毕业设计（论文）-北京市某综合楼中央空调系统设计.doc

河南城建学院本科毕业设计（论文） 目录 目录摘要.1第一章工程概述与设计依据31.1 工程概述31.2 设计依据41.2.1 围护结构热工指标41.2.2 室外设计参数41.2.3 室内设计参数41.2.4 体力活动性质5第二章 负荷计算62.1 夏季冷负荷的计算62.1.1 夏季冷负荷的组成62.1.2空调冷负荷计算方法62.2 湿负荷的计算122.2.1 湿负荷的组成122.2.2 湿负荷的计算方法122.3 冬季热负荷的计算132.3.1 围护结构传热耗热量132.3.2 冷风渗透耗热量142.3.3 外门冷风侵入耗热量15第三章 空调方案的确定183.1 空调系统的确定183.1.1 全空气系统方案的确定183.1.2 风机盘管加新风方式的确定183.2 空气处理过程设计183.2.1 全空气系统设计计算193.2.2 风机盘管加独立新风系统设计23第四章 风系统的设计284.1 风管材料和形状的确定284.2 送、回风管的布置284.3 气流组织设计284.3.1 全空气系统294.3.2 风机盘管加新风系统294.4 风管设计304.4.1 风道水力计算步骤304.4.2 全空气系统的风道水力计算314.4.3新风机组的选型33第五章 水系统的设计365.1 水系统方案的确定365.1.1 两管制水系统的特点365.1.2 闭式系统的特点365.1.3 同程和异程系统的选择365.1.4 一次泵变流量系统的选择依据365.1.5 水系统方案的确定375.2 冷冻水管路设计计算步骤375.3 冷冻水供回水水力计算385.4 冷冻水泵的选型455.4.1 冷冻水泵设计规范455.4.2 冷冻水泵的选型455.5 冷凝水排放系统设计465.6 膨胀水箱配置与计算47第六章 空调冷热源的确定49第七章 通风与防排烟设计507.1 防排烟的方式507.2 空调建筑的防火防烟措施507.3 通风、防排烟设计51第八章 管道保温设计的考虑528.1 管道保温的一般原则528.2 管道保温层厚度的确定52第九章 空调系统消声减振的设计方案539.1 空调系统消声设计539.2 空调系统减振设计53结 论.54参考文献55致 谢.56II河南城建学院本科毕业设计（论文） 摘要 摘要本设计是北京市某综合楼中央空调系统,拟为之设计合理的中央空调系统,为室内工作人员以及消费者提供舒适的工作娱乐环境。建筑共一栋楼，共十九层。总面积为11972m，总高度为71.8米。本设计根据该建筑各部分的结构特点及其用途，在充分考虑室内环境的舒适性、运行管理上的方便和节能等各方面的基础上，一至四层采用全空气系统。五到十九层采用风机盘管加新风系统。这样可以满足不同功能房间使用时间段人员活动情况的不同要求，布置灵活，控制方便。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。设计的内容包括：空调冷负荷、湿负荷、新风量的计算；空调系统方案的确定；制冷机组的选型；冷源的选择；空调末端处理设备的选型；水系统的设计、布置与水力计算；风系统的设计、布置与计算；室内送风方式的选定；空调系统的运行调节等。 关键词：综合楼，中央空调，水冷机组，风机盘管加新风系统，全空气系统 AbstractThe design of central air-conditioning system is a comprehensive building in Beijing City, plans for the design of the air-conditioning system, to provide a comfortable working environment for indoor workers and consumers. The building is a building, a total of nineteen layers. The total area of 11972m , the total height of 71.8 meters. This design according to the structure characteristics and the purpose of each part of the building, based on the full consideration of all aspects of the comfort of the indoor environment, convenient operation and management and energy saving and so on, one to four layers of all air system. Five to nineteen layer adopt fan coil unit plus fresh air system. It can meet the different requirements of