服装厂空调系统设计.docx

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服装厂空调系统设计

广州市AB制衣大楼

空调系统设计及制冷循环水净化研究

摘要本次设计是广州市AB制衣大楼空调系统设计及制冷循环水净化研究，主要任务是完成主厂房二三四层空调系统设计，并选择合理的净水工艺。

在设计中，采用谐波反应法计算出夏季冷负荷和冬季负荷。

对于各种空调机的选用做了经济及技术比较分析，最后决定采用水冷螺杆式制冷机。

空调系统采用一次回风全空气系统。

气流组织采用散流器下送风，并利用吊顶回风。

然后，又进行了风力和水力计算，并对管道的保温、设备的减噪防震也做了简单设计和说明。

最后对制冷循环水做了简单净化研究。

关键词空调系统经济技术分析水冷机组循环水净化

TheDesignoftheAir-conditioningSystemandthePurificationResearchofRefrigerationcirculatingwater

AbstractThisgraduationprojectisair-conditioningsystemdesignandtherefrigerationcirculatingwaterpurificationresearchoftheGuangzhouABsystemclothesbuilding,theprimarymissionistocompletethehostworkshop234air-conditioningsystemsdesign,andchoosereasonableonlywatercraft.Inthedesign,overtoneresponselawisusedtocalculatethesummercoldloadandthewinterload.Aftereconomicanalysisandcomparisonofdifferentair-conditioningunits,thewater-collingunitdillerisadopted.Theair-conditioningsystemusestimereturnstothewindentireairsystem.Theaircurrentorganizationusesdriftingundertoblowof,andreturnstothewindusingthesuspendedceiling.Then,thewindpowerandthewaterpowercomputationaredone.And,somebriefsaboutvibrationaupprissionandnoiseattenuationareshown.Finally，howtopurifytherefrigerationcirculatingwaterwerereaserched.

KeywordAir-conditioningsystem

Economicaltechnologyanalysis

Watercoolingunit

Circulatingwaterpurification

第一章设计基础资料………………………………………………7

第二章机械排风系统设计…………………………………………9

第三章空调系统负荷的确定………………………………………13

第一节二三层主厂房冷负荷的确定……………………………13

第二节四层主厂房冷负荷的确定………………………………22

第三节空调系统湿负荷的确定…………………………………25

第四节冬季负荷计算……………………………………………26

第四章空调方案确定和经济技术分析……………………………30

第五章空调风系统设计……………………………………………33

第一节送风量的确定……………………………………………33

第二节新风量的确定……………………………………………34

第三节空调机组的选择计算……………………………………35

第四节气流组织计算……………………………………………39

第六章空调水系统设计……………………………………………44

第一节冷凝水系统设计…………………………………………44

第二节冷冻水系统设计…………………………………………44

第七章冷冻站设计…………………………………………………47

第一节制冷机组的选择计算……………………………………47

第二节冷却塔的选择……………………………………………48

第三节软水器和软水箱的选择…………………………………48

第四节集水器和分水器的选择…………………………………49

第五节膨胀水箱的选择…………………………………………49

第六节水泵的选择………………………………………………49

第八章空调系统噪声控制和管道保温处理………………………52

第九章制冷循环水净化研究………………………………………55

第十章小结…………………………………………………………62

参考文献……………………………………………………………63

单位符号、单位说明插图、附表清单

符号名称国际单位常用

Q冷（热）负荷WKCal/h

K传热系数W/㎡·℃KCal/㎡

N功率w

Δh压差pa

Q流量kg/s

t温度℃

v速度m/s

ξ局部阻力系数

λ摩擦阻力系数

ρ密度kg/m3

d直径m

DN公称直径m

l长度m

g重力加速度m/s2

hd局部阻力Pa

hf沿程阻力Pa/m

CP定压比热KJ/㎏·℃

φ相对湿度%

F面积㎡

η效率

第一章设计基础资料

一.工程概况

该工程位于广东省广州市，是AB制衣大楼的中央空调系统设计，总建筑面积为9000㎡，共4层，设计内容包括制衣大楼的主厂房二三四层的集中中央空调系统设计和该空调系统配套的冷冻站设计,以及制冷循环水净化研究。

