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摘 要摘 要本次设计的是长沙市岳麓办公大厦空调系统。针对该办公大厦的功能要求和特点，以及该地区气象条件和空调要求，参考有关文献资料对该楼的中央空调系统进行系统规划、设计计算和设备选型。对其进行了冷、热、湿负荷的计算，还对各室的所需的新风量进行了计算。考虑到建筑本身的特点，在楼层较高的一层和二层采用全空气系统，三楼和三楼以上采用了风机盘管加新风系统，该系统具有投资低，调节灵活，运行管理方便等优点。对于冷热源的选择，考虑建筑周边没有固定的热源供给、建筑的负荷相对较小，同时由于所在的城市在能源方面非常缺乏，电力部门又有实施分峰谷、分时电价政策。因此对该建筑的冷源选择采用制冷机组加部分冰蓄冷系统，热源采用小型的燃油锅炉，以满足建筑冷热负荷的需要。并把机房布置在地下一层的设备间。同时对该系统的风管、水管，制冷、供热系统等进行了设计计算。由于建筑结构的特点，将冷却塔放在建筑两层高的裙房上，来满足制冷系统的需求。根据计算结果，对性能和经济进行比较和分析，对设备的选择、材料的选用，确保了设备在容量、减震、消声等方面满足人们的要求,并使系统达到了经济、节能的目的，按照国家相关政策做到了环境保护。关键词 空调；风机盘管；冰蓄冷；锅炉；新风；节能IAbstractAbstractThis design is the air-conditioning system which is used for Yuelu office building in Changsha city. As to the office buildings functional requirements and the characteristics of this region as well as the weather condition and the air-conditionings requirements, reference to the relative literatures, system planning and plan calculation were chosen, and the equipment of the central air-conditioning was selected. We make the calculation on the refrigeration duty, heat load and moisture load together with the fresh air volume needed by every room. In view of the characteristics of the construction itself we adopt the whole air system in the first and second floor and the fan coil units plus fresh air system in the third and above. The advantages of this system are its low investment, flexible adjustment, easy management and so on. For the choice of cold and heat sources, in considering the construction of the neighbor has no fixed heat supply, a relatively small construction load, moreover, the city in where energy is very poor in addition the implementation of the electricity sector in peak hours, TOU pricing policy. We choose the refrigeration units plus the part ice thermal energy storage systems, oil burning boilers as the cold source of the construction to meet the needs of cold