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e空气调节空气—水系统设计案例分析

来源:乐视足球高清直播    发布时间:2024-02-25 22:03:01

  本案例是针对空调设计的一个比较系统的案例,因为近来我发现有一些人都是对空气调节并没有系统的认知,比如在空调负荷的由来、意义;水利计算的概念、意义、应用这两大板块的盲区做多元化的分析。希望本文对各位能起到一定的帮助。文中如有不妥,请各位读者指正,谢谢!

  首先需要一份建筑图纸,明确房子的具体地理位置(确定室外条件),以及建筑及其各个房间的功能(确定室内条件)。这里以西安为例,那么我们要去查看西安的室外气象参数。[可参考暖通小识--行业、规范、手册和暖通小识-暖通中的气象数据的采用]。查取冬夏季计算干湿球温度,室外日平均计算温度逐时温度,实际上,冬夏计算负荷方法一般是不同的,这是因为:冬季空调热负荷计算为何需要用稳态计算,而不像夏季用逐时负荷计算呢?

  根据建筑图纸,我们大家可以得到土建参数、维护结构的(门(内外门)窗墙)物性参数,来维护结构传热量计算,比如维护结构传热损失,当然,室内外空气对流也得考虑,比如冷风渗透(换气,缝隙),风管风道的热损失等等。辐射传热也不能忽略,比如透过窗户的太阳辐射(内外遮阳的窗户投射吸收得热的计算)。地球的自身运动,绕太阳的运动的特征,再就是室内得热,比如照明、机械设备、人员等的冷热湿负荷。然后考虑以上因素之后,要进行热平衡分析(外表面(透明与不透明)热平衡,窗户投射辐射平衡,内表面平衡(透明与不透明),区域热平衡)对室内空气参数进行取值。(以上都基于热湿平衡、舒适感[暖通小识--温度和人体舒适感]、经济条件、节能环保角度结合室外的参数工况综合分析取值)此外,也可以借鉴如下书籍[美国建筑ASHRAE体系简介]

  完整的空气调节系统一般来说包括两个或多个空气处理过程,夏季,供给的空气必须充足低的温度和湿度用于吸收房间的总冷湿负荷。空气经过房间被加热和加湿。正常的情况,一定量的室外空气会与回风混合,然后混合的空气被送到空调设备里进行冷却除湿,再次输送到空调房间以(空间)。室外空气与回风混合在冬季则是相反类似过程,这里以夏季的某房间调节为例:(房间室内状态点N为: tN=26℃,jN=60%, hn=60.3KJ/Kg,dn =13.4g/Kg)为例分析(这里我要说明一点,就是焓湿图的应用[美国建筑ASHRAE体系简介和巧析焓湿图,半小时看懂,装B一辈子。])

  (1)、根据夏季室内空气的状态点Nx(本案例由室内温度、相对湿度确定)即能确定hNx线℃,等dNx确定Nx’,之后根据热湿比ε=ΣQ/ΣW和送风温差Δ确定送风状态Ox点,对送风状态Ox点等dNx与jN=90%确定机器露点Lx。

  (2)、夏季室外状态点Wx(本案例由室外计算干、湿球温度确定)和夏季室内空气的状态点Nx和新风百分比法(暖通小识--行业、规范、手册)确定。

  假设室内外新风和一次回风的混合状态点Cx ,由一次回风量qN,和新风量qW以及室内外焓值可以的得到总送风量q、混合状态点Cx的hcx和dcx,即:

  2.2、送风量、回风量的确定(注意概念区分小识-全热计算风量和显热计算风量澄清)

  现在以同房间的高4.5m,则体积为28.58m2×4.5m =115.11m³为例,计算送风量,由公式qv=nVf (式中:n ——换气次数,制冷机房、水泵房排风量推荐换气次数为4-6次/h【暖通小识--行业、规范、手册】此处换气次数取5次/h,Vf——房间的体积。)可得:qv=nVf=5×115.11=559.55 m³

  (1)、按卫生要求[小识--自净时间和自净换气次数]: 若共8人,新风量每人每小时30 m3/h,所以向房间供给的新风量为qw1 =240m3/h。

  (2)、按补充局部排风:因没有局部排风装置,所以qp1 =0. 按保持空调房间的“正压”要求:取送风次数n=1,则:qs=n×V =1×28.67m2×4.5m=129.02m3/h

  根据Qw=qw(hWx-hNx)可得各房间的新风负荷,以原房间为例计算如下:

  1.根据房间的室内设计状态点Nx同理可取的室内送风状态点Ox,此时便可计算房间的送风量q=ΣQ/(hNx-hOx)。

  2.从Nx点做等焓线℃的线段KL 后,使得KL与等焓线%分别交于Kx和Lx,连接WL 之后,那么Wx→Lx就是新风在新风机组实现的冷却减湿过程。

  3.连接KO并延长到Mx点,Mx为经过风机盘管处理后的空气状态,风机盘管所处的风量q1=q-qw,由混合原理:

  可以求出hmx,而hmx与KO 的延长线相交得到Mx点,连接NM,X→Mx 就是风机盘管内实现的冷却减湿过程。

  根据HVAC 的主要任务给房间提供舒适并合理的室内空气品质,经过处理的空气可以平衡空间内的自然空气气流和辐射效应,同时保证空间内温度、湿度和气流速度维持室内状态,经过送到房间的喷射气流与室内空气恰当混合,解决污染、负荷,不产生不适气流,温度速度场分布均匀,并最好能适应变化的负荷,又不产生噪声,滴水现象。

  气流组织即空气分布状况,是指室内空气的速度分布、温度分布和污染物浓度分布状况。室内气流组织设计的任务就是合理的组织室内空气的流动与分布,使室内工作区空气的温度、湿度、速度和洁净度能更好的满足工艺技术要求及人们舒适感的要求。 空调房间内的气流分布与送风口的型式、数量和位置,回风口的位置,送风参数,风口尺寸,空间的几何尺寸及污染源的位置和性质有关。

  最后,根据喷口的喷射性能(具体参见龙天渝蔡增基 主编《流体力学》第二版 第六章 气体射流)以及房间气流流动特征进行气流组织设计。

  现以某办公室为例,房间尺寸为7.2×3.9×3.6(长×宽×高),整个一二层采用散流器平送气流组织形式,送出的气流为贴附于顶棚的射流。因散流器服务的长宽比大于1.25时,采用矩形散流器[小识-散流器气流组织]。散流器中心与侧墙的距离不小于1m【暖通小识--行业、规范、手册】。

  (3)、取散流器出风速度u0选定为3.0m/s【暖通小识--行业、规范、手册】,这样:

  根据实用供热空调设计手册推荐的送风温差和换气次数,计算结果说明 △tx及ux均满足要求。

  1、吸风口的上缘距顶棚平面或屋顶的距离不大于0.1m【暖通小识--行业、规范、手册】。

  2、位于房间下部的区域的吸风口,其下缘至地板间距不大于0.3m【暖通小识--行业、规范、手册】。

  3、位于房间上部区域的吸风口,用于排除余热、余湿和有害化学气体时,吸风口上缘距顶平面或者屋顶的距离不大于0.4m【暖通小识--行业、规范、手册】。

  气流组织受到风口位置的的主要影响,依据之前计算的送回风量来选择正真适合的风口,因为合适的风口和风量均匀分配有着密切关系,再者,设计尽量的要避免柱和梁的阻挡,合理的安排管道系统,减少涡流所带来的扰动,从而增加系统运行负担,以达到产生良好的气流组织为根本原则,因此设计遵循了以下几点原则:

  (1)、新风口应尽量靠近风机盘管的送风口,目的让新风与室内回风混合均匀。

  (2)、送风口尺寸放大。变风量末端在调节时产生的风速变化会使人感到不舒适,这在大风量送风口尤为明显。解决这一个问题的最简单方法是加大吊顶风口的尺寸,尽可能减少出风速度,使这种风速的变化带来的影响微乎其微。一般可将送风口的额定流量加大一档。

  (3)、增强吊顶贴附效应。使吊顶平面保持平整,尽量使吊顶面的凸凹远离送风口。这其中最重要的包含灯具、水喷淋头和火灾报警探头,两者间须隔开一定的距离。

  本次案例依据西安地理条件、天气特征情况、房间所计算的负荷、风量、以及设计的基本要求,通过计算核实后风机盘管的显冷量、风机盘管负担的冷量等一系列因素后,【可参考空调处理设备的选择、风机盘管风机中央空调系统、风机盘管原理图和从热能与动力工程回到供热供燃气通风及空调工程了解风机盘管构造结构和制冷原理图】可选取约克空调设备公司的卧式暗装风机盘管,能够完全满足需求,具体型号参数如:#

  在空调或通风房间内保证空调系统正常使用的情况下,良好的气流组织要求设计者组织合理的空气流动,营造空气品质优良、舒适、节能的环境。由于送、回风方式的形式、送风量的大小都会影响气流组织,因而需要有一套合理的气流组织预测方法和评价指标对气流组织进行预测和评价。不同的气流分布方式将涉及到整个空调系统的耗能和使用慢性投资。所以对气流分布进行评价。

  气流组织评价指标主要有:不均匀系数(包括温度不均匀系数和速度不均匀系数)、室内平均空气龄、通风效率、空气分布特性指标及能量利用系数。 如下表

  n为测点总数,np,nn,n0分别为排风口、工作区和送风口测点总数;t为工作区平均温度,tp,tn,t0分别为排风口、工作区和送风口的平均温度;u为工作区平均速度;Cp为排出空气中的示踪气体浓度,C为室内示踪气体平均浓度,C0为进风示踪气体浓度;下标i表示第i个测点。温度分布不均匀系数kt,能量利用系数η,有效温差ΔET,速度分布不均匀系数ku,通风效率E,

