1某0层大厦暖通空调、通风、防排烟设计--毕业设计.doc

某10层大厦暖通空调、通风、防排烟设计某10层大厦暖通空调、通风、防排烟设计摘 要本建筑位于江苏省南京市，是一栋楼层为10层，集餐饮、娱乐、住宿和地下车库为一体的综合性建筑物。本设计旨在对该大厦进行空调、通风与防排烟设计，力求达到经济、舒适、实用，并尽可能满足节能的要求。总建筑面积17300m2，空调面积约8179m2。夏季设计冷负荷为1209kW，是一项能耗较大的工程。本工程采用水冷螺杆冷水机组作为空调的冷源进行夏季制冷，冬季采用热水锅炉进行供暖。通过对各种空调方式的比较，精品商店等大空间区域采用一次回风集中式中央空调系统，其余场所采用吊顶风柜或独立新风加风机盘管等半集中方式。该大厦一至三楼东、西侧空调区域分别共用一个冷冻水环路，四至十层共用另一冷冻水环路。建筑内走道采用竖井排烟，排烟风机设置在10层；中庭通过在裙楼屋顶层采光棚旁设置风机来实现排烟；防烟楼梯间和消防前室进行机械送风来保证疏散安全，其中防烟楼梯间设置正压为40Pa50Pa，消防前室设置正压为25Pa30Pa。地下车库采取车道自然补风，设置机械排风、排烟。卫生间均采用通风器进行排风。关键词：水冷螺杆冷水机组，节能，风机盘管系统，机械排烟AbstractThe building is located in Nanjing Jiangsu Province,with total layers of 10 ,which is a set including catering,entertainment,accomodation and an underground garage as one integrated building .The design aims at affording comfort air conditioning for the building, achieving criterion of fire control, and offering an economical, comfortable，convenient and practical system. Also it should meet the requirement of energy-saving.The building construction area is 17300m2 while air-conditioning area is about 8179m2. The total design cooling load in the summer is 1209kW. Its a project with heavy energy-consuming. The project adopts water-cooled screw chiller are selected in summer to offering chilled water, and boiler producing hot water is selected in winter. After a comparison of different air conditioning plans, the boutique shops and big space area adopts central air-conditioning system with primary return air, while other parts adopt fan coil unit system with independent fresh air or ceiling type air handling units. The buildingon Floor 1 to Floor 3 of the easten side and the west side respectively one of the chilled water loop, Floor 4 to Floor 10are served by another closed water loop. Building in the aisle by exhaust shaft, the exhaust fan is arranged in the 10 layer; atrium through the fan are arranged in the roof layer lighting shed adjacent to achieve smoke; smoke preventing staircase and the fire room for air to ensure the evacuation safety of machinery, including smoke