(完整版)三层别墅中央空调系统说明书毕业设计

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河南机电高等专科学校毕业设计

说明书

设计题目：三层别墅中央空调系统

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学生姓名

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指导教师

摘要

家用中央空调是指根据国家空调设计规范的设计参数和要求进行选型

设计、安装的，用于家庭的空调系统。家用中央空调是由室外主机、室内风机盘管及其连接的风道送出冷热风以达到室内空气调节目的的空调系统，按工作原理可分为二种：一种是由大型中央空调系统的设备演化而来的空调系统如小型风冷冷水机组，小型风管机组为主机的产品；另一种是由分体壁挂空调设备演化而来的空调系统如一拖小型风管机组属集中中央空调系统，此系统由室外机组，室内风机盘管及盘管连接的送风管道组成。送风管道通向各个需要空气调节的房间，风道系统可安装流量调节阀、风口等配件，一台主机可控制多个不同房间并且可引入新风，有效改善室内空气品质。

步入21世纪,人们对生活品质要求不断提高,住宅面积不断地扩大,以窗机、分体挂壁机和柜机为代表的传统的家用空调已不能充分满足环境、能源的需要。目前家用空调市场上的产品,从严格意义上讲只能称为“温调”,真正的”空调”应具备空气质量调节的功能,不仅调节空气冷暖,而且可以通风换气,调节空气湿度、有机挥发物含量、细菌含量等室内空气的综合品质。从这个意义上,家用中央空调才把人们带入到“真正的空调时代”。这种集大型中央空调和家用空调优点于一体的小型化独立空调系统恰到好处地适应了目前市场的需求,代表了21世纪人居空调的发展趋势,更重要的是,它跨越了我国空调产业长期以来存在的“中央空调”与“家用空调”间的界限,开辟出了一个崭新的市场空间。

关键词：工作原理系统分类中央空调的现状前景家用中央空调的

发展趋势

Summary

Home central air conditioning is based on the design parameters of

the national air-conditioning design specification and requirements for selection and design, installation, air-conditioning system for families. From outside the coil duct connection sends cold and order to achieve the purpose of air conditioning indoor air-conditioning system, according to the principle can be divided into two kinds: one is the large central air-conditioning system the air-conditioning system, such as a small air-cooled chiller, small wind pipe mill equipment evolved a outdoor unit, an indoor fan coil and the coil connected to the supply duct. Supply duct leading to various rooms need air conditioning duct system can be installed flow control valve, vents and other accessories, a control a number of different rooms and the introduction of new wind effectively improve indoor air quality.

Into the 21st century, the quality of life requirements continue to increase residential area continues to expand, the the domestic air conditioner market in the strict sense can only be called "warm tone" real "air-conditioned" air quality regulation should , adjust the air this sense, the people into real air conditioning era. The miniaturization of such a large central air conditioning and up a new market space.

Keywords: = 8.7 Wm2·K，аw = 18.6 Wm2·K时,传热系数 K=3.5 Wm2·K ，

= 0.6。

窗内装浅蓝布帘，遮阳系数C

n

屋面：属Ⅲ型屋面，传热系数K=0.72 Wm2·K。

楼板：楼板传热系数K=1.5Wm2·K。

照明、设备：照明为暗装荧光灯，散流器设置在顶棚内，荧光灯罩

通风孔，功率为25wm2。设备主要为300 w计算机、80w电视机，2000w

电磁炉等。

2.5设计依据

本工程空调施工图设计根据甲方提供的委托设计任务书及建筑专业提供的图样，并依据暖通现行国家的有关规范、标准进行设计，具体为：

1.《采暖通风与空气调节设计规范》

2.《高层民用建筑设计防火规范》

3.《民用建筑建筑设计规范》

4．《建筑给水排水及暖通工程验收规范》

5.《通风与空调工程施工质量验收规范》

第3节负荷计算

目前国内采用较多的是冷负荷系数法，适用于计算民用和公用建筑物及类似的工业建筑物。

3.1 负荷计算特点

空调冷负荷计算采用冷负荷系数法，适用于计算民用和公用建筑物及类似的工业建筑物空调工程设计冷负荷。

(1）通过维护结构传入室内的热量；

(2）透过外窗、天窗进入室内的太阳辐射热量；

(3）人体散热量；

(4）照明、设备等室内热源的散热量；

3.2 冷负荷系数法公式

维护结构的冷负荷的计算方法有许多种,目前国内采用较多的是冷负荷系数法。对墙体、外窗、屋顶，得热引起的冷负荷逐时进行计算,而对内墙、楼板、地面得热引起的冷负荷及人体散热和设备散热引起的冷负荷

