气流组织设计毕业设计
气流组织设计毕业设计
目录
(目录：按照二级标题（章，节）编写，要求与正文章节标题一致，层次清晰、简明扼要；标明页码。)
前言 (1)
第1章空调负荷计算 (2)
1.1 室内外空气参数确定 (2)
1.2 围护结构最小经济热阻校核 (4)
1.3 夏季建筑冷负荷计算 (9)
1.4 冬季热负荷计算 (15)
1.5 房间湿负荷计算 (17)
1.6 建筑冷、热负荷指标计算 (19)
第2章建筑空调方案确定 (20)
2.1 空调系统方案确定 (20)
2.2 空调系统水系统确定 (22)
2.3 空气处理设备运行调节 (25)
2.4 新风量计算 (28)
2.5 送风量及送风参数计算 (29)
2.6 新风负荷计算 (32)
第3章空调设备选择 (34)
3.1 空调末端设备选择 (34)
3.2 制冷机房确定 (37)
第4章气流组织设计 (44)
4.1 气流组织形式确定 (44)
4.2 送回风口选择 (46)
4.3 侧送风气流组织计算 (47)
4.4 散流器平送气流组织计算 (51)
第5章水力计算 (54)
5.1 空调风系统水力计算 (54)
5.2水系统水力计算 (60)
5.3 冷凝水系统设计 (69)
第6章附属设备选择 (71)
6.1 冷却塔选择 (71)
6.2 冷冻水系统循环水泵选择 (73)
6.3 冷却水泵选择 (75)
6.4 膨胀水箱确定 (76)
6.5 分水器和集水器选择 (78)
6.6 排气阀选择 (79)
结论 (85)
参考文献 (86)
致谢 (88)
附录 (89)
外文资料译文 (103)
前言
（前言：说明毕业设计（论文）选题的目的、意义和范围，国内外文献综述，应解决的问题和采用的研究方法；要求自然、概括、简洁、确切。）
随着经济的快速发展，环境和能源的矛盾日益突出，建筑能耗在总能耗中所占的比例越来越大。而在建筑能耗里，随着人们对生活要求的提高和工业的发展，暖通空调系统的应用范围逐步扩大，目前用于暖通空调的能耗已占建筑总能耗的30%~50%，且在逐年上升中，这更进一步加剧了能源供需矛盾。暖通空调对改善劳动条件、提高生活质量、合理利用和节约能源及资源、保护环境、保证产品质量以及提高劳动生产率都有着十分重要的意义，是建设领域中一个不可缺少的组成部分。
本设计是针对北京某商贸大厦的办公室、会议室、客房、KTV等功能间进行中央空调系统的设计，使之符合风速、温度、湿度及人的舒适性需要。通过本次毕业设计，可以使我深入实践、了解社会、完成毕业设计任务或撰写论文等诸环节，培养了综合分析和解决问题的能力以及独立工作能力、组织管理和社交能力，同时，对于增强责任感，提高全面素质具有重要意义。
对于高层建筑和多用途建筑来讲，建筑物经常采用的冷热源系统有冷水机组加换热器系统或地源热泵系统，空气调节系统有风机盘管加新风系统或全空气系统，排烟系统有机械排烟系统或自然排烟系统。
但是由于水平有限，其中难免出现错误，请各位老师批评指导，衷心感谢！
（正文：正文是毕业设计说明书的主体，工程设计类的设计说明书通常可包括设计任务、设计意义与作用、设计方案选择、论证与计算、主要设备部件的计算分析、选型和校核、经济技术分析等；要求客观真切、准确完备、合乎逻辑、文字简练、语句通顺、层次清楚、重点突出。）
第1章空调负荷计算
在现在建筑中，舒适的热湿环境是我们所乐于接受的，空调的作用就是保持建筑物的热湿环境，为其使用人员创造一个舒适的生活、工作、娱乐或购物等的环境，这点在高层民用建筑中尤为突出。空调在单位时间内需要向房间供应的冷量称为冷负荷，而为了补偿房间失热在单位时间内需要向房间供应的热量称为热负荷，为了维持房间的相对湿度，在单位时间内需从房间除去的湿量称为湿负荷。
在暖通设计中，室内的冷负荷、热负荷、湿负荷是基本的依据，暖通空调设备的容量的大小主要取决于这三种负荷的大小。而这三种负荷的计算以室外气象参数和室内要求保持的空气参数为依据。
1.1 室内外空气参数确定
1.1.1 室外气象参数确定（设计题目所选地点）（以北京为例）
查取北京地区的室外气象参数列入表1-1中。
表1-1 我国主要城市和地区的室外气象参数
北京供暖日期平均温度≤+5℃（+8℃）的天数为129(149),日平均温度≤+5℃（+8℃）期间内的平均温度为-1.6℃（-0.2℃）。
1.1.2 室内计算参数确定
结合参考文献中对室内空气的温湿度要求，本设计选取室内计算参数见表1-2和表1-3。
表1-2 本设计选取室内计算参数汇总
表1-3 房间人员及照明密度参数
注：横线部分根据房间具体功能及大小进行布置，具体人数见热负荷计算表中的人数一览。地下室不进行空调设计。
1.2围护结构最小经济热阻校核
1.2.1最小经济热阻计算
围护结构的最小传热阻，应按下式确定： n
y w t t αα?-=?)