  对于空调房间,送风与房间空气温度的不同,以及房间内热源的存在,因为温差导致密度差和压力差,所以在垂直方向通常有温度差异,即温度梯度。 在舒适的范围内,在工作区内的地面上方1.1m和0.1m之间的温差不应大于3℃(这实质上考虑了坐着工作情况)【暖通小识--行业、规范、手册】;美国建筑ASHRAE体系简介建议1.8m和0.1m之间的温差不大于3℃(这是考虑人站立工作情况)。

  工作区的风速也是影响热舒适的一个主要的因素。在温度比较高的场所通常可以用提高风速来改善热舒适环境。但大风速通常令人厌烦。 试验表明,风速0.5m/s时,人没有太明显的感觉。舒适性空调冬季室内风速≯0.2m/s,夏季≯0.3m/s。工艺性空调冬季室内风速≯0.3m/s,夏季宜采用0.2-0.5m/s。【暖通小识--行业、规范、手册】 吹风感是由于空气温度和风速(房间的湿度和辐射温度假定不变)引起人体的局部地方有冷感,因此导致不舒适的感觉。

  空调房间气流分布的优劣还可以用送风在房间内停留的时间长短,也就是换气速率,即空气龄来表达。

  ⑴空气质点的空气龄:简称空气龄(Age of air),是指空气质点自进入房间至到达室内某点所经历的时间。

  空气龄的概念比较抽象,实际测量很困难,目前都是用测量示踪气体的浓度变化来确定局部平均空气龄。

  由于测量方法不同,空气龄用示踪气体的浓度表达式也不同。 如用下降法(衰减法)测量,在房间内充以示踪气体,在A点起始时的浓度为c(0),然后对房间进行送风(示踪气体的浓度为零),每隔一段时间,测量A点的示踪气体浓度,由此获得A点的示踪气体浓度的变化规律c(r),于是A点的平均空气龄(单位为s)为

  如用示踪气体衰减法测量,根据排风口示踪气体浓度的变化规律确定全室平均空气龄,即

  ⑷局部平均滞留时间(Residence time):房间内某微小区域内气体离开房间前在室内的滞留时间,用τr表示,单位为s。

  ⑸空气流出室外的时间 微小区域的空气流出室外的时间:某一微小区域平均滞留时间减去空气龄。

  全室平均滞留时间:全室各点的局部平均滞留时间的平均值,用于r表示。 全室平均滞留时间等于全室平均空气龄的2倍,即

  空气从送风口进入室内后的流动过程中,不断掺混污染物,空气的清洁程度和新鲜程度将不断下降。 空气龄短,预示着到达该处的空气可能掺混的污染物少,排除污染物的能力愈强。显然,空气龄可用来评价空气流动状态的合理性。

  通风效率Ev(Ventilation efficiency)又称混合效率,定义为实际参与工作区内稀释污染物的风量与总送入风量之比,即

  ⑴当送入房间空气与污染物混合均匀,排风的污染物浓度等于工作区浓度时,Ev=1。

  若清洁空气由下部直接送到工作区时,工作区的污染物浓度可能小于排风的浓度,Ev1。 EV不仅与气流分布有着密切关系,而且还与污染物分布有关。污染源位于排风口处,Ev增大。

  以转移热量为目的的通风和空调系统,通风效率中浓度可以用温度来取代,并称之为温度效率ET,或称为能量利用系数,表达式为

  能量利用系数及通风效率,余热被排出室外的迅速程度反映了气流分布的能量利用有效性,能量利用系数越大,空调就越节能。

  对于办公室,当EDT=-1.7~l℃,vx<0.35m/s时,大多数人感觉是舒适的,小于下限值时有冷吹风感。 EDT用于判断工作区任何一点是否有吹风感。

  气流分布性能指标ADPI(Air Diffusion Perfomance Index),定义为工作区内各点满足EDT和风速要求的点占总点数的百分比。

  对整个工作区的气流分布的评价用ADPI来判断。对已有房间,ADPI能够最终靠实测各点的空气温度和风速来确定。 在气流分布设计时,可通过计算流体力学的办法进行预测;

  所有的HVAC系统都存在管道的流体(水,蒸汽以及两相流)输配,这就涉及到管性的计算并与泵或风机的匹配问题。

  空调系统依据承担室内空调负荷所用工质可分为全空气系统(一次,二次回风系统)、全水系统、空气-水系统和冷剂式系统。

  因为全空气一次回风系统的空调机组送风量是恒定的,况且系统的夏季冷量主要由室内冷负荷、新风冷负荷和再热冷负荷三部分所组成,对于送风温差无严格要求的舒适性空调,如采用大温差送风即露点送风的一次回风系统,可不需要消耗再热量,因此可节省能耗。但送风温差过大,往往会造成送风口解霜现象,为避免此类现象的发生,采用一次回风空调系统需利用再热来解决送风温差受限制的问题,即为了能够更好的保证必须的送风温差,一次回风系统在夏季需要再热,由此产生冷热抵消的现象【暖通小识--行业、规范、手册】。

  5、各房间互不干扰,可以独立的调节室温,并可随时根据自身的需求开、停机组,节省运行的成本,灵活性大,节约能源的效果好;

