制冷与空调专业 某智乐办公楼空调系统设计不含图纸

目录

摘要.........................................................I

Abstract.....................................................................................................................II

引言..........................................................1

1工程概况.......................................................3

1.1室外设计参数...............................................3

1.2室内设计参数...............................................3

2空调负荷的计算.................................................4

2.1负荷计算的基本公式.........................................4

2.2空调负荷计算结果...........................................6

3冷热源系统的选择...............................................7

3.1冷热源系统的选择原则.......................................7

3.2冷热源系统方案对比.........................................7

3.3冷热源系统方案的确定.......................................8

4选择空调系统...................................................9

4.1空调系统设计准则...........................................9

4.2空调系统方案的比较.........................................9

4.3空调系统方案的确定.........................................9

5新风负荷的计算................................................10

5.1新风量的确定..............................................10

5.2新风负荷计算..............................................11

6空气处理设备的选型............................................12

6.1风机盘管的选择............................................12

6.2新风机组的选择............................................13

7气流组织......................................................14

7.1气流组织分布..............................................14

7.2风口布置..................................................14

7.3风口选择计算..............................................14

8风系统水力计算................................................15

8.1风管水力计算方法..........................................15

8.2风管水力计算结果.........................................15

8.3风管的布置及附件.........................................16

9空调水系统的设计和水力计算....................................17

9.1空调水系统设计............................................17

9.2冷水系统的水力计算........................................17

9.3水管水力计算结果..........................................17

9.4冷凝水管道设计............................................18

10制冷机房设备的选择...........................................19

10.1选择循环水泵.............................................19

10.2集、分水器的选择.........................................19

10.3安装阀门.................................................19

11通风及排烟设计...............................................20

12管道的保温与防腐.............................................21

12.1管道的保温...............................................21

12.2管道的防腐...............................................21

13消声减震设计.................................................22

13.1消声设计.................................................22

13.2减震设计.................................................22

参考文献........................................................24

附录1负荷计算..................................................26

附录2风管水力计算..............................................31

附录3水管水力计算..............................................37

致谢........................................................39

摘要

本设计为沈阳智乐办公楼空调系统设计，办公楼有三层，地上三层为办

公室等办公用房，地下一层为车库和库房。比设计是为了给室内工作人员提

供舒适、有效率的办公环境而设计的合理的空调系统。

此次空调系统的设计，采用地源热泵机组为系统提供热量和冷量。选择

风机盘管加新风系统，把风机盘管卧式吊装在走廊吊顶内，对新风进行处理,

直到比房间内大气焰值的状态点低。新风机组型号为LWHA-043,设置在每

层走廊的吊顶内。各房间内的冷负荷用冷负荷系数法进行计算。

空调设计中，气流组织的送风口选择双层百叶送风口，气流组织的回风

口选择单层百叶回风口。用假定流速法对系统进行水力计算，集、分水器的

管段用标准的无缝钢管。保温材料选用离心玻璃棉保温管材（难燃B1级），

管道表面要涂防锈漆对其进行保护。

在通风排烟的设计中，处在地下的设备机房，为进行排风设置轴流风机,

并设补风机，在公共卫生间内设有吊顶式的通风器。排烟设计的管道及附件

选用不燃烧的材料，在排烟风机的入口前设排烟防火阀。

关键词：风机盘管加新风系统；冷热源机房；地源热泵；分水器

Abstract

ThisdesignisforShenyangZhileofficebuildingairconditioningsystem

design,officebuildingthreefloors,abovegroundthreefloorsforofficeandother

officespace,undergroundonefloorforgarageandwarehouse.Thisdesignisa

reasonableairconditioningsystem.Theaimistoprovideacomfortableand

efficientofficeenvironmentforindoorstaff.

Thisairconditioningsystemdesign,selectgroundsourceheatpumpunitfor

thesystemtoprovideheatandcooling.Selectthefancoilunitplusfreshair

system,hoistthefancoilunithorizontallyinthecorridorceiling,anddealwiththe

freshairuntilitislowerthanthestatepointoftheatmosphericenthalpyvaluein

theroom.FreshairunittypeisLWHA-043,setintheceilingofeachfloorcorridor.

Thecoolingloadineachroomiscalculatedbythemethodofcoolingload

coefficient.

