某办公楼中央空调系统毕业设计全文

第一章 工程概况 1.1 建筑说明湖北科技学院办公楼位于湖北省咸宁市，地处夏热冬冷区，总建筑面积为10012，其中空调面积为5114.7。建筑总高度为12米，地上三层为办公用房以及会议室，每层层高均为4米。工程设计范围为13层空调与采暖设计，空调系统的设计满足室内工作人员对温度，湿度和新风的要求即可，为舒适性空调。1.2 维护结构性能参数 外墙类型（自内至外）：370mm页岩烧结多孔承重砖：K370=1.191W/（m2）取2%的销键作用的影响，则:K370=1.191W/（m2）1.02=1.22 W/（m2）；内墙类型：20 mm水泥砂浆+240mm砖墙+20mm水泥砂浆，K=1.974W/（m2.K）；屋面类型：内粉刷（20mm）+钢筋混凝土（35mm）+水泥砂浆（20mm）+隔气层（5mm）+水泥膨胀珍珠岩350（200mm）+水泥砂浆（20mm）+卷材防水（5mm）+砾砂外表层（5mm），K=0.49W/（m2.K）。 楼板材料：7mm五夹板+370mm热流向下（水平、倾斜）60mm以上+80mm钢筋混凝土+25mm水泥砂浆+25mm大理石，K=0.508 W/（m2K）； 外窗类型：PVC框+Low-E中空玻璃6+12A+6遮阳型，传热系数2.444 W/（m2.K）自身遮阳系数0.55，内遮阳系数0.60，有外遮阳；.外门系列：节能外门，传热系数3.02 W/（m2.K）；内门系列：木框夹板门，传热系数2.504 W/（m2.K）； 另外卫生间门窗玻璃均采用磨砂玻璃。窗高1800mm，窗台高900mm。维护结构热工性能参数如下表：表1-1 维护结构热工性能参数围护名称材料层厚度传热系数总衰减倍数总延迟时间(h)内表面放热内表面放热热惰性指标传热阻(mm)(W/m2)衰减倍数延迟时间(h)(m2/W)外墙370.01.2271.2513.201.301.303.6280.82内墙280.01.9746.784.901.402.103.400.51内门-2.504-0.40地面500.00.508-1.97外窗-2.444-0.41外门-3.02-0.33屋面310.00.4935.0304.882.04第二章 空调负荷计算2.1 设计参数2.1.1 室外设计计算参数 台站位置：北纬 3037 东经11408 海拔高度：23.3m 大气透明度的等级为4 表2-1 室外设计计算参数 大气压力空调室外干球温度室外湿球温度相对湿度室外平均风速夏季1001.7hPa35.228.279%2.6m/s冬季1023.3hPa-676%2.7m/s2.1.2 室内设计计算参数 参考公共建筑节能设计标准，确定各房间的设计参数如下表：表2-2 室内设计计算参数 房间类别空调温度相对湿度新风量人员密度照明功率密度值设备功率密度值噪声夏季冬季夏季冬季M/hp人/W/W/dB（A)会议室261860%50%300.535340办公室261860%50%300.220540注：室内空气压力稍高于室外大气压。2.2 冷负荷的计算空调房间冷负荷的组成：通过围护结构传入室内的热量、透过外窗进入室内的太阳辐射热量、人体散热量、照明散热量、设备、器具、管道及其他室内热源的散热量、食品或物料的散热量、渗透空气带入室内的热量和伴随各种散湿过程产生的潜热量以及新风负荷。3.2.2房间湿负荷的构成空调房间的散湿量由下列各项散湿量组成：人体散湿量、渗透空气带入室内的湿量、化学反应过程的散湿量、各种潮湿表面、液面或液流的散湿量、食品或其他物料的散湿量、设备散湿量。 2.2.1 透过玻璃窗的日射得热冷负荷无外遮阳玻璃窗的日射冷负荷公式： 式中QC各小时的日射冷负荷（W） 包括窗框的窗的面积（） 窗的有效面积系数 单层钢窗0.85，双层钢窗0.75 窗玻璃修正系数 窗的内遮阳的遮阳系数 窗的日射得热量得最大值 （W/） 冷负荷系数 2.2.2 玻璃窗传热的冷负荷玻璃窗传热的冷负荷计算公式如下： 式中Q玻璃窗传热的冷负荷 玻璃窗传热系数的修正系数 窗玻璃的传热系数 W/（C) 夏季室外逐时温差 其中= 室外温度逐时变化系数 夏季空气调节室外计算日平均温度 室内计算温度 2.2.3 墙体的冷负荷 外墙冷负荷的计算公式如下： 式中 Qw外墙计算时间的冷负荷 外墙的传热系数 W/（C) 外墙的面积 外墙或屋面的逐时冷负荷的计算温度 地点修正值 外表面放热系数修正值 吸收系数修正值 内墙冷负荷的计算公式： 式中Q内墙冷负荷 邻室平均温度与夏季空气调节计算日平均温度的差值，这里取2 2.2.4 照明的冷负荷 照明设备散热形成的计算时刻的冷负荷,计算公式 式中T开灯时刻（点钟） 照明散热的冷负荷系数 照明设备的散热量对于荧光灯 式中 N照明设备的安装功率 （KW) 同时使用系数，一般为0.50.8;这里取0.7 整流器消耗功率的系数，挡在吊顶内时取1.0 安装系数，明装1.0 2.2.5电子设备散热形成的冷负荷电子设备和驱动设备均在房间内，采用以下公式： 式中：QM设备的总安装功率，kWn1同时使用系数，一般可取0.5-1.0n2安装系数，一般可取0.7-0.9n3电动机的负荷系数，一般可取0.40.5nM电子设备的安装功率电动机效率，一般可取0.80.9 CCLM电动设备和用具散热的冷负荷系数，本空气调节供冷系统为不连续运行，故由相关规定取CCLM =1.0 2.2.6人体的冷负荷 人体的显热散热形成的计算时刻冷负荷公式： 式中人体的显热散热量 （W) 人体显热散热量的冷负荷系数 其中 n为房间内的总人数；为群集系数；为每名成年男子的显热散热量。 