郑州某办公楼空调系统设计--毕业设计论文.docx

青岛农业大学
毕 业 论 文（设计）

题 目： 郑州某办公楼空调系统设计
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论文（设计）作者签名： 日期： 年 月 日

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论文（设计）作者签名： 日期： 年 月 日
指 导 教 师 签 名： 日期： 年 月 日

目录
摘要------------------------------------------------------------3
Abstract--------------------------------------------------------4
第1章 工程概况-------------------------------------------------6
1.1 建筑概况-------------------------------------------------6
1.2 室外设计参数---------------------------------------------6
第2章 建筑负荷计算---------------------------------------------8
2.1基本计算参数设定------------------------------------------8
2.1.1室内设计参数------------------------------------------8
2.1.2围护结构热工参数--------------------------------------9
2.1.3人员、设备和照明作息时间------------------------------10
2.1.4其他设计参数------------------------------------------11
2.2设计依据--------------------------------------------------13
2.3计算内容及基本公式----------------------------------------13
2.3.1 计算内容----------------------------------------------13
2.3.2 计算方法----------------------------------------------14
2.3.3 手算冷负荷 -------------------------------------------15
2.4天正暖通负荷计算------------------------------------------21
2.4.1天正负荷计算参数设定----------------------------------21
2.4.2天正软件负荷计算结果与分析----------------------------21
第3章 冷热源系统设计--------------------------------------------25
3.1冷水机组的选择--------------------------------------------25
3.2水泵的选择计算--------------------------------------------25
第4章 空气-水系统的布置设计-------------------------------------27
4.1空气-水系统的特点------------------------------------------27
4.2状态点的确定----------------------------------------------27
4.3 空气-水系统的计算-----------------------------------------28
第5章 气流组织的设计--------------------------------------------33
5.1送、回风方式及风口形式-------------------------------------33
5.1.1送风方式及风口形式-------------------------------------33
5.1.2回风方式及风口形式-------------------------------------33
5.2全空气系统气流组织计算-------------------------------------33
5.3送、回风口的风量及尺寸-------------------------------------33
5.4空气-水系统气流组织计算------------------------------------34
第6章 空调水系统设计---------------------------------------------35
6.1水系统的布置和选取-----------------------------------------35
6.2水系统的水力计算-------------------------------------------35
第7章 管道的设计-------------------------------------------------38
7.1消声隔振措施-----------------------------------------------38
7.2管道的保温防腐设计-----------------------------------------38
总结-------------------------------------------------------------39
参考文献---------------------------------------------------------40

摘要
本次设计的郑州某办公楼属于大型民用建筑，其建筑功能十分完善，建筑结构较为复杂，空调区域的使用要求较高，这给此办公楼的空调系统的设计带来了一定的困难。在设计过程中，将会充分的考虑建筑所在地的气候条件及建筑类型等特点，本着“适用、经济、环保、节能、美观”的原则，参考相关的文献和资料以及针对室内环境的舒适性、运行管理的方便合理及设备节能等方面，对此办公楼的空调、通风进行设计规划，然后进行计算和设备选型。经权衡后，空调系统设定为空气-水系统即采用风机盘管加独立新风，系统设定后分别进行每楼及各楼层的负荷计算，合理布置完设备后分别对系统进行了设计计算（主要包括风系统和水系统），通过设置阀门来尽可能的降低不平衡率，并且根据计算结果及设备型号使其满足压强流速噪声等方面要求。最后进行标注和导出系统图并且打印有关图纸及数据图表。
此办公楼的设计尽可能满足办公人员的相关要求，并对高档办公室以及相关实验室的设计满足使用方的要求，并严格遵守国家规范及地方规范，并根据风机盘管加独立新风系统的特性，制定都尽可能完善的运行策略以及自动控制方案，降低系统运行的管理成本，提高运行系统的运行效率。
关键词：空气-水系统 风系统 水系统 设备选型 设计规范

