建环毕业项目设计方案

1 建环毕业项目设计方 案 确定空调系统的设计方案 计背景 计需求 本设计为蚌埠市一综合营业楼空调系统设计，以满足建筑空间内人舒适的生活、工作。利用该空调装置，将主要进行空调房间内气流组织 不同高度不同位置温湿度、不同区域内供冷量等调节控制，能够使不同功能的房间保持各自适宜的温度功能。 知资源 地理位置：蚌埠市 能源供应：，需自行制备空调系统冷冻水 空调区域及建筑条件：该建筑为十三层综合营业楼所用，其结构尺寸详见建筑条件图。 统方案分析 调系统分类 按空气处理设备的设置情况分，空调系统可分为： 1集中式系统：空气处理设备集中设置在空调机房内，空气处理后，由风管送入各房间 2分散式系统（局部系统）：将整体组装的空调器直接放在空调房间内或空 2 调房间附近，每个机组只供一个或几个小房间，或一个房间内放几个机组的系统。 3半集中式系统：集中处理部分或全部风量，然后送往各房间（或各区），在各房间（区）再进行处理的系统。包括集中处理新风，经诱导器（全空气或另加冷热盘管）送入室内或各室有风机盘管系统（即风机盘管与风道并用的系统）也包括分区机组系统等。 定系统方案 该中央空调系统，应在能够保证空调房间的舒 适性参数的基础上，容易控制，适用各个空调房间。在空调设备方面，在建筑的一二层，由于房间面积相对比较大，对于一楼的营业大厅以及二楼的商务间，若采用全空气系统，通过对风量的控制，可以实现对房间温度、负荷要求不同的房间进行精确的控制，但是全空气系统在系统比较小时统效率低，费用较高，因此考虑到经济性因此本设计选择使用了空气水风机盘管空调系统，这种系统属半集中式空调系统，风机盘管加新风空调系统还具有以下优点： 1：风机盘管系统的机组较小，不占用很大的空调房间，布置和安装都很方 便； 2：尤其适合作为本建筑空调系 统的是它具有良好的个别控制性，可以对不同空间做不同的空气处理；易于实现各个房间内不同的空调参数，利于对综合营业楼不同功能房间，对室温要求的不同而进行控制； 3：与自动控制系统结合，使风机盘管系统具有更好的使用和调节性能； 4：风机盘管系统的改造也较容易，适合实验装置可能发生的形式变化； 5：采用组合式空调机组作为新风处理机组，这样，满足了室内对新风的需求，保证室内良好的空气条件； 6：风机盘管系统噪声较小。在冷源和热源方面，夏季准备采用冷水机组为系统提供冷冻水，而冬季则利用四通阀，使空调机组达到供暖的 目的。 在机组类型方面，考虑改建筑为综合营业楼，要求制冷机组的震动和噪声等 3 级不能过高，螺杆式制冷压缩机组构造简单、体积小、易损件少、容积效率高，对湿压缩不敏感并且振动小噪声低，轴承寿命长，因此冷源采用螺杆式制冷机组。 在系统调节与控制方面，采用系统自动控制方式。通过中央中央监控系统对建筑内暖通空调各参数进行监控与管理。采用这种自动控制方式具有以下优点： 1：保证系统按预定的最佳方案运行，能耗和运行费用低； 2：保证室内达到所要求的条件； 3：系统运行安全、可靠，如防止空调系统动机运行时空调机组中盘管冻结； 4：管理人员少，劳动强度低。 综上所述，本设计最终确定的方案为空气 用螺杆式制冷机组提供冷源，放置于地下室。考虑到水力平衡，同楼层各末端装置以及竖直各立管都采用同程式布置。考虑楼顶风力的影响，以及蚌埠市当地空间面积充足，冷却塔置于地面上，这样也能减小系统阻力。 4 第 2章 空调负荷的计算 要设计参数 外气象参数 地点： 蚌埠 纬度： 32 57 海拔： 冬季大气压力： 冬季空调室外计算温度： 冬季空调室外计算相对湿度： 71% 夏季大气压力： 夏季空调室外空气计算温度： 夏季空调室外空气计算湿球温度： 夏季空调室外空气计算日平均温度： 夏季平均日较差： 夏季室外平均风速： s 内设计参数 表 内设计参数 房间使用性质 夏季 冬季 新风量人*3噪音NC(干球温度 相对湿度 气流速度m/s 干球温度 相对湿度 营业大厅 26 6070 8 35 45 10 2535 商务间 26 6070 8 35 45 20 2535 餐厅 26 6070 8 35 45 17 3540 5 办公室 24 6070 0 35 45 50 4050 宾馆客房 24 6070 0 35 45 50 3540 筑热工 负荷的计算 空调房间的冷负荷包括建筑围护结构传入室内热量 ( 这其中包括太阳辐射进入的热量和室内外空气温差经围护 结构传入的热量 ) 所形成的冷负荷 , 另外还要有人体散热形成的冷负荷 ,以及灯光照明散热形成的冷负荷和其它设备散热形成的冷负荷。 