清华大学附属浩然医院空调系统设计毕业论文
2022-01-09 05:01
论文总字数：54325字
摘 要
清华大学附属浩然医院，位于北京市海淀区双清路30号。本医院大楼地上3层，每层层高4.5m，地下2层，每层层高4.8米，建筑总建筑面积为26134.12㎡。
该医院的负荷计算采用基于AutoCAD的鸿业负荷计算软件，对建筑进行了建模后，采用软件进行全年负荷变化分析，通过全年负荷变化统计图，发现该医院夏季最大冷负荷数值大于冬季最大热负荷数值，但建筑冬季所需热量总量大于夏季所需冷量总量。并结合经济性分析，确定该医院的冷热源系统采用电动压缩式冷水机组搭配城市热网的方案是一种经济且节能的方案。因考虑到医院供热系统的可靠性及稳定性要求，选择一台锅炉作为医院应急热源。
根据各科室不同的功能性要求，确定了不同的形式的空调系统，例如大空间输液大厅以及各候诊区，人流量大，空调区面积大，采用一次回风全空气系统，而对于相对独立的值班室、诊室则采用风机盘管加新风系统。其中普通房间采用两管制，垂直同程、水平异程式，手术室采用四管制。
双层地下车库采用按单位车位数计算排风量的方法，对三个不同分区的停车区域进行了排风。
手术室采用温湿度独立控制方案避免手术室内产生湿工况。
关键词：医院 冷热源 城市热网 手术室 温湿度独立控制
HVAC Design of Haoran Hospital Affiliated to Tsinghua University
Abstract
Haoran Hospital affiliated to Tsinghua University is located at No. 30 Shuangqing Road, Haidian District, Beijing. The hospital building has 3 floors above ground, each with a height of 4.5m, and 2 floors underground with a height of 4.8m. The total building area is 26134.12㎡.
The hospital's load calculation uses AutoCAD-based Hongye load calculation software. After modeling the building, the software is used to analyze the annual load change. Through the annual load change statistical chart, it is found that the hospital's maximum cooling load in summer is greater than winter The maximum heat load value, but the total amount of heat required by the building in winter is greater than the total amount of cooling required in summer. Combined with economic analysis, it is determined that the hospital's cold and heat source system uses an electric compression chiller with an urban heating network, which is an economical and
energy-saving solution. Taking into account the reliability and stability requirements of the hospital heating system, a boiler was selected as the emergency heat source for the hospital. | |
According to the different functional requirements of various departments, | |
different forms of air conditioning systems have been determined, such as large space infusion halls and waiting areas. The flow of people is large and the area of air conditioning areas is large. The duty room and clinic use fan coil and fresh air system. Among them, the common room adopts two control systems, with the same vertical and different horizontal programs, and the operating room adopts four control systems.
The double-layer underground garage uses the method of calculating the amount of exhaust air per unit number of cars, and exhausts the parking areas of three different zones.
The operating room adopts an independent temperature and humidity control scheme to avoid wet operating conditions in the operating room.
Keywords: hospital;cold and heat source;urban heat network;operating room; independent control of temperature and humidity
目录
摘 要 I
Abstract III
第一章 工程概况 1
1.1建筑概况 1
1.2土建资料的确定 1
1.3室外设计气象参数 2
1.4室内设计参数 3
第二章 建筑负荷的计算 4
2.1基于鸿业软件的负荷计算 4
2.2典型房间负荷的校核 8
2.2.1夏季冷负荷校验 9
2.2.2冬季冷负荷校验 16
第三章 经济性分析 20
3.1资源状况 20
3.2冷热源方案初选 20
3.3经济性分析 21
3.3.1方案一年经常费计算 22
3.3.2方案二年经常费计算 23
3.3.3方案三年经常费计算 25
3.4方案确定 25
第四章 空调系统的选择 26
4.1空调系统的划分 26
4.2送风量计算 26
4.2.1方案分析 26