preventing staircase set pressure is 40Pa50Pa, fire control room is set pressure 25Pa30Pa.The underground garage supplementary air is induced by the traffic lane naturally, while mechanical air and smoke exhaust systems are installed. All washing rooms are ventilated by ventilated machines.Keywords: water-cooled screw chiller，energy-saving,fan-coil unit system,mechanical ventilation system94目录第1章 绪论11.1 设计题目11.2 工程概况11.3 设计任务1第2章 设计依据22.1 气象资料22.2室内设计参数22.3 土建资料22.4 朝向修正率32.5其他资料3第3章 空调负荷计算43.1精品商店负荷示例计算(不含新风)43.1.1外墙冷负荷43.1.2内墙冷负荷计算53.1.3外玻璃窗瞬变传热引起的冷负荷53.1.4透过玻璃窗进入日射得热引起冷负荷63.1.5人员散热引起的冷负荷73.1.6照明冷负荷83.1.7各分项逐时冷负荷汇总93.2新风冷负荷计算103.2.1新风量的确定103.2.2新风负荷计算103.3湿负荷计算103.4其他房间负荷计算11第4章 方案的比较确定124.1空气调节系统的分类124.2空调系统的实现方式124.3设计方案的比较确定134.4水冷式冷水机组13第5章 送风状态、送风量的确定及设备选型145.1 送风量计算145.1.1 大空间房间送风量和送风参数的确定145.1.2客房送风量和送风参数的确定155.2 空气处理设备选型185.2.1 空调机组的选择185.2.2 风机盘管的选择195.2.3新风系统的设计及新风机组选型20第6章 气流组织设计216.1大空间房间气流组织示例计算216.2大堂气流组织示例计算226.3客房气流组织示例计算236.4回风气流设计246.5送回风口尺寸选型汇总24第7章 水力计算257.1风管的设计计算257.2水管的设计计算267.2.1水系统形式267.2.2水管选材277.2.3供、回水管管径的确定277.2.4 水流动阻力的确定287.2.5 水管水力计算29第8章 冷热源机房设计338.1冷水机组的配置338.2热源选择及设备选型338.3 膨胀水箱的选择348.4 水泵选型计算358.5冷却水系统设计358.5.1冷却塔的选型358.5.2冷却水泵的选型368.6 分水器和集水器计算37第9章 防排烟、通风系统设计399.1 防排烟系统设计概述399.2 防火防烟分区的划分409.3地下车库通风、防排烟系统设计409.3.1 地下车库概况409.3.2 排风量和排烟量的计算409.3.3风机选型419.3.4送风量计算419.3.5防排烟系统设计计算429.4地下室其他房间通风，防排烟设计429.5 地上一至十层通风、防排烟系统设计449.5.1中庭排烟设计计算449.5.2 厨房排油烟、通风系统设计449.5.3 地上房间排烟设计计算459.6 机械加压送风系统设计469.7 卫生间通风系统设计48第10章 保温、消声与隔振5010.1 管道保温设计5010.2 消声与隔声设计5110.3 减振设计51结 论52参考文献53致 谢54附录1 各房间负荷汇总表55附录2 各房间逐时负荷汇总表57附表3 空调送风管水计算表62附表4 水管水力计算表75附表5 地下室通风排烟风管水力计算86附表6 地上房间排烟风管水力计算91第1章 绪论1.1 设计题目南京市XX大厦空调系统设计1.2 工程概况南京市XX大厦位于南京市市区，总建筑面积约17300平方米，其中空调面积约8179平方米。图见电子文件，总共为十层，一至三层有中庭，其中地下一层，地面上十层。地下一层层高为4.9米，一至三层层高为4.5米，四至十层层高为3.3米，建筑总高度36.6米。地下一层为停车场和各设备用房；一至三层为商店、餐厅等大空间区域；四层为娱乐用房；五至十层为客房；1.3 设计任务本次设计任务为一至十层的中央空调系统设计，地下车库、地上大空间区域用房和中庭的防排烟设计。第2章 设计依据2.1 气象资料根据建筑物所在的地区是南京市，地理位置：东经118.80，北纬32.00。按有关规定确定。南京市的气象条件为：夏季：大气压：100.4kPa；空调室外计算干球温度：35；通风计算干球温度：32；空调室外计算湿球温度：28.3；空调室外日平均干球温度：31.4；通风室外计算相对湿度：64%；室外平均风速：2.6m/s；冬季：大气压：102.5kPa；室外供暖计算干球温度：-3；通风计算干球温度：2；相对湿度：73%；室外平均风速：2.6m/s。