地源熱泵畢業(yè)設計說明書李述龍

山東農(nóng)業(yè)大學水利土木學院 畢業(yè)設計說明書 題 目： 南京市 某 行政 辦公樓地源熱泵 空調(diào) 設計 作 者： 李述龍 學 號： 20093219 院 系： 水土學院 專 業(yè)： 建筑環(huán)境與設備工程專業(yè) 班 級： 09 年級三班 指導者： 劉小春 老師 2013 年 6 月 畢業(yè)設計（論文）中文摘要 南京市 某 行政 辦公樓地源熱泵工程設計 某辦公樓，共六 層，地處 江蘇南京市 ，全樓采用地源熱泵系統(tǒng)進行集中供給空調(diào)方式。 該中央空調(diào)集中系統(tǒng)采用風機盤管加獨立新風系統(tǒng)，而水系統(tǒng)采用 半封閉式螺桿機組，為閉式雙管異程式?？照{(diào)主機使用型號為 LRY-L460 一臺制冷量462.7Kw,空調(diào)側使用兩臺型號為 IS80-65-160 循環(huán)水泵，功率 7.5Kw，地源側使用兩臺型號為 IS80-65-160 循環(huán)水泵，功率為 7.5Kw，機房設置在地下室，節(jié)約了建筑面積。 關鍵詞 辦公樓 地源熱泵 熱平衡 地下?lián)Q熱器 集分水器 目 次 引言 1 1、 設計依據(jù) 1.1設計任務書 6 1.2建筑平面剖面圖 6 1.3設計參 數(shù) 6 2、 負荷計算 2.1冷負荷的計算 7 2.2熱 負荷的計算 8 3、 新風負荷計算 3.1新風量的確定 11 3.2夏季空調(diào)新風冷負荷的計算 11 4、 系統(tǒng)選擇 4.1 冷熱源選擇 12 4.2 空調(diào)系統(tǒng)的選擇 12 4.3 空調(diào)系統(tǒng)方案的確定 13 4.4 熱平衡分析 14 5、 空氣處理設備的選擇 5.1風機盤管的選擇 15 5.2新風機組的選擇 16 6、 氣流組織 6.1氣流組織 分布 17 6.2風口布置 17 7、 風系統(tǒng)水力計算 第 - 4 - 頁 共 29 頁 7.1風管水力計算方法 18 7.2風管水力計算過程 19 7.3風管的布置及附件 20 8、 水系統(tǒng)設計及水利計算 8.1空調(diào)水系統(tǒng)的設計 21 8.2冷水系統(tǒng)的水力計算 21 8.3冷凝水管道設計 22 9、 機房設備的選擇計算 9.1地源熱泵機組選型計算 22 9.2地埋管設計計算 22 9.3循環(huán)水泵的選擇 23 9.4集分水器的設計計算 24 9.5水處理設備 25 9.6閥門安裝 25 10、 管道保溫與防腐 10.1管道保溫 26 10.2管道防腐 27 11、 消聲減振設計 11.1消聲設計 27 11.2減振設計 28 謝 辭 29 參考文獻 30 第 - 5 - 頁 共 29 頁 引言 社會的發(fā)展以及人民生活水平的提高，越來越多 的人在使用地源熱泵中央空調(diào)技術，以倡導綠色環(huán)保時尚理念，并營造健康舒適的生活環(huán)境。 本設計為 南京市 某辦公樓地源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)設計，共六 層， 全樓冷負荷約為 859.5 千瓦，根據(jù)房間功能，全樓采用地源熱泵系統(tǒng)進行集中供給空調(diào)方式 。 根據(jù)各不同功能房間，辦公室、會議室、活動室、 指揮中心 等，將該集中系統(tǒng)設為風機盤管加獨立新風系統(tǒng)，新風機組從室外引入新風處理到室內(nèi)空氣焓值，風機盤管承擔室內(nèi)全部冷負荷及部分的新風濕負荷。風機盤管加獨立新風系統(tǒng)有 風口下送和側送。水系統(tǒng)采用閉式雙管同程式，冷水泵三臺，兩用一備；冷卻水泵選三 臺，兩 用一備。衛(wèi)生間通風統(tǒng)一由排風扇接出，在末端安裝止回閥。 在冷負荷計算的基礎上完成主機和風機盤管的選型，并通過風量、水量的計算確定風管路和水管路的規(guī)格，并 校 核最不利環(huán)路的阻力和壓頭用以確定新風機和水泵。根據(jù)建筑總冷負荷確定室外鉆井口數(shù)約為 108 口 ，地埋管使用 Dn32 的PE 管材，采用雙 U 回路連接，通過集分水器供水到冷凍機房。 依據(jù)相關的空調(diào)設計手冊所提供的參數(shù)，進一步完成新風機組、水泵、熱水機組等的選型，從而將其反應在圖紙上，最終完成整個空調(diào)系統(tǒng)設計。 第 - 6 - 頁 共 29 頁 1、設計依據(jù) 1.1 設計任務書 1.2 建筑平面圖 剖面圖 1.3 設計參數(shù)： 1建筑地點 南京市 ， 118.8E 32N 2室外氣象參數(shù) 室外平均風速：夏季 2.6m/s；冬季 2.6m/s。 大氣壓力：夏季 100.4kPa； 冬季 102.52kPa。 