中央空调系统项目的设计方案

1 中央空调系统项目的设计方案 设计要求： 初步设计 学生接受设计任务后，熟习土建图纸与原始资料，查阅和收集资料，对设计对象选择多种空调方式，经过综合比较后，最后选定一种较好的方案。根据有关设计规范及概算指标，对冷热负荷进行初步估算，并确定送、排风方式。 施工图设计 计计算 计算室内冷、热、湿负荷； 确定设计方案。包括系统划分、空气处理过程设计、计算总冷量、总热量、总风量； 根据冷量和风量确定选用空气处理设备； 全年运行工况调节分析； 确定室内气流组织 形式，进行气流组织计算； 进行系统风道布置及管道水力计算； 系统消声减振设计； 系统防排烟及保温设计； 对土建、水、电、动力专业的要求； 设计总结。 图 2 图纸应包括首页图、空调系统布置平面图、系统图、大样图、机房布置平面图、系统图、大样图。 3 设计任务及依据 程概况 本设计对象为石家庄市某综合大厦，大厦主要有：办公室，会议室，多功能厅等。其中地下二层地上十六层，预计将机房布置于地下二层。工程位于石家庄市，海拔 44.9 m。总空调面积为 17873工程空调 设计的任务包括本楼的中央空调系统的设计及通风设计。本中央空调系统设计要求能够实现夏季供冷和冬季供热，并能满足人体的舒适性要求。 设计依据 家庄市室外空调设计参数 气象参数为： 夏季： 大气压： 101 室外日平均温度： 室外计算日温差： 室外干球温度： 室外湿球温度： 冬季： 大气压： 采暖计算温度： 0 空调计算温度： 相对湿度： 室外平均风速： s 内空调主要设计参数 表 内设计参数 房间名称 温度 相对湿度 % 新风量 备注 冬季 夏季 冬季 夏季 3 服务厅 20 27 5565 20 餐厅 18 27 65 25 健身 20 25 65 30 桑拿包间 22 25 65 30 办公室 20 26 65 30 门厅大堂 16 28 65 10 客房 20 25 65 30 游泳厅 2728 65 30 4 负荷计算 形系数 体工程 墙 砖墙 16料名称 厚度 密度kg/热系数W/(比热容导热系数修正 热阻( W 水泥砂浆抹灰 20 1800 4 砖墙 370 1800 潮层 5 600 0 脲醛泡沫塑料 30 20 汽层 5 600 0 木丝板 25 400 灰粉刷 20 1600 层之和 475 - - 热系数K 法编号 做法名称 砖墙 16热系数 W/( K) 准限值 未确定 是否符合标准要求 符合 墙 加气混凝土板 (008001) 材料名称 厚度 密度kg/热系数W/(比热容导热系数修 正 热阻( W 5 水泥砂浆 20 1800 气混凝土泡沫混凝土 700 100 700 泥砂浆 20 1800 层之和 140 - - 热系数K 法编号 做法名称 加气混凝土板 (008001) 传热系数 W/( K) 准限值 未确定 是否符合标准要求 符合 面工程 顶 非上人加气混凝土砌块 100板 50 材料名称 厚度 密度kg/热系数W/(比热容导热系数修正 热阻( W 混凝土板 20 30 00 空层 200 00 水层 5 600 00 0 15厚水泥砂浆找平层 15 1800 薄 30厚轻集料混凝土找坡层 30 30 气混凝土砌块500 100 500 苯板 50 30 筋混凝土屋面板 200 1000 1 层之和 620 - - 热系数K 法编号 6 做法名称 非上人加气混凝土砌块 1000 传热系数 W/( K) 准限值 未确定 是否符合标准要求 符合 地面工程 ,1 楼板 楼面 料名称 厚度 密度kg/热系数W/(比热容导热系数修正 热阻( W 水泥刨花板 (二 ) 25 700 筋混凝土 80 2500 丝板 50 400 层之和 155 - - 热系数K 