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毕业设计说明书 题 目：北京市某机械运动有限公司 办公楼地源热泵空调设计 学 院： 专 业：建筑环境与设备工程专业 班 级： 姓 名： 学 号： 指导教师： 完成日期： I 目录目录 第一章第一章 设计依据设计依据.- 1 - 1.1 设计任务书；.- 1 - 1.2 建筑平面图和剖面图；.- 1 - 1.3 国家主要规范和行业标准：.- 1 - 1.4 北京市设计计算参数：.- 1 - 1.5 建筑围护结构的热工性能.- 2 - 1.6 设计范围：.- 2 - 1.7 设计原则：.- 2 - 第二章第二章 负荷计算负荷计算.- 3 - 2.1 空调冷负荷的计算.- 3 - 2.1.1 外墙冷负荷与屋顶冷负荷：.- 3 - 2.1.2 玻璃窗瞬变传热引起的冷负荷：.- 4 - 2.1.3 透过玻璃窗进入的日射得热引起的冷负荷：.- 5 - 2.1.4 照明散热引起的冷负荷：.- 6 - 2.2 空调热负荷的计算：.- 7 - 2.3 空调湿负荷的计算：.- 8 - 3.1 冷热源选择：.- 9 - 3.1.1 选择冷热源系统的基本原则：.- 9 - 3.1.2 冷热源系统方案的比较.- 9 - 3.1.2.1 冷源比较.- 9 - 3.1.2.2 热源比较.- 10 - 3.1.3 冷热源系统方案的确定.- 11 - 3.2 空调系统的选择.- 11 - 3.2.1 空调系统设计的基本原则.- 11 - 3.2.2 空调系统方案的比较.- 11 - 3.3 空调系统方案的确定：.- 13 - 第四章第四章 新风负荷的计算新风负荷的计算.- 14 - 4.1 新风量的确定.- 14 - 4.2 夏季空调新风冷负荷的计算：.- 14 - 5.1 风机盘管的选择：.- 15 - 5.1.1 风机盘管加独立新风系统的处理过程以及送风参数计算：.- 15 - 5.1.2 风机盘管的选取.- 16 - 5.1.3 风机盘管的布置.- 17 - 5.2 新风机组的选择：.- 18 - 5.2.1 新风机组的计算：.- 18 - 5.2.2 新风机组的型号及布置：.- 18 - 第六章第六章 气流组织气流组织.- 19 - 6.1 气流组织分布.- 19 - II 6.2 风口布置.- 20 - 6.3 风口选择计算.- 20 - 第七章第七章 风系统水力计算风系统水力计算.- 22 - 7.1 风管水力计算方法.- 22 - 7.2 风管水力计算过程.- 22 - 以一层的新风系统为例：布置一层的送风系统并绘制出草图选择出最不利环路 1-4-6-8-10-12-14.- 22 - 7.3 风管的布置及附件：.- 25 - 第八章第八章 空调水系统设计及水力计算空调水系统设计及水力计算.- 26 - 8.1 空调水系统的设计.- 26 - 8.1.1 空调水系统的设计原则.- 26 - 8.1.2 空调水系统方案的确定.- 26 - 8.2 冷水系统的水力计算.- 26 - 8.3 冷凝水管道设计.- 28 - 8.3.1 设计原则：.- 28 - 8.3.2 管径确定.- 29 - 8.4 水系统安装要求.- 29 - 第九章第九章 制冷机房设备的选择计算制冷机房设备的选择计算.- 30 - 9.1 地源热泵机组选型计算：.- 30 - 9.1 机组选型计算：.- 30 - 9.2 地埋管的设计计算：.- 31 - 9.2.1 钻孔数目的确定.- 31 - 9.2.2 地埋管的布置.- 31 - 9.2.3 管道的水力计算.- 32 - 9.3 循环水泵的选择：.- 32 - 9.3.1 冷冻水泵的设计计算.- 32 - 9.3.2 冷却水泵的设计计算：.- 33 - 9.3.3 冷却水补水泵的设计计算：.- 34 - 9.4 集分水器的设计计算：.- 34 - 9.5 水处理设备的选择计算.- 36 - 9.6 阀门使用及安装.- 36 - 9.6.1 阀门使用.- 36 - 9.6.2 阀门安装.- 37 - 10.1 管道保温.- 39 - 10.1.1 保温目的.- 39 - 10.1.2 保温材料的选用.- 39 - 10.1.3 保温厚度.- 39 - 10.1.4 保温经济厚度.- 40 - 10.2 管道防腐.- 40 - 12.1 消声设计.- 42 - 12.1.1 管道系统消声设计的步骤：.- 42 - 12.1.2 消声器使用过程中应当注意的几个问题：.- 42 - III 12.2 减震设计.- 43 - 总结总结.- 44 - 谢谢 辞辞.- 45 - 参考文献参考文献.- 46 - IV 摘摘 要要 随着社会的发展以及人民生活水平的提高，越来越多的人在使用空调技术，以营 造健康舒适的生活环境。 