文章摘要：
前言
本文首先根据基本设计资料计算了实验车间的冷、热负荷，然后根据冷热负荷及建筑物的形式等条件，进行了送风量与送风参数的确定，接着确定了空调系统为一次回风式空调系统，对一次回风系统的各状态点和送风量及新风量进行了详细的计算，并计算出了夏季所需的冷量和冬季所需的新风预热量和混合风再热量，由计算出的夏季所需冷量进行喷水室的热工计算及选择，由计算出的冬季所需新风预热量和混合风再热量进行空气加热器的选择，最后为了满足工程要求和节能，在室内外环境变化时对空调系统进行全年运行调节。在设计图纸上绘制出了该系统的平面图和立面图，详细标出了空调箱及管道系......
前言
本文首先根据基本设计资料计算了实验车间的冷、热负荷，然后根据冷热负荷及建筑物的形式等条件，进行了送风量与送风参数的确定，接着确定了空调系统为一次回风式空调系统，对一次回风系统的各状态点和送风量及新风量进行了详细的计算，并计算出了夏季所需的冷量和冬季所需的新风预热量和混合风再热量，由计算出的夏季所需冷量进行喷水室的热工计算及选择，由计算出的冬季所需新风预热量和混合风再热量进行空气加热器的选择，最后为了满足工程要求和节能，在室内外环境变化时对空调系统进行全年运行调节。在设计图纸上绘制出了该系统的平面图和立面图，详细标出了空调箱及管道系统的布置，在图纸中对空调箱的结构做了具体说明。
一、工程概况与设计要求
北京市某生物工程有限公司是一家规模较大的生物制品高新技术产业公司，该企业1996年建成投资，目前正处于蓬勃发展时期。根据公司发展和市场需求，该公司拟进行一种新型生物制品实验。
1.实验车间参数
实验车间长 ，宽 ，净高 ，分为上下两层。车间西侧设有机房，淋浴室，更衣室和楼梯间。
2.实验物料参数
物料层最大厚度为 ，每次加物料 ，每层 ，发酵前物料含水率为 。
3.工艺要求
该厂发酵过程对空气环境有特殊要求，根据公司技术部门提供的工艺过程所要求的基本参数如下：
发酵过程培养温度
相对湿度
培养时间
4.培养菌体所需通风量
所需通风应以物料计，为保证工艺过程所需氧量，新风量应不小于
5.设计特点
按物料在发酵过程中的特殊要求，本设计与一般空间设计有所不同。要求室内恒温恒湿，无论冬夏要求对空气湿处理，但夏季冷负荷较小，冬季热负荷较大，本设计属于特殊工艺要求设计。
二、车间热湿负荷的计算
1.热负荷计算
屋顶 ：  ,  , 
南北墙：  ,  , 
东西墙： , , 
用谐波系数法算得夏季最大冷负荷 
|
计算时刻
|
7:00
|
8:00
|
9:00
|
10:00
|
11:00
|
12:00
|
13:00
|
14:00
|
|
屋顶
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
|
t
|
4
|
3
|
3
|
3
|
4
|
6
|
9
|
11
|
|
K
|
1.1
|
1.1
|
1.1
|
1.1
|
1.1
|
1.1
|
1.1
|
1.1
|
|
F
|
2880
|
2880
|
2880
|
2880
|
2880
|
2880
|
2880
|
2880
|
|
CLQ
|
12672
|
9504
|
9504
|
9504
|
12672
|
19008
|
28512
|
34848
|
|
南外墙
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
|
t
|
5
|
5
|
4
|
4
|
3
|
3
|
3
|
3
|
|
K
|
1.17
|
1.17
|
1.17
|
1.17
|
1.17
|
1.17
|
1.17
|
1.17
|
|
F
|
247
|
247
|
247
|
247
|
247
|
247
|
247
|
247
|
|
CLQ
|
1445
|
1445
|
1156
|
1156
|
867
|
867
|
867
|
867
|
|
北外墙
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
|
t
|
4
|
3
|
3
|
3
|
3
|
2
|
2
|
2
|
|
|
K
|
1.17
|
1.17
|
1.17
|
1.17
|
1.17
|
1.17
|
1.17
|
1.17
|
|
|
F
|
247
|
247
|
247
|
247
|
247
|
247
|
247
|
247
|
|
|
CLQ
|
1156
|
867
|
867
|
867
|
867
|
578
|
578
|
578
|
|
|
东外墙
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
|
|
t
|
6
|
6
|
5
|
5
|
5
|
5
|
6
|
6
|
|
|
K
|
1.17
|
1.17
|
1.17
|
1.17
|
1.17
|
1.17
|
1.17
|
1.17
|
|
|
F
|
198
|
198
|
198
|
198
|
198
|
198
|
198
|
198
|
|
|
CLQ
|
1390
|
1390
|
1158
|
1158
|
1158
|
1158
|
1390
|
1390
|
|
|
西外墙
