暖通空调专业毕业设计 毕业论文

北京市某综合楼空调系统设计方案

摘 要

本设计是北京市某综合楼的空调系统设计。此建筑是包括超市、会议室、办公室、客房等于一身的多功能型建筑，总建筑面积为11732.3m2,建筑高度为15.3m，建筑共五层，地上四层,地下一层。制冷机房设在地下一层，冷却塔布置在四层屋面。一层主要为超市和旅馆大堂，二、三、四层主要是会议室,办公室和旅馆。此次暖通空调设计内容包括：集中空调系统（含冷、热源方案的选择）、空调冷却水系统、地下室防烟、排烟以及通风系统的设计。对于层高较高空间较大的房间主要采用全空气系统，对于层高较低空间较小的房间主要采用风机盘管加新风系统。最后还要

关键词：综合楼 空调系统 冷却水系统

The comprehensive design plan of air-conditioning system in Beijing

Abstract

The graduation design

comprehensive building square meters. The height of the building is 15.3 meters. There are five floors in the building, among them, four floors are on the ground, and one is underground. The generation room of refrigeration system is set up in the basement. The cooling tower is fixed up on the roof of the fourth floor. The supermarkets and the lobby of the hotal are the main room in the first floor. The meeting rooms, offices and the hotal are on the second, third and fourth floors. The content of the heating, ventilation and air-conditioning system design include: central air-conditioning system(include the selection of the cooling and heating source), cooling water of air-conditioning system, prevent and get rid of the smoke in the basement and ventilation system. The complet air system is adopted mainly in the rooms, whose height is more higher and the space is more spacious. And PAU and FCU system is adopted in the other rooms. At last, the measurements of weaken sound, prevent equipment from vibration and insulation are adopted to the equipment of the air-conditioning system and pipeline.

Keyword: comprehensive building; air-conditioning system; cooling water system.

目 录

1 绪论 ............................................... 错误！未定义书签。

1.1设计目的 ...................................... 错误！未定义书签。 1.2设计要求 ...................................... 错误！未定义书签。

1.2.1初步设计 ................................ 错误！未定义书签。 1.2.2施工图设计 .............................. 错误！未定义书签。 1.2.2.1设计计算 .............................. 错误！未定义书签。 1.2.2.2绘图错误！未定义书签。 1.3设计研究现状和发展趋势 2 工程概况和原始资料 .................................................. 1

2.1工程概况 ....................................................... 1 2.2原始资料 ....................................................... 1

2.2.1室外气象参数1 2.2.2室内设计参数1 2.2.2.1温、湿度 ............................................... 1 2.2.2.2新风量 ................................................. 2 2.2.2.3噪声要求 ............................................... 2 2.2.3围护结构参数 ............................................. 2

3 各空调房间负荷计算 .................................................. 3

3.1夏季逐时冷负荷计算公式 ......................................... 3

3.1.1外墙和屋面瞬变传热引起的冷负荷 ........................... 3 3.1.2内围护结构冷负荷 ......................................... 3 3.1.3玻璃窗瞬变传热引起的冷负荷 ............................... 3 3.1.4透过外玻璃窗日射得热引起的冷负荷 ......................... 4 3.1.5 设备散热形成的冷负荷 ..................................... 4 3.1.6照明散热形成的冷负荷 ..................................... 5 3.1.7人体散热形成的冷负荷 ..................................... 6 3.2湿负荷计算公式 ................................................. 7

3.2.1人体散湿量 ............................................... 7 3.2.2散湿量敞开水表面散湿量 ................................... 7 3.3热负荷计算公式 ................................................. 9

3.3.1围护结构的基本耗热量和附加耗热量 ......................... 9

4空调系统方案的确定 .................................................. 9

4.1空调水系统的选取 ............................................... 9 4.2空调风系统的选取 .............................................. 11

4.2.1 空调系统的划分原则 ...................................... 11 4.2.2 方案比较 ................................................ 12 4.3. 系统选择 .................................................... 13

4.3.1系统选择说明 ............................................ 14 4.4 新风系统 ..................................................... 14 5 空调设备选择计算 ................................................... 15

