暖通空调设计工程计划书

暖通空调设计工程计划书 1 工程概述 本工程为北京某办公楼，砖混结构共四层，总面积 。 第一层层高为 4m，二层、三层、四层均为 层为办公室，活动室，大厅和陈列室。二层为办公室，档案室，会议室休息室和董事长室。 三层为办公室，档案室，休息室，会议室接待室和总经理室。四层类似于三层。业主已给出建筑平面图，立面图和各个房间的功能，要求设计本办公楼夏季和冬季中央空调系统和部分房间的通风系统，如各层的卫生间，从而为整个建筑提供一个舒适的办公环境。 2 设计依据 计任务书 暖通空调课程设计任务书 计规范及标准 （ 1）采暖通风与空气调节设计规范 (2003版 ) （ 2）房屋建筑制图统一标准（ 50001 2001） （ 3）采暖通风与空气调节制图标准（ 3 设计范围 (1)中央空调系统选型，空气处理过程的确定。 (2)吊顶式空气处理器、风机盘管、送风口、回风口的选型，风管布置及水力计算。 (3)冷热源选择、水泵、膨胀水箱的选型及水系统设计。 （ 4） 管路保温和消声减振设计 4 设计参数 调设计室外空气计算参数 ： (1)地理位置 北纬 3992； 东经 11646；海拨 (2)大气压力 冬季 102040 夏季 99680 (3)室外空气参数，见表（一） 表 1 室外空气参数表（一） 序号 空气参数 数值 空气参数 数值 1 夏季空调室外计算干球温度 夏季空调室外计算湿球温度 2 夏季空调室外日平均温度 夏季通风室外计算温度 30 3 冬季空调室外计算干球温度 冬季通风室外计算温度 4 冬季室外计算相对湿度 45% 夏季室外计算相对湿度 78% 5 夏季室外平均风速 s 冬季室外平均风速 s 6 全年主导风向 季日照率 67% 内空气设计参数及有关指标见表（二） 表 2 室内设计参数表（二） 类型 季节 空调运行 时间 夏季 冬季 新风量（ 3m /人 h ） 温度 湿度 % 风速 温度 湿度 % 风速 大厅 8:0018:00 26 60 6 35 25 办公室 8:0018:00 26 60 8 5 会议室 8:0018:00 26 60 6 5 档案室 8:0018:00 26 26 6 50 5 接待室 8:0018:00 26 26 6 40 5 活动室 8:0018:00 26 26 6 40 5 休息室 8:0018:00 26 26 6 40 5 总经理室 8:0018:00 26 26 6 40 25 董事长室 8:0018:00 26 26 6 50 25 陈列室 8:0018:00 26 26 6 50 5 他 噪声声级不高于 45空气中含尘量不大于 mg/m; 室内空气压力稍高于室外大气压。 5 空调负荷计算 调冷负荷计算方法 在空调工程设计中，存在两中冷负荷计算的计算方法：一为谐波反应法（负荷温差法），一为冷负荷系数法。谐波反应法（负荷温差法）计算的冷负荷的形成包括两个过程：一是由于外扰（室外综合温度）形成室内得热量的过程（既内扰量）。此一过程考虑外扰的周期性以及围护结构对外扰量的衰减和延迟性。二是内扰量形成冷负荷的过程。此一过程是将该热扰量 分成对流和辐射两种成分。前者是瞬时冷负荷的一部分，后者则要考虑房间总体蓄热作用后才化为瞬时冷负荷。两部分叠加即得各计算时刻的冷负荷。冷负荷系数法是在传递函数的基础上为便于在工程中进行手算而 建立起来的一种简化计算法。通过冷负荷温度与冷负荷系数直接从各种扰量值求得各分项逐时冷负荷。本设计采用冷负荷系数法冷负荷的计算。 关参数的选取 围护结构参数见表（三） 表 3 围护结构参数表 结构类型 类型 传热系数 外墙 1 外水泥砂浆， 2 砖墙， 3 内白灰粉刷。厚度 240 型墙 窗 铝合金中空玻璃 门 木（塑料）框单层实体门 墙 内外抹面（各 20一砖黏土实心砖 (240总厚度 280 墙 顶 钢筋砼板（水泥聚砼板），厚度 200它的冷负荷相关参数见表（四） 表 4 其它冷负荷相关参数表（四） 房间 名称 人员 照明 设备散热 2/动强度 群集系数 类型 功率2/公室 轻 装荧光灯 100 电脑 档案室 轻 装荧光灯 100 电脑 董事长室 轻 装荧光灯 100 电脑 总经理室 轻 装荧光灯 100 电脑 活动室 中等 装荧光灯 100 电脑 陈列室 轻 装荧光灯 100 电脑 接待室 极轻 装荧光灯 100 电脑 休息室 极轻 装荧光灯 100 电脑 续表四 公议室 轻 装荧光灯 100 电脑，音 响 注 : (1)室内保持正压，不考虑空气渗透引起的冷负荷。 (2)本设计由于内部房间的温差较小，不考虑内围护结构的传热。 负荷的计算 护结构传入热量 （ 1）建筑结构组成及传热系数确定 墙： 实心粘土砖 厚度 240 屋面： 钢筋砼板（聚苯板）。 . 以上建筑结构的传热系数查表可得： 墙传热系数 K=（ ）； 屋面传热系数 K=（ ）； 内门传热系数 K=（ ） 。 （ 2）外墙和屋面瞬变传热形成的冷负荷： k a ( )()( （ 1） 式中 )(通过外墙和屋面的得热量所形成的冷负荷， W； k 外墙和屋面的传热系数， W/（ ）； A 外墙和屋面的面积， )( 外墙或屋面冷负荷逐时计算温度 ， ； )()( （ 2） 室内设计温度 ， ； )(经过修正的本地外墙或屋面计算温度逐时值， ； 地点（北京市）修正值 ， 由暖通空调表 得； 外表面放热系数修正值，由教材暖通空调表 2算查得 ； k吸收系数修正，由教材暖通空调表 2得 。 （ 3）外窗瞬时传热冷负荷 ： c )( （ 3） 式中 )(通过外墙和屋面的得热量所形成的冷负荷， W； F 外墙和屋面的面积， K 玻璃窗传热系数，双层 6空玻璃，取 ）； t 计算时刻下，结构的负荷温差 ， 。 （ 4）内墙传热形成的冷负荷： )(（ 4） 式中 K 内墙传热系数， W/（ ）； F 内墙面积， 计算温差，由新规范，对于走道，取 2 。 过玻璃窗的日射得热引起的冷负荷 投过玻璃窗日射得热所引起的冷负荷如下： m a x)( （ 5） 式中 窗户面积， 有效面积系数，双层钢窗取 窗玻璃的遮阳系数； 窗内遮阳设施的遮阳系数； 夏季各纬度带的日射得热因数最大值， W/ 说明：以上修正值均可在教材暖通空调附录 2 中查得 。 员散热引起的冷负荷 )()(（ 6） 人体显热散热引起的冷负荷： )(（ 7） 人体潜热散热引起的冷负荷： l （ 8） 式中 )(人体显热散热引起的冷负荷， W； Q人体潜热散热引起的冷负荷， W； n 室内全部人； 群集系数，本工程为酒店客房取 人体显热散热引起的冷负荷系数； 不同室温和劳动性质的成年男子显热散热量， W，由 暖通空调表 2得； 不同室温和劳动性质的成年男子潜热散热量， W，同上。 明散热引起的冷负荷 1)( 1000（ 9） 式中 )(照明散热形成的冷负荷， W； 1n 消耗功率系数，明装荧光灯，取 2n 灯罩 隔热系数，取 N 照明灯具所需功率， W； 照明散热冷负荷系数，由教材暖通空调附录 2得。 风冷负荷 新风全冷负荷按下式计算 : . （ 10） 式中 夏季新风冷负荷， 新风量， /kg s ； 室外空气的焓值， /kJ 室内空气的焓值， /kJ 其中新风量 = 空调房间人数 房间中的人均新风量。 负荷计算 体散湿量： w （ 11） 式中 人体散湿量， kg/h； n 室内全部人数； 群集系数； g 成年男子的小时散湿量， g/h，由教材 暖通空调表 2得。 风湿负荷 新风湿负荷 0 0 （ 12） 式中 新风湿负荷， kg/h； 新风量， m3/h； 夏季空调室外计算参数时的含湿量， g/ 室内空气的含湿量， g/ 夏季空调室外计算干球温度下的空气密度， 荷计算结果 季空调计算结果汇总 表 5 夏季空调冷负荷计算表（五） 楼层 房间 工程负荷最大值时刻 (12 点 )的各项负荷值 总冷负荷 新风冷负荷 总湿负荷 新风湿负荷 总冷指标 新风冷指标 总湿指标 新风量 W W kg/h kg/h W/办公室 47 00 1002办公室 47 00 1003办公室 47 00 1004办公室 47 00 1005办公室 47 00 1006办公室 47 00 1007活动室 50 1008办公室 47 00 1009陈列室 47 75 2层 2001档案室 4 5 2002办公室 47 00 2003办公室 47 00 2004休息室 25 2005董事长室 735 00 2006会议室 75 2007办公室 47 00 2008办公室 47 00 3层 