建环专业毕业设计--某科技楼中央空调系统设计.doc

本科毕业设计（论文） 题 目 某科技楼中央空调系统设计本科毕业设计任务书题目 某科技楼中央空调系统设计 主要内容、基本要求、主要参考资料等：一、原始资料及技术条件1. 建筑地点： 湖南省长沙市2. 建筑功能： 科技楼3. 舒适性温度： 夏季24-26，冬季20-224. 舒适性相对湿度： 夏季50-70%，冬季30-50%二、主要内容1. 设计计算：空调热湿负荷计算、管道阻力校核。2. 设备选型：空调器选择、过滤器选择、其他零部件选择。3. 设计图样：空调及通风平面图、空调系统流程图、机房布置图。三、基本要求1. 认真进行实习(调研)、完成实习(调研)报告。2. 阅读文献写出文献综述。3. 按统一格式完成开题报告。4. 阅读英文文献，并译成中文(不少于5000汉字)。5. 规范绘制图样，绘图不少于五张零号图。6. 英中文对照摘要，中文不少于400 字。7. 按统一格式编制设计说明书，不少于 30000字。8. 有全部设计的纸介质文档和电子文档。四、主要参考资料1 民用建筑采暖通风及空气调节设计规范20122 全国民用建筑工程设计技术措施 暖通空调，动力20093全国民用建筑工程设计技术措施 节能专篇 暖通空调，动力20074 实验动物环境及设施 GB14925-20015 采暖通风与空气调节设计规范 GB50019-20036 微生物和生物医学实验室生物安全通用准则 WS23320027 张吉光主编净化空调M北京：国防工业出版社，20038 赵荣义等编简明空调设计手册M北京：中国建筑工业出版社，19989 陆耀庆著；实用供热空调设计手册M北京：中国建筑工业出版社，200010 赵荣义，范存养，薛殿华等.空气调节M .第三版.北京，中国建筑工业出版社，1996.11：4-10完 成 期 限： 2015.03 2015.06 指导教师签名： 专业负责人签名： 2015年 3 月 2 日某科技楼中央空调系统设计某科技楼中央空调系统设计摘 要本设计为湖南省长沙市某科技楼中央空调系统设计。该科技楼地下一层，地上十层，一层到五层每层高度均为5.2m，第六层为避难层高度为4.2m，第七层到第十层每层高度均为4m，建筑总高度46.6m。空调设计面积为9130.5 m2，总冷负荷为1336.13KW。针对该科技楼的功能需要和其自身特点，以及湖南长沙气象条件及空调的各种要求，参考相关资料，在充分考虑室内环境的适宜性、运行管理上的方便和节能等各方面的基础上，对该科技楼的空调系统进行整体规划、设计计算和设备选型。首先计算各房间的冷、热负荷；接下来是空调方式的选择和部分设备的选择；对一层大空间采用了全空气系统方案，而对第二层至第十层相对小一些的空间采用风机盘管加独立新风系统。对各个分区系统进行设计计算，其中包括水力计算、风力计算、风管和水管管径的确定等，然后根据设计的结果选择恰当的设备并且绘制风管、水管的平面图、系统图。最后对冷热源机房进行了详细设计。本空调系统的设计为力求达到经济、实惠、方便、耐用，并尽可能满足节能要求。关键词 全空气系统 风机盘管加新风系统 负荷计算 设备选型DESIGN OF CENTRAL AIR-CONDITIONING SYSTEMIN A SCIENTIFIC AND TECHNOLOGICAL BUILDINGABSTRACTThe design of a scientific and technological building central air-conditioning system in Changsha, Hunan province. The science and technology building underground one layer, and on the ground floor ten layers, a layer to five layers of each layer height 5.2m, the sixth layer for refuge floor height of 4.2m, the seventh layer to the tenth floor height of each layer is 4m, building a total height of 46.6m. The air conditioning design area is 9130.5 m2, the total cooling load is1336.13KW. According to the functional needs of the science and technology building and its own characteristics, and Changsha, Hunan meteorological conditions and air conditioner all requirements, reference to relevant information, in full consideration of the convenience and saving energy, operation