2.2室内设计参数根据文献3确定室内设计参数，见表2.1。表2-1室内设计参数房间名称夏季冬季干球温度相对湿度%干球温度相对湿度%一至三层26602050四至十层276024502.3 土建资料表2.2 围护结构的热物理参数表类别构件名称传热系数K值W/(m2K)外墙制作为20mm白灰粉刷，25mm木丝板，100mm泡沫混泥土，240mm砖墙0.9玻璃幕墙3.01内墙240mm砖墙，内外粉刷1.76屋顶2550厚铺地砖水泥砂浆铺卧30mm，5mm防水层，20mm水泥砂浆找平层，30mm轻骨料混泥土找坡层，50mm挤塑聚苯板，200mm钢筋混凝土层面板，内粉刷。0.59楼板80mm厚现浇钢筋混凝土，上铺水磨石预制块，下面粉刷上铺20mm1.54外门节能外门3.02内门木框夹板门2.17外窗塑钢中空玻璃窗，窗框为金属；窗帘为白色尼龙绸2.612.4 朝向修正率北朝向： 10%；东、西朝向： 5%；东南、西南朝向： 10%；东北、西北朝向： 5%；南朝向： 25%。2.5其他资料（1）人数：按照相关设计手册确定。（2）照明、设备：按照相关设计手册确定。（3）空调使用时间：商场空调每天8：00-22：00使用，使用时间为14个小时。客房的使用时间为24小时。（4）其他要求：应根据当地的资源情况，优先考虑新能源的使用。第3章 空调负荷计算空调负荷可分为冷负荷、热负荷、湿负荷三种。空调负荷计算的目的在于确定空调系统的送风量并作为选择空调设备（例如空气处理机组中的冷却器、加热器、加湿器等）容量的基本依据。本次设计中冷负荷计算采用冷负荷系数法，热负荷计算采用概算法进行计算。3.1 精品商店负荷示例计算(不含新风)3.1.1外墙冷负荷 （3.1） （3.2）式中：外墙瞬变传热逐时冷负荷(W)； 外墙的传热系数,； 外墙的传热面积()； 外墙冷负荷计算温度的逐时值()； 夏季空气调节室内计算温度()； 外墙冷负荷计算温度的逐时值（北京）； 不同类型构造外墙的地点修正值() ； 外表面放热系数修正值； 外表面吸收系数修正值。表3.1 西外墙逐时冷负荷 （单位 W）时间KF8：0037.8 2.11.040.9439.01 2613.01 0.964.9759.69 9：0037.338.52 12.52 731.14 10：0036.838.03 12.03 702.59 11：0036.337.54 11.54 674.04 12：0035.937.15 11.15 651.20 13：0035.536.76 10.76 628.36 14：0035.236.46 10.46 611.23 15：0034.936.17 10.17 594.10 16：0034.836.07 10.07 588.39 17：0034.836.07 10.07 588.39 18：0034.936.17 10.17 594.10 19：0035.336.56 10.56 616.94 20：0035.837.05 11.05 645.49 21：0036.537.74 11.74 685.46 22：0037.338.52 12.52 731.14 3.1.2内墙冷负荷计算邻室为通风良好的非空调房间时，由表3.91可以查得当邻室散热量很小时（如办公室、走廊等）tls=02。本设计取tls=1。 CL=KF() （3.3） （3.4）其中：邻室计算平均温度（）； 邻室计算平均温度与夏季空气调节室外计算日平均温度的差值（）。内墙负荷：CL=KF() = 3.1.3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的冷负荷可按文献1公式（3.10）计算： （3.5）式中：外玻璃窗瞬变传热形成的逐时冷负荷（W）； 夏季室内计算温度（）； 外玻璃窗传热系数w/(m2)； 窗口面积（m2）； 外玻璃窗冷负荷计算温度的逐时值（），查文献1中附录13； 玻璃窗传热系数的修正值，查文献1中附录12； 玻璃窗的地点修正值，查文献1中附录15。