南京市某综合大厦空调工程设计_毕业设计.doc

南京市某综合大厦空调工程设计 air conditioning engineering design for an integration building in nanjing 届届 系系 专专 业业 学学 号号 学生姓名学生姓名 指导教师指导教师 完成日期完成日期 年年 月月 日日 摘 要 本设计为南京市某大厦空调工程设计，该建筑为地下一层地上六层公用建筑。 地下 1 层为制冷机房和车库，地上一层、二层为商场，三层为 ktv，四到六层为客 房。 本设计范围为：空调系统的空气处理、新风及风系统、制冷机房的设计。主要 内容为负荷计算、空调系统方案选择、风系统设计及气流组织计算、风管水力计算、 空调机房设计选型等。 结合工程实际设计资料(经济效益、环境效益)，要求各功能房间采用全年舒适 性空调，一层、二层为全空气系统，三层为全空气系统和风机盘管加新风系统，四 至六层为风机盘管加新风系统。 最后对整个设计进行了总结，并对有待于进一步研究的问题进行了概述，对今 后的设计工作提出了一些建议。强调空调设计应尽量满足业主的要求及节能规范。 本设计依据参考并执行国家相关标准及规范。 关键词：空调 全空气系统 风机盘管 abstract this design for a building for nanjing air conditioning project design, the building is underground layer under ground and 6 public construction. a layer underground for refrigeration machine room and the garage, the ground layer, 2 for stores, three layer for ktv, four to six layers as guest room. the scopes of this thesis are the air conditioning system, the new wind and air system, cold and heat source. the main contents are load calculation, air-conditioning system program selection, wind and air distribution system design calculations, duct hydraulic calculation, design and selection of cold and heat source. combined with the engineering practice design material (economic, and environmental benefits), and required the function rooms adopt year-round comfort air conditioning, one layer, 2 for all air system, water system for air three layer, layer 4-6 fan coil system. at the end of this paper, i summarize the whole design and the outline of the problem which needs further study and also make some suggestions for future work. it is the design of air conditioning that should try to satisfy the requirements of home owners and the energy code. this design refers to relative national standards and norms which have been closely executed. keywords: air conditioning allair system fan-coil system i 目 录 第 1 章 绪 论1 1.1 国内外研究现状1 1.2 设计目的1 1.3 设计内容1 第 2 章 工程概况2 2.1 工程概况 2 2.2 气象参数 2 2.3 围护结构参数 2 第 3 章 负荷计算3 3.1 负荷计算 3 3.1.1 