空气调节课程设计-某办公楼中央空调施工设计

1、上海市某办公楼中央空调施工设计摘 要空调设计主要是对室内热环境、空气品质进行设计，但这必须在充分了解建筑对暖通空调的要求和暖通空调系统及设备对建筑及其它设施的影响的基础上进行设计。本设计是上海市某办公楼空调设计，针对该办公室的功能和特点，以及该地气象条件和空调要求，参考有关文献资料确定了设计方案。本建筑没有地下室，没有合适的地方放置较大的机组，所以不能用全空气系统；设计采用风机盘管加新风系统，每层设有新风机组，可以由同层的新风机组送入室内，风机盘管承担室内的冷热负荷。水系统采用水平同程式，这种水系统具有构简单初投资少，管路不容易产生污垢和腐蚀。【关键字】：空调系统，冷热负荷，水系统，风机盘管加

2、新风系统目录 TOC h z t 一级标题,1,二级标题,2 HYPERLINK l _Toc296801807 1 设计总说明 PAGEREF _Toc296801807 h 2 HYPERLINK l _Toc296801808 1.1 工程概况 PAGEREF _Toc296801808 h 2 HYPERLINK l _Toc296801809 1.2 计算参数的选择与设计标准 PAGEREF _Toc296801809 h 2 HYPERLINK l _Toc296801810 2 房间负荷计算公式及过程 PAGEREF _Toc296801810 h 4 HYPERLINK l _

3、Toc296801811 房间负荷计算公式 PAGEREF _Toc296801811 h 4 HYPERLINK l _Toc296801812 负荷计算过程 PAGEREF _Toc296801812 h 6 HYPERLINK l _Toc296801813 3 空调系统的选择 PAGEREF _Toc296801813 h 13 HYPERLINK l _Toc296801814 3.1 确定空调设计方案 PAGEREF _Toc296801814 h 13 HYPERLINK l _Toc296801815 3.2 计算各空调房间送风量 PAGEREF _Toc296801815 h

4、 13 HYPERLINK l _Toc296801816 3.3 空调房间气流组织方案的确定及计算 PAGEREF _Toc296801816 h 13 HYPERLINK l _Toc296801817 4 风量及气流组织设计计算 PAGEREF _Toc296801817 h 14 HYPERLINK l _Toc296801818 房间基本情况 PAGEREF _Toc296801818 h 14 HYPERLINK l _Toc296801819 气流组织计算 PAGEREF _Toc296801819 h 14 HYPERLINK l _Toc296801820 5 风管的布置及水

5、力计算 PAGEREF _Toc296801820 h 19 HYPERLINK l _Toc296801821 确定最不利环路 PAGEREF _Toc296801821 h 19 HYPERLINK l _Toc296801822 风管的水力计算 PAGEREF _Toc296801822 h 19 HYPERLINK l _Toc296801823 检查并联管路的阻力平衡 PAGEREF _Toc296801823 h 20 HYPERLINK l _Toc296801824 6 风机盘管与新风机组的选型 PAGEREF _Toc296801824 h 22 HYPERLINK l _T

6、oc296801825 风机盘管选型 PAGEREF _Toc296801825 h 22 HYPERLINK l _Toc296801826 6.2 新风机组选型 PAGEREF _Toc296801826 h 22 HYPERLINK l _Toc296801827 7 水管及其水力计算 PAGEREF _Toc296801827 h 24 HYPERLINK l _Toc296801828 水系统选择 PAGEREF _Toc296801828 h 24 HYPERLINK l _Toc296801829 冷冻水设计 PAGEREF _Toc296801829 h 24 HYPERLIN

7、K l _Toc296801830 8 设备选型 PAGEREF _Toc296801830 h 29 HYPERLINK l _Toc296801831 冷却水泵的选型 PAGEREF _Toc296801831 h 29 HYPERLINK l _Toc296801832 冷水机组的选型 PAGEREF _Toc296801832 h 29 HYPERLINK l _Toc296801833 膨胀水箱的选择 PAGEREF _Toc296801833 h 29 HYPERLINK l _Toc296801834 9 小结 PAGEREF _Toc296801834 h 311 设计总说明1