t R n min o （ (1-1)
或
n n min o R )
t R y
w t t ?-=
?（α (1-2)
式中：R o·min ——围护结构的最小传热阻（m 2
·
℃/W ）； t n ——冬季室内计算温度（℃）。按[1]第3.1.1和第4.2.4取得； t W ——冬季围护结构室外计算温度（℃），按[1]第4.1.9取得； α——围护结构温差修正系数， 按[1]表4.1.8-1取得；
Δt y ——冬季室内计算温度与围护结构内表面温度的允许温差（℃），
按[1]表4.1.8-2取得；
αn ——围护结构内表面换热系数[W/(m 2·℃)]，按[1]表4.1.8-3取得； R n ——围护结构内表面换热阻(m 2·℃/W)，按[1]表4.1.8-3取得。
注：1 本条不适用于窗、阳台门和天窗。
2 砖石墙体的传热阻，可比式（表1-13）的计算结果小5％。
3 外门（阳台门除外）的最小传热阻，不应小于按采暖室外计算温度所
确定的外墙最小传热阻的60％。
4 当相邻房间的温差大于10℃时，内围护结构的最小传热阻，亦应通过
计算确定。
5 当居住建筑、医院及幼儿园等建筑物采用轻型结构时，其外墙最小传热阻，尚应符合国家现行《民用建筑热工设计规范》的要求。
本建筑围护结构的最小传热阻计算如下： 由表1-2查得，冬季室内计算温度t n =20℃，
由表1-1查得，冬季围护结构室外计算温度t Wn =12℃，累年最低日平均温
度t p·min =-1.6℃,
由[1]第4.1.9查得，t W =0.6t Wn +0.4t p·min ,
则t W =0.6×（-12）+0.4×（-1.6）=-13.6℃，
由[1]表4.1.8-1查得，围护结构温差修正系数α=1.0
由[1]表4.1.8-2查得冬季室内计算温度与围护结构内表面温度的允许温
差Δt y =7.0℃，
由[1]表4.1.8-3查得围护结构内表面换热系数，αn =8.7W/(m 2·℃)， 根据公式（1-1）n
y w t t αα?-=
?)
t R n min o （计算得：
n y w t t αα?-=
?)t R n min o （ =[]7
.80.76.13200.1?--?）
（=0.5255 (m 2·℃/W)
1.2.2 围护结构传热热阻计算
围护结构的传热阻，应按下式计算：
R o =
n
1
α+ R j +
w
α1
（1-3） 或
R o =R n +R j +R W （1-4）
式中： R o ——围护结构的传热阻（m 2·℃/W ）；
a n ,R n ——按[1]表4.1.8-3采取；
a W ——围护结构外表面换热系数[W/(m 2·℃)],按[1]表4.1.10采用；
R W ——围护结构外表面换热系数（m 2·℃/W ），按[1]表4.1.10采用； R j ——围护结构本体（包括单层或多层结构材料层及封闭的空气间
层）的热阻 （m 2·℃/W ）。
一、外墙传热热阻计算及校核（按外墙类型表选取）
1. 本设计采用外墙墙型见表1-4。外墙直接与室外空气接触，在选取时要考虑到传热损失，在同等条件下尽量选取传热系数小、环保、经济性好且适合当地建筑条件的墙体，这样可以有效地降低外墙的传热损失。
表1-4 外墙围护结构
外墙传热热阻的计算与校核如下：
查[1]表4.1.8-3得，外墙结构内表面换热阻R n =1.115(m 2·℃/W) 查[1]表4.1.10得，外墙外表面换热热阻R W =0.04（m 2·℃/W ） 查表1-4得，外墙的导热热阻R j =0.95(m 2·℃/W ） 由公式（1-4）R o =R n +R j +R W 得：
围护结构的传热阻R o =R n +R j +R W =0.115+0.95+0.9=1.97（m 2·℃/W ）
而n
y w t t αα?-=
?)