外墙和屋面的冷负荷3 3.1.2 外窗冷负荷3 3.1.3 人体冷负荷4 3.1.4 灯光冷负荷5 3.1.5 设备冷负荷5 3.1.6 新风冷负荷6 3.2 负荷对比 6 第 4 章 空调系统简介7 4.1 空调系统分类 7 4.2 空调系统比较 9 第 5 章 空调系统设备选型10 5.1 空调水系统的选取10 5.2 空调风系统的选取10 5.3 风机盘管加独立新风系统设计计算10 5.3.1 夏季送风状态点和送风量10 5.3.2 举例计算11 5.4 全空气系统设计计算12 5.4.1 夏季送风状态点和送风量12 5.4.2 计算举例12 第 6 章 气流组织设计14 6.1 气流组织14 6.2 散流器的选择14 6.2.1 散流器送风14 6.2.2 一层商场散流器的设计计算15 ii 第 7 章 水力计算16 7.1 风管的设计16 7.1.1 计算方法16 7.1.2 风管水力计算举例16 7.2 水管水力计算19 7.3 空调风机盘管水系统凝水管20 第 8 章 空调制冷机房设计22 8.1 冷水机组的选型22 8.1.1 冷水机组的台数22 8.1.2 冷水机组的装机容量22 8.1.3 冷水机组的类型22 8.2 冷却塔的确定22 8.2.1 冷却塔的配置22 8.2.2 冷却塔的选择原则23 8.2.3 冷却塔的选定23 8.3 制冷机房水泵的选择23 8.3.1 冷冻水泵确定23 8.3.2 冷却水泵确定24 8.4 系统定压24 8.5 水处理设备的选择 25 8.5.1 软水器和软化水箱25 8.5.2 水处理仪25 第 9 章 管道保温的设计26 9.1 保温材料的选用26 9.2 保温管道防结露26 第 10 章 空调系统的消声和减震27 10.1 空调系统的消声27 10.2 空调系统的减震28 结 论30 参考文献31 致 谢32 附 录33 附录 a 外文翻译33 附录 b 负荷计算42 附录 c 风机盘管选型44 附录 d 风管水力计算45 附录 e 水管水力计算48 石家庄铁道大学四方学院毕业设计 1 第 1 章 绪 论 1.1 国内外研究现状 中央空调在世界上已有很久的发展历史，在中国也有几十年的应用时间。发达 国家在办公大楼及公共商业建筑中普遍采用变风量空调系统，变风量空调系统是一 种全空气系统，它是用送风温度来控制室内温度的。变风量系统可以同时满足室内 的空气品质，又达到节能的目的。 1.2 设计目的 毕业设计是专业学习中的最后综合性的教学环节，根据专业要求，培养学生综 合运用本学科的基本理论、专业知识和基本技能，提高分析和解决实际问题的能力 ，完成初步培养从事科学研究工作和专业工程技术工作基本训练的重要环节。 1.3 设计内容 接受设计任务后，熟悉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的指标，对冷热负荷进行初步估算，初步确定冷热源 方式、容量、台数、机房位置和面积并确定送风方式。 (1)设计计算 其中包括房间的冷、热负荷及送风量的计算；空调系统方式的确定及风系统水 系统阻力计算；空调主机房的设计与计算和绘制施工图纸。 (2)绘图 图纸内容有空调、通风平面图和机房平面图， (3)整理设计文件 设计说明书及计算书； 主要设备及材料明细表； 全部设计图纸。 石家庄铁道大学四方学院毕业设计 2 第 2 章 工程概况 2.1 工程概况 该建筑位处南京市，共 6 层；地下一层有车库、后勤办公、库房、配电室；一 层、二层有办公室、商场等；三层有 ktv 包房、办公室、经理室等；四至六层有客 房、办公室等。 2.2 气象参数 南京市室外计算参数为： 夏季冬季 空调室外计算干球温度 35 空调室外计算干球温度 -4 空调室外计算湿球温度 28 空调室外采暖计算温度-3 空调室外计算最热月平均相对湿度81%空调室外计算相对湿度79% 室外风速2.6m/s室外风速3.8m/s 大气压力100400pa大气压力102520pa 2.3 围护结构参数 外墙：加气混凝土砌块框架填充墙 400-300，其传热系数 k=0.544 w/(m2k)， 衰减系数 =0.13，延时时间 =9.9 h。 外窗：为双层铝合金窗，其传热系数 k=2.904 w/(m2k)，衰减系数 =0.997；延 时时间 =0.365 h。 屋面：为非上人加气混凝土砌块 100聚苯板 70，传热系数 k=0.454w/(m2k) ；衰减系数 =0.244；延迟时间 =10.618 h 内墙：为砖墙(002002)，其传热系数 k=2.0 w/(m2k)；衰减系数 =0.4；延迟时 间 =7.2h。 