8、.1 工程概况上海市某一幢办公楼的一层房间，建筑面积近261m2，有6个办公室、1个厕所、1个储物间，办公总人数26。室外空气干、湿球温度为、，室内设计温度为26，相对湿度为55%。 计算参数的选择与设计标准 室外设计气象参数 位置：北纬，东经 大气压： 夏季室外计算干球温度7： 夏季室外计算湿球温度： 夏季日平均干球温度： 夏季日平均温差： 室内设计计算参数 室内设计温度tN=26，相对湿度55% 7外墙：结构为17号墙，由附录29查得K=0.95，衰减系数=0.21，衰减度=43.38， 内墙和楼板：内墙为240砖墙，即1号内墙，f=2.0 ，f 楼板为4号楼板，f 窗：单层玻璃钢窗，挂浅

9、色内窗帘，无外遮阳。查得传热系数K=7。 照明散热：室内照明设备均采用40W的荧光灯 设备散热：室内设备主要是电脑，功率为500W2 房间负荷计算公式及过程2.11 外墙和屋面瞬变传热引起的冷负荷计算公式为 （2.1）其中 计算时间，h； 围护结构表面受到周期为24h谐性温度波作用，温度波传到内表面的时间延迟，h； 温度波的作用时间，即温度作用于围护结构外表面的时间4； 围护结构传热系数，； 围护结构计算面积，m2 ；作用时刻下，围护结构的冷负荷计算温差，简称负荷温差。2.12 外玻璃窗瞬变传热引起的冷负荷 计算公式为 （2.2）其中计算时刻的负荷温差，。2.13 透过玻璃窗的日射得热引起的冷

10、负荷计算公式为 (2.3)其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；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5，；2.14 照明散热形成的得热计算公式为 （2.4）其中 镇流器消耗功率系数6，当明装荧光灯的镇流器装在空调房间内时，取；当暗装荧光灯镇流器装在顶棚内时，可取； 灯罩隔热系数，当荧光灯罩上部穿有小孔，可利用自然通风散热于顶棚内时，取7；而荧光灯内无通风孔者，则视顶棚内通风情况，取； 照明灯具所需功率，kW。2.15 设备散热形成的得热计算公式 （2.5）其中电动机安装功率，kW；电动机效率8，可由产品样本查得；利用系数，电动机最大实际耗功率

11、与安装功效之比，一般可取0.70.9，可用以反映安装功率的利用；同时只用系数，即房间内电动机同时使用的安装功率与总安装功率之比9，根据工艺过程的设备使用情况而定，一般为0.50.8；负荷系数，每小时的平均耗功率与设计最大实耗功率之比，电子计算机可取1.0。2.16 人体散热形成的得热计算公式 （2.6）其中不同室温和劳动性质时成年男子散热量，W 室内全部人数； 群集系数。2.17 设备照明和人体散热得热冷负荷计算公式 （2.7）其中 设备、照明和人体得热，W； 设备投入使用时刻或开灯时刻或人员进入房间时刻，h； 从设备投入使用时刻或开灯时刻或人员进入时刻到计算时刻，h； 时间的设备负荷强度系数

12、，照明负荷强度系数、人体负荷强度系数。设备公式ian 计算过程以101室夏季冷负荷计算为例 南墙传热冷负荷：表1 南墙传热冷负荷计算表时刻tKW/(m2.K )F (m2) （k）(W)8:001279:0012610:0012611:0012612:00126613:0012614:0012615:0012616:0012617:001262.2.2 南窗日射冷负荷：表2 南窗日射冷负荷计算表时刻tF(m2)(W/m2)(W)8:00113861.4 9:00115284.0 10:001176122.7 11:001199159.9 12:0011114184.1 13:001111418

13、4.1 14:0011100161.5 15:001181130.8 16:001169111.4 17:00115385.6 2.2.3 南窗传热冷负荷表3 南窗传热冷负荷计算表时刻tKW/(m2.K )F(m2)(k)（W）8:0041.4 9:0055.2 10:00469.0 11:0081.1 12:0093.2 13:00101.8 14:00108.7 15:00113.9 16:00115.6 17:00112.1 .4 南墙传热冷负荷表4 东墙传热冷负荷计算表时刻tKW/(m2.K )F (m2) （k）(W)8:001889:0018810:0018811:0018812:

14、0018813:0018914:0018915:0018916:001810171.017:001810171.0.5 屋面传热冷负荷 表5 屋面传热冷负荷计算表时刻tKW/(m2K)F（m2）(K)Q(W)8:002069:00205122.010:0020611:0020712:0020913:00201114:00201415:00201616:00201917:002021.6 照明设备冷负荷表6 照明设备冷负荷计算表时间tn1n2N（kW）Q(W)8:008000.0 9:008020.6 10:008030.2 11:008033.6 12:008036.0 13:0080 14:

15、008039.8 15:008040.8 16:008042.2 17:008023.5 .7 人员散热冷负荷表7 人员散热冷负荷计算表时间tnQ(W)8:0056100.0 9:00561526.7 10:00561581.6 11:00561599.9 12:00561612.1 13:00561621.2 14:00561627.3 15:00561636.5 16:00561639.5 17:00561490.1 .8 设备散热冷负荷 表8 设备散热冷负荷计算表时间tn1n2n3NT-tQ(W)8:001310000.0 9:0013100276.2 10:0013100366.6 1

16、1:0013100385.7 12:0013100400.0 13:0013100414.3 14:0013100423.8 15:0013100428.5 16:0013100438.1 17:0013100176.2 2.2.9 101办公室夏季负荷计算汇总表9 101办公室夏季负荷计算汇总 (单位:W)时刻t8:009:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:00南墙传热负荷68.4南窗透入日射得热负荷南窗传热负荷东墙传热负荷屋面传热负荷390.4照明散热负荷0人员散热负荷0设备散热负荷0400汇总465.8 1289.9 1521.8 1636.

17、2 1750.2 1850.0 1925.0 1963.2 2049.8 1639.3 .10 102-104办公室夏季负荷计算汇总表10 102104办公室夏季负荷计算汇总 (单位:W)时刻t8:009:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:00南墙传热负荷6南窗透入日射得热负荷南窗传热负荷屋面传热负荷照明散热负荷030.2人员散热负荷0设备散热负荷0400汇总329.0 1153.1 1385.0 1499.4 1613.4 1696.1 1771.1 1809.3 1878.8 1468.3 .11 105-106办公室夏季负荷计算汇总表11 1

18、05106办公室夏季负荷计算汇总 (单位:W)时刻t8:009:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:00北墙传热负荷北窗透入日射得热负荷126北窗传热负荷69屋面传热负荷照明散热负荷036人员散热负荷0497392设备散热负荷030汇总979.12 一层夏季冷负荷计算汇总 表12 各房间负荷计算汇总 (单位:W)时刻8:009:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:00房间1465.8 1289.9 1521.8 1636.2 1750.2 1850.0 1925.0 1963.2 2049.8 1639.3

19、 房间2329.0 1153.1 1385.0 1499.4 1613.4 1696.1 1771.1 1809.3 1878.8 1468.3 房间39793 空调系统的选择 确定空调设计方案根据建筑物的特性、用途并考虑初投资和运行费用等许多方面的因素，对各类空调系统进行简单的技术经济比较，最后确定本工程的空气调节方案。（1）空气调节系统的确定采用半集中式空气调节系统。该系统布置灵活，各房间可独立调节室温，房间不住人时可方便地关掉机组，不影响其他房间，从而比其他系统较节约运行费用。此外，房间之间空气互不串通。又因风机多档变速，在冷量上能由使用者直接进行一定的调节。（2）风机盘管机组的新风供给

20、方式和新风处理方案采用独立新风系统。这种方案既提高了该系统的调节和运转的灵活性，且进入风机盘管的供水温度可适当提高，水管的结露现象可得到提高。该系统新风处理过程为新风处理到室内空气焓值，不承担室内负荷。 计算各空调房间送风量绘制h-d图，确定送风状态点，校核送风温差，计算各空调房间的送风量。 空调房间气流组织方案的确定及计算根据空调房间的性质和作用，以及空气处理设备的类型，确定空调房间气流组织形式5，进行气流组织设计计算6，并选择相应的空气分布器。本工程采用侧送侧回气流分布形式，送风口应尽量靠近顶棚布置，甚至以仰角1520向上送风。4 风量及气流组织设计计算以101室为例进行风量与气流组织计算

