某某大厦中央空调系统暖通空调专业.doc

1、青岛理工大学毕业设计（论文）用纸 摘 要本文针对青岛市行业大厦中央空调系统进行了设计计算。根据该建筑物的功能要求和使用特点，分析比较了各种空调方式，确定该建筑物空调系统为风机盘管加独立新风系统形式。主要设计内容包括：空调冷负荷的计算；空调系统的划分；冷源的选择；空调末端处理设备的选型；风系统的设计与计算；室内送风方式与气流组织形式的确定；水系统的设计与水力计算；风管系统的设计；消声防振设计等。本文所设计的中央空调系统既能满足热舒适性要求，又最大程度地考虑了建筑节能的需要。关键词中央空调，风机盘管-新风系统，节能；AbstractThe graduation project designs a

2、central air conditioning system for synthesis building in Qingdao. Based on the functions and the features of the building, several patterns of the air conditioning system have been analyzed. Eventually, the scheme of the primary air fan coil system is adopted. Then design calculation is carried out

3、. It contains: cooling load calculation, the estimation of system zoning, the selection of refrigeration units, the selection of air conditioning equipments, the design of air duct system, the estimation of air distribution method and the selection of relevant equipments, the design of water system

4、and its resistance analysis, the insulation of air duct plant and chilled water pipes, noise and vibration control, etc. This design aims to a comfortable air-conditioning system. At the same time, it also meets the energy-saving requirement to a great extent.Key words central air conditioning, prim

5、ary air fancoil system目 录前言-1第1章 概述-21.1工程概况-2第2章 负荷计算-32.1 室内外空气的空调设计参数-42.2 建筑物维护结构- 52.3 空调房间的冷负荷- 62.4 新风负荷- 122.5 空调房间的热负荷- 16第3章 空调方案的确定及技术经济分析-173.1 空调方案的技术经济性能分析-173.2 空调房案的确定- 223.3空气处理过程房间送风量及设备的选择计算-243.4 空调系统设计中其它常见问题- 26第4章 空调房间的气流组织- 294.1 空调房间的气流组织方式和送风口的形式- 294.2散流器选型与计算-29第5章 风道的设计与

6、水力计算-315.1 风道的设计与水力计算- 31第6章 空调水系统的设计与水力计算-346.1 冷冻水管路计算方法及理论依据- 346.2 凝结水管的计算- 36第7章 空调系统的消声与防震-417.1 概述- 417.2 消声设备的选型- 417.3 空调装置的防震- 42第8章 空调系统的防火排烟设计-438.1 空调系统的防排烟方式- 438.2 空调系统的防排烟装置- 458.3卫生间的排气-49第9章 制冷机房-509.1 冷冻设备的选择- 509.2 冷却设备的选择- 519.3补水定压设备的选择-539.4 水处理设备的选择- 569.5热水系统设备的选择- 579.6机房设备

7、布置-59第10章 管道的保温设计-6010.1 保温材料的选用- 6010.2 保温层厚度确定- 6010.3补偿器的计算-61总结-62致谢-63参考文献-64附表1：冷负荷计算表附表2：热负荷计算表附表3：四层新风水力计算表附表4：六层新风水力计算表附表5：四层水管水力计算表附表6：六层水管水力计算表附表7：四层冷凝管水力计算表附表8：六层冷凝管水力计算表前 言空调制冷技术的诞生是建筑技术的一项重大进步，它标志着人类从被动适应宏观自然气候发展到主动控制建筑微气候，在改造和征服自然的过程的又迈出了坚实的一步。制冷空调系统的出现为人们创造了舒适的生活和工作环境，但是制冷空调系统的能耗也逐渐成

