLτ-T，按公式3-4计算计算结果列于表3-7中

表3-7 照明散热冷负荷

开灯后小时数 JLτ-T Q CLQ 开灯后小时数 JLτ-T Q

12

0.05

0.04

0.03

0.03

0.02

0.02

0.02

0.02

0.01

0.01

0.01

0.01

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

67.2 0.42

0.73

0.81

0.86

0.89

0.91

0.51

0.21

0.14

0.1

0.08

0.06

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

160

116.8 129.6 137.6 142.4 145.6

81.6

33.6

22.4

16

12.8

9.6

160

河南理工大学本科毕业设计（论文） 第三章 负荷计算说明

CLQ

8

6.4

4.8

4.8

3.2

3.2

3.2

3.2

1.6

1.6

1.6

1.6

6. 人体散热得热冷负荷

宿舍人数为6，连续位于宿舍24h，群集系数n?=1，由表2-18查得轻度劳动，室内温度为26°C的显热散热量为58W/人，潜热散热量为123W/人。查《空气调节》附录2-16得重型房间各计算时刻人体负荷强度系数JP??T，按公式3-4计算，结果列于表3-8中。

表3-8 人体散热冷负荷（W）

计算时刻

τ JPτ-T Q CLQ 计算时刻

τ JPτ-T Q CLQ

341 191 13

281 14

306 15

316 16

323 17

330 18

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

0.55 0.81 0.88 0.91 0.93 0.95 0.96 0.97 0.97 0.98 0.98 0.98

348

334 19

337 20

337 21

341 22

341 23

341 24

0.98 0.98 0.99 0.99 0.48 0.21 0.14 0.11 0.08 0.07 0.06 0.05

348

341.0 344.5 344.5 167.0 73.08 48.72 38.28 27.84 24.36 20.88

17.4

用同样的方法可算得潜热负荷为738W

人体全热散热形成冷负荷CLQ??q?n?n'=1082.5W 式中：

q——不同室温和劳动性质时成年男子的散热量，W（《空气调节》表2-18） n——室内全部人数

n'——群集系数（《空气调节》表2-17） 7. 新风冷负荷

查得新风量为0.01kg/（人·S），人数为6，室外干球温度为29.4℃，查得iw为102kJ/kg，in为56kJ/kg，CLQ3=Gw(iw-in)=6·0.01·（102-56）=2760W 8. 房间总冷负荷（见下页）

13

河南理工大学本科毕业设计（论文） 第三章 负荷计算说明

表3-9 各项冷负荷的汇总 计算时刻τ 北外墙负荷 西外墙负荷 窗传热负荷 窗日照负荷 内墙负荷 门传热负荷

41.9 27.9 27.9 27.9 27.9 27.9 27.9 41.9 41.9 41.9 41.9 41.9 859.

5

941.4

982.3

982.3

941.4

845.9

723.1

586.7

463.9

341.1

245.6

150.1

22.6 15.1 15.1 15.1 15.1 15.1 15.1 22.6 22.6 22.6 22.6 22.6 22.6 30.1 30.1 30.1 30.1 30.1 30.1 22.6 22.6 22.6 22.6 22.6

19.0 37.0 55.0 70.0 84.0 93.0 98.0 237.

2

413.1

564.6

651.8

635.0

527.9

192.8

102.5

76.5 49.0 39.8 26.0

-8.8 -2.9 7.8 19.6 32.3 44.0 53.8 61.6 67.5 70.4 70.4 67.5 60.6 51.8 42.1 33.3 24.5 17.6 10.8

60.3 67.8 60.3 52.7 52.7 52.7 52.7 60.3 60.3 67.8 75.3 82.9 82.9 82.9 90.4 90.4 82.9 82.9 82.9 75.3 75.3 75.3 67.8 67.8 96.1 96.0 96.0 96.1 96.1 96.1 96.1 96.1 115.

3

0.0 115.

3

115.3

172.9

172.9

172.9

172.9

172.9

0.0 115.