3001档案室 4 5 3002办公室 47 00 3003办公室 47 00 3004休息室 25 3005总经理室 50 3006会议室 75 3007办公室 47 00 3008接待室 15 3009办公室 2530 747 00 4层 4001档案室 5 4002办公室 47 00 4003办公室 47 00 4004休息室 25 4005总经理室 50 4006会议室 75 4007办公室 47 00 4008接待室 15 4009办公室 47 00 以一层办公室为例，室内温度为 26，相对湿度为 60%，室内人数为 4人，新风量为 100m3/h。按瞬时系数法逐时计算房间的冷负荷，办公室逐时负荷见下表。 表 6 办公室逐时负荷表（六） 负荷源 逐时负荷值 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 1001办公室 *7 房间参数 面积 度 内温度 相对湿度 60 人体 4 人 照明 400W 设备 1200W 新风 h 北外墙 基本信息 长 (宽 ) 4 面积 热系数 负荷值 外窗 _嵌 基本信息 长 (宽 ) 积 热系数 西外墙 负荷值 20 本信息 长 (宽 ) 4 面积 热系数 南内墙 负荷值 本信息 长 (宽 ) 4 面积 热系数 负荷值 内门 _嵌 基本信息 长 (宽 ) 积 热系数 地面 负荷值 37 37 37 37 37 37 37 37 37 基本信息 长 4 高 (宽 ) 积 热系数 新风 负荷值 热 热 747 747 747 747 747 747 747 747 747 湿负荷 体 显热 84 全热 47 负荷 明 负荷值 384 384 384 384 384 384 384 384 384 384 384 设备 负荷值 144 144 04 16 最大冷负荷（包括新风）出现在 12点 ， 其冷负荷为 : 季空调热负荷的计算 空调热负荷是指空调系统在冬季里，当室外空气温度在设计温度条件时，为保持室内的设计温度，系统向房间提供的热量。对于民用建筑来说空调冬季的经济性对空调系统的影响要比夏季小。因此，空调热负荷一般是按稳定传热理论计算的。 护结构的基本耗热量 1 () K t t（ 9） 式中 : 温差修正能够系数， W ； F 围护结构传热面积， 2m ； K 围护结构冬季传热系 , 2/ ( )W m C ； 冬季室内计算温度 , C ； 冬季室外空气计算温度 , C ； 包括基本耗热量和附加耗热量，附加耗热量按基本耗热量的百分率确定。此建筑只考虑朝向修正率。北： ： ： ： 注：由于空调建筑室内通常保持正压，因而在一般情况下，不计算门窗缝隙渗入室内的冷空气和由门，孔洞等侵入室内的冷空气引起的耗热量。 季空调新风热负荷 0 ()h O p o c t t （ 10） 式中：0冬季新风热负荷， W ； 新风量， / 冬季空调室外空气的计算温度， C ； 冬季空调室内空气计算温度， C 空气的定压比热， / ( )kJ ，取 1 5 / ( )k J k g C ； 根据以上公式计算冬季空调热负荷结果如下，详细计算请参考附录 表 7 冬季空调热负荷计算表（七） 房间号 冷负荷 W 湿负荷 W 热湿比 室内焓值 g 室外焓值 g 送风点焓值 g 总风量 m3/h 1001办公室 6 002办公室 486 003办公室 486 004办公室 982 005办公室 982 006办公室 007活动室 008办公室 0559 8 009陈列室 001档案室 002办公室 019 003办公室 019 004休息室 005董事长室 006会议室 343 007办公室 343 008接待室 001档案室 019 002办公室 019 003办公室 004休息室 005总经理室 006会议室 007办公室 9 008接待室 915 009办公室 1783 001档案室 002办公室 003办公室 004休息室 005总经理室 006会议室 007办公室 9 008接待室 009办公室 4 空调方案设计 调方式的确定 为节约能源和资投，只进行单参数的露点送风。