石家庄铁道大学四方学院毕业设计 3 第 3 章 负荷计算 3.1 负荷计算 以五层旅馆客房为例，采用谐波法进行计算，面积 25.4m2。 3.1.1 外墙和屋面的冷负荷 外墙或屋面传热形成的计算时刻冷负荷 q(w)，按式 3-1 计算： q=kft- (3-1) 式中，f计算面积； k传热系数，w/(m2k)； 计算时刻； -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； 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，。 表 3-1 南外墙冷负荷 时刻12:0013:0014:0015:0016:0017:0018:0019:0020:00 面积 m24.44.44.44.44.44.44.44.44.4 传热系数0.540.540.540.540.540.540.540.540.54 t-1010101010101099 冷负荷(w)23.823.823.823.823.823.823.821.421.4 3.1.2 外窗冷负荷 该冷负荷可分为两部分：温差传热冷负荷和太阳辐射冷负荷 (1)温差传热冷负荷 通过外窗温差传热形成的计算时刻冷负荷 q按式 3-2 计算： q=kft (3-2) 式中，t计算时刻下的负荷温差，； k传热系数。 石家庄铁道大学四方学院毕业设计 4 表 3-2 南外窗温差传热冷负荷 (2)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，按式 3-3 计算： q= xg xd cn cs f jj (3-3) 式中，xg窗的有效面积系数，双层钢窗 0.75； xd地点修正系数； cn窗户内遮阳系数； cs窗玻璃的遮挡系数； f窗玻璃的直射面积，m2； jj计算时刻时，透过单位窗口面积的太阳总辐射热形成的冷负荷，简称 负荷强度，w/m2。 表 3-3 南外窗太阳辐射冷负荷 时刻12:0013:0014:0015:0016:0017:0018:0019:0020:00 面积444444444 有效面积系数0.780.780.780.780.780.780.780.780.78 地点修正1.11.11.11.11.11.11.11.11.1 遮挡系数0.740.740.740.740.740.740.740.740.74 内遮阳系数111111111 负荷强度18018216513811490613019 冷负荷4504554123452852251527547 总冷负荷550555523456385325252163123 3.1.3 人体冷负荷 人体显热散热形成的计算时刻冷负荷 qx，按式 3-4 计算： qx=nq1cclrcr (3-4) 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。 时刻12:0013:0014:0015:0016:0017:0018:0019:0020:00 面积444444444 传热系数2.92.92.92.92.92.92.92.92.9 t8.68.69.69.68.68.68.67.66.6 冷负荷99.899.8111.4111.499.899.899.888.276.6 石家庄铁道大学四方学院毕业设计 5 表 3-4 人体冷负荷 计算时刻12:0013:0014:0015:0016:0017:0018:0019:0020:00 群集系数0.80.80.80.80.80.80.80.80.8 q1666666666666666666 n222222222 x-t 0.900.920.940.950.960.960.970.970.98 显热冷负荷959799100101101102102103 人体总冷负荷193197202204206206208208210 3.1.4 灯光冷负荷 白炽灯和镇流器在空调房间外的荧光灯形成的冷负荷，按式 3-5 计算： q=1000n1nx-t (3-5) 式中，n1 同时使用系数，一般为 0.50.8； n 照明设备的安装功率，kw； -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 3-5 灯光冷负荷 计算时刻12:0013:0014:0015:0016:0017:0018:0019:0020:00 安装功率380380380380380380380380380 同时使用系数0.70.70.70.70.70.70.70.70.7 x-t0.790.820.850.870.890.910.950.960.97 冷负荷555533398186 3.1.5 设备冷负荷 电子设备和驱动设备均在房间内，采用式 3-7 计算： q=qsx-t (3-6) qs =fqf (3-7) 式中，qs 热源的显热散热量，w； f 计算面积； qf电器设备的功率密度，w/m2； -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。 