广州某综合办公楼中央空调系统设计--毕业论文.doc

毕业论文广州某综合办公楼中央空调系统设计学 号： 13935108 姓 名： 张辉 班 级： 制冷131 专 业： 制冷与空调技术 系 部： 机电技术学院 指导老师： 沈学明 完成时间2015年12月12日至2016年3月31日毕业设计论文 广州某综合办公楼中央空调系统设计内容摘要本工程为广州市荔湾区周门北路40号工贸园2栋，地理条件优越。共五层，一楼设有值班室、休息区、备用间、会议厅、办公室等，二楼设有办公室、接待室、仓库、活动室等，三四楼设有办公室、实验室、药品库、会议接待室等，五楼设有办公室、测试室等。此次设计的主要内容包括：1、根据自定的建筑物结构形式和本地区的气象条件，进行空调系统的设计。2、进行空调房间热负荷计算。3、进行主机、水泵、管道、末端等的选型计算。4、进行地下埋管的选择计算。5、对施工注意事项等进行小结。本设计计算部分从整栋楼的冷负荷计算开始，为了能够对冷负荷有全面的认识，此次设计采用鸿业软件计算，从而得出合理的冷负荷。根据建筑的地理、环境、负荷并且综合空气源热泵、水源热泵、地源热泵系统的比较和客户的要求，我们选定了地源热泵系统，来进行空调的设计。根据房间的功能，全楼划分五个系统，主系统为地源热泵机组系统，其余为VRV机组系统。通过计算，主系统总制冷量为359kW,制冷机组采用螺杆式地源热泵机组，型号SSD4000(D)H，制冷量为400KW,系统二：主机选型要根据末端总制冷量，制冷量为9KW。选择主机机组多联机机组，型号MDVH-V100W/N1-521(E1)，制冷量为10KW系统三:主机选型要根据末端总制冷量，制冷量为19KW。选择主机机组多联机机组，型号MDV-252(8)W/D2SN1-890，制冷量为25.2KW。系统四主机选型要根据末端总制冷量，制冷量为24KW。选择主机机组多联机机组，型号MDV-252(8)W/D2SN1-890，制冷量为25.2KW系统五：主机选型要根据末端总制冷量，制冷量为26KW。选择主机机组多联机机组，型号MDV-280(10)W/D2SN1-890，制冷量为28KW。这样设计高效节能，稳定可靠、无环境污染、一机多用、维护费用低、使用寿命长、节省空间、实现了水资源的循环利用。在完成方案的确定后，运用鸿业软件进行绘制标准层空调系统平面图，水系统图，并进行水力计算，确定水管管路路径，得出最不利路径的阻力，结合冷负荷，送风量等选择相应的空调末端产品以及辅助设备。在设计过程中，查找各种厂家产品型号，并遵循暖通空调设计相关的准则与法规，讨论本设计遇到的问题，并总结经验教训。AbstractThe project for the Liwan District City, Guangzhou City, North Road, 40, 2, the trade and Industry Park, the favorable geographical conditions. A total of five floors, the first floor with a duty room, a rest area, spare room, conference room, office, etc., two floor, with offices, reception room, warehouse, office, etc., three or four floor, with offices, laboratories, medicine, conference reception room, etc., five floor, office, test room, etc.The main contents of the design include: 1, according to the structure of the building and the local area of the weather conditions, air conditioning system design. 2, air conditioning room heat load calculation. 