Intheairconditioningdesign,theairsupplyoutletoftheairflow

organizationchoosesthedoublelouveroutlet,thereturnairoutletadoptsthesingle

layerlouverreturntuyere.Thehydrauliccalculationofthesystemisbasedonthe

assumedflowratemethod,andthepipesectionofthecollectorandwaterseparator

ismadeofstandardseamlesssteelpipe.Centrifugalglasscottoninsulation

material(non-flammableBlgrade),pipesurfacetoapplyrust-proofpaintto

protectit.

Inthedesignofventilationandsmokeexhaust,intheundergroundequipment

room,theaxialflowfanissetupfortheexhaustair,andthesupplementaryfanis

setup,andtheceilingtypeventilatorisarrangedinthepublictoilet.Thepipesand

accessoriesofsmokeexhaustdesignaremadeofnon-combustiblematerials,and

thesmokeexhaustvalveisinstalledinfrontoftheinletoftheexhaustfan.

Keywords:fancoilplusfreshairsystem;coldandheatsourcemachineroom;

groundsourceheatpump;Waterseparator

引言

随着中国建筑行业的发展越来越快，人们对居住环境、办公环境等日常

生活环境的需求逐渐增加，这也使空调行业迅速发展起来。因此，空调系统

及系统中需要的相关设备也就在人们平日生活中占据了重要的地位，建筑空

调也就成了人们生活和工作必不可少的一部分。

空调设计实际上就是为了满足人们舒适度的要求对室内空气质量进行调

节，保证人们健康的生活环境，进而提升人们的生活水平，因此空调在人们

的日常生活中有着重要的作用。

随着空调行业的迅速发展，空调系统的设计也就成为建筑行业不可缺少

的一种技术，这使从事空调设计行业的人越来越多，对空调系统的设计也越

来越严格。在保证符合设计标准的同时，还要考虑节约能源、减少有害气体

排放等多个因素。因此，对于每一个空调设计人员来说，空调系统设计也是

一个比较严峻的挑战。

近年来，人民生活质量的不断提高，这也使人们对办公用房内空气环境

的要求越来越高，空调自然也就逐渐成为了重中之重。办公楼内的空调也在

沿着舒适健康、美观节能的方向发展。

空调设计在办公楼等建筑中的应用越来越广泛，技术发展也在一步步走

向成熟，空调系统设计可以保证能够方便管理，初投资适宜，运行过程稳定,

并且设置在建筑的非有效空间的范围内。本文就是对沈阳智乐办公楼空调系

统从设计到选型，再到计算的一个说明。

在设计时针对空调系统方案的选择，从某种意义上来说也就确定本次空

调系统设计的内容。本次设计中选择的是风机盘管加新风系统，风机盘管型

号的选择和布置都是综合多个方面的因素确定的。设计中，方案的选择是设

计的前提，计算过程是设计的基础，绘图过程是将整个设计联系实际的进行

布置和安装，三个部分密不可分，并且设计忖要保证每个过程科学、合理、

符合设计规范要求。

在设计过程中，不仅仅使我对本专业的知识有了更进一步的理解和掌握,

同时还培养了我获取信息、分析问题、合理运用所学知识的能力。设计过程

中对专业设计软件的进一步学习，使我在画图效率方面有了很大的提升。设

计时对设计规范的反复查阅，使我对设计的规范、标准等有了更加深入的了

解，这同样也为未来的暖通设计工作打下了坚实的基础。

本次设计，查阅了大量的文献，综合考虑了技术经济和节能的情况。设

计仍然存在许多不足，敬请各位老师批评指正。

1工程概况

本项目为沈阳市的一座办公楼，该建筑的总面积为5209.2m2,其地上三

层总面积3886.2m2,地下一层面积1323m2。

建筑层数共4层，首层地面标高为±0.00m。地上三层为办公室等，其中

一层设有大堂，地下一层是车库和库房。地上建筑高度为12.6m,地下建筑高

度4.2m。

1.1室外设计参数

根据规范查得，沈阳室外气象参数如表1.1所示。

表1.1沈阳室外气象参数

大气压力100.07kPa大气压力102.08kPa

空气日平均温度27.2℃室外空调计算温度-22℃

空调室外计算干球温度31.4室外通风计算温度-12

空调室外计算湿球温度25.4℃室外采暖计算温度-19℃

室外平均风速2.9m/s室外平均风速3.1m/s

最热月平均相对湿度78%最冷月平均相对湿度64%

1.2室内设计参数

根据规范查得，沈阳室内设计参数如表1.2所示。

表1.2各空调房间室内设计参数

夏季冬季新鲜空气量噪声标准

房间名称

温度(℃)湿度(％)温度(℃)湿度(%)m*/h♦人db(A)