and heat load. The machine room is located in the underground layer. Meanwhile we make a calculation on the duct, plumbing, refrigeration, heating systems for the design. Due to the architectural features of the structure, the cooling tower will be placed on the construction of two-story podium to meet the demand of the refrigeration system. According to the calculation results as well as the analysis of the performance and economic comparisons, the choice of equipment and materials ensure that the equipment capacity, damping, muffler could meet peoples requirements and enable the system to be economic and energy-saving. Meanwhile in accordance with the policy of the state it is a system of environmental protection .Keywords air conditioning；fan coil units；ice thermal energy storage；the boiler；fresh air；energy saving 目 录目 录摘 要IAbstractII第1章 绪论1第2章 设计参数22.1 地点22.2 室外气象参数22.3 室内空气计算参数22.4 围护结构参数3第3章 工程概述和空调设计特点53.1 工程概述53.2 设计特点53.2.1 空调系统的选择53.2.2 冷热源的选择7第4章 空调系统冷、热、湿负荷的计算84.1 冷、热、湿负荷的概念84.2 主要计算公式84.2.1 冷负荷84.2.2 热负荷114.2.3 湿负荷12第5章 新风负荷计算135.1 概念135.2 计算公式13第6章 送风量及新风量的计算156.1 送风量的计算156.2 新风量的计算156.3 确定焓湿图166.4 举例计算17第7章 气流组织计算207.1 布置原则207.2 气流组织分布207.3 各风口的选择计算207.4 新风竖井的选择计算21第8章 空调系统的设计计算及设备选择238.1 风系统的设计计算238.1.1 风道布置原则238.1.2 风管设计238.1.3 风管水力计算238.2 水系统的设计计算268.2.1 水系统的设计选择268.2.2 系统水管水力计算268.2.3 冷凝水的排出288.2.4 水系统的水质处理298.3 设备的选择计算298.3.1 空调机组的选择计算298.3.2 风机盘管选择计算308.3.3 新风机组选择计算30致 谢40参考文献41附 录42I第一章 绪论III第1章 绪论第1章 绪论在设计过程中，根据阅读的大量书籍、论文、规范对计算方法进行合理的选择，以确保设计能符合工程中的各类规范。本次设计的任务是长沙市岳麓办公大厦的空调设计，具体设计的步骤有：冷热湿负荷的计算，空调系统的选择，空气的处理过程，水力计算，设备的选型与布置，气流组织计算与分析，制冷机房设计等。1第2章 设计参数第2章 设计参数2.1 地点湖南 长沙（北纬2812，东经11305；海拔44.9）2.2 室外气象参数1.夏季1：空调计算干球温度：35.8；空调计算湿球温度：27.7；空调计算日均温度：32；通风计算干球温度：33；平均风速：2.6m/s；大气压力：99.94kPa；设计计算相对湿度75%。2.冬季1：空调计算干球温度：-3；空调计算相对湿球：81%；采暖计算干球温度：0；通风计算干球温度：5；平均风速：2.8m/s；大气压力：101.99kPa。2.3 室内空气计算参数1.夏季2：室内温度：26；相对湿度：4060%；气流平均速度0.3m/s。2.