空調(diào)室外計算干球溫度：夏季 35；冬季 6； 夏季空調(diào)室外計算濕球溫度 28.3 冬季空調(diào)室外計算相對濕度 73%； 夏季日平均干球溫度 31.4。 3土建資料 本工程地處南京 ，為一幢六 層建筑，主要功能是辦公樓；建筑總高度為 24m。地下一層 3.6m，一層 5.6m，二層 4m，三四五層 3.6m。 外墻為型外墻，內(nèi)粉刷，外有水泥砂漿。屋面為 70mm 厚現(xiàn)澆鋼筋混凝土屋面板加 25mm 厚瀝青膨脹珍珠巖保溫層，為型 門為鋁合金玻璃門， 6mm 普通玻璃（ K=2.5W/），內(nèi)門為單層木門。 窗為雙層鋼窗， 3mm 厚普通玻璃。 4 設計依據(jù) （ 1）采暖通風與空氣調(diào)節(jié)設計規(guī)范（ GB50019 2003） （ 2）通風與空調(diào)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范（ GB50243 2002） （ 3）暖通空調(diào)制圖標準（ GB/T50114 2001） （ 4）全國民用建筑工程時間技術措施暖通空調(diào)動力（ 2003） （ 5）供熱空調(diào)設計手冊 （ 6）采暖通風設計手冊 5 室內(nèi)設計參數(shù) 夏季空調(diào)：設計溫度為 26 1 , 相對濕度 62%5，室內(nèi)風速為 0.3m/s。 第 - 7 - 頁 共 29 頁 冬季空調(diào)：設計溫度為 18 1，相對濕度 51%5，室內(nèi)風速為 0.20m/s。 6 室內(nèi)照明及人員密度估算指標 1室內(nèi)照明估算指標： 會議室 11W/m2 辦公室 11W/m2 指揮室 30W/ 11W/m2 2室內(nèi)人員密度估算指標： 辦公室，會議室，指揮中心 8 m2 /人 7 冷熱源 冷源：冷凍水供水溫度為 7， 回水溫度為 12。 熱源：熱水供水溫度為 50，回水為 45。 8 設計成果 1設計說明書 2設計計算書 3設計圖紙： 2、負荷計算 2.1 冷負荷計算 1外墻和屋面瞬變溫差傳熱引起的冷負荷 外墻為型外墻，內(nèi)粉刷，外有水泥砂漿；屋面為 70mm 厚現(xiàn)澆鋼筋混凝土屋面板加 25mm 厚瀝青膨脹珍珠巖保溫層，型。外墻和屋面瞬變溫差傳熱引起的冷負荷可用以下公式計算： LQ=AK(tln-tN) 式中 LQ 外墻和屋面瞬變傳熱引起的冷負荷（ W）； A 外墻和屋面的面積（ m2）； K 外墻和屋面的傳熱系數(shù) W/ (m2 ) tN 室內(nèi)設計溫度（）； 夏季： 27。 tln 外墻和屋面的冷負荷逐時值，附錄 2-7查詢，； 2外窗瞬變溫差傳熱引起的冷負荷 第 - 8 - 頁 共 29 頁 外窗為雙層鋼窗，有內(nèi)遮陽，外玻璃墻為單層 6mm普通玻璃。 由玻璃窗引起的瞬時冷負荷計算公式為： LQ=AK(tln-tN) 式中 LQ 外窗瞬變傳熱引起的冷負荷（ W）； A 玻璃窗的計算面積 （ m2） ； K 玻璃窗的傳熱系數(shù) W/ (m2 )； tN 室內(nèi)設計溫度（）； 夏季： 27。 tln 玻璃窗的冷負荷溫度逐時值（）； 3透過外窗的日射得熱引起的冷負荷 透過外窗的日射得熱引起的冷負荷的計算公式為： LQ=ACzDjmaxCLQ 式中 LQ 透過外窗的日射得熱引起的冷負荷（ W）； A 玻璃窗的有效面積（ m2）， F =窗洞的面積 有效面積系數(shù)aC，可查（附錄 2-8）； Cz 玻璃窗綜合遮陽系數(shù)，量綱為一 ； J.maxD 不同緯度各朝向日射得熱因數(shù)的最大值（ W/ m2）； CLQ 玻璃窗冷負荷系數(shù)，見表 2 8。 4室內(nèi)熱源引起的冷負荷 （ 1）照明得熱引起瞬時冷負荷 LQ=qFCLQ （ 2-6） 式中 LQ 照明得熱量（ W）， FqQ ； q 每平方米的得熱量（ W/ m2）； F 空調(diào)面積（ m2）； CLQ 照明冷負荷系數(shù)，見表 2 9。 （ 2）人體散熱引起的冷負荷 顯熱負荷計算公式為： 第 - 9 - 頁 共 29 頁 LQ=qxn1n2CLQ 式中 1n 室內(nèi)人數(shù)； 2n 群集系數(shù)，表 2-5； sq 室內(nèi)全部人體的顯熱得熱，sq 58W； CLQ 人體顯熱散熱冷負荷系數(shù)，見附錄 2 9。 潛熱負荷計算公式為： LQ= q1n1n2 式中 q1 室內(nèi)成年男子的潛熱散熱量 , 表 2-6。 （ 3）設備散熱得熱量（工藝設備在室內(nèi)，電機在室內(nèi)） Q=1000n1n2n3P/ 式中 n1 利用系數(shù)，是電動機最大實效功率與安裝功率之比，一般可取0.7 0.9，可用以反映安裝功率的利用程度； n2 電動機負荷系數(shù)，定義為電動機每小時平均實耗功率與機器設計時最大實耗功率之比，可取 0.5 左右； n3 同時使用系數(shù)，定義為室內(nèi)電動機同時使用的安裝功率與總安裝功率之比，一般取 0.5 0.8。 