上海公安厅行政大楼空调系统设计毕业论文
2020-04-15 20:30:23
摘 要
本设计要求设计上海市公安厅行政大楼空调。该建筑面积地上约10000m2,地下约13000m2,总高度42.5m。地上主楼共10层,主要是公安办公,档案,技术用房. 地下共2层,-3.60m夹层为档案用房,-4.70m平时夹层为汽车库和自行车库,战时为掩蔽所。
由于建筑为一办公建筑,人员长期逗留有不同需求,故采用中央空调一次回风系统和风机盘管加新风系统。冷负荷采用谐波反应法计算,热负荷采用指标法计算。空调水系统采用两管制、定流量系统,水平同程,垂直异程。冷热源采用电动螺杆式冷水机组加锅炉。
关键词:一次回风系统 冷负荷 水系统 冷热源
Air conditioning Design of Administrative Building of Shanghai Public Security Bureau
Abstract
This design requires the design of air conditioning in the administrative building of Shanghai Public Security Bureau. The building area is about 10000 m ~ 2 on the ground, about 13000 m ~ 2 on the ground, and the total height is 42.5 m. The main building on the ground has a total of 10 floors, mainly public security office, archives, technical rooms. A total of 2 floors underground,-3.60m mezzanine for file room,-4.70m mezzanine for garage and garage, war time for shelter. Because the building is an office building and the personnel stay for a long time, the central air conditioning primary return air system and fan disk housekeeper fresh air system are adopted. The cooling load is calculated by harmonic reaction method and the heat load is calculated by index method. Air conditioning water system adopts two controls, fixed flow system, horizontal same way, vertical different way. Electric screw chillers and boilers are used for cold and heat sources.
Keywords: Primary return air system; Cold load; Water system; Cold and heat source
目 录
目录
Abstract Ⅰ
第一章 基本资料 Ⅱ
1.1建筑概况 1
1.2设计参数 1
1.2.1室外设计参数 1
1.2.2 室内设计参数 1
1.2.3 建筑材料及其热工性能 2
第二章 负荷计算 4
2.1通过围护结构传入的热量(墙体、屋面、窗户) 4
2.2外窗的温差传热冷负荷 4
2.3外窗的太阳辐射冷负荷 4
2.4设备冷负荷 5
2.5灯具冷负荷 5
2.6人体冷负荷 5
2.6.1人体显热负荷 5
2.6.2人体潜热负荷 6
2.7负荷算例 6
2.7.1东外墙传热冷负荷 6
2.7.2东外窗温差传热冷负荷 7
2.7.3东外窗的太阳辐射冷负荷 7
2.7.4北外墙传热冷负荷 7
2.7.5北外窗温差传热冷负荷 8
2.7.6北外窗的太阳辐射冷负荷 8
2.7.7人体显热冷负荷 8
2.7.8灯具冷负荷 9
2.7.9设备冷负荷 9
2.7.10办公室1负荷合计 9
2.8 散湿量计算 10
2.3 热负荷计算 10
第三章 空调方案确定 15
3.1空调系统概述 15
3.1.2空调系统逐层划分 15
第四章 空气处理过程计算 17
4.1 一次回风系统处理过程 17
4.2 风机盘管加新风系统处理过程 18
第五章 设备选型 20
5.1 一次回风系统空调机组选型 20
5.2 风机盘管系统空调机组选型 20
5.3 新风机组选型 20
第6章 气流组织计算 21
6.1 送风气流组织 21
6.1.1散流器气流分布计算 错误!未定义书签。
6.1.2 侧送风计算 错误!未定义书签。
第7章 空调系统水力计算 24
7.1 风管水力计算 24
7.2 水管水力计算 29
第八章 制冷机房确定及水系统水力计算 32
8.1 冷热源机房布置 32
8.2 冷水机组选型 32
8.3 冷却水循环系统 33
8.3.1 冷却塔选型计算 33
8.3.2 冷却塔补水量计算 34
8.3.3冷却水管路水力计算 34
8.3.4冷却水泵选型计算 35
8.4 冷冻水循环系统 36
8.4.1 分水器、集水器的选型计算 36
8.4.2冷冻水管路水力计算 37
8.4.3冷冻水泵选型 38
8.5 补给水系统 38
8.5.1膨胀水箱设计 38
8.5.3软水器选型 39
8.5.4水过滤器 40
8.5.5补水系统水力计算 40
5.6补水泵选型 40
第五章 锅炉房设计及水力计算 42
9.1 锅炉选型 42
9.1.1燃油锅炉 42
9.1.2 燃料特性 42
9.2 燃油系统 42
9.2.1供油管道尺寸 43
9.2.2燃油管道水力计算 43
9.2.3 油泵选型 44
9.2.4储油罐选型 44
9.2.5日用油箱选型 45
9.2.6油过滤器选型 45
9.2.7污油处理池 46
9.2.8放散管 46
9.3锅炉热水循环系统及热交换系统计算 46
9.3.1锅炉循环水量及管径的计算 46
9.3.2最不利环路水力计算 47
9.3.3水泵的选型计算 47
9.4 补水系统 48
9.4.1软化水器的选择 48
9.4.2除氧设备选用 48
9.4.3给水箱选型 49
9.4.4补水管路水力计算 49
第十章 通风 50
10.1 通风设计 50
10.1.1通风管道设计方案 50
10.2 送风系统的计算 50
10.2.1 送风量的确定 50
10.2.2 送风系统最不利环路水力计算 50
10.2.3 排风量的确定 51
10.2.4排风系统最不利环路水力计算 52
第十一章 管道防腐及保温设计 53
11.1管道保温设计 53
11.2管道防腐设计 53
第十二章 消声与隔振 54
第一章 基本资料
1.1建筑概况
该行政大楼位于上海市,建筑面积地上约10000m2,地下约13000m2,总高度42.5m。地上主楼共10层,主要是公安办公,档案,技术用房. 地下共2层,-3.60m夹层为档案用房,-4.70m平时夹层为汽车库和自行车库,战时为掩蔽所。
1.2设计参数
1.2.1室外设计参数
查《实用供热空调设计手册》表4.7-13,上海属于夏热冬冷地区。
查《实用供热空调设计手册》表3.2-1,上海室外设计参数如下:
表1-1 上海市室外设计参数
大气压力(kPa) | 室外计算(干球)温度(℃) | ||||||
夏季 | 冬季 | ||||||
通风 | 空调 | 空调日平均 | 采暖 | 空调 | 通风 | ||
冬季 | 夏季 | 30.8 | 34.6 | 29.1 | 1.2 | -1.2 | 3.5 |
夏季空调室外计算湿球温度(℃) | 室外计算相对湿度(%) | 室外风速(m/s) | |||||
1026.5 | 1005.7 | 夏季通风 | 冬季空调 | 夏季平均 | 冬季平均 | ||
28.2 | 69 | 74 | 3.4 | 3.3 | |||
年主导风向 | 最大冻土层深度 | ||||||
北风 | 0.85米 |
1.2.2 室内设计参数
查《GB50736-2012民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》表3.0.2:人员长期逗留区域空调室内设计参数:
表1-2 人员长期逗留区域空调室内设计参数
类别 | 热舒适度等级 | 温度(℃) | 相对湿度(%) | 风速(m/s) |
供热 工况 | Ⅰ级 | 22~24 | ≥30 | ≤0.2 |
Ⅱ级 | 18~22 | — | ≤0.2 | |
供冷 工况 | Ⅰ级 | 24~26 | 40~60 | ≤0.25 |
Ⅱ级 | 26~28 | ≤70 | ≤0.3 |
由于本设计为一行政大楼,人员长期逗留,因此将本内所有人员长期逗留区域的热舒适等级定为Ⅰ级,供热工况下室内设计温度为22℃,相对湿度为60%,供冷工况下室内设计温度为26℃,相对湿度为60%。
档案库房具有存储、保护档案的作用,为了尽可能延长档案的寿命、抑制微生物和病虫害出现,档案库房的温度最好控制在14℃~24℃之间,相对湿度最好控制在45%~60%之间。
经过查阅资料,最终将公安大厅内所有资料库房的室内设计温湿度定为:夏季温度22℃,相对湿度55%,冬季温度20℃,相对湿度50%。
1.2.3 建筑材料及其热工性能
根据《GB50189-2015公共建筑节能设计标准》,单栋建筑面积大于300m2 的建筑,应为甲类公共建筑 ,因此该建筑为夏热冬冷地区甲类建筑。
窗墙比:夏热冬冷地区甲类公共建筑各单一立面窗墙面积比(包括透光幕墙)均不宜大于0.60,因此定窗高为2.0m,最大单一立面墙窗墙比为0.45,满足要求。
体形系数:该建筑的体形系数为55.9%。
根据《公共建筑节能设计标准》表3.3.1-3 夏热冬冷地区地区甲类公共建筑围护结构热工性能限值如下:
表1-3 夏热冬冷地区地区甲类公共建筑围护结构热工性能限值
围护结构部位 | 传热系数K[W/(m2·K)] | 太阳得热系数SHGC(东、南、西向/北向) | |
屋面 | 围护结构热惰性指标D≤2.5 | ≤0.40 |
|
围护结构热惰性指标D>2.5 | ≤0.50 |
| |
外墙(包括非透光幕墙) | 围护结构热惰性指标D≤2.5 | ≤0.60 |
|
围护结构热惰性指标D>2.5 | ≤0.80 |
| |
底面接触室外空气的架空或外挑楼板 | ≤0.70 |
| |
单一立面外窗(包括透光幕墙) | 窗墙面积比≤0.20 | ≤3.5 —— |
|
0.20<窗墙面积比≤0.30 | ≤3.0 | ≤0.44/0.48 | |
0.30<窗墙面积比≤0.40 | ≤2.6 | ≤0.40/0.44 | |
0.40<窗墙面积比≤0.50 | ≤2.4 | ≤0.35/0.40 | |
0.50<窗墙面积比≤0.60 | ≤2.2 | ≤0.35/0.40 | |
0.60<窗墙面积比≤0.70 | ≤2.2 | ≤0.30/0.35 | |
0.70<窗墙面积比≤0.80 | ≤2.0 | ≤0.26/0.35 | |
窗墙面积比>0.80 | ≤1.8 | ≤0.24/0.30 | |
屋顶透明部分(屋顶透明部分面积≤20%) | ≤2.6 | ≤0.30 |
围护结构根据《实用供热空调设计手册》(下称《手册》)选用:
外墙:外墙为轻集料混凝土砌块框架填充墙,参照《手册》,保温层玻璃棉,厚度为90mm,围护结构传热系数=0.42W/(m2•℃),衰减系数=0.33,延迟时间=9h,围护结构热惰性指标 =3.67;
屋面:屋面为卵石层屋面,参照《手册》,保温层为挤塑聚苯板,厚度为80mm,围护结构传热系数 =0.39W/(m2•℃),衰减系数 =0.21,延迟时间 =9h,围护结构热惰性指标 =3.26;