法编号 做法名称 楼面 热系数 W/( K) 准限值 未确定 是否符合标准要求 符合 窗工程 门 木 (塑料 )框双层玻璃门 材料名称 厚 度 密度kg/热系数W/(比热容导热系数修正 热阻( W 平板玻璃 6 2500 流水平( 垂直 )100 板玻璃 6 2500 层之和 22 - - 热系数K 7 窗 空气层为 14热防护玻璃窗 材料名称 厚度 密度kg/热系数W/(比热容导热系数修正 热阻( W 平板玻璃 12 2500 流水平( 垂直 )10 板玻璃 12 2500 层之和 32 - - 热系数K 墙比 朝向 窗类型 窗面积 墙面积 窗墙比 传热系数 标准限值 结论 西 空气层为14确定 符合 北 空气层为14确定 符合 东 空气层为14确定 符合 南 空气层为14确定 符合 水平倾角： 0 塑钢中空玻璃窗 0 2 符合 8 算依据 墙和屋面传热冷负荷计算公式 外墙或屋面传热形成的计算时刻冷负荷 )，按下式计算： (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； 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， 。 注：例如对于延迟时间为 5 小时的外墙 ,在确定 16 点房间的传热冷负荷时 ,应取计算时刻 =16,时间延迟为 =5,作用时刻为 61。这是因为计算 16点钟外墙内表面由于温度波动形成的房间冷负荷是 5 小时之前作用于外墙外表面温度波动产生的结果。 当外墙 或屋顶的衰减系数 算室内平均风速 v=m/s 如果送冷风，则室内平均风速为 m/s；送热风时，平均风速 m/s。所选散流器符合要求。 其余房间散流器的选择及布 置按此方法进行，散流器的尺寸见施工图标注。 9 风管水力计算 管的尺寸 19 按下式计算： A=L/(3600*V) (式中： A 风管的断面面积 ； L 用 算得的房间送风量 kg/h； V 风管的风速 m/s,干管一般取 6m/s,支管取 4m/s,支管的支管一般取 3m/s; 根据风管的断面面积选取合适的风管尺寸。 管沿程摩擦损失 下式计算： pm*l (式中： 位管长沿程摩擦力 Pa/m; L 风管长度 m. 位管长沿程摩擦力按管径与风速直接在实用供热空调设计手册中查取 管的压力损失 按下式进行计算： P= 式中： 风管沿程摩擦损失 ; 风管局部压力损失。 管的局部压力损失 按下式进行计算： 2l /2 (式中： 局部阻力系数 ; 20 V 风管内局部压力损失发生出的空气流速 m/s; 空气密度， 风管的局部阻力系数在实用供热空调设计手册中查取 计算结果见附表 4 10 管道保温设计 管的保温设计 通空调设备与管道需要保温、隔热的原因主要有： 减少系统的冷热损失，节能且保证输送的冷热媒参数不偏离用户要求 防止设备或管道温度过高，而致人烫伤，或引起易燃物爆炸，或辐射强度过高而造成对人的损害 防止设备或管道温度过低而结露 温隔热结构 保温隔热 结构由防腐层、保温层和保护层组成。管道经受介质的内腐蚀和空气、土壤的外腐蚀，影响系统的正常运行和使用寿命。减轻钢管内的腐蚀的有效途径是采用有效的水处理方法。可在管道、设备表面刷涂料防外腐蚀。保温层由保温材料构成，是实现保温隔热的主要组成部分。保温材料应具有导热系数小，重量轻，有一定的机械强度，吸水率小，不腐蚀管材的特点，另外还应考虑易于安装施工，造价低和使用寿命长。保护层的作用是防止保温层受到碰撞是破损，防止水分侵入保温层降低其性能，美化外观。由于金属保护层造价高且易腐蚀，本设计采用玻璃钢。 