21、:房间基本情况空调房间要求恒温精度为261，房间的长、宽和高分别为：A=，B=，H=，房间内人数5，室内的冷负荷Q=W，湿负荷W=545g/h。表13 一层夏季房间最大冷负荷及湿负荷总汇表房间101 102 103104105106冷负荷W湿负荷g/h545545545545436436气流组织计算（1）计算热湿比线（2）绘制h-d图，确定各状态点参数 新风处理到室内空气焓值，不承担室内负荷，并且新风进入风机盘管。图4.1 新风进入风机盘管不承担室内负荷方案由图可得：hN/kg，tN=26；ho=44.3 kJ/kg，to=17。tN =9，在610之内，所以满足要求。选定送风口型式为三层活动

22、百叶型送风口，查表5-19，紊流系数=0.16，风口布置在房间宽度方向B上，射程x=A=。2.选定送风温差计算送风量L并校核换气次数n。由表2201 选定送风温差3.6=7379次/h换气次数次/h8次/h，满足要求。3. 确定送风速度假设送风速度vo=/s，则m/s所取vo=/sm3/h，所以新风量LW=150 m3/h。表14 房间风量及气流组织计算表房间101102103104105106冷负荷w湿负荷g/h545545545545436436热湿比135401241012410124101285012850InIo风量m3/h进深m开间m高m气流射程m换气次数送风温差9送风速度m/s射

23、流自由度续表14房间101102103104105106允许最大送风速度m/stx/t0*SQRT(Fn)/d0无因次距离风口个数1,95风口取值222222风口面积m2当量直径m风口尺寸250250250250250250160150150150125125Arx/d03535贴附长度m校核高度m总风量10人员数555544人需风量m3/h150150150150120120新风量1501501501501201205 风管的布置及水力计算选定管段1-2-3-4-5-6-7为最不利环节，逐段计算摩擦阻力和局部阻力。图5.1 风管轴测图风管的水力计算管段12：（风量L=150m3/h管段长为4

24、m)摩擦阻力部分：初选为4m/s,风量为150m3/h，算风道断面积为 m2将F规格化为120120mm,m2,这时实际流速为m/s，流速的当量直径为120。根据和流速的当量直径120mm，查图得单位长度摩擦阻力Rm=1.1Pa/m，管段12的摩擦阻力Pa.局部阻力部分：该段存在的局部阻力部件有侧送风口，多叶调节阀，弯头，渐缩管和三通管。侧送风口：查表得=2.04。Pa多叶调节阀：根据三叶片及全开度查表得弯头：根据a=90a。,R/b=1.0,a/b=1.0,查表得渐缩管：根据a=30,冷量WkW满足要求各房间风机盘管的风量及制冷量汇总如下表：表16 各房间风机盘管的风量及其制冷量房间号总风量

25、校核风量io(kJ/kg)制冷量（kW）校核制冷量（kW）101办公室102办公室103办公室104办公室105办公室106办公室根据上表对各房间的风机盘管的风量和制冷量，德州德冷空调设备厂生产的FP136H都能满足要求。6.2 新风机组选型新风机组根据其新风量及制冷量的多少选型。考虑送风时的风量损失，选型时应乘以系数1.2，保证风机盘管的风量满足每一个房间。制冷量由公式 2求得，其中=91kJ/kg，kJ/kg校核制冷量乘以系数1.2，最后根据校核制冷量选型。见下表：表17 各房间新风量及其制冷量房间号新风量校核风量校核制冷量（kW）101办公室150180102办公室150180131办公