different function room, use time and personnel activities of the flexible arrangement, convenient control. According to the different functions of the room, office,meeting room, Rest Area etc., the centralized system for fan coil unit plus fresh air system, fresh air from outdoor air handling un it to indoor air enthalpy value, fan coil undertake all indoor cooling load and the air humidity load.Design content including: cooling load calculation, wet load, fresh air volume air conditioning system; determine; selection of refrigeration unit; cold source selection; air terminal handling equipment selection; design calculation, water system design,layout and hydraulic; wind system arrangement and calculation;selected indoor air the air conditioning system operation adjustment.Keywords: complex building, central air conditioning, chiller, fan coil plus fresh air system, air system56第一章 工程概述与设计依据1.1 工程概述本工程为北京市某十九层综合商务楼空调系统设计，位于北京市中心，共19层。 表1.1建筑物的楼层信息基本参数 楼层号 层高（m） 窗高（m）标高（m）属性参数 -1楼层-14.50-5.1普通楼层 1楼层15.12.20.6关键层 2楼层24.22.24.5普通楼层 3楼层34.22.28.7普通楼层 4楼层35.7312.9普通楼层 5楼层43.41.818.6普通楼层 6楼层53.41.822普通楼层 7楼层63.41.825.4普通楼层 8楼层73.41.828.8普通楼层 9楼层83.41.832.2普通楼层 10楼层93.41.835.6普通楼层 11楼层103.41.839普通楼层 12楼层113.41.842.4普通楼层 13楼层123.41.845.8普通楼层 14楼层133.41.849.2普通楼层 15楼层143.41.852.6普通楼层 16楼层153.41.856普通楼层 17楼层163.41.859.4普通楼层 18楼层173.41.862.8普通楼层 19楼层183.41.866.2普通楼层表1.2各层房间种类统计 楼层种类地下层商场层餐饮层娱乐层客房层办公层会议层层数.11.2345.1011.1819主要房间制冷机房商场餐饮大厅娱乐大厅客房办公室会议室1.2 设计依据1.2.1 围护结构热工指标外墙：选用砖墙，内外粉刷，=300mm，K=0.71 W/m2K，衰减系数=0.36，延迟时间=10h；内墙：选用混凝土隔墙，=160mm，K=2.38 W/m2K，=0.58，=5.2h。屋面：选用保温屋面，保温材料为聚苯板，K=3.25W/m2K，衰减系数=0.15，延迟时间=4.8h；外窗：选用双层铝合金中空玻璃窗， K=3.20W/m2K，窗的有效面积系数xg=0.85，地点修正系数xd=1，取5mm厚普通玻璃，遮挡系数Cs=0.89，选用浅色布帘，遮阳系数Cn=0.50；楼板：水泥砂浆+钢筋混凝土+膨胀珍珠岩+沥青油毡+木丝板+钢丝抹灰加油漆，K=0.65W/m2K，=0.22，=11.1h；外门：选用节能外门，K=3.02 W/m2K，衰减系数=0.99，延迟时间=0.6h；内门：选用木框单层实体门，K=3.35 W/m2K，衰减系数=0.99，延迟时间=0.5h；房间类型：房间类型为中型。1.2.2 室外设计参数表1.3北京市室外设计参数 气象参数基本参数国家省份城市经度(E)纬度(N)中国北京市北 京116.4739.8夏季参数夏季大气压(Pa)夏季室外空调计算日平均温度()夏季室外空调计算干球温度()夏季室外空调计算湿球温度()夏季室外平均风速(m/s)大气透明度等级9998729.133.626.32.24冬季参数冬季大气压(Pa)冬季室外供暖计算干球温度()冬季室外空调计算干球温度()冬季室外空调相对湿度(%)冬季最多风向平均风速(m/s)102570-7.5-9.8374.51.2.3 室内设计参数夏季空调设计温度：25，风速不大于0.3 m/s，相对适度55%。