按防止结露的保 温层计算公式为： = （ （ / 中： 防止结露的保温层最小厚度， 保温材料导热系数，采 乙烯高发泡保温材料其导热系数为 21 w/m ， 管道内介质与管道周围空气露点温度的平均温度； 保温层外表面换热系数，一般为 ，取 w/； 保温层外的空气露点温度，（为了安全起见应该 2的差值）如果在空调房间内，应该按空调房间的参数来确定，如果不在空调房间 内，则应该按照室外最热月计算参数（干球温度为 湿球温度 确定，为 管道内介质温度，对于风管取 14； 室外空气温度，由于风管基本都在空调房间内取 26。 对于在空调房间的风管，其保温层为： =（ （ /于不在空调房间的风管 =(，保温层外的参数依然未达到设计参数，容易产生凝结水，为了在空调系统刚刚启动时也能满足要求，应该取以上两个公式计算的最大值，即为 8 水管的保温设计 计算公式为 : （ d+2 ） d+2 ） /d =2 （ （ / 中： 防止结露的保温层最小厚度， 保温材料导热系数，采 w/m ， 管道内介质与管道周围空气露点温度的平均温度； 保温层外表面换热系数，一般为 ，取 w/； 保温层外的空气露点温度，（为了安全起见应该 2的差值）如果在空调 22 房间内，应该按空调房间的参数来确定，如果不在空调房间内，则应该按照室外最热月计算参数（干球温度为 湿球温度 确定，为 管道内介质温度，在室内取 26，室外的取 为了安全起见取后者； 管道外空气温度，对于空调循环水管取 7； d 保温前管道的外径， 根据计算公式，当空调循环水温度为 7时，各种管径的保温层厚度如下： 表 调冷冻水管的保温层厚度 公称直径 温层厚度 5 15 15 15 15 15 公称直径 温层厚度 5 15 15 15 15 15 11 消声与减振设计 噪声控制有两个方面：一是暖通空调系统服务对象的噪声控制；二是暖通空调系统设备房的噪声控制。噪声往往是影响室内声环境的一个主要因素，为了给用户提供一个清静的环境，必须对可能产生噪声的地方采取相应的消声措施，具体策略如下 :通风机、水泵、电动机等安装在弹和支架要隔振，通过高噪声房间的管道要做隔声处理，避免振动或者高噪声传入管内；末端采用消声软管与风口连接，以防止其流通过调节阀时产生的噪声传入室 内；空气处理机组混风处和机组出口设置静压箱，内贴消声材料；在必要的地方设置消声器或消声弯头。 机房内各种有运动部件的设备都会产生振动，它直接传给基础和连接的管件，并以弹性波传到其他房间去，又以噪声的形式出现。另外，振动还会引起构件（如楼板）、管道振动，有时会危害安全。因此对振源必须采取隔振措施。制冷主机、水泵、空气处理机组、锅炉等设备的接口均采用软接头连接。软接头有二种：橡胶软接管和不锈钢波纹管。前者隔振减噪的效果很好，但是不能耐高温高压，其 23 耐腐蚀性能也很差。空调采暖等水系统中大都采用这种接管。制冷剂管道中 用不锈钢波纹管（能耐高温高压和耐腐蚀，但价格较高），风机进出口和风管间的软管则采用帆布材料制作，以防止振动的传播。此外必须设置基础，并采用弹性减振连接。管道每隔一段设置管道减振吊架或减振支承，在管道穿越墙、楼板或者屋面时采用软连接，减振器和减振吊架可以用金属弹簧、橡胶或其他减振材料，如软木、泡沫橡胶、空气弹簧等制作。 机房外设备的噪声控制：冷却塔、风冷式冷水机组和热泵机组的室外机等设在室外，它们的噪声影响周围环境。因此要对其噪声进行控制。方法就是尽量选用低噪声的设备，选择合理的设备位置以及采用隔声屏障等。 12 水系统的水质管理 系统水质管理的任务主要是：严格控制和管理水系统的水质，控制和管理水系台中的水在运行中不被污染，系统应该采用合理的水处理方法和防止水被污染的技术措施。水系统的类型不同，对水质的要求也不同，水处理的方式和等级要对水系统的形式、系统和设备所用的材料、水温和水的成分作出评价来决定。 结论 24 随着人民生活水平的提高，人们对室内空气品质的要求也越来越高，再加上世界能源和环境危机的加剧，节能减排已成为必然。