毕业设计（论文）-北京市某科技文化楼制冷与空调工程设计--全套图纸.doc

华北电力大学 本专科毕业(论文)设计 题 目 中央空调计算机控制系统仿真研究与开发 院院 系系 能源与动力工程系 专业班级专业班级 建筑环境与设备工程 011 班 学生姓名学生姓名 方 明 指导教师指导教师 王江江 二二 四四 年年 六六 月月 二十二十 日日 毕毕 业业 设设 计计(论文论文) 院 系某某某某某某某系 专业班级某某某某某某专业 020 班 学生姓名某某 指导教师某某某 二二六年六月六年六月 题 目 请用你的论文题目替换此 asdfASDF 处文字 毕毕 业业 设设 计计(论文论文) 院 系动力工程系 专业班级制冷 0709 班 学生姓名 指导教师 二二一一年六月一一年六月 题 目 北京市某科技文化楼制冷 与空调工程设计 华北电力大学本科毕业设计（论文） I 全套完整版全套完整版 CADCAD 图纸，联系图纸，联系 153893706153893706 北京市某科技文化楼制冷与空调工程设计 摘要 随着我国人民生活水平的不断提高，人们对生活环境的舒适性的要求越来越高，人 们对室内空气的温湿度、洁净度和空气品质问题越来越重视。而当今装饰豪华、营销全 面、多维服务的文化楼已成为众多消费者喜欢的消费场所，大量采用先进设备和相应配 套设备而成的中央空调系统已成为现代科技文化楼重要标志之一，是现代科技文化楼创 造舒适高效的工作和生活环境所不可缺少的重要基础设施，也是吸引消费者的重要因素 之一。 本论文的设计对象为北京市某科技文化楼。本工程是一座具有剧场、舞厅、会议室、 资料室等多种功能的综合楼。该建筑的建筑面积约为 7800m2，地下一层，地上三层。通 过采用冷负荷系数法逐时计算得到最大冷负荷为 918.35kW。选择大型螺杆式冷水机组。 依据相关规范考虑节能和舒适性要求，由于科技文化楼的使用特点，空间小的采用卧式 暗装风机盘管加新风的舒适性空调系统，大空间的采用全空气系统。运用假定流速法进 行水力计算，绘制各层空调平面布置图、各层空调系统图，并按机房布置原则合理布置 华北电力大学本科毕业设计（论文） II 机房。 在本设计中我们要尽量优化设计，达到一个高性价比，从可持续发展的角度出发， 提高节能和环保意识，使暖通空调科学健康发展。 关键词：中央空调系统；风机盘管；新风系统；冷水机组；假定流速 华北电力大学本科毕业设计（论文） III THE CENTRAL AIR-CONDITIONING SYSTEM DESIGN OF A TECHNOLOGY CULTURE BUILDING IN BEIJING Abstract Along with our country living standards unceasing enhancement, the people are getting higher and higher to living conditions comfortable request, the people to the indoor airs humiture, the cleanness and the air quality question take seriously more and more. But decorates luxuriously, the marketing comprehensive, the multi-dimensional service cultural building to become the expense place which now the numerous consumers like, uses the central air- conditioning system which the sophisticated equipment and the corresponding supplementary equipment become to become one of massively modern science and technology culture building important symbols, is the modern science and technology culture building creation comfortable highly effective work and the living conditions essential important basis facility, also attracts one of consumers important attributes. This paper targets for the design of a technology culture