3, to carry out the main engine, water pump, pipe, terminal and so on. 4, the choice of underground pipe. 5, the construction of attention to matters such as summary.Calculated from the cooling load of the whole building to the design, in order to have a comprehensive understanding of the design and calculation of the cooling load, so that the cooling load of Hongye software, reasonable.According to the construction of the geography, environment, load and integrated air source heat pump, water source heat pump, ground source heat pump system comparison and customer requirements, we selected the ground source heat pump system, to carry out the design of air conditioning. According to the function of the room, the whole building is divided into five systems, the main system is ground source heat pump system, and the other is the VRV system. Through calculation, the main system of total refrigeration capacity of 359kW, refrigeration units using screw type ground source heat pump unit, model SSD4000 (D) H, the refrigeration capacity of 400KW, system two: the main engine type selection according to the end of the total cooling capacity, refrigeration capacity of 9KW. Select the host unit, the model MDVH-V100W/N1-521 (E1), the amount of refrigeration for 10KW system three: the main engine type selection according to the end of the total refrigeration capacity, refrigeration capacity of 19KW. Select the host unit, the model MDV-252 (8) W/D2SN1-890, the amount of 25.2KW. System four main engine selection according to the end of the total cooling capacity, refrigeration capacity of 24KW. Select the main unit, the model of MDV-252 (8) W/D2SN1-890, the amount of refrigeration for 25.2KW system five: the main engine type selection according to the end of the total cooling capacity, refrigeration capacity of 26KW. Select the host unit, the model MDV-280 (10) W/D2SN1-890, the amount of 28KW. This design is efficient and energy saving, stable and reliable, no environmental pollution, a multi-purpose, low maintenance costs, long service life, save space, to achieve the recycling of water resources.At the completion of the program is determined after drawing standard layer of air conditioning system plan using Hongye software, water system, and hydraulic calculation, determine the water pipe path, draw the most unfavorable path of