  8、而风机盘管加新风系统是空气-水系统的一种主要形式,也是我国民用建筑中采用最普遍的一种空调方式,它的投资少,使用灵活和节省建筑空间等优点被大范围的应用于各类建筑中。

  本设案例以西安某建筑,采用空气-水系统。新风系统的形式采用分楼层水平式,每层设置新风系统,采用风机盘加新风系统,风机盘管加新风系统具有各空气调节区可单独调节,比全空气系统节约空间,比带冷源的分散设置的空气调节器和变风量系统造价低廉等优点。适用宾馆客房、办公室等建筑【GB50019-2012,供热通风与空气调节设计规范[S]】。这种方式布置灵活,各房间可独立调节室温,房间没人的时候可方便地关掉房间末端(关风机),不影响其他房间,从而比其它系统较节省运转费用,此外房间之间空气互不串通,冷量可由使用者进行一定调节。独立新风系统既提高了该系统的调节和运转的灵活性,且进入风机盘管的供水温度可适当提高,水管的结露现象可得到一定的改善。新风采用分层设置水平式新风系统,处理到室内空气焓值,不承担室内负荷,新风通过新风管道直接送入各空调房间。风机盘管采用二管制,各办公室不单独设排风系统,通过窗户缝隙渗透排风,厕所设排风扇进行排风。

  采用风机盘管加独立新风系统的楼层,新风解决方法不一样,对室内空气品质有很大的影响。风机盘管加新风系统的空气解决方法有:

  (2)新风处理到低于室内空气的焓值,并低于室内空气的含湿量,承担部分室内负荷。

  这里选用不承担室内冷负荷方案,在每层的空调机房处设置一新风处理机组,负担新风负荷,新风不与风机盘管回风混合,新风口独独立送风。采用风机盘管机组在使用的过程中需要注意:清洗滤尘网,以保持空气流动畅通;清扫换热器上的积灰,以保证它拥有非常良好的传热性能;风机盘管制冷时,冷水进口温度一般都会采用7-10℃,不能低于5℃,以防止管道及空调器表面结露;当噪声级很高时,可以在机组出口和房间送风口之间的风道内做消声处理。

  本次案例的风管材料选用钢板制作,因其不燃烧、易于加工、在非酸性环境下耐久性强,相对而言也较经济。 另外,本设案例管形式采用矩形风管,因矩形风管易布置,弯头及三通等部件的易于加工,尺寸相对于圆形风管的部件小,因而安装便捷,所以使用较普遍。矩形风管的宽高比宜小于6,最大不应超过10【暖通小识--行业、规范、手册】。

  管内的流速对通风、空调系统的经济性有较大的影响,对系统的技术条件也有影响。流速高,风管断面小,占用的空间小,材料耗用少,建造费用小;但是系统的阻力大,动力消耗增大,运行的成本增加,且增加噪声。若气流中含有粉尘等,会增添设备和管道的磨损。反之,流速低,阻力小,动力消耗少;但是风管断面大,材料和建造费用大,风管占用的空间也增大。流速过低会使粉尘沉积而堵塞管道。因此,一定要通过全面的技术经济比较选定合理的流速【暖通小识--行业、规范、手册】。

  风管各环路中压力的平衡:风管设计时各并联环路之间的压力损失的差值应保持在小于15%的范围内【暖通小识--行业、规范、手册】。

  在设计中风管中的气流流速,从干单位管到送风口,应保持依次递减的趋势;风道连接是应保持有良好的气体流动性,尽可能减少涡流区;空调机组都应与支架结构之间是弹性连接,机组与风管的连接时应接柔性接头软接头,以防止噪声沿管道传到其他房间;西安地区冬季室外新风低于0℃,因此新风机组一定要考虑防冻措施。

  风管水力计算是在系统模块设计完成,设备布置完成,风管材料选定,各送排风点的位置和风量均已确定的基础上进行的【付祥钊,肖益民.流体输配管网[M]第三版,北京:中国建筑工业出版社,2013.】。

  水力最大的目的是,确定各管段的管径(或断面尺寸)和阻力,保证系统内达到一定的要求的风量分配,最后确定风机的型号和动力消耗,采用假定流速法进行水力计算,为使风量均匀送排风,可用假定流速法来演绎静压复得法,即利用动压差克服阻力,达到均匀送排风【付祥钊,肖益民.流体输配管网[M]第三版,北京:中国建筑工业出版社,2013.】。

  3)、根据各管段的流量,最不利环路(最远环路)上各管段的断面尺寸和局部摩擦阻力,求出各管段阻力。

  4)、最不利环路和最近环路不衡率计算:X≤15%【暖通小识--行业、规范、手册】才符合要求。

  空气在管道内流动由于与管壁的摩擦而产生沿程阻力(或称摩擦阻力),由于在局部管件处产生流速和流动方向的变化,因而产生局部涡流而形成局部阻力。沿程阻力与局部阻力之和构成空气流动的总阻力。

