重庆某办公楼空调系统设计

I第一章绪论1.1课题目的及意义研究背景：空调系统设计在建筑工程领域扮演着举足轻重的角色，特别是在当前节能环保的时代背景下，为办公楼设计高效而合理的空调系统具有着重要的意义。而重庆作为中国西南地区的重要城市，经济发展迅速，办公楼建设蓬勃，因此研究重庆某办公楼空调系统设计具有实际应用价值和科学研究意义。办公楼作为员工工作和生活的重要场所，舒适的室内环境对员工的工作效率和身心健康至关重要。因此，在当前共同面临的挑战中，减少能源消耗和降低碳排放显得尤为重要。作为办公楼中最耗能的设备之一，空调系统的设计对于能耗和环境保护具有着重要的影响。通过优化空调系统设计，可以降低能耗，提高能源利用效率，减少对环境的负面影响。科学合理的空调系统设计不仅可以提高系统的运行效率，还能减少设备故障和维修次数，从而降低运维成本。随着科技的不断进步，空调系统设计技术也在不断更新与发展同时，通过充分利用现代科技手段，如智能控制系统、新型设备等，可以提高空调系统的经济性和管理效率，降低办公楼运行成本。通过对重庆某办公楼空调系统设计的研究，可以推动空调系统设计技术的创新与发展，积极应用新技术、新材料和新设备，提高空调系统的性能和可靠性，并为建筑工程领域的空调系统设计提供参考和借鉴。因此，重庆某办公楼空调系统设计的研究对于实际应用和科学研究都具有着重要的意义。通过合理设计的空调系统，可以提升办公楼室内环境的舒适度，降低能耗和运行成本，同时也推动了空调系统设计技术的创新与发展。这对于重庆乃至全国的办公楼建设和管理都具有着积极的促进作用。1.2国内外的研究现状分析在能源逐渐匮乏的现代，节能成为社会的一个焦点。以美国为例分析空调系统节能国外研究现状，它是一个能耗大国，需有先进的节能技术。该国约有1/3能耗用在建筑方面，来满足人们对舒适性、空气品质和生活质量的要求。在建筑节能方面，美国暖通空调制冷工程师协会、制冷协会、冷却塔协会、能源部以及诸多暖通空调设备生产厂家如York、Carrier等都为此做出了卓越的贡献。现代环境日益恶化，我国大力开发并制作高效、价廉且便于自净的技术与设备成为硬性要求。投入大量人力和财力在纤维过滤技术、静电过滤技术、吸附技术、低温等离子技术等空气品质处理技术的研究方面。大家对室内空气环境改善十分关注，因此将室内空气热湿环境控制技术、空气洁净控制技术和计算机调控技术相结合，推动舒适空调迈向健康空调，将是未来空调发展的趋势。

第二章负荷计算2.1工程概况重庆某办公楼空调系统设计的工程概况是整个设计研究的起点和基础。项目背景和目的、建筑结构和用途以及周边环境及影响均包括在内。通过对这些方面的分析，可以为后续的空调系统设计提供必要的依据和参考。重庆因地理位置和地形影响，拥有独特的地理气候特征。2.1.1重庆地区气候特征重庆全年气候湿润，四季分明。夏季长且炎热，冬季短且温和，几乎不会出现严寒天气，故有“长夏无冬”的说法。夏季平均气温常年在26℃以上，最高气温可达到40℃，而冬季平均气温则保持在10℃左右。此外，重庆地区年降水量较高，雨季集中，空气湿度大，常伴有雾气，给空调系统的设计与运行带来了特殊的挑战。基于这样的气候特征，空调系统需要具备出色的除湿能力，以保证室内相对湿度的舒适度。同时，夏季高温高湿的环境也对空调系统的制冷效率提出了要求。2.1.2室内外计算参数1.室外设计计算参数位置：北纬29°35´东经106°28´海拔高度：259.1m表2.1室外设计计算参数季节大气压力（Pa）室外干球温度（℃）室外湿球温度（℃）相对湿度（%）室外平均风速（m/s）夏季10025036.527.3751.42.室内设计参数空调设计时，除了满足基本办公需求，还要考虑建筑办公楼用能资源优化配置等问题。在具体设计相关参数时，应根据实际情况选取，具体确定各房间的设计参数如下表。表2.2室内设计计算参数房间类别空调温度℃相对湿度%新风量人员密度照明功率密度值设备功率密度值噪声夏季夏季M³/h·p人/dB（A)会议室2450120.560340办公室2650300.2605402.2冷负荷计算方法2.2.1围护结构瞬变传热形成冷负荷的计算方法1）外墙和屋面瞬变传热引起的冷负荷外墙和屋面瞬变传热引起的逐时冷负荷可按下式计算：（2-1）式中LQ1—瞬变传热引起的逐时冷负荷，W；F—传热面积，；K—传热系数，；tln—计算温度的逐时值，℃；tn—室内计算温度，℃。上式中的各围护结构的冷负荷温度值都是以北京地区的气象参数为依据计算的，对不同地区和不同情况应按下式进行修正：t′ln=(tln+td)·ka·kp（2-2）式中td—地区修正系数，℃；ka—不同外表面换热系数修正系数；kp—不同外表面的颜色系数修正系数。2）外玻璃窗瞬变传热引起的冷负荷：LQ3=F·K·（tl-tn）（2-3）式中F—外玻璃窗面积，；K—玻璃的传热系数，；tl—玻璃窗的冷负荷逐时值，℃；tn—室内设计温度，℃。不同地点对t1,t1,′=t1+ttd—地区修正系数，℃。2.2.2透过玻璃窗的日射得热引起的冷负荷透过玻璃窗进入室内的日射得热形成的逐时冷负荷按下式计算：LQ4=F·Cz·Dj.max·CLQ（2-4）式中F—玻璃窗的净面积；Cz—玻璃窗的综合遮挡系数Cz=Cs·Cn;Cs—玻璃窗的遮挡系数；Cn—窗内遮阳设施的遮阳系数；Dj.max—日射得热因数的最大值，；CLQ—冷负荷系数。2.2.3设备散热引起的冷负荷设备和用具显热形成的冷负荷按下式计算：LQ=Q·CLQ（2-5）式中Q—实际显热散热量，W；CLQ—显热散热冷负荷系数。实际显热散热热量按下式计算1）电动设备当工艺设备及其电动机都放在室内时：Q=1000n1n2n3N/η（2-6）当只有工艺设备在室内，而电动机不在室内时：Q=1000n1n2n3N（2-7）当工艺设备不在室内，而只有电动机在室内时：Q=1000n1n2n1−ηηN（2-8）式中N—电动设备的安装功率，KW；η—电动机效率；n1—利用系数；n2—电动机负荷系数；n3—同时使用系数。电热设备散热量对于无保温密闭罩的电热设备，按式(2-9)计算：Q=1000n1n2n3n4N（2-9）式中n4—考虑排风带走热量的系数，一般取0.5；其他符号意义同上。2） 电子设备散热量计算公式为Q=1000n1n2n3N，其中系数n2的值根据使用情况而定，对已给出实测的实好功率值的电子计算机可取1.0。一般仪表取0.5～0.9。2.2.4照明散热形成冷负荷根据照明灯具的类型和安装方式的不同，其冷负荷计算式分别为：白炽灯：LQ5=1000·N·CLQ（2-10）荧光灯：LQ5=1000·n1·n2·N·CLQ（2-11）式中LQ5—灯具散热形成的冷负荷，W；N—照明灯具所需功率，KW；n1—镇流器消耗功率系数；本设计取n1=1.0；n2—灯罩隔热系数；CLQ—照明散热冷负荷系数。2.2.5人体散热形成的冷负荷人体散热引起的冷负荷计算式为：LQ6=qs·n·n′·CLQ（2-12）式中qs—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；n′—群集系数；CLQ—人体显热散热冷负荷系数。2.2.6新风冷负荷我国在空调系统设计过程中对新风量的确定有要求，查取现有设计手册,办公楼的新风量取30m³/h.p。因此夏季，空调新风冷负荷按下式计算：CLW＝1.2·LW·(hW-hN)（2-13）式中:CLW—夏季新风冷负荷，KW；LW—新风量，m3/s；hW—室外空气的焓值，kJ/kg；hN—室内空气的焓值，kJ/kg。