P 設備的安裝功率， Kw； 電動機效率，見表 2 4。 各項冷負荷及匯總見下頁表所示：單位（ w） 樓層 8:00 9:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 一層 183340 197812 200456 196617 198266 206172 211535 213084 211616 201494 174250 二層 157689 178121 198812 198742 195326 198762 201024 198820 191002 178008 152312 三層 157658 183421 198842 193282 193916 194304 216574 207858 199091 185350 173136 四層 156329 176321 19883 201099 184754 205155 217424 208693 199910 184982 183816 五層 162409 183426 203219 221099 201754 215155 227424 218693 209910 194982 193816 經(jīng)過計算匯總， 17:00時，五層冷負荷總量約 為 280.1kw。 第 - 10 - 頁 共 29 頁 2.2 熱負荷計算 1圍護結構的基本耗熱量 attFKQ wn )( 式中 Q 圍護結構基本耗熱量（ W）； F 圍護結構面積（ m2）； K 圍戶結構的傳熱系數(shù)（ W/（ m2）， 外墻： 240 的 1.97 W/ (m2 ) ， 370 的 1.50W/（ ） ，窗 2.68W/（ m2） ，樓板 3.1 W/（ m2） ，屋頂 1.00W/（ m2）； nt 冬季室內(nèi)計算溫度（）； wt 供暖室外計算溫度（），wt 4 ； a 圍戶結構的溫差修正系數(shù)， 外墻、屋頂、外窗 a 1（內(nèi)墻樓板為 0.7）。 2圍戶結構的附加耗熱量 計算圍護結 構基本耗熱量的同時應考慮它的附加耗熱量，包括：朝向修正耗熱量、風力附加耗熱量、高度附加耗熱量以及外門附加耗熱量等。本空調(diào)工程的熱負荷計算只考慮朝向修正耗熱量。朝向附加修正率見表 2-9。 附加耗熱量基本耗熱量 修正率 由于空調(diào)房間保持微正壓，不需計算冷風滲透耗熱量，經(jīng)常開啟的大門等有空氣幕，也不必計算冷風侵入耗熱量，所以熱負荷由基本耗熱量和附加耗熱量兩部分組成。 具體數(shù)據(jù)見表格。單位：（ W） 樓層 一層 二層 三層 四層 五層 熱負荷匯總 211535 189726 150615 147062 160560 經(jīng)過計算匯總， 五層熱負荷總量約為 859.5 kw。 第 - 11 - 頁 共 29 頁 3、 新風負荷的計算 3.1 新風量的確定 空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)得新風量，應符合下列規(guī)定： 人員所需的新風量應按國家現(xiàn)行有關衛(wèi)生標準的要求，并根據(jù)人員的活動和工作性質(zhì)以及在室內(nèi)的停留時間等因素確定， 以每人每小時 30 m3 計算 具體數(shù)據(jù)見表格， m3 /h 樓層 一層 二層 三層 四層 五層 新風量匯總 4709 4710 4128 4110 4207 總新風量為 23910m3 /h。 3.2 夏季空調(diào)新風冷負荷的計算： Qc.o=Mo（ ho hr） *1.1 （ 4-1） 式中 Qc.o 夏季新風冷負荷 ,KW； Mo 新風量 ,kg/s； ho 室外空氣的焓值 ,kJ/kg； hr 室內(nèi)空氣的焓值 ,kJ/kg； 1.1 余量系數(shù) ； 根據(jù)夏季空調(diào)室外計算干球溫度 34.0 ,濕球溫度 28.2 ,查表可知=64.66%，由濕空氣焓濕圖查得室外空氣焓值 ho=64.5kJ/kg，當 tr=27 ,= 75時 ,室內(nèi)空氣焓值 hR=54.4kJ/kg； 根據(jù)上述公式，計算得各層 夏季空調(diào)新風冷負荷為： 一層 96.025kw， 二層 96.028 kw， 三層 88.625kw， 四層 87.908kw， 五層 92.88kw, 總新風冷負荷 為 461.107 kw。 