上海协和医院空调通风系统设计说明书学士学位论文.docx
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上海协和医院空调通风系统设计说明书学士学位论文
学号:
200904040130
HEBEIUNITEDUNIVERSITY
毕业设计说明书
GRADUATEDESIGN
设计题目:
上海协和医院空调通风系统设计
学生姓名:
陈兴
专业班级:
09建设1班
学院:
建筑工程学院
指导教师:
常莉讲师
2013年06月08日
摘要
本设计为上海协和医院空调通风系统设计。
系统主要采用风机盘管承担空调房间的冷负荷与热负荷,每个房间的吊顶内安置风机盘管。
新风则通过独立的新风管道先送入风机盘管,再与回风混合一起送入房间。
新风机组吊顶安装,每一层楼安装一台新风机组负担该层所有空调房间的新风负荷。
该空调系统的优点是占用建筑面积少,可集中供冷和供热;同时各末端装置有独立的开关和调节功能,各房间的温度可独自调节与控制,并且防止了空气的交叉感染。
空调水系统采用闭式系统,因为它除了不易污染,节省初投资外,还具有很大的节能效果。
本设计内容包括:
空调冷负荷、热负荷计算;空调系统的确定及论证;送风状态参数及送风量的确定;气流组织计算;空气处理设备的选型;冷热源的选择管径选取及水力计算;风管水力计算;及设备选型;其他设备的选择;保温与防腐以及减振和消声等内容。
关键词空调通风;医院;风机盘管加新风系统;冷热源
Abstract
TheprogramfortheairconditioningandventilationsystemdesignofShanghaiXiehehospital.
Coolingloadandthermalloadsystemmainlyadoptfan-coilunitassumeairconditioningroom,eachroomfancoilplacedinsidetheceiling.Freshairintothefancoilfirstthroughindependentairpipes,andtheairmixedtogetherintotheroom.Installationofceilingairsupplyunit,thewindloadoneachfloortoinstallafreshairunitburdenthelayerofallairconditioningrooms.Theadvantagesoftheairconditioningsystemisreducethebuildingarea,centralcoolingandheating;andtheterminaldeviceisindependentoftheswitchandtheregulatingfunction,theroomtemperaturecanbeadjustedaloneandcontrol,andtopreventcrossinfectionintheair.Theclosedsystemofairconditioningwatersystemuses,becauseinadditiontoitsnoteasytopollution,savetheinitialinvestment,butalsohasgreatenergy-savingeffect.
Thedesignincludes:
thecoolingload,heatloadcalculationanddemonstration;airconditioningsystem;airstateparametersanddeterminetheairflowrateofairfloworganization;calculation;selectionofairtreatmentequipment;selectionofpipediametersofcoldandheatsourceselectionandhydrauliccalculationofwindpipe;hydrauliccalculation;andselectionofequipment;equipmentselection;heatpreservationandanti-corrosionandvibrationandnoiseetc..