2.2.7 玻璃幕墙的冷负荷 玻璃幕墙的日射冷负荷计算公式如下： 式中为自身遮阳系数;为内遮阳系数。 2.2.8 新风冷负荷通入新风的全热冷负荷的计算公式为 式中新风全热冷负荷 夏季室外空调计算干球温度下密度，这里可取1.16kg/m 室外空气焓值 室内空气焓值 2.2.9 各房间冷负荷的计算结果根据以上负荷计算依据，借助EXCEL的数据处理功能，对该建筑的每一层每一个房间进行了典型日的逐时冷负荷计算，并由天正暖通8.5计算得出各房间冷负荷，详细结果见附录一。该建筑夏季总冷负荷逐时参数如下表：表2-3 夏季总冷负荷逐时参数8：009：0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:0019:00 夏季湿负荷87.3487.3487.3487.3487.3487.3487.3487.3487.3487.3487.3487.34室内冷负荷 新风冷负荷 总冷指标121.7125.3128.4130.4132.3133.7135.2136.4137.4130.3119.5116.4 总冷负荷注：各项参数的单位为，冷负荷W、冷指标W/、湿负荷g/h、湿指标、新风量M/h 。（下文没注明单位处与此相同） 根据附录一可知，该工程的最大冷负荷时刻为16:00，各房间夏季最大负荷时刻的冷负荷参数见下表：表2-4 各房间夏季冷负荷参数房间工程负荷最大值时刻(16:00)的各项负荷值总冷负荷新风冷负荷室内冷负荷室内湿负荷总冷指标新风冷指标总湿指标新风量WWWkg/hW/W/kg/hM/h一层1001会议室23667.514124.89542.73.07250.4149.50.1814101002办公室11013571053031.2116.560.40.075701003办公室4153.41803.22350.20.38131.957.20.071801004办公室139467513.26432.81.68110.759.60.077501005办公室13277.97513.25764.71.6810861.10.077501006办公室139467513.26432.81.68110.759.60.077501007办公室12431.857106721.81.2131.660.40.075701008会议室22322.314124.88197.53.07236.2149.50.1814101009办公室3680.51803.21877.30.38116.857.20.071801010办公室8843.64808.54035.11.0174801011办公室6845.53906.92938.60.82108.7620.073901012办公室6807.23906.92900.30.82108.1620.073901013办公室6845.53906.92938.60.82108.7620.073901014办公室8397.64808.53589.11.01106.460.90.074801015会议室3550323140.712362.35.06231.61510.1823101016办公室8380.74808.53572.21.01106.260.90.074801017办公室6845.53906.92938.60.82108.7620.073901018办公室6807.23906.92900.30.82108.1620.073901019办公室6845.53906.92938.60.82108.7620.073901020办公室8776.14808.53967.61.01111.260.90.07480二层2001会议室23457.914124.89333.13.07248.2149.50.1814102002办公室10729.757105019.71.2113.560.40.075702003办公室3586.11803.21782.90.38113.857.20.071802004办公室13685.87513.26172.61.68108.659.60.077502005办公室13023.97513.25510.71.68105.961.10.077502006办公室13685.87513.26172.61.68108.659.60.077502007办公室40591803.22255.80.38128.957.20.071802008办公室11621.557105911.51.212360.40.075702009会议室22039.114124.87914.33.07233.2149.50.1