由于室内外温差和太阳辐射热的作用 , 通过围护结构传入室内的热量形成的冷负荷和室外气象参数 ( 太阳辐射热 ,室内外温度 ), 围护结构和房间的热工性能有关。传入室内的热量并不一定立即成为室内冷负荷。其中对流形成的得热量立即变成室内冷负荷，辐射部分的得热量经过室内围护结构的吸热 放热后，有时间的衰减和数量上的延迟。因此，必须采用相应的冷负荷系数。本设计中采用的是冷负荷系数法。 体计算步骤 主要应用的公式如下： （ 1） 外墙和屋面瞬变传热引起的冷负荷 ） = ） ） W ） 外墙和屋面瞬变传热引起的冷负荷的逐时值； 外墙 屋面 内墙 楼面 传热系数 (m ) (m ) (m ) (m ) 6 K 围护结构传热系数， 2 ； F 围护结构计算面积， 2m ； 室内计算温度 C; ） 外墙和屋面冷负荷计算温度的逐时值。 （ 2）、窗户 A 窗户瞬变传导得热形成的冷负荷 ） =w（ ） ） W ） 外墙和屋面瞬变传热引起的冷负荷的逐时值； 外玻璃窗传热系数， 2 ; 窗口计算面积， 2m ; 室内计算温度 C; t c （ ） 外玻璃窗冷负荷计算温度的逐时值。 B 透过玻璃窗的日射得热引起的冷负荷的计算方法 ） =s Q 有效面积系数； 窗口面积； 窗玻璃的遮阳系数； 窗玻璃的内遮阳系数； 最大日射得热因数； 窗玻璃的冷负荷系数。 （ 3）、室内热源散热引起的冷负荷 电动设备 Q s =1000n1 n2 N 电动设备的安装功率； 7 电动机效率； 利用系数； 电动机负荷系数； 同时使用系数。 电热设备的散热量 Q s=1000式中 考虑排风带走的热量系数；其他符号意义同前。 （ 4）、照明散热形成的冷负荷 荧光灯 )=1000n1 c( ) 灯具散热形成的冷负荷； 镇流器消耗功率系数； 灯罩隔热系数； 照明散热冷负荷系数。 （ 5）、人体散热形成的冷负荷 人体显热散热形成的冷负荷 Q c( )=qs c( ) 人体散热形成的冷负荷 不同室温和劳动强度成年男子显热散热量； n 室内全部人数； 群集系数； 人体显热散热 人体潜热散热形成的冷负荷 Qc= 人体潜热散热形成的冷负荷 不同室温和劳动强度成年男子潜热散热量； n, 同前式 负荷计 算所需基本数据 1. 室内 8 房间性质 人员密度（ 1 人 / ） 照明容量 ( W/ ) 大厅 （一层） 40 商务间（二层） 15 餐厅 （ 三 层） 20 办公室（四至六层） 11 客房 （七至十二层） 15 2. 围护结构尺寸 房间及功能 朝向 面积 外墙 窗 地面 一层大厅（办公室 营业收费大厅 财会室） 南 璃） 0 758 北 南 二层（商务用房 办公室 小会议室） 南 758 北 南 三层（宴会大厅 雅座） 南 58 北 南 四至五层（办公室 小会议室） 南 302 北 西 南 9 六层（办公室 小会议室） 南 51 北 南 七至十二层（客房 小会议室） 南 906 北 南 3. 房间功能、编号及基本参数（例） 房间及其功能 朝向 面积 外墙 窗 地面 101 北 02 04 北 60 南 璃） 0 东 西南 璃 ) 0 10 105 北 52 西 01 北 202 04 北 28 南 璃） 0 东 205 北 璃） 0 西南 璃） 0 206 北 01 北 302 11 05 306 西南 璃） 0 07 北 01 03 北 404 12 西南 璃） 0 13 北 01 03 北 604 12 西南 璃） 0 13 北 12 西 01 04 北 705 13 西南 14 北 201 204 北 1205 213 西南 214 北 13 西 负荷计算数据 （详见 附表一 冷负荷计算 汇总 ） 14 第 3章 空气处理 房间冷热负荷汇总 房间 夏季 冷负荷（ W） 湿负荷（ g/h） 101 80 102103 80 104 256 105 72 201 80 202203 80 204 120 205 120 206 72 301 72 302305 16 306 040 307 80 401402、 501502、601602 96 403、 503、 603 72 404408、 504508、604608 08 409412、 