上海某活动中心空调系统设计说明书.doc
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1、CAR-ASHRAE学生设计竞赛上海市某活动中心空调系统设计说明书院 校:华 中 科 技 大 学学生姓名:卢春方 、陈 进 刚文杰 、朱求源 设计日期: 2009-8-30 113目 录目 录1一、工程概况31建筑概况32. 设计依据43. 设计参数4二、负荷计算61.建筑围护结构热工参数62.负荷计算83. 全年逐时负荷分析114. 机组运行启停策略15三、空调系统方案选择161. 冷热源的选择162. 系统方案19四、地源热泵系统的设计231. 地埋管设计232. 埋管间距与布置方式263. 夏季负荷下埋管长度计算27五、水系统设计301. 冷冻水系统设计302. 冷却水系统设计35六、风
2、系统设计371. 一次回风全空气系统风系统设计372. 风机盘管加新风系统风系统设计40七、房间气流组织计算及风口选型451.房间送回风方式的确定及风口的选择452. 空调房间的气流组织计算46八、设备选型521. 冷热源选型522. 末端设备选型523. 辅助设备选型554. 通风设备选型61九、全年运行与调控策略621. 空调制冷机组全年运行及控制策略622. 空调机组控制策略64十、项目自我评价67十一、参考文献68十二、附表70一、工程概况1 建筑概况建筑A位于上海市,其功能为活动中心,总建筑面积28000平方米,地下一层为连体地下室(含人防建筑),地上按照不同功能分为2个建筑,如图1
3、.1所示,一侧为科技馆5500平方米,地上5层,建筑高度20.4m;另一侧为活动中心,22500平方米,地上6层,建筑高度23.7m。图1.1 建筑功能分区示意图各层详细房间类型如表1.1所示。表1.1 详细房间类型表楼层房间类型面积 m2一层科技馆前厅、展厅、办公室、接待室、值班室602老年活动中心活动室、大堂、四季厅、咖啡厅、电影厅、乒乓球馆、荣誉室、接待室、财务室、报销大厅3385二层科技馆模拟厅、探索馆679老年活动中心活动室、健身房、游戏厅、麻将室、羽毛球馆、棋牌室2474三层科技馆办公室、教室、共享厅836老年活动中心卡拉OK厅、沙壶球室、台球厅、办公室、多功能厅、活动室、2052
4、续表1.1 详细房间类型表四层科技馆工作室、模型室、办公室、信息室530老年活动中心排练厅、活动室 、道具间、藏书室、阅览室、网球馆、网吧2095五层科技馆办公室、会议室、活动室508老年活动中心会议室、培训室1623六层老年活动中心办公室5532. 设计依据1. 采暖通风与空气调节设计规范(GB50019-2003);2. 采暖通风与空气调节制图标准(GBJ114-88);3. 房屋建筑制图统一标准(GB/T500012001);4. 全国民用建筑工程设计技术措施暖通空调动力,中国建筑标准 设计所,2003;5. 建筑设计防火规范(GBJ16-87),中国计划出版社;6. 公共建筑节能设计标
5、准(GB5001892005),中国计划出版社;7. 地源热泵系统工程技术规范(GB50366-2005)。3. 设计参数(1)上海地区室外计算参数:夏季:干球温度34,湿球温度28.2。冬季:空调计算温度4,相对湿度 75% 。(2)室内计算参数:室内计算参数如表1.2所示。表1.2 室内计算参数表房间类型设 计 参 数夏季冬季新风量m3/h人温度()湿度(%)温度()湿度(%)办公室、值班室25-2755-6018-2050-5530展厅25-2755-6016-1850-5520会议室26-2855-6016-1850-5520计算机培训室、网吧25-2755-6016-1850-552
6、0教室,培训室25-2755-6016-1850-5520阅览室25-2755-6016-1850-5530裱画室、书画协会25-2755-6016-1850-5530乒乓馆、羽毛球馆、台球厅、网球馆25-2755-6018-2045-5020咖啡厅25-2755-6016-1850-5520卡拉OK25-2755-6018-2045-5020大厅、走道及辅助用房26-2835-6014-1830-5510藏书库23-2555-6016-1850-5530电影厅25-2755-6018-2050-5520多功能厅25-2755-6018-2050-5520更衣室26-2855-6022-245