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
|
|
t
|
8
|
7
|
7
|
6
|
6
|
5
|
5
|
5
|
|
|
K
|
1.17
|
1.17
|
1.17
|
1.17
|
1.17
|
1.17
|
1.17
|
1.17
|
|
|
F
|
202
|
202
|
202
|
202
|
202
|
202
|
202
|
202
|
|
|
CLQ
|
1891
|
1654
|
1654
|
1418
|
1418
|
1182
|
1182
|
1182
|
|
|
南窗瞬
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
|
|
t
|
0
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
6
|
|
|
K
|
4.54
|
4.54
|
4.54
|
4.54
|
4.54
|
4.54
|
4.54
|
4.54
|
|
|
F
|
5
|
5
|
5
|
5
|
5
|
5
|
5
|
5
|
|
|
CLQ
|
0
|
18
|
41
|
66
|
89
|
111
|
127
|
141
|
|
|
南窗射
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
|
|
F
|
5
|
5
|
5
|
5
|
5
|
5
|
5
|
5
|
|
|
J
|
32
|
49
|
82
|
130
|
173
|
198
|
199
|
177
|
|
|
CLQ
|
160
|
245
|
410
|
650
|
865
|
990
|
995
|
885
|
|
|
北窗瞬
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
|
|
t
|
0
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
6
|
|
|
K
|
4.54
|
4.54
|
4.54
|
4.54
|
4.54
|
4.54
|
4.54
|
4.54
|
|
|
F
|
5
|
5
|
5
|
5
|
5
|
5
|
5
|
5
|
|
|
CLQ
|
0
|
18
|
41
|
66
|
89
|
111
|
127
|
141
|
|
|
北窗射
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
|
|
F
|
5
|
5
|
5
|
5
|
5
|
5
|
5
|
5
|
|
|
J
|
46
|
50
|
64
|
74
|
82
|
87
|
90
|
90
|
|
|
CLQ
|
230
|
250
|
320
|
370
|
410
|
435
|
450
|
450
|
|
|
灯光
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
|
|
Q
|
480
|
480
|
480
|
480
|
480
|
480
|
480
|
480
|
|
|
JE
|
0.51
|
0.70
|
0.76
|
0.80
|
0.84
|
0.87
|
0.89
|
0.91
|
|
|
CLQ
|
245
|
336
|
365
|
384
|
403
|
418
|
427
|
437
|
|
|
CLQ总
|
19188
|
15728
|
15516
|
15639
|
18838
|
24858
|
34655
|
40918
|
|
|
计算时刻
|
15:00
|
16:00
|
17:00
|
18:00
|
19:00
|
20:00
|
21:00
|
22:00
|
|
屋顶
|
9
|
10
|
11
|
12
|
13
|
14
|
15
|
16
|
|
t
|
14
|
17
|
19
|
21
|
21
|
21
|
20
|
19
|
|
K
|
1.1
|
1.1
|
1.1
|
1.1
|
1.1
|
1.1
|
1.1
|
1.1
|
|
F
|
2880
|
2880
|
2880
|
2880
|
2880
|
2880
|
2880
|
2880
|
|
CLQ
|
44352
|
53856
|
60192
|
66528
|
66528
|
66528
|
63360
|
60192
|
|
南外墙
|
9
|
10
|
11
|
12
|
13
|
14
|
15
|
16
|
|
t
|
4
|
4
|
5
|
5
|
6
|
7
|
7
|
7
|
|
K
|
1.17
|
1.17
|
1.17
|
1.17
|
1.17
|
1.17
|
1.17
|
1.17
|
|
F
|
247
|
247
|
247
|
247
|
247
|
247
|
247
|
247
|
|
CLQ
|
1156
|
1156
|
1445
|
1445
|
1734
|
2023
|
2023
|
2023
|
|
北外墙
|
9
|
10
|
11
|
12
|
13
|
14
|
15
|
16
|
|
t
|