冬季空调设计温度：18，风速不大于0.2 m/s，相对适度55%。1.2.4 体力活动性质体力活动性质可分为：静坐：典型场所：影剧院、会堂、阅览室等；极轻劳动：主要以坐姿为主，典型场所：办公室、旅馆等；轻度劳动：站立及少量走动，典型场所：实验室、商店等；中等劳动：典型场所：纺织车间、印刷车间、机加工车间等；重劳动：典型场所：炼钢，铸造车间、排练厅、室内运动场等。所以本设计中办公楼层和客房楼层属于极轻劳动，娱乐层和商场层属于轻度劳动，餐饮层和会议层属于静坐。河南城建学院本科毕业设计（论文） 第二章 负荷计算第二章 负荷计算空调房间冷（热）、湿负荷是确定空调系统送风量和空调设备容量的基本依据。 在室内外热、湿扰量作用下，某一时刻进入一个恒温恒湿房间内的总热量和湿量称为在该时刻的得热量和得湿量。当得热量为负值时称为耗（失）热量。在某一时刻为保持房间恒温恒湿，需向房间供应的冷量称为冷负荷；相反，为补偿房间失热而需向房间供应的热量称为热负荷；为维持室内相对湿度所需由房间除去或增加的湿量称为湿负荷。2.1 夏季冷负荷的计算2.1.1 夏季冷负荷的组成 夏季空调房间的冷负荷主要有以下组成： 1) 通过围护结构传入室内的热量 2）通过外窗进入室内的太阳辐射热量 3）人体散热量 4）照明散热量 5）设备散热量 6）伴随人体散湿过程产生的潜热量2.1.2空调冷负荷计算方法冷负荷的计算常采用谐波反应法和冷负荷系数法。本设计采用谐波反应法。谐波反应法计算冷负荷的过程很复杂，一般需用电子计算机。为了便于手算，采用谐波法的工程简化计算方法。以3001值班室为例：1.外墙和屋顶 （2.1）式中 计算面积，m2； 传热系数，W/(m2)； 计算时刻，h； 温度波的作用时间，即温度波作用于围护结构内表面的时间，h； 作用时刻下，围护结构的冷负荷计算温差，简称负荷温差。 表2.1西北外墙（3001值班室）冷负荷 西北墙冷负荷时刻7:008:009:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:0019:00778891011121212111110修正-7K0.71F1.78CLQ001.2641.2642.5283.7915.0556.3196.3196.3195.0555.0553.7912.外窗外窗的冷负荷包括两个部分，即窗户瞬变传导得热形成的冷负荷和窗户日射得热形成的冷负荷。1）窗户瞬变传导得热形成的冷负荷 CLQ=KFt （2.2）式中 t 计算时刻的负荷温差，可通过空气调节查得； K 传热系数，W/(m2)； 计算面积，m2。表2.2 南外窗（3001值班室）瞬变传热冷负荷 南外墙（玻璃幕墙）瞬时传热冷负荷（w）时刻7:008:009:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:0019:00t-5.2-4.6-3.8-3-2.3-1.6-1.1-0.7-0.4-0.3-0.5-0.8-1.4K3.2F10.38CLQ-173-153-125-99.6-76.4-53.1-36.5-23.3-13.3-9.96-16.6-26.6-46.5 2）窗户日射得热形成的冷负荷 CLQ=xgxdCnCsFJj （2.3）式中 窗的有效面积系数；单层钢窗0.85，双层钢窗0.75； 地点修正系数，可通过空气调节查得； Cn 窗内遮阳设施的遮阳系数，可通过空气调节查得； Cs 窗玻璃的遮挡系数，可通过空气调节查得； 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，可通过空气调节查得。表2.3窗户（3001值班室）日射得热形成的冷负荷 日射得热形成的冷负荷时刻7:008:009:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:0019:00Jj17294053607478817773605045修正1.07Xg0.8Xd1Cn1Cs1F10.38CLQ151257.7355.4470.9533.1657.5693.1719.7684.2648.6533.1444.3399.83.内围护结构1）当邻室为通风良好的非空调房间时，通过内墙和楼板的温差传热负荷，可按式（2.1）计算。此时负荷温差应按空气调节相应表中“零”朝向的数据采用。2）当邻室为空调房间时，室温均相同，可不用计算表2.4 内墙和内门（3001值班室）冷负荷 内墙和内门冷负荷时刻7:008:009:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:0019:00修正-7K0.71F1.78CLQ0001.2641.2642.5282.5282.5282.5281.2641.2641.26404.地面 由于第三层处于中间层，地面传热可忽略不计。5.室内热源散热形成的冷负荷 设备、照明和人体散热得热形成的冷负荷，在工程上可用下式简化计算。