509512、609612 08 413、 513、 613 08 701703、 801803、12011203 04 704、 804、 1204 04 705712、 805812、 04 15 12051212 713、 813、 1213 80 714、 814、 1214 72 气处理过程的计算 （ 1） 一层各房间： （ 1） 室内热湿比及房间送风量 101 房间： 101=Q/w=3600/280=(s=720 m3/h 102103 房间： 102= 102=Q/w=3600/280=( s 104 房间： 104=Q/w=3600/15364=(11kg/s 105 房间： 105=Q/w=600/672=25157 (s （ 2）新风量 kg/s kg/s s 一层新风量 kg/s （ 3）风机盘管风量 16 1014=0. 2 kg/s=600m3/h s=438 m3/h s=29958 m3/h s=1380 m3/h (4) 风机盘管机组出口空气的焓 点的连线的延长线与等焓线 m 点 风机盘管显冷量 (5) 新风机组所承担的冷负荷 .3 w= + + 层 204房间 （ 1） 室内热湿 比及房间送风量 17 204=Q/w=3600/6120=(s （ 2）新风量 kg/s （ 3）风机盘管风量 2043=kg/s=9210m3/h (4) 风机盘管机组出口空气的焓 im kg 点的连线的延长线与等焓线 m 点 机盘管显冷量 5) 新风机组所承担的冷负荷 三层 301房间 （ 1）室内热湿比及房间送风量 301=Q/w=3600/672=(s （ 2）新风量 kg/s （ 3）风机盘管风量 3014=kg/s=11250m3/h （ 4） 风机盘管机组出口空气的焓 im kg 点的连线的延长线与等焓线 m 点 18 机盘管显冷量 5） 新风机组所承担的冷负荷 层 404 房间 （ 1）室内热湿比及房间送风量 404=Q/w=3600/408=404=Q/(s （ 2）新风量 kg/s （ 3）风机盘管风量 4044=kg/s=540m3/h （ 4） 风机盘管机组出口空气的焓 im kg 点的连线的延长线与等焓线 m 点 机盘管显冷量 5） 新风机组所承担的冷负荷 层 712 房间 （ 1）室内热湿比及房间送风量 712=Q/w=3600/204=712=Q/(s （ 2）新风量 kg/s （ 3）风机盘管风量 19 4044=kg/s=540m3/h （ 4） 风机盘管机组出口空气的焓 im kg 点的连线的延长线与等焓线 m 点 机盘管显冷量 5） 新风机组所承担的冷负荷 房间新风负荷分析结果汇总（见附表二） 气处理设备的选择 空气处理设备的选择以以上负荷分析的结果和设备手册为依据。一至十二层分别各选用一台吊顶式新风处理机；各房间的风机盘管型号 及数量见汇总表；标准层客房每一房间选一个风机盘管。设备详细情况如下： (1) 各楼层新风处理机型号 楼层号 新风机组型号 一层 海尔 层 海尔 层 海尔 2至六层 海尔 2至十二层 海尔 2 2）各空调房间风机盘管汇总 房间号 风机盘管型号 数量 101 102103 20 104 D 4 105 42008 1 201 202203 204 D 2 205 D 3 206 D 1 301 D 2 302305 306 307 D 1 401402 42 403 42 404411 42 412 413 501502 42 503 42 504511 42 512 513 601602 42 603 42 604611 42 612 613 701703 1 704 1 705712 1 713 1 714 801803 1 804 1 805812 1 21 813 1 814 901903 1 904 1 905912 1 913 1 914 10011003 1 1004 1 10051012 1 1013 1 1014 11011103 1 1104 1 11051112 1 1113 1 1114 12011203 1 1204 1 12051212 1 1213 1 1214 22 第 4章 空气输送与分配 气管道的设计与阻力计算 综合营业楼设计中空调风系统按管道输送风量及管道布置形式比较简 单，一至十二层全部为空调水系统以及地下室的送排风系统。 