二.设计依据

本工程暖通空调设计根据甲方提供的委托设计任务书,并依照暖通现行国家颁发的有关规范,标准进行设计，具体为：

1.《采暖通风与空气调节设计规范》（GB50019—2003）

2.《建筑设计防火规范》（GBJ16－87）（2001年版）

三.建筑基础资料

1．外墙：

250厚加气墙保温外墙

查《实用供热空调设计手册》表11.4-1可知

传热系数K=0.59W/㎡·℃，衰减系数β=0.08，衰减度ν=177.94，延迟时间ξ=16.8h，νf=1.3，放热衰减度ξf=1.3

2．内墙：

200厚加气墙

查《实用供热空调设计手册》表11.4-1可知

传热系数K=0.59W/㎡·℃，衰减系数β=0.45，衰减度ν=7.55，延迟时间

ξ=6.2h,νf=2.0，放热衰减度ξf==2.9

3．楼板：

二三四层为水磨石楼面

查《实用供热空调设计手册》表11.4-4可知

传热系数K=2.72W/㎡·℃，衰减系数β=0.50，衰减度ν=6.40，延迟时间ξ=5.3h，νf=1.8，放热衰减度ξf==2.7

4．屋顶：

200厚加气混凝土保温屋面

查《实用供热空调设计手册》表11.4-2可知

传热系数K=0.79W/㎡·℃，衰减系数β=0.31，衰减度ν=35.03，延迟时间ξ=10.1h，νf=2.1，放热衰减度ξf==2.7

5．外窗：

单框双玻璃塑钢窗灰白色活动铝百叶窗（无外遮阳）

查《实用供热空调设计手册》表3.1-13可知

窗户的传热系数K=2.90W/㎡·℃

查《实用供热空调设计手册》表11.4-11可知窗户的构造修正系数Xg=0.50

查《实用供热空调设计手册》表11.4-12可知

窗户的内遮阳修正系数XZ=0.60

6．内门:

普通木质内门

查《采暖通风空气调节设计图说》表1-2-2-2可知,木内门的传热系数K=2.9W/㎡·℃

四.气象参数

（一）室外气象参数

冬季室外计算干球温度5℃

冬季室外计算相对湿度70%

冬季平均风速2.4m/s

夏季室外计算干球温度33.5℃

夏季室外计算相对温度27.7℃

夏季日平均干球温度30.1℃

夏季平均日较差6.5℃

夏季平均风速1.8m/s

（二）室内设计参数表1-1

室内温度（℃）

相对湿度（%）

新风量

夏季

冬季

夏季

冬季

m3/（h·人）

25-27

16-18

60-65

55-60

第二章

机械排风系统设计

由于二三层主厂房内因工艺需要大量烫机来烫衣服，故室内会散发大量蒸汽，蒸汽所产生的湿负荷完全通过空调排出很难实现，根据《采暖通风与空气调节设计规范》可知，对于室内散发大量蒸汽的发散源应设局部排风装置，所以二三层主厂房需要设机械排风系统。

由于室内仅有局部地方散发大量蒸汽，根据需要仅在散发源上部设局部排风装置（局部排风罩）。

一局部排风量的计算

由于室内蒸汽散发量太大，根据需要设定蒸汽⅔通过局部排风系统排走,其余⅓通过通过空调排出。

其中二三层主厂房有30个烫台,每个烫台每小时以0.125m/s的速度向室内散发蒸汽。

所以局部排风量为:

Gjp=0.125×1×30×⅔=2.5m3/s=9000m3/h

二局部排风罩的设计

根据《实用供热空调设计手册》局部排风罩的设计原则,结合厂房实际情况，将局部排风罩设计成方形伞形罩,且方形伞形罩的开口角度为60°,伞形罩应设裙边，且在裙边设檐沟。