814102010办公室3586.11803.21782.90.38113.857.20.071802011办公室8680.64808.53872.11.0111060.90.074802012办公室6715.43906.92808.50.82106.6620.073902013办公室6677.13906.92770.20.82106620.073902014办公室6715.43906.92808.50.82106.6620.073902015办公室8234.74808.53426.21.01104.460.90.074802016会议室35186.423140.712045.75.06229.51510.1823102017办公室8217.84808.53409.31.01104.260.90.074802018办公室6715.43906.92808.50.82106.6620.073902019办公室6677.13906.92770.20.82106620.073902020办公室6715.43906.92808.50.82106.6620.073902021办公室8613.14808.53804.61.01109.260.90.074802022办公室40591803.22255.80.38128.957.20.07180三层3001会议室23895.514124.89770.73.07252.9149.50.1814103002办公室11167.357105457.31.2118.260.40.075703003办公室3731.91803.21928.70.38118.557.20.071803004办公室14269.37513.26756.11.68113.259.60.077503005办公室13593.57513.26080.31.68110.561.10.077503006办公室14269.37513.26756.11.68113.259.60.077503007办公室4204.91803.22401.70.38133.557.20.071803008办公室12059.157106349.11.2127.660.40.075703009会议室22476.714124.88351.93.07237.8149.50.1814103010办公室3731.91803.21928.70.38118.557.20.071803011办公室90464808.54237.51.01114.760.90.074803012办公室7007.13906.93100.20.82111.2620.073903013办公室6968.83906.93061.90.82110.6620.073903014办公室7007.13906.93100.20.82111.2620.073903015办公室8600.14808.53791.61.0110960.90.074803016会议室35896.323140.712755.65.06234.21510.1823103017办公室8583.24808.53774.71.01108.860.90.074803018办公室7007.13906.93100.20.82111.2620.073903019办公室6968.83906.93061.90.82110.6620.073903020办公室7007.13906.93100.20.82111.2620.073903021办公室8978.54808.541701.01113.860.90.074803022办公室4204.91803.22401.70.38133.557.20.07180总计.1137.478.60.1401402.3 冬季热负荷的计算 对于民用建筑，冬季热负荷包括两项：围护结构的耗热量和由门窗缝隙渗透入室内的冷空气耗热量。其中围护结构的耗热量包括围护结构的基本耗热量和围护结构的附加耗热量。2.3.1 围护结构基本耗热量 通过围护结构的基本耗热量计算公式： 式中基本耗热量,W K传热系数,W/() F计算传热面积, 冬季室内设计温度, 采暖室外计算温度, 温差修正系数2.3.2 围护结构附加耗热量 通过围护结构的附加耗热量计算公式： 式中Q考虑各项附加后，某围护的耗热量 某围护的基本耗热量 朝向修正 风力修正 两面外墙修正 房高附加2.3.3 各房间热负荷计算结果根据以上负荷计算依据，借助EXCEL的数据处理功能，对该建筑的每一层每一个房间进行了热负荷得计算，并由天正暖通8.5计算得出各房间热负荷。