由焓湿表查得会议室内焓值为48新风量的确定（以会议室为例）由查表可得qm,w,p每人每小时所需最小新风量为12会议室人数为n=6Qm,w,b单位建筑面积每小时所需最小新风量为10办公室建筑面积为F=46qm,w,min=qm,w,p*n+qm,w,b*F2.3计算实例该办公楼一楼为停车场，不设置空调系统，所以以二楼01号房间为计算实。该房间高度4.2m；楼顶：面积F=21.06南外窗：金属边框单层窗，玻璃为Low-E玻璃，窗总面积F=6。玻璃窗传热系数查表为K=3.5；南墙：面积F=16.38㎡，其传热系数K=1.97；西墙：面积F=22.68㎡，其传热系数K=1.97；室内人员的热负荷按856W计算；室内电器设备冷负荷估算值1356W。二楼01号办公室楼上为办公空调房间，其传热值计算取210W；设计温度：26℃，4人办公室；根据设计参数查得Ca、Ci、Cs、Dj.max的值分别为0.85、0.6、0.3、174。由前文的计算公式可分别计算出各墙、窗等的冷负荷。表2.1南墙冷负荷时间891011121314151718K1.97F10.38CL190.76181.45174.46165.15158.17151.19148.86151.19155.84162.83表2.2南外窗瞬时冷负荷时间891011121314151718K3.5F4.2CL57.3372.0388.2101.43114.66124.95130.83135.24135.24132.3表2.3南窗辐射得热逐时冷负荷时间891011121314151718Ca0.85Cs0.3Ci0.6Fw4.2Dj，max174CL29.5237.5742.9448.3052.7862.6162.6150.9946.5139.36表2.4西墙冷负荷时间891011121314151718K1.97F22.68CL563.23541.56519.89498.22480.89463.55450.55437.55433.21433.21表2.5逐时冷负荷汇总表时间891011121314151718南墙190.76181.45174.46165.15158.17151.19148.86151.19155.84162.83西墙563.23541.56519.89498.22480.89463.55450.55437.55433.21433.21南外窗CL57.3372.0388.2101.43114.66124.95130.83135.24135.24132.3南窗辐射CL29.5237.5742.9448.3052.7862.6162.6150.9946.5139.36人员856设备1356楼层传热110总负荷3162.843154.613147.493135.113128.493124.313114.863096.963092.813089.70由表2.5可知，办公楼最大冷负荷出现在下午8：00，其值为3162.84W。2.4负荷汇总表2.6空调冷负荷统计编号房间面积夏季夏季夏季夏季总冷指标()总冷负荷新风量新风(含新风)含新风冷负荷房间20121.063942.12176.90955.2875房间20226.915447.89226.041220.6480房间20353.825447.89452.092441.2875房间20453.823884.95452.092441.2880房间20526.919473.50226.041220.6475房间206318.243884.95904.184882.55130房间20726.915447.89226.041220.6480房间20853.823884.95452.092441.2882房间20926.913884.95226.041220.6480房间21026.913898.25226.041220.6482房间21126.913939.41226.041220.6488房间21221.065984.25176.90955.2882房间21397.294768.29817.244413.0780房间21441.45568.74347.761877.9095房间21553.825627.91452.092441.2890房间21653.827503.30452.092441.2892房间21784.875901.75712.913849.7085房间30126.913884.95226.041220.6480房间30226.913884.95226.041220.6475房间30326.913884.95226.041220.6480房间30426.913884.95226.041220.6490房间30526.915604.21226.041220.6490房间30653.826272.15452.092441.2870房间30753.825604.21452.092441.2885房间30853.823884.95452.092441.2883房间30926.913884.95226.041220.6483房间31026.913884.95226.041220.6485房间31126.913884.95226.041220.6482房间31226.913898.25226.041220.6480房间31326.913939.41226.041220.6475房间31421.065984.25176.90955.2880房间31542.424197.40356.331924.1785房间31666.244694.33556.423004.6580房间31741.45568.74347.761877.9083房间31853.825627.91452.092441.2882房间31953.827503.30452.092441.2885房间32084.875901.75712.913849.7085房间60142.426180.56356.331924.1775房间60263.185874.64530.712865.8480房间60342.1233841.20353.811910.5675房间604393.125874.643302.2117831.92125房间60542.124418.14353.811910.5680房间60621.066948.54176.90955.2880房间60797.293588.21817.244413.0785房间60816.564903.22139.10751.1680房间60931.056948.54260.821408.4382总负荷2557.59454695.2119714.68106459.51110由表2.6可知，办公楼最大冷负荷其值为454.7KW。2.5系统负荷确定制冷系统负荷Q0可按下式确定：Q0=式中：Q—空调系统冷负荷，KW；Kr—房间同期使用系数；本设计Kr=0.9；Kf—冷量损失附加系数；本设计为风-水系统，Kf=1.05；Kη—效率降低修正系数，Kη=1.05～1.10；本设计Kη=1.05；Kb—事故备用系数，Kb=1.0。则本设计制冷系统的负荷Q0=454.7×0.9×1.05×1.05×1.0=451.18KW2.6冷水机组的选型根据计算办公楼需要冷负荷为451.18KW，所以选择利德盛半封闭螺杆式LSLG-120WS机组。该机组的相关参数见表2.7表2.7制冷机组相关参数项目单位参数机组运行电流A177.3冷凝器进接口管径mm125冷却水流量m3/h103蒸发器进接口管径mm125冷冻水流量m3/h85冷冻水供水温度℃5冷冻水回水温度℃12