3

115.3

115.3

96.1 96.1 96.1

1:00 2:00 3:00 4:00 5:00 6:00 7:00 8:00 9:00 10:0

0

11:00

12:00

13:00

14:00

15:00

16:00

17:00

18:00

19:00

20:00

21:00

22:00

23:00

0:00

总220206199191191202225283329248392414143170191199192154119944786608489373计 .8 .8 .2 .8 .8 .0 .8 .6 .6 .5 .1 .4 6.6 7.9 0.7 7.9 9.7 7.4 6.0 .4 .8 .5 .5 .3

14

河南理工大学本科毕业设计（论文） 第三章 负荷计算说明 综上：201宿舍的热负荷为2196.5W 3.2.2 201宿舍夏季湿负荷计算

根据公式3-6，201宿舍人数为6人，，群集系数取1，成年男子湿负荷为184（g/h），算得201房间的湿负荷为3.97kg/h。

3.2.3 201宿舍冬季热负荷计算

根据公式3-7、3-8和3-9计算，计算结果见附录

3.3 冷、热负荷计算结果

各房间冷负荷、湿负荷、热负荷计算结果见附录

15

河南理工大学本科毕业设计（论文） 第四章 空调方案的确定

第四章 空调方案的确定

4.1 空调系统的分类

4.1.1 按照空气处理设备的集中程度情况分类

1.集中系统

集中系统所有的空气处理设备（包括风机，冷却器，加湿器，过滤器等）都 设置在一个房间内。 2.半集中系统

除了集中空调机房外，半集中系统还设置有分散在被调房间内的末端设备， 其中多半设有冷热交换装置，它的主要功能是在空气进入被调节房间之前， 对来自集中处理设备的空气做进一步补充处理。 3.全分散系统

这种机组把冷热源和空气处理，输送设备集中设置在一个箱体内，形成一个 紧凑的空调系统。可以按照需要，灵活而分散的设置在空调房间内，因此局 部机组不需要集中的机房。

4.1.2 按负担室内负荷所用的介质种类分类

1.全空气系统

全空气系统是指空调房间的室内负荷全部由经处理的空气来负担的空调系统。在室内热湿负荷为正的场合，用低于室内空气焓值的空气送入房间，吸收余热余湿后排出房间。低速集中式空调系统，双管高速空调系统均属这一类型。由于空气的比热较小，需要用较多的空气量才能达到消除余热余湿的目的，因此要求有较大断面的风道或者较高的风速。 2.全水系统

16

河南理工大学本科毕业设计（论文） 第四章 空调方案的确定

全水系统房间的热湿负荷全靠水作为冷热介质来负担，由于水的比热比空气大的多，所以在相同条件下只需要较小的水量，从而使管道所占的空间减小许多。但是，仅靠水来消除余热余湿，并不能解决房间的通风换气问题。因而通常不单独采用这种方式。 3.空气-水系统

随着空调装置的日益广泛使用，大型建筑物设置空调的场合越来越多，全靠空气来承担热湿负荷，将占用较多的建筑物空间，因此可以同时使用空气和水来负担空调的室内负荷。诱导空调系统和带新风的风机盘管系统就属于这类型。 4.冷剂系统

这种系统是将制冷系统的蒸发器直接放在室内来吸收余热余湿。这种方式通常用于分散安装局部空调机组，但由于制冷剂管道不便于长距离输送，因此这种系统不适宜作为集中空调系统来使用。

4.1.3 根据集中空调系统处理的空气来源分类

1.闭式系统

闭式系统所处理的空气全部来自于空调房间本身，没有室外空气补充，全部为再循环空气，因此房间和空气处理设备之间形成了一个封闭环路。封闭式系统用于无法采用室外空气的场合，这种系统冷热消耗量最省，但卫生效果差。当室内有人长期停留时必须考虑空气的再生。这种系统应用于战时的地下庇护所等战备工程以及很少有人进出的仓库。 2.直流式系统

直流式系统所处理的空气全部来自室外，室外空气经过处理后送入室内，然后全部排除室外，因此与封闭式系统相比，具有完全不同的特点。这种系统适用于采用回风的场合。 3.混合式系统

17

河南理工大学本科毕业设计（论文） 第四章 空调方案的确定

从上述两种系统可见，封闭式系统不能满足卫生要求，直流式系统经济上不合理，所以两者都只在特定的情况下使用，对于绝大多数场合，往往需要综合这两种的利弊，采用混合一部分回风的系统。