第 - 12 - 頁 共 29 頁 4、系統(tǒng)選擇： 4.1 冷熱源選擇 : 4.1.1 冷熱源比較 根據(jù)冷熱源系統(tǒng)設計原則和 建筑物的實際情況，擬定冷熱源系統(tǒng)方案，對各方案進行技術、經(jīng)濟比較，具體比較見下表： 方案名稱 方案說明 優(yōu)點 缺點 地源 熱泵冷熱水機組 1） 機組設置于地下室設備機房內(nèi) 2）用電驅(qū)動 3）空氣源或水源熱泵 1） 能供冷熱 ， 節(jié)省設備 2）充分利用地位能源 3）節(jié)約能源 調(diào)節(jié)不便 活 塞式冷水機組冷 區(qū)域鍋爐房供熱 1）機組設置于地下設備機房內(nèi) 2）用電驅(qū)動 1）需設置換熱設備 1）換熱效果較好熱效率高 2）多機頭，冷量調(diào)節(jié)方便 3）污染少，利于環(huán)保 1）制冷量小 2）噪聲大 3）熱效率低 4.1.2 冷熱源系統(tǒng)方案的確定 根據(jù)各方案的技術可行性與經(jīng)濟比較，擬選擇地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)，以大地作為冷熱源進行供熱制冷，能滿足系統(tǒng)設計要求，并可以達到良好的效果。 4.2 空調(diào)系統(tǒng)的選擇 4.2.1 空調(diào)系統(tǒng)設計的基本原則 (1)選擇的空調(diào)系統(tǒng)應能保證室內(nèi)要求的參數(shù)，即在設計條件下和運行條件下均能保證達到室內(nèi)溫度、相對濕度、凈化等要求。 (2)綜合考慮初投資和運行費用，系統(tǒng)應經(jīng)濟合理； 第 - 13 - 頁 共 29 頁 (3)盡量減少一個系統(tǒng)內(nèi)的各房間相互不利的影響； 4.2.2 空調(diào)系統(tǒng)方案 由于風機盤管加新風系統(tǒng)具有以下優(yōu)點： （ 1)布置靈活，可以和 集中處理的新風系統(tǒng)聯(lián)合使用，也可以單獨使用 （ 2)各空調(diào)房間互不干擾，可以獨立地調(diào)節(jié)室溫，并可隨時根據(jù)需要開停機組 ,節(jié)省運行費用，靈活性大，節(jié)能效果好 （ 3)與集中式空調(diào)相比不需回風管道，節(jié)約建筑空間 （ 4)機組部件多為裝配式、定型化、規(guī)格化程度高，便于用戶選擇和安裝 （ 5)只需新風空調(diào)機房，機房面積小 （ 6)使用季節(jié)長 （ 7)各房間之間不會互相污染 能夠滿足設計原則，而其弊端 （ 1)對機組制作要求高，則維修工作量很大 （ 2)機組剩余壓頭小室內(nèi)氣流分布受限制 （ 3)分散布置敷設各中管線較麻煩，維修管理不方便 （ 4)無法實現(xiàn)全年多工況節(jié)能運行調(diào)節(jié) （ 5)水系統(tǒng)復雜，易漏水 （ 6)過濾性能差 在考慮綜合情況下，影響較小，是比較不錯的選擇。 4.3 空調(diào)系統(tǒng)方案的確定 本次設計中的建筑主要房間為辦公室，大多面積較小，且各房間互不連通，應使所選空調(diào)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對各個房間的獨立控制，綜合考慮各方面因素，確定選用風機盤管加新風系統(tǒng)。在房間內(nèi)布置吊頂?shù)娘L機盤管，采用暗裝的形式。 4.4 熱平衡分析 夏季向地下排放的熱量計算 設空調(diào)供冷時間為 150天，每天 10h，負荷計算為： Q =T h w N 式中 T，取 150d， h， 10h/d， 第 - 14 - 頁 共 29 頁 w， 為全樓冷負荷與設備功率之和，約為 950kw N，空調(diào)同時使用系數(shù)，取 0.8 , 向地下排放熱量計算結果約為 1140000 kw h 冬季從地下吸收熱量計算 設空調(diào)采暖 120天 ,每天 10h，負荷計算為： Q =T h w N 式中 T，取 120d， h， 10h/d， w，為全樓熱負荷，約為 861kw N，空調(diào)同時使用系數(shù)，取 0.7 , 從地下吸收熱量計算結果約為 723240 kw h 制取生活熱水用熱量計算 一年制取生活熱水，設為 60天，每天總用水量 250 L，從地下吸收的熱量計算 : Q=CMt 式中 M,為全樓用水總質(zhì)量，估算為 7.5*103kg C，為水的比熱容， 4.2kJ/Kg t，溫度差估算取 10 ， 則制取生活熱水消耗熱量約為 630000kw h 全年冷熱量計算結果 空調(diào)排放熱量 1140000 KW h 空調(diào)用熱量 723240 KW h， 供水用熱量 630000 KW h， 全年總的吸熱量略大于排熱量 ,上述計算是理想狀態(tài)計算，實際上夏季熱水用量將會有所波動，但不會產(chǎn)生較大影響，因此本工程地埋換熱器全年吸放熱量計算上基本平 衡。 