表3.2 玻璃窗瞬时传热冷负荷 （单位 W） 时间+西东北8：0026.9329.9263.92.941=2.94西外窗25东玻璃幕墙114北玻璃幕墙34.2288.9 1307.1 392.1 9：0027.930.94.9363.0 1642.3 492.7 10：0029.032.06444.5 2011.0 603.3 11：0029.932.96.9511.2 2312.6 693.8 12：0030.833.87.8577.9 2614.2 784.3 13：0031.534.58.5629.7 2848.9 854.7 14：0031.934.98.9659.4 2982.9 894.9 15：0032.235.29.2681.6 3083.5 925.0 16：0032.235.29.2681.6 3083.5 925.0 17：0032.035.09666.8 3016.4 904.9 18：0031.634.68.6637.2 2882.4 864.7 19：0030.833.87.8577.9 2614.2 784.3 20：0029.932.96.9511.2 2312.6 693.8 21：0029.132.16.1451.9 2044.5 613.3 22：0028.431.45.4400.1 1809.9 543.0 3.1.4透过玻璃窗进入日射得热引起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，可按下式计算 （3.6）式中：窗内遮阳系数，由1中附录18查取； 窗口面积（m2）； 有效面积系数，查文献1中附录19； 窗玻璃的遮阳系数，查文献1中附录17； 窗玻璃冷负荷系数，量纲一的量；表3.3西玻璃窗日射得热引起冷负荷 （单位 W） 时间8：000.14539=0.3918.9556.2 9：000.17675.4 10：000.18715.1 11：000.19754.9 12：000.20794.6 13：000.341350.8 14：000.562224.9 15：000.722860.5 16：000.833297.6 17：000.773059.2 18：000.532105.7 19：000.11437.0 20：000.10397.3 21：000.09357.6 22：000.09357.6 表3.4北玻璃幕墙日射得热引起冷负荷 （单位 W）时间8：000.54115=0.3725.65589.4 9：000.65709.4 10：000.75818.6 11：000.81884.0 12：000.83905.9 13：000.83905.9 14：000.79862.2 15：000.71774.9 16：000.60654.8 17：000.61665.8 18：000.68742.2 19：000.17185.5 20：000.16174.6 21：000.15163.7 22：000.14152.8 表3.5东玻璃幕墙日射得热引起冷负荷 （单位 W）时间8：000.82539=0.3785.513982.0 9：000.7913470.5 10：000.5910060.2 11：000.386479.5 12：000.244092.3 13：000.244092.3 14：000.233921.8 15：000.213580.8 16：000.183069.2 17：000.152557.7 18：000.111875.6 19：000.081364.1 20：000.071193.6 21：000.071193.6 22：000.061023.1 3.1.5人员散热引起的冷负荷 人体散热引起的冷负荷包括显热冷负荷和潜热冷负荷，即： （3.7）人体显热散热冷负荷： （3.8）人体潜热散热冷负荷： （3.9）式中 ： 人体显热散热引起的冷负荷，W； 人体潜热散热引起的冷负荷，W； 不同室温和劳动性质的成年男子显热散热量，由1表3-15查取； n 室内全部人数； 人体显热散热冷负荷系数，由文献1附录27查取； 1名成年男子小时潜热散热量，由文献1表3-15 查取； 群集系数，由文献1表3-14 查取； 计算时刻空调区内的总人数； 夏季各纬度带的日射得热因数最大值，W/m2。表3.6人员散热引起的冷负荷 （单位 W）时间合计8:000.58581320.893952.0 1231445018402.1 9:000.664497.1 18947.2 10:000.724906.0 19356.1 11:000.775246.7 19696.8 12:000.805451.1 19901.2 13:000.835655.5 20105.6 14:000.855791.8 20241.9 15:000.875928.0 20378.1 16:000.896064.3 20514.4 17:000.906132.5 20582.6 18:000.916200.6 20650.7 19:000.926268.7 20718.8 20:000.936336.9 20787.0 21:000.946405.0 20855.1 22:000.473202.5 17652.6 3.1.6照明冷负荷照明设备冷负荷按下式计算 （3.10）式中：照明散热引起的冷负荷，W； 照明散热的冷负荷系数，查文献1附录26； 照明所需要的功率，kw； 