4.2 空调系统的划分

4.2.1 系统划分的原因

在负荷分析基础上，根据空调负荷差异性，合理地将整个空调区域划分为若干个温度控制区，称为空调分区。分区的目的在于使空调系统能有效地跟踪负荷变化，改善室内热环境和降低空调能耗。

由于同一建筑物同层及垂直方向冷湿负荷会存在差异，房间用途和使用时间也不尽相同，为使空调系统既能保证室内参数要求，又经济合理，既需将系统分区。

4.2.2 系统化分的原则

在办公建筑中，一般划分为内区和周边区，并分别供冷和供热，这是由办公建筑的负荷特点决定的。

办公建筑周边区的冷负荷是由于室内外温差和太阳辐射作用，通过围护结构传入室内的热量形成的冷负荷。与太阳辐射热，室内、外温度，围护结构的热工性能有关。周边区夏季存在冷负荷，冬季存在热负荷，并且负荷波动较大。 内区的冷负荷则是由于人体、灯光照明以及其他设备散热形成的冷负荷。由于人体及设备散热量的变化较小，所以内区的冷负荷波动较小，并且全年均为冷负荷。在1月、2月、11 月和12 月这4个月里,外区房间需要供热,而内区房间则需要供冷。分区的界限主要受室外气象参数，维护结构热工性能及内扰的影响，尤其以维护结构的层高及内扰对其影响最大。 系统划分的原则：

18

河南理工大学本科毕业设计（论文） 第四章 空调方案的确定

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，室内设计参数及热湿比相同或相近的房间宜划分为一个系统。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；

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) 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； 6) 房间朝向、层次和位置相同或相近的房间宜划分为一个系统； 7) 工作班次和运行时间相同的房间宜划分为一个系统；

8) 气体洁净度和噪声级别要求一致的或产生有害物种类一致的房间宜划分为一个系统。

4.3 空调制冷方案的确定

本设计为学生宿舍楼的空调系统设计，由水系统负担全部的室内空调负荷，并且与新风系统联合运用。学生宿舍属于较大型公共建筑，建筑内部人员较多，对空气品质级别要求较高，全水系统和冷剂系统只能消除室内的余热和余湿，不能起到改善室内空气品质的作用，所以全水系统和冷剂系统在本次的建筑空调设计时不宜采用，综合建筑物高，如采用全空气系统，需要足够大的空间，因而本宿舍楼全部采用风机盘管和新风系统。

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。 基于以上原则，对本建筑进行系统划分：

a．左侧一到六层水系统划分为一个系统，右侧一到六层水系统划分为一个系 b．左侧一到六层层每一层都是独立的新风系统，右侧一到六层也各自为一套独立的新风系统

19

河南理工大学本科毕业设计（论文） 第四章 空调方案的确定

4.4 送风方案方案的确定

新风风管形式布置：

从室外新风口输入的新风，经风机盘管处理后，送入干管再分配到各个支管，送到各宿舍的吊顶内；在风机盘管开启时，室内空气被吸入风机盘管，经风机盘管处理后再次送入宿舍房间。由新风系统保证室内正压，通过门窗渗透作用将污浊空气排出室外。 新风系统存在的缺点：

1）新风实际供给量受风机盘管转速高低的制约。

2）进入每个宿舍的新风量无法测试及做出相应的调整。在新风系统管线较长或新风机组余压较小或者调控不正确的情况下，容易导致靠近新风机组的盘管得到的风量较大，而远离新风机组的盘管风量较小甚至根本没有新风送入。 优点是：新风直接进入室内,使用灵活,当风机盘管不运行时也可进行新风换气,卫生条件好，可以对各支路风量的调整。 风机盘管新风处理方式设计方法:

1） 新风处理到室内状态的等焓线，不承担室内冷负荷；

2） 新风处理到室内状态的等含湿量线，新风机组承担部分室内冷负荷； 3） 新风处理到焓值小于室内状态点焓值,新风机组不仅承担新风冷负荷，还承担部分室内显热冷负荷和全部潜热冷负荷，风机盘管仅承担一部分室内显热冷负荷，可实现等湿冷却，可改善室内卫生和防止水患；