Building in Beijing. This project is a building in Beijing with many functions such as theater, ballroom, meeting room, reading room and so on. The area is about 7800 m2,The underground one layer, on the ground three layers. The method of cooling load coefficient was used for calculate the cooling load, and the maximal load was 918.35 kW, so one large crew type water chillers were choose. Base on the characteristic of the technology culture building and corresponding criterion, considering the needs of energy- saving and comfortable, the comfortable air conditioning of fan coil plus fresh air system was adopted In small room, entire air system was adopted In large room. The use of hydraulic calculation method assumes that flow. Draw floor plan on each floor air conditioning, air- conditioning system on each floor plan. It has to be optimized the design of this project, get a much higher ratio of performance to price. Based on the principle of sustainable development, environment protection and energy efficiency, the development of HVAC science should be in a healthy way. Keywords: HVAC system; fan coil unit; the new air system; chillers; assumed velocity law 华北电力大学本科毕业设计（论文） I 目 录 摘要.I abstract.ii 1 绪论.1 1.1 课题背景.1 1.2 制冷与空调系统的发展.1 1.3 本设计的主要内容.4 2 工程概况.5 2.1 基本概况.5 2.2 土建资料.5 2.3 现有资源.5 3 设计依据 .6 4 设计资料 .7 4.1 室外计算参数.7 4.2 室内设计参数.7 5 空调负荷计算 .10 5.1 冷负荷计算.10 5.1.1 围护结构传入热量.10 5.1.2 透过玻璃窗的日射得热引起的冷负荷.11 5.1.3 人员散热引起的冷负荷.11 5.1.4 照明散热引起的冷负荷.12 5.1.5 新风冷负荷.12 5.2 湿负荷计算.12 5.3 新风负荷计算 .12 5.4 计算示例： .13 表 5-2.14 6 空调系统设计.16 6.1 确定空调系统方案的因素.16 6.2 空调方式的确定.16 7 空调风系统设计 .18 7.1 各系统送风量确定.18 7.1.1 客房新风量确定.18 7.1.2 客房送风量确定.19 7.2 风机盘管选型计算.21 华北电力大学本科毕业设计（论文） II 7.3 气流组织及散流器选择.22 7.4 示例计算 .22 7.4 风管水力计算.23 7.4.1 风管的设计方法.23 7.4.2 风管管径的确定.24 7.4.3 风系统水力计算.24 7.5 空调排风系统.28 8 空调水系统设计 .30 8.1 定水量和变水量.30 8.2 空调水管路设计.30 8.3 冷冻水系统.32 8.4 最不利管路计算.32 8.5 冷凝水系统 .33 8.6 水系统的泄水及排气.34 8.6.1 泄气设计.34 8.6.2 排水设计.34 8.7 水泵等设备选型.34 8.7.1 冷冻水泵的选型.34 8.7.2 冷却水泵的选型.35 8.7.3 冷却塔的选型.35 8.7.4 补水泵的选型.36 9 制冷工程设计 .37 9.1 制冷方式的确定.37 9.2 制冷剂的确定及循环计算.37 9.3 