（1）设备 由于房间3001为值班室，室内没有电脑等散热量较大的设备，所以设备散热形成的冷负荷不予考虑。（2）照明 CLQ= JL.TQ （2.5）式中 Q 照明得热，W； T 开灯时刻，h； L.T 时间内的照明负荷强度系数，可通过空气调节查得。 3001值班室安有1支60W的荧光灯计算如下表：表2.5照明（3001值班室）负荷 照明散热形成的冷负荷时刻7:008:009:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:0019:00CLq0.150.140.120.110.090.080.070.060.050.040.030.020.01n11.2n21N60CLQ10.810.088.647.926.485.765.044.323.62.882.161.440.72（3）人体人体冷负荷包括人体显热冷负荷和人体潜热冷负荷。.人体显热冷负荷 CLQ=JP.TQ （2.6）式中 Q 人体得热，W； T 人员进入房间时刻，h； P.T 时间内的人体负荷强度系数，可通过空气调节查得。 1006办公室有2人工作，工作时间为早上9：00到下午17：00。.人体潜热冷负荷 （2.7）式中 不同室温和劳动性质时成年男子散热量，W，可通过空气调节查得； 室内全部人数； 群集系数，可通过空气调节查得。表2.6 人员散热（3001值班室）冷负荷 人员散热形成的冷负荷时刻7:008:009:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:0019:00CLq0.20.80.850.90.920.940.950.960.960.970.970.970.98qs60.5n1C0.93CLs11.2545.0147.8350.6451.7652.8953.4554.0154.0154.5854.5854.5855.14ql73.3CL168.1768.1768.1768.1768.1768.1768.1768.1768.1768.1768.1768.1768.17合计79.42113.2116118.8119.9121.1121.6122.2122.2122.2122.7122.7123.3表2.7 3001值班室冷负荷汇总 各分项逐时冷负荷总汇外窗-173-153-126-99.6-76.4-53.1-36.5-23.3-13.3-9.96-16.6-26.6-46.5外墙001.2641.2642.5283.7915.0556.3196.3196.3195.0555.0553.791日射151257.7355.4470.9533.1675.5693.1719.7684.2642.6533.1444.3399.8人员79.42113.2116118.8119.9121.1121.6122.2122.2122.7122.7122.7123.3照明10.810.088.647.926.485.765.044.323.62.882.161.440.72内墙0001.2641.2642.5282.5282.5282.5281.2641.2641.2640总计68.55228.1355.1500.5585.9737.5790.8831.8805.5771.9647.9548.2481.2其他房间亦如上计算，汇总如下： 表2.8 3002值班室冷负荷汇总 各分项逐时冷负荷总汇外窗-288-255-210-166-127-88.6-60.9-38.8-22.1-16.6-27.7-44.3-77.5日射251.7429.5592.4784.9888.510961155120011401081888.5740.4666.4人员573.9817.8838.2858.5866.6874.7878.8882.8882.9886.9886.9886.9891照明2725.221.619.816.214.412.610.897.25.43.61.8内墙00012.5712.5725.1325.1325.1325.1312.5712.5712.570总计564.61017.512421510165719222011208020351971176615991482 表2.9 3003值班室冷负荷汇总 各分项逐时冷负荷总汇外窗-5006-4428-3568-2888-2214-1540-1059-674-385-289-481-770-77.5外墙0022.0122.0144.0266.0388.04110.1110.1110.188.0488.0466.03日射437874681030013648154501905520085208581982818798154501287511588人员16233231332370824283245132474324858249732497325088250882508825203照明1620151212961188972864756648540432324216108内墙00050.9450.94101.9101.9101.9101.950.9450.9450.940总计17255276843166836303388164329044830460164516744190405193754835617 