为传输既定的空气量以满足空调房间的送风量，回风量或排风量的要求，综合营业楼设计分别对各风系统进行计算。 算方法 本设计采用基于推荐风速的空气管道设计和阻力计算法，步骤如下： 1. 根据空气处理装置及各送风店所在位置设计风道的走向和联接管，空调机房内的新风通路也需确定位置与走向。 2. 画出空调系统的轴侧图，管段编号并标出长度和风量。 3. 根据风速 推荐表选择各管段的风速，并计算管道断面。在确定断面时应尽量选用通风管道的统一规格。 体计算 一层空调风系统的阻力计算 （ 1） 选择最不利环路 选择管路 1最不利环路 23 （ 2） 摩擦阻力的计算 管段 1 管段长度 l=流量 L=120kg/s，初选风速 v=4m/s,管道 断面面积 A=L/(v*3600),根据 20 120，实际风速 v=s,根据实际风速和管道尺寸得比摩阻 m 管道摩擦阻力 m l=其它管 段的摩擦阻力计算与以上方式相同 （ 3）局部阻力的计算 管段 1 动压 2v =a , 50 250，局部阻力系数 =局部压力损失 缩管，局部阻力系数 =部压力损失 截面矩形弯头，局部阻力系数 =部压力损失 形分叉三通，局部阻力系数 =局部压力损失 量调节多叶阀 ，局部阻力系数 =部压力损失 管段 1 P= a 其它管段与 1（ 4） 支管阻力平衡计算 管段 4同样方法计算的此段阻力损失为 P=计算表统计得： a 为改善各支管的平衡性，利用调节阀调节。 （ 5） 系统总阻力 P=a 其它风系统的计算步骤同上。 风管道阻力计算表 24 一层新风系统阻力计算表 管段编号 风量 管长 初 选风速 m/s 管道尺寸（ 实际流速 m/s 比摩阻 摩擦阻力 压 局部阻力系数 局部阻力 管段总阻力 注 m3/h m Pa/m 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 1管 120 120 120 面吹散流器 缩管 截面矩形弯头 形分叉三通 量调节多叶阀 2管 240 4 250 120 0 3管 360 4 250 120 4管 723 5 320 240 5管 1530 6 400 300 6管 2274. 8 6 400 400 7管） 35200 8 630 500 27 3 个矩形弯头带导流叶片 二层新风系统阻力计算表 管段编号 风量 管长 初选风速 m/s 管道尺寸（ 实际流速 m/s 比摩阻 摩擦阻力 压 局部阻力系数 局部阻力 管段总阻力 注 m3/h m Pa/m 25 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 120 4 120 120 面吹散流器 扩管 截面矩形弯头 缩管 量调节多叶阀 240 5 250 120 0 360 11 6 250 120 5 423 20250 5504 8 400320 6806 8 400400 截面矩形弯头 7406 24 6 630500 截面矩形弯头 三层新风系统阻力计算表 管段编号 风量 管长 初选风速 m/s 管道尺寸（ 实际流速 m/s 比摩阻 摩擦阻力 压 局部阻力系数 局部阻力 管段总阻力 注 m3/h m Pa/m 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 1200 200 面吹散流器 渐缩管 等截面矩形弯头 26 渐缩管 风量调节多叶阀 三通 2400 200 三通 3400 250 三通 4500320 三通 5500500 三通 200200 面吹散流器 渐缩管 风量调节多叶阀 三通 渐缩管 320200 等截面矩形弯头 减缩管 T 型分流三通直通 320320 T 型分流三通直通 渐缩管 最不利环路为 1P= a 支路 P=此支路阻力基本达到平衡无需加风阀 27 四至六层新风阻力计算表 管段编号 风量 管长 初选风速 m/s 管道尺寸（ 实际流速 m/s 比摩阻 摩擦阻力 压 局部阻力系数 局部阻力 管段总阻力 注 m3/h m Pa/m 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 1200 200 面吹散流器 渐缩管 等截面矩形弯头 风量调节多叶阀 裤衩三通支流 2320 320 裤衩三通支流 3400 320 裤衩三通支流 