均按稳定传热计算。最后把各项冷负荷计算结果逐时累加,求出冷负荷最大值及发生时间。

(1)墙体、屋顶、

(2)外窗，传热得热引起的冷负荷计算：

冷负荷=传热系数×传热面积×[(冷负荷逐时计算温度+本地修正值)-室内设计温度]

外窗辐射得热引起的冷负荷计算公式：

冷负荷=窗户面积×日射得热因子的最大值×冷负荷系数×窗户有效面积系数×窗户内遮阳系数×窗玻璃修正系数

(3)内墙、楼板等内围护结构稳定传热引起的冷负荷计算公式：

冷负荷=传热系数×传热面积×(夏季空调室外计算平均温度+邻室计算温差-室内计算温度)

舒适性空调房间夏季地面冷负荷一般不计算，对于工艺性空调房间：地面冷负荷=传热系数×有效传热面积×计算温差

式中：非保温地面的传热系数一般取0.47W(m2·℃)；有效传热面积指距外墙2.0m以内的地面面积。

计算温差=夏季空调室外计算日平均温度–室内设计温度。

(4)人体散热引进的冷负荷计算公式：

冷负荷=人数×群集系数×成年男子的全热散热量

湿负荷=人数×群集系数×成年男子的散湿量

(5)设备散热冷负荷计算公式：

冷负荷=设备功率(W)×1000

湿负荷=设备散湿量(kg]

——外墙和屋面瞬变传热引起的逐时冷负荷,W；

式中: Q

c,τ

F——外墙和屋面的面积，㎡；

K——外墙和屋面的传热系数，W(㎡·℃)

t

n

——室内计算温度,℃；

t

d

——地区修正系数,℃;

k

a

——不同外表面换热系数修正系数

k

p

——不同外表面的颜色系数修正系数：

由文献查得，郑州地区南向的地点修正t

d

=0.8℃。8—18时的冷负荷

计算温度t

c,τ

值，代入外墙计算式即可计算出修正后的外墙瞬时冷负荷计

算温度tˊ

L,τ和外墙瞬时冷负荷Q

c,τ

。主卧室南外墙冷负荷如下表3-1主卧室101房间南外墙冷负荷

3.3.2 内墙,楼板等室内传热维护结构形成的瞬时冷负荷

当空调房间的温度与相邻非空调房间的温度大于3℃时,要考虑由内维护结构的温差传热对空调房间形成的瞬时冷负荷,由文献查得传热公式计算：

Q

c,τ=F·K·(t

l s

- t

n

) W

式中：F——内维护结构的传热面积，m2；

K——内维护结构的传热系数，W ( m2·k) ； t

n

——夏季空调房间室内设计温度,℃；

t

l s

——相邻非空调房间的平均计算温度,℃。

t'

l s 按下式计算 t'

l s

= t + t

l s

℃

式中：t ——夏季空调房间室外计算日平均温度,℃；

t

l s

——相邻非空调房间的平均计算温度与夏季空调房间室外

计算日平均温度的差值,当相邻散热量很少(如走廊)时,t

l s

取3 ℃,当相邻

散热量在23～116 W m2时,t

l s

取5℃

所以内墙及楼板冷负荷计算：内墙及楼板冷负荷的计算公式为：

Q=KF（t

ls －t

n

)