内墙:内墙主体材料为混凝土空心砌块,参照《手册》,厚度为190mm,围护结构传热系数 =1.89W/(m2•℃),衰减系数 =0.46,延迟时间 =7h,放热衰减度 =1.7,围护结构热惰性指标 =2.53;
楼板:楼板为钢筋混凝土板,参照《手册》,围护结构传热系数 =1.88W/(m2•℃),衰减系数 =0.42,延迟时间 =5h,放热衰减度 =1.4~2.2,围护结构热惰性指标 =1.65;
外窗和内窗:外窗为辐射率≤0.25Low-E中空玻璃(在线),间隔层充氩气,间隔层厚度为9mm,铝合金框,参照文献[3],玻璃传热系数 =1.8W/(m2•℃),窗框比为20%,窗的尺寸根据图纸确定;外窗均无色、有浅色布窗帘做内遮阳,遮阳系数 =0.60;
外门:外门为单层金属框玻璃门,根据《供热工程》,传热系数K=6.5W/(m2•℃);
内门:内门为单层内门,根据《供热工程》,传热系数K=2.91W/(m2•℃)。
由于内墙的放热衰减度 =1.7,楼板的放热衰减度 =1.4~2.2,查《手册》]可知,该房间属于中型。
工作时间:8:00~18:00。
第二章 负荷计算
2.1通过围护结构传入的热量(墙体、屋面、窗户)
根据《实用供热空调设计手册》,墙体、屋顶或窗户瞬变传热所形成的逐时冷负荷,可用下列冷负荷温度简化公式计算:
(2-1)
式中: K ——墙、屋顶或窗的传热系数,W/(m2•K);
F ——外墙、屋顶及窗户的计算面积,m;
——计算时刻,h;
——温度波的作用时刻,即温度波作用于围护结构外侧的时刻,h;
——作用时刻下的冷负荷计算温度,简称冷负荷,℃;
∆ ——负荷温度的地点修正值,℃;
——室内设计温度,℃。
2.2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(W)可按下式计算:
(2-2)
式中: K ——窗玻璃的传热系数,查资料[1]表20.4-2,W/(m2•K);
——计算时刻下的冷负荷计算温度,查资料[1]表20.4-1,℃;
——地点修正系数,℃;
——窗框修正系数,查资料[1]表20.4-2最后一列,℃。
2.3外窗的太阳辐射冷负荷
本建筑的外窗都只有内遮阳,根据资料[1]查得当外窗只有内遮阳设施的辐射负荷为:
(2-3)
式中:F ——玻璃窗净有效面积,m2;
——窗的构造修正系数;
——地点修正系数;
——内遮阳系数;
——计算时刻下透过有内遮阳设施窗玻璃太阳辐射的冷负荷强度,W/m2。
2.4设备冷负荷
(2-4)
式中:F ——空调区面积,m2;
——电器设备的功率密度,查《实用供热空调设计手册》表20.9-4,W/m2;
——计算时刻,h;
T ——热源投入使用的时刻,h;
——从热源投入使用的时刻算起到计算时刻的持续时间,h;
—— 时间设备、器具散热的冷负荷系数,见《实用供热空调设计手册》表20.9-5。
2.5灯具冷负荷
(2-5)
式中: ——同时使用系数,当缺少实测数据时,可取0.6-0.8;
——灯具的安装功率,W,当缺少数据时,可根据空调区的使用面积按《实用供热空调设计手册》表20.8-1给出的照明功率密度指标推算;
——计算时刻,h;
T ——开灯时刻,h;
——从开灯时刻算起到计算时刻的持续时间,h;
—— 时刻灯具散热的冷负荷系数,见资料[1]表20.8-2。
2.6人体冷负荷
2.6.1人体显热负荷
采用冷负荷系数法的工程简化计算方法:
(2-6)
式中: ——人体显热散热形成的冷负荷,W;
——计算时刻空调区内的总人数,当缺少数据时,可根据空调区的使用面积按资料[1]表20.1-7给出的人均面积指标推算;
——群集系数,见资料[1]表20.7-2;
——一名成年男子小时显热散热,W,见资料[1]表20.7-3;
——计算时刻,h;
T ——开灯时刻,h;
——从开灯时刻算起到计算时刻的持续时间,h;
—— 时刻人体显热散热的冷负荷系数,见资料[1]表20.8-2。
2.6.2人体潜热负荷
本设计中房间的潜热负荷主要包括人体散湿形成的潜热冷负荷(W),可按下式计算:
(2-7)
式中: ——人体潜热散热形成的冷负荷,W;
——计算时刻空调区内的总人数;
——一名成年男子小时潜热散热量,W,见资料[1]表20.7-3。
2.7负荷算例
由于本设计中房间数量较多,因此此处列出一个房间(一楼东北角办公室1)的详细负荷计算,其余房间计算方法相同,并将最终结果列于表2-1中。
以一层办公室1为例:
2.7.1东外墙传热冷负荷
东外墙延迟小时数为9小时,ß为0.33,则温度波的作用时刻为“作用时刻-9”,查《实用供热空调设计手册》表20.3-1得到相应作用时刻的冷负荷计算温度,据公式(2-1)得出东外墙的传热冷负荷列于下表:
表2-1 办公室1东外墙传热冷负荷
| 8:00 | 9:00 | 10:00 | 11:00 | 12:00 | 13:00 | 14:00 | 15:00 | 16:00 | 17:00 | 18:00 |
34 | 34 | 33 | 34 | 34 | 35 | 36 | 37 | 38 | 38 | 39 | |
26 | 26 | 26 | 26 | 26 | 26 | 26 | 26 | 26 | 26 | 26 | |
K | 0.42 | 0.42 | 0.42 | 0.42 | 0.42 | 0.42 | 0.42 | 0.42 | 0.42 | 0.42 | 0.42 |
F | 17 | 17 | 17 | 17 | 17 | 17 | 17 | 17 | 17 | 17 | 17 |
58 | 58 | 51 | 58 | 58 | 66 | 73 | 80 | 88 | 88 | 95 |
2.7.2东外窗温差传热冷负荷
查《实用供热空调设计手册》表20.4-1,得到上海市外窗冷负荷温度,且得到上海市地点修正系数为0,按公式(2-2)得出东外窗温差传热冷负荷列于下表:
表2-2 办公室1东外窗温差传热冷负荷
| 8:00 | 9:00 | 10:00 | 11:00 | 12:00 | 13:00 | 14:00 | 15:00 | 16:00 | 17:00 | 18:00 |
1.49 | 1.49 | 1.49 | 1.49 | 1.49 | 1.49 | 1.49 | 1.49 | 1.49 | 1.49 | 1.49 | |
29 | 30 | 31 | 31 | 32 | 33 | 33 | 33 | 34 | 34 | 33 | |
26 | 26 | 26 | 26 | 26 | 26 | 26 | 26 | 26 | 26 | 26 | |
K | 1.8 | 1.8 | 1.8 | 1.8 | 1.8 | 1.8 | 1.8 | 1.8 | 1.8 | 1.8 | 1.8 |
F | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 |
24 | 32 | 40 | 40 | 48 | 56 | 56 | 56 | 64 | 64 | 56 |
2.7.3东外窗的太阳辐射冷负荷
东外窗采用浅色布窗帘作为内遮阳,查《实用供热空调设计手册》表20.5-4,得到内遮阳系数为0.6,查表20.5-3得到计算时刻下,透过有内遮阳设施窗玻璃太阳辐射的冷负荷强度,查表20.5-2得到地点修正系数为1,查表20.5-1得到窗的构造修正系数为0.5,按公式(2-3)得出东外窗的太阳辐射冷负荷列于下表:
表2-3 办公室1东外窗太阳辐射冷负荷
| 8:00 | 9:00 | 10:00 | 11:00 | 12:00 | 13:00 | 14:00 | 15:00 | 16:00 | 17:00 | 18:00 |
280 | 358 | 388 | 349 | 267 | 203 | 189 | 176 | 160 | 139 | 116 | |
0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | |
1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | |
0.6 | 0.6 | 0.6 | 0.6 | 0.6 | 0.6 | 0.6 | 0.6 | 0.6 | 0.6 | 0.6 | |
F | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 |
252 | 322 | 349 | 314 | 240 | 182 | 170 | 158 | 144 | 125 | 104 |
2.7.4北外墙传热冷负荷
北外墙延迟小时数为9小时,ß为0.33,则温度波的作用时刻为“作用时刻-9”,查《实用供热空调设计手册》表20.3-1得到相应作用时刻的冷负荷计算温度,据公式(2-1)得出北外墙的传热冷负荷列于下表:
表2-4 办公室1北外墙传热冷负荷
| 8:00 | 9:00 | 10:00 | 11:00 | 12:00 | 13:00 | 14:00 | 15:00 | 16:00 | 17:00 | 18:00 |
33 | 33 | 32 | 32 | 32 | 32 | 32 | 32 | 33 | 33 | 33 | |
26 | 26 | 26 | 26 | 26 | 26 | 26 | 26 | 26 | 26 | 26 | |
K | 0.42 | 0.42 | 0.42 | 0.42 | 0.42 | 0.42 | 0.42 | 0.42 | 0.42 | 0.42 | 0.42 |
F | 12 | 12 | 12 | 12 | 12 | 12 | 12 | 12 | 12 | 12 | 12 |
37 | 37 | 32 | 32 | 32 | 328 | 32 | 32 | 37 | 37 | 37 |
2.7.5北外窗温差传热冷负荷
查《实用供热空调设计手册》表20.4-1,得到上海市外窗冷负荷温度,且得到上海市地点修正系数为0,按公式(2-2)得出北外窗温差传热冷负荷列于下表:
表2-5 办公室1北外窗温差传热冷负荷
| 8:00 | 9:00 | 10:00 | 11:00 | 12:00 | 13:00 | 14:00 | 15:00 | 16:00 | 17:00 | 18:00 |
1.49 | 1.49 | 1.49 | 1.49 | 1.49 | 1.49 | 1.49 | 1.49 | 1.49 | 1.49 | 1.49 | |
29 | 30 | 31 | 31 | 32 | 33 | 33 | 33 | 34 | 34 | 33 | |
26 | 26 | 26 | 26 | 26 | 26 | 26 | 26 | 26 | 26 | 26 | |
K | 1.8 | 1.8 | 1.8 | 1.8 | 1.8 | 1.8 | 1.8 | 1.8 | 1.8 | 1.8 | 1.8 |
F | 3.7 | 3.7 | 3.7 | 3.7 | 3.7 | 3.7 | 3.7 | 3.7 | 3.7 | 3.7 | 3.7 |
29 | 39 | 49 | 49 | 59 | 69 | 69 | 69 | 79 | 79 | 69 |
2.7.6北外窗的太阳辐射冷负荷
外窗采用浅色布窗帘作为内遮阳,查《实用供热空调设计手册》表20.5-4,得到内遮阳系数为0.6,查表20.5-3得到计算时刻下,透过有内遮阳设施窗玻璃太阳辐射的冷负荷强度,查表20.5-2得到地点修正系数为1,查表20.5-1得到窗的构造修正系数为0.5,按公式(2-3)得出北外窗的太阳辐射冷负荷列于下表:
表2-6 办公室1北外窗的太阳辐射冷负荷
| 8:00 | 9:00 | 10:00 | 11:00 | 12:00 | 13:00 | 14:00 | 15:00 | 16:00 | 17:00 | 18:00 |
71 | 75 | 91 | 105 | 115 | 121 | 124 | 123 | 117 | 107 | 106 | |