resistance, with the cooling load airsupply select the corresponding end of the air-conditioning products and auxiliary equipment.In the design process, to find a variety of factory products, and follow the HVAC design guidelines and regulations, discuss the design of the problems encountered, and summarize the experience and lessons.目录前言1第一章 工程概述及设计参数21.1工程概述21.2设计参数21.2.1 建筑地点21.2.2 室外气象参数21.2.3 土建资料21.2.4 设计依据31.2.5 室内设计参数31.2.6 室内照明及人员密度估算指标31.2.7 冷热源31.2.8 设计成果3第二章 负荷计算4第三章 空调方案的设计63.1空调方案的选择63.1.1冷热源的确定63.1.2地下换热器埋管形式的确定73.1.3地下管道连接方式73.1.4阀门安装83.2空调系统划分83.3末端设备选型93.4水泵选型103.4.1流量计算103.4.2扬程计算113.5水管选型123.5.1供回水管123.5.2冷凝水管123.6集、分水器选型133.7冷却塔选型133.8闭式膨胀水箱选型153.9水处理装置和全自动软化装置的选型163.9.1水处理装置163.9.2全自动软化装置173.10土壤源热泵系统173.10.1 计算地下负荷173.10.2地埋埋管管长183.10.3确定竖孔个数、孔间距及横埋管布置183.10.4管材的选取193.10.5 确定管径19第四章 材料统计和报价204.1地源热泵系统材料204.2 辅材224.3 VRV系统材料23第五章 工程造价26计算书（供内部使用，备查）26致 谢27参考文献:27前言地热是一种可以不断循环再生的自然清洁能源。虽然与传统的煤矿、石油、天然气等能源相比，它的应用还不是那么广泛，但是它犹如一个巨大的太阳能集热器，收集着地表上47%的太阳能，光每年收集的能量可供人类使用500年，因此在传统能源越用越少的今天，许多国家开始重视地热能的开发。地源热泵中央空调系统是将不大于400米深的地表浅层热资源（地热）作为冷热源，利用地表水、地下水、地表土壤来进行冷热交换的供暖空调系统。原理是：冬季，系统把地源中的热量吸取，转移到室内，是室内温度升高；夏季，系统将室内的热量吸取，释放到地表水、地下水、地表土壤中。它不受环境的限制，可以安置在任何区域，真正是无处不在；并且在运行的过程中不会产生任何污染，不会燃烧、没有排烟、没有废弃物，也不需要建设堆放废弃物的场地。这种近乎无限可以再生的地表浅层资源，使得地源成为一种重要的自然清洁能源。安装地源热泵还有几个好处。第一点：维护少。地源热泵系统的运动部件比常规系统少，因此减少了维护。第二点：运行费用低。地源热泵只需用一点电。第三点：可靠。若安装得当，地源热泵系统可使用25年以上。第四点：改善环境。地源热泵系统不会燃烧，因此不会产生任何有害气体，影响健康。从污染物排放上，同空气源热泵相比而言，减少了40%以上，与电供暖系统比较，得出至少减少70%的结论，若是在加上其他节能排放措施，效果将更加明显。在能量损耗上，地源热泵中央空调系统要比电供热系统节约60%以上的电能，比燃料供热系统节约50%以上的能量；运行费用更是普通空调的一半。关键词：地源热泵；中央空调；冷热源；节能3第一章 工程概述及设计参数1.1工程概述本工程为广州市荔湾区周门北路40号工贸园2栋，地理条件优越。共五层，一楼设有值班室、休息区、备用间、会议厅、办公室等，二楼设有办公室、接待室、仓库、活动室等，三四楼设有办公室、实验室、药品库、会议接待室等，五楼设有办公室、测试室等。1.2设计参数1.2.1 建筑地点广州，北纬238， 东经11317，夏热冬暖地区，海拔41.7m。1.2.2 室外气象参数夏季参数： 冬季参数：夏季大气压：100290Pa 冬季大气压：102070Pa 空调室外干球温度:34.2 冬季室外供暖计算干球温度：8.2 通风室外干球温度：32 冬季通风计算温度：10.3 空调室外湿球温度：28 冬季室外空调计算干球温度：5.3 空调室外日平均温度：31 冬季室外空调计算相对湿度：74%通风室外相对湿度：66% 室外平均风速：2.4m/s室外平均风速：1.5m/s 地表面温度：地表面年平均温度：24.6 地表面最冷月平均温度：15.6 地表面最热平均温度：31.4 1.2.3 土建资料本工程地处广州，为一幢五层建筑，主要功能是办公楼；建筑面积为3075，空调面积约为2371.2，建筑总高度为21m。