一二层全空气系统的气流组织计算.docx

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一二层全空气系统的气流组织计算

全空气系统的气流组织计算

各房间风量计算

对于舒适性空调且层高≤5m，送风温差设为Δto=100C,则送风温度为to=160C,室设计温度为tN=26±10C,室相对湿度φN=55±5%。

查参考文献1表2-18，换气次数应大于等于5次/h。

3.2.1负荷和风量计算

由前面设计得舞厅总冷负荷Q=79711.9W，总湿负荷W=5.7512457

，热湿比线为13859.936，室设计计算参数:

，室外设

计气象参数:

。

在i-d图上根据

和

确定室空气状态点N，通过该点画出热湿比线。

按消除余热和消除余湿所求通风量基本相同，说明计算无误，所取送风温差为10℃符合要求，查附录（文献1）1-1得：

当t0=16时，空气密度

。

所以，L=24596.815m3/h。

查参考文献1中表4—1以及4—2可知：

人短期停留的房间中CO2允许浓度为2.0l/m3，在轻劳动条件下人CO2呼出量为30l/h*人，取室外CO2浓度为0.42l/m3，则为达到卫生标准须新风量为：

Gw2=205×0.89×30/（2-0.42）=3451.51m3/h

而由系统总风量得新风两为G3=24596.815×0.2=4919.363m3/h；由于室外压差近似为零，故G1=0m3/h。

所以，最小新风量为4919.363m3/h。

同理可知大堂最小新风量为G=12020.06057*0.2=2404m3/h。

如下表，

名称

大厅

中餐厅

舞厅

冷负荷/W

38953.9

27691.2

79711.9

湿负荷/g/s

1.620453

5.377303056

5.751245722

热湿比

24038.9

5149.644666

13859.93641

in/kJ/kg

59

59

59

io/kJ/kg

45

39

45

风量/m3/h

12020.06

5981.2992

24596.81486

面积/m2

546.22

286.45

306.37

新风量/m3/h

2404

3372.132911

3451.51

人数

27.311

190.966667

204.2466667

新风负荷

5.5845

7.8334

8.0178

一楼其它各室新风量

房间名称及类型

人数

新风量

新风负荷

面积

雅间1001-1006

2

60

0.13938

22.8

1012豪华包厢

1.9455

58.365

0.135582

38.91

1014小卖部

2.887

86.61

0.201195

57.74

1015商务中心

2.887

86.61

0.201195

57.74

1017豪华包厢

1.1165

33.495

0.077809

22.33

1018豪华包厢

1.08

32.4

0.075265

21.6

1019控制中心

1.3985

41.955

0.097461

27.97

1020管理

1.399

41.97

0.097496

27.98

1021机房

0.6315

18.945

0.044009

12.63

1022-1025包厢

5

150

0.34845

13.76

1026休息室

4

120

0.27876

21.43

1027灯控室

2

60

0.13938

9.7

空调设备选型计算及空调方式说明

第一层空调箱选型计算

第一层的空调系统负荷192.824+23.78=216.6kW，其中新风负荷为23.78kW。

新风量为10990.5m3/h。

一层空调方式采用一次回风方式。

具体计算如下：

（1）作空气处理方案图，查取有关参数

图空气处理过程

由已知的室外计算参数tw、tws和室设计参数tR、φN在h—d图中分别定出新风和回风（即室设计状态）的状态点W和N，查得

hw=82kJ/kg，hN=53.1kJ/kg

室空气设计状态对应的露点温度tN,L=16℃。

（2）确定送风状态点：

当取送风的机器露点L’温度tL’=tN,L=16℃时，

△t0=tN-tN，L=26-16=10℃

符合舒适性空调送风温差选择的要求，所以取tL=tN-10=26-10=16℃作为送风状态点，由tL=16℃，φN=90%查得hL=42kJ/kg。

（3）空调机所需的冷量：

空调冷负荷为216.6kW，则空调箱应具有冷量为216.6kW。

（4）空调机所需的风量：

由于房间的冷负荷（不包括新风负荷）为Q1=192.824kW，则房间的送风量

G=Q1/（hN-hL）=192.824/（53.1-42）=17.37kg/s

即L=17.37×3600/1.2=52114.6m3/h

（5）空调箱进风参数的确定：

由以上计算可知，房间的送新风量分别为52114.6m3/h和10990.5m3/h，即新回风比为10990.5/（52114.6—10990.5）=1:

3.7416，则新回风混合态的焓值为：

hc=（hw+3.74hN）/4.74=59.2kJ/kg

由此在NW连线上找到C点，并查得tc=26.5℃，tcs=19℃，即该空调机的进风参数为DB/WB=26.5/19（℃）。

（6）空调箱的选型：

根据美的空调箱给出的空调箱工况为DB/WB=27/19.5，实际情况（DB/WB=26.5/19）

在已知制冷量216.6kW，风量为52114.6m3/h时，选用型号为MKS/C-30L、MKS/C-40L的上出风立式空调箱各一台，其额定风量分别为30000m3/h、40000m3/h，余压分别为320Pa、370Pa，冷量分别为225kW、238.9kW，盘管采用4排，电机功率11kW、15kW，水流量8.6L/s、11.4L/s，水压降53kPa、41kPa。

第二层空调箱选型计算

第二层的空调系统负荷111.518+43.1=154.62kW，其中新风负荷为43.1kW。

新风量为18551.6m3/h。

二层空调方式采用一次回风方式。

具体计算如下：

（1）作空气处理方案图，查取有关参数

由已知的室外计算参数tw、tws和室设计参数tR、φN在h—d图中分别定出新风和回风（即室设计状态）的状态点W和N，查得

hw=82kJ/kg，hN=53.1kJ/kg

室空气设计状态对应的露点温度tN,L=16℃。

（2）确定送风状态点：

当取送风的机器露点L’温度tL’=tN,L=16℃时，

△t0=tN-tN，L=26-16=10℃

符合舒适性空调送风温差选择的要求，所以取tL=tN-10=26-10=16℃作为送风状态点，由tL=16℃，φN=90%查得hL=42kJ/kg。

（3）空调机所需的冷量：

空调冷负荷为154.62kW，则空调箱应具有冷量为154.62kW。

（4）空调机所需的风量：

由于房间的冷负荷（不包括新风负荷）为Q1=111.6kW，则房间的送风量

G=Q1/（hN-hL）=111.6/（53.1-42）=10.1kg/s

即L=10.1×3600/1.2=30300m3/h

（5）空调箱进风参数的确定：

由以上计算可知，房间的送新风量分别为30300m3/h和18551.6m3/h，即新回风比为18551.6/（30300-18551.6）=1:

0.633，则新回风混合态的焓值为：

hc=（hw+0.633hN）/1.633=70.1kJ/kg

由此在NW连线上找到C点，并查得tc=29.5℃，tcs=21℃，即该空调机的进风参数为DB/WB=29.5/21（℃）。

（6）空调箱的选型：

根据美的的空调箱工况为DB/WB=27/19.5，实际情况（DB/WB=26.5/19）

在已知制冷量154.62kW，风量为30300m3/h时，选用型号为MKS/C-20w的卧式空调箱2台，其额定风量为20000m3/h，余压320Pa，冷量119.3kW，