KeywordsAirconditioningandventilation;Hospital;fancoilplusfreshairsystem;coldandheatsource
第1章绪论
1.1背景介绍
1.1.1选题背景
随着我国医学科学的发展,医疗技术的进步,医疗装备的现代化,以及医疗环境要求的提高,我国医院建设水平有了很大的提高,各地都在兴建高标准的医院。
医院的设备水准和医疗水平是一个国家现代化程度和技术水平的标志,对于医院这种建筑使用功能复杂、特殊的公共场所,其内部空调系统不同与普通的民用建筑空调。
良好的空调系统及室内建筑环境品质有利于患者的治疗与康复,当前应用最广的洁净空调系统是保证某些诊疗过程顺利进行的必要条件。
所以说医院空调方式的选取应适应医院的功能需求,因此医院的空调通风设计至关重要。
本次设计的空调方案为:
风机盘管加新风系统和全空气系统。
主要考虑如下:
(1)医院空调的目的不仅是提供和医疗需要的冷热环境,更重要的是对交叉感染、污染源排放进行控制。
(2)医院的主要功能是提供治疗病人的场所,病人是弱式群体,对空气环境要求高,而且是昼夜连续使用,因此,这次设计必须以人为本,将满足人的舒适性放在首位。
对于室内热湿环境,噪声控制,空气质量等方面要有比公共建筑更高的要求。
(3)风机盘管加新风系统满足房间要求的隔离性(各室回风不串通)、灵活性(随时开关)、可调性(病人可自行调节)和安全性(运行安全可靠相适应)。
整个系统合理利用资源,节省了能量,符合国家提倡的节能精神。
(4)在对设备选型时尽量做到满足设计要求下达到最经济的前期投资和最少的后期运行费用。
1.2设计内容
1.空调、通风、制冷系统方案的确定。
2.空调系统冷、湿负荷的计算。
3.空调送、回风量的计算及空调、制冷设备的设计选型。
4.空调系统气流组织计算。
5.风系统、水系统的布置及风系统、水系统的水力计算:
(1)管径及阻力损失的确定;
(2)风机及水泵的选型;
(3)防排烟系统设计
6.空调通风及制冷施工图的绘制:
(1)各层空调风系统及水系统平面图绘制;
(2)空调水系统的系统图绘制;
(3)冷热源机房布置图的绘制
1.3.原始资料
1.3.1工程概况
上海协和医院位于上海市,是一家小型医院。
建筑共五层,主要包括办公室、值班室、实验室、病房的功能的房间,无地下室。
建筑总面积:
4925m3
空调面积:
3275m3
1.3.2气象参数
上海市室外设计参数:
东经:
120度51分至122度12分
北纬:
30度40分至31度53分
夏季:
大气压力1005.3kpa
室外计算干球温度:
空气调节34℃,通风32℃
室外计算相对湿度:
83%
冬季:
大气压力1025.1kpa
室外计算干球温度:
采暖-2℃,空气调节-4℃,通风3℃
室外计算相对湿度:
75%
1.3.3土建资料
主要功能:
为框架剪力墙结构,主要功能为医用
建筑规模:
共五层,无地下室。
外墙:
从外到内水泥砂浆15,泡沫混凝土200,聚苯板45,抹灰砂浆6
内墙:
100厚加气混凝土,局部采用100厚(单面双层12厚)轻钢龙骨石膏板和铝合金玻璃隔断。
屋顶:
从上到下卵石层20,保护薄膜20,聚苯板45,防水层5,15厚水泥砂浆找平层,最薄30厚轮集料找坡层,钢筋混凝土屋面层200。
外窗:
双层(6+6)铝合金中空玻璃
外门:
塑料夹板门
内门:
木框单层实体门
主要出入口处:
20厚玻璃大门
1.4围护结构传热系数
围护结构传热系数见表1-1。
表1-1围护结构传热系数
围护结构
外墙
外窗
屋面1
屋面2
内维护
传热系数
1.97
3.61
1.07
0.38
1.74
外墙:
按浅色计算
外窗:
窗户日射得热参数:
内设浅色窗帘
Cc.s=0.6;Ca=0.75;
Dj.max:
S174;E539;N115;W5539,水平833
1.5设计目的
毕业设计是工科大学培养学生的最后一个教学环节,是对四年所学知识的一次全面总结,是把理论知识应用于实践工程的一次很好的锻炼。
在毕业设计中,除了要熟练掌握大学四年所学的理论知识外,还要熟悉和掌握国家有关的建设方针政策,综合运用所学的基础理论和专业知识,联系实际来解决工程设计问题。
