毕业设计（论文）-上海某商务楼中央空调系统设计.doc

南京工程学院毕业设计说明书（论文）南 京 工 程 学 院毕业设计说明书(论文)作 者: 学 号: 6 系 部: 康尼学院 专 业: 建筑环境与设备工程 题 目: 上海某商务楼中央空调系统设计 指导者: 评阅者: 2014 年 4 月 南 京毕业设计说明书（论文）中文摘要全套图纸加扣3012250582 本次设计为上海某商务楼中央空调系统设计, 为各类工作人员提供舒适的工作环境，提高工作效率。商务楼总建筑面积为6183.41m2，共六层，总高度为23.7m，一层层高为4.2m，二层到六层层高均为3.9m。设计分为以下几个阶段:1、商务楼各部分夏季空调冷负荷及冬季热负荷计算；2、设备选择计算，包括确定空调方案，选择冷热源设备、空气处理设备及换热器、水泵、冷却塔等相关设备；3、冷热系统的设计；4、风系统及水系统的水力计算，确定相关参数；通风系统设计；5、全楼防火排烟方案的确定；6、在条件和时间允许的情况下，应进行工程投资概算本设计依据有关规范考虑节能和舒适性要求，设计的空调系统采用全空气一次回风和风机盘管-新风系统。风机盘管加新风系统分为两部分，中央空调风机盘管和新风系统，风机盘管是中央空调末端设备，新风系统负担新风负荷以满足室内空气质量，风机盘管加新风系统是水系统空调中一种重要形式，也是民营建筑中采用较为普遍的空调形式。关键字 中央空调系统 风机盘管 全空气系统毕业设计说明书（论文）外文摘要Title: Design of An Air-Conditioning System ofA commercial building with Six Floors in ShanghaiAbstract:It is a design of the central air conditioning system for a business building in Shanghai, It Provides a comfortable working environment for all categories of staff to improve their work efficiency.The total construction area of this commercial buildings is 3586m2,The distribution of the floors is that six floors are above ground,The height of first floor is 4.2m and each floors from the second to the sixth is 3.9m.Design is divided into the following phases:1. Commercial building cooling load each part of the summer and winter heat load calculation;2. Calculation of the Equipment, including the identification of air conditioning program, select the heat source equipment, air handling equipment and heat exchangers, pumps, cooling towers and other related equipment;3. The design of the thermal system;4. Hydraulic ventilation system and water system calculations to determine the relevant parameters; ventilation system design;5.To determine the whole building fire smoke solutions;6. In the conditions and time permitting, the project should be carried out investment budgetAccording to some correlation standard, allow for energy safe and indoor comfort, the air condition system of the design is All air system and Fan coil units (FCU)-fresh air system.Fan coil plus fresh air system is divided into two parts, central air-conditioning fan coil and fresh air system, central air-conditioning fan coil terminal equipment, new air system to meet the burden of new wind load of indoor air quality, fan coil air conditioning system is the water system in an important