随之产生的多种多样的舒适性空调正顺应了这些现状和发展趋势。但针对具体的 不同的建筑，在满足使用要求和节能环保的前提下，选择设计合理的空调系统就显得尤其重要。 具体到本毕业设计，需要空调的建筑是一座综合楼，十六层，地处石家庄，以小办公室和小会议室为主，一，二，三层有一个大空间。考虑到满足使用功能和节能的需要，空调系统设计如下： 要独立控制，热舒适要求不同；使用时间比较集中；建筑形式无内区，空调工况变化不大；故采用两管制风机盘管加新风系统，这种系统在国内应用最多且最成熟，投资和运行费用省，但存在水患和空气过滤效果差等缺陷。 调区域比较大； 使用时段相同；众人居留可以接受相同的温湿度要求，故采用全空气系统，这种系统便于对空气进行集中控制，调节效果好，且在不使用时空调水系统不运行，节省运行费用。 3计算机房和厨房餐厅等空调运行时段与办公室不同，不需全天运行；且同时使用率低；房间分散，故采用变制冷剂流量多联机系统，采用空气源热泵，这种系统无需冷却水和机房，占用空间小，使用灵活，当同时使用率低时，耗电会比较省。 由于本办公楼建筑形式的特点，所有空调房间均为外区，新风取用比较方便，故采用每个房间在窗户上方安装新风换气机，从室外直接采集新风来供给室内。新风 换气机是一种热回收装置，这样可以实现节能。这种新风供给方式省去了新风处理机组和很长的新风输送管道，既节约了设备材料费用又减少了风管噪音，但缺点是每个房间都安装新风换气机设备初投资比较大，且新风不能被处理到室内空气的等焓值，风机盘管还要承担部分新风负荷。 空调水管形式采用水平回水管同程式系统，这样便于系统水力平衡。 本毕业设计力求为该办公楼设计最为合理的空调系统，达到了节能舒适的要求。但也有一些需要改进的地方，比如说新风唤起机的热回收效率需要继续提高，价格需要降低等。 25 致 谢 在指导老师们的悉心教导、 实地工程师们的耐心讲解下，通过与他们和同学的交流，最后我圆满地完成了毕业设计。在此，我衷心地向所有曾经对我有过帮助的老师和同学们致以最诚挚的感谢！此外，土木工程学院、环境工程学院和学校图书馆借给我们大量的参考文献资料，这是我们的设计得以顺利进行并最终完成的基本前提和重要保障，借此，我对这些机构也表示衷心地感谢 。 26 参考文献 1 电子工业部第十设计研究院 . 空气调节设计手册 中国建筑工业出版社， 1995 2 郭庆堂 . 实用制冷工程设计手册 中国建筑工业出版社， 1994 3 贺平 ， 孙刚 . 供热工程 . 北京： 中国建筑工业出版社， 2008 4 严启森 . 空气调节用制冷技术 中国建筑工业出版社， 2008 5 9采暖通风与空气调节设计规范 中国计划出版社， 2001 6 陆耀庆 . 实用供热空调设计手册 中国建筑工业出版社 7 冯玉琪 . 新型空调制冷设备及配件选用手册 . 北京： 中国建筑工业出版社 8 陆亚俊 . 暖通空调 中国建筑工业出版社， 2009 9 顾洁 . 暖通空调设计与计算方法 化学工业出版社， 2007 10 付海明 . 建筑环境与设备工程系统分析及设计 东华大学出版社，2006 11 赵荣义 . 空气调节 . 北京： 中国建筑工业出版社 1 280 简单型冷负荷计算书 默认 冷 (W) 湿 (kg/h) 房间号 总冷负荷全热 (含新风 ) 冷负荷全热 (不含新风 ) 总湿负荷 (含新风 ) 湿负荷 (不含新风 ) 新风负荷全热 新风湿负荷 新风量(m3/h) 1001门厅、走道 0 1002壁球、保龄球、乒乓球室 50 1003多功能厅 00 1004多功能厅 00 1005多功能厅 60 1006门厅、走道 0 1007门厅、走道 0 1008会议室、接待室 00 1009会议室、接待室 