镇流器消耗功率系数，本设计取1.2； 灯罩得隔热系数，本设计取0.6mm表3.7照明冷负荷 （单位 W）时间（mm）（w）（w）8:000.141.20.67486754.6 9:000.12646.8 10:000.11592.9 11:000.10539.0 12:000.09485.1 13:000.08431.2 14:000.07377.3 15:000.06323.4 16:000.512748.9 17:000.794258.0 18:000.824419.7 19:000.844527.5 20:000.854581.4 21:000.512748.9 22:000.794258.0 3.1.7各分项逐时冷负荷汇总现将上述各分项逐时冷负荷计算结果列与表3.8中，逐时相加求得商店内的冷负荷值。表3.8精品商店逐时冷负荷汇总 （单位 W）时间外墙内墙窗瞬时窗日射人员照明总计8:00759.69 1126.41988.115127.618402.1 754.6 38158.5 9:00731.14 1126.4249814855.318947.2 646.8 38804.8 10:00702.59 1126.43058.811593.919356.1 592.9 36430.7 11:00674.04 1126.43517.68118.419696.8 539.0 33672.2 12:00651.20 1126.43976.45792.819901.2 485.1 31933.1 13:00628.36 1126.44333.3634920105.6 431.2 32973.9 14:00611.23 1126.44537.27008.920241.9 377.3 33902.9 15:00594.10 1126.44690.17216.220378.1 323.4 34328.3 16:00588.39 1126.44690.17021.620514.4 2748.9 36689.8 17:00588.39 1126.44588.16282.720582.6 4258.0 37426.2 18:00594.10 1126.44384.34723.520650.7 4419.7 35898.7 19:00616.94 1126.43976.41986.620718.8 4527.5 32952.6 20:00645.49 1126.43517.61765.520787.0 4581.4 32423.4 21:00685.46 1126.43109.71714.920855.1 2748.9 30240.5 22:00731.14 1126.427531533.517652.6 4258.0 28054.6 由上表3.8可看出，此最大冷负荷值出现时刻在17：00时，其最大冷负荷值为37426.2W=37.43kW。平均冷负荷为37426.2W394m2=95W/m2（不含新风冷负荷）。3.2新风冷负荷计算3.2.1新风量的确定由文献5知在设计时，一般必须确定最小新风量，通常应满足以下三个要求：1)稀释人群本身和活动所产生的污染物，保证人群对空气品质的要求；2)补充室内燃烧所耗和局部排风量，保证房间的正压；3)新风量不小于上列两项之最大值，且计算所得的新风量的不应小于系统送风的10%。3.2.2新风负荷计算夏季，空调新风冷负荷按下式计算： （3.11） 新风量按表3.11取20m3/（h人）。夏季：室内设计温度=26，相对湿度=60%；室外干球温度=35，湿球温度=28.3 。通过焓湿图查室内外空气状态点的焓值。夏季：=92kJ/kg =58.9kJ/kg 则夏季新风冷负荷为：=20132（9258.9）/3600=24.3kW新风冷负荷为24.3kW，则总冷负荷为37.4324.3=61.73KW，平均冷负荷为83768394=157W/m2。热负荷通过软件计算为31482KW，平均冷负荷为31482394=79.9W/m2。3.3湿负荷计算商店由于人多，湿负荷主要是由人员散湿引起的，所以在商店的湿负荷计算中，只考虑了人员，忽略了其它散湿。查表3-151，当室内温度设计为26时，成年男子每人散湿量为184g/h，由表3-141查取群集系数=0.89。则精品商店不含新风的湿负荷为：=0.0011320.89184=21.6kg/h=6g/s3.4其他房间负荷计算大厦地上共十层，地下室为停车场，消防水池等，只做防排烟设计，不做空调；第一、二、三层为大空间；四到十层为客房。空调负荷计算采用鸿业软件计算，负荷计算结果列入附表1。现将上节计算出的冷负荷进行逐时汇总，汇总列入附表2。第4章 方案的比较确定4.1空气调节系统的分类（1）根据文献7可知按空气处理设备的集中程度分为： 1）集中式系统：空气集中于机房内进行处理，房间内只有空气分配装置。