第三章系统选型3.1系统类型的比较与选择依据在进行空调系统的选择前，必须详尽地比较各种系统类型的优缺点，并依据具体的工程需求和环境条件来确定最为合适的系统类型。首先，我们将集中讨论几种常见的空调系统类型，包括中央空调系统、分体式空调系统、多联式空调系统等。中央空调系统因其能够统一管理且适用于大型建筑的特点而被广泛应用，但其初期投资较高，维护成本较为昂贵；分体式空调系统在小型办公环境中应用较为普遍，具有安装简便、维护容易的优势，但在大规模应用时存在效率低下和能源消耗大的问题；多联式空调系统则以其灵活性和节能性受到了业界的青睐，能够根据不同区域的需求进行独立控制，但其系统复杂度较高，对安装和维护的要求也相对较高。由于重庆地区具有长夏无冬的气候特征，湿度较大，这对空调系统的除湿能力提出了较高要求。同时，办公楼中的人员密度和活动频率较高，这也要求空调系统需要有较好的调节能力以适应内部负荷的快速变化。综合以上因素，选择空调系统时应着重考虑系统的除湿性能、温度调节灵活性以及能源效率。为了对比不同系统的性能，本研究采用了一系列的评估指标，包括系统能效比（COP）、系统的可靠性、运行与维护成本、系统的适应性和灵活性以及对环境的适应能力。通过对这些指标进行综合评估，我们选择了适合重庆气候条件的多联式空调系统作为本办公楼空调系统设计的基础，其出色的部分负荷运行效率和卓越的除湿能力成为了其被选中的主要原因。3.2空调系统的组成多联式空调系统被确定为该工程的最优选型之后，下一步，就进入空调系统各部件的选型和设计。多联式空调系统由室外机、多台室内机、制冷剂管路以及配套的控制系统组成。选择室外机需综合考虑制冷能力，能效比和耐腐蚀性能等因素，才能确保系统在重庆多雨潮湿的条件下稳定工作。室内机的选择则更为多样，包括壁挂式、吊顶式、立柜式等多种形式，以适应不同空间的装修风格和使用需求。在制冷剂管路设计中，管径选择、管路布置及制冷剂的种类和充注量都需要经过精细计算和严格控制，以确保整个系统的高效和安全运行。控制系统的设计是保证空调系统高效运行和用户舒适体验的关键。该工程采用智能化控制系统，它既能实现对室内外温度进行实时监测，又能根据室内外环境的变化对制冷剂流量及室内机的运行状态进行自动调整。另外，该控制系统具有远程监控的功能，利用互联网实时把设备的运行数据上传到云端，使维护人员可以第一时间及时发现和应对系统中可能出现的各种问题，极大地提升了管理便利性以及系统可靠性。3.3空调风系统和水系统方案选择在建筑系统中，对建筑面积较大的空调系统设计多采用集中式空调系统，对建筑面积较小的多采用风机盘管与新风系统相结合的方式完成对空气的处理。表3.1集中式和风机盘管加独立新风空调系统的对比内容集中式（全空气系统）风机盘管加新风（空气－水系统）水系统中央空调（全水系统）设备1.有独立空调机房2.设备均在机房内1.新风机组占地面积小2.设备分布较分散，管路较复杂1.占用建筑少2.设备结构相对简单送回风管路送回风管系统管路复杂，布置难度大2.风管分支多，不利于平衡1.设备在室内没有风管2.当系统和新风系统联合使用时，新风量较小1.送回风管路布置灵活2.风管所占空间小空气处理可集中处理送入房间空气参数，同时可精确调节。过滤性能差，室内清洁度要求较高时难以满足不能解决空调房间通风换气问题消声隔震设备集中布置在机房内噪音污染小办公房间内的噪音污染非常严重采用气水分离器，噪音低。安装工程量大，周期长安装简单，周期短，可快速投运安装简单，周期短，可快速投运该空调建筑为办公楼，四层楼均为办公室以及会议室。该办公建筑选用风机盘管加独立新风的空调方式。表3.2冷水系统的优缺点对比表类型主要特征主要优点存在的缺点闭式系统系统不与大气接通，在最高点设置水箱水泵功率低，系统简单膨胀水箱的管路复杂。开式系统管路系统与大气相通系统与蓄热水池连接较简单系统管路容易腐蚀，能耗较大同程式系统供回水干管中的水流方向相同，经过每一管路的长度相等水量分配、调度方便，便于水力平衡。有回程管，管道长度增加，初投资高异程式系统主管中的水流方向相反，每一管路长度不同无回程管、管路长度较短、管路简单，初投资低系统水利平衡不稳定两管制系统供热、供冷合用同一管路系统管路系统简单，初期投资少无法同时满足供热、供冷的要求此次设计办公建筑面积中等，楼层分布有机房，考虑将主要设备安装在机房内，有利于降低建筑的噪音污染。从能耗与管道内清洁的角度出发，选用闭式系统。根据建筑的特点只设一个水系统。主管采用同程式系统，水力稳定性好，各设备间的水量分配均衡，调节方便。

第四章设备选型4.1选型因素在进行空调系统的设备选型时，必须综合考虑一系列决定性因素，以确保所选设备不仅能满足办公楼空调系统的需求，而且能在后续运行中表现出优异的性能和经济效益。一，前言针对重庆地区夏长冬短，湿热交织这一特殊气候条件，在选型依据上应着重考虑设备在高温高湿环境下的适应性和稳定性。二是鉴于办公楼对于室内温湿度有严格要求，在选型工作中要充分考虑到设备调节精度及响应速度等因素，保证室内环境舒适及职工工作效率。此外，设备的能效比是评价其经济性的又一重要指标，较高的能效比能显著降低运行成本，促进节能减排，符合绿色环保的设计理念。在此基础上，还需要关注设备的可靠性和耐用性，这直接关联到系统的维护成本和使用寿命。最后，设备的市场口碑和售后服务也是选型时不可忽视的因素，优质的服务可以大大降低日后可能出现的运营问题和维护难度。因此，主要设备选型依据涉及以下几个核心维度：一是设备的技术性能参数，包括制冷（热）量、能效比、噪声水平、控制方式等；二是设备的适应性与可靠性，要求设备能够适应重庆的气候特征，经得起长时间的连续运行；三是环境保护与节能指标，符合国家及地方的环保标准，具有良好的节能性能；四是初期投资与运行成本，全面评估设备的经济性；五是厂家的技术支持和售后服务保障，包括维修、配件供应及技术更新等。在充分分析和衡量以上各个选型依据后，为了确保最终选型的科学性和合理性，采用了多轮比较和专家评审的方法，进一步细化和优化设备选型方案，以期达到最优的设计效果。4.2风机盘管选型与计算盘管选型以中速冷量和中速速度为基础并遵循风量优先和冷量兼顾这两个大前提。现以2楼办公室办公室为例：该办公室冷负荷3726W，新风量106m³/h，新风冷负荷611W,因此办公风机室盘管所需冷负荷为3115W，根据公式LF=QF/[1.2·(hN-hl’(F))]可算出盘管需要的风量为541m³/h。所选的风机盘管要求当进水温度为7℃时，进风参数DB/WB=26/18.6℃。查GB/T19232-2003风机盘管性能参数可知：该办公室选择FP-68。根据盘管选型原则，初选型号为FP-68的标准型风机盘管一台，其额定风量为190m³/h，取最小水量L=510kg/h，进水温度为7℃时查得风机盘管的冷量，满足条件。故选FP-68的标准型风机盘管一台，其水压降为17Kpa。