楼层高度约为3.5m。墙体材料：加气混凝土砌块加气砼空心砌块墙（除管井为100厚外，其余均为200厚）门为木框单层玻璃门，6mm普通玻璃（K=5.94W/）窗为双层铝合金窗，5mm厚普通玻璃。1.2.4 设计依据（1）采暖通风与空气调节设计规范（GB500192003）（2）通风与空调工程施工质量验收规范（GB502432002）（3）暖通空调制图标准（GB/T501142001）（4）全国民用建筑工程时间技术措施暖通空调动力（2003）（5）供热空调设计手册（6）采暖通风设计手册1.2.5 室内设计参数夏季空调：设计温度为272, 相对湿度65%5，室内风速为0.25m/s。 冬季空调：设计温度为182，相对湿度55%5，室内风速为0.20m/s。 1.2.6 室内照明及人员密度估算指标 1室内照明估算指标：会议室 30W/m2 办公室 20W/m2活动室 40W/m2 套间 20W/m2休息区 20W/m2 2室内人员密度估算指标：会议室 0.40.5人/m2， 办公室 0.10.23人/ m2套间 0.050.15人/ m2， 活动室 0.10.3人/ m21.2.7 冷热源冷源：冷冻水供水温度为7，回水温度为12。热源：热水供水温度为55，回水为45。1.2.8 设计成果1设计说明书2设计计算书3设计图纸： 第二章 负荷计算通过鸿业软件计算：图2.1鸿业软件计算示例截图表2.1 负荷计算表：楼层名称房间个数面积（）冷负荷（W)冷负荷指标(W/)热负荷（W)热负荷指标(W/)最终负荷（W）一层备用室西134.7245551311927564555开票室121.730221391332613022值班室121.730221391332613022大厅165.1231623561450422323162备用室东111.11756158618561756备餐间130.3841627848231598416技术服务室14978401602691557840展示接待室14978401602691557840门市部14978401602691557840主任办公室124.544671821371564467会议厅1115.5254682211410612225468二层活动室141.310182247585614210182会议室141.310193247585614210193财务办公室140.1267771693431866777主管办公室119.4732691681193613269采购116.5228331721046632833董事长办公室123.839881681173503988接待室223.126561151261552656办公室723.138811681261553881办公区141.369331682296566933续上表2.1：三层办公室341.369701692340576970主任办公室118.8828221491012542822会议接待室135.4937526552271489375实验室西172.1236273281380519223627实验室622.4689830831461416898实验室东14215770376830319815770四层办公室341.369701692340576970主任办公室118.8828221491012542822会议接待室135.4937526552271489375实验室西172.1236273281380519223627实验室622.4689830831461416898实验室东14215770376830319815770五层办公室420.6537361811680813736测试室1161.95215073471224619821507测试室2135.411579327522714811579办公室1124.545661862170894566办公室2524.545491862017824549测试室31140464903322679519146490第三章 空调方案的设计3.1空调方案的选择3.1.1冷热源的确定地源热泵是一种中央空调工艺方式，既可供热又可制冷的高效节能空调系统。利用水与地能，进行冷热交换来作为水源热泵的冷热源。它可用的冷热源形式可分为：地表水、地下水或地下浅层土壤地温，三种形式。为了设计更加完美，我们对三种形式进行了一个比较：（1）埋管式土壤源：不受限制，国家鼓励、适用我国长江以北地区、不受影响,在建筑物周围垂直埋管即可、地下埋管可使用50年。水平埋管：优点：室外施工费用相对较低缺点：室外占地面积较大垂直埋管：优点：运行及维护费用低 占地面积较小 冬季无需辅助热源 不产生任何污染 节能效果明显缺点：初投资费用较高 （2）地下水源：受限制，审批严格、适用于我国长江以北地区、但长期抽水将会导致地面下沉，并且对井位的密度和井距都有严格的要求、地下水位的变化也会对取水量造成极大的影响，同时很多因素也会对水井的使用寿命造成影响。