本设计为北京市某机械运动有限公司办公楼地源热泵空调设计，共五层，建筑总 面积 5008.9，空调面积约 4623.3，全楼冷负荷为 307.1 千瓦，根据房间功能， 2 m 全楼采用地源热泵系统进行集中供给空调方式。 根据各不同功能房间，办公区、会议室、休息区等，将该集中系统设为风机盘管 加独立新风系统，新风机组从室外引入新风处理到室内空气焓值，风机盘管承担室内 全部冷负荷及部分的新风湿负荷。风机盘管加独立新风系统由百叶风口下送和侧送。 水系统采用闭式双管同程式，冷水泵两台，一用一备；冷却水泵选两台，一用一备。 卫生间通风统一由排风扇接出，在末端安装止回阀。 在冷负荷计算的基础上完成主机和风机盘管的选型，并通过风量、水量的计算确 定风管路和水管路的规格，并校核最不利环路的阻力和压头用以确定新风机和水泵。 依据相关的空调设计手册所提供的参数，进一步完成新风机组、水泵、热水机组 等的选型，从而将其反应在图纸上，最终完成整个空调系统设计。 关键词：关键词：风机盘管加独立新风系统；负荷；管路设计；制冷机组；地源热泵。 V Abstract With the development of society and the increasing of living standard, more and more people are using the air-condition technology, which built a healthy and comfort habitation for people. This design is about a mechanical motion limited company of Beijing office ground source heat pump air-conditioning design that locates in Beijing. There are 5 floors. The gross floor area is about 5008.9 m2, and the air conditioner area is about 4623.3m2. The cold duty is 307.1 kW .We choose ground sourse heat pump for air-condition of this building. According to different functions, there are rooms such as offices, meeting room, resting room ect. The system adopts the PAU+FCU system. FCU system deals with the fresh air. PAU system carries on the whole cold duty and part wet duty. PAU+FCU systems can send air from the side and the upside; it uses the circular air diffuser to supply air. There are two water-cooling pumps; one can be used when heating. In summer, one of the two is for using and another for preparing; in winter, one for using and one for preparing. The system in washroom can ventilate by itself,unified in the end installation check valves. On the basis of calculating cooling load,finish the host and fan coils selection, and through the calculating of air and water and then determin duct road and conduit road, and checked the specification of the most unfavorable loop resistance and pressure head used to decide the new fans and pumps. According to the relevant parameters provided by the manual air conditioning design, further complete the selection of fresh air units, water pump, hot water line, etc, thus reaction the