毕业设计（论文）-徐州铜山区行健楼空调工程设计.pdf

中国矿业大学徐海学院毕业设计任务书 专业年级建环 12-2学号22121599学生姓名刘鹏 任 务 下 达 日 期 ：任 务 下 达 日 期 ：2015年年12月月9日日 毕业设计日期：毕业设计日期：2016 年年 2 月月 29 日至日至2016 年年 6 月月 11 日日 毕业设计题目：毕业设计题目：徐州铜山区行健楼空调工程设计徐州铜山区行健楼空调工程设计 毕业设计专题题目：毕业设计专题题目： 毕业设计主要内容和要求：毕业设计主要内容和要求： 本设计是对江苏省徐州地区某办公楼进行空调系统的设计。 由建筑设计资 料可得该建筑物的基本信息:办公楼分为 10 层，每层高 4m,建筑总面积为 10020.9 ，空调房间面积为 6873.99 。设计的主要内容如下： 1空调系统负荷计算 室内外空气参数的选取； 夏季围护结构的冷负荷、室内热源散热引起 的冷负荷、湿负荷、新风负荷，还有热负荷。 2空调系统方案选择及空气处理方案 选择系统形式，计算送风量、回风量、新风量；末端设备型式选择、 确定其定位尺寸；校核空调房间气流组织是否均匀。 4空调风系统设计 风管水力计算，确定风管截面尺寸，求出最不利环路的总阻力，平衡 各环路阻力然后进行风机扬程校核；最后布置风管。 5.空调水系统设计 确定水系统形式：是同程还是异程；是双管还是多管制；是开式还是 闭式； 然后对冷冻水管进行水力计算， 选择水管管材及阀门； 完成水泵选型； 冷凝水系统设计、系统补水定压设计。 6.空调制冷机房设计 完成机房的布置、冷却塔的选择与布置、换热器的计算选型。 7.空调系统的保温防腐和消声隔振设计 8绘制设计施工图 图纸目录、设计与施工说明、图例、设备材料表、风管系统平面图、 水管系统平面图、大样图、系统图、机房布置图及系统原理图。 9编制设计说明书 设计要求： 1.英文论文翻译， 要求为近五年发表， 中文译文内容不少于 0.3 万汉字； 2.所选研究题目必须具有现实意义，不能图轻松而选太简单的题目，要 有一定的深度。 3.设计进度安排及其它设计要求详见毕业设计指导说明书。 指导教师签字： 郑 重 声 明 本人所呈交的毕业设计， 是在导师的指导下，独立进行研究所取得的成 果。所有数据、图片资料真实可靠。尽我所知，除文中已经注明引用的内容 外， 本毕业设计的研究成果不包含他人享有著作权的内容。对本论文所涉及 的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确的方式标明。本 论文属于原创。本毕业设计的知识产权归属于培养单位。 本人签名：日期： 中国矿业大学徐海学院毕业设计指导教师评阅书 指导教师评语（基础理论及基本技能的掌握；独立解决实际问题的能 力；研究内容的理论依据和技术方法；取得的主要成果及创新点；工 作态度及工作量； 总体评价及建议成绩； 存在问题； 是否同意答辩等） ： 成 绩：指导教师签字： 年月日 中国矿业大学徐海学院毕业设计评阅教师评阅书 评阅教师评语（选题的意义；基础理论及基本技能的掌握；综合运 用所学知识解决实际问题的能力； 工作量的大小；取得的主要成果及创 新点；写作的规范程度；总体评价及建议成绩；存在问题；是否同 意答辩等）： 成 绩：评阅教师签字： 年月日 中国矿业大学徐海学院毕业设计答辩及综合成绩 答辩情况 提出问题 回答问题 正 确 基 本 正 确 有 一 般 性 错 误 有 原 则 性 错 误 没 有 回 答 答辩委员会评语及建议成绩： 答辩委员会主任签字： 年月日 学院领导小组综合评定成绩： 学院领导小组负责人： 年月日 摘要 本文主要是对徐州地区某办公楼进行空调设计的说明，该办公楼分为 10 层，每层高 4m,建筑总面积为 10020.9 ，空调房间面积为 6873.99 。 经过详细计算得到夏季空调总冷负荷为 571.846KW，冬季总热负荷为 560.663KW。热源采用市政供热，经过换热设备处理后送到各个空调房间。 冷源则采用两台螺杆式冷水机组来供夏季使用。本设计对建筑物进行分区， 1-3 分为东西区。东区采用全空气系统一次回风方式，散流器平顶送风，西 区采用风机盘管加新风系统，双层百叶风口侧送风，休息厅采用顶送风。水 系统则采用水平同程、垂直异程的双管制闭式水系统。此外，还需要进行风 管水力、水管水力设备的选型及布置等等。 关键词：负荷计算、 水力计算、 风机盘管加新风系统、 全空气系统、空 调设备选型。 