5.1全空气一次回风送风处理过程以及送风参数计算 .................... 16

5.1.1确定送风状态点16 5.1.218 5.1.319 5.2风机盘管的选择计算 ............................................ 20

5.2.1风机盘管的选择计算 ...................................... 20 5.2.2风机盘管的布置 .......................................... 21 5.3 新风机组的选择计算 ........................................... 21

5.3.1新风机组选择计算 ........................................ 21 5.3.2新风机组的布置 .......................................... 21 5.4空气分布 ...................................... 错误！未定义书签。

5.4.1布置气流组织分布 ........................ 错误！未定义书签。 5.4.2散流器选择计算 .......................... 错误！未定义书签。 5.4.3风机盘管侧送风口选择计算 ................ 错误！未定义书签。 5.4.4风机盘管顶送风口选择计算 ................ 错误！未定义书签。 5.4.5喷口选择计算 ........................... 错误！未定义书签。 5.5风系统水利计算 ................................................ 22

5.5.1计算方法 ................................................ 22 5.5.2系统风管道的水力计算举例 ................................ 22 5.6风口布置 ...................................................... 30 5.7风管的布置及附件： ............................................ 30 6空调水系统的设计 ................................................... 31

6.1 空调水系统的设计原则 ........................................ 31 6.2水系统水力计算 ................................................ 32

6.2.1 冷冻水系统的水力计算 .................................... 32

6.2.1.1冷冻水系统的选择 ...................................... 32 6.2.1.2冷冻水系统的水力计算参数 .............................. 34 6.2.1.3 每层水环路水力计算 .................................... 35 6.2.2 冷凝水系统的水力计算 .................................... 50

7设备及材料的选择 ................................................... 51

7.1分水器和集水器的选择 .......................................... 51

7.1.1 分水器和集水器的构造和用途 .............................. 51 7.1.2 分水器和集水器的尺寸 .................................... 52 7.2冷水机组的选择 ................................................ 52 7.3冷冻水泵的选择 ................................................ 53 7.4冷却塔的选择 .................................................. 54 7.5冷却水泵的选择 ................................................ 55 7.6板式换热器的选择 .............................................. 56 7.7供热循环水泵的选择 ............................................ 56 7.8补水泵的选择 .................................................. 57 7.9软水器的选择 .................................................. 58 7.10软水箱的选择 ................................................. 58 7.11膨胀水箱的选择 ............................................... 58 8机房的设计与布置 ................................................... 58 9 消声、减振与保温设计 ............................................... 59

9.1消声与隔声设计 ................................................ 59 9.2减振设计 ...................................................... 60

9.2.1冷冻机、水泵及风机等设备的减振 .......................... 60 9.2.2管道减振 ................................................ 60 9.3保温设计 ...................................................... 61

9.3.1风管的保温设计 .......................................... 61

10冷冻水管的保温设计 ................................................ 61

10.1冷冻水管的保温 ............................................... 61 10.2 保温材料的选择 .............................................. 62 结论 ................................................................. 64 谢辞 ................................................................. 65 参 考 文 献 .......................................................... 66

2 工程概况和原始资料

2.1工程概况

北京某综合楼，高5 层，为现浇混凝土框架结构，耐火等级为一级，总建筑面积为11732.3㎡，地下一层，地上四层，楼设计标高为15.3 m。地下一层为库房和机房。

2.2

2.2.1室外气象参数

由《简明空调设计手册》得西安地区的主要参数如下： 地理位置：

中国 北京市

台站位置： 北纬39°48ˊ 东经116°28ˊ 海 拔： 31.2m 气象参数为： 夏季：

大气压：99.86kpa

室外计算干球温度：33.2℃ 室外计算湿球温度：26.40℃ 日平均干球温度：28.6℃ 夏季平均日较差：8.80℃ 室外平均风速：2.80m/s 相对湿度：72% 冬季：