and management of all aspects of based on appropriate indoor environment, the overall planning, design calculation and equipment selection of the air conditioning system.First calculate each room cold, heat load; Next to determine the method of choice to select air conditioning and some equipment; A total air system scheme is adopted for a large space in the first layer, while the second layer to tenth layers is relatively small, and the air fan coil unit and the independent outdoor air system are used. Then design calculations for each partition systems, including identification of duct, pipe diameter, hydraulic calculations, water balance, and selected according to the results of the design calculations and draw all the necessary equipment duct, plumbing plan, the system diagram. Finally design the room of cold source in detail.The design of this air-conditioning system is to achieve the economic, affordable, convenient and durable, and to meet the energy saving requirements as far as possible.KEY WORDS Full-air conditioning Fan-coil units plus fresh air system Load calculation Equipment selectionII目 录中文摘要I英文摘要II1 绪论11.1 工程概述11.1.1 设计工程名称11.1.2 工程概况11.1.3 室外设计参数11.1.4 维护结构参数21.2 室内状态参数3 2 负荷计算42.1 冷负荷计算42.1.1 外墙、屋顶传热形成的逐时冷负荷 (冷负荷系数法)42.1.2 外墙、架空楼板或屋面的传热冷负荷 (谐波法)42.1.3 外窗引起的冷负荷52.1.4 内围护结构的传热冷负荷62.1.5 人员散热引起的冷负荷62.1.6 照明散热引起的冷负荷72.1.7 设备冷负荷72.1.8 空调房间的新风冷负荷82.2 热负荷计算92.2.1 围护结构的基本耗热量引起得热负荷92.2.2 附加耗热量计算公式102.2.3 冷风渗透计算102.2.4 外门开启冲入冷风耗热量计算公式122.3 湿负荷计算122.3.1 人体散湿量132.3.2 水面或潮湿地面散湿量132.4 室内冷负荷计算结果列表132.5 人员计算资料152.6 新风计算资料163 空调系统的确定183.1 空调系统的划分原则183.2 空调系统的选择183.3 风机盘管的选择193.3.1 风机盘管的使用环境193.3.2 风机盘管机组在使用过程中应该注意问题193.3.3 风机盘管水系统布置要点193.4 空调管路系统的设计原则203.5 空调系统方案的确定214 空气处理设备选型234.1 焓湿图的计算与应用234.2 吊顶式空气处理机组284.3 新风处理机组284.4 风机盘管机组295 水力计算315.1 空调水系统的设计315.2 水系统的水利计算335.2.1 计算方法与原理335.2.2 冷冻水最不利环路水力计算355.2.3 冷凝水系统375.3 空调系统风系统设计385.3.1 气流组织的设计385.3.2 风道系统设计395.4 空调系统风管水力计算405.4.1 计算方法405.4.2 新风机组风管水利计算405.4.3 风管布置及附件416 冷热源及相关设备的选择426.1 冷热源的选择426.2 机组选型计算436.3 水泵的选择与计算446.4 补水定压装置的选择456.4.1 补水箱的选择与计算456.4.2 补水泵的选择466.4.3定压罐的选择与计算466.5 除沙器的选型476.6 分集水器的设计计算476.7 阀门安装497 水系统的泄水及排气497.1 泄水设计497.2 排气设计498 空调系统的保温防腐508.1 保温材料的选择要求508.2 保温材料的选择508.3 管道的防腐519 空调系统的消声减振5210 结论53致 谢54参考文献551 绪论1.1 工程概述1.1.1 设计工程名称某科技楼中央空调系统设计1.1.2 工程概况本工程为湖南省长沙市（位于北纬28.21，东经113）韶山中路，做该科技楼的舒适性空调设计。