8、为建筑能耗增长的最主要的原因。据统计，我国建筑能耗约占全国总能能耗的35%，而制冷空调系统能耗又占建筑能耗的50%60%左右。因此，节能降耗已经成为空调系统设计的关键环节。空调系统设计方案直接影响着建筑环境的质量和能源消耗状况，对空调系统设计方案进行科学的选择和优化，是提高空调系统设计质量的重要途径。通过本次毕业设计，我们将经受一次较为全面、严格的工程设计训练，熟悉空调系统设计过程，了解现代工程设计方法，培养分析解决问题的能力，树立高度的工作责任感。第1章 概述1.1工程概况本工程为青岛行业协会大楼空调设计，大厦总十六层，地下二层，地上十四层，建筑总高度55.20m，总建筑面积约为29100。

9、规划建设用地面积 6532。其中地下一层到地下二层为停车场和制冷机房，地上部分为办公室，其中一层有商业厅，三层到十三层有活动室，十四层有会议室，部分楼层房间有接待室、值班室以及储藏室。该建筑是集办公、商业与一体的综合商业建筑，建筑房间类型以办公室为主，同时还有一些辅助性房间。办公室、营业厅及接待室营业厅的上班时间为8：0012：00，13：0020：00，在该时段内要求对各房间进行空气调节;值班室、安防中心的上班时间为全天，采用分体式空调单独进行空气调节。第2章 负荷计算空调房间的冷(热)、湿负荷是确定空调系统送风量和选取空调设备的基本依据。在室内外热、湿扰量的作用下，某一时刻进入房间的总热量

10、和湿量叫做该时刻的得热量和得湿量。冷负荷的含义是维持一定的室内热湿环境所需要的在单位时间内从室内除去的热量，包括显热量和潜热量两部分。热负荷的含义是维持一定室内的热湿环境所需要的在单位时间内向室内加入的热量，也同样包括显热负荷和潜热负荷量部分。湿负荷的含义是维持室内恒定的相对湿度所需除去的湿量。空调房间或区域的夏季计算得热量，应根据下列各项确定:1通过维护结构传入的热量；2透过外窗进入的太阳辐射热量；3人体散热量；4照明散热量；5设备、器具、管道及其他内部热源的散热量；6食品或物料的散热量；7渗透空气带入的热量；8伴随各种散湿过程产生的潜热量。空调热负荷的组成：1围护结构的耗热量；2加热由门窗

11、缝隙渗入室内的冷空气的耗热量；3加热由门、孔洞及相邻房间侵入的冷空气的耗热量；4.水分蒸发的耗热量；5.加热由外部运入的冷物料和运输工具的耗热量；6.通风耗热量；7.最小负荷班的工艺设备散热量；8.热管道及其他热表面的散热量；9.热物料的散热量；10.通过其他途径散失或获得的热量。 注：1.不经常的散热量，可不计算。 2.经常而不稳定的散热量，应采用小时平均值。2.1 室内外空气的空调设计参数2.1.1 室外计算参数青岛经纬度：北纬36.06度，东经120.33度。大气压力（hPa）：冬季101.69，夏季99.720。夏季空调室外日平均温度27.2，空调室外干球温度29，湿球温度26，室外平

12、均风速4.90m/s。冬季空调计算温度-9.00，空调相对湿度64%，最多向平均风速6.5m/s。表21 室外计算温度冬季夏季空调室外 计算温度温度采暖计算温度室外干球 温度室外湿球 温度-9.00-6.0029.0026.002.1.2 室内设计参数新风量的规定如下：办公室 30m/h.人休息室 30 m/h.人营业大厅 20 m/h.人其他 30 m/h.人表22 室内计算参房 间 名 称夏季冬季新风量（m/h.人）噪声dB(A)干球温度（）相对温度（%）干球温度（）相对湿度（%）营业厅266020502050办公室266020503045会议室、接待室266020503045活动室266

13、020503045准备室、休息处26602050304522 建筑物维护结构2.2.1围护结构的热工性能表23 建筑物围护结构热工性能建筑物名称：青岛行业协会大楼围护类型名称传热系数(w/.)(夏/冬)传热衰减传热延迟(h)外门木(塑料)框双层玻璃门2.5/2.500外墙混凝土空心砖块（钢丝网架聚苯板）0.55/0.550.526.51外窗PA断桥铝合金辐射率0.25Low-E中空玻璃(氩气9mm)2.2/2.20.00000屋面钢筋砼板(聚苯板)0.49/0.490.1913.38青岛属于寒冷地区，所选用外墙传热系数基本符合公共建筑节能规范要求。2.3 空调房间的冷负荷2.3.1 外墙和屋面