冷凝器的设计校核计算.40 9.4 蒸发器的设计校核计算 .44 9.5 压缩机的选型.48 9.6 节流设备的选型 .48 9.7 制冷剂充灌量计算.49 10 管道的保温及防腐设计 .51 10.1 风管的保温及防腐.51 10.2 水管的保温及防腐.51 11 消声减震设计 .52 11.1 消声设计.52 11.2 减震设计.52 华北电力大学本科毕业设计（论文） III 结论 .53 参考文献 .54 附录 .55 致谢 .62 华北电力大学本科毕业设计（论文） 1 1 绪论 1.1 课题背景 随着我国人民生活水平的不断提高，人们对生活环境的舒适性的要求越来越高，人 们对室内空气的温湿度、洁净度和空气品质问题越来越重视。而当今装饰豪华、营销全 面、多维服务的文化楼已成为众多消费者喜欢的消费场所，大量采用先进设备和相应配 套设备而成的中央空调系统已成为现代科技文化楼重要标志之一，是现代科技文化楼创 造舒适高效的和生活环境所不可缺少的重要基础设施，也是吸引消费者的重要因素之一。 娱乐性质的建筑不断的增多，以及人们对室内空气的温湿度、洁净度和空气品质问 题越来越重视。由于能源的紧缺，节能问题越来越引起人们的重视。因此迫切需要为建 筑物安装配置节能、健康、舒适的中央空调系统来满足人们对高生活水平的追求。 目前，随着我国经济的逐步增长，居住条件日益改善人们对生活环境的舒适性的要 求越来越高，对中央空调的需求越来越大，对中央空调节能、舒适、健康更加关注。因 此，设计一个节能、舒适、健康的中央空调具有很大的实际意义。 1.2 制冷与空调系统的发展 中央空调在世界上已有百年的发展历史，在中国也有 30 多年的应用时间，上世纪 90 年代，长期以来，活跃在国内中央空调市场的几乎是清一色的外国军团。来自美国的约 克、特灵、麦克维尔，以及日本的大金、日立、三菱等传统供应商的中央空调产品在国 内的市场占有率达 90%以上。然而 自 2000 年，随着家用空调的微利， 国内美的、格力、 海尔等巨头率先涉足该领域后，格力、海信、小天鹅、新科、TCL、远大等纷纷跟进；在 2003 年，整个国内中央空调市场上密密麻麻地簇拥着几百家大小品牌。而今，随着中央 空调市场竞争加剧，到 2005 年的时候，两年之内现有的 130 多个品牌将被缩减到 40 至 50 个品牌，市场将持续整合，品牌集中度会进一步加强。在 2004 年，国内年销售额做到 20 亿元以上规模的只有寥寥 3 家，年销售额突破 20 亿元的更可能只有大金一家，其市场 份额不到 10%1；自 2006 年开始，本土中央空调已经全面开花，并不断冲击着外资品牌 独占鳌头的格局。2009 年第 20 届中国制冷展上，一方面，由于受到金融危机的冲击，不 少美国和日本企业大幅度压缩广告和展览费用，纷纷放弃参展。另一方面，包括美的、 格力、志高在内的国内空调企业却选择在这个时候逆市扩张，欲抢夺美日企业发展受阻 后所腾出来的“蛋糕” 。号称是中央空调领域的“四大家族”企业大金、特灵、开利和约 克均未现身中国制冷展，其他如迈克威尔、三菱也未到场。这些企业一开始都想来参展 的，但到了 2009 年 2 月，这些国际巨头在华企业顶不住总部压缩费用的压力，最终决定 放弃。与美日中央空调巨头缺席相比，欧洲企业不但没有退出展览和削减费用，反而加 大了对此次展会的投入。表现突出的还有中国空调企业。虽然受金融危机冲击，国内中 华北电力大学本科毕业设计（论文） 2 央空调行业受到了一定的影响，但依然处于一个蓬勃发展的上升阶段。 2010 年度，在经济大环境复苏的利好下，房地产市场的繁荣也进一步带动了中央空 调市场整体规模的提升，随着人民生活水平的提升，对生活品质的追求越来越高，对高 档楼盘的需求也越来越明显。据相关部门统计数据显示，2010 年 1-12 月全国房地产开发 投资 48267 亿元，比上年增长 33.2%，其中，商品住宅投资 34038 亿元，增长 32.9%，占 房地产开发投资的比重为 70.5%。另一方面，2010 年度中央空调产品的价格调整也为年 度整体出货额的提升增添了砝码，原材料价格的上涨、物价、物流、人力成本等提升后， 主机制造企业纷纷将产品价格进行了上调。还有一些新兴产品如空气源热泵、地暖等产 品的市场也逐步打开，为中央空调市场的增长带来了新的空间。九大品牌江森自控约克 品牌(以下简称约克品牌) 、开利、特灵、麦克维尔、大金、美的、格力、海尔、海信日 立的整体市场占有率也在扩大。据统计，2010 年这九大品牌的市场占有率达到 68.0%， 同比 2009 年提升了 3.1 个百分点。从各品牌的表现来看，大金以 66.5 亿元的全年回款 额远超其它品牌，继续蝉联第一的宝座。同时，在九大品牌阵营中，传统的四大外资品 牌虽然也都保持了一定幅度的增长，但是整体市场占有率与 2009 年相比下滑了 1.9 个百 分点。