ABSTRACT The main purpose of this paper is of central air conditioning design explanation for an office building in Xuzhou area, the office building is divided into 10 layers, the height of each 4m, the total construction area is 10020.9 m2, the air conditioning room area is 6873.99 m2.After a detailed calculation get the total cooling load of air conditioning in summer 571.846KW, total heat load in winter as the source of 560.663KW. with municipal heating, after exchanging heat treatment equipment sent to each air conditioning room. Cold source with two screw chillers for use in summer. The design of buildings to partition, 1-3 district. East the all air system with primary return air way, bulk flow flat air, West to adopt fan coil unit plus fresh air system, double shutter side air supply, rest hall adopts ceiling air supply. Water system the level the same way, vertical different process of double control closed water system. In addition, it is necessary to To carry out the wind pipe, water pipe hydraulic equipment selection and layout and so on. Keywords：load calculation；hydraulic calculation；fan coil unit plus fresh air system； all air system；air conditioning equipment selection。 目目录录 1 1 设计设计概况概况.1 1.1 工程概况.1 1.2 设计参考数据.1 1.2.1 室外计算参数.1 1.2.2 室内计算参数.1 1.2.3 建筑围护结构热工指标.2 1.3 设计理论依据.3 2 2 负荷计算负荷计算.4 2.1 夏季空调冷负荷计算.4 2.1.1 围护结构冷负荷.4 2.1.2 室内其他冷负荷.6 2.1.3 湿负荷.7 2.1.4 新风冷负荷.8 2.2 冬季热负荷. 8 2.3 负荷计算示例.9 3 3 空调空调系统系统选择及空气处理方案选择及空气处理方案.17 3.1 空调系统的分类.17 3.2 空调系统方案的确定. 17 3.3 风机盘管加新风系统的空气处理方式.18 3.4 全空气系统的空气处理方式.18 4 4 空调冷热源的设计空调冷热源的设计 .19 4.1 空调冷热源的类型及特点.19 4.2 空调冷热源的选择原则.20 4.3 制冷机组的选择.22 5 5 气流组织的气流组织的设计及设备选型设计及设备选型.24 5.1 气流组织的概述.24 5.2 送、回风口的确定.24 5.3 气流组织的计算 .24 5.4 送风量的确定.26 5.5 新风量的确定.27 5.6 风机盘管的选型计算. 27 5.7 空调机组的选型计算. 29 5.8 新风机组的选择与布置.33 6 6 空调风系统设计计算空调风系统设计计算.34 6.1 风管水力计算. 34 6.1.1 风管的水力计算方法.34 6.1.2 风管的水力计算示例.36 6.2 风机和电动机的选型. 38 6.3 风管的布置.38 7 7 空调空调水水系统设计系统设计计算计算.39 7.1 水系统形式的确定.39 7.2 空调水路水力计算.39 7.2.1 冷冻水的水力计算. 39 7.3 水管的布置.41 7.3.1 空调水系统的管材. 41 7.3.2 空调水系统的阀门. 42 7.3.3 空调水管的布置.42 7.4 冷凝水系统的设计.42 7.5 水系统的补水定压设计.43 7.5.1 补水设计.43 7.5.2 定压与膨胀设计.45 8 8 制冷机房的布置及设备的选择制冷机房的布置及设备的选择.46 8.1 机房的布置.46 8.2 水泵设备的选型.46 8.2.1 冷冻水泵的确定.46 8.2.2 冷却水泵的确定.47 8.2.3 热水循环泵的确定. 48 8.2.4 系统补水泵的确定. 48 8.3 冷却塔的选择与布置. 49 8.3.1 冷却塔的选择条件. 49 8.3.2 冷却塔的选型计算. 49 8.4 换热器的设计计算.50 8.5 其他设备的选择.51 8.5.1 分、集水器的选择. 