【正文】 江蘇工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 1 頁 共 58 頁 1 緒 論 空調(diào)系統(tǒng) 按空氣調(diào)節(jié)的作用分為舒適性空調(diào)和工藝性空調(diào)兩大類。本設(shè)計(jì)為舒適性空調(diào)的設(shè)計(jì)。舒適性空調(diào)是應(yīng)用于以人為主的環(huán)境的空氣調(diào)節(jié)設(shè)備，其作用是維持良好的室內(nèi)空氣狀態(tài)，為人們提供適宜的工作或生活環(huán)境，以利于保證工作質(zhì)量和提高工作效率，以及維持良好的健康水平。一個(gè)典型的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)應(yīng)由空調(diào)冷熱源、空氣處理設(shè)備、空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)、空調(diào)水系統(tǒng)及空調(diào)自動(dòng)控制和調(diào)節(jié)裝置 大部分組成。現(xiàn)將空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟歸納如下 [1,2,3]： （ 1） 參數(shù)的確定 [4] 1） 空調(diào)房間使用功能對舒適性的要求。影響人舒適感的主要因素有 ：室內(nèi)空氣的溫度、濕度和空氣流動(dòng)速度；其次是衣著情況、空氣的新鮮程度、室內(nèi)各表面的溫度等。 2） 要綜合考慮地區(qū)、經(jīng)濟(jì)條件和節(jié)能要求等因素。 3） 嚴(yán)格參照標(biāo)準(zhǔn)確定參數(shù) 。 （ 2） 負(fù)荷計(jì)算 空調(diào)冷熱負(fù)荷計(jì)算其中冷負(fù)荷包括：外墻傳熱冷負(fù)荷、外窗溫差傳熱冷負(fù)荷、外窗日射得熱冷負(fù)荷、屋頂冷負(fù)荷、人體散熱冷負(fù)荷、內(nèi)墻傳熱冷負(fù)荷、內(nèi)門傳熱冷負(fù)荷、地面?zhèn)鳠崂湄?fù)荷、樓板傳熱冷負(fù)荷、照明散熱冷負(fù)荷、設(shè)備散熱冷負(fù)荷、人體散濕負(fù)荷；熱負(fù)荷采用指標(biāo)法進(jìn)行計(jì)算 [5]。 （ 3） 空調(diào)方式選擇 同一層建筑內(nèi)平面和豎向房間的負(fù)荷差別很大，各 房間用途、使用時(shí)間和空調(diào)設(shè)備承壓能力均不相同，故需要對空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行分區(qū)。 1）全空氣單風(fēng)道系統(tǒng)，優(yōu)點(diǎn)：可進(jìn)行充分換氣，衛(wèi)生條件好；設(shè)備集中布置，系統(tǒng)簡單，空氣集中處理，維護(hù)管理方便。缺點(diǎn)：風(fēng)道斷面大，占空間。適用于房間大、層高高、室內(nèi)人數(shù)多的旅館、辦公樓、醫(yī)院的公共部分和商場等區(qū)域； 2）風(fēng)機(jī)盤管加新風(fēng)系統(tǒng)，優(yōu)點(diǎn)：布置靈活，調(diào)節(jié)靈活；運(yùn)行費(fèi)用少；節(jié)約建筑空間。缺點(diǎn)：機(jī)組分散，維護(hù)管理不利；過度季節(jié)不能用全新風(fēng)； 3）水源熱泵系統(tǒng)，優(yōu)點(diǎn)：可單獨(dú)控制每臺(tái)機(jī)組房間溫度可自行調(diào)節(jié)；機(jī)組有熱回收功能，減少鍋爐和冷卻塔 運(yùn)行費(fèi)用；水管路系統(tǒng)簡單。缺點(diǎn)：溫濕度控制精度不高；小容量電機(jī)效率比集中式低 [6,7,8]； （ 4） 空調(diào)冷熱源選擇 空氣調(diào)節(jié)人工冷熱源宜采用集中設(shè)置的冷（熱）水機(jī)組和供熱換熱設(shè)備。