form is the more common use of private construction in the form of air conditioning.Keyword: central air conditioning system ; Fan coil units ; All air system目录第一章 工程概述与设计依据11.1 工程概述11.2 设计依据11.2.1 围护结构的指标11.2.2 室外设计参数参数11.2.3 室内设计参数21.2.4 体力活动性质2第二章 负荷计算32.1 夏季冷负荷的计算32.1.1 夏季冷负荷的组成32.1.2空调冷负荷计算方法32.1.3冷负荷汇总82.2湿负荷的计算122.2.1空调房间的湿负荷的组成:122.2.2 湿负荷的计算方法如下所示：132.3 冬季热负荷的计算152.3.1 围护结构传热耗热量152.3.2 冷风渗透耗热量162.3.3 热负荷计算举例及汇总172.4负荷估算19第三章 空调方案的确定203.1 空调系统的确定203.2 空气处理过程设计203.2.1 全空气系统设计计算203.2.2 空调机组的选型223.2.3 冬季热负荷的校核223.2.4风机盘管加独立新风系统设计223.2.5风机盘管的选型263.2.6新风机组的选型27第四章 空调风系统设计294.1风道设计294.1.1风管分类294.1.2风管规格确定304.1.3风口及气流组织设计314.1.4风道水力计算步骤334.1.5全空气系统的风道水力计算334.1.6风机盘管加新风系统水力计算:36第五章 空调水系统设计425.1空调水系统的选取425.2水系统管径确定425.2.1冷却水供、回水管425.3水管水力计算425.3.1沿程阻力计算425.3.2局部阻力计算435.3.3总阻力计算435.3.4 供回水路水力计算435.3.5冷凝水管水力计算475.4冷冻水泵485.5膨胀水箱48第六章 空调冷热源的确定50第七章 通风与防排烟设计527.1 防排烟的方式527.2 空调建筑的防火防烟措施527.3 通风、防排烟设计53第八章 环保及控制措施548.1 空调系统的消声减振设计548.1.1 空调系统消声设计548.1.2 空调装置的减振548.2空调系统的保温设计558.2.1 管道保温的一般原则558.2.2 管道保温层厚度的确定55结论56致谢57参考文献58附录60第一章 工程概述与设计依据1.1 工程概述本设计工程位于上海市，是一栋商务楼，是提供各种商务活动的楼宇的，除了办公室意外一般还有会议室，实验室，休息室等，但主要部分主要是办公室。建筑高度23.7m，共六层，总建筑面积8537.65平方米，正门朝南。商务楼区域分布如下:一层:休息、大厅、电梯厅、储藏室、会议室1、会议室2、大会议室二层:会议室1、电梯厅、储藏室、会议室2、会议室3、大会议室三层:办公室1、电梯厅、储藏室、办公室2、科研办公四层:办公室1、电梯厅、储藏室、办公室2、科研办公五层:办公室1、电梯厅、储藏室、办公室2、办公室3、办公室4、办公室5、科研办公六层:办公室、休息室、电梯厅、储藏室、会议室、科研办公1.2 设计依据1.2.1 围护结构的指标围护结构的构造及其它:（1）外墙:采用实用供热空调设计手册20第二版，表20.2-1 混凝土加气混凝土280（087001），传热系数K=0.65(W/m2*K)（2）屋面:采用实用供热空调设计手册20第二版，表20.2-2平屋面1a-挤塑聚苯板保温屋面，传热系数K=0.89(W/m2*K)（3）窗:断热铝合金低辐射中空玻璃窗，金属框、无遮阳；采用实用供热空调设计手册20第二版，表20.4-2、20.5-1，K=3.5(W/m2*K) 夏；K=3.63(W/m2*K)冬（4）门:节能外门；采用实用供热空调设计手册20第二版，表20.10-1、表5.1-7，K=3.02(W/m2*K) 夏；K=3.12(W/m2*K)冬1.2.2 室外设计参数参数表1.1 夏季参数夏季空调室外干球温度 夏季空调室外湿球温度 夏季空调日平均温度34.6028.2031.30夏季室外平均风速（m/s)夏季空调大气透明度等级夏季大气压(Pa)3.405100573表1.2 冬季参数采暖计算温度 空调计算温度 冬季平均风速 m/s 相对湿度%大气压(Pa)1.2-1.2374%1026501.2.3 室内设计参数夏季空调设计温度:25，风速不大于0.3 m/s，采用采暖通风与空气调节设计规范21（GB 50019-20031)，表2-22、表2-33。冬季空调设计温度:20，风速不大于0.2m/s，采用实用供热空调设计手册19第二版，表5.1-1民用建筑供暖室内计算温度表P303。1.2.4 体力活动性质本设计中商务楼属于极轻活动区，办公室、电梯厅、储藏室、大厅、会议室属于极轻活动区，休息室静坐区。第二章 负荷计算2.1 夏季冷负荷的计算介于冷负荷系数法是建立在Z传递函数法基础上的一种适合手算的计算方法。而在计算机技术的飞速发展的现如今使得负荷计算朝着精确化、动态化、可控化方向不断发展。所以本次设计中，采用谐波法进行负荷计算。谐波法出现在准稳态传热计算时期的后期,并建立在早期的当量温差计算方法的基础之上。最早追溯到50年代初，苏联的A .T . 等人提出了谐波分解的类似方程，并用衰减度和延迟时间来表示。谐波法可以建立在墙体导热方程经典求解的基础之上，早在40年代已经提出。