2
|
3
|
3
|
3
|
4
|
4
|
4
|
5
|
|
K
|
1.17
|
1.17
|
1.17
|
1.17
|
1.17
|
1.17
|
1.17
|
1.17
|
|
F
|
247
|
247
|
247
|
247
|
247
|
247
|
247
|
247
|
|
CLQ
|
578
|
867
|
867
|
867
|
1156
|
1156
|
1156
|
1445
|
|
东外墙
|
9
|
10
|
11
|
12
|
13
|
14
|
15
|
16
|
|
t
|
6
|
8
|
8
|
8
|
9
|
9
|
9
|
9
|
|
K
|
1.17
|
1.17
|
1.17
|
1.17
|
1.17
|
1.17
|
1.17
|
1.17
|
|
F
|
198
|
198
|
198
|
198
|
198
|
198
|
198
|
198
|
|
CLQ
|
1390
|
1853
|
1853
|
1853
|
2085
|
2085
|
2085
|
2085
|
|
西外墙
|
9
|
10
|
11
|
12
|
13
|
14
|
15
|
16
|
|
t
|
5
|
5
|
5
|
6
|
6
|
7
|
8
|
9
|
|
K
|
1.17
|
1.17
|
1.17
|
1.17
|
1.17
|
1.17
|
1.17
|
1.17
|
|
F
|
202
|
202
|
202
|
202
|
202
|
202
|
202
|
202
|
|
CLQ
|
1182
|
1182
|
1182
|
1418
|
1418
|
1654
|
1891
|
2127
|
|
南窗瞬
|
9
|
10
|
11
|
12
|
13
|
14
|
15
|
16
|
|
t
|
7
|
7
|
6
|
6
|
5
|
4
|
4
|
3
|
|
K
|
4.54
|
4.54
|
4.54
|
4.54
|
4.54
|
4.54
|
4.54
|
4.54
|
|
F
|
5
|
5
|
5
|
5
|
5
|
5
|
5
|
5
|
|
CLQ
|
150
|
150
|
145
|
134
|
118
|
100
|
82
|
66
|
|
南窗射
|
9
|
10
|
11
|
12
|
13
|
14
|
15
|
16
|
|
F
|
5
|
5
|
5
|
5
|
5
|
5
|
5
|
5
|
|
J
|
138
|
102
|
82
|
62
|
41
|
34
|
28
|
23
|
|
CLQ
|
690
|
510
|
410
|
310
|
205
|
170
|
140
|
115
|
|
北窗瞬
|
9
|
10
|
11
|
12
|
13
|
14
|
15
|
16
|
|
t
|
7
|
7
|
6
|
6
|
5
|
4
|
4
|
3
|
|
K
|
4.54
|
4.54
|
4.54
|
4.54
|
4.54
|
4.54
|
4.54
|
4.54
|
|
F
|
5
|
5
|
5
|
5
|
5
|
5
|
5
|
5
|
|
CLQ
|
150
|
150
|
145
|
134
|
118
|
100
|
82
|
66
|
|
北窗射
|
9
|
10
|
11
|
12
|
13
|
14
|
15
|
16
|
|
F
|
5
|
5
|
5
|
5
|
5
|
5
|
5
|
5
|
|
J
|
81
|
72
|
67
|
76
|
32
|
23
|
21
|
16
|
|
CLQ
|
405
|
360
|
335
|
380
|
160
|
115
|
105
|
80
|
|
灯光
|
9
|
10
|
11
|
12
|
13
|
14
|
15
|
16
|
|
Q
|
480
|
480
|
480
|
480
|
480
|
480
|
480
|
480
|
|
JE
|
0.92
|
0.93
|
0.94
|
0.95
|
0.96
|
0.96
|
0.97
|
0.97
|
|
CLQ
|
442
|
446
|
451
|
456
|
461
|
461
|
466
|
466
|
|
CLQ总
|
50494
|
60530
|
67026
|
73525
|
73983
|
74392
|
71389
|
68664
|
|
计算时刻
|
23:00
|
0:00
|
1:00
|
2:00
|
3:00
|
4:00
|
5:00
|
6:00
|
|
|
屋顶
|
17
|
18
|
19
|
20
|
21
|
22
|
23
|
24
|
|
|
t
|
17
|
15
|
13
|
12
|
10
|
8
|
7
|
5
|
|
|
K
|
1.1
|
1.1
|
1.1
|
1.1
|
1.1
|
1.1
|
1.1
|
1.1
|
|
|
F
|
2880
|
2880
|
2880
|
2880
|
2880
|
2880
|
2880
|
2880
|
|
|
CLQ
|
53856
|
47520
|
41184
|
38016
|
31680
|
25344
|
22176
|
15840
|
|
|
南外墙
|
17
|