该科技楼地下一层，地上十层，一层到五层每层高度均为5.2m，第六层为避难层高度为4.2m，第七层到第十层每层高度均为4m，建筑总高度46.6m。其中第六层为避难层，根绝有关规定不做空调设计，则空调设计面积为9130.5m2，总冷负荷为1336.13KW。设计该中央空调系统的目的首先是为了满足楼内人员对舒适度的要求，维持楼内适度的设计温度，空气洁净度，适宜的空气湿度，保持楼内新鲜空气的流通，满足新风需求，并且达到为楼内工作人员提供足够的新鲜空气，稀释室内污染物或气味，排除室内工艺过程产生的污染物，除去室内多余的热量或湿量，保持室内空气流通，加快室内设备运行过程中所产生热量的排除。1.1.3 室外设计参数夏季空调室外干球温度 夏季空调室外湿球温度 夏季空调日平均温度35.8027.7032.00夏季室外平均风速（m/s)夏季空调大气透明度等级夏季大气压(Pa)2.60499940下表是夏季室外设计参数：表1-1 夏季室外设计参数1.1.4 维护结构参数表1-2 平屋面的结构参数材料名称（由外到内）材料编号序号厚度导热系数蓄热系数S修正系数热阻R热惰性指标(mm)W/(mK)W/(.K)(K)/WD=R*S卵石保护层4461201.51015.3601.000.0130.203挤塑聚苯板(17)4412300.0300.3811.100.9090.381SBS改性沥青防水卷材34340.2309.3701.000.0170.1631:3水泥砂浆找平层1844200.93011.3701.000.0220.2451:8水泥憎水膨胀珍珠岩找2%坡4475200.0580.6281.500.2300.217钢筋混凝土屋面板19161201.74017.0601.000.0691.177石灰水泥砂浆1927200.87010.6271.000.0230.244各层之和2341.2832.629外表面太阳辐射吸收系数0.75默认传热系数K=1/(0.15+R)0.70表1-3 外墙的结构参数材料名称（由外到内）材料编号序号厚度导热系数蓄热系数S修正系数热阻R热惰性指标(mm)W/(m.K)W/(.K)(K)/WD=R*S水泥砂浆11200.93011.3701.000.0220.245加气混凝土砌块（B07级）5922000.2203.4291.250.7273.117无机轻集料保温砂浆3923250.0701.5001.250.2860.536抗裂砂浆385450.93011.3061.000.0050.061各层之和2501.0403.958外表面太阳辐射吸收系数0.75默认传热系数K=1/(0.15+R)0.84表1-4 内墙的结构参数材料名称材料编号序号厚度导热系数蓄热系数S修正系数热阻R热惰性指标(mm)W/(m.K)W/(.K)(K)/WD=R*S聚合物混合砂浆1621200.87010.6271.000.0230.244加气混凝土砌块（B07级）5922000.2203.4291.250.7273.117聚合物混合砂浆1623200.87010.6271.000.0230.244各层之和2400.7733.606传热系数K=1/(0.22+R)1.01表1-5 楼板的结构参数材料名称材料编号序号厚度导热系数蓄热系数S修正系数热阻R热惰性指标(mm)W/(m.K)W/(.K)(K)/WD=R*S水泥砂浆11200.93011.3701.000.0220.245无机轻集料保温砂浆3922200.0701.5001.600.1790.429钢筋混凝土431001.74017.2001.000.0570.989石灰水泥砂浆1924200.87010.6271.000.0230.244各层之和1600.2811.906传热系数K=1/(0.22+R)2.00表1-6 窗序号构造名称传热系数自遮阳系数可见光透射比备注1单框中空玻璃6+12A+6 (钢、铝合金窗框)3.600.750.710表1-7 门户构造序号构造名称构造编号传热系数面积备注是否符合标准1多功能户门172.001005.10满足1.2 室内状态参数 一到五层房间： 夏季: 室温25，相对湿度60%，气流平均速度0.3m/s。 冬季: 室温21，相对湿度40%，气流平均速度0.2m/s。七到十层房间：夏季: 室温25，相对湿度55%，气流平均速度0.3m/s。 冬季: 室温20，相对湿度45%，气流平均速度0.2m/s。2 负荷计算2.1 冷负荷计算房间的冷负荷构成包括以下几个部分：（1）通过外墙、玻璃木墙等外围结构进入到室内的热量；（2） 透过外窗进入室内的热量；（3）人体散热量；（4）照明散热量；（5）新风冷负荷。12.1.1 外墙、屋顶传热形成的逐时冷负荷1采用冷负荷系数法计算屋顶和外墙传热引起的室内冷负荷 (2-1)式中： ：传热系数，W/（m2）；F0：外墙和屋顶的面积，m2；t lo：墙体或屋面冷负荷计算温度的逐时值，；：围护结构的地点修正系数，；Ca：外表面放热系数修正值；Cp：通过建筑维护结构的修正值；tn：室内设计温度，。 