通过毕业设计,明确设计程序,设计内容及各设计阶段的目的要求和各工种间的必要配合。
第2章负荷计算
2.1负荷概念
为了保持建筑物的热湿环境,在某一时刻需向房间供应的冷量称为冷负荷;相反,为补偿房间失热需向房间供应的热量称为热负荷;为维持房间相对湿度恒定需从房间除去的湿量称为湿负荷。
热负荷、冷负荷、湿负荷的计算以室外气象参数和室内要求保持的空气参数为依据[1]。
2.2冷负荷的计算
2.2.1围护结构逐时传热形成的冷负荷
1)外墙和屋面逐时传热形成的冷负荷
在日射和室外气温综合作用下,外墙和屋面瞬变传热引起的逐时冷负荷可按下式计算:
(2-1)
式中:
——外墙和屋面瞬变传热引起的逐时冷负荷,W;
A——外墙和屋面的面积,㎡;
K——外墙和屋面的传热系数,W/(㎡·℃);
——室内计算温度,℃;
-——外墙或屋面的逐时冷负荷计算温度,℃。
需要指出的是:
附录中给出的各围护结构的冷负荷温度值都是以北京地区气象参数为依据计算出来的。
因此,对于不同设计地点,对应
值进行修正,即应为
+
。
当内表面放热系数变化时,可不加修正。
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,可按如下传热公式计算:
(2-2)
式中:
A——内围护结构的传热面积,m²;
K——内围护结构的传热系数,W/(m²·℃);
to.m——夏季空调房间室外计算日平均温度,℃;
——附加温升,℃。
3)外玻璃窗逐时传热引起的冷负荷
在室内外温差的作用下,玻璃窗瞬变热形成的冷负荷可按下式计算:
(2-3)
式中:
——外玻璃窗的逐时冷负荷,W;
——玻璃的传热系数,W/(m²·℃);
AW——窗口面积,㎡;
——外玻璃窗的冷负荷的逐时值,℃
2.2.2透过玻璃窗的日射得热形成冷负荷的计算方法
透过玻璃窗进入室内的日射得热形成的逐时冷负荷按下式计算:
(2-4)
式中:
AW——玻璃窗的面积,㎡;
CC.S——玻璃窗的综合遮挡系数CC.S=CS·CI;
其中,CS——玻璃窗的遮挡系数,本设计中,6mm厚玻璃Cs=0.89;
CI——窗内遮阳设施的遮阳系数,本设计中,中间色百叶窗Cn=0.6;
Ca——窗的有效面积系数;单层钢窗0.85;
CLQ——玻璃窗冷负荷系数;
Djmax——日射得热因数最大值
2.2.3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,其冷负荷计算式分别为:
白炽灯:
(2-5)
荧光灯:
(2-6)
式中:
——灯具散热形成的冷负荷,W;
N——照明灯具所需功率,KW;
n1——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n1=1.2;当暗装荧光灯镇流器装设在顶棚内时,可取n1=1.0[2];
n2——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n2=0.5~0.8;而荧光灯罩无通风孔时,取n2=0.6~0.8;本设计取n2=0.6;
CLQ——照明散热冷负荷系数。
本设计照明设备为明装荧光灯,镇流器设置在房间内,故镇流器消耗功率系数
取1.2,灯罩隔热系数
取0.6[3]。
2.2.4人员散热形成的冷负荷
(2-7)
(2-8)
式中:
——人体显热散热引起的冷负荷,W;
——不同室温和劳动性质成年男子显然散热量,W;
n——室内全部人数;参见人员分布及照明;
——群集系数,取Φ=0.96;
CLQ——人体显热散热热冷负荷系数。
QC——人体潜热形成的冷负荷,W;
——不同室温和劳动性质成年男子潜热散热量,W。
2.3热负荷的计算
冬季采暖热负荷包括两项:
基本传热量和附加耗热量,即围护结构的基本耗热量和加热由门窗缝隙渗入室内的冷空气耗热量。
2.3.1建筑围护结构的基本耗热量
建筑围护结构的基本传热量,按稳定传热方法进行计算。
建筑围护结构包括有:
墙、门、窗、屋面和地面等。
计算公式如下:
(2-9)
式中,
QJ——建筑围护结构的基本传热量,W;
Fw——围护结构的计算面积,m2;
K——围护结构的传热系数,W/(m2·℃);
tn——室内空气计算温度,℃;