4.3风机盘管的选型表4.1风机盘管型号房间总负荷(w)新风负荷(w)风机盘管负荷(w)盘管风量(m³/h)风机盘管型号数量(个)水压降（Kpa）房间2014070.14955.283114.86541FP-68117房间2023942.121220.642721.48472FP-51110房间2035447.892441.283006.61522FP-68117房间2045447.892441.283006.61522FP-68117房间2053884.951220.642664.31463FP-51110房间2069473.504882.554590.95797FP-51220房间2073884.951220.642664.31463FP-51110房间2085447.892441.283006.61522FP-68117房间2093884.951220.642664.31463FP-51110房间2103884.951220.642664.31463FP-51110房间2113898.251220.642677.62465FP-51110房间2123939.41955.282984.12518FP-68117房间2138170.634413.073757.55652FP-68117房间2144768.291877.902890.39502FP-51110房间2155568.742441.283127.47543FP-68117房间2165627.912441.283186.63553FP-68117房间2177503.303849.703653.60634FP-68117房间3014070.14955.283114.86541FP-85110房间3023942.121220.642721.48472FP-51110房间3033884.951220.642664.31463FP-51110房间3043884.951220.642664.31463FP-51110房间3053884.951220.642664.31463FP-51110房间3063884.951220.642664.31463FP-51110房间3075604.212441.283162.94549FP-68117房间3086272.152441.283830.87665FP-68117房间3095604.212441.283162.94549FP-68110房间3103884.951220.642664.31463FP-51110房间3113884.951220.642664.31463FP-51110房间3123884.951220.642664.31463FP-51110房间3133884.951220.642664.31463FP-51110房间3143898.251220.642677.62465FP-51117房间3153939.41955.282984.12518FP-68220房间3164197.401408.432788.97484FP-51117房间3176295.233004.653290.59571FP-68110房间3184694.331877.902816.43489FP-51117房间3195568.742441.283127.47543FP-68117房间3205627.912441.283186.63553FP-68117房间3217503.303849.703653.60634FP-68220房间4014070.14955.283114.86541FP-85110房间4023942.121220.642721.48472FP-51110房间4033884.951220.642664.31463FP-51110房间4043884.951220.642664.31463FP-51110房间4053884.951220.642664.31463FP-51110房间4063884.951220.642664.31463FP-51110房间4075604.212441.283162.94549FP-68117房间4086272.152441.283830.87665FP-68117房间4095604.212441.283162.94549FP-68110房间4103884.951220.642664.31463FP-51110房间4113884.951220.642664.31463FP-51110房间4123884.951220.642664.31463FP-51110房间4133884.951220.642664.31463FP-51110房间4143898.251220.642677.62465FP-51117房间4153939.41955.282984.12518FP-68220房间4164197.401408.432788.97484FP-51117房间4176295.233004.653290.59571FP-68110房间4184694.331877.902816.43489FP-51117房间4195568.742441.283127.47543FP-68117房间4205627.912441.283186.63553FP-68117房间4217503.303849.703653.60634FP-68120房间5014070.14955.283114.86541FP-68110房间5023942.121220.642721.48472FP-51110房间5033884.951220.642664.31463FP-51110房间5043884.951220.642664.31463FP-51110房间5053884.951220.642664.31463FP-51110房间5063884.951220.642664.31463FP-51110房间5075604.212441.283162.94549FP-68117房间5086272.152441.283830.87665FP-68117房间5095604.212441.283162.94549FP-68110房间5103884.951220.642664.31463FP-51110房间5113884.951220.642664.31463FP-51110房间5123884.951220.642664.31463FP-51110房间5133884.951220.642664.31463FP-51110房间5143898.251220.642677.62465FP-51117房间5153939.41955.282984.12518FP-68220房间5164197.401408.432788.97484FP-51117房间5176295.233004.653290.59571FP-68110房间5184694.331877.902816.43489FP-51117房间5195568.742441.283127.47543FP-68117房间5205627.912441.283186.63553FP-68117房间5217503.303849.703653.60634FP-68220房间6016180.561910.564269.99741FP-85220房间6027650.962865.844785.12831FP-85120房间6035874.641910.563964.08688FP-85268房间60433841.2017831.9216009.283190FP-85420房间6055874.641910.563964.08688FP-85117房间6064418.14955.283462.86601FP-68120房间60710278.254413.075865.181018FP-68210房间6083588.21751.162837.05493FP-51117房间6094903.221408.433494.79607FP-682204.4新风机组的选型办公楼新风系统按楼层分区，每一层有独立的新风系统，设立一台组合新风柜，根据设计计算出来的数据，对新风机组选型如表4.2。表4.2新风机组选型表空调分区所需要新风量(m3/h)所需要新风负荷(KW)型号额定风量(m3/h)冷量(KW)盘管数量(排)电机功率(KW)水流量(t/h)水压降(Kpa)余压(Pa)二层675336.464BFPX-8L800089.361.54.321.55276三—五层675336.464BFPX-8L800089.362.54.314.08276六层611133.002BFPX-8L800089.341.54.311.86276