0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | |
1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | |
0.6 | 0.6 | 0.6 | 0.6 | 0.6 | 0.6 | 0.6 | 0.6 | 0.6 | 0.6 | 0.6 | |
F | 3.7 | 3.7 | 3.7 | 3.7 | 3.7 | 3.7 | 3.7 | 3.7 | 3.7 | 3.7 | 3.7 |
78 | 83 | 101 | 116 | 127 | 134 | 137 | 136 | 129 | 118 | 117 |
2.7.7人体显热冷负荷
查《实用供热空调设计手册》表20.7-1,得到办公室人均占有的使用面积指标为4m2/人,办公室1的面积为29.86 m2,则该办公室有7人,查表20.7-2得到办公室的群集系数为0.92,再查表20.7-3的一名成年男子在办公室的显热散热量,查表20.7-4得到人体显热散热的冷负荷系数,按公式(2-5)得出人体显热冷负荷列于下表:
表2-7 办公室1人体显热冷负荷
| 8:00 | 9:00 | 10:00 | 11:00 | 12:00 | 13:00 | 14:00 | 15:00 | 16:00 | 17:00 | 18:00 |
0 | 7 | 7 | 7 | 7 | 7 | 7 | 7 | 7 | 7 | 7 | |
0.92 | 0.92 | 0.92 | 0.92 | 0.92 | 0.92 | 0.92 | 0.92 | 0.92 | 0.92 | 0.92 | |
61 | 61 | 61 | 61 | 61 | 61 | 61 | 61 | 61 | 61 | 61 | |
0 | 0.5 | 0.69 | 0.75 | 0.79 | 0.83 | 0.86 | 0.88 | 0.9 | 0.91 | 0.92 | |
0 | 196 | 271 | 294 | 310 | 326 | 337 | 345 | 353 | 357 | 361 |
2.7.8灯具冷负荷
查《实用供热空调设计手册》表20.8-1,得到办公室照明功率密度指标为11W/m2,办公室1的面积为29.86 m2,则该办公室的照明功率为326.48W,查表20.8-2得到灯具散热的冷负荷系数,取同时使用系数为0.8,按公式(2-4)得出灯具冷负荷列于下表:
表2-8 办公室1灯具冷负荷
8:00 | 9:00 | 10:00 | 11:00 | 12:00 | 13:00 | 14:00 | 15:00 | 16:00 | 17:00 | 18:00 | |
0.8 | 0.8 | 0.8 | 0.8 | 0.8 | 0.8 | 0.8 | 0.8 | 0.8 | 0.8 | 0.8 | |
0 | 0.4 | 0.61 | 0.68 | 0.74 | 0.78 | 0.82 | 0.85 | 0.87 | 0.89 | 0.91 | |
0.00 | 104 | 159 | 177 | 193 | 203 | 214 | 222 | 227 | 232 | 237 |
2.7.9设备冷负荷
查《实用供热空调设计手册》表20.9-4,得到办公室电器功率密度为20W/m2,办公室1的面积为29.86 m2,则该办公室的设备功率为597.2W,查表20.9-5得到设备显热散热的冷负荷系数,按公式(2-4)得出设备冷负荷列于下表:
表2-9 办公室1设备冷负荷
| 8:00 | 9:00 | 10:00 | 11:00 | 12:00 | 13:00 | 14:00 | 15:00 | 16:00 | 17:00 | 18:00 |
0 | 0.77 | 0.88 | 0.9 | 0.91 | 0.93 | 0.94 | 0.95 | 0.96 | 0.96 | 0.97 | |
0 | 459 | 525 | 537 | 543 | 555 | 561 | 567 | 573 | 573 | 579 |
2.7.10办公室1负荷合计
表2-10 办公室1冷负荷汇总表(W)
时刻 | 7:00 | 8:00 | 9:00 | 10:00 | 11:00 | 12:00 | 13:00 | 14:00 | 15:00 | 16:00 | 17:00 | 18:00 |
一层 | 9.64 | 22.60 | 27.12 | 29.14 | 31.17 | 32.66 | 33.27 | 33.32 | 33.60 | 32.96 | 32.17 | 26.33 |
二层 | 4.73 | 12.44 | 18.19 | 20.72 | 22.19 | 23.21 | 23.84 | 24.13 | 24.48 | 24.20 | 23.40 | 15.95 |
三层 | 7.28 | 21.86 | 30.77 | 33.95 | 35.51 | 36.66 | 37.45 | 37.87 | 38.33 | 38.13 | 37.43 | 24.66 |
四层 | 9.64 | 27.07 | 36.83 | 40.80 | 42.53 | 43.94 | 44.89 | 45.49 | 46.11 | 46.04 | 45.44 | 30.18 |
五层 | 6.77 | 30.54 | 37.91 | 40.75 | 42.88 | 44.54 | 45.49 | 45.97 | 46.49 | 46.15 | 45.49 | 28.90 |
六层 | 7.21 | 27.78 | 34.60 | 37.65 | 39.89 | 41.54 | 42.41 | 42.74 | 43.19 | 42.73 | 41.84 | 27.97 |
七层 | 6.85 | 25.00 | 31.23 | 34.12 | 36.22 | 37.69 | 38.51 | 38.80 | 39.19 | 38.78 | 37.88 | 26.28 |
八层 | 6.52 | 22.05 | 27.73 | 30.43 | 32.42 | 33.87 | 34.60 | 34.85 | 35.21 | 34.78 | 33.90 | 23.48 |
九层 | 6.38 | 23.13 | 28.77 | 31.39 | 33.36 | 34.74 | 35.50 | 35.79 | 36.16 | 35.78 | 34.93 | 24.28 |
十层 | 5.77 | 40.47 | 39.81 | 41.45 | 42.57 | 43.38 | 44.08 | 44.84 | 45.09 | 45.22 | 45.25 | 39.33 |
汇总 | 70.7 | 252.9 | 312.9 | 340.4 | 358.7 | 372.2 | 380.0 | 383.7 | 387.8 | 384.7 | 377.73 | 267.35 |
2.8 散湿量计算
本设计中设定夏季和冬季人体散湿量相同,可按式下式计算:
(2-8)
式中:——人体散湿量,kg/h;
——计算时刻空调区内总人数;
——群集系数,见文献[1]表20.7-2;
—一名成年男子每小时散湿量,见文献[1]表20.7-3,g/h。
以一楼东北角办公室1为例:
该房间人员数量 ,每小时散湿量查文献[1]表20.7-3,得 ,群集系数 ,按式(2-8)计算如下:
其余房间的湿负荷见表2-11。
表2-11 湿负荷汇总表(kg/h)
一层 | 6.83 |
二层 | 256.79 |
三层 | 172.53 |
四层 | 106.09 |
五层 | 48.77 |
六层 | 51.70 |
七层 | 52.06 |
八层 | 49.90 |
九层 | 51.66 |
十层 | 33.88 |
汇总 | 830.22 |
2.3 热负荷计算
根据《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》,冬季供暖通风系统的热负荷应根据建筑物下列散失和获得的热量确定: 1、围护结构的耗热量;2、加热由外门、窗缝隙渗入室内的冷空气耗热量;3、加热由外门开启时经外门进入室内的冷空气耗热量;4、通风耗热量;5、通过其他途径散失或获得的热量。
在工程实际中,围护结构的基本耗热量按一维稳定传热过程计算.即假设在计算时间内,室内、外空气温度和其他传热过程参数都不随时间变化。因此对于热负荷的计算可以选择热负荷面积指标法对个房间经行计算。计算式如下:
(2-9)
式中 ——热负荷,W
——供暖面积热指标,W/m2;
——建筑总面积,m2。
根据文献[1]表5.1-18,办公室的供暖面积热指标为60~80W/m2,大礼堂、体育馆为115~160W/m2,图书馆为45~75W/m2。
因此,以一层办公室1为例:
该办公室建筑面积总面积为29.86m2,取70W/m2,按式(2-9)计算:
其余房间的热负荷计算同算例,结果列于表2-12中。
表2-12 各个房间的热负荷
楼层 | 房间名称 | 房间面积/m2 | 负荷指标/W/m2 | 热负荷/W |
一层 | 入口大堂 | 469.22 | 70 | 32845.4 |
办公室1 | 29.86 | 70 | 2090.2 | |
传达室接待室 | 92.34 | 70 | 6463.8 | |
办公室2 | 107.5 | 70 | 7525 | |
消防控制室 | 54.6 | 70 | 3822 | |
休息室 | 17.5 | 70 | 1225 | |
二层 | 办公室3 | 29.86 | 70 | 2090.2 |
办公室4 | 72.8 | 70 | 5096 | |
阅档室 | 63.91 | 60 | 3834.6 | |
复印接收档案室 | 46.2 | 60 | 2772 | |
消毒装具储藏室 | 46.2 | 60 | 2772 | |
修复裱糊整理室 | 35.5 | 60 | 2130 | |
实物档案室 | 45 | 60 | 2700 | |
公安业务资料库 | 266.24 | 60 | 15974.4 | |
三层 | 业务办理用房 | 63.91 | 70 | 4473.7 |
办公室5 | 25.93 | 70 | 1815.1 | |
复印接收档案室 | 10.35 | 70 | 724.5 | |
总控室 | 9.77 | 70 | 683.9 | |
办公室8 | 32.8 | 70 | 2296 | |
办公室9 | 56.09 | 70 | 3926.3 | |
办公室10 | 36.34 | 70 | 2543.8 | |
办公室11 | 36.34 | 70 | 2543.8 | |
办公室12 | 21.3 | 70 | 1491 | |
数据备份用房 | 29.86 | 70 | 2090.2 | |
办公室13 | 32.4 | 70 | 2268 | |
办公室6 | 49.7 | 70 | 3479 | |
图档室 | 26.66 | 60 | 1599.6 | |
办公室7 | 26.66 | 70 | 1866.2 | |
视听阅览室 | 27.28 | 70 | 1909.6 | |
四层 | 办公室14 | 29.86 | 70 | 2090.2 |
办公室15 | 26.52 | 70 | 1856.4 | |
办公室16 | 58.37 | 70 | 4085.9 | |
休息室 | 150.8 | 70 | 10556 | |
国际互联网江苏公安站 | 63.91 | 70 | 4473.7 | |
接待室 | 37.2 | 70 | 2604 | |
办公室17 | 352.64 | 70 | 24684.8 | |
控制室 | 18.36 | 70 | 1285.2 | |
储藏室 | 23.22 | 70 | 1625.4 | |
五层 | 办公室18 | 52.54 | 70 | 3677.8 |
办公室19 | 33.3 | 70 | 2331 | |