2.1.1 夏季冷负荷的组成夏季空调房间的冷负荷由以下部分组成:1、围护结构的冷负荷（1）外墙和屋面逐时传热形成的冷负荷（2）内围护结构的冷负荷（3）外玻璃窗逐时传热形成的冷负荷（4）地面传热形成的冷负荷（夏季可以忽略不计）（5）透过玻璃窗的日射得热引起的冷负荷2、室内热源散热引起的冷负荷（1）设备和用具显热散热形成的冷负荷（2）照明散热形成的冷负荷（3）人体散热形成的冷负荷2.1.2空调冷负荷计算方法冷负荷计算一般采用谐波反应法和冷负荷系数法，本设计采用谐波反应法法，下面以首层的休息处为例，计算步骤如下所示:1. 外墙和屋面逐时传热形成的冷负荷计算方法：式中:K:传热系数，W/（m2），采用实用供热空调设计手册20第二版，表20.2-1 ，K=0.65(W/m2*K)F:计算面积，；-计算时刻，点钟；-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， 点钟；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2.1 首层休息处外墙冷负荷汇总负荷源逐时负荷值（W）8:009:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:0019:0020:00北外墙冷负荷（W）187179173169168169172178185193202211219西外墙冷负荷（W）432409389371358350348350357372396428467南外墙冷负荷（W）2352242152072032032072172302462632792932.外窗冷负荷计算方法：外窗的冷负荷由两部分组成，外窗温差传热冷负荷和外窗太阳辐射得热冷负荷。(1)传热冷负荷计算:(2)太阳辐射得热冷负荷计算:(当外窗无任何遮阳设施时)表2.2 首层休息处外窗冷负荷汇总负荷源逐时负荷值（W）891011121314151617181920南北外窗冷负荷（W）1433147617291936209122022253222921552126212013221115南西外窗冷负荷（W）196424602881322734854584686293841101711198969322041859南南外窗冷负荷（W）78610011264156518031915187517141404128211098817443.人体冷负荷计算方法:表2.3 首层休息处人体冷负荷汇总负荷源逐时负荷值（W)891011121314151617181920休息处面积239.19m2温度25.0人数80显热4770477047704770477047704770477047704770477047704770潜热2919291929192919291929192919291929192919291929192919全热76907690769076907690769076907690769076907690769076904.照明冷负荷计算方法：表2.4 首层休息处照明散热冷负荷汇总负荷源逐时负荷值（W)891011121314151617181920休息处面积239.19m2温度25.0照明10.0W/m2散热26312631263126312631263126312631263126312631263126315.设备冷负荷计算方法：N:电热设备的安装功率，Wn1：同时使用系数，即同时使用的安装功率与总安装功率之比，一般为0.51.0n2：安装系数，即最大实耗功率与安装功率之比，一般可取0.70.9n3：负荷系数，即小时平均实际功率与设计最大实耗功率之比，一般取0.40.5n4：通风保温系数表2.5 首层休息处设备和用具显热散热冷负荷汇总负荷源逐时负荷值（W)891011121314151617181920休息处面积239.19m2温度25.0设备5.0W/m2冷负荷5985985985985985985985985985985985985982.1.3冷负荷汇总表2.6 一层冷负荷汇总房间逐时负荷值891011121314151617181920休息处（W）15955166671756818394190262034222636249892626726335247011624415615电梯厅（W）1187118211781175117411751177118111861191119712031209储藏室（W）10011014109811661218125512721265124212341233969901会议室1（W）7404743976867890804381558209819181258103810673187120会议室2（W）8013804782938496864987618816879987348714871879317735大会议室（W）15786171841687515190102611047310591105851041110128971691598822大厅（W）12812138671500816164172001870020689223512276922305203661356712866总负荷（W)62158654006770668475655716886173390773617873478010740375639154268表2.7二层冷负荷汇总房间逐时负荷值891011121314151617