论文总字数：30797字

摘 要

近年来，中国工业发展态势迅猛，面积和规模都有了很大提高，且仍处在增长之中。据统计，中国每年建设的工业面积超过5亿平方米，年增长率超过13%。然而，快速的发展也带来了一些不可忽视的问题，例如空调系统和工业发展的不匹配。相较于巨大的工业规模，不少工厂的空调系统效率依然比较低下，因此，对空调系统的改进在社会和经济意义上有着很大的紧迫性。

本工程是一个需要进行夏季空调设计的案例。作为典型的大型工业厂房，这一车间不但人数多、生产规模大，而且工艺中会产生污染物。本文先从负荷角度出发，用冷负荷法对厂房的分时逐项负荷进行了计算，并根据设计参数和当地气候条件以节能为目的对空调和管路系统进行了初步的设计。

在完成设计方案后，本文利用CFD技术，凭借先前计算获取的数据，对厂房内的气流组织进行了分析，验证了方案的效率和可行性。并且，一些在先前手工计算中难以考虑的因素也被加入进来，并在综合考量之后提出了一种优化方案。

关键词：空调设计，工业厂房，节能，CFD

ABSTRACT

In recent years, China's industry booms rapidly, of which area and scale have grown a lot, and is still growing. According to statistics, China has an annual construction of more than 500 million square meters of industrial area, and an annual growth rate of more than 13%. However, rapid development has also brought with it a number of problems that should not to be neglected, such as the mismatch between air conditioning systems and industrial development. Compared with the huge industrial scale, the air conditioning system of many factories is still relatively inefficient; therefore, the improvement of air conditioning system in the social and economic sense has a great urgency.

This project is just a case that needs a summer air conditioning design. As a typical large-scale industrial plant, not only the workshop has a large number of people, but it also has a great scale of production, and it would produce pollutants, too. In this case, from the point of view of load, the time-specified load of the plant is calculated with cooling load method, and the air conditioning and piping system is designed with the aim of energy saving according to the design parameters and local climatic conditions.

After completing the design, the airflow organization of the plant is analyzed with CFD technology, with the data obtained from the previous calculation. This verifies the efficiency and feasibility of the scheme. Moreover, some factors that were difficult to consider in previous manual calculations are taken into account, and an optimization scheme is proposed after comprehensive considerations.

目 录

摘 要 3

ABSTRACT 3

第一章 绪 论 5

第二章 空调负荷计算 9

2.1 设计任务 9

2.1.1 室外气象参数 9

2.1.2建筑概况 9

2.2 空调冷、热、湿负荷的计算 9

2.2.1 夏季空调室内冷负荷计算 10

2.3 夏季新风冷负荷的计算 21

2.3.1 最小新风量的确定 21

2.3.2 新风冷负荷的计算 21

2.4 夏季湿负荷的计算 21

2.6 本章小结 22

第三章 空调方案的确定 24

3.1空调方式的选择 24

3.2 气流分布方式的确定 24

3.3 管道布置方案的确定 24

3.4夏季送风参数和送风量的确定 25

3.4.1确定送风状态点，送风温差 25

3.4.2计算房间送风量 25

3.4.3选择回风量 25

3.5 室内气流组织计算 26

3.6 风管尺寸计算 26

3.7 最不利管环路的阻力计算 29

3.7.1 送风管路 29

3.7.2 回风管路 30

3.8管路保温设计 31

3.9本章小结 31

第四章 流场分布的模拟 32

4.1计算实例 32

4.2本章小结 38

第五章 总结 39

致谢 40

参考文献 41

绪 论

1.1引言

近年来，中国的工业生产发展态势迅猛，各类生产部门也日渐齐全，据统计，中国每年新建设的工业建筑面积超过5亿平方米，年增长率超过13%。但在不少传统工业部门，例如冶金、水泥生产、电镀和铸造等行业中，工业建筑的空调系统能源利用效率依然比较低下，导致了较为严重的污染和能源浪费。由于这些工厂往往规模大、产值高，由此带来的浪费不可小觑。

相较于巨大的工业规模，不少工厂的空调系统性能和效率都不能与生产完全匹配。在大多数情况下，传统工业车间内会产生大量的污染，例如烟雾、灰尘、液滴和废热等，这些都会对工业生产造成显著影响，高浓度的污染和废热不仅会降低生产效率，也会加剧设备损耗，因此，合理的能够有效控制污染、改善生产环境的通风系统是非常重要的。事实上，消除这些污染也是传统工业建筑设计中典型的考虑因素。但是，由于设计限制、设备老旧等原因，空调和通风系统的效率往往还不够尽如人意，考虑到这一系统在全厂能耗中所占比例很大，这种和工业生产水平的不匹配将导致全场能源消耗的剧增，因此，对空调系统的改进在社会和经济意义上有着很大的紧迫性。

此外，对劳动者的安全与身心健康的关怀也是不容忽略的。虽然现在我们十分重视工人们的健康问题，但不可避免的是，在某些工业部门中，正常运行的生产车间会产生大量的有害排放气体、颗粒污染物和高强度废热等，如果不能以各种途径得到有效控制，污染和过热不仅会影响工厂设备的效率和使用寿命，更会显著损害劳动者的身心健康。优秀的空调通风系统在降低能耗的同时，也能通过提高室内环境的空气品质和热舒适性来保障工人的健康，对于生产安全有着很大的意义，也能提高工人的生产积极性。

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