优点：运行及维护费用低 室外施工费用较低 冬季无需辅助热源 无需占地，受建筑周围环境影响小 不产生任何污染 换热效率高，节能效果明显 缺点：打井受政策限制 系统易受地下水源状况影响（3）地表水源：受限制，需审批，要求地表水温冬季大于7，夏季小于30、取水量受地表水位的变化影响，输水管道的使用寿命比土壤源垂直埋管低得多。优点：运行及维护费用低 无需占用土地 室外施工费用低 冬季无需辅助热源 不产生任何污染 缺点：需临近较大面积水域 系统效率低于其他方式通过以上类型对比分析，埋管式地源热泵是最适合的，虽然其他二种类型也有其优点，但就软硬件条件来看，还是存在一定的不合理和不可执行性的。因此选用埋管式地源热泵。3.1.2地下换热器埋管形式的确定（1）埋管方式在地源热泵系统中，由于地下换热器根据埋管方式的不同，可分为水平与立式埋管两种形式。水平埋管虽然施工简单，造价较低，但传热条件受到外界冬夏气候一定的影响，但缺点是占地面积大。立式埋管具有占地少、工作性能稳定等优点，而且占地面积小、受外界的影响极小，恒温效果好；施工完毕后，需要的维护费用极少,用电量也很低，运行成本得到了大幅度降低。所以我们采用垂直埋管系统。（2）埋管形式竖直式地热换热器的构造有多种。大致有3种形式：U型管、单管型、套管型。单管型的使用范围会受水文地质条件的限制。套管型的内、外管中流体冷热交换时存在能量的损失。U型管应用最广泛，管径一般在50mm以下，埋管越深，换热性能越好，U型管中使用最普遍的是每个竖井中布置单U型管。我们选择的是U型管。3.1.3地下管道连接方式地下热交换器中介质流动的回路形式有串联和并联两种。地下热交换器串联系统管径较大，管道费用较高，并且长度压降特性限制了系统能力。并联系统管径较小，管道费用较低，且经常布置成同程式，当每个并联环路之间流量平衡时，其换热量相同，其压降特性有利于提高系统能力。因此，实际工程一般都采用并联同程式。我们采用单U型管并联同程的形式。3.1.4阀门安装水系统的阀门可采用闸阀、止回阀、球阀，对于大管路可采用蝶阀，选用阀门时，应和系统的承压能力相适应，阀门型号应与连接管管径相同。阀门的作用一为检修时关断用，一为调节用。一般在下列地点设阀门：（1）水泵的进口和出口；（2）系统的总入口、总出口；各分支环路的入口和出口；（3）设备的供回水管。3.2空调系统划分办公楼主要有五个系统。主系统为地源热泵机组系统，其余为VRV机组系统。系统一：一层：开票室+值班室+技术服务室+门市部+主任办公室+大厅+备用室东西两间两层：活动室+财务办公室+主管办公室+采购室+董事长办公室+办公室（7）+办公区三层：办公室（3）+主任办公室+实验室西+实验室（6）+实验室东四层：办公室（3）+主任办公室+实验室西+实验室（6）+实验室东五层：办公室（4）+测试室1+测试室2+办公室1+办公室2（5）+测试室3地源热泵主机选型要根据末端总制冷量，总制冷量为359KW。选择主机机组螺杆式地源热泵机组，型号 SSD4000(D)H，制冷量为400KW。系统二：一层：备餐间主机选型要根据末端总制冷量，制冷量为9KW。选择主机机组多联机机组，型号MDVH-V100W/N1-521(E1)，制冷量为10KW。系统三:三层：会议接待室四层：会议接待室主机选型要根据末端总制冷量，制冷量为19KW。选择主机机组多联机机组，型号MDV-252(8)W/D2SN1-890，制冷量为25.2KW。系统四：一层：展示接待室二层：接待室+会议室主机选型要根据末端总制冷量，制冷量为24KW。选择主机机组多联机机组，型号MDV-252(8)W/D2SN1-890，制冷量为25.2KW。系统五：一层：会议厅主机选型要根据末端总制冷量，制冷量为26KW。选择主机机组多联机机组，型号MDV-280(10)W/D2SN1-890，制冷量为28KW。3.3末端设备选型末端设备选风机盘管：主要是风机盘管具有调节性，而常规散热器不具备此特点,据每个空间的冷量确定风机盘管，但要考虑到中央空调的特点，所以末端的风机盘管的制冷要大于房间的制冷量。1. 风机盘管体积小: 机体设计轻巧。 3.风机盘管噪音低。 4.风机盘管能耗低5.