selection on the drawing, finally complete the entire air conditioning system design. Keywords: PAU+FCU systems; load; pipeline design; refrigeration machine; ground sourse heat pump . - 0 - 第一章第一章 设计依据设计依据 1.1 设计任务书；设计任务书； 1.2 建筑平面图和剖面图；建筑平面图和剖面图； 1.3 国家主要规范和行业标准：国家主要规范和行业标准： 、 采暖通风与空气调节设计规范 GB500192003； 、 高层民用建筑设计防火规范 GB5004595； 、 公共建筑节能设计标准 GB501892005； 、 地源热泵系统工程技术规范 GB503662005； 、 建筑设计防火规范 GB500162006； 1.4 北京市设计计算参数：北京市设计计算参数： 夏季：空调计算干球温度 33.6 空调计算湿球温度 26.3 空调计算日平均温度 29.1 通风计算干球温度 29.9 空调计算相对湿度 50 % 大气压力 99.86Kpa 平均风速 2.2 m/s 冬季：空调计算干球温度 -9.8 通风计算干球温度 -7.6 空调计算相对湿度 37% 大气压力 102.57 Kpa 平均风速 2.7m/s - 1 - 1.5 建筑围护结构的热工性能建筑围护结构的热工性能 表 1.1 建筑围护结构的热工性能 围护结构名称外窗外墙屋顶 传热系数（w/m ） 2 2.50.90.7 1.6 设计范围：设计范围： 本设计为北京市某机械运动有限公司办公楼地源热泵空调设计，建筑面积约 5008.9 m ，建筑高度约 19.95 米。各层主要房间均为办公室，另兼有休息室、接待室 2 及储藏室等。其中第一层层高为 5.4 米，二至四层层高为 3.6 米，五层层高为 3.3 米。 1.7 设计原则：设计原则： 满足国家及行业有关规范、规定的要求，利用国内外先进的空调技术和设备，低 碳、环保地创建健康舒适的室内空气品质及环境。 - 2 - 第二章 负荷计算 2.1 空调冷负荷的计算空调冷负荷的计算 本设计采用冷负荷系数法计算夏季空调冷负荷，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。现分项说明如下： 2.1.1 外墙冷负荷与屋顶冷负荷：外墙冷负荷与屋顶冷负荷： 在日射和室内气温综合作用下，外墙和屋面瞬变传热引起的空调冷负荷，可按下式计 算： CLKF (twl-tNx) （2-1） twl=( twl+td)kk 其中：CL外墙和屋顶瞬变传热引起的逐时冷负荷（W） ； K外墙和屋顶的传热系数w/（m ） ； 2 F外墙和屋顶的面积（m ） ； 2 twl外墙和屋顶冷负荷计算温度的逐时值（） ； tNx夏季空气调节室内设计温度（） ； twl以北京地区的气象条件为依据计算出的外墙和屋顶冷负荷计算温度逐时 值（） ； td不同类型构造外墙和屋顶的地点修正值（） ，北京取值为 0； k外表面放热系数修正值； k外表面吸收系数修正值。 查得北京地区气象条件为依据的外墙逐时冷负荷计算温度 twl ： 8：0020：00 各时刻各朝向的 twl 值如下表所示（型外墙）：（单位：） 表 2.1 北京地区气象条件为依据外墙逐时冷负荷计算温度 twl 时刻朝 向 891011121314151617181920 - 3 - S34. 6 34. 2 33. 9 33. 5 33. 2 32. 9 32. 8 32. 9 33. 1 33. 4 33. 9 34. 4 34. 9 W37. 8 37. 3 36. 8 36. 3 35. 9 35. 5 35. 2 34. 9 34. 8 34. 8 34. 9 35. 3 35. 8 N32. 3 32. 1 31. 8 31. 6 31. 4 31. 3 31. 2 31. 2 31. 3 31. 4 31. 6 31. 8 32. 1 E36. 0 35. 5 35. 2 35. 0 35. 0 35. 2 35. 6 36. 1 36. 6 37. 1 37. 5 37. 9 38. 2 计算过程中外墙的传热系数为 0.9 w/m ，屋面传热系数为 0.7w/m 。 22 2.1.2 玻璃窗瞬变传热引起的冷负荷：玻璃窗瞬变传热引起的冷负荷： 此建筑物所有窗户全部采用钢塑复合节能门窗，中空玻璃窗，不同朝向的传热系 数不得大于规范值。 表 2.2 围护结构的传热系数 - 4 - 门窗的传热系数为 Kw2.5 w/（m k） ，瞬变引起的冷负荷计算公式为: 2 CLFwKwCw(twl+td-tNx)， （2- 2） 式中 CL、tNx同上式； Kw外玻璃窗传热系数w/（m ） ； 2 Fw窗口的面积（m ） ； 2 twl外玻璃窗冷负荷计算温度的逐时值（） ； Cw玻璃窗的传热系数修正值； td玻璃窗的地点修正值。