51 8.5.2 过滤器的选择.52 9 9 空调系统的控制空调系统的控制.52 1010 空调系统的保冷、保温及防腐空调系统的保冷、保温及防腐.53 10.1 保冷.53 10.2 保温及防腐.53 1111 空调系统的消声隔振空调系统的消声隔振.53 参考文献参考文献.55 附附录录.56 附录一负荷计算.56 附录二风机盘管的选型.66 附录三新风机组的选型.78 附录四风管水力计算.79 附录五水管水力计算.86 翻译部分翻译部分.91 致致谢谢. 113 中国矿业大学徐海学院 2016 届本科生毕业设计 1 1 设计概况 1.1 工程概况 本设计是对江苏省徐州地区某办公楼进行空调系统的设计。 查建筑设计资 料可得该建筑物的基本信息:办公楼分为 10 层，每层高 4m,建筑总面积为 10020.9 ，空调房间面积为 6873.99 。具体房间位置和功能详见建筑平 面图。 1.2 设计参考数据 1.2.11.2.1 室外计算参数：室外计算参数： 夏季 （1）空调计算日平均温度 30.5； （2）空调计算干球温度 34.8 ； （3）空调计算湿球温度 27.4； （4）大气压为 100070Pa； （5）平均相对湿度为 81%。 冬季 （1）空调温度-8； （2）采暖温度-5 ； （3）空调计算湿球温度 27.4； （4）大气压为 102180Pa； （5）平均相对湿度为 64%。 1.2.21.2.2 室内计算参数：室内计算参数： 根据民用建筑物供暖通风与空气调节设计规范GB50736-2012 规定 表 1-1 办公室室内设计参数表 房间名称 温度湿度 新风量 标准 m 3/h人 噪声 dB（A） 夏季冬季夏季冬季 一般办公室26-2818-2065不规定20-3040-50 高级办公室24-2720-223030-5025-35 中国矿业大学徐海学院 2016 届本科生毕业设计 2 选取本设计需要的室内设计参数为 表 1-2 本设计室内设计参数表 房间名称 温度湿度 新风量 标准 m 3/h人 噪声 dB（A） 夏季冬季夏季冬季 办公室252055453035 1.2.31.2.3 建筑围护结构热工指标：建筑围护结构热工指标： 由于该办公楼建筑面积大于 1000 ，查得规范知其属于甲类公共建筑； 查阅GB50189-2015 公共建筑节能标准得知徐州属于寒冷 B 地区。建筑 体形系数必须满足以下: 表 1-3 建筑体形系数表 根据建筑热工设计的气候分区， 甲类公共建筑的主要维护结构的热工性能应 该符合下表： 表 1-4 主要围护结构热工性能表 围护结构部分体形系数0.30.3体形系数0.5 传热系数 K（W/ .k) 太阳得热系 数 HSGC 传热系数 K （W/.k) 太阳得热系 数 HSGC 屋面0.45-0.40- 单栋建筑面积 A（）建筑体形系数 300A8008000.4 中国矿业大学徐海学院 2016 届本科生毕业设计 3 外墙(包括非透光幕 墙） 0.50-0.45- 单一 立面 外窗 窗体面积比 0.2 3-2.8- 0.2窗体面 积比0.8 1.5-1.4- 因此经过计算本次设计我选取的主要建筑围护结构热工指标如下：外墙 K=0.489W/.k， 外墙结构为抹面层、 硬泡聚氨酯板 30mm、 聚合物砂浆 20mm、 加气混凝土 200mm、石灰水泥砂砂浆 20mm；单层全玻璃外窗 K=2.6W/.k； 屋面K=0.451W/.k， 结构组成是防水层10mm、 陶粒150mm、 膨胀聚苯板60mm、 锅炉渣 60mm、钢筋混凝土 100mm、石灰水泥砂砂浆 20mm。 1.3 设计理论依据 (1)毕业设计任务书 (2)民用建筑物供暖通风与空气调节设计规范GB50736-2012 (3)公共建筑节能设计标准GB50189-2015 (4)实用供热空调设计手册第二版（上册） (5)实用供热空调设计手册第二版（下册） (6)暖通空调制图标准（GB/T50114-2010） (7)中央空调设计与审图 (8)空调机房设计与安装（GJBT-1028） (9)风口选用与安装 10K121 (10)暖通空调 (11)2009 全国民用建筑工程设计技术措施 暖通空调 中国矿业大学徐海学院 2016 届本科生毕业设计 4 (12)通风与空调工程施工质量验收规范 （GB50243-2002） (13)建筑设计防火规范 （GB50016-2012） 2 负荷计算 在暖通空调工程设计过程中，负荷计算是基本依据，设备的选取、设计 的节能与否、 是否经济都与负荷的大小有关，因此我们应该学习多种计算负 荷的方法。 2.1 夏季空调冷负荷计算 冷负荷计算在原理上是建立在传递函数上的不稳定计算，在我国冷负荷 计算方法有很多，如谐波反应法、反应系数法、冷负荷系数法。目前最常用 的方法是冷负荷系数法， 是便于手算的简化计算方法。 具体的计算方法就是： 将空调房间的各分项冷负荷， 按各计算时刻累加，得出空调房间总冷负荷逐 时值，然后找出其中的最大值，该值即为该空调房间的计算冷负荷。而冷负 荷的组成主要有： 1、外墙、或者屋面的逐时传热形成的冷负荷 2、外窗的逐时传热形成的冷负荷 3、外窗的日射得热形成的冷负荷 4、室内热源散热引起的冷负荷 5、地面传热形成的冷负荷 6、内围护结构的冷负荷 7、湿负荷 8、新风负荷 2.1.12.1.1 围护结构冷负荷围护结构冷负荷 (1)外墙、屋面的传热形成的逐时冷负荷 Qr（W），可按下式计算： Qr=KA(t-+td-tr)(2-1) 式中K-传热系数，W/()； 中国矿业大学徐海学院 2016 届本科生毕业设计 5 A-计算面积，； -温度波的作用时刻，h； t-逐时计算温度，； td-逐时计算温度的地点修正值； tr -室内计算温度，。 