盘管采用4排，电机功率5.5×2kW，水流量5.7L/s，水压降28kPa。

7.3气流组织

气流组织也称空气分布，也就是设计者要组织空气合理的流动。

气流组织直接影响室空调效果，关系房间工作区的温度基数、精度及区域温差、工作区气流速度，是空气调节设计的一个重要环节。

本设计采用上送下回的气流组织。

气流组织计算的目的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。

本设计卖场区采用风管送风，办公室采用风机盘管加新风，新风由墙洞引入[11]。

《空气调节设计手册》规定，对于舒适性空调，工作区风速夏季不应大于0.3m/s，冬季不应大于0.2m/s。

7.3.1送、回风口的形式

送风口采用圆形散流器送风，气流流型为平送贴附射流型。

散流器一般按照梅花型布置或对称布置，本设计采用对称布置形式。

布置散流器时，散流器之间及散流器和墙之间有一定距离，一方面能使射流扩散效果好，另一方面可使射流有足够的射程。

房间的回风口风速的衰减很快，它对房间的气流影响相对于送风口来说比较小，因此风口的形式比较简单，本次设计中选择使用方形散流器作为回风口。

7.3.2气流组织设计计算

采用散流器顶送风的气流组织方式，以一层为例。

一、二层共分为四个区域，分别为Ⅰ区、Ⅱ区、Ⅲ区、Ⅳ区。

具体计算如下：

一层散流器送风口布置形式见一层空调平面布置图。

将该空调分区划分为若干个的小方区，散流器设在小方区中央。

Ⅰ区：

一层Ⅰ区宽度方向两边中心距为29m,按一定空间及间距布置要求，可布置17个风口。

根据实际情况减则Ⅰ区拟采用的散流器数为17个方形散流器。

则Ⅰ区拟装的空调箱型号为FPG4-600，额定风量为30000m3/h，故每个散流器的送风量平均为30000/17=1765m3/h=0.49m3/s。

查表，因房间吊顶高度为3m，在A=6m,H=3.0m栏，查得室送风平均速度为0.20m/s，按送冷风修正，有，

Vpj=1.2×0.20=0.24m/s<0.25m/s，满足设计要求。

根据表查得Ls=0.49m3/s时，散流器颈部尺寸D=500mm,vs=2.27m/s,满足要求，因此选用颈部尺寸为500mm的吊顶圆型直片式散流器。

此时散流器颈部风速为：

Vs=Ls/（πD2/4）=0.49/（π×0.25/4）=2.5m/s。

根据表可知，在Vs=3m/s时，其全压损失为16.37Pa，下面在计算风口阻力

时近似采用该值。

Ⅱ区：

一层Ⅱ区按房间位置和间距布置要求，可布置按空间位置及房间大小适当布置方形散流器。

则Ⅱ区拟采用的散流器数为28个。

则Ⅱ区拟装的空调箱型号为MKS/C-40L，额定风量为40000m3/h，故每个散流

器的送风量平均为40000/28=1430m3/h=0.397m3/s。

查表，因房间吊顶高度为3m，查得室送风平均速度为0.20m/s，按送冷风修正，有

Vpj=1.2×0.20=0.24m/s<0.25m/s，满足设计要求。

根据表查得Ls=0.4m3/s时，散流器颈部尺寸D=500mm,vs=2.63m/s,满足要求，因此选用颈部尺寸为500mm的吊顶圆型直片式散流器。

此时散流器颈部风速

为：

Vs=Ls/（πD2/4）=0.4/（π×0.5*0.5/4）=2.03m/s。

根据表可知，在Vs=3m/s时，其全压损失为16.37Pa，下面在计算风口阻力

时近似采用该值。

Ⅲ区：

二层Ⅲ区按房间位置和间距布置要求，可布置按空间位置及房间大小适当布置方形散流器。

则Ⅲ区拟采用的散流器数为22个。

则Ⅱ区拟装的空调箱型号为MKS/C-20w，额定风量为20000m3/h，故每个散流

器的送风量平均为20000/22=909m3/h=0.253m3/s。

查表，因房间吊顶高度为3m，查得室送风平均速度为0.20m/s，按送冷风修正，有

Vpj=1.2×0.20=0.24m/s<0.25m/s，满足设计要求。

根据表查得Ls=0.3m3/s时，散流器颈部尺寸D=500mm,vs=2.63m/s,满足要求，因此选用颈部尺寸为500mm的吊顶圆型直片式散流器。

此时散流器颈部风速

为：

Vs=Ls/（πD2/4）=0.253/（π×0.5*0.5/4）=1.3m/s。

根据表可知，在Vs=3m/s时，其全压损失为16.37Pa，下面在计算风口阻力

时近似采用该值。

Ⅳ区：

二层Ⅳ区按房间位置和间距布置要求，可布置按空间位置及房间大小适当布置方形散流器。

则Ⅳ区拟采用的散流器数为14个。

则Ⅳ区拟装的空调箱型号为MKS/C-20w，额定风量为2000m3/h，故每个散流

器的送风量平均为20000/14=1430m3/h=0.397m3/s。

查表，因房间吊顶高度为3m，查得室送风平均速度为0.20m/s，按送冷风修正，有

Vpj=1.2×0.20=0.24m/s<0.25m/s，满足设计要求。