表2.10 3004值班室冷负荷汇总 各分项逐时冷负荷总汇外窗-158-140-115-91.1-69.8-48.6-33.4-21.3-12.1-9.11-15.2-24.3-42.5日射138.1235.6324.9430.5487.4601.1633.6658625.5593487.4406.2365.6人员138.1235.6324.9430.5487.4601.1633.6658625.5593487.4406.2365.6照明5450.443.239.632.428.825.221.61814.410.87.23.6内墙00036.736.7173.4173.4173.4173.4136.7136.7136.710总计172.3381.9577.7846.3974.1125613301390133012281007832692.2 表2.11 3005值班室冷负荷汇总 各分项逐时冷负荷总汇外窗-1108-908-809-639-490-341-234-149-85.2-63.9-107-170-298日射968.7165322793020341942174445461643884160341928492564人员819.8116811971226123812501255126112611267126712671273设备000069692497210081044106810801104444照明162151.2129.6118.897.286.475.664.85443.232.421.610.8总计842.8199227973726496061366513680166626474569250713994 表2.12 3006值班室冷负荷汇总 各分项逐时冷负荷总汇外窗-268-237-196-154-118-82.3-56.6-36-20.6-15.4-25.7-41.2-72日射234399.2550.6729.5825.910191074111510601005825.9688.2619.4人员246350.5359.2367.9371.4374.9376.6378.4378.4380.1380.1380.1381.9照明6358.550.446.237.833.629.425.22116.812.68.44.2内墙00024.7524.7549.549.549.549.524.7524.7524.750总计275.4571.8764.7101411411394147315321488141112181060933.4表2.13 3007值班室冷负荷汇总 各分项逐时冷负荷总汇外窗-158-140-115-91.1-69.8-48.6-33.4-21.3-12.1-9.11-15.2-24.3-42.6日射138.1235.6324.9430.5487.4601.1633.6658625.5593487.4406.2365.6人员158.8226.4232237.6239.9242.1243.2244.4244.4245.5245.5245.5246.6照明6358.550.446.237.833.629.425.22116.812.68.44.2内墙00036.7136.7173.4173.4173.4173.4136.7136.7136.710总计149.8332.3450.2621.7700.6873.8921.9958.8934.7869756.6665.5570.4通过以上计算，可得出第三层各房间总冷负荷汇总如下 表2.14 第三层房间冷负荷汇总 房间编号3001300230033004300530063007冷负荷831.8208046016139068011532958.8总冷符合59609.6通过以上的计算方法可以得出其余的十八层冷负荷，其余层有鸿业负荷计算得出，列表如下：表2.15各层冷负荷汇总表 楼层1234567负荷14705312863659609.612585412734010472538336最大负荷时刻17：0016：0016：0016：0015：0014：0015：00楼层891011121314负荷38336383363833698185924393677836778最大负荷时刻15：0015：0015：0014：0015：0015：0015：00楼层1516171819负荷36778367783677836886102057最大负荷时刻15：0015：0015：0015：0016：002.2 湿负荷的计算2.2.1 湿负荷的组成空调房间的湿负荷有以下组成：1）人体散湿量；2）渗透空气带入室内的湿量；3）化学反应过程的湿量；4）各种潮湿表面、液面或流液的散湿量；5）食物或其他物料的散湿量；6）设备散湿量。