参考暖通空调教材书后附录可查得各维护结构的冷负荷温度值，对 于不同的设计地点，应对 t-进行修正。 (2)在室内外温差作用下，通过外玻璃窗传热形成的计算时刻冷负荷 Qr （W）， 可按下式进行计算： Qr=aKA(t+-tr)(2-2) 式中t-计算时刻下的冷负荷温度，见表 2-3，； -地点修正系数，； K-传热系数，W/()； a-窗框修正系数 (3)透过玻璃窗的日射得热引起的冷负荷 r Q ,可按下式计算： jsndg AJCCxxQr (2-3) 其中 g x 窗户有效面积系数，该建筑为单层全部玻璃窗， g x =0.85； d x 地点修正系数； n C 窗户遮阳设施遮阳系数。 s C 窗玻璃的遮挡系数。 A窗口面积。 2 m ； j J 负荷强度，W / m 2.1.22.1.2 室内其他冷负荷室内其他冷负荷 中国矿业大学徐海学院 2016 届本科生毕业设计 6 （1）设备散热引起的冷负荷，电器设备： T NJEnnnnQr 4321 （2-4） 式中 N 电动设备的安装功率，w 1 n 利用系数，为 0.8 2 n 同时使用系数，为 0.7 3 n 负荷系数，为 0.5 4 n 考虑排风带走的热量系数，为 0.5 T JE 设备负荷强度系数 本设计选取电气设备的功率密度为 s q =12 2 mW ，计算公式如下 sT CLQq AJE （2-5） 式中CLQ设备和用具显热行成的冷负荷，W； s q 设备和用具的功率密度， 2 mW W； A空调区面积 T JE 设备负荷强度系数 (2)照明散热形成的冷负荷 本建筑中使用荧光灯照明，其冷负荷计算式为： T JLNnnCLQ 21 W(2-6) 式中 CLQ 灯具散热行成的冷负荷，W； N照明灯具所需功率，W； 1 n 镇流器消耗功率系数； 2 n 灯罩隔热系数； 中国矿业大学徐海学院 2016 届本科生毕业设计 7 T JL 照明散热冷负荷系数。 （3）人员散热引起的冷负荷 室内人员散热形成的冷负荷用以下公式计算： TsS JPnqCLQ (2-7) nqCLQ ll (2-8) 式中 S CLQ 人体显热散热引起的冷负荷，W； s q 不同室温和劳动性质成年男子显热散热量，W； n室内全部人数； 群集系数，如下表 2-1； T JP 人体显热散热热冷负荷系数； l CLQ 人体潜热行成的冷负荷，W； l q 不同室温和劳动性质成年男子潜热散热量，W。 某些空调建筑物内的群集系数如下所示： 表 2-1 空调建筑物内的群集系数表 典型场所群集系数典型场所群集系数 影剧院0.89体育馆0.92 图书馆0.96商场0.89 旅馆、餐馆0.93纺织厂0.90 2.1.32.1.3 湿负荷湿负荷 湿负荷是指为维持室内含湿量恒定需从房间出去的湿量。 人体散湿量计算 公式如下： Mw=0.001ng(2-9) 式中Mw-人体散湿量，Kg/s; 中国矿业大学徐海学院 2016 届本科生毕业设计 8 -群集系数； n -计算时刻空调区内的总人数； g -名成年男子小时散湿量。 2.1.42.1.4 新风负荷新风负荷 为了满足空调房间的空气品质，设计的空调系统需要引进室外新鲜的空 气；由于空调处理新风所消耗的能量十分可观，我们需要精打细算，在满足 室内舒适环境的前提下，尽量选择较小的新风量。 目前，我国空调设计中对新风量的确定原则，仍采用现行规范、设计手册 中规定或者推荐的原则, 本设计办公楼的新风量取 30 m/h人。 （1）夏季新风冷负荷： )( 00rR hhMQ（2-10） 式中 r Q -夏季新风冷负荷，kW； 0 M -新风量，kg/s； 0 h -室外空气的焓值，kJ/kg； R h -室内空气的焓值，kJ/kg。 （2）冬季新风热负荷： )( 00h.0 ttCMQ Rp （2-11） 式中 h.0 Q -冬季新风冷负荷，kW； p C -空气比热容，kJ/kg； R t -供暖室内设计计算温度，； 0 t -供暖室外计算温度，。 2.2 冬季热负荷 空调热负荷是指空调系统在冬季里， 为了满足室内设计温度而向房间提供 中国矿业大学徐海学院 2016 届本科生毕业设计 9 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比夏季要 小， 因此空调热负荷按照稳定传热的原理来计算。它主要包括围护结构的耗 热量和由门窗缝隙渗入室内的冷空气耗热量。计算公式如下： )( . 0jwRjj ttKAQ（2-12） 式中Qj-j 部分围护结构的基本耗热量，W； Aj-j 部分围护结构的表面积，； Kj-j 部分围护结构的传热系数，W/(.）； tR-冬季室内计算温度,； T0.w-采暖室外计算温度，； -温度修正系数。 2.3 负荷计算示例 以办公楼第一层西区 102 副经理办公室为例计算空调冷热负荷。 