7、0-5530二、负荷计算工程上常用的负荷计算方法有谐波反应法和冷负荷系数法,前者考虑了维护结构的蓄热性,计算较为繁琐,但计算结果更为真实,因此本文采用谐波反应法进行负荷计算。1. 建筑围护结构热工参数(1) 外墙采用加气混凝土280(086001) ,其组成见表2.1。表2.1 外墙材料表材料名称厚度mm干密度kg/m3导热系数W/(m.K)比热容kJ/(kg.K)导热系数修正热阻(.K)/W外粉刷2018000.930.8410.02钢筋混凝土3025001.630.8410.04泡沫混凝土1257000.220.8410.15混凝土板、喷白浆12515000.190.4610.27各层之和
8、300-0.48传热系数K0.71传热衰减0.357传热延迟(h)9.957(2) 双层透明中空玻璃6mm,其组成见表2.2表2.2 外窗材料表材料名称厚度mm干密度kg/m3导热系数W/(m.K)比热容kJ/(kg.K)导热系数修正热阻(.K)/W平板玻璃625000.760.8410.01热流水平(垂直)10mm61.160.081.010.630.11平板玻璃625000.760.8410.01各层之和18-0.13传热系数K3.34传热衰减0.997传热延迟(h)0.413(3) 外门采用木(塑料)框双层玻璃门,其组成见表2.3。表2.3 外门材料表材料名称厚度mm干密度kg/m3导热
9、系数W/(m.K)比热容kJ/(kg.K)导热系数修正热阻(.K)/W平板玻璃625000.760.8410.01热流水平(垂直)101.160.081.010.560.01平板玻璃625000.760.8410.01各层之和22-0.02传热系数K2.5传热衰减0.996传热延迟(h)0.465(4) 屋顶:非上人加气混凝土砌块100-聚苯板50,其组成见表2.4表2.4 屋顶材料表材料名称厚度mm干密度kg/m3导热系数W/(mK)比热容kJ/(kgK)导热系数修正热阻(.K)/W混凝土板20300.031.381000.01架空层2001.160.951.11000.18防水层56000
10、.181.47100015厚水泥砂浆找平层1518000.930.8410.02最薄30厚轻集料混凝土找坡层30300.031.3820.02加气混凝土砌块5001005000.210.8410.12聚苯板50300.042.092.70.02钢筋混凝土屋面板200100010.8810.23各层之和620-0.61传热系数K0.55传热衰减0.282传热延迟(h)9.9072. 负荷计算(1)外墙和屋面传热冷负荷的计算外墙或屋面传热形成的计算时刻冷负荷 (W),按下式计算: (2.1)式中:F 计算面积,; 计算时刻,点钟; 温度波的作用时刻,即温度波作用于外墙或屋面外侧的时刻, 点钟; 作
11、用时刻下,通过外墙或屋面的冷负荷计算温差,简称负荷温差,。(2)外窗的温差传热冷负荷通过外窗温差传热形成的计算时刻冷负荷按下式计算: (2.2)式中: 计算时刻下的负荷温差,;K 传热系数。(3)外窗太阳辐射冷负荷本设计中外窗无外遮阳,只有内遮阳则 透过外窗的太阳辐射形成的计算时刻冷负荷可按下式计算: (2.3)式中:窗玻璃的遮挡系数;窗的有效面积系数;窗内遮阳设施的遮阳系数;计算时刻下太阳总辐射负荷强度,W/。(4)内围护结构的传热冷负荷当邻室为通风良好的非空调房间时,通过内窗的温差传热负荷,可按式(2.2)计算;当邻室为通风良好的非空调房间时,通过内墙和楼板的温差传热负荷,可按式(2.1)
12、计算,此时负荷温差及其平均值,应按零朝向的数据采用。当邻室有一定发热量时,通过空调房间内窗、隔墙、楼板或内门等内围护结构的温差传热负荷,按下式计算: (2.4)式中:Q稳态冷负荷,W;夏季空气调节室外计算日平均温度,;夏季空气调节室内计算温度,;邻室温升,可根据邻室散热强度采用,。(5)人体冷负荷人体显热散热形成的计算时刻冷负荷,按下式计算: (2.5)式中: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;人体显热散热冷负荷系数。(6) 灯光冷负荷本设计中将灯光设置为镇流器装在空调房间内的荧光灯,则照明设备散热形成的计算时刻冷负荷为: (2.6)式中:照明设备的
13、安装功率,Kw; 同时使用系数,一般为0.5-0.8;开灯时刻,点钟;从开灯时刻算起到计算时刻的时间,h;时间照明散热的冷负荷系数;(7)设备冷负荷热设备及热表面散热形成的计算时刻冷负荷,按下式计算: (2.7)式中:热源投入使用的时刻,点钟;从热源投入使用的时刻算起到计算时刻的时间,h;时间设备、器具散热的冷负荷系数; 热源的实际散热量,W。(8)渗透空气显热冷负荷渗透空气的显冷负荷 (W),按下式计算: (2.8)式中:G 单位时间渗入室内的总空气量,kg/h;夏季空调室外干球温度,;为室内计算温度,。(9)伴随散湿过程的潜热冷负荷1)人体散湿和潜热冷负荷人体散湿量按下式计算:D= (2.