Abstract
The design of Zhengzhou a office building belongs to the large-scale civil building, the building function is perfect, building structure is relatively complex, demanding the use of air conditioning area, which to the design of the office building of the air conditioning system brought certain difficulties. In the design process, will fully consider climatic conditions and building types and characteristics of the building is located, in line with the principle of "applicable, economic, environmental protection, energy saving, beautiful", reference related literature and the material and for the indoor environment comfortable, operation and management of the rational and convenient and energy-saving equipment such as, this office building air conditioning, ventilation design and planning, and then calculation and equipment selection. After weighing, the air conditioning system set for air - water system with fan coil plus fresh air. After the establishment of the system were each floor and the floor of the load calculation, reasonable layout complete equipment respectively on the system design and calculation (including wind systems and water systems). By setting the valve to do everything possible to reduce the imbalance rate, and according to the calculation results and device models in order to meet the requirements of noise and velocity of pressure. Finally, the system diagram and the export system diagram and print the relevant drawings and data chart.
The office building design as far as possible to meet the relevant requirements of the office staff, and the high-grade office and lab designed to meet the requirements, and strictly comply with national standards and local norms, and according to the characteristics of the fan coil unit plus fresh air system independently, making as much as they may improve the operation strategy and scheme of automatic control, reduce system operation cost management, improve the operation efficiency of the system is running.
Keywords: air water system, air system, water system, equipment, equipment, design, design, specification

第1章 工程概况
1.1建筑概况
本工程设计对象为多层办公楼建筑，共有两个楼（分别命名1号楼与2号楼）。1号楼有9个楼层需要配备设备的房间总面积为8784.7平方米，总高度34..5米，楼层1层高4.8米，楼层2-4层高4.5米，楼层5层高5.7米；2号楼有5个楼层需要配备设备的房间总面积为3872.2平方米，总高度24米，楼层1层高4.8米，楼层2层高4.5米，楼层3-9层高3.6米。除地下车库外，还包括办公楼、餐厅、实验室、多功能厅、会议室等功能区。
1.2室外设计参数
该建筑属于河南省，地处北纬34.46，东经113.40，由中国建筑气候区划图，如图1-1可见，建筑气候分区为夏热冬冷地区。常年大气压100362Pa。根据《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》（国标50736-2012），可以查阅得到郑州的室外气象参数，如表1-1所示

图1-1中国建筑区划图
表1-2 郑州室外空调的设计参数
夏季空调室外干球温度 摄氏度
夏季空调室外湿球温度 摄氏度
夏季空调日平均温度 摄氏度
34.90
27.40
30.20
夏季室外平均风速（米每秒)
夏季空调大气透明度等级
夏季大气压(帕)
2.20
5
99230

第2章 建筑负荷计算
通过第一章对此办公楼资料的大致描述，在掌握建筑基本信息的基础上，可进行建筑空调负荷计算，这是确定空调系统送风量和空调设备容量的基本依据。
在本章，首先以一个房间为例，采用手算的方法计算其空调负荷，并与天正暖通软件计算结果进行对比，检验软件的准确性，为空调末端处理设备的选型提供依据。
2.1基本计算参数的设定
2.1.1室内设计参数
根据公共建筑节能设计标准（国标50189-2005），郑州室内设计参数如下表2-1所示：
表2-1室内设计参数
序号
房间的功 能
夏季
冬季
新风
照明
设备
人员密 度
1
温度/℃
湿度/%
温度/℃
湿度/%
m3/(h*p)
W/m2
W/m2
m2/人
2
休息区
24-27
50-60
18-22
50-60
10
16
0
20
3
办公室
25-27
50-60
18-22
50-60
30
18
13
8
4
机房
24-28
50-60
16-20
40-60
10
11
13
20
5
会议室
23-27
50-65
18-22
45-65
30
18
5
2.5
6
多功能厅
23-27
50-65
18-22
45-60
30
18
5
2.5
7
大堂
24-27
50-60
18-22
40-60
10
15
0
20
8
包间
22-26
50-65
20-24
45-65
30
13
0
2.5
2.1.2围护结构热工参数
相关参数结合实用供热空调设计手册（第二版）和公共建筑节能设计标准（国标50189-2005）中的围护结构要求的热工指标，该地区为夏热冬冷气候条件，本次设计选用的围护结构及其热工参数见表2-2：
表2-2围护结构所要求热工参数
名称

结构及做法
传热系数w/(m²·K)
楼板

钢筋混凝土
0.64
外墙

混凝土加内保温
0.76
外窗

pvc框+low-e中空玻璃窗
2.44
内墙

四层石膏板轻质隔墙
1.75
玻璃幕墙

双层反射中空玻璃
1.63
内门

木框夹板门
2.17
外门

木框双层玻璃门
2.50
2.1.3人员、设备和照明作息时间
根据生活经验及参考相关工程的数据，设定各房间的全年每日的逐时作息情况。作息情况根据时间与节假日变化，几种类型房间在的作息如表2-3
表2-3 人员，设备以及照明作息表