其理由如下： （ 1）适用于室内负荷较大时； （ 2）与二次回风相比，处理流程简单，操作管理简单； （ 3）设备简单，最初投资少； （ 4）可以充分进行通风换气，室内卫生条件好； 因没有空调机房，所以办公楼空调设备分别吊装在吊顶内，同时也可节省建筑有效使用面积。 气处理过程设计 机盘管加独立新风系统设计计算 季送风状态点和送风量 考虑到卫生和能效，选择处理后的新风和风机盘管处理过的空气混合后送入室内的方案。采用新风不负担室内负荷的方式，即将送入室内的新风处理到 90%相对湿度的室内等焓点 D(见焓湿图 )。空调系统送风状态和送风量的确定可在 体步骤如下： (1)在 上找出室内状态点 N，室外状态点 W (2)根据计算出的室内冷负荷 Q 和湿负荷 W 求出，取送风温差为 8，送风状态点通过 N 点画出 线与 =90线相交，即得送风点 S (3)根据 焓线，由新风处理后的机器露点相对湿度定出 D 点 (4)根据 N、 S 两点确定房间总风量 (5)根据新风比确定风机盘管处理风量及终状态 以办公室 1001 为例进行设计计算。 1). 确定 N 点， 8.9 kJ/kg,). 确定 送风点 S 过 N 点画出 线与 =90线相交，得送风点 S 9 ,kJ/kg,)送风量 G 按下式计算送风量 G= 1 0 00 /s G=s (1788m3/h) 量 788 1609 m3/h 4) 点 根据新风比 10确定 F 点 5)根据房间负荷 Q=根据麦克维尔样本选用 冷量 量有高，中，低三档，分别为 2040 m3/h， 1530 m3/h， 1020 m3/h ，其它具体参数请参考样本。 W N 冷却干燥 D 冷却干燥 F 混合 S N 故用风机盘管处理后的空气可满足室内要求，其它空调房间算法同上， 三层各个房间的送风状态及送风量和风机盘管选型列于下表 9: 表 8 风机盘管选型表 （八） 房间号 冷负荷全热 W 回风量 m3/h 风机盘管型号 台数 1 层 1001办公室 1002办公室 1003办公室 1004办公室 1005办公室 1006办公室 1007活动室 1009办公室 1010陈列室 2 层 2001档案室 2002办公室 2003办公室 2004休息室 2005董事长室 2006会议室 2008办公室 2009办公室 3 层 3001档案室 3002办公室 3003办公室 3004休息室 3005总经理室 3006会议室 3007办公室 3008接待室 3009办公室 2530 4 层 4001档案室 4002办公室 4003办公室 4004休息室 4005总经理室 4006会议室 4007办公室 4008接待室 4009办公室 季热负荷的校核 冬季只需要校核风机盘管提供的热量是否满足房间要求即可。仍以 1001室为例。冬季热负荷 Q=故选用风机盘管合理。通过其它房间冬季热负荷的校核，结果均满足要求。 风机组的选型 三层新风量为 1782m3/h，新风所需冷量 17088W。经查样本选用上海联合开利空调有限公司生产的 机组性能见表（十）： 表 9 九） 机组 额定风量 宽 高 机风机数量 机组全压 冷量 热量 量T/h 水阻力 声组重量000 872986500 4 1 260 1 9 该机组安置在走道西边的尽头。 注：整个空调系统中对于新风比小于 10的房间，可利用门，窗，洞孔缝隙自然排风，但对于新风比大于 10的房间需单独设置排风系统 。 7 风系统的设计 管材料和形状的确定 对于民用舒适性空调，风管材料一般采用薄钢板涂漆或镀锌薄钢板，本设计采用镀锌薄钢板，该种材料做成的风管使用寿命长，摩擦阻力小，风道制作快速方便，通常可在工厂预制后送至工地，也可在施工现场临时制作。风管的形状一般为圆形和矩形，圆形风管强度大，耗材量少，但占有效空间大，其弯头与三通需较长距离，矩形风管占由空间较小，易于布置、明装较美观的特点。本设计采用矩形风管，而且矩形风管的高宽比控制在 、回风管的布置和管径确定 风管用镀锌钢板制作，用带玻璃布铝箔防潮层的离心玻璃棉板材（容量为48kg/温，保温层厚度 30房间的空间结构布置送回风管的走向（见图纸），并计算各管段的风量。吊顶中留给空调的高度约为 700于建筑空间的局限，回风管干管安置在送风干管下部。根据室内允许噪声的要求，风管干管流速取 5 s，支管取 3 具体尺寸见图纸 )。 