目录

目录 ................................................................................................................................. 1 第1章 绪论 ................................................................................................................... 4

1.1设计题目 ........................................................................................................... 4 1.2工程概况 ........................................................................................................... 4 1.3设计任务 ........................................................................................................... 4 1.4设计内容 ........................................................................................................... 4 第2章 设计依据 ........................................................................................................... 6

2.1设计依据 ........................................................................................................... 6 2.2气象参数 ........................................................................................................... 6

.

2.3 . 第3章 负荷计算

3.1冷负荷的组成 . 3.2冷负荷 ............................................................................................................... 8

3.2.1维护结构冷负荷计算 ............................................................................ 8 3.2.2人体散热形成冷负荷 .......................................................................... 12 3.2.3灯光照明形成的冷负荷 ...................................................................... 12 3.2.4设备显热冷负荷 .................................................................................. 13 3.2.5冷负荷汇总 .......................................................................................... 14 3.3热负荷 ............................................................................................................. 15 3.4湿负荷 ............................................................................................................. 15 第4章 空调系统方案的选择 ..................................................................................... 17

4.1空气处理方案的比较与确定 ......................................................................... 17

4.1.1空气处理方案比较 .............................................................................. 17 4.1.2空气处理方案的确定 .......................................................................... 18 4.2冷热源的选择 ................................................................................................. 19 第5章 厂房送风量的计算 ......................................................................................... 20

5.1全面通风换气量的计算 ................................................................................. 20

5.1.1全面通风换气的基本微分方程式 ...................................................... 20 5.1.2 全面通风分类 ..................................................................................... 23

5.1.2 全面通风风量计算 ............................................................................. 25 5.2全空气一次回风系统夏季处理方案 ............................................................. 26

5.2.1空气处理过程 ...................................................................................... 26 5.2.2空气状态点 .......................................................................................... 27 5.3送风状态点与送风量的确定 ......................................................................... 28 5.4 第6章

6.1换热器的选择与计算 ..................................................................................... 29

6.1.1计算参数的定义 .................................................................................. 29 6.1.2表冷器的计算选择 .............................................................................. 29 6.2除尘器的选择 ................................................................................................. 31 6.3风机的选择 ..................................................................................................... 32 6.4送风筒的选择 ................................................................................................. 32 6.5冷水机组的选择 ............................................................................................. 33 第7章 空调系统水力计算 ......................................................................................... 34

7.1风管水力计算 ................................................................................................. 34 7.2风机的校核 ..................................................................................................... 35

7.2.1空调机房总阻力 .................................................................................. 35 7.3回风管道计算 ................................................................................................. 35 7.4新风管道计算 ................................................................................................. 35 第8章 空调水系统设计 ............................................................................................. 36

8.1空调管路设计原则 ......................................................................................... 36

8.1.1空调管路系统的划分原则 .................................................................. 36 8.1.2空调管路系统的形式 .......................................................................... 36 8.1.3空调管路系统的划分原则 .................................................................. 37 8.2空调水系统的水力计算 ................................................................................. 38

8.2.1管径的确定 .......................................................................................... 38 8.2.2水流动阻力的确定 .............................................................................. 39 8.2.3冷冻水系统的水力计算 ...................................................................... 40 8.3冷冻水泵的选择 ............................................................................................. 41 8.4分水器与集水器 ............................................................................................. 42 8.5冷却水系统设计 ............................................................................................. 42

8.5.1冷却水 .................................................................................................. 43 8.5.2冷却水循环系统 .................................................................................. 43

8.5.3冷却塔 .................................................................................................. 44 8.5.4冷却水泵 .............................................................................................. 45 8.6 冷凝水系统设计 ............................................................................................ 45 8.7空调系统的定压 ............................................................................................. 46

8. 7.1膨胀水箱体积确定 ............................................................................. 47 8.7.2膨胀水箱选型 ...................................................................................... 47 8.8空调管路系统的管材及附件 ......................................................................... 47