式中：t

ls =t

wp

+△t

ls

t

ls

——相邻非空调房间的平均计算温度；

t

wp

——夏季空调室外计算日平均温度；

△t

ls

——相邻非空调房间的平均计算温度与夏季空调室外计算日平均温度的差值。

由文献查得△t

ls

=5℃

3.3.3 外玻璃窗瞬变传热引起的冷负荷

在室内外温差的作用下,玻璃窗瞬变热形成的冷负荷由文献查得下式计算：

Q

c,τ=F·K·(t

l

– t

n

) W

式中：F——外玻璃窗面积,m2；

K——玻璃的传热系数,W ( m2·k) ； t

l

——玻璃窗的冷负荷温度逐时值,℃；

t

n

——室内设计温度,℃。

不同地点对t

1按下式修正：t

l

’=t

l

+ t

d

式中：t

d

——地区修正系数,℃

所以外窗传热温差引起的冷负荷：玻璃窗由温差引起的冷负荷计算公为：

Q

c,τ=KF(tˊ

c,τ

-t

n

)

其中： tˊ

c,τ=(t

c,τ

+t

d

)K

α

由朔钢窗的传热系数为3.5W（m2·℃），由文献[7]查得表3—8查得双层塑钢窗框的传热系数修正值为1.0，则有：

K=3.5W（m2·℃）

由文献查得，αw=18.6W（m2·℃）时，外表面传热系数修正值K

α=1.0。

由文献查得郑州地区玻璃窗冷负荷的地点修正t

d

=2℃。

由文献可得8—18时玻璃窗的逐时冷负荷计算温度tˊ

c,τ

和传热得热引

起的冷负荷Q

c ˊ

,τ

。

表3-2南外窗传热温差引起的冷负荷

3.3.4 透过玻璃窗的日射得热引起的冷负荷

透过玻璃窗进入室内的日射得热形成的逐时冷负荷由文献查得下式计算：

Q

c,τ=F·C

Z

·D

j.max

· C

LQ

W

式中：F——玻璃窗的净面积,是窗口面积乘以有效面积系数Ca，本设计双层钢窗Ca=0.75；

C

Z ——玻璃窗的综合遮挡系数C

Z

= C

s

·C

n

；

其中，C

s

——玻璃窗的遮挡系数,6mm厚吸热玻璃Cs =0.87；

C

n ——窗内遮阳设施的遮阳系数,中间色活动百叶帘C

n

=0.6；

D

j.max

——日射得热因数的最大值,Wm2

C

LQ

——冷负荷系数

所以南外窗日射得热引起的冷负荷：玻璃窗由日射得热引起的冷负荷计算公式为：

Q

f,τ=FC

S

C

n

D

j,max

C

L

其中： Q

f.Τ

——透过玻璃窗的日射得热引起的逐时冷负荷（W）；

D

j,max

——不同纬度带各朝向七月份日射得热因素的最大值；

C

S

——窗玻璃的遮阳系数；

C

L

——冷负荷系数。以北纬27030′为界，分为北区和南区；

C

n

——窗内遮阳系数。

采用6㎜厚的玻璃，由文献查表查得双层钢窗的面积系数为C

a

=0.75。

由文献查得玻璃窗的遮阳系数C

n

=0.6。

由郑州地区纬度34043ˊ，由文献查得得各方向日射得热因素最大值D j,max

由于属于北区，则可由文献查取北区有内遮阳的玻璃窗逐时冷负荷系

数C

L ，代入公式计算出Q

f，

表3-3南外窗逐时冷负荷

3.3.5 照明散热形成的冷负荷

根据照明灯具的类型和安装方式的不同，其冷负荷计算式由文献[7]查得分别为：

白炽灯：LQ=1000·N·C

LQ

W

荧光灯：LQ=1000·n

1·n

2

·N·C

LQ

W

式中：LQ——灯具散热形成的冷负荷，W；

N——照明灯具所需功率，kW；

n

1

——镇流器消耗功率系数，当明装荧光灯的镇流器装在空调

房间内时，取n

1＝1.2；当暗装荧光灯镇流器装设在顶棚内时，可取n

1

＝1.0；

本设计取n

1

＝1.0；

n

2

——灯罩隔热系数，当荧光灯上部穿有小孔（下部为玻璃板），

可利用自然通风散热与顶棚内时，取n