而美的、格力和日立却呈现一股势不可挡之势，尤其是格力和海信日立，增长幅 度分别达到 2.6%、.9%。 2.1 离心机 2010 年的离心机市场，较往年更为热闹，并呈现出品牌多、项目多、技术新等特点。 在 2009 年推出离心机产品后，各离心机品牌进一步完善了其产品和技术，并在 2010 年 度的市场销售中持续发力，除约克品牌、开利、特灵、麦克维尔等离心机固有势力外， 美的、格力、海尔、广州日立、顿汉布什、LS、富田、恒星等品牌等表现抢眼，千万级 项目屡见报端。市场的火热和相对较高的利润吸引了更多品牌的进入，世纪东元的离心 机标杆工程已经启动，克莱门特的离心机产品即将开始推广，三菱重工的离心机产品也 有望实现中国制造。2010 年度，进入离心机组市场的品牌越来越多，如前文所述的部分 品牌，再加上即将在中国市场推广离心机产品的三菱重工、克莱门特、盾安、LG 等品牌， 未来在中国市场销售离心机组产品的品牌将接近 20 家，即便是在 2010 年度，在中国市 场取得销售业绩的离心机品牌也超过了 15 家。可以说，经历最近几年的市场发展和技术 更新，尤其是在复盛等压缩机企业能够提供离心式压缩机之后，离心式冷水机组将不再 作为一个技术壁垒而成为品牌发展的障碍，品牌是否会推出离心机组，更重要的将不再 是技术层面的因素，而是推出的离心机组能否获得市场销量和取得响应的利润。 在越来越多的品牌进入离心机组市场后，抢占了原本离心机组市场固有势力的一些 市场份额，也使得这部分品牌致力于进一步提高离心机组的各项性能来保持以往的优势 地位，如提高 COP 值等。此外，更多是新技术也被加入到离心机组产品中，比如“变频” 华北电力大学本科毕业设计（论文） 3 、“热泵”、“磁悬浮”等，品牌之间的离心机产品更加推陈出新，也使变频离心机组 和高效离心机组谁更节能成为市场热议的焦点。 2.2 螺杆机 风冷螺杆机组和水冷螺杆机组一改 2009 年的颓势，在 2010 年度实现了双增长，而 且，与离心机组类似，大型螺杆机组正越来越受到各品牌的青睐，尤其是一些没有离心 机组的品牌。此外，如果分领域来看，除民用领域外2，工业类领域的螺杆机组也开始 显现出其市场增长潜力，而目前，已经有一些品牌主要针对工业类领域螺杆机组并确立 了一定的市场优势，比如瀚艺、恒星。同样，风冷螺杆机组与水冷螺杆机组的市场占有 率仍然没有变化，始终保持在三七开这样一种状态。需要指出的是，在部分项目中，螺 杆机组的发展正越来越受到变频多联机组的挑战，而过于透明的价格也将阻碍其进一步 发展。 2010 年度，全国水冷螺杆机组市场的整体容量为 34.5 亿元，相比 2009 年度的 29 亿 元增长率为 18.9%，与风冷螺杆机组 19.2%的增长率接近，略高于离心机组 16.4%的增长 率。综合其市场表现，水冷螺杆机组在 2010 年的表现有目共睹，并取得了高于预期的增 长，尽管其增长率低于全国的平均水平。对于四大外资品牌而言，为了维持其固有的市 场份额，他们纷纷加大了在水冷螺杆机组方面的产品研发和销售，如开利推出全球首创 高效变频三螺杆冷机；而对于国产品牌而言，水冷螺杆机组的生产技术并不高，而且其 工程项目金额较大容易形成销量也吸引了他们进入这部分市场3，其中满液式螺杆机组 成为他们中推出最多的一款产品。正是由于上述这些原因，水冷螺杆机组在市场中的价 格非常透明，除少数具有技术优势的品牌外，最低价中标在水冷螺杆机组工程中成为常 态。 2.3 溴化锂吸收式制冷机 按照目前的市场发展趋势和溴化锂机组的本身的产品缺陷，使溴化锂机组更多的应 用在工业领域而非民用领域，而当年度工业领域市场的好坏对溴化锂产品的发展起着决 定性的作用因此。溴化锂吸收式制冷机组的品牌并不多。 2.4 冷媒变流量机组 2.4.1 变频多联机 2009 年度，变频多联机组的市场占有率首次超越冷水机组，当年度变频多联机组的 占有率为 27.8%，而包括离心机组、风冷螺杆机组、水冷螺杆机组和溴化锂吸收式制冷机 组在内的冷水机组的市场占有率总和为 25.4%。2010 年度，变频多联机组的市场占有率 增长到 29.0%，而冷水机组的占有率仅为 24.3%，变频多联机组连续第二年在市场占有率 华北电力大学本科毕业设计（论文） 4 方面超越冷水机组，随着市场的发展，这一差距还将继续拉大 2.4.2 数码涡旋机市场 四大外资品牌对数码涡旋机组市场的增长做出了较大贡献，再加上数码涡旋机组压 缩机的专利拥有者艾默生对数码涡旋机组不遗余力的推广，从而使数码涡旋机组在当初 的两大权重品牌格力和美的减少投入后能够获得持续增长。 在数码涡旋机组几个品牌中，三星是数码涡旋机组的拥趸4，其产品全线均为数码 涡旋机组，且在中国市场销售多年，而 EK 则是数码涡旋机组市场的新兴势力，再加上四 大外资品牌和美的、格力，他们构成了数码涡旋机组的样本品牌。