t R n min o （=0.5255 (m 2·℃/W)
R o >m in o R ?,则符合要求。
二、屋顶传热热阻计算及校核（按屋顶类型表选取）
本设计采用屋顶形式见表1-5。屋顶同样直接与室外空气接触，在选取时要考虑到传热损失，在同等条件下也要尽量选取传热系数小、环保、经济性
好且适合当地建筑条件的屋顶。
表1-5 屋顶围护结构
屋顶传热热阻的计算及校核如下：
查表1-13得，屋顶内表面换热阻R n =0.115(m 2·℃/W) 查表1-16得，屋顶外表面换热热阻R W =0.04（m 2·℃/W ） 查表1-18得，屋顶的导热热阻R j =1.43(m 2·℃/W ） 由公式（1-4）R o =R n +R j +R W 得，
屋顶的传热阻R o =R n +R j +R W =0.115+0.95+1.43=2.5（m 2·℃/W ）
而 n
y w t t αα?-=
?)
t R n min o （=0.5255 (m 2·℃/W)
R o >m in o R ?,则符合要求。
三、门窗传热系数确定（按玻璃窗类型表选取）
查表1-2得，冬季室内计算温度t n =20℃
查表1-1得，冬季围护结构室外计算温度t W =-12℃ 则室内外温差Δt=20-（-12）=32℃<33℃。
根据[1]表4.1.11查得，本建筑是民用建筑，室内外温差为32℃<33℃，应选用标准单层窗。
本建筑选用的门窗传热系数见表1-7。
表1-7 本建筑选用的门窗传热系数
四、内墙传热系数确定（按内墙类型表选取）
本设计采用内墙形式见表1-8。
表1-8 内墙热工指标
五、楼板传热系数确定（按楼板类型表选取）
本设计采用楼板形式见表1-9。
表1-9 楼板热工指标
1.3 夏季建筑冷负荷计算（冷负荷系数法）
夏季建筑围护结构的冷负荷是指由于室内外温差和太阳辐射作用，通过建筑围护结构传入室内的热量形成的冷负荷。在暖通设计中，室内的冷负荷、是基本的依据，夏季暖通空调设备的容量的大小主要取决于冷负荷的大小。本设计采用冷负荷系数法计算空调冷负荷。冷负荷系数法是建立在传递函数法的基础上，是便于手算的一种简便方法。具体计算如下：
1.3.1冷负荷计算方法
一、外墙和屋面逐时传热引起冷负荷计算
Q c(τ)=A K(t c(τ)+t d)kαkρ-t R] （1-5）式中：Q c(τ)——外墙和屋面瞬变传热引起的逐时冷负荷，W；
A——外墙和屋面的面积，m2；
K——外墙和屋面的传热系数，W/(m2?℃) ；
t R——室内计算温度，℃；
t c ——外墙和屋面冷负荷计算温度的逐时值，℃；由[5]附录2-4
和附录2-5查取；
t d——地点修正值，由[5]附录2-6查取；
kα——吸收系数修正值[5]表2-8；
kρ——外表面换热系数修正值[5]表2-9；
二、内围护结构冷负荷计算
Q c(τ)=A i K i(t o.m+Δtα-t R) （1-6）式中：k i——内围护结构的传热系数，W/(m2?℃)；
A i——内围护结构的面积，m2；
t o.m——夏季空调室外计算日平均温度，℃；
Δtα——附加温升，可按表[5]2-10查取。
三、外玻璃窗逐时传热引起冷负荷
Q c(τ) =c W K W A W(t c(τ)+Δt d-t R) （1-7）式中：Q c(τ)——外玻璃窗瞬变传热引起的冷负荷，W；
K W——外玻璃窗传热系数，W/(m2?℃)，可由[5]附录2-7和附录2-8查得；
A W——窗口面积，m2；
t c(τ)——外玻璃窗的冷负荷温度的逐时值，℃，由[5]附录2-10查得；
c W——玻璃窗传热系数的修正值；可由[5]附录2-9查得;
Δt d——地点修正值,可由[5]附录2-11查得；
四、透过玻璃窗的日射得热引起冷负荷计算方法
Q c(τ)=CαA W C s C i D jmax C LQ （1-8）式中：Cα——有效面积系数，由[5]附录2-15查得；
A W——窗口面积，m2；
C s——窗玻璃的遮阳系数，由[5]附录2-13查得；
C i——窗内遮阳设施的遮阳系数，由[5]附录2-14查得；
D jmax——日射得热因数，由[5]附录2-12查得；