风系统的设计 本建筑因层高较高，所以可充分利用吊顶，在走廊的吊顶内可以放置新风机组，在房间的吊顶内放置风机盘管，实现上送风，在满足舒适性的前提下，又不影响室内美观，所以本设计中均采用上送上回方式。选择、布置风口时，考虑了使得活动区处于回流区，以增强房间舒适度 房间风量确定及风口的选型 选择方型四面吹散流器作为送风口、单层回风百叶作为回风口。统计如下表 ， 表 10 风机盘管加新风系统风口选型 表（十） 房间号 1001 1002 1003 1004 1005 1006 1007 1008 1009 总计 送风量(m3/h) 389 401 401 355 355 402 1058 581 1761 5703 送风口数(个 ) 1 1 1 1 1 1 1 1 2 10 送风口型(18*18 18*18 18*18 18*18 18*18 18*18 24*24 30*30 18*18 各个房间安装独立的风机盘管，负荷大的房间安装 2个。新风管干管布置在走道中，新风支管在风机盘管的第一个出风口前与风管汇合。 其它风口：新风口采用防雨百叶风口共用 6个，排风口选用百叶格栅风口。 间气流组织计算 现以 1001房间为例作气流分布计算，办公室高度为 4m。房间宽度为 度为 用方形 180*180散流器两个，因此可以前单个别散流器看成是安装在一个尺寸为 宽 高 )(m)的房间内的散流器 。 散流器位于房间中部， 直射程为 = 由前面计算可知商场送风温差为 每个散流器的送风量为 390m3/h.。 （ 3）散流器为出口风速 s,这样 90 （ 4）检查 x :根据式 x =02 03211 式中 12m =1根据 图，按 62 曲线 12 上插值得 取 1。 代入各已知值得 x = m/s （ 5）检查 9 110 计算结果说明 x 均满足要求。 管最不利点压力损失计算 绘制全空气系统最不利环路的轴测图，标出各段标号、长度、流量、管径（见附录）。镀锌钢板粗糙度 表计算压力损失，校核空调机组的余压值是否满足需要。 相关计算公式及依据如下： 当量管径 2 * 管宽 * 管高 / (管宽 管高 )； 流速秒流量 /管宽 /管高 *1000000； 单位长度沿程阻力由流速，管径， 沿程阻力管段长度 * 单位长度沿程阻力； 局部阻力系数根据局部管件的形状查设计手册； 动压流速 2 * ； 局部阻力局部阻力系数 * 动压； 总阻力沿程阻力局部阻力。 现以二层左侧空调系统为例进行水力计算，计算结果如下表： 表 11 风管最不利点压力损失表 （十一） 管段 流量 管径(长度(m) (m/s) R (Pa/m) a) 动压 ( a) 管段阻力 (0300 32*20 240 32*20 40 25*20 50 25*20 60 20*20 70 20*20 90 16*16 00 20*12 00 12*12 3 接头、消声箱等其它阻力 50 总阻力 所选空调机组 70满足最不利点的要求。 8 水系统的设计 系统方案的确定 本设计采用两管制、闭式、一次泵定流量系统，各层水管同程布置。 管制系统的优点 两管制水系统是采用同一套供回水管路，冬季供热水、夏季供冷水。由运行人员依据多数房间的需要决定，实行供热与供冷的转换。两管系统具有管理方便，一次性投资较小等优点。本设计对空调精度要求不是很高，故采用两管制。而三管制是共用一根回水管，因此冷热有混合损失，运行效率不高，而且系统水力工况复杂，难于运行。四管制初投资较高且多占空间。 式系统的优点 1）水泵扬程仅需克服循环阻力，与楼层数无关仅取决于管路长度和阻力。 2）循环水不易受污染，管路腐蚀情况比开式系统好。 3）不需要设回水池，但要设一个膨胀水箱。 膨胀水箱尽量接至靠近水泵入口的 回水 干管。 程和异程系统的选择 在本设计中同层的水平管上采用同程系统，而在立管上则采用异程系统，这样有既利于管路阻力的平衡也能够给施工带来方便且减少后期调试的费用。 次泵定流量系统的选择依据 一次泵系统的特点是直接把从空调主机出来的空调水通过管道输送到各末端装置后再回到空调主机，如此循环流动。一次泵定流量系统比较简单，控制元件少，且本设计中水泵的扬程大约在 10 20米，一般水泵都能满足要求，所以在本设计中采