4） 新风处理到室内状态的等温线风机盘管承担的负荷很大，特别是湿负荷很大，造成卫生问题和水患；

5） 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。风机盘管处理的风量比其它方式大，不易选型。

本设计选择第一种：新风处理到室内状态的等焓线，不承担室内冷负荷方案，这种方案不仅提高了该系统的调节和运转的灵活性，而且进入风机盘管的供水温度。

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河南理工大学本科毕业设计（论文） 第六章 空调设备的选型

不能调节水泵流量，难以节省输送能耗，不能适应供水分区压降较悬殊的情况 9.复式泵系统 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，初投资较高

根据以上各系统的特征及优缺点，结合本宿舍楼情况，本设计空调水系统选择闭式、异程、双管制、单式泵系统，这样布置的优点是过渡季节只供给新风，节约能源。

7.1.2 空调水系统的布置

本系统设计可以采用两管制供应冷冻水，且具有结构简单，初期投资小等特点。同时考虑到节能与管道内清洁等问题，可以采用闭式系统，不与大气相接触，采用定压补水装置取代以往的膨胀水箱定压。定压补水装置包括有两部分：

1. 膨胀罐用于恒定系统内的水压；

2. 补水箱和补水泵用于保证系统内各个末端装置始终充满冷冻水。 由于设计属于多层建筑，因此可以采用异程式水系统，此系统缺点是会导致系统内压力分布不均，因此在每层的回水管末端需要额外加入静态平衡阀以平衡各层楼之间的水压。

本设计采用的是双螺杆冷水机组，机组布置宿舍楼旁的的方案。供水、立管均采用异程式，各层水管也采用异程式，新风机组和风机盘管系统共用供、回水立管，即新风负荷亦算入冷水机组负荷当中。

7.1.3 风机盘管水系统新风水系统水力计算

1.基本公式

本计算方法理论依据付祥钊，肖益民编著的《流体输配管网》。 （1）沿程阻力：

单位长度管道摩擦阻力计算式：

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河南理工大学本科毕业设计（论文） 第六章 空调设备的选型

?G2 Rm?6.25?10?5

?d?8 （7-1）

式中：

?——管道摩擦阻力系数，由莫迪公式求得 ?——液体密度，kg/m3 G——管内流量，kg/h d——管道内经，m （2）局部阻力：

水流动时遇弯头、三通及其他配件时，因摩擦及涡流耗能而产生的局部阻力为：

?Pj??式中：

?Pj——局部阻力 ?——局部阻力系数

?v22 （7-2）

?——液体密度，kg/m3

v——流体速度，m/s

（7-3）

（3）水管总阻力：

?P?lRm??Pj （4）确定管径：

Vdn?1.13j mm

vj （7-4）

式中：

Vj——冷冻水流量,m3/s；

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河南理工大学本科毕业设计（论文） 第六章 空调设备的选型

vj——流速,m/s。

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7-2 管内水流速推荐值

管径／mm 闭式系统 开式系统 管径／mm 闭式系统 开式系统

15 0.4～0.5 0.3～0.4 100 1.3～1.8 1.2～1.6

20 0.5～0.6 0.4～0.5 125 1.5～2.0 1.4～1.8

25 0.6～0.7 0.5～0.6 150 1.6～2.2 1.5～2.0

32 0.7～0.9 0.6～0.8 200 1.8～2.5 1.6～2.3

40 0.8～1.0 0.7～0.9 250 1.8～2.5 1.7～2.4

50 0.9～1.2 0.8～1.0 300 1.9～2.9 1.7～2.4

65 1.1～1.4 0.9～1.2 350 1.6～2.5 1.6～2.1

80 1.2～1.6 1.1～1.4 400 1.8～2.6 1.8～2.3

空调系统的水系统的管材有镀锌钢管和无缝钢管,当管径不大于40mm时可以采用镀锌钢管，其规格用公称直径DN表示；当管径大于40mm时采用无缝钢管。

2.标准层的冷冻水供水管路水力计算举例 （1）计算方法：

1）按照房间实际冷负荷来确定冷冻水管的管径进行水利计算。 冷负荷（kW）和流量（L/s）的关系如下：

G?式中：

G——冷冻水流量，kg/s；

C——冷冻水的比热容，C=4.2kJ/(kgK)； t1——冷冻水出口温度，取规定温度12℃； t2——冷冻水入口温度，取规定温度7℃；

2）查取《暖通空调常用数据手册》相关资料，对于冷冻水管压力降取100～200Pa/m，对应换算得到的水流量G可以查出对应的水管管径，若查得得水管管径接近压力降上线则取大一号管径，以降低管内的流速，减小因此而产生的局部阻力损失。 （2）计算举例：