18
|
19
|
20
|
21
|
22
|
23
|
24
|
|
|
t
|
7
|
8
|
7
|
7
|
7
|
7
|
6
|
6
|
|
|
K
|
1.17
|
1.17
|
1.17
|
1.17
|
1.17
|
1.17
|
1.17
|
1.17
|
|
|
F
|
247
|
247
|
247
|
247
|
247
|
247
|
247
|
247
|
|
|
CLQ
|
2023
|
2312
|
2023
|
2023
|
2023
|
2023
|
1734
|
1734
|
|
|
北外墙
|
17
|
18
|
19
|
20
|
21
|
22
|
23
|
24
|
|
|
t
|
5
|
5
|
5
|
5
|
5
|
5
|
4
|
4
|
|
|
K
|
1.17
|
1.17
|
1.17
|
1.17
|
1.17
|
1.17
|
1.17
|
1.17
|
|
|
F
|
247
|
247
|
247
|
247
|
247
|
247
|
247
|
247
|
|
|
CLQ
|
1445
|
1445
|
1445
|
1445
|
1445
|
1445
|
1156
|
1156
|
|
|
东外墙
|
17
|
18
|
19
|
20
|
21
|
22
|
23
|
24
|
|
|
t
|
9
|
9
|
9
|
9
|
8
|
8
|
7
|
7
|
|
|
K
|
1.17
|
1.17
|
1.17
|
1.17
|
1.17
|
1.17
|
1.17
|
1.17
|
|
|
F
|
198
|
198
|
198
|
198
|
198
|
198
|
198
|
198
|
|
|
CLQ
|
2085
|
2085
|
2085
|
2085
|
1853
|
1853
|
1622
|
1622
|
|
|
西外墙
|
17
|
18
|
19
|
20
|
21
|
22
|
23
|
24
|
|
|
t
|
10
|
10
|
10
|
10
|
10
|
10
|
9
|
9
|
|
|
K
|
1.17
|
1.17
|
1.17
|
1.17
|
1.17
|
1.17
|
1.17
|
1.17
|
|
|
F
|
202
|
202
|
202
|
202
|
202
|
202
|
202
|
202
|
|
|
CLQ
|
2363
|
2363
|
2363
|
2363
|
2363
|
2363
|
2127
|
2127
|
|
|
南窗瞬
|
17
|
18
|
19
|
20
|
21
|
22
|
23
|
24
|
|
|
t
|
2
|
2
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
|
|
K
|
4.54
|
4.54
|
4.54
|
4.54
|
4.54
|
4.54
|
4.54
|
4.54
|
|
|
F
|
5
|
5
|
5
|
5
|
5
|
5
|
5
|
5
|
|
|
CLQ
|
50
|
36
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
-9
|
|
|
南窗射
|
17
|
18
|
19
|
20
|
21
|
22
|
23
|
24
|
|
|
F
|
5
|
5
|
5
|
5
|
5
|
5
|
5
|
5
|
|
|
J
|
19
|
16
|
17
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
|
|
CLQ
|
95
|
80
|
85
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
|
|
北窗瞬
|
17
|
18
|
19
|
20
|
21
|
22
|
23
|
24
|
|
|
t
|
2
|
2
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
|
|
K
|
4.54
|
4.54
|
4.54
|
4.54
|
4.54
|
4.54
|
4.54
|
4.54
|
|
|
F
|
5
|
5
|
5
|
5
|
5
|
5
|
5
|
5
|
|
|
CLQ
|
50
|
36
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
-9
|
|
|
北窗射
|
17
|
18
|
19
|
20
|
21
|
22
|
23
|
24
|
|
|
F
|
5
|
5
|
5
|
5
|
5
|
5
|
5
|
5
|
|
|
J
|
14
|
12
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
48
|
|
CLQ
|
70
|
60
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
240
|
|
灯光
|
17
|
18
|
19
|
20
|
21
|
22
|
23
|
24
|
|
Q
|
480
|
480
|
480
|
480
|
480