石家庄铁道大学四方学院毕业设计 6 表 3-6 设备冷负荷 时刻12:0013:0014:0015:0016:0017:0018:0019:0020:00 电器设备散热量510510510510510510510510510 x-t0.960.970.970.980.980.980.990.990.99 冷负荷(w)490495495500500500505505505 3.1.6 新风冷负荷 新风 gw进入系统时的焓为 iw，排除时焓为 in，这部分冷量称为新风冷负荷，可 按式 3-8 计算： qq=md gw( iw-in)/3.6 (3-8) 式中，md夏季空调室外计算干球温度下的空气密度； gw新风量，m3/h； iw夏季室外计算参数时的焓值，kj/kg； in室内空气的焓值，kj/kg。 3.2 负荷对比 将鸿业计算结果与手算结果进行对比，误差分析见表 3-7。 表 3-7 误差分析 手算鸿业 结构 最大冷负荷(w)出现时刻(h)最大冷负荷(w)出现时刻(h) 差值 南外墙2412:002720:0011.1% 南外窗55513:0045313:0018.4% 人体21020:0020120:004.2% 照明18620:0020720:0010.1% 设备50520:0048320:004.4% 总负荷219813:00207218:005.7% 石家庄铁道大学四方学院毕业设计 7 第 4 章 空调系统简介 4.1 空调系统分类 用人为的方法处理室内空气的温度、湿度、洁净度和气流速度的系统。可使某 些场所获得具有一定温度、湿度和空气质量的空气，以满足使用者及生产过程的要 求和改善劳动卫生和室内气候条件。 (1)按空气处理设备的集中程度划分：集中空调系统、半集中空调系统、局部式 空调系统 集中空调系统 所有空气处理设备(风机、过滤器、加热器、冷却器、加湿器、减湿器和制冷机 组等)都集中在空调机房内，空气处理后，由风管送到各空调房里。这种空调系统热 源和冷源也是集中的。它处理空气量大，运行可靠，便于管理和维修，但机房占地 面积大。 半集中空调系统 集中在空调机房的空气处理设备，仅处理一部分空气，另外在分散的各空调房 间内还有空气处理设备。它们或对室内空气进行就地处理，或对来自集中处理设备 的空气进行补充再处理。诱导系统、风机盘管+新风系统就是这种半集中式空调系统 的典型例子 。 局部式空调系统 此系统是将空气处理设备全部分散在空调房间内，因此局部式空调系统又称为 分散式空调系统。通常使用的各种空调器就属于此类。空调器将室内空气处理设备、 室内风机等与冷热源与制冷剂输出系统分别集中在一个箱体内。 分散式空调只向室 内输送冷热载体，而风在房间内的风机盘管内进行处理。 (2)按负担冷热负荷的介质划分：全空气系统、全水系统、空气-水系统、制冷剂 式系统 全空气系统 这种系统是空调房间的冷热负荷全部由经过处理的空气来承担。集中式空调系 统就是全空气系统。 全水系统 这种系统是空调房间的冷热负荷全部靠水作为冷热介质来承担。它不能解决房 石家庄铁道大学四方学院毕业设计 8 间的通风问题，一般不单独采用。无新风的风机盘管属于这种全水系统。 空气-水系统 这种系统是空调房间的冷热负荷既靠空气，又靠水来承担。风机盘管加新风系 统就是这种系统。 制冷剂式系统 这种系统空调房间的冷热负荷直接由制冷系统的制冷剂来承担，局部式空调系 统就属此类。 (3)按冷却介质种类划分：直接蒸发式系统、间接冷却式系统、 直接蒸发式系统 制冷剂直接在冷却盘管内蒸发，吸取盘管外空气热量。它适用于空调负荷不大， 空调房间比较集中的场合。 间接冷却式系统 制冷剂在专用的蒸发器内蒸发吸热，冷却冷冻水(又称冷媒水)，冷冻水由水泵 输送到专用的水冷式表面冷却器冷却空气。它适用于空调负荷较大、房间分散或者 自动控制要求较高的场合。 (4)采用新风量的划分 ：直流式系统、闭式系统、混合式系统 直流式系统 又称全新风空调系统。空调器处理的空气为全新风，送到各房间进热湿交换后 全部排放到室外，没有回风管。这种系统卫生条件好，能耗大，经济性差，用于有 有害气体产生的车间。实验室等。 闭式系统 空调系统处理的空气全部再循环，不补充新风的系统。系统能耗小，卫生条件 差，需要对空气中氧气再生和备有二氧化碳吸式装置。