181920会议室1（W）845986748895907291999570102741101811467115291102083708228电梯厅（W）1603161717121790184918911912190518801871187215701494储藏室（W）756760790816835850857856848847848749725会议室2（W）6793679367936793679367936793679367936793679367936793会议室3（W）10742109651087810557997110057100821003199069828964690688953大会议室（W）8588892483987357572558255864582656765485520648704749总负荷（W）35338361163575434595325233309533870345243469034482335132985029448表2.8 三层冷负荷汇总房间逐时负荷值891011121314151617181920办公室1（W）7670784980298166825986159136954696489524896974087320电梯厅（W）1473152015831632166516871690167016351632159413691334储藏室（W）713727748763774782783777767767756682672办公室2（W）4090409040904090409040904090409040904090409040904090科研办公（W）61670632056353162965612776263563948645756399562856603385530254705总负荷（W）75616773917798177616760657780979647806588013578869757476885168121表2.9一层冷负荷汇总房间逐时负荷值891011121314151617181920办公室1（W）7670784980298166825986159136954696489524896974087320电梯厅（W）1473152015831632166516871690167016351632159413691334储藏室（W）713727748763774782783777767767756682672办公室2（W）4090409040904090409040904090409040904090409040904090科研办公（W）61670632056353162965612776263563948645756399562856603385530254705总负荷（W）75616773917798177616760657780979647806588013578869757476885168121表2.10 五层冷负荷汇总房间逐时负荷值891011121314151617181920办公室1（W）7566774479248062815585119032944195449419886473037215电梯厅（W）1473152015831632166516871690167016351632159413691334储藏室（W）713727748763774782783777767767756682672办公室2（W）4784484549284992503650665070504550004998494946524606办公室3（KW）98481007199849663907791639187913790118934875181738058办公室4（W）98611003097679246843084798497847784018304816479967935办公室5（W）12719129201260411980110011106211087110651097610863106961049510423科研办公（W）34037363513999744613496295522160584647536689967122646665889055671总负荷（W）8100184208875359095193767999711059301103651122331120391084409956095914表2.11 六层冷负荷汇总房间逐时负荷值891011121314151617181920办公室（W）5014568163396890724783429878110471123710689882643094014休息室（W）1155117311971216122812371239123212191219120511171105电梯厅（W）1465152115971655169417201723169916571652160613401297储藏室（W）695713737756769778779772759759745657644会议室（W）9403970695499061819582958313823880647939768869946841科研办公（W）28394309883477539499443124987954642582776043161169598555670952818总负荷（W）46126497825419459077634457025176574812658336783427799257112666719根据计算得建筑物最大冷负荷出现在16:00，数值为469294W。