冬季2：室内温度：20；相对湿度：4060%；气流平均速度0.2m/s。2.4 围护结构参数1.外墙4：钢筋混凝土墙体，结构如图2-1所示，=350mm；图 2-1 图 2-22.内墙4：3E墙板，结构如图2-2所示，=200mm；3.屋顶4结构如图2-3所示，=70mm；图 2-34.传热系数： 2 （2-1）式中 内表面对流换热表面传热系数， W/(m2 )；墙体厚度，m；导热系数，W/(m )；内表面对流换热表面传热系数，W/(m2 )；所以外墙的传热系数：=2.21 W/(m2 )；内墙的传热系数：=2.09 W/(m2 )；屋顶的传热系数：=0.65 W/(m2 )。5窗户为金属窗框、单层透明单玻璃，内挂浅色帘，传热系数为=5.94 W/(m2 )。6.门为保温隔音、单框金属门，传热系数为=5.94 W/(m2 )。第3章 工程概述和空调设计特点第3章 工程概述和空调设计特点3.1 工程概述本工程位于长沙市，为综合办公业务楼，高层建筑。主楼为长方形，为东北西南走向，总建筑面积为20899 m2，其中地上17655 m2，地下3245 m2。建筑主体高度为46.8 m；地上十三层，主裙房九层，裙房两层，地下一层为车库。地下一层为钢筋混凝土机构，地上结构形式为框架结构。3.2 设计特点3.2.1 空调系统的选择空调系统一般均由空气处理设备和空气分配设备组成，根据需要，他可组成许多不同形状的系统，在工程上，应考虑建筑物的用途和性质，热湿负荷特点，温湿度调节和控制的要求，空调机房的面积和位置，初投资和运行费用等多方面的因素，选定合理的空调系统。管加新风的半集中式空调系统。该系统的优点是：1 与全空气系统比较，可节省空间。风机盘管机组的缺点是：1. 作为空气-水系统，潜在漏水的可能性；2. 机组可能产生凝雾；3. 冷凝水盘可能滋生影响人体健康的微生物；因此综上考虑及分析，本次设计针对于楼层较高的首层和二层采用全空气系统，左右以变形缝分界为两个空调系统；三楼和三楼以上楼层较低的采用风机盘管加新风系统，新风系统也是以中间的变形缝为这样采用的中央空调系统不但具有投资低，调节灵活，运行管理方便等优点，还能很好的控制室内的空气参数。3.2.2 冷热源的选择制冷以电为驱动能源的空调工程，而由于工程所在的地区为执行峰谷电价且电价差相对比较大，经技术经济分析比较合理，因而采用部分负荷冰蓄冷系统，制冷主机与蓄冰设备为串联方式，主机位于冰蓄设备的上游，机房设于地下一层。III第5章 空调系统冷热湿负荷的计算第4章 空调系统冷、热、湿负荷的计算4.1 冷、热、湿负荷的概念在冷负荷的计算方法上，本设计采用冷负荷系数法计算空调冷负荷。4.2 主要计算公式4.2.1 冷负荷1.外墙和屋面瞬变传热引起的冷负荷3 (4-1)式中 外墙和屋面瞬变传热引起的逐时冷负荷，W；外墙和屋面的面积，m2；外墙和屋面的传热系数，W/(m2 )，由暖通空调附录2-2和附录2-3查取；2.内围护结构冷负荷34.2.2 热负荷1.围护结构的基本耗热量33.计算建筑的各楼层分项逐时热负荷总表见附录表4-2。4.因楼层较多，各层热负荷计算以一层为例，具体见附录表4-4。4.2.3 湿负荷第5章 新风负荷计算5.1 概念室外新鲜空气是保障良好的室内空气品质的关键，因此，空调系统中引入室外新鲜空气（简称新风）是必要的。由于夏季室外空气焓值和气温比室内空气焓值和气温要高，空调系统下界为处理新风势必要消耗冷量。而冬季室外空气气温又比室内空气温度要低，室外空气比室内空气含水量也少，同样，空气系统冬季为处理新风势必要消耗热量和加湿量。但是空调处理新风所消耗的能量是比较大的，所以，空调系统中新风量的大小要满足空气品质的前提下，应尽量选用较小必要的新风量，否则，新风量过多，将会增加空调制冷系统与设备的容量（具体计算新风量见第六章）。5.2 计算公式1.夏季，空调新风冷负荷按下式计算：3 (5-1)式中 夏季新风冷负荷，kW；新风量，kg/s；室外空气的焓值，kJ/kg；室内空气的焓值，kJ/kg；2.冬季，空调新风冷负荷按下式计算：33.计算举例：4.各楼层新风两及新风负荷见表6-2与表6-3。1第6章 空调系统冷热湿负荷的计算第6章 送风量及新风量的计算6.1 送风量的计算1.热湿比： 3 (6-1)式中 房间全热冷负荷，kW； 房间湿负荷，kg/s；2.送风量 3 (6-2)式中 送风量，kg/s；室内全热冷负荷，kW；、分别为室内空气和送风的比焓，kJ/kg；3.