  对于假定流速法:首先,要选定系统最不利的环路,一般即指最长或局部构件多的分支管路; 其次,是根据风量和所选定的风速,计算各管段(指该环路)的断面尺寸,并根据该尺寸求出个管段阻力和系统总阻力,根据总阻力选定风机;最后,按系统阻力平衡的原则,确定其余分支管路的管径,要求各环路间的总阻力差别不大于15%,无法达到一定的要求时,加设风管阀门,适用于动力设备有多种型号可供选择的情况。

  对于等压损法:在已知总作用压头的情况下,将其平均分配给最不利环路的各管段,即最不利环路采用相同的比摩阻进行设计。

  l --到最远送风口的送风管总长度加上到最远回风口的回风管的总长度(即最不利环路的总长度), m;

  △P -- 对于空调系统,要考虑到空气通过空气过滤器、静压箱、消声器等阻力较大的空调装置的压力损失之和。

  一般来讲,主管路的前部分管路风量大,一般应取较大的风速或较高的比摩阻,后一部分的管路风量小,一般应取较小的风速或较低的比摩阻,末端的主管路不应取得太小,以利风量平衡。空调风管可采取表【陆耀庆.实用供热空调设计手册[M].北京:中国建筑工业出版社,2010.】的推荐值。

  假定流速法是以风道内空气流速作为控制指标,计算出风道的断面尺寸和压力损失,再按各环路间的压损差值做调整,以达到平衡【付祥钊,肖益民.流体输配管网[M]第三版,北京:中国建筑工业出版社,2013.】。

  a. 管段压力损失 = 沿程阻力损失 + 局部阻力损失 即:ΔP = ΔPm + ΔPj

  (1)绘制风管系统轴测图,如上图 。四层各管段管网轴测分布图并划分管段,对各管段进行编号,标注其长度(单位以mm计)和设计风量(单位以m3计)。限于软件,仅取管段编号部分图纸如下:

  (2)选定最不利环路,本系统选择1-2-3-4-5-6-7-8-9-10为最不利环路。

  根据空调系统低速风管内的空气流速,输送空气时,机械通风干管内的风速为6.0-8.0m/s,支管风速3.0-4.0m/s,新风入口3.5-4.0m/s【付祥钊,肖益民.流体输配管网[M]第三版,北京:中国建筑工业出版社,2013.】。取 5%的漏风系数【暖通小识--行业、规范、手册】,管段1的计算风量为1560×1.05=1638m3/h。

  (3)根据各管段的风量及选定的流速,确定最不利环路上各管段的断面尺寸和单位长度摩擦阻力。

  (4)确定管段11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24的管径及单位长度摩擦力

  从【陆耀庆《实用供热空调设计手册》中国建筑工业出版社】查的各个管件的局部阻力系数,见表

  空调水系统包括冷水系统和冷却水系统两个部分,它们有不一样可供选择。冷冻水系统可大致分为开式与闭式,同程式与异程式,双管制、三管制与四管制,单式泵与复式泵,定流量与变流量。以表 下将介绍很多类型的特点:

  本案例空调水系统选择闭式、竖直异程、水平异程式、双管制、单级泵系统,这样布置的优点是过渡季节只供给新风,不使用风机盘管的时候便于系统的调节,节约能源,采用单管制供应冷冻水,且具有结构相对比较简单,初期投资小等特点。同时考虑到节能与管道内清洁等问题,采用闭式系统,不与大气相接触,仅在系统最高点设置膨胀水箱,管路不易产生污垢和腐蚀,不需要克服系统静水压头,水泵耗电较小。本案例空调水系统采用异程式,风机盘管加独立新风系统,双管制异程式系统的优点是初投资小,缺点是管路压力难平衡【付祥钊,肖益民.流体输配管网[M]第三版,北京:中国建筑工业出版社,2013.】。且新风不承担室内负荷,通过用风机盘管,使得各房间温度能独立调节,空气互不串通,避免了交叉污染空气,耗能小。空调系统供水温度7℃,回水温度12℃,水平均密度999.7kg/m3,运动黏度1.308×10-6m2/s ,1个立管,下供下回供回水方式。关于空调系统的设计的具体方案,一定要考虑管道坡度,本设计定为0.003【暖通小识--行业、规范、手册】,本设计水管材料为无缝钢管,选取低压系统,管径不大于50mm时,采用焊接钢制管;大于50mm的用无缝钢管。冷凝水管采用塑料管,不宜采用焊接钢制管 ;管道需要保温,保温前刷两道防锈底漆。

  冷水机组的冷凝器散热,需要依靠冷却水进行冷却。空调的冷却水系统有直流式冷却水系统、混合式冷却水系统和循环式冷却水系统,冷却水量非常大,考虑到节约能量和水资源,且降低运行的成本,循环式冷却水系统是非常经济合理的,在目前的实际工程中得到了广泛的应用,尤其是机械通风冷却塔循环系统。本次设计采用循环式冷却水系统,其系统形式为共用供、回水管的冷却水循环系统,冷却塔和冷水机组设置相同的台数,共用供、回水干管,冷却塔设在建筑物的屋顶上,空调冷冻机组另设在建筑物旁边的机房内,冷却水从冷却塔的集水槽出来后,立即进入冷水机组而不设水箱。因空调冷却水系统只在夏季使用,本着系统合理、运行管理方便、减小循环水泵的扬程、节省运行的成本为出发点而选择。