办公用房24<6518>303045

会议室24<6518>303045

展厅24<6518>303045

档案资料室24<6518>30—45

客房24<6518>303045

财务室24<6510>303045

接待室24<6510>3()3045

2空调负荷的计算

2.1负荷计算的基本公式

对相邻房间供冷，如果供冷时内墙、内窗、地板等温度差小于3C,可不

算冷负荷⑴。

2.1.1外墙、屋面冷负荷

外墙、屋面瞬间传热引起的冷负荷按照下式计算：

q=(2-1)

式中：F---外墙、屋面的面积，n?；

K-一外墙、屋面的传热系数，W/(m2>℃)；

外墙、屋面冷负荷计算温度，℃；

tn--室内计算温度，℃。

105房间北外墙负荷如表2.1所示。

表21105房间北外墙负荷

面积净面积传热系数K

参数

30.79m228.09m20.540

时间8时9时10时11时12时13时

负荷79.8078.3678.3676.9374.0772.64

14时15时16时17时18时19时20时

71.2169.7768.3468.3468.3468.3468.34

2.1.2外窗冷负荷

外窗形成的冷负荷按照下式计算：

Q.z=(2-2)

式中：F-一外玻璃窗面积,m2；

K---玻璃的传热系数，W/(m2-k)；

twL-外窗冷负荷每个时刻的计算温度C;

%——室内计算温度，℃。

穿过玻璃窗太阳照射得热形成的逐时冷负荷按照下式计算：

Q,=叱3MB(2-3)

式中：F--玻璃窗的净面积，是窗口面积乘以有效面积系数Ca,m?；

Cz--玻璃窗的综合遮挡系数。

(2-4)

式中，Cs--玻璃修正系数；

Cw--_外遮阳修正系数；

CL—内遮阳修正系数；

Dj.max--日射得热因数的最大值，W/m2；

CLQ--冷负荷系数。

105房间北外窗负荷如表2.2所示。

表2.2105房间北外窗负荷

面积F传热系数K遮阳系数内遮阳系数

参数

2.7m22.6001.01.0

时间8时9时10时11时12时13时

负荷107.16155.14197.90226.78247.59253.79

14时15时16时17时18时19时20时

248.58221.35180.14189.96187.4940.7234.40

2.1.3人体散热形成的冷负荷、湿负荷

冷负荷按照下式计算：

Q=CclrtQrt®(2-5)

式中，QL—人体散热量，W；

中一.群集系数，办公楼群集系数为0.93；

Cem--人体散热冷负荷系数。

湿负荷按下式计算：

D=n&rgv。。-'Kg/h(2-6)

式中：D---人体散湿量，Kg/h；

n——群集系数，办公楼群集系数为0.96；

w----成年男子的小时散热量，Kg/(h-p)o

105房间人体散热形成的冷负荷如表2.3所示。

表2.3105房间人体散热形成的冷负荷

人数群集系数

参数

70.93

时间8时9时10时11时12时13时

负荷525.08904.00924.48934.72939.84944.96

14时15时16时17时18时19时20时

248.58950.08955.20960.32960.32965.44965.44

2.1.4照明冷负荷

照明负荷按照下式计算：

Q”（2-7）

式中：Q5---照明散热形成的逐时冷负荷，W；

Qzm—照明散热量，W；

Csb--照明修正系数；

Cdzm-—照明冷负荷系数。

105房间照明冷负荷如表2.4所示。

表2.4105房间照明冷负荷

总功率（W）灯罩通风系数同时使用系数

参数

20.650.80.8

时间8时9时10时11时12时13时

负荷26.5022.7220.8218.9317.0415.14

14时15时16时17时18时19时20时

248.5813.2511.369.477.577.57126.84

2.2空调负荷计算结果

本论文中的计算过程均以一层105房间为例，其余房间各负荷计算方法

大致相同。（其余各房间结果见附录1）105房间的设计参数如表2,5所示。

表2.5105房间设计参数

阚房间高度~~房间面积设计温度相对湿度~~房间总人数~~房间照明总值

房间参数---------------------=-----------------------------------------------------------