第五章水力计算5.1水系统的基本原理在探讨水力计算之前，我们必须首先理解水系统的基本原理。作为空调系统中至关重要的一环,水系统的主要作用在于通过循环流动的水流传递热量,实现写字楼内温度的调节和控制。在这一过程中，水作为热媒介，承担着热能从发热点传递至散热点的任务。其基本原理可归纳为：热水从热源（如锅炉或热泵）被泵送至空调末端设备（如风机盘管、空气处理机组等），在此过程中，水流经过管路系统，逐渐放出热量，以达到调节室内温度的目的。随后，冷却后的水返回到热源处进行再次加热，如此循环往复，构成了闭合的水系统循环。为了保证水系统能够高效、稳定地运行，必须对系统中的水流流速、流量、管道直径、管道布置等进行精确的计算与设计。作为空调系统中至关重要的一环,水系统的主要作用在于通过循环流动的水流传递热量,实现写字楼内温度的调节和控制。流量的确定则关乎到系统能否满足热负荷的需求，确保室内环境的舒适性。管道的直径选择和布置则直接影响到系统的能效比和占用空间，合理的管道设计可以减少热损失，并有助于系统的美观与节省成本。此外，水系统的基本原理还涉及到众多物理量的相互作用，包括但不限于水的密度、比热容、温差、热阻等。这些物理量的变化会直接影响到热量的传递效率，因此在设计时必须予以充分考虑。综合来看，水系统的基本原理并不仅仅是涉及单一的物理过程，而是一个涉及多个因素、多个过程相互作用的复杂系统。5.2空调水系统流量计算1.冷冻水系统水流量计算冷冻水流量计算公式如下：质量流量G0=Q体积流量V0=3600Q0式中QOCPρ—水的密度，取值为1000kg/m3；t1t2表5.1空调水系统流量汇总表房间号总负荷(w)风机盘管负荷(w)盘管风量(m³/h)数量(个)水压降（Kpa）质量流量(kg/s)体积流量(m3/h)房间2014070.143114.86955.281200.040.15房间2023942.122721.481220.641100.040.13房间2035447.893006.612441.281170.040.14房间2045447.893006.612441.281170.040.14房间2053884.952664.311220.641100.040.13房间2069473.504590.954882.552200.060.22房间2073884.952664.311220.641100.040.13房间2085447.893006.612441.281170.040.14房间2093884.952664.311220.641100.040.13房间2103884.952664.311220.641100.040.13房间2113898.252677.621220.641100.040.13房间2123939.412984.12955.281170.040.14房间2138170.633757.554413.071170.050.18房间2144768.292890.391877.901100.040.14房间2155568.743127.472441.281170.040.15房间2165627.913186.632441.281170.040.15房间2177503.303653.603849.701170.050.17房间3013942.122721.481220.641100.040.13房间3023884.952664.311220.641100.040.13房间3033884.952664.311220.641100.040.13房间3043884.952664.311220.641100.040.13房间3053884.952664.311220.641100.040.13房间3065604.213162.942441.281100.040.15房间3076272.153830.872441.281170.050.18房间3085604.213162.942441.281170.040.15房间3093884.952664.311220.641100.040.13房间3103884.952664.311220.641100.040.13房间3113884.952664.311220.641100.040.13房间3123884.952664.311220.641100.040.13房间3133898.252677.621220.641100.040.13房间3143939.412984.12955.282170.040.14房间3155984.254060.081924.171200.050.19房间3166295.233290.593004.651170.040.16房间3174694.332816.431877.901100.040.13房间3185568.743127.472441.281170.040.15房间3195627.913186.632441.281170.040.15房间3207503.303653.603849.702170.050.17房间3215901.753977.581924.172200.050.19房间4013942.122721.481220.641100.040.13房间4023884.952664.311220.641100.040.13房间4033884.952664.311220.641100.040.13房间4043884.952664.311220.641100.040.13房间4053884.952664.311220.641100.040.13房间4065604.213162.942441.281100.040.15房间4076272.153830.872441.281170.050.18房间4085604.213162.942441.281170.040.15房间4093884.952664.311220.641100.040.13房间4103884.952664.311220.641100.040.13房间4113884.952664.311220.641100.040.13房间4123884.952664.311220.641100.040.13房间4133898.252677.621220.641100.040.13房间4143939.412984.12955.282170.040.14房间4155984.254060.081924.171200.050.19房间4166295.233290.593004.651170.040.16房间4174694.332816.431877.901100.040.13房间4185568.743127.472441.281170.040.15房间4195627.913186.632441.281170.040.15房间4207503.303653.603849.701