第 - 15 - 頁 共 29 頁 5、空氣處理設備的選擇 5.1 風機盤管的選擇 5.1.1夏季送風量的確定： 每個房間的送風量計算如下 G= Q/（ hn-ho） 式中 G 為送風量， kg/s Q 為冷負荷， w Hn，為室外焓值，查濕空氣焓濕圖， 64.5kJ/kg, Ho，為室外焓值，查濕空氣焓濕圖， 54.4kJ/kg， 具體數(shù)據(jù)見表格， kg/s 樓層 一層 二層 三層 四層 五層 送風量匯總 3.86 3.74 4.72 4.63 4.12 5.1.2 風機盤管的確定 根據(jù)已經(jīng)得出的房間冷負荷，以及適宜風速，參照品牌風 機盤管參數(shù)，選擇風機盤管的型號 注：風機盤管機組的選擇都選用了中速制冷量，中速風速，且是冷量優(yōu)先，兼顧風量，風量校核，二者綜合考慮的原則。根據(jù)負荷計算結果的冷量和風量 ,對每個房間進行風機盤管選型 .根據(jù)冷量優(yōu)先 ,兼顧風量的原則。 具體數(shù)據(jù)如下 5.1.3 風機盤管的布置 風機盤管機組空調(diào)系統(tǒng)的新風采用獨立供給室內(nèi)的方式，經(jīng)過處理后的新風從送風總風管通過支管送入各個房間，單獨設置的新風機組，可隨 第 - 16 - 頁 共 29 頁 室外空氣狀態(tài)參數(shù)的變化進行調(diào)節(jié)，保證了室內(nèi)空氣參數(shù)的穩(wěn)定，房間新風全年都可以有保證。 風機盤管的供水系統(tǒng)，采用雙水管系 統(tǒng)，冬季供熱水，夏季供冷水，過度季節(jié)盡量利用室外新風，關閉空調(diào)機組關閉供水。一層所有房間的新風負荷為 96.025KW，室內(nèi)空氣計算溫度 26，相對濕度 60%，室外干球溫度 35，濕球溫度 28.3， 根據(jù)各個房間的功能不同人均新風量都有要求，總的新風量為 4709m3/h。 由已知可得冷量 Q=6.48 1.15=7.45kw 風量 G=740 1.15/1.2=709.2 /h 其中 1.15為富裕量。 5.2 新風機組的選擇 此建筑地上共有六 層樓，根據(jù)所負擔房間的新風量與新風負荷確定新風機組新風機組的選型如下 樓層 風機風量 G(m3/h) 室外焓值hn(KJ/Kg) 室內(nèi)焓 ho 值(KJ/kg) 新風負荷 Q（ Kw） 新風機組型號及臺數(shù) 第一層 4709 65.0 54.40 96.025 DBFPX 6 一臺 第二層 4710 65.0 54.40 96.028 DBFPX6 一臺 第三層 4128 65.0 54.40 88.268 DBFPX 6 一臺 第四層 4110 65.0 54.40 87.908 DBFPX6 一臺 第五層 4207 65.0 54.40 92.880 DBFPX 6 一臺 6、氣流組織 6.1 氣流組織分布 ： 側送是空調(diào)房間中最常用的一種氣流組織方式。一般為貼附射流形式出現(xiàn)，工作區(qū)通常是回流。對于室溫允許波動范圍有要求的空調(diào)房間，一般能夠滿足區(qū)域溫差的要求，因此采用這種方式。 各管段建議流速和最大流速列于下表： 編號 管段 建議流速（ m/s） 最大流速（ m/s） 1 新風入口 2.5 4.5 第 - 17 - 頁 共 29 頁 2 風機入口 4.0 5.0 3 風機出口 6.5-10 7.5-11 4 主風道 5-6.5 5.5-8 5 水平支風道 3-4.5 4-6.5 6 垂直支風道 3-3.5 4-6 7 送風口 1.5-3.5 3-5 6.2 風口布置 本次 設計中 遵循 了 以下原則： （ 1）新風口應盡量靠近風機盤管的送風口，目的讓新風與室內(nèi)回風混合均勻。 （ 2） 送風口尺寸放大。變風量末端在調(diào)節(jié)時產(chǎn)生的風速變化會使人感到不舒適，這在大風量送風口尤為明顯。解決這個問題的最簡單方法是加大吊頂風口的尺寸，盡可能減少出風速度，使這種風速的變化帶來的影響微乎其微。一般可將送風口的額定流量加大一檔。 （ 3） 增強吊頂貼附效應。使吊頂平面保持平整，盡量使吊頂面的凸 凹遠離送風口。這其中主要包括燈具、水噴淋頭和火災報警探頭，兩者間須隔開一定的距離。 7、風系統(tǒng)水力計算 7.1 風管水力計算方法 風管尺寸的計算在系統(tǒng)和設備布置、風管材料、各送排風點的位置和風量均已確定的基礎上進行，采用假定流速法 ,其計算方法如下： （ 1）確定空調(diào)系統(tǒng)風道形式 ,合理布置風道 ,并繪制風道系統(tǒng)軸側圖 ,作為水利計算草圖。 （ 2）在計算草圖上進行管段編號 ,并標注管段的長度和風量 ,管段長度一般按兩管件中心線長度計算 ,不扣除管件 (如三通 ,彎頭 )本身的長度。 （ 3）選定系統(tǒng)最不利環(huán)路，一般指最遠的環(huán)路。 （ 4）選擇合適的空氣流速，同前頁各管段建議流速和最大流速表中所列。 （ 5）根據(jù)給定風量和選定流速，逐段計算管道端面尺寸，并使其符合矩形風道統(tǒng)一規(guī)格。然后根據(jù)選定了的段面尺寸和風量，計算出風道內(nèi)的實際流速。 第 - 18 - 頁 共 29 頁 通過矩形風道的風量 G可按下式計算： G=3600abv（ 3/mh） 式中 a、 b 分別為風道斷面凈寬和凈高， m。 （ 6）計算風道的沿程阻力。 （ 7）計算各管段的局部阻力。 （ 8） 計算系統(tǒng)的總阻力。 7.2 風管水力計算過程 以一層的 新風系統(tǒng) ,布置一層的送風系統(tǒng)并繪制出草圖選擇出最不利環(huán)路0-1-2-3-4-5-6-7。 （ 1）初選流速為 4m/s，風量為 4709m/h，計算風管斷面面積為 F=4709/（ 3600 4） =0.152 根據(jù)通風管道統(tǒng)一規(guī)格將 F 規(guī)劃為 400*400 ，實際面積為 0.16 ，則實際流速為 4.21m/s。 （ 2）計算摩擦阻力和局部阻力（表格中的動壓為 1/2） 7.3 風管的布置及附件 ： （ 1） 風管道全部用鍍鋅鋼板制作，厚度及加工方法，按通風與空調(diào)工程施工及驗收規(guī)范（ GB50243-97）的規(guī)定確定，主管和支管的斷面尺寸在圖中標明； （ 2） 設計圖中所注風管的標高，以風管底為準； （ 3） 穿越沉降縫或變形縫處的風管兩側，以及與通風機進、出口相連處，應設置長度為 200 300的人造革軟接；軟接的接口應牢固、嚴密。在軟接處禁止變徑。 （ 4） 風管上的可拆卸接口，不得設置在墻體或樓板內(nèi) ； （ 5） 所有水平或垂直的風管，必須設置必要的支、吊或托架，其構造形式由安裝單位在保證牢固、可靠的原則下根據(jù)現(xiàn)場情況選定 ； （ 6） 風管支、吊或托架應設置于保溫層的外部，并在支吊托架與風管間鑲以墊木，同時，應避免在法蘭、測量孔、調(diào) 節(jié)閥等零部件處設置支吊托架 ； （ 7） 安裝調(diào)節(jié)閥、蝶閥等調(diào)節(jié)配件時，必須注意將操作手柄配置在便于操作的部位。 第 - 19 - 頁 共 29 頁 （ 8） 安裝防火閥和排煙閥時，應先對起外觀質(zhì)量和動作的靈活性與可靠性進行檢驗，確認合格后再進行安裝 ； （ 9） 防火閥的安裝位置必須與設計相符，氣流方向務必與閥體上標志的箭頭相一致，嚴禁反向； 8、水系統(tǒng)設計及水利計算 8.1 空調(diào)水系統(tǒng)的設計 8.1.1 空調(diào)水系統(tǒng)的設計原則 （ 1）管路考慮必要的坡度以排除空氣； （ 2）要解決好水處理與水過濾； （ 3）力求水力平衡； （ 4）變流量系統(tǒng)宜采用變頻調(diào)節(jié)； （ 5）防止大流量小溫差 ； （ 6）注意管網(wǎng)的保冷與保暖效果。 8.1.2 空調(diào)水系統(tǒng)方案的確定 空調(diào)水系統(tǒng)按照管道的布置形式和工作原理，一般分為一下主要幾種類型： （ 1）按供、回水管道數(shù)量，分為：雙管制、三管制和四管制； （ 2）按供、回水干管的布置形式，分為：水平式和垂直式； （ 3）按供、回水在管道內(nèi)的流動關系，分為：同程式和異程式； （ 4）按原理分為：開式和閉式； （ 5）按調(diào)節(jié)方式分為：定流量和變流量。 系統(tǒng)冷熱源的供冷、供熱用地源熱泵機組供給，房間不需要同時供冷、供熱，該設計中管路不與大氣接觸，在每層水系統(tǒng)的最高點和系統(tǒng)的最高 點設排氣閥 ,以排除系統(tǒng)中積存的空氣，故選用閉式雙管系統(tǒng)，冷水、熱水共同使用一個管路，系統(tǒng)簡單，初投資較低。干管的布置采用垂直同程式，一級泵、水泵變流量系統(tǒng)。 8.2 冷水系統(tǒng)的水力計算 采用假定流速法，其計算步驟如下： （ 1）繪制冷水系統(tǒng)圖，對管段編號，標注長度和流量； （ 2）確定合理的流速； （ 3）根據(jù)各個管段的水量和選擇流速確定管段的直徑，計算摩擦阻力和局部阻 第 - 20 - 頁 共 29 頁 力； （ 4）并聯(lián)管路的阻力平衡； （ 5）計算系統(tǒng)的總阻力 8.2.1 冷水系統(tǒng)的水平管段的水力計算 以一層冷水系統(tǒng)為例，其冷水系統(tǒng)最不利環(huán)路為 1-2-3-4-5-6-7（具體見 CAD圖紙） 水系統(tǒng)的水力計算方法與風系統(tǒng)的大致相同，可以參照風系統(tǒng)的水力計算。 最不利循環(huán)管路 0-7的總阻力為 76KPa， 最短管路 0-1阻力為 16KPa 8.3 冷凝水管道設計 8.3.1 設計原則： 在中央空調(diào)機組的運行過程中都會產(chǎn)生一定數(shù)量的冷凝水，必須及時予以排走，以保證系統(tǒng)安全有效的運行。