tw——室外供暖设计计算温度,℃;
α——围护结构的温差修正系数,见表2-1。
表2-1
围护结构特征
a
外墙、屋顶、地面以及与室外想通的楼板
1.0
闷顶和室外空气想通的非采暖
地下室上面的楼板等
0.9
与有外门窗的不采暖楼梯间相邻的隔墙
1-6层建筑
7-30层建筑
0.6
0.5
与不采暖房间相邻的隔墙
不采暖房间有门窗与室外想通
不采暖房间无门窗与室外想通
0,7
0,4
不采暖地下室的楼板
外墙上有窗
外墙上无窗
0.75
0.4
不采暖半地下室的楼板(在室外地坪以上超过1.0m)
外墙上有窗
外墙上无窗
0.6
0.4
2.3.2附加耗热量
a、朝向修正率
围护结构的朝向不同,传热量不同,它考虑到不同朝向太阳辐射热等因素的影响。
因此,在计算建筑热负荷时,应对不同朝向建筑的围护结构的传热量进行修正,即在围护结构的基本传热量的基础上乘以朝向修正率,即为朝向的附加耗热量[4]。
不同朝向的维护结构的修正率见表2-2。
朝向
修正率
北、东北、西北朝向
0
东、西朝向
-5%
东南、西南朝向
-10%~-15%
北、东北、西北朝向
-15%~-25%
表2-2围护结构朝向修正表
选用修正率时应考虑当地冬季日照率及辐射强度的大小、冬季日照率小于35%的地区,东南、西南河南向的修正率事宜采用-10%~0,其他朝向可不修正
b、风力附加率
在<<规范>>中明确规定:
在不避风的高地、河边、海岸、旷野上的建筑物以及城镇、厂区内特别高的建筑物,垂直的外围护结构热负荷附加5%~10%。
c、外门附加率
为加热开启外门时侵入的冷空气,对于短时间开启无热风幕的外门,可以用外门的基本耗热量乘上按表2-3中查出的相应的附加率。
阳台门不应考虑外门附加率[5]。
表2-3外门附加率
建筑物性质
附加率
公共建筑或生产厂房的主要出入口
500
民用建筑或工厂的辅助建筑物,当其楼层为n时
有两个门斗的三层外门
有门斗的双层外门
无门斗的单层外门
60n
80n
65n
e、高度附加
对于房间层高较高的房间,室内空气温度将形成温度梯度,即上部气温高,下部气温低的现象。
当房间高度大于4m时,每增1m时,包括各项附加耗热量在内的房间耗热量增加2%,但总的附加值不超过15%
2.3.3门窗缝隙渗入冷空气的耗热量
由于缝隙宽度不一样,风向、风速和频率不一样,因此由门窗缝隙渗入的冷空气量很难准确计算。
加热由门窗缝隙渗入室内的冷空气的耗热量,可按下式计算:
(2-10)
式中:
------加热门窗缝隙渗入的冷空气耗热量,W;
------渗透冷空气量,m3/h;
------采暖室外计算温度下的空气密度;
------空气定压比热,
=1kJ/(kg•℃);
------采暖室外计算温度,℃。
表2-4换气次数
房间类型
一面有外窗
两面有外窗
三面有外窗
门厅
换气次数(h-1)
0.5
0.5~1.0
1.0~1.5
2.0
本次计算参数选择如下:
房间换气次数选取:
表2-5换气次数
房间编号
房间名称
换气次数
(h-1)
一楼
装配车间
1.5
办公室
0.2
二楼
装配车间
1.5
办公室
0.2
休息室
0.5
2.4湿负荷的计算
2.4.1人体散湿量
人体散湿量可按下式计算:
(2-11)
式中:
——群集系数;
——计算时刻空调区内总人数;
——1名称年男子每小时散湿量,g/h。
2.4.2敞开水面的散湿量
室内敞开水槽表面散湿量可按下式计算:
(2-12)
式中:
——室内敞开水槽表面散湿量,kg/s;
——相应于水槽表面温度下饱和空气的水蒸气分压力,Pa;
——空气的水蒸气分压力,Pa;
——标准大气压力,
=101325Pa;
——当地大气压力,Pa;
——室内敞开水槽表面积,m2;
——蒸发系数,kg/(N·s)。
2.5新风负荷的计算
夏季空调新风冷负荷
(2-13)
式中:
Qc.o-夏季新风冷负荷,kW;
Mo-新风量,kg/s;
ho-室外空气的焓值,kJ/kg;
hR-室内空气的焓值,kJ/kg;
冬季空调新风热负荷
(2-13)
式中:
Qh.o–冬季新风热负荷,kW;
–空气定压比热,kJ/(kg*℃);
–冬季空调室外计算温度,℃;
–冬季空调室内计算温度,℃;