|
480
|
480
|
480
|
|
JE
|
0.57
|
0.37
|
0.30
|
0.25
|
0.21
|
0.17
|
0.15
|
0.12
|
|
CLQ
|
274
|
178
|
144
|
120
|
101
|
82
|
72
|
58
|
|
CLQ总
|
62311
|
56115
|
49329
|
46052
|
39465
|
33110
|
28887
|
22758
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
用稳态传热过程计算冬季热负荷：
2.余湿量的计算
根据工艺要求，余湿量为零。
三、送风量与送风参数的确定
已知室内全年保持空气状态为 ， ,夏季  ， ；冬季 ，。现在要确定冬季的送风状态点和送风量。
1.夏季
(1).热湿比
(2).在(i-d)图上确定室内状态点N，通过该点画出 的过程线，取送风温差 ，则送风温度 ，得送风状态点O。
在i-d图上查得：
 ，
 ，
(3).按消除余湿计算送风量
2.冬季
(1).热湿比
(2).全年送风量不变，计算送风参数。
将 ， 代入 得
四、一次回风方案的确定
已知:，， , , , ，夏季
 ， ；冬季  ， ，现在需进行一次回风系统的计算
1.夏季
(1).计算风量
送风量
： 
新风量
： 
一次回风风量： 
(2).确定新回风混合点
由 可知 ，所以
在i-d图上 线与 线交点即为C点，查得
(3).求系统冷量
将机器露点作为送风点直接送风，则喷水室所需冷量为：
2.冬季
(1).检查是否预热
由于 ，所以需预热。
(2).确定新风预热后状态点
由 点做等 线与 交于 点
(3).确定新风与一次回风混合状态点
 与点连线与 线交点既为 点，
(4).求冬季需要的预热量
(5).求冬季需要的再热量
五、喷水室热工计算及选择
已知：需处理空气量为
空气初参数为  ， ，
空气初参数为  ， ，
(1).选择喷水室结构
双排对喷， 型离心式喷嘴， , ,取
(2).列热工计算方程
将已知数据代入方程可得
解得  ， ， 
(3).求总喷水量
(4).求喷嘴前水压
根据已知条件，可求出喷水室断面积为
两排喷嘴的总喷嘴数为
根据计算所得的总喷水量 ，知每个喷嘴的喷水量为
根据每个喷嘴的喷水量 及喷嘴孔径查表得喷嘴前所需水压为  (工作压力)
(5).求冷冻水及循环水量
根据前面的计算已知，若冷冻水初温为 ，可求得需要的循环水量为
六、空气加热器选择
1.预热加热器选择
需要将 空气从 加热到 ，热媒工作压力为 的蒸汽，选择合适的 型空气加热器
(1).初选加热器型号
因为 ，假定 ，则需要的加热器有效截面积为
根据算得的 值，查空气加热器的技术数据可选1台 的加热器，每台有效截面积为 ，加热面积为
根据有效截面积可算出实际 为
(2).求选加热器的传热系数
由附录查得 型加热器的传热系数经验公式为：
将值代入上式得
(3).计算加热面积和台数
加热量
需加热面积为
需加热器串联台数为
取3台串联，总加热面积为
(3).检查安全系数
即安全系数为1.25，所选加热器合适
2.再热加热器选择
需要将 空气从 加热到 ，热媒工作压力为的蒸汽，选择合适的型空气加热器
(1).初选加热器型号
因为 ，假定，则需要的加热器有效截面积为
根据算得的值，查空气加热器的技术数据可选4台 的加热器并联，每台有效截面积为 ，加热面积为
根据有效截面积可算出实际为
(2).求选加热器的传热系数
由附录查得 型加热器的传热系数经验公式为：
将值代入上式得
(3).计算加热面积和台数
加热量
需加热面积为
需加热器串联台数为
取1台，总加热面积为
(3).检查安全系数
即安全系数为3.7
七、全年运行调节
我们知道，在确定热湿负荷时是取其最不利值，但是室内外环境是变化了。因此，为了满足工程要求，同时也是为了节能，我们就必须对空调系统进行调节。在空调系统的运行调节过程中，一般存在着室外空气参数的变化和室内负荷的变化。因此，我们必须：
1.室外空气状态变化时的运行调节
室外空气状态的变化可以引起送风状态的变化和建筑围护结构传热量的变化。根据室外空气状态情况，在i-d图上可分为五个区域.具体如下：
(1).第Ⅰ区域
该区域采用改变预热器加热量的调节方法，新风比为满足室内工艺，卫生要求的最小新风比
(2).第Ⅱ区域
该区域采用改变新，回风混合比的调节方法。一般用喷水室的处理方法保持机器露点不变。
(3).第Ⅱ′区域
该区域采用室内参数整定值，并改变新回风比的调节方法。
(4).第Ⅲ区域
该区域采用改变喷水温度的调节方法，新风比为。
(5).第Ⅳ区域
该区域也采用改变喷水温度的调节方法，但新风比为最小新风比。
2.室内空气状态变化时的运行调节
由于工艺过程的变化以及维护结构的传热量随室外气象参数而变化，因而室内热湿负荷也发生变化。本工程一般采用调节再热量法。
(1).室内余热量变化，余湿量不变
(2).室内余热量变化，余湿量也变
主要参考文献：
[1]《空气调节》 薛殿华主编 清华大学出版社
[2]《空气调节》 赵荣义主编 中国建筑工业出版社
[3]《空气调节设计手册》路延魁主编 中国建筑工业出版社
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