大气压：102.4kpa

采暖室外干球温度：-9.00℃ 空调室外干球温度：-12.00℃ 相对湿度：45% 室外平均风速：1.80m/s

2.2.2室内设计参数 2.2.2.1温、湿度

夏季：

温度（℃） 相对湿度（%） 气流平均速度（m/s） 超市 26 60 ≤0.3 大厅 27 60 ≤0.3 走廊 27 60 ≤0.3 储藏室 27 60 ≤0.3 卫生间 27 60 ≤0.25

客房 26 60 ≤0.25 办公室 26 60 ≤0.3 会议室 26 60 ≤0.3 娱乐室 26 60 ≤0.3 冬季：

温度（℃） 相对湿度（%） 气流平均速度（m/s） 超市 18 40 ≤0.2 大厅 17 40 ≤0.2 走廊 18 40 ≤0.2 储藏室 17 40 ≤0.2 卫生间 17 40 ≤0.2 客房 20 40 ≤0.2 办公室会议室

娱乐室 17 40 ≤0.2

2.2.2.2新风量

超市：18 m³/h.p 大厅、走廊：18 m³/h.p 储藏室：17m³/h.p 卫生间：17m³/h.p 客房：30 m³/h.p 办公室：30 m³/h.p 会议室：30 m³/h.p 娱乐室：35 m³/h.p

2.2.2.3噪声要求

根据《办公建筑设计规范》对建筑物室内允许噪声作了规定： 办公室 ≤40-50 dB(A) 客 房 ≤40-50 dB(A) 会议室 ≤35-45 dB(A) 大厅、走廊≤45 dB(A)

2.2.3围护结构参数

外墙 250mm厚加气混凝土砌块框架，外帖50mm厚聚苯板，内抹20mm厚

白灰 传热系数K=0.42 w/ m2.℃

内墙 填充墙（002002） 传热系数K=2.02 w/ m2.℃ 玻璃幕墙 双层中空玻璃内帖保温膜 传热系数K=1.8 w/ m2.℃ 外窗 双层窗3mm厚普通玻璃，铝合卺窗框 传热系数K=3.01 w / m2.℃ 外门 双层玻璃门 传热系数K=1.8 w/ m2.℃ 屋面 技术措施屋面结构002现浇02-3-70-6 传热系数K=0.4 w/ m2.℃

3 各空调房间负荷计算

3.1夏季逐时冷负荷计算公式

详细计算方法、过程及计算依据如下：

根据《暖通空调》，对下列各项得热量进行计算。

3.1.1外墙和屋面瞬变传热引起的冷负荷

外墙或屋面传热形成的计算时刻冷负荷Qc(τ)，按下式计算： 式中 Qc(τ) — 外墙和屋面瞬变传热引起的逐时冷负荷，W； A— 外墙和屋面的面积，m2；

K— 外墙和屋面的传热系数，W/(m2 ℃ )，根据外墙和屋面的相 tR

— tc(τ)— 的不同类型，由《暖通空调》附录2-4和附录2-5查取；

td— 地点修正值，由《暖通空调》附录2-6查取；

kα— 吸收系数修正值，取kα=0.99；

kρ— 外表面换热系数修正值，取kρ=0.94；

Qc(τ)=AK[(tc(τ)+td)kαkρ-tR] (3-1)

3.1.2内围护结构冷负荷

当领室为通风良好的非空调房间时，通过内墙和楼板的温差传热而产生的冷负荷可按公式（3.1.1.1）计算。当领室有一定的发热量时，通过空调房间隔墙、楼板、内窗、内门等内维护结构的温差传热而产生的冷负荷，可视作稳定传热，不随时间而变化，可按下式计算：

式中 Ki — 内围护结构传热系数，W/(m2 ℃ )； Ai — 内围护结构的面积，m2；

to.m — 夏季空调室外计算日平均温度，℃； Δtα — 附加温升，可按《暖通空调》表2-10查取。

Qc(τ)=AiKi(to.m+Δtα- tR ) (3-2)

3.1.3玻璃窗瞬变传热引起的冷负荷

通过外窗温差传热形成的冷负荷Qc(τ)按下式计算： 式中 Qc(τ) — 外玻璃窗瞬变传热引起的冷负荷，W；

Kw — 外玻璃窗传热系数，W/(m2 ℃ )，由《暖通空调》附录2-7和附

Qc(τ) = cw Kw Aw ( tc(τ) + td - tR) (3-3)