风机盘管效率高表3.3 末端设备选型表楼层名称房间个数面积（）负荷（W）品牌室内机数室内机设备型号一层备用室西134.724555美的1FP-102WA-Z开票室121.730221FP-68WA-Z值班室121.730221FP-68WA-Z大厅165.1231623FP-170WA-Z备用室东111.117561FP-34WA-Z备餐间130.384161MDV-D90T2/SDN1技术服务室14978401FP-170WA-Z展示接待室14978401MDV-D80T2/DN1门市部14978401FP-170WA-Z主任办公室124.544671FP-85WA-Z会议厅1115.5254682MDV-D140T2/N1二层活动室141.3101821FP-204WA-Z会议室141.3101931MDV-D112T2/N1财务办公室140.1267771FP-136WA-Z主管办公室119.4732691FP-68WA-Z续上表3.3;采购处116.5228331FP-51WA-Z董事长办公室123.839881FP-85WA-Z接待室223.126561MDV-D36T2/N1办公室723.138811FP-85WA-Z办公区141.369331FP-136WA-Z三层办公室341.369701FP-136WA-Z主任办公室118.8828221FP-68WA-Z会议接待室135.493751MDV-D100T2/N1实验室西172.1236272FP-238WA-Z实验室622.468981FP-136WA-Z实验室东142157702FP-170WA-Z四层办公室341.369701FP-136WA-Z主任办公室118.8828221FP-68WA-Z会议接待室135.493751MDV-D100T2/N1实验室西172.1236272FP-238WA-Z实验室622.468981FP-136WA-Z实验室东142157702FP-170WA-Z五层办公室420.6537361FP-85WA-Z测试室1161.95215072FP-204WA-Z测试室2135.4115791FP-238WA-Z办公室1124.545661FP-85WA-Z办公室2524.545491FP-85WA-Z测试室31140464904FP-238WA-Z3.4水泵选型3.4.1流量计算水泵流量计算公式：Q=Ct m ( KW)式中: t -冷冻水供回水温差，一般取5 m -循环水量，单位kg/s C -水的比热容，一般取4.1868 kJ/kgc Q -空调冷负荷，单位kw 水的密度取1000kg/m 即：每KW冷负荷循环水量为0.172m/h 水泵的流量m=0.172359=62m/h3.4.2扬程计算估算：扬程=冷水机组阻力+管道阻力+空调末端装置+调节阀阻力1. 冷水机组阻力：由机组制造厂提供，一般为60100kPa。2.管路阻力：包括磨擦阻力、局部阻力，其中单位长度的磨擦阻力即比摩组取决于技术经济比较。若取值大则管径小，初投资省，但水泵运行能耗大；若取值小则反之。目前设计中冷水管路的比摩组宜控制在150200Pa/m范围内，管径较大时，取值可小些。3.空调未端装置阻力：末端装置的类型有风机盘管机组，组合式空调器等。它们的阻力是根据设计提出的空气进、出空调盘管的参数、冷量、水温差等由制造厂经过盘管配置计算后提供的，许多额定工况值在产品样本上能查到。此项阻力一般在2050kPa范围内。4.调节阀的阻力：空调房间总是要求控制室温的，通过在空调末端装置的水路上设置电动二通调节阀是实现室温控制的一种手段。二通阀的规格由阀门全开时的流通能力与允许压力降来选择的。如果此允许压力降取值大，则阀门的控制性能好；若取值小，则控制性能差。阀门全开时的压力降占该支路总压力降的百分数被称为阀权度。水系统设计时要求阀权度S0.3，于是，二通调节阀的允许压力降一般不小于40kPa。根据以上所述，可以粗略估计出循环水泵所需的扬程：1.冷水机组阻力：取90 kPa（9m水柱）；2.管路阻力：取冷冻机房内的除污器、集水器、分水器及管路等的阻力为50 kPa；取输配侧管路长度200m与比摩阻200 Pa/m，则磨擦阻力为200*200=40000 Pa=40 kPa；如考虑输配侧的局部阻力为磨擦阻力的50%，则局部阻力为40 kPa*0.5=20 kPa；系统管路的总阻力为50 kPa+40 kPa+20 kPa=110 kPa（11m水柱）；3.空调末端装置阻力：组合式空调器的阻力一般比风机盘管阻力大，故取前者的阻力为45 kPa（4.5水柱）；4.二通调节阀的阻力：取40 kPa（0.4水柱）。5.于是，水系统的各部分阻力之和为：90kPa+110kPa+45 kPa+40 kPa=285 kPa（28.5m水柱）6.水泵扬程：取10%的安全系数，则扬程H=28.5m*1.1=31.35m。根据第一个设计流量和设计扬程,选择水泵,型号ISG100-160主要参数如下:ISG立式循环水泵型号 : ISG100-160流量（m3/h）:100 扬程（m）:32电机功率 （kw）:15 转速（r/min）:2900效率（%）:76 汽蚀余量（m）:4.53.5水管选型3.5.1供回水管供回水管：采用同程式，管径由鸿业软件计算。（具体见平面图)3.5.2冷凝水管 风机盘管机组、组合式空调机组、整体式空调器等运行过程中产生的冷凝水，必须及时排放，冷凝水管道的设计，采用开式、非满流自流系统，排放方式采用集中排放，根据国家国家规定雨污分流集中排放到室外雨水排放管。