C LQ——窗玻璃冷负荷系数，无因次,可由[5]附录2-11～附录2-11查得。
五、照明散热形成冷负荷
灯光照明散热形成的冷负荷为：
荧光灯Q c(τ)=(0.9～0.95) ×1000×n1·n2·N (W) （1-9）式中Q c(τ)——灯具散热形成的冷负荷，W；
N——照明灯具所需功率，W；
n1——镇流器消耗公率系数，暗装荧光灯n1=1.0；
n2——灯罩隔热系数；n2=0.7。
六、人体散热形成冷负荷
人体散热形成的冷负荷为：
Q c(τ)=(0.9～0.95)·n·Q (W) （1-10）式中Q c(τ)——人体散热形成的冷负荷，W；
N——群集系数，见[8]表2-16；
Q——室内人员的全热散热量（W），见[8]表2-17。
n——室内人数。
1.3.2 典型房间冷负荷计算（计算示例）
选取101 KTV房间进行冷负荷的计算，具体计算步骤如下：
一、西外墙冷负荷
由[5]附录2-4查得Ⅱ型外墙冷负荷计算温度，即可按公式（1-5）算出其逐时值，并其将逐时值和计算结果列入表1-10中。
表1-10 西外墙冷负荷
二、北内墙冷负荷
本空调房间北内墙是楼梯间，由于此楼梯间上下层为三层，顾客选择使用楼梯通行的方式要比坐电梯机会大，而且KTV是人员比较密集的场所，人员通行也较为频繁，由[5]表2-10查得当选用邻室散热量大于116 W/m2时，则附加温升取7℃。按公式（1-6）计算出冷负荷，并将结果列入表1-11中。
表1-11 北内墙冷负荷
三、西外窗瞬时传热冷负荷
根据窗αi=8.7W/（㎡·K）、αn=22.1 W/（㎡·K），由表1-7查得K=6.4
W/（㎡·K）。再由[5]附录2-9查得玻璃窗传热系数的修正值，对金属单层窗应乘1.00的修正系数。由[5]附录2-10查出玻璃窗冷负荷计算温度t c(τ)，由公
式（1-7）计算，计算结果列于表1-12中。
表1-12 西外窗瞬时传热冷负荷
四、透过玻璃窗的日射得热引起的冷负荷
由[5]附录2-15中查得单层钢窗有效面积系数Cα=0.85。
由[5]附录2-13中查得遮阳系数C s=1.00，由[5]附录2-14中查得遮阳系数C i=0.5。
由[5]附录2-12中查得纬度39°48′时，西向日射得热因数最大值39°48′
=599 W/2
m。因北京地区北纬39°48′，属于北区，故由[5]附录2-16~附录2-19查得北区有内遮阳的玻璃窗冷负荷系数逐时值C LQ。
由式（1-8）计算透过玻璃窗的日射得热引起的冷负荷，列于表1-13中。
表1-13 透过玻璃窗的日射得热引起的冷负荷
五、楼板得热引起的冷负荷
本空调房间下面是地下室，地下室内有机房,食品加工区，散热量比较大,且本设计不考虑地下室空调，按选用邻室散热量大于116 W/m2，则由[5]表
2-10查的，则附加温升取7℃。可按公式（1-6）计算出冷负荷，并将结果列入表1-14中。
表1-14 楼板得热引起的冷负荷
六、人员散热引起的冷负荷
KTV房间属于中度劳动，查[8]表2-17得，室内人员的全热散热量Q=134W。
由[8]表2-16查取KTV集群系数 =0.9。
由公式（1-10）计算人体散热冷负荷，列于表1-15中。
表1-15 人员散热引起的冷负荷
七、照明散热形成的冷负荷
在KTV中，查表1-3得,照明负荷为50（W/㎡）,房间面积26.25m2，则房间照明灯具所需功率N=26.25×50=1312.5 W。根据公式（1-9）计算，并将计算结果列入表1-16中。
表1-16 照明散热形成的冷负荷
八、101KTV房间冷负荷汇总
将表1-10～表1-16计算的结果逐时相加，并列入表1-17中。
表1-17 101KTV房间冷负荷汇总
由表1-17可以看出，此房间最大冷负荷值出现在16:00时，其值为4279W。
其他房间的冷负荷计算结果见附表1-1至附表1-6。
1.3.3 整栋建筑冷负荷汇总
冷负荷汇总可以比较直观的看出整栋建筑的最大冷负荷以及出现的时刻，是空调工程设计中比较重要的一部分。将整栋建筑的逐时冷负荷汇总于表1-18。
表1-18 整栋建筑冷负荷汇总