其機(jī)型和設(shè)備的選擇應(yīng)根據(jù)建筑物空氣調(diào)節(jié)規(guī)模、用途、冷熱負(fù)荷、所在地區(qū)氣候條件、能源結(jié)構(gòu)、政策、價(jià)格及環(huán)境規(guī)定等情況，按下列要求通過綜合論證確定 [6,9]： 1）熱源應(yīng)優(yōu)先采用城市、區(qū)域供熱或工廠余熱； 2）具有城市燃?xì)夤?yīng)的地區(qū)可采用燃?xì)忮仩t、燃?xì)鉄崴畽C(jī)供熱或燃?xì)馕帐嚼洌兀┧畽C(jī)組供冷、供熱； 3）無上述熱源和氣源供應(yīng)的地區(qū)，可 采用燃煤鍋爐、燃油鍋爐供熱，電動(dòng)壓縮式冷水機(jī)組供冷或燃油吸收式冷（溫）水機(jī)組供冷、供熱； 江蘇工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 2 頁 共 58 頁 4）具有多種能源的地區(qū)的大型建筑，可采用復(fù)合式能源供冷、供熱； 5）夏熱冬冷地區(qū)、干旱缺水地區(qū)的中、小型建筑可采用空氣源熱泵或地下埋管式地源熱泵冷（熱）水機(jī)組供冷、供熱； 6）有天然水等資源可供利用時(shí)，可采用水源熱泵冷（熱）水機(jī)組供冷、供熱； 7）全年進(jìn)行空氣調(diào)節(jié)，且各房間或區(qū)域負(fù)荷特性相差較大，需要長時(shí)間向建筑物同時(shí)供熱或供冷時(shí)，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后，可采用水環(huán)熱泵空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)供冷、供熱； 8）在執(zhí)行分時(shí)電價(jià)、峰谷電差較 大的地區(qū)，空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)采用低谷電價(jià)時(shí)段蓄冷（熱）源能明顯調(diào)節(jié)電及節(jié)省投資時(shí)，可采用蓄冷（熱）源供冷（熱） （ 5） 風(fēng)量計(jì)算及設(shè)備選擇 [5,10,11] 1）滿足衛(wèi)生要求 為了保證人們的身體健康，必須向空調(diào)房間送入足夠的新風(fēng)。 2）補(bǔ)充局部排風(fēng)量 當(dāng)空調(diào)房間內(nèi)有局部排風(fēng)裝置時(shí)，為了不使房間產(chǎn)生負(fù)壓，在系統(tǒng)中必須有相應(yīng)的新風(fēng)量來補(bǔ)充排風(fēng)量。 3）保證空調(diào)房間的正壓要求 為防止室外空氣無組織侵入，影響室內(nèi)空調(diào)參數(shù)，需要在空調(diào)房間內(nèi)保持正壓（室內(nèi)空氣壓力〉房間周圍的空氣壓力）。即用 增加一部分新風(fēng)量（或排風(fēng)系統(tǒng)少排掉部分新風(fēng)）的方法，使室內(nèi)空氣壓力高于外界壓力，然后再讓這部分新風(fēng)從空調(diào)房間門窗縫隙等不嚴(yán)密處滲透出去。這部分滲透空氣量的大小有房間的正壓、窗戶結(jié)構(gòu)形成的縫隙狀況所決定。一般情況，空調(diào)房間正壓可取 5～ 10Pa。過大的正壓不但沒有必要，還有壞處。 （ 6） 空調(diào)水系統(tǒng)設(shè)計(jì) [5,12,13] 由于受到建筑空間的限制和為了方便用戶調(diào)節(jié)，水系統(tǒng)的合理設(shè)計(jì)顯得十分重要。 空調(diào)冷凍水系統(tǒng)的主要作用是將冷源以一定溫度的水為媒體，按設(shè)計(jì)所需要的量輸送到各個(gè)環(huán)路、 各個(gè)末端裝置，最后再由各末端裝置將這些冷熱量釋放到各個(gè)區(qū)域、各個(gè)房間，并要求在各種負(fù)荷條件下都不致于引起水力失調(diào)而產(chǎn)生冷熱不均的現(xiàn)象。因此，空調(diào)水系統(tǒng)的水力平衡情況是決定系統(tǒng)能否正常運(yùn)行的重要因素。而對于異程系統(tǒng)，由于環(huán)路管道的長度不等，水系統(tǒng)的平衡往往需要靠平衡閥或節(jié)流孔板來實(shí)現(xiàn)，故平衡系統(tǒng)的壓力比同程系統(tǒng)困難，而且耗費(fèi)時(shí)間，設(shè)計(jì)時(shí)需要特別認(rèn)真計(jì)算，計(jì)算工作量大。盡管這樣，異程系統(tǒng)的運(yùn)行往往還是不大可靠，關(guān)于這一點(diǎn)，異程系統(tǒng)工程失敗的例子也不少。故空調(diào)水系統(tǒng)設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量采用同程系統(tǒng)，它不僅確保設(shè)計(jì)質(zhì)量和方 便管理，而且對于今后由于大樓局部使用功能發(fā)生變化為空調(diào)系統(tǒng)改造帶來很大的方便。 （ 7） 關(guān)于水系統(tǒng)中水力平衡的調(diào)節(jié) [5] 在建筑物暖通空調(diào)水系統(tǒng)中，水力失調(diào)是最常見的問題。由于水力失調(diào)導(dǎo)致系統(tǒng)流量分配不合理某些區(qū)域流量過剩，某些區(qū)域流量不足，造成某些區(qū)域冬天不熱、夏天不冷的情況，系統(tǒng)輸送冷、熱量不合理，從而引起能量的浪費(fèi)，或者為解決這個(gè)問題提高水泵揚(yáng)程，但仍會(huì)產(chǎn)生熱 (冷 )不均及更大的電能浪費(fèi) [13,14]。因此 ，必須采用相應(yīng)的調(diào)節(jié)閥門對系統(tǒng)流量分配進(jìn)行調(diào)節(jié)。 江蘇工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 3 頁 共 58 頁 雖然某些通用閥門如截止閥、球閥等也具有一定的調(diào) 節(jié)能力，但由于其調(diào)節(jié)性能不好以及無法對調(diào)節(jié)后的流量進(jìn)行測量，因此這種調(diào)節(jié)只能說是定性的和不準(zhǔn)確的，常常給工程安裝完畢后的調(diào)試工作和運(yùn)行管理帶來極大的不便。因此近些年來，在越來越多的暖通空調(diào)工程水系統(tǒng)的關(guān)鍵部位 (如集水器 )、特別是在一些國外設(shè)計(jì)公司設(shè)計(jì)的工程項(xiàng)目中，均大量地選用水力平衡閥來對系統(tǒng)的流量分配進(jìn)行調(diào)節(jié) (包括系統(tǒng)安裝完后的初調(diào)節(jié)和運(yùn)行管理調(diào)節(jié)，本文主要闡述的是前者，也可作后者的參考 )[15,16]。 水力平衡閥有兩個(gè)特性： 1)具有良好的調(diào)節(jié)特性。一般質(zhì)量較好的水力平衡閥都具有直線流量特性，即在閥 二端壓差不變時(shí)，其流量與開度成線性關(guān)系； 2)流量實(shí)時(shí)可測性。通過專用的流量測量儀表可以在現(xiàn)場對流過水力平衡閥的流量進(jìn)行實(shí)測。 江蘇工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 4 頁 共 58 頁 2 設(shè)計(jì)計(jì)算 冷負(fù)荷計(jì)算 （ 1） 維護(hù)結(jié)構(gòu)的夏季熱工指標(biāo) 各維護(hù)結(jié)構(gòu)的夏季熱工指標(biāo)可從表 至表 中查到 [1],其結(jié)果 已列入表 21中。 表 21 主要維護(hù)結(jié)構(gòu)的夏季熱工指標(biāo) 名稱 K β ξ υf ξf 屋面 48 號 外墻 80 號 內(nèi)墻 2 號 樓面 36 號 （ 2）房間的分類 由上表看出，內(nèi)墻 υf =，樓面 υf =，與表 相對照 [1]，本例房間屬于中型。 （ 3）城市分區(qū) 根據(jù)表 [1]，建湖屬于第 Ⅲ 計(jì)算區(qū)，以上海為代表城市，具體查表時(shí)應(yīng)注意不要忘記表注中給出的地區(qū)修正值。 2．溫差傳熱形成的冷負(fù)荷 各項(xiàng)溫差傳熱冷負(fù)荷的計(jì)算過程和計(jì)算結(jié)果已列入表 22 中。表中符號 △ 代表冷負(fù)荷溫差 △ t 的 總修正值，包括地區(qū)修正和室溫修正兩項(xiàng)。例如對于外墻，查上海負(fù)荷溫差表 時(shí)從表注 1 可知，建湖的地區(qū)修正值為 2℃ ， 又據(jù)表注 2，室溫修正值為 0℃ ，所以 △ =2+0=2℃ 。計(jì)算負(fù)荷 Qτ 時(shí)采用的 △ t 計(jì)算值加上總修正值 △ 。 屋面及外墻 Qτ 按下式計(jì)算： Qτ=KF(△ tτξ+△ ) (式 21) 式中 F—— 計(jì)算面積， m2； τ—— 計(jì)算時(shí)刻，點(diǎn)鐘； τξ—— 溫度波的作用時(shí)刻，即溫度波作用于外墻或 屋面外側(cè)的時(shí)刻，點(diǎn)鐘； △ tτξ—— 作用時(shí)刻下通過外墻或屋面的冷負(fù)荷計(jì)算溫差，簡稱負(fù)荷溫差， ℃ 。 