14、传热冷负荷计算外墙或屋面传热形成的计算时刻冷负荷Q(W)，按下式计算：Q=KFt- (式2-5)式中：F计算面积，； 计算时刻，点钟； -温度波的作用时刻，即温度波作用于外墙或屋面外侧的时刻， 点钟； t-作用时刻下，通过外墙或屋面的冷负荷计算温差，简称负荷温差，。2.3.2 外窗传热冷负荷计算通过外窗温差传热形成的计算时刻冷负荷Q按下式计算：Q=KFt （式2-6）式中：t计算时刻下的负荷温差，；K传热系数。2.3.3 外窗太阳辐射冷负荷透过外窗的太阳辐射形成的计算时刻冷负荷Q，应根据不同情况分别按下列各式计算：1.当外窗无任何遮阳设施时 Q=FCsCaJw (式2-7)式中：Jw计算时刻下

15、太阳总辐射负荷强度,W/；2.当外窗只有内遮阳设施时 Q=FCsCaCnJw （式2-8） 式中：Jw计算时刻下太阳总辐射负荷强度,W/；3.当外窗只有外遮阳板时 Q=F1Jn+FJnnCsC (式2-9) 注：对于北纬27度以南地区的南窗， 可不考虑外遮阳板的作用，直接按(式2-4)计算。 4.当窗口既有内遮阳设施又有外遮阳板时 Q=F1Jn+FJnnCsCnCa (2-10)式中 Jn计算时刻下，标准玻璃窗的直射辐射照度，W/； Jnn计算时刻下，标准玻璃窗的散热辐射照度，W/； F1窗上收太阳直射照射的面积； F外窗面积（包括窗框、即窗的墙洞面积） Ccl、CclN冷负荷系数（CclN为

16、北向冷负荷系数），无因次，按纬度取值； Ca窗的有效面积系数； Cs窗玻璃的遮挡系数； Cn窗内遮阳设施的遮阳系数； 注：对于北纬27度以南地区的南窗， 可不考虑外遮阳板的作用，直接按（式2.5)计算2.3.4 人体冷负荷人体显热散热形成的计算时刻冷负荷Q，按下式计算： Q=nq1CclrCr （式2-11）式中：Cr群体系数； n计算时刻空调房间内的总人数； q1一名成年男子小时显热散热量，W； Cclr人体显热散热冷负荷系数。2.3.5 灯光冷负荷 照明设备散热形成的计算时刻冷负荷Q，应根据灯具的种类和安装情况分别按下列各式计算：1.白只灯和镇流器在空调房间外的荧光灯 Q=1000n1NX

17、-T （式2-12）2.镇流器装在空调房间内的荧光灯 Q=1200n1NX-T （式2-13）3.暗装在吊顶玻璃罩内的荧光灯 Q=1000n0NX-T （式2-14） 式中：N照明设备的安装功率，kW； n0考虑玻璃反射，顶棚内通风情况的系数，当荧光灯罩有小孔， 利用自然通风散热于顶棚内时，取为0.5-0.6，荧光灯罩无通风孔时，视顶棚内通风情况取为0.6-0.8； n1同时使用系数，一般为0.5-0.8； T 开灯时刻，点钟； -T从开灯时刻算起到计算时刻的时间，h； X-T-T时间照明散热的冷负荷系数。表2-4 照明功率密度建筑类别房间类别照明功率密度（w/）办公建筑普通办公室11高档办公