如用于地下建筑及潜艇的空 调等 混合式系统 空调器处理的空气由回风和新风混合而成。它兼有直流式和闭式的优点，应用 比较普遍，如宾馆、剧场等场所的空调系统。 石家庄铁道大学四方学院毕业设计 9 石家庄铁道大学四方学院毕业设计 10 4.2 空调系统比较 表 4-1 系统比较 系统类型全空气系统风机盘管加新风系统 优点 使用寿命长,可以根据室外气象参数的 变化和室内负荷变化实现全年多工况 解能运行调节, 充分利用室外新风,减少与避免冷、热 抵消,减少冷冻机的运行时间，可以严 格地控制室内温度和室内相对湿度， 可以有效地采取消省和隔振措施,便于 管理和维修 布置灵活，可以和集中处理的新风系 统联合使用，也可以单独使用，各空 调房间互不干扰，可以独立地调节室 温，并可随时根据需要开停机组,节省 运行费用，灵活性大，节能效果好， 与集中式空调相比不需回风管道，节 约建筑空间，机组部件多为装配式、 定型化、规格化程度高，便于用户选 择和安装，只需新风空调机房，机房 面积小，使用季节长，各房间之间不 会互相污染 缺点 空气比热、密度小,需空气量多,风道 断面积大,输送耗能大。空调设备需集 中布置在机房,机房面积较大,层高较 高。除制冷及锅炉设备外空气处理机 组和风管造价均较高。送回风管系统 复杂,布置困难。支风管和风口较多时 不易均衡调节风量,风道要求保温,影 响造价。全空气空调系统一个系统不 宜供多个房间的空调。因为回风系统 可能造成房间之间空气交叉污染，另 外调节也比较困难。设备与风管的安 装工作量大,周期长。 对机组制作要求高，则维修工作量很 大。机组剩余压头小室内气流分布受 限制。分散布置敷设各中管线较麻烦， 维修管理不方便。无法实现全年多工 况节能运行调节。水系统复杂，易漏 水。过滤性能差 石家庄铁道大学四方学院毕业设计 11 第 5 章 空调系统设备选型 5.1 空调水系统的选取 基于本建筑的特点采用了闭式系统，不与大气相接触，只设一个水系统。因两 管制方式简单且初投资少无内区，无需同时供冷和供热且无特殊温度要求，因而采 用了两管制系统。 5.2 空调风系统的选取 该建筑为多为客房等房间，各房间的负荷根据运行时间不一致且有不同要求， 因而选用了风机盘管加独立新风系统形式。其中新风单独处理，减少了风机盘管中 风机的风量，减少了噪声，当风机盘管不运行时新风继续送风，不经过回风口，增 加了室内空气品质。 5.3 风机盘管加独立新风系统设计计算 考虑到卫生和能效，风机盘管机组空调系统的新风采用独立供给室内的方式， 经过处理后的新风从送风总风管通过支管送入各个房间，单独设置的新风机组可随 室外空气状态参数的变化进行调节，保证了室内空气参数的稳定，房间新风全年都 可以有保证。 5.3.1 夏季送风状态点和送风量 选择处理后的新风和风机盘管处理过的空气分别送入室内的方案，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 l(见 焓湿图)。 空调系统送风状态和送风量的确定可在 h-d 图上进行，具体步骤如下： (1)在 h-d 图上找出室内状态点 n，室外状态点 w； (2)根据计算出的室内冷负荷和湿负荷 w 求出，通过 n 点画出线与q q w =90线相交，即得送风点 o，确定送风量； (3)根据等焓线，由新风处理后的机器露点相对湿度定出 l 点； n h (4)连接 l、o 两点根据新风比确定风机盘管的出风状态点 f。 石家庄铁道大学四方学院毕业设计 12 图 5-1 风机盘管加独立新风系统处理方案 5.3.2 举例计算 以五层 502 客房为例进行计算 (1)计算热湿比及房间送风量 =13813 w q 15 . 0 2072 在图上根据=25 及 1=55确定 n 点，=53.33 kj/kg，过 n 点画出线 n t n n h 与=90线相交，得送风状态点 o，=41.3 kj/kg。则总送风量为： o h g=0.17kg/s (516.7m3/h) cn hh q 3 .4133.53 072 . 2 (2)风机盘管风量：要求的新风量=80 m3/h(0.03kg/s)，则风机盘管风量 w g gf=516.7-80=436.7 m3/h(0.14kg/s) w gg (3)风机盘管机组出口空气的焓 f h 38.7kj/kg, owl f f ghg h h g 连接 l、o 两点并延长与等焓线相交得 f 点，查出该点温度=13 f h f t (4)风机盘管的冷量 qf= gf(hnhm)=0.14(53.3338.7)=2.04 kw 根据负荷计算结果的冷量和风量，对每个房间进行风机盘管选型。根据冷量优 先，兼顾