0 1010门厅、走道 0 1011办公 室 20 1012办公室 20 1013更衣室 0 1014门厅、走道 0 1015厕所 0 1016门厅、走道 0 1017门厅、走道 0 2 2001门厅、走道 0 2002多功能厅 60 2003多功能厅 00 2004多功能厅 60 2005绿化、休憩处 0 2006服务机构 20 2007服务机构 20 2008餐厅、饮食厅、小吃部 1000 2009餐厅、饮食厅、小吃部 00 2010餐厅、饮食厅、小吃部 0 2011厕所 0 2012门厅、走道 0 2013门厅、走 道 0 3001门厅、走道 0 3002多功能厅 60 3003多功能厅 00 3004多功能厅 60 3005台球、健身房、棋牌等 50 3006台球、健身房、棋牌等 50 3007台球、健身房、棋牌等 50 3008台球、健身房、棋牌等 50 3009台球、健身房、棋牌等 20 3010厕所 0 3011门厅、走道 0 3012门厅、走道 0 3 4001门厅、走道 0 4002壁球、保龄球、乒乓球室 70 4003台球、健身房、棋牌等 50 4004台球、健身房、棋牌等 50 4005台球、健身房、棋牌等 10 4006壁球、保龄球、乒乓球室 20 4007壁球、保龄球、乒乓球室 50 4008厕所 0 4009门厅、走道 0 4010门厅、走道 0 5001门厅、走道 0 5002会议室、接待室 40 5003会议室、接待室 40 5004会议室、接待室 40 5005阅览室 00 5006阅览室 00 5007办公室 50 5008厕所 0 5009门厅、走道 0 5010门厅、走道 0 6001门厅、走道 0 6002会议室、接待室 40 4 6003会议室、接待室 40 6004会议室、接待室 40 6005阅览室 00 6006阅览室 00 6007办公室 50 6008厕所 0 6009门厅、走道 0 6010门厅、走道 0 7001门厅、走道 0 7002旅馆客房 0 7003旅馆客房 0 7004旅馆客房 0 7005旅馆客房 0 7006旅馆客房 0 7007旅馆客房 0 7008旅馆客房 0 7009旅馆客房 010旅馆客房 011旅馆客房 0 7012旅馆客房 0 7013旅馆客房 014旅馆客房 015旅馆客房 0 7016旅馆客房 0 7017旅馆客房 0 5 7018旅馆客房 0 7019门厅、走道 0 7020门厅、走道 0 8001门厅、走道 0 8002旅馆客房 0 8003旅馆客房 0 8004旅馆客房 0 8005旅馆客房 0 8006旅馆客房 007旅馆客房 008旅馆客房 0 8009旅馆客房 010旅馆客房 011旅馆客房 0 8012旅馆客房 0 8013旅馆客房 014旅馆客房 015旅馆客房 0 8016旅馆客房 0 8017旅馆客房 0 8018旅馆客房 0 8019门厅、走道 0 8020门厅、走道 0 9001门厅、走道 0 9002旅馆客房 0 6 9003旅馆客房 0 9004旅馆客房 0 9005旅馆客房 0 9006旅馆客房 0 9007旅馆客房 0 9008旅馆客房 0 9009旅馆客房 010旅馆客房 011旅馆客房 0 9012旅馆客房 0 9013旅馆客房 014旅馆客房 015旅馆客房 0 9016旅馆客房 0 9017旅馆客房 0 9018旅馆客房 0 9019门厅、走道 0 9020门厅、走道 0 10001门厅、走道 0 10002办公室 0 10003办公室 0 10004办公室 0 10005办公室 0 10006会议室、接待室 20 10007办 公室 0 7 10008办公室 0 10009会议室、接待