170.050.17房间4215901.753977.581924.171200.050.19房间5013942.122721.481220.641100.040.13房间5023884.952664.311220.641100.040.13房间5033884.952664.311220.641100.040.13房间5043884.952664.311220.641100.040.13房间5053884.952664.311220.641100.040.13房间5065604.213162.942441.281100.040.15房间5076272.153830.872441.281170.050.18房间5085604.213162.942441.281170.040.15房间5093884.952664.311220.641100.040.13房间5103884.952664.311220.641100.040.13房间5113884.952664.311220.641100.040.13房间5123884.952664.311220.641100.040.13房间5133898.252677.621220.641100.040.13房间5143939.412984.12955.282170.040.14房间5155984.254060.081924.171200.050.19房间5166295.233290.593004.651170.040.16房间5174694.332816.431877.901100.040.13房间5185568.743127.472441.281170.040.15房间5195627.913186.632441.281170.040.15房间5207503.303653.603849.702170.050.17房间5215901.753977.581924.172200.050.19房间6017650.964785.122865.841200.060.23房间6025874.643964.081910.562200.050.19房间60333841.2016009.2817831.924680.240.88房间6045874.643964.081910.561200.050.19房间6054418.143462.86955.281170.050.17房间6066948.545024.371924.172200.070.24房间6073588.212837.05751.161100.040.14房间6084903.223494.791408.432170.050.17房间6096948.545024.371924.172200.070.24以上结果为消除室内冷负荷(不包含新风负荷)所需的冷冻水流量，即风机盘管里冷冻水的流量。新风机组所需冷冻水流量计算结果如下表所示：表5.2新风机组冷冻水流量楼层新风负荷(kW)t1(℃)t2(℃)质量流量(kg/s)体积流量(m3/h)二层53.27120.862.89三-五层437120.933.34六层40.37120.853.075.3冷冻水系统水平管水力计算冷冻水供回水管路水力计算以第二层为例进行计算，计算过程如下：选定最不利环路，给管段标号。如下图所示：图5.3二层水系统平面图（2）按以下公式计算各段的流量：kg/h（5-3）其中：G—管段流量，kg/h；Q—管段的冷负荷，W；—供回水的温差，℃。（3）在计算时按假定流速法确定管段管径。推荐的流速如下表。表5.4水管流速表管径（mm）<3232～7070～100125～250250～400>400冷冻水0.5～0.80.6～0.90.8～1.21.0～1.51.4～2.01.8～2.5根据假定的流速和确定的流量计算出管径，计算式如下：（5-4）其中：d—管径，m；G—管段流量，kg/h；v—假定水管流速，m/s。根据计算值选择相应的管径，一般情况下计算值与选择的实际管径有差距，因此需要利用选择出来的管径计算管路中介质的实际流速，计算公式如下：（5-5)式中：d—选择确定的管径，m；G—管段流量，kg/h；v—实际流速，m/s。（4）利用比摩阻计算沿程阻力(5-6)式中：—沿程阻力，Pa；R—比摩阻，Pa/m；L—管段长度，m。根据有关流体力学的知识,我们知道比摩阻R的计算公式是:R=1dλρv式中：—管路摩擦阻力系数；d—管段的内径，m；v—流体流速，m/s；摩擦阻力系数由柯列勃洛克公式确定：(5-8)式中：K—相对粗糙度，本设计中取K=0.15mm；Re—雷诺数。（5）管路的局部阻力。计算公式如下：(5-9）式中：—局部阻力，Pa；—管段中总的局部阻力系数。（6）计算总的阻力，计算式如下：=+（5-10）表5.5第二层管段阻力表管段编号流量（m³/h）管径（cm）管长（m）流速（m/s）比摩阻（Pa/m）摩擦阻力（Pa）局部阻力（Pa）管段阻力（Pa）17.310.0651.50.61103343.5797.79643.6926.770.0655.30.57103321.2785.51847.7136.300.0657.40.53103301.7975.45672.8545.780.055.80.82282364.35185.862159.8655.260.0570.75230336.37158.411032.4164.810.053.80.68230311.58135.921860.9274.010.057.50.57142268.86101.201237.2083.560.0480.79394305.08203.602370.6093.040.045.50.67321270.11159.602085.60102.580.0460.57256239.12125.081072.28112.120.043.70.47193208.1294.76866.76121.660.3240.012322.120.0287.42131.610.023.81.43255136.2363.441032.44总计--69.3--28331001.7315877.53根据上表计算的结果可知，该层最不利环路环路的阻力为15.9Kpa。该楼层所以风机盘管的水阻为243Kpa。回水同程管其长度为69.3m，管径为DN80，水流量为18.81m³/h，局部阻力系数为5.0(包括5个弯头，每个弯头为1.0)，同程管的总阻力为2Kpa。由此计算出第一层冷冻水系统最不利环路的总阻力损失为四、五，六层的布局与第二层的水管布置大致相同，且三、四五层管段排布一致，如下表。