2.1.2 外墙、架空楼板或屋面的传热冷负荷 谐波反应法计算冷负荷的过程很复杂，一般需用电子计算机。为了计算方便、快捷，采用工程简化的谐波法计算方法。利用的是下面的公式2 (2-2)式中： K：传热系数，； F：计算面积，；：计算时刻，h；：工作时刻下冷负荷的计算温度，简称冷负荷温度，；：负荷温度的地点修正值，见表20.3-1和表20.3-24的表注，； ：室内设计温度，。 2.1.3 外窗引起的冷负荷外窗引起的冷负荷包括传热和太阳辐射两个部分，其中外玻璃窗瞬变传热引起的冷负荷，在室内外温差作用下，通过外玻璃窗瞬变传热引起的冷负荷可按下式2计算 (2-3) 式中 ：外窗传热系数，W/( m2)； ：外窗窗口面积，m2;：外窗的逐时冷负荷计算温度，；td2：外窗逐时冷负荷计算温度的地点修正值；CK1：不同类型窗框的外窗传热系数的修正值；CK2：有内遮阳设施外窗的传热系数修正值；tn：房间内设计的温度，。根据下式算出透过玻璃窗的太阳辐射引起的室内冷负荷2： (2-4) 式中：窗玻璃遮挡系数；：窗棚的遮阳系数；:窗户的可利用面积系数；：透过标准窗玻璃的太阳总辐射的照度，W/m2；：透过标准窗玻璃的太阳散热辐射的照度，W/m2；：外窗面积（包括窗户外框，即窗的窗洞面积），m2。2.1.4 内围护结构的传热冷负荷房间内部维护结构的部分传热冷负荷计算公式3如下： (2-5)式中：K：内围护结构的传热系数, W/(m2)；F：内围护结构的面积,m2；:邻室计算平均温度 ；：室内设计温度，；：设计地点的日平均室外空气计算温度，；2.1.5 人员散热引起的冷负荷1. 人体显热冷负荷计算公式如下 (2-6) (2-7) (2-8)式中： ：人体散热引起的冷负荷，W；：显热冷负荷，W；：人体显热散热冷负荷系数；：潜热冷负荷，W；：室内温度不同劳动性质不同时某成年男子的显热量，W；n：空调房间内的人数，人；Cr:群集系数，经查表取Cr=0.8；q2:每个人散发的潜热量，W。2.1.6 照明散热引起的冷负荷照明设备散热引起的瞬时冷负荷，根据下式进行计算 空调间外的荧光灯： (2-9) 明装荧光灯： (2-10) 暗装荧光灯： (2-11)式中：白炽灯的功率，W；：荧光灯的功率，W；：镇流器的功率，一般取荧光灯功率的20%，W；：灯具的同时使用系数，即逐时使用功率与安装功率的比例；：考虑到玻璃会有反射作用，顶棚内通风情况的系数，当荧光灯罩有小孔时顶棚内通风情况取0.5-0.6，而当荧光灯罩没有通风孔时，则顶棚内通风情况取为0.6-0.84；照明散热形成的冷负荷系数。2.1.7 设备冷负荷设备显热形成的冷负荷，热设备及热表面散热形成的计算时刻冷负荷，按下式计算： 电热设备： (2-12)工艺设备和电动机都在室内： (2-13) 仅工艺设备在室内： (2-14) 仅电动机在室内： (2-15) 式中:电热设备的安装功率，W；:同时使用系数，一般为0.51.0；:安装系数，一般可取0.70.9；:负荷系数，一般取0.40.5；:通风的系数值；:电动机效率，一般可取0.80.9；:电动设备和用具散热的冷负荷系数； 2.1.8 空调房间的新风冷负荷湿负荷： (2-16)显热负荷： (2-17) 全热负荷： (2-18) 式中 ： ：干球温度下的密度：一般取:1.13kg/m3 ； ：空气量 m3/h；：室外空气含湿量，g/kg干空气；：室内空气含湿量，g/kg干空气 ；：室外空气调节计算干球温度， ；：室内计算温度， ；：室外空气焓值， kJ/kg干空气 ；：室内空气焓值，kJ/kg干空气 。 2.2 热负荷计算房间热负荷构成包括以下几个部分：（1）通过围护结构的基本耗热量；（2）附加耗热量；（3）冷风渗透耗热量；（4）新风热负荷。2.2.1 围护结构的基本耗热量引起得热负荷 (2-19)式5中：:基本耗热量, W； :传热系数, W/(m2)；:计算传热面积, m2；:冬季室内设计温度, ；:采暖室外计算温度, ；:为该围护结构的温差修正系数； 2.2.2 附加耗热量计算公式围护结构的基本耗热量是在稳定的传热情况下获得的，建筑物由于气象条件的影响，必须对上述围护结构的基本耗热量进行修正，其中包括朝向修正、风力修正和高度修正，所以其围护结构的修正耗热量为5： （2-20）式中：:考虑各项附加后，某围护的耗热量;:某围护的基本耗热量;:朝向修正; :风力修正；:两面外墙修正；:房高附加；:间歇附加率。各面墙的朝向修正见下表：表2-1 朝向修正表房间朝向东南西北西北水平修正值-5%-25%-5%10%10%0%2.2.3 冷风渗透计算 (2-21) :通过门窗冷风渗透耗热量，W；:干空气的定压质量比热容=1.0056kJ/(kg)；:在采暖室外，计算温度时空气的密度，kg/m3；:渗透冷空气量，m3/h；:冬季室内设计温度，；:室外采暖进行计算的温度，。（1） 通过门窗缝隙的冷风渗透耗热量计算 (2-22) (2-23) (2-24) (2-25) (2-26) 式中：:基准高度冬季室外最多方向的平均风速，m/s；:外门窗缝隙长度,m；:热压系数；:风压差系数，一般数据不全时可以取0.7；:渗透冷空气量的朝向修正系数；:高度修正系数；:计算门窗的中心线标高；：单纯热压作用下，建筑物中和界标高（m），可取建筑物总高度的二分之一； ：建筑物内形成热压作用的竖井计算温度（楼梯间温度），。