2.2湿负荷的计算2.2.1空调房间的湿负荷的组成: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 湿负荷的计算方法如下所示：Wr：人体的散湿量，g/hCr：群集系数，采用实用供热空调设计手册20第二版（下册），表20.7-2n：空调房间内的人数，人，采用实用供热空调设计手册20第二版（下册），表20.7-1w：不同室温和劳动性质成年男子潜热散湿量，g/h，采用实用供热空调设计手册20第二版（下册），表20.7-3表2.11 一层各房间湿负荷汇总如下一层各房间湿负荷（单位:kg/h）休息处电梯厅会议室1会议室2大会议室大厅总湿负荷Cr0.890.890.890.890.890.89n80524449112112w102102175175175102Wr4.3430.1092.3712.6091.3570.59311.382表2.12 二层各房间湿负荷汇总如下二层各房间湿负荷（单位:kg/h）会议室1电梯厅会议室2会议室3大会议室大厅上空总湿负荷Cr0.890.890.890.890.890.89n20441124424112w102102175175175102Wr3.9320.3123.9654.3952.2690.69615.569表2.13 三层各房间湿负荷汇总如下三层各房间湿负荷（单位:kg/h）办公室1电梯厅办公室2科研办公总湿负荷Cr0.890.890.890.89n20139133w102102102102Wr2.4990.3121.69412.72217.227表2.14 四层各房间湿负荷汇总如下四层各房间湿负荷（单位:kg/h）办公室1电梯厅办公室2科研办公总湿负荷Cr0.890.890.890.89n20139133w102102102102Wr2.4990.3121.69412.72217.227表2.15 五层各房间湿负荷汇总如下五层各房间湿负荷（单位:kg/h）办公室1电梯厅办公室2办公室3办公室4办公室5科研办公总湿负荷Cr0.890.890.890.890.890.890.89n20209151621133w102102102102102102102Wr2.4580.3121.6942.7472.9883.9395.97220.11表2.16 六层各房间湿负荷汇总如下六层各房间湿负荷（单位:kg/h）办公室休息室电梯厅会议室科研办公总湿负荷Cr0.890.890.890.890.89n2028195104w10261102175102Wr0.4540.3310.3124.2913.9099.4062.3 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：2）围护结构的附加耗热量：朝向修正:表2.17 上海朝向修正系数表东南西北-0.05-0.2-0.050.05 风力修正暖通规范15规定:一般情况下，不必考虑风力附加。 高度修正暖通规范15规定:民用建筑和工业辅助建筑（楼梯间除外）的高度附加率，当房间高度大于4m时，每高出1m应附加2%，但总的附加率不应大于15%。2.3.2 冷风渗透耗热量 1）冷风渗透量计算L：每米门、窗缝隙渗入室内空气量l：门窗缝隙计算长度n:渗入的空气量朝向修正系数，l：受到当地风速的影响，故如下表所示按上海冬季室外平均风速3.3m3/s来计算，采用供热工程18P20表1-6的数据算出，L=1.18 m3/(m*h)n：参见暖通规范15表2.18 上海朝向修正系数地点（上海）东南西北n0.350.100.800.702) 外门冷风侵入耗热量外门冷风侵入耗热量公式为（百分比法计算冷风渗透耗热量）:房间热负荷总和为:2.3.3 热负荷计算举例及汇总表2.18 首层休息处热负荷汇总（举例):房间负荷源传热系数温差修正系数耗热量修正修正后热负荷冷风渗透耗热量外门冷风侵入耗热量总热负荷名称朝向风力KXchXfQ1Q2Q3Q1+Q2+Q3面积W/WWWW休 息处北外墙30.180.711.00-0.200.00403504908北外窗6.6*34.941.00-0.200.001840767*34140西外墙51.420.711.00-0.200.006873781065西外窗6.6*54.941.00-0.050.003067337*54754南外墙36.780.711.00-0.050.00492369123南外窗6.6*24.941.000.050.001227460307地面239.190.591.000.000.00725.7725.7室内温度20室外温度-1.8房高修正0.007512.1566.90.08079.1表2.18 