表5.6第三—五层管段阻力表管段编号流量（m³/h）管径（cm）管长（m）流速（m/s）比摩阻（Pa/m）摩擦阻力（Pa）局部阻力（Pa）管段阻力（Pa）112.230.081.60.6882413.0893.32224.52211.770.0653.70.99205488.93198.04956.54311.310.0654.30.95205469.86182.891064.39410.850.06540.91205450.79168.34988.34510.390.06540.87167431.72154.40822.4069.930.0653.50.83167412.64141.06725.5679.380.0654.60.79133390.00126.01737.8188.720.06520.73133362.58108.91374.91913.530.0880.75106457.01114.22962.22107.720.0658.20.65103320.8785.29929.89117.260.0654.70.61103301.8075.46559.56126.800.0540.96282367.55189.131317.13136.340.053.50.90230342.75164.48969.48145.880.053.80.83230317.84141.431015.43155.370.053.70.76183290.07117.80794.90表5.7第六层管段阻力表管段编号流量（m³/h）管径（cm）管长（m）流速（m/s）比摩阻（Pa/m）摩擦阻力（Pa）局部阻力（Pa）管段阻力（Pa）19.780.065170.82167406.56136.932975.9328.960.0656.70.75133372.30114.831005.9338.280.065100.69103343.9397.991127.9945.110.05120.72183276.12106.742302.7454.430.0480.98394299.04195.623347.6263.830.045.50.85321258.76146.471911.9772.970.045.50.66193200.3287.781149.2882.330.03250.81237196.92132.551317.555.4冷水系统立管的水力计算这栋办公楼的冷冻水分系统冷水立管排布是一样的,都是回水同程管,具体排布如图5.8图5.8冷水系统立管布置图阻力计算方法基本相似，先选取最不利环路，根据5.8所示1-2-3-4-5为最不利环路。用以上的计算方法计算可得出结果，具体计算结果见表5.9。表5.9冷水立管水力计算表管段编号流量（m³/h）管径（m）管长（m）流速（m/s)比摩阻(Pa/s)摩擦阻力（Pa）局部阻力系数Σξ局部阻力（Pa）管段阻力（Pa）161.71DN12521.07103.1103.11252.18458.38238.56DN10051.06132.55301247.49909.99326.81DN8050.92143.3573.11186.43902.93413.63DN5051.04135.24853238.24914.24561.71DN125121.07103.11031.52252.181489.38总计--29--2722.71176.524674.92表5.9列出了立管最不利的环路阻力,可以得出该立管的总阻力为4.7千帕。在计算总管路阻力时,取管路阻力的10%为剩余部分。则管路总阻力为∆5.5水泵的选择与计算选择合适的水泵是保证水系统正常运行的关键。水泵的选择与计算需要综合考虑多个方面的因素，其中包括水泵的流量、扬程、功率以及效率等。水泵的流量必须满足系统在最大负荷时的需求。通常，为了确保系统的可靠性，会选择比计算得出的最大流量略大的水泵，以应对不可预测的额外需求或系统在未来的扩展。流量的计算必须以实际负荷为基础,同时兼顾各终端设备的管线的安排。扬程的选择关系到水泵能否将水顺利地从低点泵送至高点。扬程的计算涉及到系统的静压和动压，以及管道的阻力损失等。在决定扬程时,需要对管路中所有的压力损失进行仔细计算,包括局部损失路损失,这样才能保证水泵的扬程能够战胜这些阻力。1）扬程在闭式系统中：其中:Hy,HHs—设备阻力，m设备在运行中也存在一定的阻力，因此在选择水泵时，应该全面考虑，本设计冷水机组阻力取值为15Kpa，水泵阻力取值为12Kpa。根据前文水利计算的结果，可算出Hp:富余量取10%，因此水泵的扬程：H=31.9×1.1=35m5.6水泵流量泵的流量等于蒸发器的额定流量的115%。Q=85×1.15=97.75根据计算数据选用，其相关参数如表5.10水泵的性能参数。表5.10水泵的性能参数型号流量(m3/h)扬程(m)转(r/min）效率（％）功率（KW）100FB-37100.83729007322根据计算数据选用，备用泵其相关参数如表5.11所示表5.11备用水泵性能参数型号流量(m3/h)扬程(m)转(r/min）效率（％）功率（KW）ISW80-200(I)1005029007422

第六章风系统水力计算6.1气流组织气流组织,即将送风口和回风口合理布置在空调房内,使经过净化和热湿处理的空气,由送风口送入室内使室内余热和余湿在扩散混合过程中得到均匀消除,从而使工作区形成温度、湿度、气流速度和洁净度相对均匀稳定,达到生产工艺和人体舒适度的要求。同时由回风口抽走空调区内空气，将大部分回风返回到空气处理机组(AHU)，少部分排至室外。因该建筑楼为办公场所，设计的空调系统为舒适性空调，按照《实用供热空调设计手册》气流组织的基本要求，房间选择侧送侧回的送风方式。6.2风口的布置本设计采用新风+风机盘管系统，系统的送风口根据送风管尺寸新风量和风机盘管风量之和选择合适的双层百叶送风口(倾角为45°)，新风送风口选择双层百叶风口。6.3风口的选择以二楼第一间办公室为例采用圆盘形散流器，布置两个散流器。每个散流器的送风面积是F=3.9m×3m=11.7㎡，两个方向的水平射程分别为1.5m和1.8m。平均射程l=1.5+1.82取工作区的高度为2m，则垂直射程为ℎx=H-h=（4.2-2）m=2.2mlℎx=由于0.5<0.75<1.5，因此符合射程要求。选取送风温差，计算送风量，校核换气次数。由《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》（GB50736——2012），根据本题送风温度的精度要求，查出送风温差和换气次数的推荐值分别为6~9℃和5次。选定送风温差为△t=6℃，则所需的送风量和换气次数分别为qm=n=qmABH=换气次数为27次/h大于所需求的5次/h，满足需求。选定散流器喉部风速，根据单个散流器风量计算喉部面积。选取散流器喉部的风速为u0=3ms，计算出喉部面积为选定修正系数K值。由0.1lF0=计算轴心温差，其值应小于空调精度。轴心温差衰减为∆tx=轴心温度衰减为0.48℃<1℃，故能满足空调精度要求。校核工作区流速，该值应小于工作区允许风速。散流器射流的速度衰减为ux=u故能满足夏季空调工作区室内风速不应大于0.3m/s的要求。校核气流贴附长度。Ar=11.1∆t0Arx=0.06Ar（l+ℎx所需最小射程为lx=0.54F0Ar由于l=1.65m>1.49m，所以满足射流贴附长度要求。6.4新风管的水力计算本次设计校核采用假定流速法，其特点是先按技术经济要求选定风管的流速，再根据风管的风量确定风管的断面尺寸和阻力。下面以第二层新风管道系统为例来说明风管水里计算的详细过程。该层新风管道布置如下图：图6.1二层新风管路布置图由图可知该新风系统的最不利环路为1-3-5-7-9-12-14-17-20-23-25-27-29。以管段1为例，其风量为4960m3/ℎ，管长为3m。假定流速法中风管的推荐流速见表表6.2风管推荐流速表室内允许噪声dB(A）主管风速m/s支管风速m/s新风入口风速m/s25～353～4≤2335～504～72～33.550～656～92～54～4.565～858～125～85办公室噪声要求<40dB(A),假定该段管路流速为5m/s，则断面面积为：（6-1）根据矩形通风管道统一规格，选用风管断面尺寸为1000×400mm，所以风管实际流度为：v=G1）沿程阻力损失单位管长沿程阻力损失RmRm=λ式中：λ—摩擦阻力系数；ρ—空气密度，kg/m³；—风管当量直径，m。