外窗 Qτ 按下式計(jì)算： Qτ=K F(△ tτ+△ ) (式 22) 式中 △ tτ—— 計(jì)算時(shí)刻下的負(fù)荷溫差， ℃ ； △ —— 冷負(fù)荷溫差 △ tτ 的總修正值； K—— 傳熱系數(shù)，雙層窗可取 w/(m2.℃ )，單層窗可取 w/(m2.℃ )。江蘇工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 5 頁 共 58 頁 表 22 各項(xiàng)溫差傳熱的逐時(shí)冷負(fù)荷計(jì)算 項(xiàng)目 計(jì)算時(shí)刻 τ 備注 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 北外墻 K=(m2.℃ ) ξ= △ =2℃ F= τξ △ tτξ 8 8 5 5 5 8 查表 [1] Qτ 196 196 181 161 142 137 137 137 152 171 191 196 見式 211 西外墻 K=(m2.℃ ) ξ= △ =2℃ F= τξ 同上 △ tτξ 13 7 7 7 7 Qτ 365 347 322 298 274 219 219 219 219 237 298 353 屋面 K=(m2.℃ ) ξ= △ =2℃ F= τξ 查表 [1] △ tτξ 6 6 22 見式 211 Qτ 153 125 107 75 75 91 129 176 213 225 215 186 外窗 K=(m2.℃ ) F= △ =1℃ △ tτ / / 查表 [1] Qτ 81 / / 48 69 104 136 157 165 152 127 92 見式 212 冷負(fù)荷小計(jì) ??Q 795 668 610 582 560 551 621 689 749 785 831 827 江蘇工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 6 頁 共 58 頁 透過窗戶的太陽輻射熱形成的冷負(fù)荷計(jì)算過程見表 23，其中窗戶的構(gòu)造修正系數(shù)xg 分別見表 和 [1]。 計(jì)算公式為 ： Qτ=F xg xd xz Jnτ (式 23) 式中 Jnτ—— 計(jì)算時(shí)刻下，透過有內(nèi)遮 陽設(shè)施外窗的太陽總輻射負(fù)荷強(qiáng)度 w/m2； xz—— 內(nèi)遮陽系數(shù)； xg—— 構(gòu)造修正系數(shù)； xd—— 地點(diǎn)修正系數(shù)。 表 23 透過玻璃外窗的太陽輻射逐時(shí)冷負(fù)荷計(jì)算 （ 3mm 普通玻璃鋁合金單框玻璃窗， xg=） 項(xiàng)目 計(jì)算時(shí)刻 τ 備注 6 8 10 12 14 16 18 20 22 北外窗 F= X2= Xd= Jnτ (w/m2) 42 48 66 78 77 64 68 22 15 Qτ 96 110 151 179 176 147 156 50 34 見式 213 室內(nèi)熱源形成的冷負(fù)荷計(jì)算過程見表 24。其中單位人體的顯熱散熱量 q1 見表 工作人員為 2，群集系數(shù) ? =。 (1)人體顯熱散熱形成的計(jì)算時(shí)刻冷負(fù)荷 Qτ=? nq1XτT (式 24) 式中 ?—— 群集系數(shù)，見表 [1]； n—— 計(jì)算時(shí)刻空調(diào)房間內(nèi)的總?cè)藬?shù)； q1—— 一名成年男子小時(shí)先熱散熱量，見表 ， W； T—— 人員進(jìn)入空調(diào)房間的時(shí)刻，點(diǎn)鐘； τT—— 從人員進(jìn)入房間時(shí)算起到計(jì)算時(shí)刻的時(shí)間， h； XτT—— τT 時(shí)間人體顯熱散熱量的冷負(fù)荷系數(shù)，見表 。 表 24 人體顯熱散熱形成的逐時(shí)冷負(fù)荷計(jì)算 項(xiàng)目 計(jì)算時(shí)刻 τ 備注 10 12 14 16 18 20 22 24 ? = n=2 q1=61W T=8 連續(xù)工作小時(shí)數(shù) =24 τT 2 4 6 8 10 12 14 16 XτT 0． 77 0． 95 查表7[1] Qτ1 84 92 97 101 103 104 105 106 見式214 江蘇工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 7 頁 共 58 頁 (2)燈光 照明 和設(shè)備 冷負(fù)荷 Qτ 由參考文獻(xiàn) [5]表 313 可知護(hù)士站的