表2-5 各房间冬季热负荷参数房间新风热负荷W总热负荷W总热指标W/总湿负荷kg/h湿指标kg/hm2新风量m3/h一层1001会议室18028.521337.6225.8-8.39-0.0914101002办公室7288.110777.7114-3.39-0.045701003办公室2301.53265.5103.7-1.07-0.031801004办公室9589.612988.7103.1-4.46-0.047501005办公室9589.612708.9103.3-4.46-0.047501006办公室9589.612988.7103.1-4.46-0.047501007办公室7288.110765.6113.9-3.39-0.045701008会议室18028.521352225.9-8.39-0.0914101009办公室2301.53269.6103.8-1.07-0.031801010办公室6137.48982.7113.8-2.85-0.044801011办公室4986.66360.5101-2.32-0.043901012办公室4986.66341100.7-2.32-0.043901013办公室4986.66360.5101-2.32-0.043901014办公室6137.47863.199.7-2.85-0.044801015会议室29536.132437.4211.6-13.74-0.0923101016办公室6137.47863.199.7-2.85-0.044801017办公室4986.66360.5101-2.32-0.043901018办公室4986.66341100.7-2.32-0.043901019办公室4986.66360.5101-2.32-0.043901020办公室6137.48982.7113.8-2.85-0.04480二层2001会议室18028.520531.8217.3-8.39-0.0914102002办公室7288.19995.3105.8-3.39-0.045702003办公室2301.53008.895.5-1.07-0.031802004办公室9589.611972.195-4.46-0.047502005办公室9589.611716.595.3-4.46-0.047502006办公室9589.611972.195-4.46-0.047502007办公室2301.52999.395.2-1.07-0.031802008办公室7288.19789.2103.6-3.39-0.045702009会议室18028.520565.6217.6-8.39-0.0914102010办公室2301.53008.895.5-1.07-0.031802011办公室6137.48322.3105.5-2.85-0.044802012办公室4986.6582892.5-2.32-0.043902013办公室4986.65808.592.2-2.32-0.043902014办公室4986.6582892.5-2.32-0.043902015办公室6137.47202.791.3-2.85-0.044802016会议室29536.131152.7203.2-13.74-0.0923102017办公室6137.47202.791.3-2.85-0.044802018办公室4986.6582892.5-2.32-0.043902019办公室4986.65808.592.2-2.32-0.043902020办公室4986.6582892.5-2.32-0.043902021办公室6137.48322.3105.5-2.85-0.044802022办公室2301.52999.395.2-1.07-0.03180三层3001会议室18028.521582.7228.4-8.39-0.0914103002办公室7288.111020116.6-3.39-0.045703003办公室2301.53350.4106.4-1.07-0.031803004办公室9589.613378.7106.2-4.46-0.047503005办公室9589.613089.3106.4-4.46-0.047503006办公室9589.613378.7106.2-4.46-0.047503007办公室2301.53350.4106.4-1.07-0.031803008办公室7288.110842.3114.7-3.39-0.045703009会议室18028.521582.7228.4-8.39-0.0914103010办公室2301.53350.4106.4-1.07-0.031803011办公室6137.49203.5116.6-2.85-0.044803012办公室4986.66530.1103.7-2.32-0.043903013办公室4986.66510.6103.3-2.32-0.043903014办公室4986.66530.1103.7-2.32-0.043903015办公室6137.48083.9102.5-2.85-0.044803016会议室29536.132864.5214.4-13.74-0.0923103017办公室6137.48083.9102.5-2.85-0.044803018办公室4986.66530.1103.7-2.32-0.043903019办公室4986.66510.6103.3-2.32-0.043903020办公室4986.66530.1103.7-2.32-0.043903021办公室6137.49203.5116.6-2.85-0.044803022办公室2301.53350.4106.4-1.07-0.03180合计.1.4122.9-238.71-0.0540140第三章 空调系统方案的确定 3.1空调系统形式的选择 空气调节系统一般均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。