4500400 Y 型分流三通 5800400 61000500 弯头 2 个 320250 网板回风口（多叶阀全开） 矩形弯头 500320 渐扩管 630320 Y 型分流三通 28 630500 弯头 2 个 200160 网板回风口（多叶阀全开） 矩形弯头 250200 渐扩管 320200 Y 型分流三通 200160 等截面矩形弯头 面吹散流器 渐缩管 渐缩管 风量调节多叶阀 320250 T 型分流三通直通 弯头 320320 T 型分流三通直通 400320 T 型分流三通旁通 最不利环路为 1 空调机组外压力损失： P= 路 空调机组外压力损失： P= 00%=10% 所以支路上不需加阀门，就可以达到阻力平衡 七至十二新风系统阻 力计算表 29 管段编号 风量 初选风速 比摩阻 管长 实际风速 摩擦阻力 压 局部阻力系数 局部阻力 管段总阻力 注 比摩阻 m3/h m/s Pa/m m a/m 1 2 4 5 3 7 8 9 10 11 12 13 5 108 3 1 通 等截面矩形弯头 1 双层百叶风口 三通 2 通 通 通 通 通 通 通 通 0 通 1 通 不利环路阻力损失 P= a 30 第 5章 空调水系统 空调水系统的设计包括冷媒水系统设计、冷却水系统设计、冷凝水系统设计及其相关设备的选择。 系统的设计 冻水系统形式 本设计中冷媒系统为闭式、变水量、一次泵系统，这是通过几方面的利弊比较得出的。 水压特性方面：开式系统虽然可以起蓄冷的作用，但是， 这种系统要求的水泵扬程比闭式大，管道容易腐蚀，而且水利平衡非常困难，对于多层建筑是部适用的，所以采用这里闭式系统。 冷水管道的设置方式方面：同程式水系统把冷水用管道不同时的送至空气处理机，投资少，管道布置、控制简单，所以很适用本设计的建筑。 水量特性方面：定流量有系统简单，操作方便的优点，但其不考虑同时使用系数，输送能耗始终处于最大值，且运行中因水泵联动方式不同会出现两种问题：调设备因此效率降低； 流量系统虽然投资较之颇高，系统复杂些，但其可节 约运行能耗克服顶流量系统的不足。 冷源侧与负荷侧循环水泵分配方式方面：二次泵系统运行方面优于一次泵，当系统的非线性程度较大时一次泵出现的问题更多。但一次泵系统的投资少，系统简单，且并建筑规模不大，水系统的划分简单，所以选择一次泵系统。考虑到为接管方便，机房布置，水泵与机组采用独立并联方式。 系统分区 本建筑是综合性的，它分为营业大厅、商务间、餐厅、办公室和客房，这几部分在使用时间，使用方式上存在很大的差别。为了便于各部分独立管理，不用时最大程度的节约能源，把空调冷水系统分为三个系统，分别为：风机盘管系统 、新风机组系统 。 31 系统水力计算过程 （ 1） 绘制水管布置系统图，对管路进行编号，如 下 图所示； （ 2）选取最不利环路和最有利环路，进行水力计算； （ 3）根据管内允许流速，假定流速，选择标准尺寸，然后确定实际流速； （ 4）计算各管段的沿程阻力和局部阻力，计算过程中，将局部阻力按占沿程阻力 20%计算，最后校核阻力。 水力计算举例： 本设计共两种系统，即风机盘管加独立新风系统、全空气系统，冷冻水经过分集水器分出两路，分别提供给两种系统，因此水管路的水力计算实际有两部分组成。 风机盘管加独立新风系统水管路水力计算： 对比该系统底层最不利环路与顶层最不利环路，比较出整个系统的最不利环路。底层水力计算表见附表三 凝水管设计 由于各种空调设备如风机盘管机组等在运行的过程中产生的冷凝水，必须及时予以排走。冷凝水的管路设计，应注意以下各要点： （ 1）风机盘管凝结水盘的进水坡度不应小于 它水平支干管，沿水流方向，应保持不小于 坡度，且不允许有积水部位； （ 2）当冷凝水盘位于机组内的负压区段时，凝水盘的出口处必须设置水封，水封的高度应比凝水盘处的负压（相当于水柱高度）大 50左右。 （ 3）冷凝水管道宜采用聚氯乙 烯塑料管或镀锌钢管，不宜采用焊接钢管。 （ 4）为了防止冷凝水管道表面产生结露，必须进行防结露验算。当采用聚氯乙烯塑料管时，一般可以不进行防结露的保温和隔汽处理；而采用镀锌钢管时应设保温层。 （ 5）设计和布置冷凝水管路时，必须认真考虑定期冲洗的可能性，并应设计安排必要的设施。 （ 6）冷凝水管的公称直径 应根据冷凝水的流量计算确定。 一般情况下，每 1负荷每 1h 大约产生 右的冷凝水；在潜热负荷 32