排放冷凝水管道的設計，一般采用開式、非滿流自流系統(tǒng)。冷凝水管道設計注意以下事項： （ 1)沿水流方向，水平管道應保持不小于千分之三的坡度，且不允許有積水部位； （ 2）冷凝水管道宜采用 PVC塑 料管，不必進行防結露的保溫和隔氣處理； （ 3）冷凝水立管的頂部，應設計通向大氣的透氣管； （ 4）設計和布置冷凝水管路時，必須認真考慮定期沖洗的可能性，并應設計安排必要的設施； （ 5）冷凝水管的公稱直徑 DN(mm)，應根據(jù)通過冷凝水的流量計算確定。 8.3.2 管徑確定 管段承擔冷負荷小于 17kw，冷凝管徑為 DN25。 9、制冷機房設備的選擇計算 9.1 地源 熱泵機組選型計算 ： 根據(jù)整棟辦公樓的最大冷負荷，并考慮風機、風管、水管、冷水管及水箱溫升引起的附加冷負荷，修正后： Q=1.1 859.5=945.45KW， 該辦公樓的總設計負荷為 645.45KW， 第 - 21 - 頁 共 29 頁 選兩 臺 460的 LRY-L460系列雙螺桿冷水機組，參數(shù)如下 制冷量為 462.7kw， 輸入功率： 90.5kw， 蒸發(fā)阻力為 60kPa， 冷凝阻力為 61kPa， 空調(diào) 水流量 9204 3/mh 外形尺寸為 3210 1400 1860（寬深高） 9.2 地埋管的設計計算 ： 根據(jù)計算得該系統(tǒng)夏季的冷負荷為 408KW，冬天的熱負荷為 132KW，地埋管在夏季向土壤的散熱量為建筑物總的冷負荷值，熱泵機組的功率以及 設備的散熱量之和；冬季從土壤中吸收的熱量為建筑物的總熱負荷與熱泵機組功率的之差，故夏季散熱量大于冬季，初步確定應按照夏天的最不利工況進行計算。 第一步 C=Q/q, 式中 C，為鉆井總深度，單位 m Q，樓層總冷負荷，取 500，單位 kw q，單位孔深的傳熱量，取 0.05，單位 KJ/m 計算結果約為 鉆井總深度 C=500/0.05=10000m 第二步 N=C/t 式中 N，鉆井總個數(shù)，單位口 C，鉆井總深度，單位 m 第 - 22 - 頁 共 29 頁 T，每口井深度，取 82m 計算結果約為 鉆井總個數(shù) N=8856/80=125口 考慮到便于分區(qū)，設計打井 126口，分成六個小區(qū)，每個小區(qū) 21口井。 考慮現(xiàn)場可用地表面積、當?shù)赝寥李愋鸵约般@孔費用，確定 地埋管 采用垂直豎井布置。換熱性能 較高 ，并且 不會受 土地面積的限制 ，鉆孔圍繞建筑物四周，呈 U型排列 ，孔位間距 4-5米 。 根據(jù)埋管方式不同， 本工程采用 每個豎井中布置單 U型管。 單 U 型管管徑一般在 50mm 以下，埋管越深，換熱性能越好，其中使用最普遍的是每個豎井中布置單 U型管。 地下熱交換器中流體流動 的回路形式 采用 并聯(lián)系統(tǒng) ， 管徑較小，管道費用較低，且常常布置成同程式，當每個并聯(lián)環(huán)路之間流量平衡時，其換熱量相同，其壓降特性有利于提高系統(tǒng)能力。 由于 所有埋管均在建筑物基礎下面，一旦將埋管埋入，就不可能進行維修或更換，這就要求保證埋管的化學性質(zhì)穩(wěn)定并且耐腐蝕。根據(jù)地源熱泵施工規(guī)范要求選擇高密度聚乙烯 PE 管。 管內(nèi)流速控制在 1.22m/s 以下 ,對更大管徑的管道，管內(nèi)流速控制在 2.44m/s 以下 ,管徑選則的是 Dn32 。 9.3 循環(huán)水泵的選擇 ： 水泵是中央空調(diào)及采暖系統(tǒng)的主要設備之一。水泵的選擇原則及注意事項：首 先要滿足最高運行工況的流量和揚程，并使水泵的工作狀態(tài)點處于高效率范圍；泵的流量和揚程應有 1020%的富裕量；當流量較大時，宜考慮多臺并聯(lián)運行，并聯(lián)臺數(shù)不宜超過 3臺，并應盡可能選擇同型號水泵；供暖和空調(diào)系統(tǒng)中的循環(huán)水泵，宜配備一臺備用水泵。 水泵的形式的選擇與水管系統(tǒng)的特點、安裝條件、運行調(diào)節(jié)要求和經(jīng)濟性等有關。選擇水泵所依據(jù)的流量 L和壓頭 P如下確定： 水泵揚程 ： P=1.2 Hmax （ kPa） 式中 Hmax，管網(wǎng)最不利環(huán)路總阻力計算值， kPa； 第 - 23 - 頁 共 29 頁 1.2 為放大系數(shù)。 水泵水量 ： L=1.2 Lmax （ m3/h） 式中 Lmax，設計最大流量， 1.2 為放大系數(shù)。 9.3.1 冷凍水泵的設計計算 1、設備的阻力： 編號 項目 阻力 kPa 1 集水器阻力 4 2 分水器阻力 5 3 制冷機組阻力 42 4 最不利循環(huán)管路 86 計算得總和為 124kPa，所需揚程為 124*1.1=136.4mH2O。 