18、室18会议室11走廊5其他11宾馆建筑普通客房15高档客房13会议室，多功能厅18商场建筑一般商场12高档商场192.3.6设备冷负荷热设备及热表面散热形成的计算时刻冷负荷Q，按下式计算： Q=qs X-T （式2-15）式中： T 热源投入使用的时刻，点钟； -T 从热源投入使用的时刻算起到计算时刻的时间，； X-T -T时间设备、器具散热的冷负荷系数； qs 热源的实际散热量，W。电热、电动设备散热量的计算方法如下：1.电热设备散热量 qs =1000 n1n2n3n4N (式2-16) 2.电动机和工艺设备均在空调房间内的散发量 qs =1000n1aN (式2-17) 3.只有电动机在

19、空调房间内的散热量 qs =1000 n1a(1-)N (式2-18) 4.只有工艺设备在空调房间内的散热量 qs =1000 n1aN (式2-19) 式中：N设备的总安装功率，kW； 电动机的效率； n1同时使用系数，一般可取0.5-1.0； n2利用系数，一般可取0.7-0.9； n3小时平均实耗功率与设计最大功率之比，一般可取0.5左右； n4通风保温系数； a输入功率系数。表2-5 电器设备功率建筑类别房间类别电器设备功率（w/）办公建筑普通办公室20高档办公室13会议室5走廊0其他5宾馆建筑普通客房20高档客房13宾馆建筑会议室，多功能厅5商场建筑一般商场13高档商场132.3.7

20、 渗透空气显热冷负荷1.渗入空气量的计算(1) 通过外门开启渗入室内空气量G1(kg/h)，按下式估算： G1=n1V1 pw (式2-20)式中：n1小时人流量； V1外门开启一次的渗入空气量，m3/h； pw夏季空调室外干球温度下的空气密度，kg/m3。(2) 通过房间门、窗渗入空气量G2(kg/h)，按下式估算： G2=n2V2pw （式2-21）式中：n2每小时换气次数； V2房间容积，m3。2.渗透空气的显冷负荷Q(W)，按下式计算： Q=0.28G(tw-tn) （式2-22） 式中：G单位时间渗入室内的总空气量，kg/h； tw夏季空调室外干球温度，； tn室内计算温度，。2.3

21、.8 食物的显热散热冷负荷 进行餐厅冷负荷计算时，需要考虑食物的散热量。食物的显热散热形成的冷负荷，可按每位就餐客人8.7W考虑。2.3.9 伴随散湿过程的潜热冷负荷1.人体散湿和潜热冷负荷(1) 人体散湿量按下式计算 D=0.001ng （式2-23）式中：D散湿量，kg/h； g1名成年男子的小时散湿量，g/h。 群体系数。(2) 人体散湿形成的潜热冷负荷Q(W)，按下式计算： Q=nq2 （式2-24）式中：q2一名成年男子小时潜热散热量，W； 群体系数。2.渗入空气散湿量及潜热冷负荷(1) 渗透空气带入室内的湿量(kg/h)，按下式计算： D=0.001G(dw-dn) （式2-25）

22、(2) 渗入空气形成的潜热冷负荷(W)，按下式计算： Q=0.28G(iw-in) （式2-26） 式中：dw室外空气的含湿量，g/kg； dn室内空气的含湿量，g/kg； iw室外空气的焓，kJ/kg； in室内空气的焓，kJ/Kg。3.食物散湿量及潜热冷负荷(1) 餐厅的食物散湿量(kg/h)，按下式计算： D=0.0115n （式2-27）式中：n就餐总人数。(2) 食物散湿量形成的潜热冷负荷(W)，按下式计算： Q=8.7n 式2-28）4.水面蒸发散湿量及潜热冷负荷(1) 敞开水面的蒸发散湿量(kg/h)，按下式计算： （式2-29）式中：A蒸发表面积，； a不同水温下的扩散系数；