北京，取值为 0。 由资料查得窗玻璃的逐时冷负荷计算温度 twl 值列于下表： 表 2.3 玻璃窗逐时冷负荷计算温度 twl 时 刻 891011121314151617181920 - 5 - tw l 26. 9 27. 9 29. 0 29. 9 30. 8 31. 5 31. 9 32. 2 32. 2 32. 0 31. 6 30. 8 29. 9 2.1.3 透过玻璃窗进入的日射得热引起的冷负荷：透过玻璃窗进入的日射得热引起的冷负荷： 由资料查得本建筑中所有玻璃窗的有效面积系数值为 Ca=0.75,故计算公式为 CL=FwCaCc,sDj,maxCLQ （2-3） 其中：CL透过玻璃窗进入室内的日射得热引起的冷负荷（w） ； Fw玻璃窗面积（m ） ； 2 Ca玻璃窗的有效面积系数； Cc,s窗玻璃的综合遮挡系数，Cc,sCsCi=0.74*0.60=0.444； Cs窗玻璃的遮阳系数，双层 6mm 厚普通玻璃取 0.74； Ci窗内遮阳设施遮阳系数，活动百叶帘中间色取 0.60。 Djmax日射得热因数的最大值（w/m ） ； 2 CLQ冷负荷系数逐时值。 表 2.4 各时刻各朝向 Djmax 和 CLQ 的值 时刻朝 向 分项 891011121314151617181920 CLQ0.260.400.580.720.840.800.620.450.320.240.160.100.09 南 Djmax302 CLQ0.140.170.180.190.200.340.560.720.830.770.530.110.10 西 Djmax599 CLQ0.540.650.750.810.830.830.790.710.600.610.680.170.16 北 Djmax114 CLQ0.820.790.59 038 0.240.240.230.210.180.150.110.080.07 东 Djmax599 2.1.4 照明散热引起的冷负荷：照明散热引起的冷负荷： 当电压一定时，室内照明散热量是不随时间变化的稳定散热量，但是照明散热方 - 6 - 式仍以对流与辐射两种方式进行散热，因此，照明散热形式的冷负荷计算仍采用相应 的冷负荷系数。其冷负荷计算式为： 荧光灯： CL=1000n1n2NCLQ （2-4） 其中：Cl照明散热引起的冷负荷(w)； N照明灯具所需功率(kw)； n1镇流器消耗功率系数，暗装荧光灯镇流器装设在顶棚内，取 1.0； n2灯罩隔热系数，荧光灯罩上部穿有小孔，可利用自然通风散热于顶棚内， 取 0.55； CLQ照明散热冷负荷系数； 表 2.5 各时刻照明散热冷负荷系数 CLQ 时 刻 8:009:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:0019:0020:00 CLQ0.440.750.830.870.90.920.940.950.960.960.960.970.56 2.1.5 人员散热引起的冷负荷： 人体散热和散湿有时会形成主要的空调负荷。此建筑物为综合办公楼，大多属极 轻劳动类型，室内设计温度为 26，在此情况下，查资料得每人散发的显热为 61W， 潜热为 73，全热为 134。由于室内工作人员既包括男子也包括女子，故取群集系 数为 0.93。 人体显热散热引起的冷负荷计算式为： CLs=nqsCLQ （2-5） 其中：CLs人体显热散热形成的冷负荷（W） ； n室内全部人数；n=*F，房间的人员密度（人/） ；F房间 面积（） ； 群集系数，取 0.96； qs不同室温和劳动性质成年男子显热散热量（W） ，取 61W； CLQ人体显热散热冷负荷系数。这一系数取决于人员在室内停留的时间及 进出的时间值，逐时列于下表： 表 2.6 各时刻 CLQ 的值 时刻 20 CLQ0.530.80.860.90.920.940.950.960.960.970.970.9847 - 7 - 人体潜热散热引起的冷负荷计算式为： CL1=nq2 （2-6） 其中：n计算时刻空调区内的总人数； n=*F，房间的人员密度（人 /） ；F房间面积（） ； 群集系数，取 0.96； q21 名成年男子小时潜热散热量（W） ，取 73W。 各个房间的空调冷负荷及汇总见附录 1（室内设计温度为 26） 。 2.2 空调热负荷的计算：空调热负荷的计算： 空调热负荷由通过围护结构的温差传热量和附加耗热量组成，其中通过围护结构 的温差传热量由下式计算： Qj=KF(tn-tw) a （2-7） 其中：Qj围护结构的基本耗热量（w） ； K该面围护结构的传热系数w/（m ） ； 2 F该面围护结构的散热面积(m )； 2 tn室内空气计算温度，； tw室外供暖计算温度，； a围护结构的温差修正系数。 附加耗热量包括