在工程上应考虑建筑的用途和性质、热湿负荷特点、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许多方面的因素，选定合理的空调系统。 空调系统可以按空气处理的设置情况分为集中系统、半集中系统、全分散系统；按负担室内负荷所用的介质种类可分为全空气系统、全水系统、空气水系统、冷剂系统；按集中式空调系统处理的空气来源可分为封闭式系统、直流式系统、混合式系统。在常用的中央空调设计中，一般大空间建筑物采用集中式空调系统，而小空间建筑物一般采用风机盘管加新风系统，这两种空调系统在设计中应用广泛，适应面广，故在实际空调系统中较多采用。集中式和风机盘管加独立新风空调方式的比较：比较项目集中式风机盘管加新风设备布置与机房1. 空调与制冷设备可以集中布置在机房2. 机房面积较大3. 有时可以布置在屋顶上 1. 只需要新风空调机房面积2. 风机盘管可以安装在空调房间里3. 分散布置，敷设各种管线较麻烦节能和经济1. 可以根据室外气象参数变化实现全年多工况节能运行2. 对热湿负荷不一致或室内参数不同的多房间不经济3. 部分房间停止空调，系统仍运行，不经济1. 灵活性大，节能效果好2. 盘管可冬夏兼用，内壁结垢，降低传热效率3. 无法实现全年多工况调节风管系统1. 空调送回风管系统复杂，布置困难2. 支风管和风口过多时不易平衡1 放室内时，不接送、回风管；2 当系统和新风系统联合使用时，新风量较小维护运行空调与制冷设备集中在机房内，便于管理和维修布置分散，维护与管理不便，系统复杂，易漏水温湿度 控制可严格控制温度和相对湿度室内要求严格时，难以满足要求。空气过滤与净化可以采用初效、中效和高效过滤器，满足室内空气清洁的不同要求。采用喷水室时，水与空气直接接触，易受污染，须经常换水过滤性能差，室内清洁度要求较高时难以满足消声隔震可以有效的采取消声和隔震措施必须采用低噪声风机，才能保证室内要求风管互相串通空调房间之间有风管连通，使各个房间互相污染。当发生火灾时会通过风管迅速蔓延各个房间之间不会互相污染使用寿命使用寿命长使用寿命长安装设备和风管安装工程量大，周期长安装投产快 通过以上的两种空调系统的比较，可以对空调系统的有初步的认识。结合实际的空调建筑可以看出在大空间的空调房间一般都采用集中式空调系统，大空间要求的室内空气参数相同，集中式空调可以实现全年多工况节能运行调节，达到经济的效果：在一些写字楼和办公楼的空调房间普遍采用风机盘管加新风的空调方式，风机盘管可独立调节室温，各空调房间互相不影响。该空调建筑为一办公建筑，三层楼均为办公室以及会议室，对于这类建筑如采用集中式系统，则风管管径很大，又要穿越墙壁，对防火、消声和防震均不利，且不利施工，而且各房间空间小，所以能充分发挥风机盘管的特点，各房间能自动控制和调节室温，不影响其他房间的使用，减少运行费用，同时风机盘管可以暗装，便于室内装饰，故选用风机盘管加独立新风的空调方式。3.2空调及新风系统划分 空调区域划分原则：根据各空调房间的室内设计参数，减小各个房间相互的不利影响，以及初投资和运行成本来进行划分。本工程共三层，全部为办公室和会议室，室内设计参数相同，且位置比较集中，故整栋楼采用同一套空调系统。 新风系统划分：新风系统的送风方式采用分楼层水平式，每层单独设置一台新风机组，承担该层的新风负荷。新风经新风机组处理后直接送入室内。第四章 空气处理过程分析计算4.1 空气处理状态点的确定根据该建筑的建筑特点，末端空气处理过程采用风机盘管+独立新风系统（FC+）的形式。新风由新风机组处理到室内空气焓值，并直接送入室内，即新风与风机盘管并联送风。空气处理过程在焓湿图上的表示如下图，此处忽略风机温升对空调过程的影响。图4-1 夏季工况空气处理焓湿图 N室内状态点 W室外状态点 0送风状态点 L新风处理状态点 风机盘管处理状态点新风机组将室外新风处理到与室内空气等焓点，风机盘管将回风从点处理到点然后与状态的新风在室内大空间混合，达到送风状态点，再沿热湿比线达到房间状态点。其中，新风机组承担新风显热负荷和湿负荷，风机盘管承担室内人员、设备冷负荷和建筑维护结构冷负荷。混合焓湿图绘制过程：） 根据室内外设计参数确定点和点。） 点的确定：新风机组做与室内状态点等焓的露点送风，即室内状态点N的等焓线与相对湿度90%的交点就是新风机组处理后的状态点。） 点的确定：采用露点送风，热湿比线与的相对湿度线的交点就是送风状态点。） 点的确定：与的混风过程，为混合点，所以可由新风比确定点。4.2 送风量的计算 以1002办公室为例。已知该房间全热冷负荷为=5303W,湿负荷=1200g/h,新风量。应用天正暖通8.5绘制焓湿图，作N点等焓线与90%的相对湿度线的交点即为L，可知L点焓值为58.9kJ/kg。