根据表查得Ls=0.4m3/s时，散流器颈部尺寸D=500mm,vs=2.63m/s,满足要求，因此选用颈部尺寸为500mm的吊顶圆型直片式散流器。

此时散流器颈部风速

为：

Vs=Ls/（πD2/4）=0.4/（π×0.5*0.5/4）=2.03m/s。

根据表可知，在Vs=3m/s时，其全压损失为16.37Pa，下面在计算风口阻力

时近似采用该值。

7.4风系统水力计算

空调系统水力计算的目的是：

确定各管段的断面尺寸和系统阻力，保证系统

的风量分配达到要求，最终确定系统通风机的型号和动力消耗。

空调水力计算

采用假定流速法，即根据风道与风口的经济流速确定其风速值，再由风道或风口

应输送的风量得到风道或风口所需尺寸，并计算出系统的阻力[12]。

目前空调通风工程上应用的金属风管有两种主要形式，圆形风管和矩形风

管。

圆形风管的强度大，耗材少，但是加工工艺复杂；矩形风管易于布置，容易

加工。

本设计采用矩形镀锌板风管，其占据有效空间少，易于布置，管件制作相对

简单。

风管的阻力损失由沿程损失和局部损失两部分组成，计算方法如下：

沿程阻力：

在实际中，通常采用平均比摩阻Rm来计算沿程阻力，PRlmm，（l：

管段长度），其中mR可由速度v和风管尺寸的值查《流体输配官网》图2-3-1求出，而风管的尺寸由《暖通空调》表13-3查得。

局部阻力：

式中：

ξ—局部阻力系数

ρ—空气密度，kg/m3

v—风管空气实际流速，m/s

7.4.1一层Ⅰ区风管选择及计算

一区风管布置图

本工程送风系统采用低速送风。

用假定流速法设计一层Ⅰ区风系统

（1）风管管径的确定

采用0.15的镀锌钢板。

选择4-2-5-8-11-12-13为最不利环路，用假定流速法计算管径。

4-3段：

假定风速为3.5m/s，则：

F=1765/（3.5×3600）=0.14，故选用400*400的管道，实际风速为1765/（0.4*0.4*3600）=3.06m/s，符合要求。

3-2段：

假定风速为3.5m/s，则：

F=1765×2/（3.5×3600）=0.28m2，故选用800×400的管道，实际风速为

1765×2/（0.80×0.40×3600）=3.06m/s，符合要求。

2-5段：

假定风速为4m/s，则：

F=1765×3/（4×3600）=0.368m2，故选用800×500的管道，实际风速为1765

×3/（0.80×0.50×3600）=3.68m/s，符合要求。

5-8段：

假定风速为5m/s，则：

F=1875×6/（5×3600）=0.588m2，故选用800×800的管道，实际风速为1765

×6/（0.80×0.8×3600）=4.6m/s，符合要求。

8-11段：

假定风速为5.5m/s，则：

F=1765×9/（5.5×3600）=0.802m2，故选用1000×800的管道，实际风速为

1765×9/（1.00×0.80×3600）=5.5m/s，符合要求。

11-12段：

假定风速为7m/s，则：

F=1765×14/（7×3600）=0.98m2，故选用1000×1000的管道，实际风速

为1765×14/（1×1×3600）=6.86m/s，符合要求。

12-13段：

假定风速为7m/s，则：

F=1765×16/（7×3600）=1.12m2，故选用1250×1000的管道，实际风速

为1765×16/（1×1.25×3600）=6.27m/s，符合要求。

13-入口段：

假定风速为7m/s，则：

F=1765×17/（7×3600）=1.19m2，故选用1250×1000的管道，实际风速

为1765×17/（1×1.25×3600）=6.67m/s，符合要求。

（2）消音器及阀门的选择。

为降低噪音，在空调机组出口处设置一个消音弯头。

根据附录Ⅱ，选用

ZWA50-2000×1250型消音弯头。

由送风量L=60000m3/h,风速v=7m/s,查得此消音

弯头的压降为24Pa。

因防火要求，在空调机房与Ⅰ区交接处设置防火阀，根据附录Ⅱ，选用

FH-02SFW-2000×1250型防火阀，其阻力系数为0.5。

为调节风量，在空调箱出口及所有并联管路上设置一个对开式多叶调节阀。

最不利环路各管段局部阻力系数：

由《流体输配管网》附录之局部阻力系数

表和相关资料可查到各管段阀件的局部阻力系数，具体如下：

各管段阀件的局部阻力系数

管段

管件、设备名称

阻力系数（阻力）

Σζ

4--3

散流器

Z1=16.37

天圆地方渐扩器

ζ=0.34

0.9

对开式多页风量调节阀

ζ=0.52

渐缩管

ζ=0.04

3--2

渐缩管

ζ=0.04

0.16

90度矩形三通直通

ζ=0.12

2--5

渐缩管

ζ=0.04

0.16

90度矩形三通直通

ζ=0.12