26、室150180104办公室150180105办公室120144106办公室120144则新风机组所需的总风量为：=180+180+180+180+144+144=1008新风机组所需的冷量为：=2.13+2.13+2.13+=kW由德州德冷空调设备厂提供的新风机组，选型号为XKT-10，其提供的风量为3000，完全满足要求，提供的制冷量WkW，满足要求。见小表：表18 新风机组选型型 号风量（m3/h）额定冷量 (kW)功率（kW）噪音（dB)FP30L(W)3000577 水管及其水力计算水系统选择该办公楼空调系统采用风机盘管加新风系统，风机盘管的水系统风机盘管的水系统采用两管制（供、回水管

27、各一根），它与机械循环的热水采暖系统相似，夏季供冷水，冬季供热水。该系统采用闭式系统，闭式系统中的冷媒水在系统中循环，不与大气接触，仅在系统最高点设置膨胀水箱，并有排气和泄水装置。这种管路系统不易产生污垢和腐蚀，系统简单，由于不需要克服系统静水压头，循环水泵压力低，耗电量较小。由于没有贮水箱，不需要另设水泵等，因而投资省，经济性好。另外，为了使系统阻力平衡，使水力工况稳定，冷冻水系统水平采用同程式，阻力不平衡时用平衡阀来平衡系统阻力。系统中循环水量为通过各个房间的冷负荷来决定，为定值不需要变流量定压控制。 (7.1)其中 G管段流量 Q风机盘管冷量 水温差取51 计算管径 (7.2)d计算管段

28、的管径，mv管段中的流速，m/s，流速根据文献实用供热空调设计手册7选择 计算给水管网的阻力损失（1）管段的沿程损失： (7.3)其中 规范后的管径hy管段的沿程水头损失， 单位长度的沿程水头损失2， L 管段长度，（2）管段的局部损失： (7.4)7.3最不利管路水力计算图7.1 水管布置轴测图管段1-2 新风机组： 风机盘管承担冷量=，温差流速初选，规格化管径选，沿程损失局部水头损失：，管段总损失：；管段2-3 101室： 风机盘管承担冷量=k，温差流速初选，规格化管径选，沿程损失局部水头损失：管段总损失：；管段3-4 102： 风机盘管承担冷量=k，温差流速初选，规格化管径选，沿程损失局

29、部水头损失：管段总损失：；管段4-5 106： 风机盘管承担冷量=k，温差流速初选，规格化管径选，沿程损失局部水头损失：管段总损失：；管段5-6 103： 风机盘管承担冷量k，温差流速初选，规格化管径选，沿程损失局部水头损失：管段总损失：；管段6-7 105： 风机盘管承担冷量k，温差流速初选，规格化管径选，沿程损失局部水头损失：管段总损失：；管段7-8 104： 风机盘管承担冷量k，温差流速初选，规格化管径选，沿程损失局部水头损失：管段总损失：；表19 水管最不利环路阻力计算表管段流量m3/h管径DN流速m/s管长m沿程阻力系数Pa/m沿程阻力Pa弯头三通或四通渐缩或渐扩局部阻力系数局部阻力

30、损失Pa该管段总损失Pa1-2323101/2-332490/3-432630/4-540280/5-640310/6-7403901400/42018207-840430/8 设备选型8.1冷却水泵的选型 根据最不利管路水力计算表得冷冻水在管路中的沿程阻力和局部阻力之和为10339.67Pa,而冷却水泵不只是要满足沿程和局部阻力，还要克服静水压和空调工作最低工作压力。P=P1+P2+P3=10339.67+10003.3+5000=Pa=m 因此选用1台德州德冷空调设备厂冷却水泵的型号，型号为200QJ50-13/1，具体性能如下表：表20 冷却水泵参数型号扬程参考使用范围（m）电机功率（kW）额定电流（A）200QJ50-13/11016 48.2冷水机组的选型冷水机组的总耗冷量为KW，其中水流量为m3。考虑适当余量,取安全系数为5，则总冷量Q=1.15=kW，水流量=1.15= m3。 因此选用1台德州德冷空调设备厂柜式空冷冷水机组的型号，型号为BTXF-15ASZ，具体性能如下：1. 制冷工况：冷冻水进/出水温度12/7，环境温度35；2. 污垢系数2/kW，冷却水侧压力1.0M