4.2m39.44m224℃60%7197.20

3冷热源系统的选择

3.1冷热源系统的选择原则

设计时，如果想要采用一个最好的空调冷热源方案，我们需要综合考虑

投资、对环境是否有污染、建筑布局、建筑物的使用范围、建筑的大小、以

及消音防震、维修、操作管理等多个方面综合因素的影响。

空调系统设计中冷热源的选定，我们应遵循以下原则：

⑴优先选择城市、地区或工业余热为热源。其能效高，环保，管理也比

较方便⑵；

⑵如果全年要进行空气调节时，要对空气调节系统进行供冷、供热可用

水源热泵；

⑶从性能系数上看，空气源热泵机组的系数非常低，如果是一台机组还

好，一旦需要多台机组，则想在屋面上布置很困难，故不适合应用在大型建

筑中；

⑷如果有水资源可以利用，空调系统的供冷供热可采用水源热泵机组。

其机组占据空间小，施工设计方便。但机组的数量大，修理、降噪等设计系

统的要求也比较高，从一个季候逐渐变换到另一个季候时期，不能通过新风

节能。

3.2冷热源系统方案对比

根据建筑物的建筑情况，再本着符合设计标准的原则，对冷热源系统的

多种方案进行了比较也如表3.1所示。

表3.1冷热源系统方案比较分析

方案名称方案说明优点缺点

1）设在地下设备机房1）换热的成效好1）制冷量小

①活塞式冷热水机组

2）用电作动力2）调节冷量比较容易2）噪声大

1）地下机房设置机组1）运行过程稳定1）使用寿命短

②漠化锂冷热水机组

2）蒸气作为动力2）噪声小2）对水质要求很严

1）地下机房设置机组1）一个机组能多用

③地源热泵冷热水机组1）不方便调节

2）用电作动力2）使原寿命长

3.3冷热源系统方案的确定

按照对冷热源系统比较的结果分析得出，本设计选择地源热泵机组最适

宜⑷。机房布置在首层，选用两台机组工作。

4选择空调系统

4.1空调系统设计准则

在进行系统的选拦时，建筑物的物性、室内外温度、风速等因素不可忽

视，综合设计空调系统。设计原则如下：

⑴为了日后的管理等工作，尽可能地减少管道的重叠、减短管道的长度;