录2-8查得；

Aw — 窗口面积，m2；

tc(τ) — 外玻璃窗的冷负荷温度的逐时值，℃，由《暖通空调》附录2-10查得；

cw — 玻璃窗传热系数的修正值；由《暖通空调》附录2-9查得；

td — 地点修正值，由《暖通空调》附录2-11查得；

3.1.4透过外玻璃窗日射得热引起的冷负荷

Q(τ)= Cα Aw Cs Ci Djmax CLQ (3-4)

式中 Cα— 有效面积系数，由《暖通空调》附录2-15查得；

Aw— 窗口面积，m2；

Cs— 窗玻璃的遮阳系数，由《暖通空调》附录2-13查得； Ci— 窗内遮阳设施的遮阳系数，由《暖通空调》附录2-14查得； Djmax— 日射得热因数，由《暖通空调》附录2-12查得；

CLQ— 窗玻璃冷负荷系数，无因次，由《暖通空调》附录2-16至附录

2-19查得；

注： CLQ27°30ˊ以南的地区为南区，以北的地区为北区。

3.1.5 设备散热形成的冷负荷

Qc(τ) = Qs CLQ (3-5)

式中 Qc(τ)——设备和用具显热形成的冷负荷，W；

CLQ ——设备和用具显热散热冷负荷系数，可由附录2-20和附录2-21

中查得。如果空调系统不连续运行，则CLQ=1.0：

Qs ——设备和用具的实际显热散热量，W。 设备和用具的实际显热散热量按下式计算： 电动设备：

当工艺设备及其电动机都放在室内时：

Qs=1000 n1 n2 n3 N/η (3-5.1)

当只有工艺设备在室内，而电动机不在室内时：

Qs=1000 n1 n2 n3 N

当工艺设备不在室内，而只有电动机在室内时：

Qs=1000 n1 n2 n3 N（1-η）/η (3-5.3)

式中 n1 ——利用系数，是电子设备最大实效功率与安装功率之比，设计中取值为0.9；

(3-5.2)

n2——电子设备负荷系数,定义为电子设备每小时平均时耗功率与机器

设计时最大时耗功率之比,本设计中取值为1.0;

n3——同时使用系数,定义为室内电子设备同时使用的安装功率与总功

率之比,本设计中取值为0.8;

N——电子设备的安装功率,KW;

η——电动机效率，可由产品样本查得，Y系列电动机效率可由表2-11

查得。

电热设备：

对于无保温密闭罩的电热设备按下式计算：

Qs=1000 n1 n2 n3 n4N (3-5.4)

式中 n4——考虑排风带走热量的系数，一般取0.5。 其他符号同式(3-5.1)

电子设备：计算公式同公式(3-5.3)，其中系数n2的值根据使用情况而定，对计算机可取1.0，一般仪表取0.5—0.9。

当电压一定时,室内照明散热量是不随时间变化的稳定散热量,但是照明散热方式仍以对流和辐射两种方式进行散热,因此,照明散热形成的冷负荷计算仍采用相应的冷负荷系数.

荧光灯 Qc(τ) = 1000 n1 n2 N CLQ (3-6.2)

式中 Qc(τ)— 灯具散热形成的冷负荷，W；

N — 照明灯具所需功率，W；

n1—镇流器消耗功率稀疏，明装时，n1=1.2，暗装时，n1=1.0； n2—灯罩隔热系数，灯罩有通风孔时，n2=0.5—0.6；无通风孔时，n2=0.6—0.8；

CLQ—照明散热冷负荷系数，由《暖通空调》附录2-22查得。 本设计中采用荧光灯，不同类型房间照明负荷计算时的系数表： 表3-2

白炽灯 Qc(τ) = 1000 N CLQ (3-6.1)

1、人体显热散热形成的冷负荷

Qc(τ) = qs n φ CLQ (3-7.1)