CA制证机房 | 33.3 | 70 | 2331 | |
服务器机房 | 52.54 | 70 | 3677.8 | |
办公室20 | 42.34 | 70 | 2963.8 | |
办公室21 | 37.07 | 70 | 2594.9 | |
办公室22 | 26.66 | 70 | 1866.2 | |
办报室 | 26.66 | 70 | 1866.2 | |
通信工作机房 | 93.36 | 70 | 6535.2 | |
值班室1 | 17.28 | 70 | 1209.6 | |
值班室2 | 18.4 | 70 | 1288 | |
屏蔽室 | 26.52 | 70 | 1856.4 | |
六层 | 网络侦查处二 | 46.62 | 70 | 3263.4 |
电子数据监定室1 | 29.6 | 70 | 2072 | |
电子数据监定室2 | 29.6 | 70 | 2072 | |
网络报警处置中心机房 | 52.54 | 70 | 3677.8 | |
办公室27 | 20.72 | 70 | 1450.4 | |
值班室 | 18.4 | 70 | 1288 | |
办公室23 | 30.38 | 70 | 2126.6 | |
办公室24 | 30.38 | 70 | 2126.6 | |
网络侦查处一 | 46.15 | 70 | 3230.5 | |
秘书科1 | 29.25 | 70 | 2047.5 | |
秘书科2 | 29.25 | 70 | 2047.5 | |
监控管理科一 | 46.15 | 70 | 3230.5 | |
办公室25 | 30.38 | 70 | 2126.6 | |
办公室26 | 30.38 | 70 | 2126.6 | |
小会议室 | 18.4 | 70 | 1288 | |
七层 | 指挥调度科 | 46.62 | 70 | 3263.4 |
指挥调度科2 | 29.6 | 70 | 2072 | |
技术演示室 | 83.14 | 70 | 5819.8 | |
办公室28 | 20.72 | 70 | 1450.4 | |
资料室 | 18.4 | 60 | 1104 | |
情报信息中心1 | 30.38 | 70 | 2126.6 | |
情报信息中心2 | 30.38 | 70 | 2126.6 | |
110工作指挥科 | 46.15 | 70 | 3230.5 | |
秘书科 | 29.25 | 70 | 2047.5 | |
侦控中心用房 | 29.25 | 70 | 2047.5 | |
侦控技术科 | 46.15 | 70 | 3230.5 | |
监控管理科1 | 30.38 | 70 | 2126.6 | |
监控管理科2 | 30.38 | 70 | 2126.6 | |
资料保密室 | 18.4 | 70 | 1288 | |
八层 | 办公室29 | 46.62 | 70 | 3263.4 |
办公室30 | 29.6 | 70 | 2072 | |
会议室 | 83.14 | 70 | 5819.8 | |
休息室 | 20.72 | 70 | 1450.4 | |
资料室 | 18.4 | 60 | 1104 | |
办公室31 | 30.38 | 70 | 2126.6 | |
办公室32 | 30.38 | 70 | 2126.6 | |
办公室33 | 46.15 | 70 | 3230.5 | |
办公室34 | 29.25 | 70 | 2047.5 | |
办公室35 | 29.25 | 70 | 2047.5 | |
办公室36 | 46.15 | 70 | 3230.5 | |
办公室37 | 30.38 | 70 | 2126.6 | |
办公室38 | 30.38 | 70 | 2126.6 | |
九层 | 办公室39 | 46.62 | 70 | 3263.4 |
办公室40 | 29.6 | 70 | 2072 | |
休息室 | 83.14 | 70 | 5819.8 | |
办公室40 | 20.72 | 70 | 1450.4 | |
资料室 | 18.4 | 60 | 1104 | |
办公室41 | 30.38 | 70 | 2126.6 | |
办公室42 | 30.38 | 70 | 2126.6 | |
办公室43 | 46.15 | 70 | 3230.5 | |
办公室44 | 29.25 | 70 | 2047.5 | |
办公室45 | 29.25 | 70 | 2047.5 | |
办公室46 | 46.15 | 70 | 3230.5 | |
办公室47 | 30.38 | 70 | 2126.6 | |
办公室48 | 30.38 | 70 | 2126.6 | |
十层 | 警体训练馆 | 389.76 | 140 | 54566.4 |
备用房间 | 48.33 | 70 | 3383.1 | |
健身房 | 63 | 140 | 8820 | |
| 面积合计 | 5503.06 | 负荷合计 | 411058.3 |
第三章 空调方案确定
3.1空调系统概述
按负担室内热湿负荷所用的介质种类分类,空调系统可分为全空气系统、全水系统、空气—水系统和冷剂系统。目前最常用的空调系统为全空气系统和空气-水系统。
全空气系统是指室内负荷全部由经过处理的空气来负担的空调系统。具有如下优点:(1)机组集中,维护管理方便(2)能满足较高的室内环境参数要求(3)过渡季节可以用全新风送风。但由于空气的比热容较大,全空气系统所需空气量多,因此其主要缺点为:(1)风道尺寸大,较为占用建筑吊顶空间(2)送风动力大,与空气-水方式对比耗电多(3)空调机房面积较大,难以设置。
空气-水系统是指同时使用空气和水来负担室内热湿负荷。很多酒店、办公楼里的中央空调为这种形式。其优点为:(1)控制灵活,可灵活地调节各房间的温度,根据房间的使用状况确定风机盘管的启停,房间之间不会相互影响;(2)风机盘管机组体型小,占地小,布置和安装方便;(3)容易实现系统分区控制,冷热负荷能够按房间朝向、使用目的、使用时间等把系统分割为若干区域系统,实施分区控制。缺点是:(1)因机组分散设置,台数较多,维修管理工作量大;(2)室内空气品质较全空气系统差,易发生水管跑冒滴漏事故。风机盘管加新风系统为最常见的空气-水系统。
全水系统是空调房间的热湿负荷全靠水作为冷热介质来负担的系统。其优点是:由于水的比热容比空气大很多,所以在相同条件下只需要较小的水量,因此管道所占用的空间会小很多。但是,仅靠水来消除室内的余热余湿不能解决房间的通风换气问题,因此一般不会单独采用全水系统。
冷剂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的系统。一般用于分散安装的局部空调机组。但是由于冷剂管道不便于长途运输,这种系统在规模上会受到一定限制。另外,冷剂系统可以与空气系统相结合,形成空气—冷剂系统。
3.1.2空调系统逐层划分
地下夹层:该层均为档案库房,设计温湿度相同,且无人员长期逗留,故该层所有房间共用一个一次回风系统。
一层:除去大堂,其余的小房间均为人员长期逗留区域,由于人员热舒适区域各不相同且空调的使用时间也各不相同,故采用风机盘管加新风系统,方便各个房间独立控制。由于大堂具有中庭,不可在一层吊顶设置风管,因此在大堂设置风机盘管加新风系统侧送风。办公室2与整个空调区域分离,不设立集中式或半集中式空调,在房间内放置分体机。
二层:公安业务资料库相对独立为一个较大区域,因此选择中央空调一次回风系统;实物档案库、修复裱糊整理室、消毒装具储藏室、复印接收档案室、卡片目录室均为档案库类型,其室内设计参数相同,空调运行时间也相同,故划分为一个系统,由于房间分布不均匀,故做风机盘管加新风系统。办公室3和办公室4均为办公室,划分为一个系统,采用风机盘管加新风系统。
三层:业务办理用房、办公室5、办公室6、办公室7、办公室8、办公室9、办公室10、办公室11、办公室12、办公室13、阅档室、视听阅览室基本为办公室,室内设计参数相同,人员长期逗留,热舒适需求和运行时间各不相同,故划分为一个系统,选用风机盘管加新风系统,方便调节。
四层:办公室17是一个相对独立且面积较大的区域,对其采用中央空调一次回风系统;其余房间为接待室、办公室、接待室,室内设计参数均相同,因此将其余房间划分为一个系统,采用风机盘管加新风系统,各房间独立调节。
五至九层:这五层为标准层,建筑结构及房间分布相同,各层的房间基本都为办公室,因此每层分别划分为一个系统,采用风机盘管加新风系统,方便各房间独立调节。
十层:十层为警体训练馆及健身房,警体训练馆面积较大,健身房和备用房间较为分散,不方便布置风机盘管和新风管,故与警体训练馆共同采用一次回风系统。
第四章 空气处理过程计算
4.1 一次回风系统处理过程
由于该工程内房间较多,以四层办公室17为例对其空气处理过程进行计算:
图4-1 一次回风系统处理过程i-d图
已知,上海市夏季室外计算干球温度为34.6℃,室外计算湿球温度为28.2℃,夏季平均相对湿度为69%;室内设计温度为26℃,相对湿度为60%。办公室17的冷负荷为Q=24.28kW,湿负荷为W=8.82kg/h。
(1)计算室内热湿比:
(2)确定送风状态点,在i-d图上过N点作的直线与设定的得曲线相交于L点。由于该空调系统对送风温差无严格限制,则采用最大送风温差,L点即为送风状态点O点。
(3)求风量:
(4)求新风量及混合点:
根据文献[2],新风量需要满足房间的正压需求和卫生要求。这个房间无需排风,因此正压需求基本满足。该房间有88人,根据文献[2],办公室每人所需的最小新风量为30 m3/(h•人),因此该办公室满足卫生要求的需的新风量为2640m3/h。所以该房间的新风比为38.12%,回风量为5135.9 m3/h。根据新风比,确定C点,=71kJ/kg。
(5)求新风负荷:
(6)空调系统所需冷量:
其余一次回风房间的空气处理过程计算结果见附录。
4.2 风机盘管加新风系统处理过程
本设计中风机盘管机组的新风供给方式为由独立新风系统供给室内新风的方式,新风处理到室内焓值,不承担室内负荷。这种方式能够提高系统调节和运转的灵活性,且能够提高风机盘管的供水温度,改善水管的结露现象。新风量按照室内卫生要求和正压要求确定。
由于本设计中采用风机盘管加新风系统的房间过多,故以二层办公室3为例进行计算:已知,上海市夏季室外计算干球温度为34.6℃,室外计算湿球温度为28.2℃,夏季平均相对湿度为69%;室内设计温度为26℃,相对湿度为60%。该房间冷负荷Q=2.16kW,散湿量W=0.7kg/h。
根据参数在i-d图上画出室外状态点和室内状态点,并标出其状态点参数,如图4.2所示。
图4-2 风机盘管系统空气处理过程i-d图
(1)计算室内热湿比:
过N点作 线按最大送风温差与 线相交,得到送风点O,则总风量为
(2)选择新风量:办公室每人所需的最小新风量为30 m3/(h•人),因此该办公室满足卫生要求的需的新风量为210m3/h,这个房间无需排风,因此正压需求基本满足,所以该房间的新风比为33.1%。
(3)风机盘管风量:
(4)风机盘管送风口处空气的焓值:
连接K、O两点并延长与相交得到M点,查的tM=22℃;
(5)确定风机盘管冷量:因为新风不承担室内负荷,所以风机盘管所需要提供的冷量就是房间围护结构和室内热源所产生的冷负荷,即风机盘管冷量=2.16kW;
其余风机盘管加新风系统房间的空气处理过程计算见附录。
第五章 设备选型
5.1 一次回风系统空调机组选型
以四层办公室17为例,其设备冷量为50.9kW,风量为7775.9m3/h。
在样本无法完全与风量和设备冷量对应起来的时候,选型以风量为保证,否则无法保证房间的气流组织。冷量大了可利用阀门调节。选择春意的ZK系列组合式空调机组,型号为ZK-10,选择4排管,其额定制冷量为58kW,风量为10000m3/h,额定制热量为108kW,满足房间要求。
其他一次回风系统空调机组及技术参数列于表5-1中。