需要占用一定的建筑面积。 2）半集中式系统：对室内空气处理的设备分散在各个房间内，占用机房少，可以满足各个房间各自的温湿度控制要求，效率较高，但管理维修不方便，有可能有噪声影响。 3）分散式系统：对室内进行热湿处理的设备全部分散在各房间内。不需要机房，不需要对空气进行分配的风道，不便维修管理，效率低。在此不考虑集分散式空调系统（2）按承担室内负荷所用的介质分为： 1）全空气系统：根据11房间内的热湿负荷全部由经过处理的空气来承担，适用于面积较大人员较多的场所，新风调节方便，过渡季节可全新风运行，节约能源，占地面积大，风管占用较大空间，初投资和运行费用较高。 2）全水系统：室内的 热湿负荷全部靠水来承担，节省建筑空间，但室内空气品质不好。 3）空气水系统：房间内的热湿负荷由经过处理的空气和水来共同承担。4.2空调系统的实现方式建筑内部设施齐全，功能复杂，且各房间的工作时间不尽相同，对于大堂吧、精品商店等面积较大，因此考虑采用集中式全空气系统，新风和回风通过设在房间的吊顶空调器集中处理后通过风道送入房间内，在空调器新风入口和回风入口处风别设电动调节阀，以便在过渡季节能够实现全新风运行，最大程度的利用自然界的能量，节约能源。对于总台办公室、美容美发室、客房等面积较小且人员活动较灵活，负荷不大，考虑采用风机盘管+独立新风系统实现，设备相对比较分散，而且风机盘管空调器使用灵活，各房间能够实现单独调节，卧式风机盘管可以吊顶安装，有效节省建筑空间。大堂面积较大，空间较高，人员停留时间相对较短，考虑采用喷口送风。餐厅面积较大，人员数量变化较大，用餐时间负荷达到最大值，非用餐时间人员很少，冷负荷和湿负荷都很大，且要保证室内空气不与其它房间掺混，考虑单独设空调系统，空气由设在餐厅附近机房的组合式空调器集中处理。4.3 设计方案的比较确定方案一：由于本建筑有裙楼和塔楼，并且塔楼上有一块结构比较好的平台，可以考虑放置一些空调机组，现在国家对节能方面要求比较严格，考虑到空气源热泵比较灵活并且运行时比较节能，本建筑地处南京，南京风量比较充足，可以有效利用这个天然能源。方案二：整栋建筑采用一套独立的空调冷源，为水冷式冷水机组，负责整栋大楼的冷冻水供应，主机可以设计两到三台，将整栋系统分为几个集中区域，通过分水器和集水器送到各个区域。冬季供冷采用锅炉，和夏季采用同一套系统。方案一与方案二的主要区别就在于制冷主机的不同，方案一采用两套制冷主机对整栋建筑进行空气调节，上面采用空气源热泵运行时比较节能，但是由于空气源热泵单一机组的制冷量比较小，本次设计的冷量较大，故需要多台空气源热泵。综合考虑，最后确定本次空调设计的方案为方案二。4.4水冷式冷水机组对于水冷式冷水机组，根据压缩机的形式不同主要有活塞式、离心式、螺杆式 1）活塞式：加工容易、造价较低；压力范围广，体积小，重量轻、噪声低、由于往复式运动的惯性力大，转速不能太高，单机容量较小，因此本机组广泛使用在柜式空调机组，房间空调器以及冷负荷在352KW以下的空调系统中。2）离心式：叶轮转速高，压缩机输气量大，故单机容量大，目前，单机空调制冷量通常在580KW以上，最大容量可达35000KW；与相同容量的活塞式相比，结构紧凑，重量轻，占地面积小，对于空调冷负荷很大的高层建筑特别适用；运转平稳，振动小，调节性能好；由于转速高，对材料的强度、加工精度和制造质量都提出了较高的要求，工况范围比较狭窄，不宜采用较高的冷凝温度和过低的蒸发温度。3）螺杆式：与活塞式相比，结构简单，零部件仅为活塞式的1/10，机组重量轻，易于维修；单机制冷量较大；能量调节时，冷量可以在15%100%之间无级调节，当冷量在60%100%之间调节时，功率和冷量几乎以相同比例变化；油处理设备复杂，要求使用分离效率很高的油分离器，单机容量1160KW，适用于中、大型空调系统和空气热源热泵。本次设计中空调负荷为1209KW，选用水冷螺杆机组。第5章 送风状态、送风量的确定及设备选型5.1 送风量计算目前大型空间的空调形式主要有两种：即采用组合式空调机组的集中式全空气系统和新风机组+室内吊顶空调机组的半集中式空气水系统。这里大空间采用一次回风全空气集中式空调系统，对于送风量的确定，按照计算的负荷及其散湿量来确定。客房等小面积房间采用半集中式的空调系统，用风机盘管加独立新风空调系统，对于送风量的确定，按照计算的负荷及其散湿量来确定。新风处理到与室内等焓状态点，直接送入室内。5.1.1 大空间房间送风量和送风参数的确定以精品商店为示例计算：精品商店为一次回风的集中式空调系统，考虑温升，夏季新风和回风的处理过程如下所示：图5.1 一次回风（夏季）处理过程在焓湿图上表示如下，夏季送风量和送风参数可按一下步骤确定：图5.2 一次回风式夏季处理过程1、由第2章知商店冷负荷为Q=37.43KW，湿负荷为W=21.6kg/h=kg/s，因此热湿