阻力系数λ由雷诺数确定，雷诺数为：Re=vdeν（6-3式中：ν—运动粘度，空气在20℃时运动粘度为15.06×10-6。当量直径为，则2.25×105若选用钢板制风管，则查得其当量粗糙度为K=0.15mm；所以，用阿里特苏里公式进行计算：则该段管长为l=3m，则管段1沿程阻力为Pml2）局部阻力损失管段1的局部阻力管件：2个软接头ξ=0.05×2=0.1；消声器ξ=0.4；防火阀ξ=0.19；Σξ=0.1+0.4+0.19=0.69管段1的局部阻力为：则管段1的阻力损失为：。按以上的计算方法可对其余管段进行水力计算,水力计算的结果汇总于表6.3。表6.3第二层风管水利计算结果汇总表管段编号风量（m³/h）截面尺寸（mm）管长（m)流速(m/s)比摩阻(Pa/s)沿程阻力(Pa)局部阻力系数()局部阻力(Pa)管段总阻力(Pa)宽高17465.2516005005.32.590.100.52.19.109.642226.0425016021.570.230.50.40.648.2437288.3416005007.42.530.100.72.18.679.404452.0932010023.921.633.32.120.8624.1357062.316004005.83.070.171.00.42.423.436452.0932010023.921.633.32.120.8624.1376610.21160040072.870.151.10.73.724.798226.0425016021.570.230.52.13.343.7996158.1212504003.53.420.230.80.75.286.08109045614.5029.02.1213.619.2011226.0425010023.141.182.42.113.356.49125027.91000400817.685.3642.90.7141.1110.1113452.0932010026.283.917.82.153.407.53144801.8610004005.516.884.9027.00.7128.712.3215226.04425010023.141.182.42.113.356.3016226.0425010023.141.182.42.113.352.39174349.771000400620.146.8941.40.7183.105.2818226.0425010023.141.182.42.113.3510.1119356.3325010024.952.725.42.133.184.35203897.691000400424.6110.1740.70.7273.382.3921226.0425010023.141.182.42.113.353.9422176.9025010022.460.751.52.18.186.24233671.6410004003.823.189.0634.40.7242.593.4824356.3325010024.952.725.42.133.185.8925817.2432025047.572.5810.30.725.855.3226347.7625010024.832.605.22.131.605.62273494.741000400432.3617.3669.40.7472.763.1828452.0932010026.283.917.82.153.4024.13291973.41800200427.4125.91103.60.7339.187.3130356.332508024.953.346.72.133.189.33最不利环路1-3-5-7-9-12-14-17-20-23-25-27-29的总阻力为234.54Pa，考虑10%的富余量，故所需的系统作用压力为：234.54×1.1=258Pa。根据前文新风机组选择的结果，二层新风机组余压276＞258满足要求。三、四、五、六层的布局与第二层的水管布置大致相同，且三、四、五层管段排布一致，如下表。表6.4第三-五层风管水利计算结果汇总表管段编号风量（m³/h）截面尺寸（mm）管长（m)流速(m/s)比摩阻(Pa/s)沿程阻力(Pa)局部阻力系数()局部阻力(Pa)管段总阻力(Pa)宽高17465.2516005001.62.590.100.20.692.993.152176.9010010024.914.198.42.132.7141.0937288.3416005003.82.530.100.40.72.893.264226.0425016021.570.230.52.13.343.7957062.316004004.33.070.170.70.74.244.986226.042508023.141.442.92.113.3516.2476610.21125040043.670.261.00.76.097.128226.0425016021.570.230.52.13.343.799226.0425016021.570.230.50.40.641.09106384550.241.02.117.0418.0111452.0832010023.921.633.32.120.8624.13125706.0412504003.53.170.200.70.74.545.2313452.0832010023.921.633.32.120.8624.1314226.0425016021.570.230.52.13.343.79154801.8610004006.53.330.231.50.75.026.5316226.0425016021.570.230.52.13.343.7917226.0425016021.570.230.52.13.343.79184575.82100040083.180.211.70.74.566.2619226.0425016021.570.230.52.13.343.7920226.0425016021.570.230.52.13.343.79214123.7310004008.22.860.181.40.693.655.0922226.0425016021.570.230.52.13.343.7923176.9010010024.914.198.40.710.9019.29243671.648503204.73.750.371.82.119.0420.8025356.3325010023.961.803.60.77.0810.68263494.7480020046.071.455.82.149.8655.6627260.8225016021.810.290.60.71.482.07283138.418002003.55.451.194.22.140.2144.3629556.4232010024.832.404.80.46.0210.8230347.7625010023.861.723.42.120.2223.67312321.1780020044.030.682.72.122.0024.7132452.0932010023.921.633.30.76.9510.22331973.418002003.63.430.501.82.115.9017.7134452.0932010023.921.633.3