4.2.2一次回风系统风量计算 27
4.2.3风机盘管加新风系统风量计算 28
4.3 空调设备的选择 31
4.3.1空气处理机组选型 31
4.3.2风机盘管的选择 32
4.3.3新风机的选择 32
第五章 风系统的水力计算 33
5.1送风风口的确定 33
5.2风管的水力计算 33
第六章 水系统的水力计算 41
第七章 冷源设计 46
7.1冷水机组的选型 46
7.2水泵的选型 46
7.3冷却塔选型 48
7.4膨胀水箱选型 49
7.5分集水器选型 50
第八章 热源设计 51
8.1锅炉房设计 51
8.2给水系统循环水量、补给水量及设备的选择 51
8.2.1锅炉循环水的计算 51
8.2.2换热器的选型 52
8.2.3补水泵的选择 53
8.2.4水处理设备的选型 54
8.3燃气管的水力计算 55
8.4调压器的选择 55
8.5烟气量的计算 55
8.6城市热网设计 56
8.6.1热网设计流量 56
8.6.2热网循环水泵 57
8.6.3换热器的选型 57
第九章 地下车库排风 58
9.1地下车库概况 58
9.2车库排风方案 58
9.3排风风管水力计算 58
9.4排风机的选型 61
第十章 手术室的设计与计算 62
10.1基本参数的确定 62
10.2送风量的计算 62
10.2.1室内送风量QⅠ的计算 62
10.2.2系统送风量QⅡ计算 62
10.2.3系统新风量QⅢ计算 63
10.2.4系统循环风量QⅣ计算 64
10.3手术室空气处理方案 64
第十一章 管道保温、设备消声减震 67
11.1管道的保温 67
11.2设备销声减震 67
第一章 工程概况
1.1建筑概况
清华大学附属浩然医院，位于北京市海淀区双清路30号。本项目大楼地上3层，地下2层，其中地上部分（共3层）层高为4.5米，地下层高4.8米。 | |
建筑总建筑面积为26134.12㎡。 | |
医院建筑地上一层进门处为内封闭式门诊大厅以及输液大厅，由各急诊科及诊室等区域组成，各功能区由大厅和走廊进行连接，相互独立。
该医院功能齐全，各科室分布情况，具体请参考各层建筑平面、总图以及效果图附件。
1.2土建资料的确定
北京市地处寒冷地区，此医院的建筑面积超过了300㎡，属于甲类公共建筑。根据设计图纸计算得出该建筑外表面积为1.1万㎡，体积为7.17万m³，其体型系数为0.15。满足文献[2]表3.2.1的规定。该建筑单一立面窗墙面积比如下表所示：
表1-1 该医院单一立面窗墙面积比 | |||
单位(㎡) | 窗户面积(㎡) | 墙面积(㎡) | 窗墙面积比 |
东立面 | 442.77 | 481.98 | 0.92 |
南立面 | 464.34 | 750.66 | 0.62 |
西立面 | 177.06 | 747.69 | 0.24 |
北立面 | 319.8 | 895.2 | 0.36 |
则由文献[2]表3.3.1-3得知该医院所应满足的围护结构热工性能限值如下表：
表1-2 该医院围护结构热工性能限值 |
围护结构部位 | 传热系数K | 太阳得热系数SHGC | |
W/(㎡·k) |
| ||
屋面 | ≤0.45 |
| |
外墙(包括非透光幕墙) | ≤0.50 |
| |
地下车库与供暖房间之间的楼板 | ≤1.0 |
| |
非供暖楼梯间与供暖房间之间的隔墙 | ≤1.5 |
| |
单一立面外窗(包括透光幕墙) | 0.20lt;窗墙面积比≤0.30 | ≤2.7 | ≤0.52 |
0.30lt;窗墙面积比≤0.40 | ≤2.4 | ≤0.48 | |
0.60lt;窗墙面积比≤0.70 | ≤1.9 | ≤0.35/0.60 | |
窗墙面积比gt;0.80 | ≤1.5 |
| |
由此选取各围护结构材料及热工性能如下表所示：
表1-3 该医院所选围护结构材料及其热工性能 | ||
围护结构部位 | 材料 | 传热系数K[W/(㎡·K)] |
外墙 | 轻集料混凝土空心砌块200mm，玻璃棉板90mm，内墙面抹灰层15mm | 0.45 |
屋顶 | 钢筋混凝土屋面板200mm，加气混凝土砌块100mm，挤塑聚苯板60mm | 0.38 |
窗户 | 塑料窗框单框Low-E中空充惰性气体窗户 空气层为14mm的热防护玻璃窗 双层透明中空玻璃6mm | 1.7 1.3 3.34 |
地下车库与供暖房间的楼板 | 钢筋混凝土100mm，水泥膨胀珍珠岩25mm，内粉刷加油漆20mm | 0.90 |
内墙 | 砖墙120mm，两侧水泥砂浆各20mm | 2.78 |
非供暖房间与供暖房间之间的隔墙 | 加气混凝土泡沫混凝土100mm，两侧水泥砂浆各20mm | 1,50 |
门 | 平板玻璃6mm，空气层10mm 塑料框单层实体门 | 2.50 4.21 |
1.3室外设计气象参数
北京市地处寒冷地区，查阅文献[1]附录A，其各气象参数见下表：
表1-4 室外气象参数表
室外设计参数 | ||
设计参数 | 夏季 | 冬季 |
室外计算干球温度（℃） | 33.5 | -7.6 |
室外相对湿度（%） | 44 | |
室外计算湿球温度(℃） | 26.4 | |
大气压力（kPa） | 100.02 | 102.17 |
室外平均风速（m/s) | 2.1 | 2.6 |
室外计算日平均温度（℃） | 29.6 | |
通风室外计算温度（℃） | 29.7 | -3.6 |
1.4室内设计参数
本建筑为医疗建筑，其医用房间室内设计参数参考《洁净室及其受控环境设计》第十章表10-17，其室内各科室参数见下表：
表1-5 各个科室设计参数
门诊部 | 用室 | 夏季 | 冬季 | 最小新风量 | 室内压力 | ||
设计干球温度 | 设计湿度 | 设计干球温度 | 设计湿度 | 次/h | |||
诊查室 | 26 | 50 | 22 | 50 | 2 | E | |
候诊室 | 26 | 50 | 22 | 50 | 2 | E | |
门诊药房 | 26 | 50 | 22 | 50 | 2 | E | |
急救手术室 | 24 | 50 | 26 | 55 | 3 | P | |
门诊各候诊区 | 26 | 50 | 22 | 50 | 2 | E | |
门诊各科事务室 | 26 | 50 | 22 | 50 | 2 | E | |
妇产科内诊室 | 26 | 50 | 24 | 50 | 2 | E | |
普通病房 | 26 | 50 | 22 | 50 | 2 | E | |
检查室 | 26 | 50 | 22 | 50 | 2 | E | |
注：P表示正压，E表示等压，N表示负压 | |||||||
第二章 建筑负荷的计算
2.1基于鸿业软件的负荷计算
本建筑的负荷是利用鸿业全年负荷计算软件来进行计算的，鸿业是一种基于AutoCAD的可进行建筑能耗模拟以及建筑热环境模拟的软件，支持各种复杂建筑的建模并进行全年负荷分析，并生成全年逐时冷热负荷报表，还可对后期建筑空调冷热源方案进行优化。
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