  2) 根据各房间的的冷负荷,计算各管段的流量公式为:G=Q/(crDt)

  根据假定的流速和确定的流量计算出管径公式为:d=103.(4G/pv)0.5

  再根据给定的管径规格选定管径,由确定的管径计算出管内的实际流速,公式为:v=4G/pd2

  1 .在轴测图上,进行管段编号,立管编号并注明各管段的热负荷和管长,如下图(限于软件只能局部)所示。

  本系统为异程式单管系统,一般取最远立管的环路作为最不利环路。最不利环路是从入口到立管设备E1。这个环路包括供水立管从FG1-FG27到设备E1。

  本例采用推荐的平均比摩阻Rpj大致为90-150Pa/m来确定最不利环路各管段的管径。首先是根据公式(公式 6—4—1)计算FG27管段的流量

  为了保证比摩阻不大于300 Pa/m ,从节省的方案出发,在流速范围内选择小管径,管段流量负荷小于4000W的,均取15mm。

  将查出的各管段d、R。最后算出最不利环路的总压力损失为39165Pa 。入口处的剩余循环压力,用调节阀节流消耗掉。

  立管VG2段与最末端供回水干管并联 、与三四层干管为并联环路,根据并联环路节压力平衡原理,立管VG2段的资用压力 ,可由下式确定

  由于某层冷负荷的分配比例大致相等,Σ∆P3=Σ∆P4, 因而ΔPVG2=Σ(∆Py+∆Pj)3,4 Pa

  与立管VG1段的并联环路相比,其不平衡百分率[暖通网友通过“水力平衡专题”提问]

  立管管径选用 DN175。 立管VG3总压力损失为2808Pa。不平衡百分率 x2 =16.9%,稍超过允许许值,采用阀门调节。

  立管选DN200。计算结果,立管Ⅱ 总压力损失为 4212Pa。不平衡百分率x3=25.4%, 超出允许值。剩余压头用立管阀门消除。

  机械循环系统的作用压力比较大, 系统的管径就细很多。机械循环系统供回水干管的 R值选用较大,系统中各立管之间的并联环路压力平衡较难,在系统初调节和运行时,只能靠立管上的阀门进行调节,在异程式系统必然会出现水平失调。系统的作用半径较大,同时又采用异程式布置管道,水平失调现象更难以避免。防止或减轻系统的水平失调现象的方法。

  (2) 仍采用异程式系统,但采用不等温降办法来进行水力计算;

  各种冷换热器盘管在夏季工况时会不断地产生大量的冷凝水,为了及时地排走这些冷凝水,必须设置凝结水系统【陆耀庆.实用供热空调设计手册[M].北京:中国建筑工业出版社,2010.】。正常的情况下,每1KW的冷负荷,每小时产生约0.4Kg的冷凝水【陆耀庆.实用供热空调设计手册[M].北京:中国建筑工业出版社,2010.】,则根据各层新风空调机组和盘管的冷负荷选择冷凝管径。

  1.风机盘管的凝结水盘的泻水支管坡度≥0.01。其他水平支管沿水流方向,应保持≥0.002的坡度【陆耀庆.实用供热空调设计手册[M].北京:中国建筑工业出版社,2010.】。

  2.一般情况下,每1kW的冷负荷每小时产生约0.4kg左右的冷凝水;在潜热负荷较高时,每1kW冷负荷每小时产生约0.8kg冷凝水【陆耀庆.实用供热空调设计手册[M].北京:中国建筑工业出版社,2010.】。

  3、通常,能够准确的通过机组的冷负荷Q按表 下近似选定冷凝水管的公称直径【暖通小识--行业、规范、手册】。

  因为每个供水和回水管上都装有阀门,能够最终靠阀门来调节水量的大小,一则在设施安装调试过程中能调整管道的阻力使其平衡[暖通网友通过“水力平衡专题”提问],二则方便对系统来进行检修和维护【付祥钊,肖益民.流体输配管网[M]第三版,北京:中国建筑工业出版社,2013.】。

  冷热源的选择依据不仅包括系统自身的要求,而且还涉及工程所在地区的能源结构、价格、政策导向、冷热负荷、初投资、运行的成本、安全和维护管理等问题。

  根据西安地区的具体条件,本设计夏季选用选用冷却塔,用某制冷集团有限公司冷一体化冷水机组进行夏季制取冷水供7℃、回水温度为12℃,而冬季采用城市热网,既利于环保,又比较节能。

  由计算已知,西安某计算机培训中心的制冷量和新风负荷总为488.2953KW,考虑修正系数1.2【暖通小识--行业、规范、手册】后得到585.954KW,制热量为315.715KW, 考虑修正系数1.2【暖通小识--行业、规范、手册】后得到378.858KW。选择某制冷集团有限公司冷一体化冷水机组两个,LSBL310一体化冷水机组,其详细性能参数如表:

  Hp 是管路中静水压头,流速水头,位置水头和弥补损失水头所需的压头之和,而Hp,Hv 与流速水头平方成正比(由伯努利方程,或者能量方程可知),位置水头与流量独立,那么,Hp 与Q 的关系近似抛物线。如下图:

  泵的性能曲线一样能有能量方程得出,然后画在图纸上,它给出了泵的动力压头,效率,轴功,吸入口正静压头(NPSH)与体积流量的关系:

  泵的特性与管路系统特性的匹配(压头–流量)对管路的分析设计很重要,由之前的管网水力计算,以及泵的出厂性能曲线,下面给出单台泵(风机)与管网的特性匹配:

  因为在实际在做的工作中,经常需要多台泵并联或串联使用,以满足系统变流量和压头的要求或者备用,实际一般多采用并联运行,具体原因参见【付祥钊,肖益民.流体输配管网[M]第三版,北京:中国建筑工业出版社,2013.】和【ASHRAE Handbook, HVAC Systems and Equipment Volume Chapter 12&13】,并联运行如下图:

  由上面数据可以再一次进行选择IS型单级离心泵,型号ISB,选择离心泵两台(其中一台作为备用),其性能参数见表

  扬程=冷却水系统阻力+冷却塔积水盘至布水器的高差+布水器所需压力。最后代数可得冷却水泵扬程为25m。

  新风机组即可处理新风,又能处理混合空气,余压充裕,可增加调速控制,改变风量,满足各种各样的气候条件下的降温、除湿和升温的要求。

  工作原理:新风机组从室外引入新鲜空气,经过过滤、换热、加湿等处理过程,以实现夏季制冷、冬季供热、提高室内空气品质等目的。

  基本组成:新风机组由进风口、电机、风机、过滤器、热交换器、加湿器、风阀、出风口等元件组成。

  K-风道的漏风系数,采用钢管风道,K=1.1-1.2,此处取K=1.1【暖通小识--行业、规范、手册】

  式中:Vp——膨胀管有效容积。即从信号管到溢流管之间高差内的容积(m3);

  Vs可根据经验值计算,按照供冷时每立方米为1.3升计算【暖通小识--行业、规范、手册】,由空调水路系统水力计算书算出Vs=17433.92Kg/h=17.44m3/h,代入上式中Vp=0.431m³。选择方形膨胀水箱如表

  冷却塔是用水作为循环冷却剂,从一系统中吸收热量排放至大气中,以降低水温的装置;其冷是利用水与空气流动接触后进行冷热交换产生蒸汽,蒸汽挥发带走热量达到蒸发散热、对流传热和辐射传热等原理来散去工业上或制冷空调中产生的余热来降低水温的蒸发散热装置,以保证系统的正常运行。

  冷却塔的能力大多数为标准工况下的出力(湿球温度28 ℃,冷水进出温度32 ℃/37 ℃),【转帖-空调热水温度为什么取60-50度】由于地区差异,夏季湿球温度会不同, 应根据厂家样册提供的曲线进行修正。湿球温度可查当地气象参数获得。冷却塔与周围障碍物的距离应为一个塔高。冷却塔散冷量冷吨的定义:在空气的湿球温度为27℃,将13L/min(0.78m³/h)的纯水从37℃冷却到32℃,为1冷吨,其散热量为4.515KW。 湿球温度每升高1℃,冷却效率约下降17% 。冷却塔若做自控,进出水必须都设电动阀,否则单台对应控制时倒吸或溢水。

  Δt—冷却水进出水温差,℃,一般取4.5-5【暖通小识--行业、规范、手册】

  冷却塔的水流量L’= 冷却水系统水量L×(1.2~1.5);取1.2 【暖通小识--行业、规范、手册】

  空调系统中的主要噪声源是通风机。通风机噪声的产生和许多因素相关,尤其与叶片形式、片数、风量、风压等参数有关。风机噪声是由叶片上紊流而引起的宽频带的气流噪声及相应的旋转噪声,后者可由转数和叶片数确定其噪声的频率。在通风空调所用的风机中,按照风机大小和构造不同,噪声频率大约在200 ~ 800Hz (即主要噪声处于低频范围内)。所以,可以在新风机组出口处安装一个共振型消声器以达到消除低频噪声的目的。

  空调系统的噪声源除风机外,还有由于风管内气流压力变化引起钢板的振动而产生的噪声。尤其当气流遇到障碍物(如阀门)时,产生的噪声更大。在高速风管中这种噪声不可以忽视,而在低速系统中,由于管内风速的选定已考虑了声学因素所以可不必计算。此外,由于出风口风速过高也会有噪声产生,所以在气流分布中都适当限制出风口的风速。

  (2)为了尽最大可能避免由于冷、热损失,使介质温度达不到要求温度,因而不能够确保室内参数;

  (3)为了尽最大可能避免当管道穿过室内参数要求严格的空调房间,而管道散出的冷热量对室内参数影响不利;