式中 Qc(τ) —人体显热散热形成的冷负荷，W；

qs — 不同室温和劳动性质成年男子显热散热量，W，由《暖通空调》

表2-13查得；

n — 室内全部人数；

φ — 群集系数，由《暖通空调》表2-12查得；

CLQ — 人体显热散热冷负荷系数，由《暖通空调》附录2-23查得；

2、人体潜热散热引起的冷负荷

Qc = ql n φ (3-7.2)

式中 Qc—人体潜热散热形成的冷负荷，W；

ql — 不同室温和劳动性质成年男子潜热散热量，W，由《暖通空调》表2-13查得；

n，φ—同式(3-7.1)。

3.2.1人体散湿量

人体散湿量可按下式计算

(3-8.1)

式中 MW— φ — 群集系数，由《暖通空调》表2-12查得为0.80； n — 计算时刻空调房间内的总人数,同式(3.1.7.1)；

g — 一名成年男子的小时散湿量，g/h,由《暖通空调》表2-13查得,见上表。

3.2.2散湿量敞开水表面散湿量

敞开水表面散湿量可按下式计算

MW = 0.278wA×10-3 (3-8.2)

式中 MW— 敞开水表面散湿量，㎏/s ；

W — 单位水面蒸发量，kg/(m2·h)由《暖通空调》表2-14查得； A — 蒸发表面面积, m2。

以旅馆入口（101）为例，冷、湿负荷计算结果如下： 表3-4.1 表3-4.2 表3-4.3

表3-4.4 表3-4.5

表3-4.6

表3-4.7 表3-4.8 表3-4.9

表3-6.1 表3-6.2

各房间湿负荷计算如下表：

湿负荷计算表 表3-9

3.3热负荷计算公式

3.3.1围护结构的基本耗热量和附加耗热量

1、围护结构的基本耗热量按下式计算:

Qj=Aj Kj (tR－to.w)a (3-9)

式中: Qj — j部分围护结构的基本耗热量,W； Aj — j部分围护结构的表面积,m2；

Kj — j tR — to.w — 冬季室外空气计算温度，℃；

a — 围护结构的温差传热系数，由《暖通空调》表2--4查得。 2、围护结构的附加耗热量包括： 朝向修正率：

北、东北、西北朝向： 0； 东、西朝向： －5%； 东南、西南朝向： －10%； 南向： －20%。

风力附加： 本设计中风力附加为0。 外门开启附加： 由《暖通空调》表2-5查得。

高度附加： 本设计中只有大堂高度附加为8%，其余房间均为0。 当房间外墙面数大于或等于2时均附加5%的附加率，且本建筑采用空调采暖，房间内保持微正压，因此不考虑门窗缝隙渗入冷空气的耗热量。

各房间的耗热量计算如下： 表3-10

表3-11

表3-12 表3-13

4空调系统方案的确定

4.1空调水系统的选取

冷水系统方案的确定及优缺点如下表：

冷水系统优缺点 表4-1

系统，不与大气相接触，仅在系统最高点设置膨胀水箱，这样不仅使管路不易产生污垢和腐蚀，不需要克服系统静水压头，且水泵耗电较小。根据地理位置和建筑的特点只设一个水系统．由于设计建筑占地面积较大，且冷媒水都在同侧回供，水系统可均设为同程式。每个层除了供回水管路外，还有一根同程管，各并联环路的管路总长度基本相同，各用户盘管的水阻力大致相等，所以系统的水力稳定性好，流量分配均匀，此系统属于水平同程系统。

因其各使用功能时间差异比较大，负荷分布不均匀等特点，决定采用了变水量系统；因单式泵比较简单且建筑只需一个系统分区，所以采用了单式泵系统；因两管制方式简单且初投资少，而且建筑地处北京，无内区，无需同时供冷和供热且无特殊温度要求，因而采用了两管制系统。

为保证负荷变化时系统能有效。可靠节能的运行，设置三台冷冻水泵和冷却水泵，其中分别设一台为备用水泵；风机盘管供回水管上均设有调节阀，对应在制冷机房集水器和分水器之间设置压差调节阀，起旁通之效。依据负荷的变化灵活的调节。（在过渡季节亦可用，流量小时可将大流量高扬程的冷水循环水泵的冷水直接送回机组节省能源．）为防止管网因杂质和积垢而造成水路堵塞影响使用，在制冷机组、水泵回水口上加除垢器．