5--8

渐缩管

ζ=0.04

0.16

90度矩形三通直通

ζ=0.12

8--11

渐缩管

ζ=0.04

0.16

90度矩形三通直通

ζ=0.12

11--12

渐缩管

ζ=0.04

0.43

90度矩形三通直通

ζ=0.12

分叉三通

ζ=0.27

12--13

渐缩管

ζ=0.04

0.04

消音弯头

Z1=24Pa

防火阀

ζ=0.52

3.52

风量调节阀

ζ=2.4

13--入口

渐扩管

ζ=0.6

Ⅰ区风道阻力计算

管段

风量L

管长l

管段规格

假定流速

实际流速

比摩阻Rm

摩擦阻力pm

局部阻力系数

局部阻力z

动压Pd

编号

m3/h

m

a*b/mm

m/s

m/s

Pa/m

Pa

Pa

Pa

最不利环路

4--3

1765

3

400*400

3.5

3.06

0.3

0.9

0.9

7.515

7.35

3--2

3530

3

800*400

3.5

3.06

0.2

0.6

0.16

1.176

7.35

2--5

5205

5

800*500

4

3.68

0.26

1.3

0.16

1.536

9.6

5--8

10590

5

800*800

5

4.6

0.27

1.35

0.16

2.4

15

8--11

15885

8

1600*500

5.5

5.5

0.28

2.24

0.16

2.904

18.15

11--12

24710

3

1000*1000

7

6.86

0.32

0.96

0.43

12.642

29.4

12--13

28240

6.5

1250*1000

7

6.27

0.3

1.95

0.04

1.176

29.4

13--入口

30005

2

1250*1000

7

6.67

0.31

0.62

3.52

103.488

29.4

21--12

7060

11.7

800*500

5

4.9

0.32

3.744

0.52

7.8

15

ΔPm=0.9+0.6+1.3+1.35+2.24+0.96+1.95+0.62=5.53Pa

ΔZ=7.515+1.176+1.536+2.4+2.904+12.642+1.176+103.488=132.837Pa

最不利环路总阻力为132.84+5.53=138.37Pa

管段1到入口Σ△P=△Pm+△Z=7.8+103.488+1.176=112.49Pa

则不平衡率：

（138.37-112.49）/138.37=0.187＞15％,故需添加阀门以平衡阻力。

7.4.2一层Ⅱ区风管选择及计算

Ⅱ区风管布置图

用假定流速法设计一层Ⅱ区风系统

（1）风管管径的确定

采用0.15的镀锌钢板。

选择1-12为最不利环路，用假定流速法计算管径。

1-2段：

假定风速为3m/s，则：

F=1430/（3×3600）=0.132m2，故选用400×400的管道，实际风速为1430/

（0.40×0.40×3600）=2.48m/s，符合要求。

2-3段：

假定风速为3.5m/s，则：

F=1430×2/（3.5×3600）=0.23m2，故选用500×500的管道，实际风速为

1430×2/（0.50×0.5×3600）=3.18m/s，符合要求。

3-4段：

假定风速为4m/s，则：

F=1430×3/（4×3600）=0.30m2，故选用630×500的管道，实际风速为1430

×3/（0.63×0.50×3600）=3.78m/s，符合要求。

4-5段：

假定风速为4.5m/s，则：

F=1340×4/（4.5×3600）=0.35m2，故选用630×630的管道，实际风速为

1430×4/（0.63×0.63×3600）=3.97m/s，符合要求。

5-6段：

假定风速为5m/s，则：

F=1430×6/（5×3600）=0.48m2，故选用1000×500的管道，实际风速为

1430×6/（1×0.5×3600）=4.76m/s，符合要求。

6-7段：

假定风速为5.5m/s，则：

F=1430×7/（5.5×3600）=0.51m2，故选用1000×630的管道，实际风速为

1430×7/（1×0.63×3600）=4.41m/s，符合要求。

7-8段：

假定风速为5.5m/s，则：

F=1430×8/（5.5×3600）=0.58m2，故选用1000×630的管道，实际风速

为1430×8/（1.00×0.63×3600）=5.04m/s，符合要求。

8-9段：

假定风速为5.5m/s，则：

F=1430×11/（5.5×3600）=0.67m2，故选用1000×800的管道，实