33

Q

c(t2?t1) （7-5）

河南理工大学本科毕业设计（论文） 第六章 空调设备的选型

以宿舍201为例：

其冷量Q=2191.5W，带入式（7-5）： G?2.1915Q?0.104kg/s =4.2?5c(t2?t1)查表可知：其支管管径DN=20mm。比摩阻是196，,其他各房间的支干管管径也用此方法算得。

水管水力计算汇总表见附录

7.1.4 水管系统中的阀门

1.放气阀：

对于夏天供冷冬天供热的空调水系统应在管路末端最高处设置放气阀，具体位置标注在图纸当中。

设置原因：在冬季供暖时，水流速较慢，热水中有时会加带大量气泡需要依靠供水管的安装坡度0.001升入管路的高点然后通过放气阀排出。 2.蝶阀与球阀：

供回水管在进入各个楼层、房间时，分出的支管应设置手动阀门以便于检修时能单独控制各个房间或楼层的供回水。管径不大于40mm用球阀，管径大于40mm用蝶阀。为便于自动控制，还应设置电动二通阀、Y型过滤器等附件。

7.2空调风系统

7.2.1 空调房间气流组织

本设计室内温湿度参数：冬季供暖设计温度18℃，相对湿度φ=40%；夏季空调设计温度26℃，相对湿度φ=65%，房间送风高度不大于2.8米，设计的空调系统为舒适性空调，根据《空气调节》所要求的气流组织，本设计各房间气流组织选择上送上回送风方式。

34

河南理工大学本科毕业设计（论文） 第六章 空调设备的选型

7.2.2 新风入口布置注意事项

1.新风进口位置：本系统采用独立的新风系统，因此只须考虑风机盘管机组配置合理；布置时应尽量与室内风机盘管远离，以免新风被室内风机盘管吸入重新处理，造成浪费；为避免吸入室外地面灰尘，新风进风口底部应距地面不宜低于2m。

2.新风口其他要求：进风口应设百叶窗，以防雨水进入，百叶窗应采用固定的百叶窗，青岛处于多雨地区，宜采用防水的百叶窗。为保证新风的质量，还应加装空气过滤装置。

表7-3 常见空气分布器的型式、特征及适用范围

空气分布器类型 1.属圆射流 格栅送风口 叶片固定和叶片可调节两种，不带风量调节 2.叶片可调节格栅，可根据需要调节上、下倾角或扩散角 3.不能调节风口风量 叶片横装为H型，竖装为V型，均带有对开式风量调节阀 1.属圆射流 2.H型可调节竖向仰角或倾角，V型可调节水平扩散角 3.能调节风口风量 1.属圆射流 双层百叶送风口 2.外层叶片可调节，可根据双层百叶送风口 需要调节竖向仰角或俯角，以及调节水平扩散角 3.能调节风口风量 长宽比大于10，叶片横条缝形百叶送风口 装可调节的格栅风口，或者与对开式风量调节阀组装在一起的条缝百叶风口 1.属平面射流 2.根据需要可调节上下倾角 3.必要时也可调节风量 用于一般精度的空调工程 要求不高的一般空调工程 叶片固定的格栅风口可做回风用，也可做新风进风口 单层百叶风口与过滤器配套使用可做回风口 叶片可调成A、B、C、D四种吹出角度，调节范围为：0-180° 送风口名称 型式 气流类型及调节性能 适用范围 备注 单层百叶送风口 侧送风口 用于公共建筑的舒适性空调，以及精度较高的工艺空调 可作为风机盘管出风口，也可用于一般的空调工程 -

35

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