2.2.2 湿负荷的计算方法 本次设计湿负荷主要考虑的是人体散湿量。人体湿负荷Wr（kg/h）可按下式计算： （2.8）式中 计算时刻空调房间内的总人数； 群体系数，可通过空气调节查得； 一名成年男子的每小时散湿量，g/h，可通过空气调节查得。各房间湿负荷汇总如下：表2.16 夏季各楼层湿负荷计算如下楼层1234567湿负荷39.44339.42117.7226.644.8842.9781.582楼层891011121314湿负荷1.5821.5821.5824.1423.6883.1533.153楼层1516171819湿负荷3.1533.1533.1533.15315.7062.3 冬季热负荷的计算2.3.1 围护结构传热耗热量1）围护结构的基本耗热量3Q1=KF（tn.tw） （2.9）式中 K 传热系数，W/(m2)，贴土非保温地面的传热系数K可通过实用供热空调设计手册查得； 温差修正系数，如下表2.17选取； tn.tw 室内外计算温度差。表2.17温差修正系数序号围护结构特征1外墙、屋顶、地面以及与室外相通的楼板等1.002屋顶和与室外空气相通的非采暖地下室上面的楼板等0.903非采暖地下室上面的楼板，外墙上有窗时0.754非采暖地下室上面的楼板，外墙上无窗且位于室外地坪以上时0.605非采暖地下室上面的楼板，外墙上无窗且位于室外地坪以下时0.406与有外门窗的非采暖房间相邻的隔墙0.707与无外门窗的非采暖房间相邻的隔墙0.408伸缩缝墙、沉降缝墙0.309防震缝墙0.702）围护结构附加耗热量围护结构的附加耗热量，应按其占基本耗热量的百分率确定。各项附加（或修正）百分率，宜按下列规定的数值选用 朝向修正查暖通规范规定，选用朝向修正系数如下：表2.18 朝向修正系数表Xch南.15 .30北、东北、西北0 10东、西.5东南、西南.10%.15%在本次设计中朝向修正系数选定为：东、西：.5% ；南：.20% ；北：0%；东南：.10% 风力修正因位于北京市中心，平均风速不大，对传热的影响不很显著，故一般情况下可忽略不予考虑。 高度修正层高在4m以下，可不考虑沿房屋高度室内温度上升对耗热量的影响。2.3.2 冷风渗透耗热量 1）冷风渗透量计算3V=Lln （2.10）式中 L 每米门、窗缝隙渗入室内的空气量，在冬季室外平均风速vpj=2.8m/s下，单层金属窗的L1=2.6m3/mh，双层（金属框）外门L2=1.8 m3/mh3； l 门、窗缝隙的计算长度，m； n 渗入空气量的朝向修正系数，如下表2.19表2.19 渗透空气量的朝向修正系数n北1.00东、南0.15西0.42）冷风渗透耗热量计算3 （2.11）式中 V 经门、窗缝隙渗入室内的总空气量，如上计算；w 供暖室外计算温度下的空气密度，kg/ m3；cp 冷空气的定压比热，c=1kJ/kg2.3.3 外门冷风侵入耗热量外门冷风侵入耗热量公式3为： （2.12）式中 N 外门附加率，N=80n，其中n为建筑物的楼层数，所以n=1； 外门的基本耗热量，W因此总热负荷为 Q=+河南城建学院本科毕业设计（论文） 第三章 空调方案的确定第三章 空调方案的确定3.1 空调系统的确定3.1.1 全空气系统方案的确定餐厅、会议室、休息大厅等房间空间大，人员密集，冷负荷密度大，室内散湿量比较小，综合各个因素采用二次回风全空气系统。其理由如下：1） 适合于室内负荷较大时且空间比较大时。2） 与一次回风相比，节省了再热器的热量，而且比一次回风还节省冷量；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。本十九层综合商务楼空调工程前四层均为大空间，有餐厅、会议室、休息大厅等，考虑到长远的运行和节能的因素，前四层采用全空气二次回风系统。3.1.2 风机盘管加新风方式的确定办公室、宾馆客房等小空间人员集中程度大，各房间的负荷根据运行时间不一致，且各自有不同要求，因而采用风机盘管加新风系统。风机盘管直接放置在各个空调房间内，对室内回风进行处理；新风则由新风机组集中处理后通过新风管道送入室内与回风混合。新风机组每层放置一台在空调机房内，制冷机组放置在地下层。风机盘管加新风系统的冷量或热量是由空气和水共同承担，所以属于空气.水系统。其优点如下：1）布置灵活，节能效果好，各房间能根据室内负荷情况单独调节温湿度，房间不使用时可以关掉机组，不影响其他房间的使用；2）各空调房间互不相通，不会相互污染；3）只需要新风机房，机房面积小，风机盘管可以安装在空调房间内；4）与集中式空调相比，不需要回风管道，节省建筑空间；5）节省运行费用；6）使用寿命长。3.2 空气处理过程设计3.2.1 全空气系统设计计算一、夏季送风状态点和送风量空气送风状态点和送风量的确定可在i.d图上进行，具体步骤如下：1）在i.d图上找出室内状态点N，室外状态点W2）根据室内冷负荷Q和湿负荷W求出，再过N点画出此过程线3）确定送风温差t，过程线与相对应的等温线相交于O点，O点即送风状态点，也是第二次回风与经喷水室处理后空气进行第二次混合后的状态点。4）过程线交相对湿度90%的曲