各层房间热负荷汇总楼层房间房间面积热负荷m2W1层休息室239.1911297电梯厅43.68677储藏室25.481597会议室1109.25060会议室2120.125332大会议室275.225985大厅481.8660261层小计1294.75359742层会议室1108.295895电梯厅43.682001储藏室25.48807会议室2109.24434会议室3121.036470大会议室275.2249372层小计682.9245443层电梯厅451752办公西1103003.5科研办公106016215.2办公东7515483层小计129022518.74层电梯厅451752办公西1103003.5科研办公106016215.2办公东7515484层小计129022518.75层电梯厅451726.5办公西1102892.1科研办公62011079.5办公东751506.2实验室11214073.9实验室21322655.7实验室31744082.25层小计127728016.16层电梯厅411998.3会议室703435.6办公室1546706.2科研办公3429825.7休息25955.56层小计63222921.32.4负荷估算本设计中商务楼面积8537.65m2，最大冷负荷773746.62W，故每平方米空调负荷约为90.63W/m2，冷负荷估算指标一般在90120W/m2的范围内，本商务楼设计在此范围内，因此设计符合要求（查实用供热空调设计手册20下册 表19.4-1。）第三章 空调方案的确定3.1 空调系统的确定因为整栋楼都是办公场所,所以职员上下班时间都是规定的,时间相对来说比较固定,节假日的休息大家也是统一的,所以管理起来比较简单,，故本商务楼中设置了定风量全空气系统。但是，定风量全空气系统要求办公室应为开敞式大开间设计，故只在大空间的三四层设置了全空气系统。而风机盘管加新风的方式是目前办公建筑空调的一种主要方式，其投资省，也可分区调节，对于普通办公室有一定使用价值。故在其余层就设置风机盘管加新风系统。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的确定：空气送风状态点和送风量应在在i-d图上进行确定，步骤如下所示:1）首先在i-d图上找出室内状态点N，25；室外状态点W，34.62）再根据室内冷负荷Q和湿负荷W求出，再过N点画出此过程线3）然后选定送风温差t，将过程线与对应的等温线相交于O点，O点即为送风状态点4）最后过O点做垂线交相对湿度90%的曲线于L点，由确定新风与回风混合状态C点，连接C点和L点。如图3-1所示:图3.1一次回风系统夏季处理过程以三层为例:1）先计算室内热湿比:=Q/W=79939W/17.226g/s=4640.6(kJ/kg)2）取送风温差t=7，送风点to=18，过室内状态点N点（tN=25，=60%）作过程线=4041交18等温线于送风状态点O点，则io=46kJ/kg，过O作等含湿量线交=90%的等相对湿度线于L点,则tL=17.3,iL=45kJ/kg。3）送风量:=4）新风量:5）回风量:6）根据=22.3%，即22.3%，则混合点C的位置可确定，7）耗冷量:=7613(63.42-45)=140231.46W8）再热量:=7613(46-45)=7613W计算结果汇总如下:表3.1 三层商务楼风量汇总房间冷负荷Q（W）总风量G（m3/h）新风量Gw（m3/h）回风量Gh（m3/h）耗冷量Q0（kW）再热量GZ（kW）三层7993922839562717212140.237.613.2.2 空调机组的选型本设计中商务楼三层空间大且有特定机房，拟采用卧式空气处理机组，每层商务楼布置两台机组。由于三层、四层相同，故采用同一机组。根据各层送风量和系统冷量进行机组选型，选用联合开利（上海）空调有限公司的定风量处理机组，39G系列机组，其型号及性能参数如下表所列:表3.2 39G系列机组性能表型号盘管迎风面积m2风量m3/h供冷量kW显热冷量kW空气阻力Pa水流阻力kPa长宽高mm三层、四层39G11171.141291279.5358.6512517.81750175011503.2.3 冬季热负荷的校核冬季只需校核空调机组热量是否满足要求即可。经过校核，各空调机组提供的热量远远大于夏季空调的冷量，所以空调机组的热量满足要求。3.2.4风机盘管加独立新风系统设计一、夏季送风状态点和送风量的确定：1）新风量的确定确定新风量的依据有以下三个因素:保证卫生标准要求的风量；补充局部的排风量；保持空调房间正压要求。满足卫生要求的新风量公式为2）夏季送状态点和送风量的确定在风机盘管加新风空调系统中，绝大多数情况下都是新风经过处理后再进入房间的。夏季新风送风点的确定也直接影响着风机盘管的选择及i-d图的参数。根据风机盘管加新风系统的特点，为分析方便，可让风机盘管承担变化负荷，而新风处理机组只负责承担新风本身的负荷。因此，通常将夏季新风处理到室内空气的焓值。图3.2 新风与风机盘管送风独立送入时空气处理过程以一层休息室为例：3.送风状态点已知室内外参数tN=25，=60%，tW=34.6，tS=28.2，查得iN=55.5kJ/kg，iw=91kJ/kg，由iN=55.5kJ/kg，=95%确定点L1，tL1=20，iL1=55.5kJ/kg。在i-d图中，过N点作线与=90%相交，得到送风状态点O，to=18，io=48kJ/kg，送风温差=25-18=7总风量G=26.371/(55.5-48)=3.516kg/s=10548m3/h。4. 风机盘管的风量5.房间换气次数换气次数定义为房间通风量L(m3/h)与房间体积V(m3)的比值，如下所示：则换气次数n=10548/(11.920.14.2)=10.5次/h5，所以符合换气次数要求。6.新风量的确定又因为，Gw1小于Gw，选取较大者Gw=2400m3/h7.新风负荷式中Gw ：新风量，m3/hiw、iL1：室外新风点以及新风处理后点的焓值，kJ/kg则新风负荷Qw=2400(91-55.5)=85200W8.风机盘管冷量连接点L