  常用的保温材料有:岩棉、离心玻璃棉、橡塑海绵、阻燃聚乙烯泡沫塑料、硬质聚氨酯泡沫塑料等,如表

  在本空调系统中:风管使用玻璃棉,机房的水管使用橡塑,除机房外系统的水管使用玻璃棉,排烟风管使用玻璃棉。

  空调系统的噪声除了通过空气传播到室内外,还能通过建筑物的结构和基础进行传播。而要削弱由机器传给基础的振动,只能消除它们之间的刚性连接。即在振源和它的基础之间安设避振构件(如弹簧减振器或橡皮、软木等),可使从振源传到基础的振动得到某些特定的程度的减弱。

  建筑是人们工作、学习和生活的基本场所,建筑能耗【建筑节能知识整理——了解热桥】随着时下人们照明、采暖、炊事等各种需求产生。随着经济社会持续健康发展,生活水平提升,极大地促进了建筑能耗的增长。由于建筑能耗占社会商品总能耗比重的持续不断的增加,建筑节能工作愈加重要。这里以空调建筑能耗为基础说明。可以参看暖通专业在能耗中的地位是什么?暖通可以为节能减排做些什么?另外,这里介绍一些建筑能耗分析软件建筑能耗分析软件简介系列1---简介之简介、建筑能耗分析软件简介系列2---Equest简介和【能创】Pilio——为用户DIY自己的建筑能耗模型,最后,给出一点建筑节能的方法比较实用的建筑节能方式有哪些?基于暖通建筑能耗,就要求我们对空调系统运行做评估调整,以达到暖通的节能减排。现从一下角度出发:

  在风机盘管系统中,当空调房间负荷变化时。出于降低空调建筑的能耗,基于起初设计,利用室内外参数,以焓湿图进行量化调节达到最佳送风状态点之后,再进行操作性调节。(这里不再赘述,可参考手把手教你看懂焓湿图,并学会应用、从热能与动力工程回到供热供燃气通风及空调工程中的风机盘管空气处理案例以及前文的空气处理过程为参考),具体操作可从局部调节方法和全年运行调节入手,具体操作:

  (1)采用人工调节风机盘管流量的方法:即根据室内测量室温的温度计显示室温的高低,用人工的方法调节进入风机盘管流量的方法。

  夏季运行时,当室温高于设定值时,可开大进水阀门的开启度,相反,室温偏低时可关小进水阀门的开启度减少流量;冬季运行时,温度计显示值高于设定值时,可关小进水流量。采用人工凋节流量的方法简单,且不需增加费用,运行较为安全,但一般需经反复繁琐的调试才可达到满意的设定值,温度不易恒定,误差较大。

  (2)调节风机盘管的风机手动三速开关:当室温要求变化不严格的房间,可调节风机盘管的出风量,以适应室温的变化和要求。

  (3)采取了自动调节风机盘管进口流量的方法:即在风机盘管的进水管上安装温控阀,室内安装带有敏感元件、控制机构的温控三速开关进行自动调节(即楼宇自控技术)。当室温变化时,通过设在室内的温控开关上的敏感元件和控制机构自动调节温控阀的开启度,控制进入风机盘管水流量。自动调节的方法可减少人工调节流量的繁琐反复工作,能较精确地实现室温自动调节过程。在选择温控阀时,应注意产品的质量和常规使用的寿命,因当温控阀失控后会影响风机盘管的运行。

  由于建筑材料工艺污染很重,造成室内空气污染,室内污染对人体造成的伤害很重,再加之近年来的雾霾,人们在格外的重视和支持室内污染治理,而人们的经济条件好了,环保意识也高了,很多人都会考虑治理。这里我们大家可以参看如何评价「新风」对室内空气质量的正反面作用?空调系统的作用是将室外“新鲜”空气送到到室内,确保人类对于氧气的呼吸需求。所以空调系统就是提供新鲜空气(氧气)空调房间内人的呼吸,抑制微生物的繁殖。但是空调系统的管道内,空调末端设备,机组内会随使用时间的延长累积空气中的杂质,这些颗粒物是很多细菌、病毒的载体,再加上管道清理十分艰难,因此陈旧的管道就成了细菌和病毒的温床,形成危害人类的健康的威胁。有的老房子有时会闻到一种霉味,这些气味很多是空调的管道带来的。可以看654331和空调到底有多脏?空调会吹霉一碗饭?

  如今空调系统针对空气污染问题作了不少改良,将过滤单元甚至是高效过滤单元加入了新风系统。带来的好处除了提供氧气,还带来了洁净的空气,同时对管道的污染问题也得到了一定的控制。坏处就是,这种新风系统比较前者传统新风会更加耗电,因为过滤器的增加带来或多或少的阻力,空气要穿过过滤器需要更大功率的马达;还有就是有些过滤方式带来的臭氧等额外污染问题等等。

  这是我对一个空调系统完整设计的案例论述。希望对暖通行业认识起到一定的帮助。最后,由于自身能力有限,应该有许多缺陷,希望各位读者指正,我进一步做出修正,谢谢!