2

＝0.5～0.8；而荧光灯罩无通风孔

时,取n

2＝0.6～0.8；本设计取n

2

＝0.6；

C

LQ

——照明散热冷负荷系数。

（1）荧光灯引起的得热热量计算

主卧房间荧光灯的总功率为：

F=（1.5+4.6）×（4.3+3.6）+0.5×3.6+2×0.6=57.3W

P=25W㎡×53.9=1347.5

荧光灯采用明装时n

1=1.2,无通风孔时n

2

=0.6 则有：

Q=n

1·n

2

·P=1347.5×1.2×0.6=907.2W

（2）照明得热引起的逐时冷负荷

照明得热引起的逐时冷负荷的计算公式为： Q

τ=Q·C L

由文献查得照明冷负荷系数C

L ，代入公式计算出Q

τ。

表3-4照明引起的冷负荷

3.3.6 人体散热形成的冷负荷

人体散热引起的冷负荷计算式为：

Q＝qs·n·n’·C

LQ +q

l

·n·n’ W

式中： Q——人体散热形成的冷负荷，W；

qs——不同室温和劳动性质成年男子显热散热量，W

n——室内全部人数；

n’——群集系数

C

LQ

——人体显然散热冷负荷系数，人体显然散热冷负荷系数所以人体散热引起的冷负荷：人体散热引起的冷负荷的计算公式为：

Q

τ=Q S·C L+Q r

其中： Q

S =n

1

n

2

q

s

Q

r

=n

1

n

2

q

r

Q

S

——人体或设备显热散热量；

Q

r

——人体或设备的潜热散热量；

n

1

——室内人数；

n

2

——群集系数。

别墅属于极轻劳动，由文献[7]查得表3—14，当室温为25℃时，成年男子散发的显热和潜热分别为：

q

s =65W人 q

r

=69W人

由文献查得取群集系数n

2

=0.93,且已知共有5人，则有：

Q

S

=5×0.93×65=302.25

Q

r

=5×0.93×69=320.85

由文献查得人体散热冷负荷系数C

L

的逐时值，将各项值代入人体散热

逐时冷负荷计算公式计算出Q τ。 3.3.7 门引起的冷负荷

门安装在大厅与临室之间，两个房间内通过逐时冷负荷变化不大， Q=KF （t ls －t n )

K=3.5W （㎡℃） F=1.5×2.5=3.75㎡

夏季空调节日平均温度为30.8℃

t ls =t wp +△t ls =33.8℃ Q=KF （t ls －t n )=115.5W

表3-5人体散热引起的热负荷

3.4负荷汇总

表3-6一层主卧室冷负荷

表3-7建筑冷负荷汇总

由以上表格数据可以计算出该三层别墅建筑最大总冷负荷为96.6kW第4节空调系统方案的确定

4.1空调系统设计的基本原则

(1)选择空气调节系统时，应根据建筑物的用途、规模、使用特点、符合变化情况与参数要求、所在地区气象条件与能源状况等，通过技术经济比较确定；当各空气调节区热湿负荷变化情况相似，宜采用集中控制，各空气调节区温湿度波动不超过允许范围时，可集中设置共用的全空气定风量空气调节系统。需分别控制各空气调节区室内参数时，宜采用变风量或风机盘管空气调节系统，不宜采用末端再热的全空气定风量空气调节系统；

(2)选择的空调系统应能保证室内要求的参数，即在设计条件下和运行条件下均能保证达到室内温度、相对湿度、净化等要求。

(3)综合考虑初投资和运行费用，系统应经济合理；

(4)尽量减少一个系统内的各房间相互不利的影响；

(5)尽量减少风管长度和风管重叠，便于施工、管理和测试。

(6)各房间或区的设计参数值和热湿比相接近污染物相同，可以划分成一个全空气系统。对于定风量单风道系统，还要求工作时间一致，负荷变化规律基本相同。

4.2空调系统方案的比较

全空气系统

全空气系统一般选用组合式空调器进行空气处理，室内负荷全部由处理过的空气来负担，系统处理空气量大，所担负的空调面积也较大。因此适用于建筑空间较高，面积较大，人员较多的房间，以及房间温度和湿度