4.2空调风系统的选取

4.2.1 空调系统的划分原则

(1).能保证室内要求的参数，即在设计条件下和运行条件下均能保证达到室内温度、相对湿度、净化等要求。

(2).初投资和运行费用综合起来较为经济； (3).尽量减少一个系统内的各房间相互不利的影响； (4).尽量减少风管长度和风管重叠，便于施工、管理和测试。 (5).系统应与建筑物分区一致。

(6).各房间或区的设计参数值和热湿比相接近污染物相同，可以划分成一个全空气系统。对于定风量单风道系统，还要求工作时间一致，负荷变化

规律基本相同。

(7).一般民用建筑中的全空气系统不宜过大，否则风管难于布置；系统最好不要跨楼层设置，需要跨楼层设置时，层数也不应过多这样有利于防火。

4.2.2 方案比较

4.3. 系统选择

空调系统划分 表4-4

4.3.1系统选择说明

1） 超市、大堂以及一些大的会议室属于高大空间场所，冷负荷密度大，潜热负荷大，人员密度大，且食物、人员散发气味多，如果风量不足，不单会使室内的温湿度得不到保证，而且会对空气质量产生严重的影响。采用全空气系统在而且风量大，设备可放在空调2） 不一致，且各自有不同要求，且受到层高的限制，因而选用了风机盘管加独立新风系统形式。其中新风单独处理，与之相比的新风经过回风箱处理的方案相比，减少了风机盘管中风机的风量，减少了噪声，当风机盘管不运行时新风继续送风，不经过回风口，增加了室内空气品质。

4.4 新风系统

新风系统的形式采用分楼层水平式，每层设置新风系统，采用风机盘管加新风系统 ，新风处理方式不一样，对室内空气品质有很大的影响。风机盘管加新风系统的空气处理方式有:

1）新风处理到室内状态的等焓线，不承担室内冷负荷；

2）新风处理到室内状态的等含湿量线，新风机组承担部分室内冷负荷； 3）新风处理到焓值小于室内状态点焓值,新风机组不仅承担新风冷负荷，还承担部分室内显热冷负荷和全部潜热冷负荷，风机盘管仅承担一部分室内显热冷负荷，可实现等湿冷却，可改善室内卫生和防止水患；

4）新风处理到室内状态的等温线风机盘管承担的负荷很大，特别是湿负荷很大，造成卫生问题和水患；

5）新风处理到室内状态的等焓线，并与室内状态点直接混合进入风机盘管处理。风机盘管处理的风量比其它方式大，不易选型。

通过比较，和该设计的特点，决定选择新风处理到室内状态的等焓线，不承担室内冷负荷方案。在每层走廊内设置一新风处理机组，负担新风负荷，新风管道不同风机盘管混合，新风口单独送风。

5 空调设备选择计算

空调设备的选择主要包括末端设备、空调机组、改善空气品质设备、及空调节能与热回收设备，在选择设备之前必须先进行计算，根据具体安装位置选择合适的设备、最后进行校核计算。

5.1全空气一次回风送风处理过程以及送风参数计算

5.1.1确定送风状态点

由于超市、大堂、会议室冷湿负荷不同，其热湿比线相差较大，分别是：

表5-1

1）A区中，由于房间热湿比线较小，若采用露点送风，会使得送风温差较大，所以需进行再热。其夏季空气处理过程焓湿图如下：

图5.1 气系统处理过程焓湿图

O－室外空气参数 R－室内设计参数 M－次回风与新风的混合点 S－送风状态点 ε－室内热湿比 D-将混合风处理到的机器露点 其处理过程为：

新风O与回风R混合 → M（经冷却去湿）→D（经等湿加热）→S（经ε）→ R

过程中，空气处理机组将混风集中处理到D点：i=36.5 KJ/Kg t=13.4OC经过再热器混风被加热到S点; i=41.26 KJ/Kg t=18OC,所以送风温差

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