1.罩口面积的计算:

排风罩的布置沿烫台均匀布置18个，故每个排风罩的排风量为:

9000/18=500m3/h=0.139m3/s

∴罩口面积F=G/0.4=0.139/0.4=0.3475㎡

故选取600㎜×600㎜的方形伞形罩，此时实际风速V=0.386m/s

2.裙边高度的计算:

三风道设计

1.风管布置

图2-1二三层排风管道布置图

2.风道水力计算

二（三）层排风管道水力计算表表2-1

管段号

流量

（m3/s）

长度

（m）

V假

（m/s）

断面尺寸

（宽×高）

V实

（m/s）

（Pa）

∑ξ

局阻Z

（Pa）

比摩阻

R（Pa/m）

Rml

（Pa）

Rml+Z

（Pa）

0.139

3.4

7.5

160×120

7.24

31.4

5.42

170.4

187.4

0.278

7.5

200×200

6.95

29.0

0.2

5.8

2.8

26.8

0.556

7.5

6.5

300×300

6.18

22.9

0.15

3.4

1.5

11.3

14.7

0.834

7.5

500×300

5.56

18.5

0.20

3.7

0.8

9.7

1.112

7.5

5.5

700×300

5.30

16.8

0.20

3.4

0.6

4.5

7.9

1.39

900×300

5.15

15.9

1.37

21.8

0.5

24.8

∑P=271.3Pa

局部阻力系数如下:

管段1:

对开式调节阀（2叶）

∵

90°弯头当r/b=1.5时，a/b=250/200=1.25，ξ=0.16

矩形排气罩当α=60°时,ξ=0.16

∑ξ=5.1+0.16+0.16=5.42

管段2:

吸入三通∵

管段3:

吸入三通∵

管段4:

吸入三通∵

管段5:

吸入三通∵

管段6:

吸入三通∵

90°弯头r/b=1.5,a/b=900/300=3,

ξ=0.14

矩形对开式2叶调节阀

∵

风机出口接管θ=30°

ξ=0.30

管段6∑ξ=0.20+0.14+0.73+0.30=1.37

选择风机:

依据风量,风压选择风机型号,考虑10-15%的安全系数,取10%

风量Q=1.39×（1+10%）=1.529m3/s=5504m3/h

风压H=271.3×（1+10%）=298Pa

根据风机造型样本,选择威海克莱特菲尔有限公司生产的JZL4.0型低噪声轴流风机,结构尺寸如下:

转速2900rpm叶片角度B风量6071m3/h全压314Pa

噪声72db（A）配用电机型号YSF-8022配用电机功率1.1KW

安装尺寸表（单位：

㎜）表2-2

n-d

n－d1

402

450

476

300

294

254

350

280

290

8-10

4-12

由于另一排风系统与上相同,水力计算表见下

水力计算表表2-3

管段号

流量

（m3/s）

长度

（m）

V假

（m/s）

断面尺寸

（宽×高）

V实

（m/s）

（Pa）

∑ξ

局阻Z

（Pa）

比摩阻

R（Pa/m）

Rml

（Pa）

Rml+Z

（Pa）

0.139

3.4

7.5

160×120

7.24

31.4

5.42

170.4

187.4

0.278

7.5

200×200

6.95

29.0

0.2

5.8

2.8

26.8

0.556

7.5

6.5

300×300

6.18

22.9

0.15

3.4

1.5

11.3

14.7

0.834

7.5

500×300

5.56

18.5

0.20

3.7

0.8

9.7

1.112

7.5

5.5

700×300

5.30

16.8

1.37

23.0

0.6

3.6

26.6

∑P=265.2Pa

依据风量Q=1.112m3/s,风压∑P=265.2Pa,考虑10%的安全系数,即

Q=1.112×（1+10%）=1.22m3/s=4403m3/h

P=265.2×（1+10%）=292Pa

根据风机造型样本,选择威海克莱特菲尔有限公司生产的JZL4.0型低噪声轴流风机,结构尺寸如下:

转速2900rpm叶片角度A风量6071m3/h全压314Pa

噪声72db（A）配用电机型号YSF-8022配用电机功率1.1KW

第三章空调系统负荷的确定

空调房间的冷热湿负荷是确定空调系统送风量和空调设备的容量的基本依据，空调房间的的热量包括周围围护结构的太阳辐射热量，设备管道及其他室内热源的散热量，食品物料的散热量。

当确定空调房间的计算湿负荷时，必须根据各项湿源的种类选用不同的群集系数，当计算空调房间的散热量，要考虑下列因素：

1.人体散热量

2.渗透空气带入室内的热量

3.化学反应过程产生的热量

4.各种湿表面，液面或液流的散湿量

5.食品及其它物料的散湿量

6.设备的散湿量

空调系统冷负荷，应根据所服务的房间同时使用情况，系统类型和调节方式，按各房间诼时冷负荷的的综合最大值或各房间的计算冷负荷累加值而定，并应计算新风冷负荷以及通风机，水泵，风管，水管等温升引起的附加冷负荷。

本设计不采用各系统冷负荷综合最大值作为制冷机的容量，而是把每个逐时值的累加最大值作为选用冷水机组的依据，为使其有富裕值，一般在选用冷水机组时，应以小于1的参差系数，有关空调的具体计算请见下列计算过程。

第一节二三层主厂房冷负荷计算

（一）围护结构冷负荷计算

1.外墙：

墙体的衰减系数β=0.08〈0.2，由于围护结构具有较大的惰性，对外界扰量反应迟钝，从而使负荷温差的日变化很小，为了简化计算，可按日平均负荷温差∆tp计算冷负荷。

查《实用供热空调设计手册》表3.1-13可知

各外墙的日平均负荷温差分别为表3-1

名称

西外墙

东外墙

北外墙

南外墙

日平均负荷温差∆tp（℃）

各外墙的面积计算如下：

西外墙：

F=4.5×4.8-6.9×2.1×6=129.06㎡

东外墙：

F=75×4.8-6.9×2.1×10=215.1㎡

南外墙：

F=30×4.8-6.9×2.1×4=86.04㎡

故各外墙引起的温差传热量为Q=KF△t

表3-2

名称

传热系数K

（W/㎡·℃）

面积F

（㎡）

日平均负荷温差∆tp（℃）

温差传热量Q=KF∆t

（W）

西外墙

0.59

129.06

685.3

东外墙

0.59

215.1

1142.2

南外墙

0.59

86.04

304.6

2.内墙：

根据《采暖通风与空气调节设计规范》第6.2.4.4条，邻室为非空调区时，故采用邻室计算平均温度，即tls=twp+∆tls

tls—邻室计算平均温度（℃）

twp—夏季空调室外计算日平均温度（℃）

∆tls—邻室计算平均温度与夏季空调室外计算日平均温度之差（℃）

温度的差值表3-3

邻室散热量（W/m3）

∆tls（℃）

很少（如办公室和走廊）

0-2

〈23

23-116

2.1北内墙

邻室为开水房，真空泵，保管室，卫生间等，故散热量较大，假设开水间散热量为4.5KW，故开水间的散热量为4.5×1000÷（2.4×4×4.8）=97.7W/m3,在23—116W/m3之间，故∆tls=5℃

根据《采暖通风与空气调节设计规范》第6.2.8条,当空气调节区与邻室的夏季温差大于3℃时,宜按下式计算通过隔墙,楼板等内围护结构传热形成的冷负荷:

CL=KF（tls-tn）=KF（twp+∆tls-tn）

式中:

CL—内围护结构传热形成的冷负荷（W）

K,F—内围护结构的传热系数（W/㎡℃）,传热面积（㎡）

tn—室内设计计算温度（℃）

tls—邻室计算平均温度（℃）

由于∆tls=5℃>3℃,所以应计算通过北内墙传热形成的冷负荷CL,即CL=KF（tls-tn）

=2.59×[（30-2.4）×4.8-0.9×2.1×3-1.5×2.1]×（30.1+1-26）+2.59×2.4×4.8-0.9×2.1×（30.1+5-26）

=1860W

2.2西内墙

通过西内墙传热形成的冷负荷CL计算计算方法同上

∵∆tls=5℃,K=2.59W/㎡·℃,F=30×4.8-1.5×2.1×2-1.8×2.4×2=176.16㎡

∴通过西内墙传热形成的冷负荷

CL=KF（twp+∆tls-tn）=2.59×176.16×（30.1+1-26）=2327W

2.3.窗户

根据围护结构的放热特性,查《空气调节》课本表2-6（房间类型和放热特性）可知，因为内墙放热衰减度ξf==2.9>2.0，所以该厂房属于重型结构.采用谐波法的工程简化方法进行计算通过窗户传热引起的冷负荷，包括窗户瞬变传导得热和日射得热形成的冷负荷。

（1）.窗户瞬变传导得热形成的冷负荷

按下式进行计算:

CLQτ=KF∆tτ

式中:

K—窗户的传热系数,W/㎡·℃

F—窗口面积,㎡

∆tτ—计算时刻的负荷温差,℃,见《空气调节》课本附录2-12.

因传导负荷只与气温有关,故按最热月的日较差分区,见附录2-12.窗户热容小，传热系数较大，故负荷温差按早较差0.5℃分档。

当所计算的城市室外平均气温与制表与制表地点不同时，就适当加以修正。

（2）.窗户日得射得热形成的冷负荷

按下式进行计算:

CLQτ=FXgXZXdJnτ

式中:

F—窗口面积,㎡

Xg—窗户的构造修正系数,Xg=0.50

XZ—窗户的内遮阳修正系数,XZ=0.60

Xd—窗户的地点修正系数,Xd=1.0

Jnτ—计算时刻的透过有内遮阳设施外窗的太阳辐射负荷强度,W/㎡,见《空气调节》课本附录2-13

西外窗冷负荷:

（1）瞬变传导得热形成的冷负荷

由附录2-12中查得各计算时刻的负荷温差∆tτ,计算结果列于下表中：

西外窗瞬变传导得热形成的冷负荷（W）表3-4

计算时刻τ

10:

11:

12:

13:

14:

15:

16:

17:

18:

19:

∆tτ

1.8

2.4

3.2

4.0

4.7

5.4

5.9

6.3

6.6

6.7

6.5

6.2

5.0

2.9

86.94

CLQτ

454

605

807

1009

1185

1361

1488

1588

1664

1689

1639

1563

1260

（2）日得射得热形成的冷负荷

由附录2-13中查得名计算时刻的负荷强度Jnτ,计算结果列于下表中：

西外窗日得射得热形成的冷负荷（W）表3-5

计算时刻τ

10:

11:

12:

13:

14:

15:

16:

17:

18:

19:

Jnτ

132

213

279

308

286

210

0.5

0.6

1.0

86.94

CLQτ

939

1330

1669

1930

2191

2295

3443

5555

7277

8033

7459

5477

2582

东外窗冷负荷:

东外窗瞬变传导得热形成的冷负荷（W）表3-6

计算时刻τ

10:

11:

12:

13:

14:

15:

16:

17:

18:

19:

∆tτ

1.8

2.4

3.2

4.0

4.7

5.4

5.9

6.3

6.6

6.7

6.5

6.2

5.0

2.9

6.9×2.1×10=144.9

CLQτ

454

605

807

1009

1185

1361

1488

1588

1664

1689

1639

1563

1260

东外窗日得射得热形成的冷负荷（W）表3-7

计算时刻τ

10:

11:

12:

13:

14:

15:

16:

17:

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