忽略热压及室外风速随房高而逐渐增加，只计风压作用时的渗风量 (2-27)式中： ：房间在某个朝向上的可以开启的门、窗缝隙的长度，m； ：每米门窗缝隙的渗风量，m3/(m.h)；：渗风量的朝向修正系数。（2） 换气次数法 (2-28)式中： :房间冷风渗透量，m3/h； :换气次数，1/h ； :房间净体积，m3。（3） 百分比法计算冷风渗透耗热量 (2-29)式中：:通过外门窗冷风渗透耗热量；:围护结构总耗热量，W；：渗透耗热量占围护结构总耗热量的百分率，%。 2.2.4 外门开启冲入冷风耗热量计算公式 （2-30）：通过外门冷风侵入耗热量；：某围护的基本耗热量；：外门开启冲入冷风耗热量附加率。2.3 湿负荷计算房间湿负荷包括以下几个部分：（1）人体散湿量；（2） 新风湿负荷；（3）水面散湿量。考虑到医院医技楼的实际情况，湿负荷一共包括人体散湿量、新风湿负荷、水面或潮湿地面湿负荷三个部分。2.3.1 人体散湿量空调房里面的散湿主要是人体的散湿，根据公式计算 (2-31)式中：人体的散湿量，g/h；：群集系数，取0.8；：空调房间内的人数，根据实际情况定的人数，人；：每个人的散湿量，g/h； 2.3.2 水面或潮湿地面散湿量水面或者潮湿地面散湿量根据下式7进行计算 (2-32)式中：:散湿量；：计算时刻的蒸发表面积，m2；g：水面的单位蒸发量kg/(m2h)。2.4 室内冷负荷计算结果列表表2-2 室内冷负荷楼号楼层房间房间面积工程负荷最大值时刻(16点)的各项负荷值房间最大负荷总冷负荷总湿负荷总冷指标总湿指标m2Wkg/hW/m2kg/hm2W11-A1层办公大厅442.812310.72.3927.80.0112426.65商务咖啡（餐饮）194.1127434.821.18141.30.1127434.84商铺11A-1-04188.0642169.229.28224.20.1642169.24商铺11A-1-0349.05112887.63230.10.1611338.51商铺11A-1-0274.3716980.311.53228.30.1517122.15商铺11A-1-0196.5322707.114.95235.20.1522707.092层商业11A-2-02390.5948507.130.37124.20.0848507.14餐饮11A-2-01264.434109828.81155.40.1141361.99办公大厅442.812310.72.3927.80.0112426.653层餐饮11A-3-01349.4347501.338135.90.1147501.3餐饮11A-3-02367.0352631.139.87143.40.1152631.094层餐饮11A-4-01330.1745159.435.98136.80.1145159.44餐饮11A-4-02367.0352631.139.87143.40.1152631.095层餐饮11A-5-01100.4713615.510.9135.50.1113615.52餐饮11A-5-02367.0352631.139.87143.40.1152631.09物管用房396.6311675.62.1229.40.0111675.567层办公11A# 7-01205.675223.11.0925.40.015223.08办公11A# 7-0280.382177.70.4327.10.012177.73办公11A# 7-03191.275585.31.0329.20.015585.29办公11A# 7-0490.482858.90.4931.60.012858.94办公11A# 7-0593.932838.30.4930.20.012838.28办公11A# 7-06202.665527.31.0927.30.015527.29办公11A# 7-07109.182697.40.5424.702697.41办公11A# 7-08197.314997.91.0325.30.014997.918层办公11A# 8-01206.575232.81.0925.30.015232.77办公11A# 8-0281.322177.70.4326.80.012177.73办公11A# 8-03192.825585.31.03290.015585.29办公11A# 8-0491.7528710.4931.30.012870.97办公11A# 8-0595.262851.70.4929.90.012851.74办公11A# 8-06204.055541.31.0927.20.015541.27办公11A# 8-07109.182697.40.5424.702697.41办公11A# 8-08198.745011.31.0325.20.015011.349层办公11A# 9-01206.575232.81.0925.30.015232.77办公11A# 9-0281.322177.7