8.8.1管路系统的管材 .................................................................................. 47 8.8.2管路系统的阀门 .................................................................................. 48 8.8.3管路伸缩与确定 .................................................................................. 49 8.9空调管路系统的保温 ..................................................................................... 49 第9章 空调系统的消声与隔振 ................................................................................. 51

9.1空调系统消声设计 ......................................................................................... 51 9.2空调系统隔振设计 ......................................................................................... 52 小结 ............................................................................................................................... 53 参考文献 ....................................................................................................................... 54 致谢 ............................................................................................................................... 55

第1章 绪论

1.1设计题目

某工业厂房中央空调及除尘设计

1.2工程概况

厂房位于**。厂房用途主要为该厂房主要进行碳钢转向架构架及其部件的焊接和

焊后打磨等工作。厂房内的焊接工作主要以混合气体保护焊为主，手工电弧焊（药皮

焊条）以及钨极氩弧焊为辅。其比例为：混合气体保护焊占98%，手工电弧焊以及钨极氩弧焊仅占2%。混合气体为富氩混合气体，其中氩气含量82%，其余为二氧化碳。

厂房总计4跨，其中3跨宽18米，1跨宽为24米，建筑面积约为13374平方米。厂房内工业布局以手工焊为主，共有手工半自动CO2/MAG焊机220台左右。厂房内有各专业人员240人左右。

1.3设计任务

本次设计为厂房内的中央空调及除尘设计。

要求车间生产时，厂房内5米以下空气的清洁度达到《工业企业设计卫生标准(GBZ1-2002)及《工业场所有害因素职业接触限值》（GBZ2-2002）要求中的有害粉尘浓度≦4mg/m³，工作区以上焊接烟尘不应有明显烟雾聚集现象。

烟尘经过净化后排放到空气中的气体应符合《大气污染物综合排放标准》（GB16297-1996）要求。

室内焊接区域风速应以不影响混合气体保护焊接质量为前提，在焊接区域风速≤0.5m/s。

1.4设计内容

本次设计以夏季空调系统为主，包括建筑物空调设计、制冷机房及空调设备选型设计。主要内容：

（1）工程概况、包括工程名称、设计建筑物概况、建筑物地点及周边环境，建筑物面积，空调面积，建筑物层数及各楼层的功能，设计要求等；

（2）设计参数确定 室外设计参数，室内设计参数，建筑物设计参数； （3）空调负荷计算；

（4）空调系统方案的选择及空气处理过程的确定； （5）空调冷热源的确定；

（6）风系统设计及气流组织； （7）水系统设计； （8）消声、减震及保温。

第2章 设计依据

2.1设计依据

1．《采暖通风与空气调节设计规范》GBJ 19-87(2001年版)； 2．《高层民用建筑设计防火规范》GB50045-95(2005版)； 3．《汽车库、修车库、停车厂设计防火规范》GB50067-97； 4．《公共建筑节能设计标准》GB5018-2005； 5．《智能建筑设计标准》GB/T5.314-2000。

2.2气象参数

2.2.1

基本气象参数

地理位置：

安徽省 铜陵市 夏季大气压 99907 Pa 夏季空调室外计算干球温度： 35.1 C 夏季空调室外计算湿球温度： 28.1 C 夏季空调日平均温度： 31.7 C 夏季室外平均风速： 3.2m/s 冬季大气压： 102360Pa 冬季空调室外计算干球温度： -4.0 C 冬季室外平均风速： 2.6m/s

2.2.2室内设计参数

室内设计参数，如表1-1

表1-1

2.3土建资料

厂房为钢结构厂房，墙体为含聚苯乙烯夹层的卷面钢材，夹层厚度为50mm，两侧钢板厚度均为25mm，传热系数K=0.72W/m2.K。西侧墙为混泥土墙，传热系数K=1.26W/m2。K屋顶为APP防水卷材屋面。