确定各个状态点室内：=26、=50%、=52.900 kJ/kg、=10.5 g/kg；室外：=35.8、=75%、=108.649 kJ/kg、=28.3 g/kg；送风：=18、=75%、=42.559 kJ/kg、=9.7 g/kg；4.计算举例：5.各送风量的计算，见表6-2和表6-3。6.2 新风量的计算1.最小新风量确定原则：(1)稀质的要求；(2)补充室内部排风量；(3)保证房间风量。如果计算所得的新风量不足系统送风量的10%，则取系统送风量的10%，送风量特大的系统不在此列。2.新风量根据各房间的使用性质，按下表数值采用。表6-1 新风量一览表建筑类型吸烟情况新风量(m3/h人)备注适当最少一般办公室无2520个人办公室有一些5035会议室无3530有一些6040严重80503.保持正压新风量，可按下式计算： 3 (6-3)式中 从房间缝隙渗出的风量，也就是正压风量，m3/s；缝隙（门、窗等）面积，m2； 房间内正压，缝隙两侧的压差，一般取510Pa； 流量系数，0.390.64； 流动指数，0.51，一般取0.65；6.3 确定焓湿图1.全空气系统系统采用定风量单风道系统，空调机组将系统的一次回风与外界的新鲜空气混合，并将其处理到室内要求的状态点，通过风道将空气送到各个房间；焓湿图见图6-1。 图6-1 全空气系统处理过程2.空气-水风机盘管系统新风处理到室内的焓值，而风机盘管承担室内人员、设备冷负荷和建筑围护结构冷负荷。新风与风机盘管的空气处理过程及送风（风机盘管送风和新风）在室内的状态变化过程在图上的表示见图6-2。室外的新风被冷却处理到机器露点；此点的温度根据设计的室内状态点的焓值盘管加独立新风系统空气处理过程线与相对湿度90%95%线交点确定。图6-2 空气-水风机盘管系统处理过程6.4 举例计算1.全空气系统以建筑的一层左侧空间为例，左侧空间的冷负荷为=43509.6W，湿负荷：=0.2781200.93109=3.38kg/s(1) 热湿比：=12872.7kJ/kg(2) 根据室温允许波动范围，确定送风温差：8，得送风温度=18。在大气压力=0.1MPa的图上（如图6-1所示），通过点做=12872.7 kJ/kg的直线与=18相交，其交点即送风状态：42.228 kJ/kg，9.5 g/kg，=75%。(3) 送风量：=4207.48g/s=12570.06m3/h(4) 新风量：a.按表6-1选择新风量：=120人30 m3/h人=3600 m3/h；b.新风量按送风量的10%计算；=12570.0610%=1257.006 m3/h；c.保持正压新风量：=384.21 m3/h；所以取上述计算出新风量中的最大值作为系统的最小新风量=3600 m3/h。(5) 换气次数：。(6) 最小新风比： kJ/kg，得：=28.8，=62.67%，=15.6 g/kg。(7) 新风冷负荷：=67.178 kW。2.风机盘管系统以建筑三层右侧办公室为例，右侧空间的冷负荷为=13886.2W，湿负荷：=0.278400.93109=1.127kg/s；(1) 热湿比：=12321.38 kJ/kg；(2) 根据室温允许波动范围，确定送风温差：8，得送风温度=18。在大气压力=101325Pa的图上（如图6-2所示），通过点做=12321.38kJ/kg的直线与=18相交，其交点即送风状态：42.324 kJ/kg，9.7 g/kg，=75%。(3) 总送风量：=1313=3922.66 m3/h。(4) 新风量按每人30计算，则新风量:=3040=1200 m3/h。(5) 风机盘管风量：=-=2722.66 m3/h。(6) 风机盘管机组出口的焓值：。表6-2 全空气系统各值计算结果一览表首层右侧首层左侧二层右侧二层左侧冷负荷(W)18538.443509.620366.250539.6热负荷(W)26387.1140691.0924565.8951330.36湿负荷(g/s)1.73.381.73.38热湿比(kJ/kg)10904.912872.711980.114952.5送风温度()18181818相对湿度(%)747574.576送风焓值(kJ/kg)42.22842.55942.39442.89送风湿度(g/kg)9.59.79.69.8送风量(m3/h)5189.6812570.065791.4615083.88新风量(m3/h)1800360018003600最小新风比0.34680.28640.31080.2387混合风焓值(kJ/kg)72.23668.86670.22766.205混合后温度()29.5528.82928.2混合后相对湿度(%)6462.6763.761.65混合后湿度(g/kg)16.715.616.114.8新风冷负荷(kW)33.58967.17833.58967.178表6-3 