表5-1 一次回风系统机组选型与技术参数
系统 | 型号 | 排数 | 风量(m3/h) | 风机全压(Pa) | 电机功率(KW) | 额定制冷量(KW) | 额定制热量(KW) | 机组外形尺寸(mm) | |
宽度 | 高度 | ||||||||
二层 | ZK-02 | 4 | 2000 | 50~900 | 0.55~1.1 | 12 | 22 | 1050 | 650 |
四层 | ZK-10 | 4 | 10000 | 500~1300 | 3~7.5 | 58 | 108 | 1650 | 1050 |
十层 | ZK-10 | 4 | 10000 | 500~1300 | 3~7.5 | 58 | 108 | 1650 | 1050 |
5.2 风机盘管系统空调机组选型
以二楼办公室3为例,办公室冷量为2.16kW,风量(送风量-新风量)为424m3/h,选择纳森的NFP系列的风机盘管,型号为NFP-51 WA HY23J,其高档风量为510m3/h,额定供冷量为2.71kW,额定供热量为4.05kW,满足需求。
其他房间的风机盘管型号及技术参数见附表。
5.3 新风机组选型
由于建筑底图未留出位置合适的新风机房,且每层新风量都不大,因此选用吊顶式新风机组。
这里以六层为例,该层主要为办公房间,共用一个新风系统,新风量总和=3278m3/h。选择开利的吊顶新风机组,型号为DBFP1,风量为1000 m3/h,机组全压为240Pa。
其余风机盘管加新风系统的新风机组选型见附表。
第6章 气流组织计算
气流分布计算的任务在于选择气流分布的形式,确定送风口的形式、数目和尺寸,使工作区的风速和温差满足设计要求。对于工作区的温湿度、清洁度的要求,一般依据舒适性空调或工艺性空调提出的参数确定。对于工作区的流速我国现行的 《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》(GB50736-2012)规定:舒适性空气调节室内冬季风速不应大于0.2m/s, 夏季不应大于0.3m/s,工艺性空气调节工作区风速宜采用0.2~0.5m/s。
对于送风口的出口风速u0考虑高速气流通过风口所产生的噪声,因此在要求较高的房间选取较低的风速,一般为2~5m/s,排(回)风口的风速一般在4m/s以下,在离人近的地方不大于1.5m/s,离人较远的地方不大于3m/s。
6.1散流器气流分布计算
这里以二层公安业务资料库为例进行具体计算。
本设计中的散流器均采用径向散流器平送。
资料库房间尺寸为23.2×16.7×2.5(长×宽×高)(m×m×m),依据房间的结构设置18个风口,则每个散流器对应的面积Fn=23.2×16.7/18=21.5m2,水平射程为l=1.75m,垂直射程x’=2.5-2=0.5m。
资料库房的送风量为806m3/h,则每个散流器的送风量=806/18=44.8m3/h,散流器的出风速度u0选取3m/s,则风口的初选面积为:
则可以选择120mm×120mm的方形散流器,则风口实际面积=0.12×0.12=0.0144m2,散流器实际出风速度为:
选择修正系数:根据
查《空气调节》图5-13,按l/x’=1.75/0.5=3.5,K1=0.16;
检查ux:
这里K2K3均取1。
检查:
至此,射流温度和风速都满足要求。
检查贴附射流长度x1:
x1=0.4zexpk
xl=0.4×0.01×exp(0.35-0.62×0.1/0.12=0.0034m
不满足房间纵深要求,因此更换为侧送风。
6.2贴附射流气流分布计算
以六层网络报警处置机房为例:
资料库房间尺寸为7.1×7.5×3.6(长×宽×高)(m×m×m),依据房间的结构设置2个160×800的风口,则每个风口尺寸的有效面积Fn=0.128m2,射流长度l=8.5m,垂直射程。
风机盘管实际出风速度为:
选择修正系数:根据
查《空气调节》图5-13, K1=0.1;
检查ux:
这里K2K3均取1。
检查:
人在房间中会略有吹冷风感。
检查贴附射流长度x1:
x1=0.4zexpk
xl=0.5×23×exp(0.35-0.62×0.1/)=13.76m
满足房间纵深要求。
第7章 空调系统水力计算
7.1 风管水力计算
风管的水力计算采用假定流速法来确定风管尺寸,控制管内噪声。
《实用供热空调设计手册》要求支管内的风速为3~4.5m/s,干管内风速为5~6.5m/s,一般支管的推荐流速选择3m/s,干管的风速选择5m/s。
这里以六层新风系统为例进行详细计算。在水力计算图上对最不利管路进行管段编号标号,如图7.1所示。
图7.1 六层新风系统水力计算图
管段0-1:
1.确定风管尺寸及比摩阻
根据推荐流速=3m/s,管段流量L=150m3/h,查《手册》表11.2-3矩形风管单位长度沿程压力损失计算表,选出风管尺寸为120120,对应的比摩阻Rm=1.27 Pa/m。
2.确定风管实际流速
风管内的实际流速(m/s)可按式(7-1)计算:
(7-1) |
式中:L——风管风量,m3/h;
——风管的截面积,m2。
代入数据,得出:
3.计算该管段的局部压力损失(Pa)
局部压力损失可按式(7-2)计算:
(7-2) |
式中:——局部阻力系数;
——空气密度,取1.2kg/m3;
风管系统中产生局部阻力的配件,主要包括空气进口、弯管、变径管、三(四)通管、风量调节阀和空气出口等。
0-1管段中包含一个矩形风管Y 形对称燕尾分流三通,局部阻力为,因此该管段的局部压力损失为:
4. 计算该管段的沿程损失(Pa)
局部压力损失可按式(7-3)计算:
(7-3)
式中:——比摩阻,Pa/m;
——管段长度,m。
代入数据,得出:
5.计算管段总阻力(Pa)
管段总阻力可按式(7-4)计算:
(7-4)
代入数据,得出:
管段1-2:
根据推荐流速=5m/s,管段流量L=248m3/h,管长为4m。选出风管尺寸为120120,对应的比摩阻Rm=3.25 Pa/m。
风管内的实际流速为:
1-2管段中包含一个三通,局部阻力为,因此该管段的局部压力损失为:
计算管段总阻力
管段2-3:
根据推荐流速=5m/s,管段流量L=488m3/h,管长为4m。选出风管尺寸为2000120,对应的比摩阻Rm=2.92 Pa/m。
风管内的实际流速为:
2-3管段中包含一个三通,局部阻力为,因此该管段的局部压力损失为:
计算管段总阻力
管段2-3:
根据推荐流速=5m/s,管段流量L=488m3/h,管长为4m。选出风管尺寸为200120,对应的比摩阻Rm=2.92 Pa/m。
风管内的实际流速为:
2-3管段中包含一个三通,局部阻力为,因此该管段的局部压力损失为:
计算管段总阻力
管段3-4:
根据推荐流速=5m/s,管段流量L=728m3/h,管长为6m。选出风管尺寸为320120,对应的比摩阻Rm=2.42 Pa/m。
风管内的实际流速为:
3-4管段中包含一个四通,局部阻力为,因此该管段的局部压力损失为:
计算管段总阻力
管段4-5:
根据推荐流速=5m/s,管段流量L=1178m3/h,管长为5.5m。选出风管尺寸为320200,对应的比摩阻Rm=1.31 Pa/m。
风管内的实际流速为:
4-5管段中包含一个四通,局部阻力为,因此该管段的局部压力损失为:
计算管段总阻力
管段5-6:
根据推荐流速=5m/s,管段流量L=1598m3/h,管长为4.5m。选出风管尺寸为400200,对应的比摩阻Rm=1.42 Pa/m。
风管内的实际流速为:
5-6管段中包含一个四通,局部阻力为,因此该管段的局部压力损失为:
计算管段总阻力
管段6-7:
根据推荐流速=5m/s,管段流量L=2018m3/h,管长为6m。选出风管尺寸为500200,对应的比摩阻Rm=1.31 Pa/m。
风管内的实际流速为:
6-7管段中包含一个四通,局部阻力为,因此该管段的局部压力损失为:
计算管段总阻力
管段7-8:
根据推荐流速=5m/s,管段流量L=2678m3/h,管长为5.5m。选出风管尺寸为630250,对应的比摩阻Rm=0.83 Pa/m。
风管内的实际流速为:
7-8管段中包含一个三通,局部阻力为,因此该管段的局部压力损失为:
计算管段总阻力
管段8-9:
根据推荐流速=5m/s,管段流量L=2918m3/h,管长为4m。选出风管尺寸为630250,对应的比摩阻Rm=0.99 Pa/m。
风管内的实际流速为:
8-9管段中包含一个三通,局部阻力为,因此该管段的局部压力损失为:
计算管段总阻力
管段9-10:
根据推荐流速=5m/s,管段流量L=3158m3/h,管长为4m。选出风管尺寸为630250,对应的比摩阻Rm=0.99 Pa/m。
风管内的实际流速为:
9-10管段中包含一个三通,局部阻力为,因此该管段的局部压力损失为:
计算管段总阻力
管段10-11:
根据推荐流速=5m/s,管段流量L=3278m3/h,管长为0.5m。选出风管尺寸为630250,对应的比摩阻Rm=1.16Pa/m。
风管内的实际流速为:
计算管段总阻力
7.2 水管水力计算
采用假定流速法进行最不利环路水力计算,对并联支路进行阻力平衡,不平衡率要求小于等于15%。计算管段的水流量、管道管径、管道比摩阻及系统局部阻力均按照《手册》选取。
这里以六层空调水系统为例进行详细计算。在水力计算图上对最不利管路进行管段编号标号,如图7.2所示
图7.2 六层空调水系统水力计算图
管段0-1:
1.确定管道水流量(m3/h)
计算管段水流量可按式(7-5)计算:
(7-5) |
式中:——计算管段的空调冷负荷,W;
——供回水温差,℃。
代入数据,得出:
2.管径的确定
冷冻水系统管段的管径DN和流速v ,可根据管段流量G 和单位长度的摩擦阻力(比摩阻)R 确定,使得流速v 在推荐的范围中,推荐流速见文献[]表26.5-10并确保R 在100~300Pa/m 的范围。
已知管段0-1的流量G=,选取DN80的管径,比摩阻为273Pa/m。
3.管段沿程阻力的确定
沿程阻力可按式(7-6)计算确定:
(7-6)
式中:R ——单位长度管段的摩擦阻力,也称为比摩阻,Pa/m;
——管段长度,m。
已知管段0-1长度为4m,代入数据,计算得
4.管段局部阻力的确定:
局部阻力按沿程阻力的50%确定,见式(7-7):
(7-7)
因此,该管段的局部阻力为:
5.管段阻力的确定:
管段阻力可按式(7-8)确定:
(7-8)
代入数据,则管段0-1的阻力为:
其余管段的计算同管段0-1,这里省略。
每一层的水管的水力计算见附录。
6.不平衡率校核:
按已算出的各管段压力损失,进行各并联环路间的压力平衡计算,如不能满足平衡要
求,则调整管径,直到其达到平衡。
不平衡率要求见式(7-9):
(7-9)
式中:——第一环路总压力损失,Pa;
——第二环路总压力损失,Pa。
以五层和六层的环路为例,五层环路总阻力为27541.3 Pa,六层环路的总阻力为29828.7 ,计算得起不平衡率为7.6%,满足要求。其余环路不平衡率计算同上。
第八章 制冷机房确定及水系统水力计算
8.1 冷热源机房布置
根据《手册》,制冷机房的面积AL(m2)可以按照式中(8-1)确定:
(8-1)
锅炉房的面积AG(m2)可以按照式(8-2)确定:
(8-2)
式中:A为建筑面积。
将制冷机房和锅炉房放在同一个机房内,机房面积为23000×0.0186=247.8 m2。
根据《手册》, 机房的位置应尽可能靠近冷负荷中心,以缩短输送管道。机房宜设置在建筑物的地下室、观察控制室、维修间及洗手间等。因此,我将机房放在地下一层
8.2 冷水机组选型
根据《民规》8.2.2,电动压缩式冷水机组的总装机容量,应根据计算的空调系统冷负荷值直接选定,不另作附加;在设计条件下,当机组的,规格不能符合计算冷负荷的要求时,所选择机组的总装机容量与计算冷负荷的比值不得超过1.1 。
在本设计中,冷水机组要负责处理室内冷负荷及新风负荷,因此所需处理的负荷量为659.84kW。根据样本选择约克YEWS100HA50E型螺杆式冷水机组,性能参数见下表8-1.