23、v蒸发表面的空气流速； Pqb相应于水表面温度下的饱和空气的水蒸气分压力； Pq室内空气的水蒸气分压力； B标准大气压，101325Pa；2.4 新风负荷2.4.1新风量的计算新风量的确定由人均风量乘以人数确定 G=FL/n （式2-30）式中：G新风量，m/h；n人均面积，m/人；L人均新风量，m/h人；F房间面积，m。不同使用性质房间的n值如下：表2-6 人均占有面积建筑类别房间类别人均占有的使用面积（/人）办公建筑普通办公室4高档办公室8会议室2.5走廊50其他20宾馆建筑普通客房15高档客房30会议室，多功能厅2.5商场建筑一般商场3高档商场4空调系统的新风量是指冬夏季设计工况下应向空

24、调房间提供的室外新鲜空气量，它的大小与室内空气品质和能量的消耗有关。一般原则为：1满足卫生要求：一般是以稀释室内产生的CO2,使室内CO2的浓度不超过1000ppm为基准，由此确定常态下的每人新风量。在实际工程中可按现行设计规范GBJ10-87规定采用。 对于人员密集和居留时间短暂的建筑物（如会堂、体育馆），新风量所形成的冷负荷比例甚高，确定新风量是尤其要慎重。但对于办公室和旅馆客房新风量实际采用的数值比我国现行规范要大。 如办公室一般采用2530 m/ (人h)；旅馆则按等级而异，高级别的客房可用50 m/ (人h)。近年来，国外根据对室内空气品质的研究进展提出新风量的确定应按人的因素（不以

25、CO2为标准）和客房的因素（建材散发的有害物）两者计算，这是值得注意的问题。2补充局部排风量当空调房间内有排风柜等局部排风装置时，为了不使房间产生负压，在系统中必须有相应的新风量来补偿排风量。3保证空调房间的正压要求为防止外界未经处理的空气渗入房间，干扰室内空调参数，在空调系统中利用一定量的新风来保持房间的正压（室内空气压力房间周围的），这部分与新风量相当的空气量在正压作用下有房间门窗缝隙等不严密处渗透出去。这部分渗透空气量的大小由房间的正压、窗户结构形成的缝隙状况（缝隙的面积和阻力系数）所决定的。普通空调系统室内正压可取510帕。在实际工程设计中，新风量也可按总送风量的百分数来设计，一般规定

26、不小于10%表2-7 人均新风量建筑类型与房间名称建筑类型与房间名称建筑类型与房间名称新风量m/(h人)旅游旅馆餐厅，宴会厅多，功能厅5星级30旅游旅馆餐厅，宴会厅多，功能厅4星级25旅游旅馆餐厅，宴会厅多，功能厅3星级20旅游旅馆餐厅，宴会厅多，功能厅2星级15旅游旅馆大堂，四季厅45星级10旅游旅馆商业 服务45星级20旅游旅馆商业 服务23星级10旅游旅馆美容，理发康乐设施30旅店客房一三级30旅店客房四级20文化娱乐影剧院，音像厅20文化娱乐游戏厅，舞厅30文化娱乐酒吧，咖啡厅10文化娱乐体育馆20文化娱乐商场，书店20文化娱乐饭馆餐厅20文化娱乐办公302.4.2新风负荷的计算根据室

27、外温湿度和新风处理到室内等焓状态、湿度的点90%点，确定新风负荷。在焓湿图上确定室外W点和L点，新风处理过程为WL过程，如下图：图2-1 新风处理过程由公式： W （式2-31）式中 K 维护结构的传热系数 ，W/; F 维护结构的面积，； 冬季室内计算温度，; 冬季室外计算温度，; 维护结构的温差修正系数，; 冷风渗透耗热量的确定：可按下式计算 W （式2-32） 式中 V渗入室内的总空气量 ； 供暖室外计算温度下的空气密度 /； 冷空气的定压比热. 冷风侵入耗热量的确定：同样可按下式计算 W （式2-33)2.5 空调房间的热负荷1.最小热负荷的确定与冷负荷计算时的最小经济热阻相同。2.维