循環(huán)水流量 : G=Q/(1.1 t) Q 總冷負荷 kw； t 供水溫差 ； 所以 G=500/(1.1*5)=91m/h. 選型號為 IS80-65-160的水泵。其流量為 79-130m3/h，揚程為 74.5-87mH2O，轉(zhuǎn)速為 2900，功率為 27.5kw。選用三臺，兩 用一備。 2、冷凍水泵配管布置： 進行水泵的配管布置時，應注意以下幾點： （ 1）安裝軟性接管：在連接水泵的吸入管和壓出管上安裝軟性接管，有利于降低和減弱水泵的噪聲和振動的傳遞。 （ 2）出口裝止回閥：目的是為了防止突然斷電時水逆流而時水泵受損。 （ 3）水泵的吸入管和壓出管上應分別設進口閥和出口閥；目的是便于水泵不運行能不排空系統(tǒng)內(nèi)的存水而進行檢修。 （ 4）水泵的出水管上應裝有 溫度計和壓力表，以利檢測。如果水泵從地位水箱吸水，吸水管上還應該安裝真空表。 第 - 24 - 頁 共 29 頁 （ 5）水泵基礎高出地面的高度應小于 0.1m，地面應設排水溝。 9.3.2 冷卻水泵的設計計算： 由前地埋管水力計算得，冷卻水泵揚程為 25m； 地埋管中循環(huán)液流量的確定： 夏天冷卻水供回水溫度 30/25 ； 冬天冷凍水供回水溫度 7/12， 循環(huán)液的溫差為 4-5。 流量根據(jù)下式進行計算 G=Q/1.1 t=500/5.5=91m3/h 計算的循環(huán)液的流量為 91m3/h。 選擇冷卻水泵 3臺，型號為 IS80-65-160C，流量 160 m3/h，揚程 32m， 功率 22kw，一用一備。 9.4 集分水器的設計計算 ： 集水器和分水器實際上是一段大管徑的無縫鋼管，只是在其上按設計要求焊接上若干不同管徑的管接頭，一般是為了便于連接通向各個環(huán)路的許多并聯(lián)管道而設置的，分水器用于供水管路上，集水器用于回水管路上，在一定程度上也起到均壓作用。 集水器和分水器應設溫度計、壓力表，底部應有排污管接口，一般選用DN100，兩者之間應設均壓管，配管間距應考慮兩閥門手輪之間便于操作。 第 - 25 - 頁 共 29 頁 根據(jù)經(jīng)驗公式 D=（ 1.5-3） dmax D，集分水器的管徑 Dmax，支管中的最大直徑，為 Dn32 計算為 D=1.6*25=40 故集分水器管徑為 Dn100。 9.5 水處理設備 設計中選擇電子水處理器進行水處理。 9.6 閥門安裝 ： 水系統(tǒng)的閥門可采用閘閥、止回閥、球閥，對于大管路可采用蝶閥，選用閥門時，應和系統(tǒng)的承壓能力相適應，閥門型號應與連接管管徑相同。 閥門的作用一為檢修時關斷用，一為調(diào)節(jié)用。當需定量調(diào)節(jié)流量時，可采用平衡閥。平衡閥可以兼作流量測定、 流量調(diào)節(jié)、關斷和排污用。一般在下列地點設閥門： （ 1）水泵的進口和出口； （ 2）系統(tǒng)的總入口、總出口；各分支環(huán)路的入口和出口； （ 3）熱交換器、表冷器、加熱器、過濾器的進出水管； （ 4）自動控制閥雙通閥的兩端、三通閥的三端，以及為手動運行的旁通閥上； （ 5）放水及放氣管上； 10、管道保溫與防腐 10.1 管道保溫 10.1.1 保溫目的 管道保溫的目的為： a提高冷、熱量的利用率，避免不必要的冷、熱損失，保證空調(diào)的設計運行參數(shù)。 b.當空調(diào)風道送冷風時，防止其表面溫度可能低于 或等于周圍空氣的露點溫度，使表面結露，加速傳熱；同時可防止結露對風道的腐蝕。 10.1.2 保溫材料的選用 保溫材料的熱工性能主要取決于其導熱系數(shù)，導熱系數(shù)越大，說明性能越差， 第 - 26 - 頁 共 29 頁 保溫效果也越，因此選擇導熱系數(shù)低的保溫材料是首要原則。同時綜合考慮保溫材料的吸水率、使用溫度范圍、使用壽命、抗老化性、機械強度、防火性能、造價及經(jīng)濟性，可以在本設計中對供回水管及風管的保溫材料均采用帶有網(wǎng)格線鋁箔帖面的防潮離心玻璃棉。 10.1.4 保溫經(jīng)濟厚度 關于經(jīng)濟厚度 ,要考慮以下一些因素： （ 1）保溫材料的類型及造價 (包括各種施工 、管理等費用 )； （ 2）冷（熱）損失對系統(tǒng)的影響； （ 3）空調(diào)系統(tǒng)及冷源形式； （ 4）保溫層所占的空間對整個建筑投資的影響； （ 5）保溫材料的使用壽命。 通過對現(xiàn)有大量工程的實際調(diào)研，結合實際情況，本設計以下表作為經(jīng)濟厚度的參考，因此供回水管及風管的保溫材料可以選用 25mm厚的采用帶有網(wǎng)格線鋁箔帖面的防潮離心玻璃棉。 10.2 管道防腐 防腐目的是防止金屬表面的外部腐蝕并保護好涂料層。 方法比較簡單，刷 2-3層防腐漆 ,達到目的。