表8-1 YEWS100HA50E型螺杆式冷水机组性能参数表
制冷量 | TR | 102 |
KW | 359 | |
台数 | 2 | |
输入功率KW | 68.7 | |
制冷剂 | A-HFC134a | |
效率KW/Ton | 0.6464 | |
COP W/W | 5.31 | |
运行电流A | 188.5 | |
启动电流A | 438 | |
蒸发器 | 水流量m3/h | 61.56 |
水压降kPa | 55 | |
配管尺寸mm | 120 | |
冷凝器 | 水流量m3/h | 77.04 |
水压降kPa | 29 | |
接管尺寸mm | 120 | |
机组外形尺寸 | 长mm | 2630 |
宽mm | 1280 | |
高mm | 1870 | |
运输重量kg | 3450 | |
运行重量kg | 3950 | |
估计制冷剂充注量kg | 120 |
核算:359×2/659.84=1.08lt;1.1,满足规范要求。
8.3 冷却水循环系统
8.3.1 冷却塔选型计算
根据《实用供热空调设计手册》第2058页,冷却水量G(kg/s) 按式确定:
(8-3) |
式中: ——制冷机冷负荷,kW,
——制冷机制冷时耗功的热量系数:对于压缩式制冷机,取1.2~1.3左右;
——水的比热容 ,取4.19;
twl 、tw2——冷却塔的进、出水温度,本设计为37、32°C 。
选用冷却塔时,冷却水量应考虑1.1~1.2的安全系数。采用一机对一塔的形式。所以单一冷却塔冷却水量为:
已知22.6kg/s=81.36m3/h,据此,选择开式逆流冷却塔。
表8-2 DFT开式冷却塔(逆流)
型号 | 冷却水量 | 进水口径 | 出水口经 | 外形尺寸 | 进塔扬程 |
m3/h | DN | DN | mm*mm*mm | m | |
DFT-125 | 94 | 150 | 125 | 2430*2430*4050 | 1.05 |
8.3.2 冷却塔补水量计算
根据《实用供热空调设计手册》第2058页。冷却塔的补水量,包括风吹飘逸损失、蒸发损失、排污损失和泄漏损失。一般按冷却水量的1%-----2%作为补水量。不设集水箱的系统,应在冷水塔底盘处补水;设置集水箱的系统,应在集水箱处补水。所以补水量应为.
8.3.3冷却水管路水力计算
采用假定流速法进行最不利环路水力计算,对并联支路进行阻力平衡,不平衡率要求小于等于15%。计算管段的水流量、管道管径、管道比摩阻及系统局部阻力均按照《手册》选取。
管径DN和流速v ,可根据管段流量G 和单位长度的摩擦阻力(比摩阻)R 确定,使得流速v 在推荐的范围中,推荐流速见《手册》表26.5-10并确保R 在100~300Pa/m 的范围。
图8.1 冷却水管路
冷却水系统最不利管路为2-3-5-7-8-10-11-12-13-14-15-16,各段水力计算如下表所示:
表8.3 冷却水路最不利环路水力计算
管段 编号 | 实际水量m^3/h | 流速m/s | 直径DN | 比摩阻Pa/m | 长度m | 沿程阻力Pa | 局部阻力Pa | 合计Pa |
2--3 | 81.36 | 1.46 | 150 | 206 | 0.2 | 41.2 | 20.6 | 61.8 |
3--5 | 162.72 | 1.64 | 200 | 165 | 25 | 4125 | 2062.5 | 6187.5 |
5--7 | 81.36 | 1.46 | 150 | 206 | 86 | 17716 | 8858 | 26574 |
7--10 | 81.36 | 1.46 | 150 | 206 | 0.5 | 103 | 51.5 | 154.5 |
10--11 | 162.72 | 1.64 | 200 | 165 | 92 | 15180 | 7590 | 22770 |
11—14 | 81.36 | 1.46 | 150 | 206 | 19 | 3914 | 1957 | 5871 |
14--15 | 162.72 | 1.64 | 200 | 165 | 10 | 1650 | 825 | 2475 |
15--16 | 81.36 | 1.46 | 150 | 206 | 0.2 | 41.2 | 20.6 | 61.8 |
总计:64155.6Pa
8.3.4冷却水泵选型计算
水泵的选型原则:
首先要满足最高运行工况的流量和扬程,并使水泵的工作状态点处于高效率范围。
泵的流量和扬程应有10%----20% 的富裕量。
当流量较大时,宜考虑多台并联运行,并联合数不宜过多,一般不超过3 台。
多台泵并联运行时,应选择同型号水泵。
多台并联运行的泵,应考虑部分台数运行时,系统工作状态点变化对泵工作点的影响,并采取应对措施。
选泵时必须考虑系统静压对泵体的作用,在选用水泵时应注明所承受的静压值。
本设计的冷却水系统为开式系统,根据流体力学能量方程,水泵扬程应加上水位高差,其他部分不变。所以:水泵总扬程=管路总损失(沿程、局部阻力之和) 水位差 冷却塔进塔扬程:
H=1.1*(6.42 50.5 4.05 1.05)=68.2 m (8-4)
Q=1.1*81.36=89.5 m3/h (8-5)
冷却水泵选用三台水泵,原则上一机组对一水泵,因为选用两台冷水机组,所以用三台水泵,两用一备。
表8.4 冷却水泵性能参数及尺寸表
型号 | 流量 m3/h | 扬程m | 电机功率 kw | 必须气蚀余量 m | 长×宽×高 mm ×mm × mm |
ISW150-350B | 140 | 135 | 75 | 5.5 | 1205x410x746 |
8.4 冷冻水循环系统
8.4.1 分水器、集水器的选型计算
当需从供暖总入口分接出3 个及3 个以上分支环路,或虽是两个环路,但平衡有困难时,在入口处应设分水器,集水器。
设置分集水器的目的:一是为了便于连接通向各个并联环路的管道;二是均衡压力,使汇集在一起的各个环路具有相同的起始压力或终端压力,确保流量分配均匀。
分/集水器的直径DN (mm) ,通常可按并联接管的总流量通过集管断面时的平均流速vm=0. 5~ 1. 5m/s 来确定;流量特别大时,流速允许适当增大,但最大不应大于4.0m/s。
1.分集水器的筒体直径计算
根据式(8-6):
(8-6)
可计算得分/集水器内冷冻水总的质量流量为:
根据《手册》第445页,进行如下计算:
选择断面流速v=1m/s,则D= =234mm,取公称直DN=250mm
2.分集水器的筒体长度计算
将分水器分两路供水,分别供应一至五层、六至十层空调用水。
第一路管径:m== =14.51 Kg/s
分管流速取1.8m/s, D==101.3mm,取公称直DN=100mm
第二路管径:m== =12.70Kg/s
分管流速取1.8m/s, D==94.8mm,取公称直DN=100mm
分集水器的总长度计算按下列公式:
L=130 Ll L2 …… Li 120 2h
式中:L、L1、L2、L3、Li为接管中心距,h为分集水器封头长度。
根据《手册》P2027,L1=d1 120,L2=d1 d2 120, Li=di-1 120,
已知D1=200mm,D2=D3=D4=100mm,h=120mm,
所以L1=D1 120=320mm;L2=D1 D2 120=420mm;
L4=D3 D4 120=320mm;
总长度为L=130 L1 L2 L4 120 2h=1870mm
8.4.2冷冻水管路水力计算
图8.2 冷冻水管路
冷冻水系统最不利管路为2-3-5-7-8-10-11-12-13-14-15-16,各段水力计算如下表所示:
表8.5 冷冻水系统最不利环路水力计算
管段编号 | 实际水量m^3/h | 流速m/s | 直径DN | 比摩阻Pa/m | 长度m | 沿程阻力Pa | 局部阻力Pa | 合计Pa |
1--3 | 77.4 | 1.22 | 150 | 188 | 2.78 | 522.64 | 261.32 | 783.96 |
3--4 | 154.8 | 1.37 | 200 | 158 | 6.69 | 1057.02 | 528.51 | 1585.53 |
4--制冷用户--5 | 52.236 | 1.85 | 100 | 302 | 264.57 | 79900.14 | 39950.07 | 119850.2 |
5--6 | 154.8 | 1.37 | 200 | 158 | 1.73 | 273.34 | 136.67 | 410.01 |
6--7--10--11 | 77.4 | 1.22 | 150 | 188 | 7.54 | 1417.52 | 708.76 | 2126.28 |
11—12 | 154.8 | 1.37 | 200 | 158 | 4.77 | 753.66 | 376.83 | 1130.49 |
12--14 | 77.4 | 1.22 | 150 | 188 | 4.96 | 932.48 | 466.24 | 1398.72 |
合计:127285.2Pa
8.4.3冷冻水泵选型
根据《实用供热空调设计手册》,闭式系统中,水泵扬程应取管路、管件、自控调节阀、过滤器、冷水机组的热交换器、末端设备换热器的阻力和。据此归纳为:水泵总扬程=管路总损失(沿程、局部阻力之和) 冷水机组内部热交换器阻力损失 末端设备换热器阻力损失。
根据所选用的螺杆式式冷水机组可知内部热交换器阻力损失取 3.83mH2O,末端设备换热器阻力损失取 1.5mH2O。
选择循环水泵时,宜对计算流量和计算扬程附加 5%至 10%的附加裕量。
H=1.1×(12.73 3.83 1.5)=19.866 mH2O
Q=77.4×1.1=85.14m3/h
冷冻水泵选用三台水泵,原则上一机组对一水泵,因为选用两台冷水机组,所以用三台水泵,两用一备。
表8.6 冷冻水泵选型表
型号 | 流量 | 扬程m | 电机功率 | 必须气蚀余量 | 长x宽x高 |
m3/h | kw | m | mm x mm x mm | ||
ISW100-160B | 86.6 | 26 | 11 | 4.5 | 759x490x524 |
8.5 补给水系统
8.5.1膨胀水箱设计
根据《实用供热空调设计手册》第2031页。循环水系统的补水、定压与膨胀,一般可通过膨胀水箱来完成。
(4-8)
式中: ——膨胀水箱的有效容积,L;
——水的体积膨胀系数,a=0.0006L/℃;
——系统在初始温度下的水容积,L;
——水温的最大波动值。
根据《实用供热空调设计手册》第2033页,系统水容量系数:全空气系统供冷为0.4~0.55,取0.55 L/m2,空气水系统供冷为0.7~1.3,取1.3 L/m2。建筑面积每层为1111.8平方米。取最低工作温度为水温的最大波动值Δt=30℃
根据膨胀水箱有效容积选型
表8.7 膨胀水箱性能参数及型号尺寸表
形式 | 型号 | 公称容积m3 | 有效容积 m3 | 高 mm | 长X宽 mm | 配管公称直径mm | 水箱自重 kg | ||||
溢流 | 排水 | 膨胀 | 信号 | 循环 | |||||||
方形 | 1 | 0.5 | 0.6 | 900 | 900X900 | 50 | 32 | 45 | 20 | 25 | 200 |
8.5.2软化水箱选型