⑵系统要经济性和合理性，初投资和运行费用是综合考虑的因素；

⑶空调系统的选择能够保证室内温度、空气净化等多方面要求；

⑷若需要单独的把控各风压调节区的参数，应选择变风量系统，还可以

选择风机盘管空气调节系统⑸。

4.2空调系统方案的比较

对比空调系统中的部分方案，选择其中最实际的，最适宜，符合设计标

准的空调系统，对比情况如表4.1所示。

表4.1空调系统方案对比

方案名称优点缺点

1）防护、维修便利1）空间占地面积大

①全空气式空调系统2）可确保房间内高参数要求2）能量消耗多

3）使用寿命长3）设备与风管的安装工作量大

1）无需设单独的机房1）室内空气的新鲜度不能保证

②分散式空调系统2）使用方便，移动灵活2）初投资高

3）能保证不同送风要求3）不方便维修

1）可单独使用

1）维护不便

③风机盘管加新风系统2）使用季节长

2）水系统复杂

3）相邻房间不相互传染

4.3空调系统方案的确定

由于该建筑的房间面积较小，还有考虑到其他方面的影响，选用更加适

合建筑情况的风机盘管加新风系统。并且卧式吊装在走廊吊顶，从而达到美

观实用的目的。

5新风负荷的计算

5.1新风量的确定

在空调系统中，新风量应遵循以下原则：

⑴空调系统中，新风量要大于人所需的新风量⑹，并且在补偿排风和持

续室内非负压状态所需风量二者之间，新风量不应小于两项中的偏大值；

⑵人员所需的新鲜空气量，应按照现行有关国家卫生标准的要求，并综

合考虑人员的流动和在室内逗留时间等因素再进行确定。

5.1.1各房间送风状态的确定

空调房间空气状态i-d图如图5.1所示。

图5.1空调房间空气状态i-d图

系统的空气处理形式如下：

⑴新风处理的等焰线与室内状态点进入风机盘管混合处置，这样施工简

单便利，也为环境的优化做了贡献；

⑵新风机组需承担部分室内的冷负荷是在处理到室内状态下的同一含水

率线的情况下；

⑶风机盘管处理到室内状态的新鲜空气等温线，其承受较大的湿负荷，

很容易造成水淹等问题⑺。

本设计采用新风不与回风混合的风机盘管新风送风方式，独自把新风处

理至送风状态点。

5.1.2风机盘管加新风

现如今，根据空调设计的规范原则可知，办公楼的新风量为30n?/h•人叫

5.2新风负荷计算

Q=G.(4-hj(5-1)