14、9)人体散湿形成的潜热冷负荷Q(W),按下式计算: (2.10)式中:D 散湿量,kg/h;G 一名成年男子的小时散湿量,g/h;人数;群体系数; 一名成年男子小时潜热散热量,W;2)渗入空气散湿量及潜热冷负荷渗透空气带入室内的湿量(kg/h),按下式计算:D=0.001 (2.11)渗入空气形成的潜热冷负荷(W),按下式计算:Q=0.28 (2.12)式中:室外空气的含湿量,g/Kg; 室内空气的含湿量,g/Kg;室外空气的焓,KJ/Kg;室内空气的焓,KJ/Kg。该建筑的负荷统计如表2.5。表2.5 冷热负荷统计表空调面积m2总冷负荷 W冷指标 W/m2新风冷负荷 W新风冷指标 W/m2总
15、热负荷 W热指标 W/m215333.14210528613791280159116585676详细冷热负荷计算表见附表1和表2。3. 全年逐时负荷分析本设计中运用DEST软件模拟计算建筑的全年逐时冷负荷和热负荷。计算结果见图2.1。图2.1 建筑全年负荷随时间变化示意图图2.2 冷负荷率随时间的变化示意图由图2.1可知,在12月,1月和2月建筑的热负荷较大,6月,7月,8月时建筑的冷负荷最大。其中计算的全年逐时最大冷负荷为2796.48kw,最大热负荷为1288.19kw。表2.6,表2.7分别以5 %最大冷热负荷,为一区间将全年冷负荷划分为20 个区间,并分别统计了每个区间冷负荷所出现的时
16、间该区间内的平均冷热负荷,最大冷热负荷,最小冷热负荷。图2.2和图2.3分别表示了冷热负荷率(即某个时刻的负荷除以最大冷负荷或热负荷)随时间变化趋势。表2.6 全年逐时冷负荷统计区间小时数平均负荷最小值最大值05%392840.798870.2139.615%10%854201.6454139.9279.5410%15%514347.2894279.84419.2615%20%369489.6681419.45558.6520%25%344626.089559.38699.6525%30%243764.1747700.55838.7530%35%211910.5253839.08978.473
17、5%40%1601042.245978.711117.7540%45%1421186.911119.331258.3945%50%1531330.6591259.31395.875055%1611465.4521398.851536.5855%60%1421599.2241539.451677.8160%65%1131739.6081678.231813.6265%70%901881.511818.281957.5270%75%512023.6791962.942092.6375%80%152172.5692112.932202.5680%85%152317.9182245.882376.46
18、85%90%62437.7882384.532509.8390%95%52589.2862541.512618.5295%100%12796.482796.482796.48从表2.6可知,具有冷负荷的总小时数为7517.,其中最大负荷5%以下的时间为3928,约为总时间的52%,且低于100kw的小时数为3494小时,占总时间的46.5%,最大负荷80%以上总小时数为27,多出现在6月,7月的中午。由图2.2可知,5%最大负荷以下多出现在12月,1月,2月份,而6月,7月,8月总体负荷率基本都在40%以上。时间随着负荷率的增加总体呈现负增长趋势,负荷率越高,小时数越少。表2.7 全年逐时热负
19、荷统计区间小时数平均负荷最小值最大值05%163816.194650.02464.4285%10%36196.5214264.536128.78410%15%241159.4544129.42192.8415%20%220223.9952193.584257.52续表2.7全年逐时热负荷统计区间小时数平均负荷最小值最大值20%25%160290.4635257.82321.8425%30%179351.8792322.212386.20830%35%141418.8724387.264450.75635%40%109480.632451.152514.59640%45%69549.064951
20、6.264574.87245%50%54610.6069579.876643.57250%55%47673.428645.228708.73255%60%45736.2277709.32769.57260%65%19805.0168775.164832.12865%70%10866.9592843.792906.0670%75%5940.4448909.792963.63675%80%61014.886991.1041030.81280%85%51071.6841044.31092.04885%90%41129.3891123.0321138.03290%95%31176.9361163.64
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