厂房总计4跨，其中3跨为18米/跨，另一跨为24米，建筑面积约为13374平方

大学本科毕业设计（论文）

米。厂房南侧直接与原厂房相接。

第3章 负荷计算

3.1冷负荷的组成

空调房间的冷负荷包括：

1．建筑围护结构的传入室内热量（太阳辐射进入的热量和室内外空气温差经围护结构传入的热量）形成的冷负荷；

2

．人体散热形成的冷负荷；

3

43.2

冷负荷

3.2.1维护结构冷负荷计算

采用了冷负荷系数法计算冷负荷 1、外墙和屋顶

外墙和屋顶瞬变传热形成冷负荷

CL KF(t'wl tNx) KF t W （3-1）

其中 t'wl (twl td)k k 令 t t'wl tNx

式中 CL——外墙或屋顶瞬变传热形成的逐时冷负荷（W）；

K——外墙和屋顶的传热系数[W/(m2 C)],可根据外墙和屋顶的不同构造由附录5[1]和附录6[1]查取；

F——外墙和屋顶的传热面积（m2）；

t'wl——外墙和屋顶冷负荷计算温度的逐时值（ C）； tNx——夏季空气调节室内计算温度（ C）；

twl——以北京地区的气象条件为依据计算出的外墙和屋顶冷负荷计算温度的逐时值（ C），根据外墙和屋顶的不同类型分别在附录7[1]和附录8[1]中查取。

td——不同类型构造外墙和屋顶的地点修正值（ C），根据不同的设计地点在附录9 [1]中查取；

k ——外表面放热系数修正值，在表3-7[1]中查取；

k ——外表面吸收系数修正值，在表3-8[1]中查取，考虑到城市大气污染和中浅颜色的耐久性差，建议吸收系数一律采用 0.9，即k 1.0。

各围护结构计算如下

表3-1 地点修正值td

表3-2 北外墙冷负荷

表3-3 东外墙冷负荷

表3-5 屋顶冷负荷

2、窗户

窗户的冷负荷由两部分组成，一部分是外玻璃窗瞬变传热引起的冷负荷，一部分是透过玻璃窗的日射得热形成的冷负荷。

（1）外玻璃窗瞬变传热引起的冷负荷：

CL CwKwFw(twl td tNx) W （3-2）

令 t twl td tNx

式中CL、tNx——同式（3-1）；

Kw——外玻璃窗传热系数[W/(m2 C)]，单层窗可5.8

W/(m2 C)，双层窗可取2.9W/(m2 C)；

Fw——窗口面积（m2）；

s[1]中差得

Cw12中查得； td——玻璃窗的地点修正值，可从附录15【1】中查得。 （2）透过玻璃窗进入室内的日射得热形成的逐时冷负荷：

CL CaCsCiFwDj,maxCLQ W （3-3）

式中 Cs——窗玻璃的遮阳系数，可从附录17[1]查得； Ci——窗内遮阳设施的遮阳系数，由附录18[1]； Ca——有效面积系数，由附录19[1]查得； Fw——窗口面积（m2）；