28、护结构的基本耗热量的确定：可按下式计算： W （式2-34）式中：K维护结构的传热系数， W/.; F维护结构的面积，； 冬季室内计算温度，;冬季室外计算温度，; 维护结构的温差修正系数，;3.冷风渗透耗热量的确定：可按下式计算 W （式2-35）式中：V渗入室内的总空气量 ； 供暖室外计算温度下的空气密度 /； 冷空气的定压比热4.冷风侵入耗热量的确定：同样可按下式计算 W （式2-36）负荷计算结果见附录一、附录二第3章 空调方案的确定及技术经济分析3.1 空调方案的技术经济性能分析随着我国改革开放的迅速发展，空调技术日新月异，尤其是市场经济促使空调设备得到了空前的发展，各种新技术、新设备

29、层出不穷。具体到空调冷热源系统，各种型式的电制冷机组、溴化锂吸收式机组、热泵机组、蓄冷设备等，品种繁多，各有特色。采用经济分析的方法，客观、全面、直观地综合评价各种方案的技术经济性，以辅助设计人员及用户决策，显然是很有益处的。空气调节系统一般由空气处理设备和空气输送管道以及空气分配装置所组成，根据需要，它有多种不同形式。在工程上考虑到建筑物的用途和性质，热湿负荷的特点，温湿度调节和控制的要求，空调机房的面积和位置，初投资和运行维修费用等诸多因素，应选择合理的空调系统空调系统一般由空气处理设备和空气输送管道以及空气分配装置所组成，根据需要，它能组成许多不同形式的系统。1按空气处理设备的设置情况分

30、类（1）集中系统 集中系统所有的空气处理设备都设在一个集中的空调机房内。（2）半集中系统 除了空调机房外，半集中系统还设有分散在各房间的二次设备（又称末端设备），其中多半设有冷热交换装置（即二次盘管），他的功能主要是在空气进入房间之前，对来自集中处理设备的空气作进一步处理，例如诱导空调系统就属于半集中系统。（3）全分散系统 这种机组把冷热源和空气处理，输送设备集中设置在一个箱体内，形成一个紧凑的空调系统。可以按照需要，灵活而分散的设置在房间内，因此局部机组不需要集中机房。2 按负担室内负荷所用的介质种类分类（1）全空气系统 指空调房间的室内负荷全部负荷由经过处理的空气来负担的空调系统。但由于空

31、气的比热小，需要用较多的空气才能达到消除余热余湿的目的，因此要有较大断面的风道或较高的风速。（2）全水系统 空调房间的热湿负荷全靠水作为冷热介质来负担。由于水的比热比空气大，所以在相同条件下只需较小的水量，从而解决管道所占空间大的问题。但是，仅靠水来消除余热余湿，并不能解决房间通风换气问题，因而不通常单独采用这种方法。（3）空气水系统 随着空调装置的广泛使用，大型建筑物设置空调系统的场合愈睐愈多，全靠空气来负担负荷，将占用较多的建筑空间，因此可以使用空气和水来负担室内负荷。（4）冷剂系统 这种系统是将制冷系统的蒸发器直接放在室内来吸收余热余湿。这种方式通常用于分散安装的空调机组，但由于冷剂管道

32、不便于长距离输送，因此这种系统不宜作为集中空调系统使用。3根据集中空调系统处理的空气来源分类（1）封闭式系统 他处理的空气全部来空调房间本身，没有室外空气补充，全部为再循环空气。这种系统冷热消耗量最省，但卫生效果差。适用于战时的地下庇护场所等战备工程以及很少有人进出的仓库。（2）直流式系统 它所处理的空气全部来自室外空气，室外空气经处理后送入室内，然后全部排除室外，这种系统用于不允许采用回风的场合，如放射性实验室。（3）混合式系统 以上二种系统可见，封闭系统不能满足卫生要求，直流式经济上不合理，所以两者只能在特定情况下使用，对于大多数场合，往往需要综合两者的利弊，采用一部分回风的系统。经济又合理。表3-1 各种空调系统使用指标概括比较集中式系统半集中式系统分散式系统项目单风管定风量变风量风机盘管诱导器单元式或房间空调器初投