根据《实用供热空调设计手册》,空调水系统的补水,应经软化处理。软化水箱的贮水容积,可按补水泵小时流量的 0.5 至 1.0 配置(系统较小时取上限,系统较大时取下限)。软化水箱的上部,应留有能容纳相当于系统最大膨胀水量的泄压排水容积。
系统的补水量,宜取系统水容量的2%,所以补水量为0.42。
补水泵的小时流量,宜取系统水容量的5% ,不应大于10% 。
补水泵小时流量为
贮水容积为
表8.8 补水泵选型表
型号 | 流量 m3/h | 扬程m | 电机功率 kw | 必须气蚀余量 m | 长X宽X高 mm x mm x mm | 管径 DN |
ISW20-125 | 2.5 | 20 | 0.75 | 2.3 | 470x360x340 | 50 |
表8.9 软化水箱选型表
型号 | 规格mm | 管径mm | |||
SXP-5 | 长 | 宽 | 高 | 进水DN | 出水DN |
1550 | 1550 | 1300 | 32 | 40 |
8.5.3软水器选型
根据补水流量选择ZRJ-1型自动软水器。
型号 | 流量 | 接管直径 | 规格 | ||
m3/h | mm | mm | |||
ZRJ-1 | 0.8~1.2 | 15 | 1100 | 400 | 2350 |
8.5.4水过滤器
根据《实用供热空调设计手册》第2028页,空调冷水和冷却水系统中的水泵、换热设备、热计量装置等的人口管路上,均应设置水过滤器,用以防止杂质进入水系统,污染或阻塞这些设备。水泵处需安装水过滤器。水过滤器的类型很多,由于Y 形过滤器的结构紧凑、外形尺寸小、安装清洗方便,所以在空调水系统中应用十分广泛。选用Y 形过滤器。
冷冻水泵进水口直径d=150mm,所以过滤器选Y-150mm;
冷却水泵进水口直径d=150mm,所以过滤器选Y-150mm;
补水泵进水口直径d=50mm,所以过滤器选Y-50mm、
8.5.5补水系统水力计算
图8.3 补水系统
软化水箱贮水容积为5.05m3,假定流速为1.0m/s,干管管径d=42.3mm,取DN=50mm,其实际流速v=0.71m/s。
补水系统最不利管路为1-2-5-6,各段水力计算如下表:
管段 | 流量m3/h | 流速 m/s | 管径 mm | R Pa/m | 管段长度m | △Py Pa |
1--2 | 5.05 | 0.71 | 50 | 142 | 0.34 | 48.28 |
2--5 | 5.05 | 0.71 | 50 | 142 | 5.49 | 779.58 |
5--6 | 5.05 | 0.71 | 50 | 142 | 0.61 | 86.62 |
总计 914.48
8.6补水泵选型
根据《实用供热空调设计手册》第628页,补给水泵的扬程为补水定压点处的压力再加3----5mH20
H=0.0914×1.5 5=0.5255 15=5.14mH2O
Q=5.05×1.1=5.56m3/h
补水泵选用两台,一用一备。
型号 | 流量 m3/h | 扬程m | 点击功率 kw | 必须气蚀余量 m | 长x宽x高 mm x mm x mm |
WDS50-32-160 | 6.3 | 8 | 0.55 | 2.0 | 565x350x367 |
第九章 锅炉房设计及水力计算
9.1 锅炉选型
9.1.1燃油锅炉
表9.1 燃油锅炉选型表
型号 | 额定热功率 MW | 允许热水工作压力MPa | 供回水温度℃ | 柴油消耗量 Kg/h |
WNS0.7-0.7/95/70-Y | 0.7 | 0.7 | 95/70 | 66.17 |
锅炉燃料 | 耗电功率KW | 回水法兰 通径DNmm | 出水法兰 通径DNmm | 外形尺寸 长*宽*高 |
轻柴油 | 17.5 | 50 | 65 | 4200*1780*2000 |
9.1.2 燃料特性
本工程采用燃料为0号轻柴油,燃料特性如下:
表9.2 轻柴油特性
组分% 名称 | Ay | Cy | Hy | Oy | Sy | Ny | Qydw(kJ/kg) |
0号轻柴油 | 0.01 | 85.55 | 13.49 | 0.66 | 0.25 | 0.04 | 42915 |
表5.3 0号轻柴油物性表
密度 ρ (kg/m3) | 粘度 v ( mm2/s) | 低位发热量Qydw (kJ/kg) |
810~860 | 3~8 | 42915 |
9.2 燃油系统
由油槽车运来的轻油,靠自流下卸到地下贮油罐中,贮油罐中的燃油由供油泵送入日用油箱,日用油箱中的燃油经燃烧器内部的油泵加压后一部分通过喷嘴进人炉膛燃烧,一部分国油接到油气分离器(或返回至日用油箱)。此系统没有设事故油罐,当发生事故时,日用油箱中的油可卸入地下贮油罐。
供油系统的组成和设置要求:锅炉房供油管道系统,一般是由供油管道进口装置、锅炉房内配管系统和吹扫放散管道等组成。
9.2.1供油管道尺寸
根据《实用供热空调设计手册》第921页
(9-1)
式中:d一一管道直径,mm;
G一一管道内油品的质量流量,t/h;
一一油品的密度, t/m3;
w——管道内油品的平均流速,m/s。
锅炉房内燃油管径可根据燃油流量和选取的管内流速来计算,对于燃油管道干管,假定取管内流速为0.3m/s。G=66.17*2=132.34kg/h=0.132t/h,=0.85t/m 3,则d=13.53mm,管径取DN20。经计算得燃油管道干管的实际流速为0.14m/s。同时可假定单台锅炉燃油管内流速为0.2m/s,可计算管径为d=11.72mm,管径取DN20。其实际流速为0.1m/s。
9.2.2燃油管道水力计算
图9.1 供油系统图
表9.4 供油系统水力计算
管段 | 流量m3/h | 流速m/s | 管径DN | 比摩阻Pa/m | 长度m | 沿程阻力Pa | 局部阻力Pa | 合计Pa |
1--2 | 0.156 | 0.14 | 20 | 120.4 | 8.15 | 981.26 | 490.63 | 1471.89 |
2--3 | 0.156 | 0.14 | 20 | 120.4 | 3.86 | 464.75 | 232.375 | 697.125 |
3--4 | 0.156 | 0.14 | 20 | 120.4 | 2.21 | 266.09 | 133.045 | 399.135 |
4--5 | 0.156 | 0.14 | 20 | 120.4 | 2.33 | 280.54 | 140.27 | 420.81 |
6--7 | 0.078 | 0.1 | 20 | 120.4 | 3.57 | 429.83 | 214.915 | 644.745 |
合计:3633.75Pa
9.2.3 油泵选型
供油泵是燃油锅炉房的心脏,若供油泵停止运行,锅炉房生产运行便会中断。供油泵用于往锅炉中直接供应一定压力的燃料油,一般要求流量小、压力高,并且油压稳定。供油泵的特点是工作时间长,在中小型锅炉房中通常选用齿轮泵或螺杆泵作为供油泵。
供油泵的台数不应少于2台。当其中任何1台停止运行时,其余的总容量,不应少于锅炉房最大计算耗油量和回油量之和,而且在容量上附有一定的富裕量。
供油泵的扬程,不应小于下列各项的代数和:
1) 供油系统的压力降;
2) 供油系统的油位差;
3) 燃烧器前所需的油压;
4)本款上述3项和的10~20%富裕量。
H=3.631.2=4.356kPa
Q=0.1561.2=0.19 m3/h
选用EH系列单螺杆泵E2H-100单螺杆油泵两台,一用一备。其具体参数如下表:
表9.5 油泵选型表
型号 | 流量m3/h | 转速 r/min | 轴功率Kw | 电机 | 长x宽x高 mm x mm x mm |
EH-100 | 0.2 | 284 | 0.08 | YCJ71(0.55KW) | 1194x500x700 |
9.2.4储油罐选型
贮油设备:地下式、半地下式、地上式
储油罐的配管:进油管、出油管、排出口管、蒸汽吹扫管、凝水出口管、回油管、排放口管。
储油罐的总容量应跟油的运输方式和供油周期等因素确定,选用油管输送,则锅炉燃油消耗量66.17×2=132.34kg/h,密度:850kg/m3,储油量按5天计算,每天供油量按照12小时来计算,得5天的用油量为 Q=132.34/850X12×5=9.34m3。
根据《实用供热空调设计手册》表8.7.11查取如下数据:
表9.6 储油罐选型表
型号 | 设计容积 m3 | 筒体主要尺寸 内径×长度×壁厚 mm*mm*mm | 进油管径 mm | 出油管径mm | 放空管径 mm |
10 | 1600×5766×8 | 80 | 50 | 50 |
9.2.5日用油箱选型
根据《实用供热空调设计手册》第909页,日用油箱的容量不得大于1m3 ,锅炉房日用油箱应布置在专用房间。室内的油箱上应有直接通向室外的通气管,通气管上设置阻火呼吸阀。室内油箱应采用闭式油箱,油箱上应采用玻璃板液位计(宜配置远传液位指示及连锁装置)。油箱下部应设有紧急排空管,室外应设置相应的事故排油箱。排放管上应装设阀门,且应装设在安全和便于操作的地点。
选择型号为CY/RQ-0.7的圆筒立式日用油箱一台。
表9.7 日用油箱选型表
型号 | 容积m3 | 筒径mm | 筒高mm | 进。 油管径mm | 出油管径mm | 回油管径mm | 通气管径mm |
CY/RQ-0.7 | 0.7 | 912 | 1300 | 32 | 32 | 32 | 50 |
9.2.6油过滤器选型
根据《实用供热空调设计手册》第608页,为及时清除在燃油运输装卸过程中混入的一些杂质,以避免对管道、泵及燃油喷嘴产生堵塞和磨损,在油泵前和喷嘴前须设置过滤器。
油过滤器前后均须设压力表,当压差大于等于0.02MPa 时就须清洗。
过滤能力应比实际容量大,泵前过滤器的过滤能力应为泵容量的2倍以上。一台油泵前的油过滤器应设置两台,其中一台备用。根据《实用供热空调设计手册》表8.7.13,依据流量选用型号参数如下:
表9.8 油过滤器选型表
型号 | 使用条件 | 公称直径mm | 对象 | 滤网规格目/cm | 滤网流通面积与 进口管截面积的比值 |
Z-25 | 泵前 | 25 | 螺杆泵 | 20 | 8-10 |
X-15 | 炉前 | 15 | 机械雾化喷嘴 | 25 | gt;2 |
9.2.7污油处理池
污油污水池接受燃油管道吹扫时排出的污油、管道放空时派出的燃油以及用蒸汽吹扫过滤器、油箱时的污油和贮油罐沉淀脱水时放出的污水(可能带有油份),在污油处理池中沉淀脱水,再净化将燃油回收到油罐。
9.2.8放散管
为确保管道检修或锅炉点火的安全应设置放散管。
放散管的安装位置,应根据锅炉房内燃油管道的布置情况决定,以能将管道内燃油或空气吹扫干净为原则。放散管应引至室外,其排出口应高出锅炉房屋脊1米以上。应使放出的气体不致窜入邻近的建筑物和被吸入通风装置内,并应有防止雨雪进入的措施。
燃油放散管的管顶或附近应设置避雷针,其针尖高出管顶不应小于3m,并使其保护范围高出管顶不应小于1 m。防雷引下线应接地,接地电阻应小于10Ω。
9.3锅炉热水循环系统及热交换系统计算
9.3.1锅炉循环水量及管径的计算
(9-4)
式中: G——水泵计算流量, t/h;
Q——锅炉额定热负荷,KW;
K——管网散热损失系数,取1.05;
——热水供回水温差,℃。
因此,单台循环水泵的计算流量为