表 2-2 一层 102 副经理办公室冷负荷示例计算表 北外墙 9:0010:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 32.131.83131.431.331.231.231.331.431.6 -1 0.98 0.94 中国矿业大学徐海学院 2016 届本科生毕业设计 10 28.649 32 28.372 9627.636 28.004 48 27.912 36 27.820 24 27.820 24 27.912 36 28.004 48 28.188 72 25 3.6493 3.37292.6363.0044 2.9123 2.8202 2.8202 2.9123 3.0044 3.1887 0.489 15.7 Qr 28.016 25.895 20.237 23.066 22.359 21.651 21.651 22.359 23.066 24.480 北外窗 时 间9:0010:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 27.92929.930.831.531.932.232.23231.6 4.9 32.833.934.835.736.436.837.137.136.936.5 25 中国矿业大学徐海学院 2016 届本科生毕业设计 11 7.88.99.810.711.411.812.112.111.911.5 2.62.62.62.62.62.62.62.62.62.6 5.75.75.75.75.75.75.75.75.75.7 Qr 115.59 131.89 145.23 158.57 168.94 174.87 179.32 179.32 176.35 170.43 透过北外窗日射得热引起的冷负荷 时 间9:0010:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 0.650.750.810.830.830.790.710.60.610.68 115115115115115115115115115115 0.430.430.430.430.430.430.430.430.430.43 5.75.75.75.75.75.75.75.75.75.7 Qr 183.21 211.39 211.39 228.31 233.94 233.94 222.67 200.12 169.11 171.93 中国矿业大学徐海学院 2016 届本科生毕业设计 12 西外墙 时 间9:0010:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 37.336.836.335.935.535.234.934.834.834.9 -1 0.98 0.94 33.439 32.978 32.518 32.149 31.781 31.505 31.228 31.136 31.136 31.228 27.9 5.5395 5.0789 4.6183 4.2498 3.8814 3.6050 3.3286 3.2365 3.2365 3.3286 0.489 29.8 Qr 80.723 74.011 67.299 61.930 56.560 52.533 48.506 47.163 47.163 48.506 中国矿业大学徐海学院 2016 届本科生毕业设计 13 人体传热 时 间9:0010:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 0.620.70.750.790.820.850.870.880.90.91 67 2 0.89 73.941 83.482 89.445 94.215 97.793 101.37 103.75 104.94 107.33 108.52 41 72.98 72.98 72.98 72.98 72.98 72.98 72.98 72.98 72.98 72.98 合 计 146.92 156.46 162.42 167.19 170.77 174.35 176.73 177.92 180.31 181.50 照明散热 时9:0010:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 中国矿业大学徐海学院 2016 届本科生毕业设计 14 间 0.370.670.710.740.760.790.810.830.840.29 1.2 0.6 N0.432 Qr 115.08 208.39 220.83 230.16 236.39 245.72 251.94 258.16 261.27 90.201 各分项逐时冷负荷汇总表 时间 9:00 10:00 11:00 12:0013:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 北外 墙 28.0 16 25.89 5 20.23 723.066 22