Dj,ma——各纬度带的日射得热因数最大值Dj,max，由附录16查得； x

CLQ——窗玻璃冷负荷系数，可由附录24[1]和附录25[1]查得。如果空调不连续运行，则CLQ=1.0。

表3-6 北外窗冷负荷

表3-7东外窗冷负荷 表3-8西外窗冷负荷

3.2.2人体散热形成冷负荷

人体向室内空气散发的热量有显热和潜热两种形式。前者通过对流、传导或辐射

等方式散发出来，后者是指人体散发的水蒸气所包含的汽化潜热。

s qs （3-4）

式中 CLs——人体显热散热形成的冷负荷（W）; n——室内全部人数； ——群集系数；

qs——不同室温和劳动性质成年男子显热散热量（W）； CLQ——人体显热散热冷负荷系数，由附录27[1]中查得。 人体散湿形成的潜热冷负荷

Q n q2 W （3-5）

式中 n ——计算时刻空调去的总人数；

q2——1名成年男子小时潜热散热量（W）,见表3-15[1] 人体散热形成冷负荷计算结果如下：

表3-9人体按热形成冷负荷

3.2.3灯光照明形成的冷负荷

当电压一定时，室内照明散热量是不随时间变化的稳定散热量，但是照明方式仍以对流与辐射两种方式进行散热，因此，照明散热形式的冷负荷计算仍采用相应的冷

负荷系数。

荧光灯冷负荷计算方式为：

CL 1000n1n2NCLQ W （3-6）

式中 CL——照明设备散热形成的冷负荷（W）； N——照明设备所需功率（kW）；

n1——镇流器消耗功率系数，当明装荧光灯的镇流器装在空调房间内时，取n1=1.2；当暗装荧光灯镇流器装设在顶棚内时，可取n1=1.0；

n2——灯罩隔热系数，当荧光灯罩上部穿有小孔（下部为玻璃板），可利用自然通风散热于顶棚内时，取n2=0.5~0.6；而荧光灯罩无通风孔者取n2=0.6~0.8；

CLQ——照明散热冷负荷系数，可由附录26[1]查得。

工业厂房照明标准取为10W/m2，所以N=10×12636W=126.36kW。取n1=1.2，

n2=0.6。

灯光照明冷负荷计算结果如下：

表3-10 照明散热形成的冷负荷

3.2.4设备显热冷负荷

设备显热冷负荷。设备和用具显热形成的冷负荷按下式计算

CL QsCLQ （3-7） Qs 1000n1n2n3N/ （3-8）

式中 CL——设备和用具显热形成的冷负荷（W）； Qs——设备和用具的实际显热散热量（W）；

CLQ——设备和用具显热散热冷负荷系数，可由附录24[1]和附录25[1]中查得。如果空调系统不连续运行，则CLQ=1.0。

N——电动设备的安装功率（kW）;

——电动机效率，可从产品样本中查得，或见表3-10[1];

n1——同时使用系数，即房间内电动机同时使用的安装功率与总安装功率之比，根据工艺过程的设备使用情况而定，一般为0.5~1.0；

n2——利用系数（安装系数），是电动机最大实耗功率与安装功率之比，

一般可取0.7~0.9，可用以反映安装功率的利用程度；

n3——电动机负荷系数，每小时的平均实耗功率与设计最大实耗功率之比，它反映了平均负荷达到最大负荷的程度，一般可取0.4~0.5，精密机床取0.15~0.4。

根据厂房内情况，设备标准取200 W/m2,N=200×12636W=2527.2kW；取n1=0.8，

n2=0.8，n3=0.4， =0.78。

Qs 1000 0.8 0.8 0.4 2527.2/0.78 829440W

设备散热形成冷负荷计算如下：

表3-11设备散热形成冷负荷

3.2.5冷负荷汇总

表3-12 冷负荷汇总

空调热负荷的计算采用的是基于日平均温差的稳态计算法

HL FK(tNd tWd) W （3-9）

式中 HL——围护结构的基本耗热量形成的热负荷（W）； ——围护结构的温差修正系数，可在表3-25[1]中查得； F——围护结构的面积（m2）；

K——围护结构的传热系数[W/(m2 C)]； tNd——冬季空调室内的计算温度（ C）； tWd——冬季空调室外计算温度（ C）。

tWd= -4.0 C，K 0.72W/(m2 C)。 北外墙热负荷

（20 4） （1 10%） 24634.37W HL 1.0 1296 0.72

东外墙热负荷

HL 1.0 732.6 0.72 （20 4） （1 5%） 12026.36W

西外墙热负荷

HL1 1.0 288.68 1.26 （20 4） （1 5%） 8293.2W HL2 1.0 385.32 0.72 （20 4） （1 5%） 6325.41W

HL 8293.2 6325.41 14618.61W

屋顶热负荷

HL 1.0 12924 0.63 （20 4） 195410.88W

热负荷汇总：

HL 24634.37 12026.36 14618.16 195410.88 246689.77W 246.69KW

3.4湿负荷

人体散湿量按下式计算

D 0.001 n g g/h （3-10）

式中 ——群集系数；

大学本科毕业设计（论文）

n ——计算时刻空调区内的总人数；

g——1名成年男子每小时散湿量（g/h），可在表3-15[1]中查得。 计算得

D 0.001 n g 0.001 0.9 240 240 51.84kg/h 0.0144kg/s