房间的热湿比为。过N点作热湿比线与90%的相对湿度线交于O点，可读出O点焓值为49.8kJ/kg，温度为18.6，则送风温差为7.4。再根据O点参数求出总送风量。总送风量：其中：室内总冷负荷，kW； 室内空气焓值，kJ/kg； 送风状态点焓值，kJ/kg。房间总送风量为。新风比，则，查焓湿图可知。 此系统为新风与风机盘管并联送风，则风机盘管的风量为： =1748-570=1178房间换气次数，满足办公室的换气次数要求。 其它各房间的计算方法与此相同，计算结果见下表。表4-1 各空调房间综合参数表房间室内冷负荷新风冷负荷室内湿负荷新风量总送风量风机盘管风量送风温差热湿比换气次数WWkg/hm3/hm3/hm3/hkJ/kgh-11001会议室9542.714124.83.071410270112917.9111907.11002办公室530357101.2570174811787.4159094.61003办公室2350.21803.20.381808496697.1222656.71004办公室6432.87513.21.68750201012607.6137854.01005办公室5764.77513.21.6875017299797.7123533.51006办公室6432.87513.21.68750201012607.6137854.01007办公室6721.857101.2570237218027.2201656.31008会议室8197.514124.83.07141021387288.296135.71009办公室1877.31803.20.381806404607.3177855.11010办公室4035.14808.51.0148012888087.5143834.11011办公室2938.63906.90.823909005107.6129013.61012办公室2900.33906.90.823908794897.7127333.51013办公室2938.63906.90.823909005107.6129013.61014办公室3589.14808.51.0148010886087.7127933.51015会议室12362.323140.75.06231030157058.587954.91016办公室3572.24808.51.0148010826027.7127333.41017办公室2938.63906.90.823909005107.6129013.61018办公室2900.33906.90.823908794897.7127333.51019办公室2938.63906.90.823909005107.6129013.61020办公室3967.64808.51.0148012667867.5141414.02001会议室9333.114124.83.071410264112317.9109447.02002办公室5019.757101.2570161910497.5150594.32003办公室1782.91803.20.381806014217.3168914.82004办公室6172.67513.21.68750190911597.6132273.82005办公室5510.77513.21.6875016058557.8118093.32006办公室6172.67513.21.68750190911597.6132273.82007办公室2255.81803.20.381808066267.2213706.42008办公室5911.557101.2570201514457.3177355.32009会议室7914.314124.83.07141020126028.392815.32010办公室1782.91803.20.381806014217.3168914.82011办公室3872.14808.51.0148012107307.6138023.92012办公室2808.53906.90.823908434537.7123303.32013办公室2770.23906.90.823908314417.7121623.32014办公室2808.53906.90.823908424527.7123303.32015办公室3426.24808.51.0148010285487.7122123.32016会议室12045.723140.75.06231028685588.685714.72017办公室3409.34808.51.0148010235437.7121523.32018办公室2808.53906.90.823908434537.7123303.32019办公室2770.23906.90.823908314417.7121623.32020办公室2808.53906.90.823908434537.7123303.32021办公室3804.64808.51.0148011776977.6135613.72022办公室2255.81803.20.381808066267.2