从品牌占有率对比图 我们可以发现，约克品牌正逐渐成为数码涡旋机组市场的领跑者，三星、麦克维尔、特 灵、EK 等品牌的市场占有率稳步提升，美的和格力在数码涡旋机组市场的影响力正不断 下降。 1.3 本设计的主要内容 本设计的主要设计内容： 1) 空调负荷计算； 2) 根据建筑物使用功能和特点及周围水、电、热、气源等基础资料，确定整个建 筑的空调设计方案； 3) 空调系统的风量及空调房间的气流组织计算； 4) 确定空气处理方案，计算空气处理过程，选择相关设备； 5) 布置空调系统，进行水力计算，选择相关设备； 6) 确定制冷方式，选择制冷剂，并进行制冷循环计算； 7) 进行冷凝器和蒸发器等换热设备的计算和设计； 8) 进行压缩机和节流机构等设备的选型，并确定制冷剂的充灌量； 9) 工程图纸绘制及相关说明； 10) 设计方案分析。 华北电力大学本科毕业设计（论文） 5 2 工程概况 2.1 基本概况 本设计为北京市某科技文化楼制冷与空调工程设计。该建筑的建筑面积约为 7800m2，地下一层，地上三层。地下一层主要包括舞厅及空调制冷机房、换热站；首层为 大堂、会议室、教室、休息室等；二层主要为资料室、语音室、保龄球馆及休闲娱乐间； 三层为剧场。二层与三层间夹层为历史资料展览室等。 2.2 土建资料 见建筑总平面图、建筑平面图等。 2.3 现有资源 该建筑水、电、热、气源资料如下： 水源：有市政给排水管线接入，水源较充足，水质较硬。 电源：有 380V 和 220V 电源，用电容量能够满足要求。 热源：有来自热电厂蒸汽接入，蒸汽压力 0.4MPa，蒸汽量满足要求。 华北电力大学本科毕业设计（论文） 6 3 设计依据 本工程空调初步设计根据设计任务书及建筑专业提供的图纸，并依照暖通现行国家 颁发的有关规范、标准进行设计，具体为： 1） 通风与空气调节设计规范(GB50019-2003)； 2） 采暖通风与空气调节设计规范(GBJl9-87)； 3） 高层民用建筑设计防火规范(GB50045-45)； 4） 人民防空工程设计防火规范(GB50098-48)； 5） 建筑设计防火规范(GBJ16-8750067-97)； 6） 通风与空调工程施工质量验收规范(GB50243-2002)； 7） 建筑给水排水与采暖工程施工质量验收规范(GB50242-2002)； 8） 实用供热空调设计手册 ； 9） 供暖通风设计手册 ； 10） 实用空调制冷设计手册 ； 11） 制冷设备通用技术规范 （GB9237-88） 。 华北电力大学本科毕业设计（论文） 7 4 设计资料 4.1 室外计算参数 北京地区室外计算参数 (1) 地理位置 北纬 39.80；东经 116.47； (2) 大气压力 冬季：102.04kPa ；夏季：0.999kPa； 表 4-1 室外空气参数 序号空气参数数值序号空气参数数值 1 夏季空调室外计算干球温度 tw 33.27 夏季空调室外计算湿球温度 ts 26.4 2 夏季空调室外日平均温度 twp 28.68 夏季通风室外计算温度 31 3 冬季空调室外计算干球温度 -129 冬季通风室外计算温度 -4 4 冬季室外计算相对湿度 45%10 夏季室外计算相对湿度 78% 5 夏季室外平均风速 1.9m/s11 冬季室外平均风速 4.8m/ s 6 全年主导风向西南 12 冬季日照率 34% 4.2 室内设计参数 1）室内空调设计参数 表 4-2 室内空调设计参数 夏季冬季新风量 房间名称 温度相对湿度%温度相对湿度%m3/hp 休息室2565204530 办公室2565204530 更衣室2565204530 门厅、走道2565164530 活动室2555204530 控制室2565204530 会议室2565204530 2）送风温差的确定 空气调节系统的夏季送风温差，应根据送风口类型、安装高度和气流射程长度以及 华北电力大学本科毕业设计（论文） 8 是否贴附等因素确定。在满足舒适和工艺要求的条件下，应尽量加大送风温差。舒适性 空气调节，当送风高度小于或等于 5m/s 时，不宜大于 10，送风高度大于 5m/s 时，不 宜大于 15，工艺性空气调节，宜按 10采用。本设计中采用的是露点送风，即最大温 差送风。 表 4-3 送风温度 室温允许波动范围，送风温差， 1.015 1.0610 0.536 0.10.223 3）换气次数的确定 空气调节房间的换气次数，应符合下列规定。 （1）舒适性空气调节，每小时不小于 5 次，高大空间应按其冷负荷通过计算确定。 （2）工艺性空气调节，不宜小于表 4-4 所列的数值。 表 4-4 换气次数 室温允许波动范围，每小时换气次数备注 1.05高大空间除外 0.58 0.10.212工作时间不送风的除外 4）送风口速度的确定 送风口的出口风速，应根据送风方式、送风口类型、安