2.6房间负荷的计算
现在以骨龄检测室房间为例详细说明各负荷计算过程。
2.6.1骨龄检测室冷负荷计算
在本次设计中,由于房间一直处于微正压状态,所以不考虑冷风渗透引起的冷负荷,有相临的非空调房间时,需要的进行内围护结构冷负荷计算。
由于房间层高均没有大于4.5米,所以在设计中不考虑房间的高度附加引起的修正[6]。
由文献1附录2-5查得冷负荷计算温度逐时值,然后按相关各式算出单位面积各围护结构逐时冷负荷,计算结果列于下表
表2-6负荷计算表
北外墙负荷
时间
8:
00
9:
00
10:
00
11:
00
12:
00
13:
00
14:
00
15:
00
16:
00
17:
00
18:
00
19:
00
tc(τ)
30.80
30.30
30.00
29.80
29.80
30.00
30.30
30.70
31.30
31.90
32.50
33.10
△td
1.20
kα
1
kρ
0.94
t'c(τ)
27.82
27.35
27.07
26.88
26.88
27.07
27.35
27.73
28.29
28.86
29.42
29.99
tR
26
△t
1.82
1.35
1.07
0.88
0.88
1.07
1.35
1.73
2.29
2.86
3.42
3.99
K
1.97
Q'(单位面积瞬时冷负荷)
3.59
2.67
2.11
1.74
1.74
2.11
2.67
3.41
4.52
5.63
6.74
7.85
北外窗传热负荷
时间
8:
00
9:
00
10:
00
11:
00
12:
00
13:
00
14:
00
15:
00
16:
00
17:
00
18:
00
19:
00
tc(τ)
26.9
27.9
29
29.9
30.8
31.5
31.9
32.2
32.2
32
31.6
30.8
△td
1
tR
26
△t
1.9
2.9
4
4.9
5.8
6.5
6.9
7.2
7.2
7
6.6
5.8
Kw
3.01
CW
1.2
Q'(单位面积传热冷负荷)
6.86
10.47
14.45
17.70
20.95
23.48
24.92
26.01
26.01
25.28
23.84
20.95
北外窗日射负荷
时间
8:
00
9:
00
10:
00
11:
00
12:
00
13:
00
14:
00
15:
00
16:
00
17:
00
18:
00
19:
00
CLQ
0.54
0.65
0.75
0.81
0.83
0.83
0.79
0.71
0.6
0.61
0.68
0.17
Dj,max
115
Ca
0.75
Cc.s
0.6
Q'(单位面积日射冷负荷)
27.95
33.64
38.81
41.92
42.95
42.95
40.88
36.74
31.05
31.57
35.19
8.80
20:
00
21:
00
22:
00
23:
00
0:
00
1:
00
2:
00
3:
00
4:
00
5:
00
6:
00
7:
00
33.60
34.10
34.50
34.70
34.70
34.40
34.10
33.60
33.10
32.50
31.90
31.30
1.20
1
0.94
30.46
30.93
31.30
31.49
31.49
31.21
30.93
30.46
29.99
29.42
28.86
28.29
26
4.46
4.93
5.30
5.49
5.49
5.21
4.93
4.46
3.99
3.42
2.86
2.29
8.78
9.70
10.44
10.82
10.82
10.26
9.70
8.78
7.85
6.74
5.63
4.52
20:
00
21:
00
22:
00
23:
00
0:
00
1:
00
2:
00
3:
00
4:
00
5:
00
6:
00
7:
00
29.90
29.10
28.40
27.8
27.2
26.7
26.2
25.8
25.5
25.3
25.4
26
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