管径为,取管径为DN100,实际流速为0.9 m/s。
取进水泵总管推荐流速为1m/s,管径为,取管径为DN150,实际流速为0.79 m/s。
出循环水泵支管管径:取推荐流速v=1.3m/s,得管径为82.9mm,取DN=100mm,实际流速为0.9m/s
出循环水泵总管管径:取推荐流速v=1m/s,得管径为133.7mm,取DN=150mm,实际流速为0.79m/s
9.3.2最不利环路水力计算
表5.9 循环水系统水力计算
管段 | 流量m3/h | 流速m/s | 管径DN | 比摩阻Pa/m | 长度m | 沿程阻力Pa | 局部阻力Pa | 合计Pa |
1--3 | 25.284 | 0.89 | 100 | 125 | 4 | 500 | 250 | 750 |
3--4 | 50.568 | 0.80 | 150 | 157 | 29.42 | 4618.94 | 2309.47 | 6928.41 |
4—用户-5 | 50.568 | 0.80 | 150 | 157 | 264.57 | 41537.49 | 20768.75 | 62306.24 |
5--6 | 50.568 | 0.80 | 150 | 157 | 13.75 | 2158.75 | 1079.375 | 3238.125 |
6--7 | 25.284 | 0.89 | 100 | 125 | 8.87 | 1108.75 | 554.375 | 1663.125 |
7--8 | 50.568 | 0.80 | 150 | 157 | 0.76 | 119.32 | 59.66 | 178.98 |
8--10 | 25.284 | 0.89 | 100 | 125 | 4.86 | 607.5 | 303.75 | 911.25 |
合计:75976.13Pa
9.3.3水泵的选型计算
水泵扬程 H=76 20=82 mH2O
水泵流量Q=25.284*1.1=27.81m3/h
循环水泵台数采用一台锅炉配一台泵的形式,故选用3台循环水泵,两用一备。其具体参数如下表
表9.10 热水循环水泵选型表
型号 | 流量 m3/h | 扬程m | 电机功率 kw | 必须气蚀余量 m | 长X宽X高 mm x mm x mm |
ISW80-315C | 41 | 85 | 22 | 3 | 852x410x640 |
9.4 补水系统
9.4.1软化水器的选择
锅炉房采暖季的最大给水量的5%即为本锅炉房所需补充的补水量:
推荐流速取1m/s,则
mm
则选用DN=32mm的管径,实际流速v=1m/s
根据原水水质、热源设备给水要求,并考虑技术经济方面的合理性等综合因素后,选择并决定水的软化方法为离子交换软化法,其效果稳定,易于控制。
选取KTS-3TR(Q) 全自动软水器一台
表9-11 软水器选型表
型号 | 流量m3/h | 占用空间 mm | 进出水管径mm |
KTS-3TR(Q) | 2-3 | 1500*1000*2000 | 25 |
9.4.2除氧设备选用
旋膜式除氧器是一种最新型热力式除氧器,分为大气式除氧器和压力式除氧器,热力除氧就是将水加热至沸点,氧的溶解度减小而逸出,再将水面上产生的氧气排除,使充满蒸汽,如此使水中氧气不断逸出,而保证给水含氧量达到给水质量标准要求,防止锅炉、省煤器及管道的腐蚀。旋膜式除氧器是最先进的热力式除氧器。根据流量选用HYC-3型号旋膜式除氧器,参数如下:
型号 | 额定出水量m3/h | 进出水口径DN mm | 罐体直径 mm | 设备高度 mm | 水箱尺寸 mm | 水泵型号 |
HYC-3 | 3 | 32 | 600 | 1850 | φ650×1080 | MS60 |
9.4.3给水箱选型
给水箱的作用有两个:一是软化水和凝结水与锅炉给水流量之间的缓冲,二是给水的储备。给水箱进水与出水之间的不平衡程度与多种因素有关,如锅炉房容量,负荷的均衡性,软化和凝结水设备特点及其运行方式等,容量较大的锅炉房,波动相对较小。给水储备是保证锅炉安全运行所必需的,其要求与锅炉房容量有关。所以,给水箱或除氧水箱的总有效容量,宜为所有运行锅炉在额定蒸发量工况条件下所需20~60min的给水量。
给水箱的数量一般为一个,常年不间断供热的锅炉房,应设置两个或一隔为二。给水箱通常用钢板制作。
给水箱即为除氧软化组合水箱参考容积V=3m3 ,则水箱尺寸为φ650×1080mm
给水箱的安装高度:
锅炉给水箱或除氧水箱的布置高度,应使锅炉给水泵有足够的灌注头,并不应小于下列各项的代数和:
1)给水泵进水口处水的汽化压力和给水箱的工作压力之差;
2)给水泵的汽蚀余量;
3)给水泵进水管的压力损失;
4)附加3~5kPa的富裕量。
9.4.4补水管路水力计算
补水量,推荐流速取1m/s,
mm,选用DN=32mm的管径,实际流速v=1m/s。
出补水泵的管径:取推进流速v=1.8m/s 则
mm,选DN=25mm,实际流速v=1.64m/s。
第十章 通风
10.1 通风设计
10.1.1通风管道设计方案
在考虑地下汽车库的气流分布时,主要污染物为CO、CO2及氮氧化物等等,防止污染气体局部滞留是最重要的问题。因这些污染气体较空气轻,再加上发动机发热,该气流易滞流在汽车库上部,因此在顶棚处排风有利,排风口的布置应均匀,并尽量靠近污染物产生区域。新风如能从汽车库下部送最有利于地下车库空气品质的调控,但结构上很难做到,因此,送风口可集中布置在上部,靠近人员活动区。该平面图并未给出车位的平面分布图,暂时按照大空间仓库设计。
建筑平面图纸之中,地下室共有三个通风机房。要在保证满足设计要求的前提下,尽量使系统安装简单,造价低廉,性能可靠,维护方便。送风采用双层百叶侧装,排风采用单层百叶侧装,风口间距7米。
10.2 送风系统的计算
10.2.1 送风量的确定
民用地下一层送风量按换气次数每小时5次计算
送风量=面积×层高×换气次数
地下车库送风量L1=892.56×3×5=13447.8 m^3/h。
单个风口风量:2689.56 m^3/h。
10.2.2 送风系统最不利环路水力计算
图10-1 地下一层送风最不利环路
表10-1 地下车库送风系统最不利环路局部阻力系数表
管段编号 | 流量m^3/s | 风管截面积m^2 | 风口面积m^2 | 风口风量 | 旁通管ζ1 | 直通管ζ2 | 旁通 直通 | 变径 | 突然扩大 | 弯头 | 总计 |
1-2 | 0.75 | 0.16 | 0.15 | 0.75 |
|
|
| 0.11 | 1 | 0 | 1.11 |
2-3 | 1.49 | 0.32 | 0.15 | 0.75 | 0.48 | 0.24 | 0.72 | 0.05 | 0 | 0 | 0.77 |
3-4 | 2.24 | 0.40 | 0.15 | 0.75 | 0.42 | -0.02 | 0.4 | 0.05 | 0 | 0 | 0.45 |
4-5 | 2.99 | 0.50 | 0.15 | 0.75 | 0.42 | -0.035 | 0.385 | 0.1 | 0 | 0 | 0.485 |
5-6 | 3.74 | 0.79 | 0.15 | 0.75 | 0.24 | -0.05 | 0.19 |
| 0 | 0.81 | 1 |
6-7 | 4.11 | 0.79 | 0.15 | 0.75 |
|
|
|
| 0 | 0 | 0 |
表10-2 地下车库送风系统最不利环路水力计算表
10.2.3 排风量的确定
民用地下一层排风量按换气次数每小时6次计算
排风量=面积×层高×换气次数
地下车库排风量:L2=892.56×3×6=16137.36 m^3/h。
单个排风口:3227.47m^3/h
10.2.4排风系统最不利环路水力计算
图10-2 地下一层排风最不利环路
表10-3 地下车库排风系统最不利环路局部阻力系数表
管段编号 | 流量m^3/s | 风管截面积m^2 | 风口面积m^2 | 风口风量 | 旁通管ζ1 | 直通管ζ2 | 旁通 直通 | 变径 | 突然缩小 | 弯头 | 总计 |
1-2 | 0.90 | 0.20 | 0.18 | 0.90 | 0.00 | 0.28 | 0.5 | 0 | 0.78 | ||
2-3 | 1.79 | 0.40 | 0.18 | 0.90 | 0.45 | -0.08 | 0.3169 | 0.05 | 0 | 0 | 0.42 |
3-4 | 2.69 | 0.50 | 0.18 | 0.90 | 0.4 | 0.1 | 0.604 | 0.05 | 0 | 0 | 0.55 |
4-5 | 3.59 | 0.63 | 0.18 | 0.90 | 0.25 | 0.13 | 0.76 | 0.17 | 0 | 0 | 0.55 |
5-6 | 4.48 | 1.00 | 0.18 | 0.90 | 0 | 0.16 | 1.16 | 0 | 0 | 1.06 | 1.22 |
6-7 | 4.48 | 1.00 | 0 | 0.90 | 0 | 0 | 0 | 0 |
第十一章 管道防腐及保温设计
11.1管道保温设计
根据《实用供热通风空调设计手册》(第二版)中提供的保温材料介绍,根据建筑自身防火要求,现选择密度低,导热系数小,不蛀,燃烧性能为不燃的玻璃棉管壳作为保温材料。
根据规范GB50736-2012《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》中要求,现依据规范中选用管道保温层厚度:
由于该系统中采用两管制水系统设计,冷、热水共用一根管道,因此选择要求厚度较大者作为设计厚度。各水管道保温层厚度如下表所示:
管径 | 32 | 40 | 50 | 65 | 80 | 100 | 125 | 150 | 200 |
保温层厚度 | 25 | 30 | 35 | 35 | 35 | 35 | 35 | 35 | 35 |
由于风管中介质温度高于室内露点温度,因此不考虑进行风管保温设计。
11.2管道防腐设计
根据《实用供热空调设计手册》(第二版)中关于管道和设备的管道与设备的防腐设计,结合该系统实际使用状况,该建筑水系统设计中,除地埋管为聚乙烯塑料管外,其余均为无缝钢管,因此根据设计手册中对防腐设计的要求以及各类材料的性能,选择具有优良的耐腐蚀性、耐酸碱性、防霉、防潮性能的过氯乙烯防腐漆作为防腐材料。
故采用G52-1各色过氯乙烯防腐漆配合G06-4过氯乙烯底漆及G52-2过氯乙烯清漆,进行各管道进行防腐涂刷,其中,镀锌风管内表面涂刷底漆两遍,外表面涂刷防锈漆一遍,面漆两遍。
第十二章 消声与隔振
1.风机盘管、新风机组与空调机等设备应采用减振吊架或20mm厚的橡胶减振垫隔振,排风机应根据生产厂家的要求做好隔振处理
2.空调机,风机等设备的进出风管接头处均设置150mm长的帆布软接头
3.空调机组,水泵等设备的进出水管接口处均设置橡胶减振接头,风机盘管进出水管处设置耐压软管,凤机盘管与空调机冷凝水管出口处设透明软管。
参考文献
[1]《公共建筑节能设计标准》(GB50189-2015)
[2]《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》(GB50736-2012)
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