风机盘管系统各值计算结果一览表三层右侧三层左侧四九层右侧四九层左侧十层负荷(W)19864.8224598.0818541.3224493.0825135.5热负荷(W)23104.5525014.1620293.4125014.1630901.47新风量(m3/h)18002100180021001800新风冷负荷(kW)33.58939.18733.58939.18733.5891第7章 气流组织计算第7章 气流组织计算7.1 布置原则1满足室内设计温湿度及其精度、工作区允许的气流速度、噪声标准及防尘要求；2气流分布均匀，避免产生短路及死角；3与建筑装饰有较好的配合。67.2 气流组织分布1.全空气系统的气流组织：空调房间的送风形式采用上送上回，送风口采用方型四面吹散流器，均匀布置在空调房间的吊顶上。回风口采用单层百叶回风口（自带调节阀），布置在每个空调房间吊顶的边缘。2风机盘管加新风系统的气流组织：为保持室内空气均匀，送风口和回风口均匀的布置在吊顶上，风机盘管的送风口采用双层百叶送风口（自带调节阀），回风口采用单层百叶回风口（自带调节阀）。3由于厕所须保持负压，因而在男女厕所各设置一个圆形排气扇，直接将空气排到竖井风道里，并且再不设置风机盘管和送风口。其风量主要是由走廊风经过门下面的百叶风口因正压压入到厕所。7.3 各风口的选择计算1散流器的选择计算（以首层左侧空间为例）32回风口的选择计算（以首层左侧101室为例）3风机盘管送风口与回风口选择计算4具体的各个风口尺寸见图纸。7.4 新风竖井的选择计算1由于建筑左右分为两个系统，为不影响建筑的立面效果，在建筑的右侧新风系统中，新风入口设立新风竖井，直接从屋顶取新风，采用自然进风系统。2竖井的设计流速为：24 m/s，新风总风量为19800 m3/h。根据空调房间结构情况，靠墙设立3500mm600mm的新风竖井，外为200mm的保温墙。3水力计算456(1) 风管当量直径(采用流速当量直径)：m为矩形风管断面的尺寸。根据流速当量直径和实际流速，有暖通空调查得矩形风管的单位长度摩擦阻力=0.25Pa/m。(2) 管壁粗糙度的修正=0.38 Pa/m式中 管壁粗糙度修正系数； 管壁粗糙度，混凝土的粗糙度取2mm； 管内的空气流速，m/s。(3) 沿程损失：=0.38 Pa/m40m=15.2Pa。参考文献8.1.4 风管水力计算举例各风管的水力计算以首层为例，草图如下图8-1、图8-2、图8-3所示：图8-1 首层左侧送风管道计算草图图8-2 首层左侧回风管道计算草图图8-3 首层右侧送、回风管道计算草图具体计算结果见附录表8-1、表8-2。8.2 水系统的设计计算8.2.1 水系统的设计选择1.空调工程中水管系统的功能是为各种空气处理设备和空调终端设备输送冷、热水。对水管系统的要求是：8.2.2 系统水管水力计算水力计算的主要目的是根据要求的流量分配，确定管段的管径和阻力，进而确定动力设备(水泵等)的型号和动力消耗，或根据已定的动力设备，确定保证流量分配的管道尺寸。本次设计中是根据要求的流量分配，来确定管径和阻力。阻力管段中流体流动的阻力分为沿程阻力和局部阻力。供、回水管的管径按比摩阻120400Pa/m来选取。供回水冷水温度为7/12，供回水热水温度为65/55。为考虑各并联环路的压力损失易于平衡，风机盘管冷冻水立管管径相对放大一号选取。水管水力计算草图见下图8-4、图8-5、图8-6图8-4 四九层左侧水管计算草图-1图8-5 四九层左侧水管计算草图-2图8-6 右侧最不利循环管路计算草图具体计算结果见附录表8-3、表8-4和表8-5。8.2.3水力计算举例8.2.4 冷凝水的排出组合式空调机组、风机盘管、新风机组在运行过程中产生的冷凝水由冷凝水管排出。风机盘管的凝结水都是自流排出的,凝水盘很浅,排水余压很小,因而要做好排水管的坡度,以防排水不畅凝水溢出,湿损吊顶装修。本设计中冷凝管沿水流方向保持0.3的坡度，且保证没有积水部位，就近排入卫生间立管，空调机组的冷凝水直接排入机房的地漏，排水须作存水弯后排入地漏，水封高度：130mm水柱（大于室内的风压）。冷凝水管采用采用镀锌钢管，