式中：Gw一新风量,kg/s；

hw--室外空气的焰值，kJ/kg；

hN—室外空气的焰值，kJ/kgo

105房间新风负荷如表5.1所示。

表5.1105房间新风负荷

新风量室外状态

参数

473.28稳态

时间8时9时10时11时12时13时

负荷3755.523755.523755.523755.523755.523755.52

14时15时16时17时18时19时20时

248.583755.523755.523755.523755.523755.523755.52

6空气处理设备的选型

把房间外面的空气处理到房间内要求的形态的设备是空气处理设备⑼，

风机盘管和新风机组是在本次设计中主要使用的空气处理设备。

6.1风机盘管的选择

6.1.1风机盘管的选型要求

(D按照每个房间的应用的方向，确定房间内像负荷等的各种要求参数1⑼。

⑵风机盘管的选择要求：

①比较寒冷的地区，其型号应按房间内的热负荷去选择，再去确认夏天

的时候的供冷量；

②由于人体舒适感范畴很广，想要达到人们舒适度的要求，应该适当调

节范围，还要考虑积尘和盘管结垢等因素；

③机组选择完成后，机组的全部冷量要能够满足空调区的要求；

④与此同时，还要保证机组的风量达到理想的状态。因为风量是冷量的

介质1⑴，如果没有同时达到理想状态，应根据机组的风量选择机组。换句

话说，如果只有冷量达到理想状态，而风量没有，空调区内接收不到需要的

冷量，因此也就不能达到空调区的要求，所以我们要优先保证风量。

6.1.2风机盘管的选择

根据各个房间冷负荷的计算结果，确定其型号，本设计选择的风机盘管

如表6.1所示。

表6.1风机盘管的型号及台数

层数风机盘管型号台数风量制冷能力制热能力输入功率

HCR-002I255m/h31.4kw2.3kw50w

一HCR-0039383m/h'2.2kw3.36kw70w

层HCR-0045510m/h?2.93kw4.29kw85w

HCR-00512638014?3.73kw5.3IkwlOOw

HCR-0065765m/l?4.4Ikw6.17kw120w

HCR-00314383m/h32.2kw3.36kw70w

HCR-00485I0m/h32.93kw4.29kw85w

5HCR-0056638m/h33.73kw5.3IkwlOOw

HCR-0065765m/h34.4Ikw6.17kw120w

HCR-004IS510m/h32.93kw4.29kw85w

HCR-0052638m/h'3.73kw5.3IkwlOOw

1HCR-00612765m/h34.4Ikw6.l7kw120w

6.1.3风机盘管的布置

布置风机盘管，要考虑房间的构造形式和应用方向，像办公室等这种房

间通常选择卧式吊顶暗装的形式，把风机盘管设置在过道的顶棚内।⑵。

本设计采用独立新风系统，在对其设置时，可以结合房间外空气的特点,

根据变化的参数范围进行调度，确保了房间内稳定的空气参数，可以保证房

间全年新风〔⑶。

系统内风机盘管给水系统采用双水管系统，当由一个季候逐渐发展到另

一个季度时，尽可能地采用房间外的新风。

6.2新风机组的选择

本次设计在各层都设置新风机组，把房间外的空气处理到房间内的理想

状态。确保房间内质量较高的空气，给人们办公生活提供优质的环境。本设

计应用的机组型号为LWHA-043,设置在每层走廊的吊顶内。

7气流组织

所说的气流组织，即在设置空调的房间内，符合标准地安装回风口、送

风口”41,以达到满足生产和生活的需要，使其在活动范围内形成的温湿度

、洁净度均匀又稳定。其形式又多种多样，应按照空调要求，结合建筑的结

构特点等进行合理选择。

7.1气流组织分布

气流组织采用散流器输送形式，本设计选用方形直片散流器，并且与侧

墙的距离应大于或等于1m[⑸。

7.2风口布置

送风风口尽可能的布置均匀，保证送风口送进去的新风能够充满整个房

间。同时散流器与墙之间保持大于等于1m的距离最为适宜।⑹。本次设计回

风口选用单层百叶窗，设计尺寸采用25()mmX25()mm、320mmX150mmo本

次设计遵循的原则如下：

⑴为了让新风与回风混合不参差不齐的，要让新风口离风机盘管送风口

的距离小一些；

⑵保证送风口的尺寸不能过大，要尽可能的减少送风口的出风速度，因

为这样调节时，人不会因为末端装置送风变化而感到不适；

⑶吊顶的凹凸面距送风口应该有一定的距离。

7.3风口选择计算

⑴布置时，建筑的结构特点也是我们在设计时需要考虑的，送风口的下

送方向不得被柱子等挡住；

⑵风口的布置通常会采用对称式和梅花式；

⑶如果系统选择项棚回风，应在距送风口的最远处设置回风口；

⑷送风气流分布在计算的过程中，适宜的散流器才是值得被选用的。送

风采取双层百叶风口侧送入室内，使人的活动区域温度稳定，与此同时也确

保了风速的均匀分布。

8风系统水力计算

8.1风管水力计算方法

在系统的布置、设备的安置、系统的风量等都已确定后，进行风管尺寸

的计算，选用假定流速法，其计算过程如下：

⑴画出系统轴测图，并给每个管道编上号，标出每个编好号的管道的风

量和长度；

⑵选择系统中的最不利回路；

⑶选定合理的流速；

⑷根据风量、流速的选择结果，对管道的断面尺寸进行计算；

⑸通过计算确定阻力平衡；

⑹若出现系统阻力不平衡，需对不平衡管段进行调节。

8.2风管水力计算结果

取风系统的一个分支进行水力计算，其结果如表8.1所示。(其余分支结

果见附录2)

表8.1分支I风管水力计算表

编号G(m3/h)L(m)形状D/W(mm)H(mm)u(m/s)APy(Pa)APj(Pa)AP(Pa)

形

4一

154167/E86969

49■3205..318.)8

形

2683一80032o

口

445•一-3205.4..74..7

9形

31O4一8002o88O56O

口6

«一4.0.15

4形O

44一63

4O3/02o5.656

•三

12I21,13

形

・634

5400^^E02o5.65.S34.7O7

381

7形3

639()oO1160oo0.7

7500a8一3205.570.5

形6

7I5一0

oo•口-32().29

一0

形5

8229oo326G0zoz

1700•一3-3205.034747

O2形

97()o4E2032o7S5136

2•l35.•11,87

90057H形

1■l2032o7693o)

1U0oo35.6.93

571形2086S

1oo.97E535

・9.().

3300O41形6

124口

・

5(x)一6()5/43.64

形

36一

1M3ooH&10

・0

e605.4302

574形0

ool4389

・1

1550E5.8,

526形60z71L,69.67

1650・lw

160584.

172(x)161形.6

・z67

182oo8E6071.3729.)8

O81形

・

59222工53

19oo8口

一2()(3.4794

822形3

20oo・

E20o713。9

21(x)9一

O7形2

8・

22(x)En6o3.7s9528.2z8

8l3..46426,44

8形

23ooO・7

E・16o.47s6422z4

883.6427

形

O・31,8

233653工88

E603.47

C24形o.3.

如I485696

一3.

16形6047o.8.

一L

.64.no67

40・603.47.67

40

（续表）

编号G(mVh)L(m)形状