要求较高，噪声要求较严格的空调系统。

全空气系统的主要优点为：

（1)使用寿命长,

（2)可以根据室外气象参数的变化和室内负荷变化实现全年多工况解能运行调节,

（3)充分利用室外新风,减少与避免冷、热抵消,减少冷冻机的运行时间。

（4)可以严格地控制室内温度和室内相对湿度。

（5)可以有效地采取消省和隔振措施,便于管理和维修。

其主要缺点为：

（1)空气比热、密度小,需空气量多,风道断面积大,输送耗能大。

（2)空调设备需集中布置在机房,机房面积较大,层高较高。

（3)除制冷及锅炉设备外空气处理机组和风管造价均较高。

（4)送回风管系统复杂,布置困难。

（5)支风管和风口较多时不易均衡调节风量,风道要求保温,影响造价。

（6)全空气空调系统一个系统不宜供多个房间的空调。因为回风系统可能造成房间之间空气交叉污染，另外调节也比较困难。

（7)设备与风管的安装工作量大,周期长。

风机盘管加新风系统

风机盘管加新风系统是目前应用广泛的一种空调系统，它由风机盘管来承担全部室内负荷，单独设新风机组，向室内补充所需新风。因此，在空调房间较多，面积较小，各房间要求单独调节，且建筑层高较高，房间温湿度要求不严格的房间，宜采用风机盘管家新风系统。

风机盘管加新风系统的主要优点有：

(1)布置灵活，可以和集中处理的新风系统联合使用，也可以单独使用

(2)各空调房间互不干扰，可以独立地调节室温，并可随时根据需要开停机组,节省运行费用，灵活性大，节能效果好

(3)与集中式空调相比不需回风管道，节约建筑空间

(4)机组部件多为装配式、定型化、规格化程度高，便于用户选择和安装

(5)只需新风空调机房，机房面积小

(6)使用季节长

(7)各房间之间不会互相污染

其缺点为：

(1)对机组制作要求高，则维修工作量很大

(2)机组剩余压头小室内气流分布受限制

(3)分散布置敷设各中管线较麻烦，维修管理不方便

(4)水系统复杂，易漏水

(5)过滤性能差

由于本系统采用风机盘管加新风系统供给室内新风，即把新风处理到室内状态的等焓线，不承担室内冷负荷方案。这种方案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，水管结露现象可以得到改善。每层设一个新风机组，将新风用风管送至各个房间，风机盘管负责处理回风负荷。

风机盘管机组的结构和工作原理：

风机盘管机组是空调机组的末端机组之一，就是将通风机、换热器及过滤器等组成一体的空气调节设备。机组一般分为立式和卧式两种，可以按室内安装位置选定，同时根据室内装修要求可做成明装或暗装。风机盘

管通常与冷水机组(夏)或热水机组(冬)组成一个供冷或供热系统。风机盘管是分散安装在每一个需要空调的房间内(如宾馆的客房、医院的病房、写字楼的各写字间等)。

风机盘管机组中风机不断循环所在房间内的空气和新风，使空气通过供冷水或供热水的换热器被冷却或加热，以保持房间内温度。在风机吸风口外设有空气过滤器，用以过滤被吸入空气中的尘埃，一方面改善房间的卫生条件，另一方面也保护了换热器不被尘埃所堵塞。换热器在夏季可以除去房间的湿气，维持房间的一定相对湿度。空气中的水蒸气在盘管肋片上析出的凝结水汇集至凝水盘，然后通过泄水管排出。

由于本系统采用风机盘管加新风系统，有独立的新风系统供给室内新风，即把新风处理到室内参数，不承担房间负荷。这种方案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，水管结露

现象可以得到改善。

第5节空调系统的计算

5.1风机盘管加新风空调系统选型计算

5.1.1 风机盘管处理过程

图5-1

W－室外空气参数，N－室内设计参数， M－风机盘管处理室内的空气点O－送风状态点，ε－室内热湿比，εfc－风机盘管处理的热湿比

新风处理到室内等焓点与机器露点的交点，其不承担室内冷负荷，承担一部分湿负荷。

其中热湿比：ε＝

总送风量：

新风量：

风机盘管的风量：

对于M点焓值的确定：由于

注：以上处理过程是在不考虑管道、设备温升或其保温性能很好时的得到的近似设计计算过程。根据以上计算过程，可初步选取空气处理设备。

5.1.2风机盘管加新风系统设计

（1）新风量的确定

确定新风量的依据有下列三个因素：①稀释人群本身和活动所产