本建筑的最大冷负荷出现在13：00时刻，其值为817432.02W ，约为817.4KW。
1.4 冬季热负荷计算（稳态传热法）
建筑物冬季采暖通风设计的热负荷在《规范》中明确规定，因根据建筑物散失和获得的热量确定。对于民用建筑，冬季的热负荷包括两项：围护结构的耗热量和加热由门窗缝隙渗入室内的冷空气的耗热量。
1.4.1 围护结构基本耗热量
一、围护结构的耗热量的计算
由公式（1-11）进行计算：
Q j=A j K j（t R-t oW）α （1-11）
式中Q j——j部分围护结构的基本耗热量，W；
A j——j部分围护结构的表面积，㎡；
K j——j部分围护结构的传热系数，W/（㎡·℃）；
t R——冬季室内计算温度，℃；
t oW——冬季空调室外空气计算温度，℃；
α——围护结构的温差修正系数。
二、围护结构附加耗热量
（1）朝向修正率
不同朝向的围护结构，受到的太阳辐射热量是不同的；同时，不同的朝向，风的速度和频率也不同。因此，《规范》规定对不同的垂直外围护结构进行修正。其修正率为：
北、东北、西北朝向：0～10%；
东、西朝向：－5﹪；
东南、西南朝向：－10﹪～－15﹪；
南向：－15﹪～－30﹪。
（2）风力附加
在《规范》中明确规定：在不避风的高地、河边、海岸、旷野上的建筑物以及城镇、厂区内特别高的建筑物，垂直的外围护结构热负荷附加5﹪～10﹪。
（3）外门开启附加
为加热开启外门时侵入的冷空气，对于短时间开启无热风幕的外门，可以用外门的基本耗热量乘上[5]表2-5中相应的附加率。阳台门不考虑外门附加。
（4）高度附加
由于室内温度梯度的影响，往往使房间上部的传热量加大。因此规定，当民用建筑和工业企业辅助建筑的房间超过4m时，每增加1m，附加率为2%，但最大附加率不超过15%。应注意高度附加率应加在基本耗热量和其他附加耗热量（进行风力、朝向、外门修正之后的耗热量）的总和上。
1.4.2 门窗缝隙渗入冷空气耗热量
空调建筑室内通常保持正压，因而在一般情况下，不计算门窗缝隙渗入室内的冷空气的耗热量。空调建筑室内的正压值一般应保持在5~10MPa之间。
1.4.3 典型房间冬季热负荷计算
典型房间选为101 KTV房间，冬季热负荷计算包括基本耗热量和附加耗热量的计算，计算结果列入表1-19和表1-20中。
表1-19 围护结构基本耗热量计算表
1-20 围护结构修正耗热量计算表
本房间的围护结构耗热量为：Q1=4102.21W
本房间设计为舒适型空调系统，对于空调房间内由于补充新风通常保持正压，因此不计算门窗缝隙深入室内的冷空气的耗热量。
其他房间的热负荷计算结果见附表1-7。整栋建筑的热负荷为804932W。
1.5 房间湿负荷计算
湿负荷是指空调房间的湿源（人体散湿、敞开水池（槽）表面散湿、地面积水等）向室内的散湿量，也就是维持室内含湿量恒定需从房间除去的湿量。
1.5.1 人体散湿量引起的湿负荷
人体散湿量引起的湿负荷可按下式计算：
m=0.278n?g×10-6（1-12）
w
式中：w
m——人体散湿量，kg/s；
g——成年男子的小时散湿量，g/h，由[5]表1-13可查得；
?——群集系数，在[5]表1-12中查得；
n——室内人数。
选101KTV房间为典型房间，计算房间的人体散湿量列入表1-21中。
表1-21 房间人体散湿量计算表
1.5.2 食物散湿量形成的湿负荷
一、餐厅食物的散湿量（kg/h）可按（1-13）计算：
D= n?（1-13）式中D——食物散湿量,kg/h；
n——就餐总人数；
?——群集系数。
二、食物散湿形成的冷负荷
餐厅的散湿量形成的潜热冷负荷（W），可按（1-14）计算：
Q=688D （1-14）式中Q——散湿量形成的潜热冷负荷，W；
D——食物散湿量,kg/h。
计算餐厅食物的显热散热冷负荷，可按每位就餐人员9W考虑。
本设计餐厅编号为113，将餐厅食品散湿形成的冷负荷计算结果列入表1-22中。
表1-22 餐厅食品散湿形成的冷负荷计算表
1.6 建筑冷、热负荷指标计算
在设计的方案阶段，计算建筑冷、热负荷指标，可以对建筑的负荷进行初步的分析，并对建筑的经济性以及实用性进行初步判断。
一、建筑冷、热负荷面积指标计算