人员逐时在室率（百分号）
照明开关时间表（百分号）
电器设备逐时使用率（百分号）
办公室

包间

会议室

大堂

无
2.1.4其他设计参数
根据实用供热空调设计手册（第二版）可以查到成年男子在有差异的环境温度条件下的散热量和散湿量如表2-4所示：
表2-4成年男子在有差异温度条件下的散热量和散湿量
活动强弱
散热散湿
环境温度（）
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
静坐
显热（W）
84
84
78
74
71
67
63
58
53
48
43
潜热（W）
26
27
30
34
37
41
45
50
55
60
65
散湿（g/h）
38
40
45
50
56
61
68
75
82
90
97
极轻劳动
显热（W）
90
85
79
75
70
65
61
57
51
45
41
潜热（W）
47
51
56
59
64
69
73
77
83
89
93
散湿（g/h）
69
76
83
89
96
102
109
115
123
132
139
轻度劳动
显热（W）
93
87
81
76
70
64
58
51
47
40
35
潜热（W）
90
94
100
106
112
117
123
130
135
142
147
散湿（g/h）
134
140
150
158
167
175
184
194
203
212
220
中等劳动
显热（W）
117
112
104
97
88
83
74
67
61
52
45
潜热（W）
118
123
131
138
147
152
141
168
174
183
190
散湿g/h
175
184
196
207
219
227
260
250
260
273
283
重度劳动
显热（W）
169
163
157
151
145
140
134
128
122
116
110
潜热（W）
238
244
250
256
262
267
273
279
285
291
297
散湿（g/h）
356
365
373
382
391
400
408
417
425
434
443
2.2设计依据
此次设计依据现行有关国政策的设计规范、标准、技术规程以及技术措施，结合现行地方标准、国家标准和有关国际标准，选择最高标准，这样可以尽可能的使我们的设计展现先进性。
1.民用建筑供暖通风与空气调节设计规范（国标50736-2012）；
2．暖通空调制图标准（GB/T 50114-2010）；
3.绿色建筑评价标准（GB 50378-2006）；
4.通风与空调工程施工质量验收规范（国标50243-2002）；
5.公共建筑节能设计标准（GB50189-2005）
6.全国民用建筑工程设计技术措施暖通空调.动力（2009版）。
2.3计算内容及基本公式
2.3.1计算内容
建筑物围护结构的冷负荷需要考虑好几个方面，包括:外墙与屋顶、内围护结构、外玻璃传、地面和设备散热引起的冷负荷包括电子设备和电动设备，照明设备散热引起和人体散热引起的冷负荷。
湿负荷是包括人体、或其他物料等湿表面，或者是室外空气带入的湿量为了维持室内的含湿量恒定的湿度需要从房间力去除的湿量。
2.3.2计算方法
空调方案的下一步是以天正暖通软件计算的负荷为依据，因此计算的负荷结果的正确性比较重要。为证明软件计算结果的正确性，我们首先以一个房间为例，将手算结果与之后的天正暖通软件的结果进行对比。
空调需要计算的室内冷负荷：围护结构不稳定传热冷负荷、透过玻璃窗日射得热冷负荷、人员散热冷负荷、照明散热冷负荷、室内用电设备散热冷负荷和新风冷负荷。
计算公式1.
公式(2-1)
计算公式2.
公式(2-2)
计算公式3.
公式(2-3)
计算公式4.
公式(2-4)
公式(2-5)
计算公式5.
公式(2-6)
计算公式6.
公式(2-7)
计算公式7.
公式(2-8)
计算公式8.
公式(2-9)
2.3.3手算冷负荷
逐时计算法：建筑物可以使用逐时计算法，随着24小时时间的变化，负荷也是随着变化的，在此办公楼负荷计算的时候，选取房间的最大负荷值作为空调计算负荷。但由于此法计算较为复杂，再设计计算时间有限的前提下不宜采用此法
△td取0 Kα取1 Kp取0.94 tr取26
1.屋顶冷负荷
时间
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20:
tc(τ)
38.
37
36.
35.
35.
36
37
38.
40.
41.
43.
45.
46.
t’c(τ)
35.
34.
33.
33.
33.
33.
34.
36.
37.
39.
41.
42.
43.
K 0.48 A (7-0.2)x(3.75-0.2)=24.14
Qc(τ)
113
101
91.
86.
86.
90.
101
116
135
155
174
193
207
2.北外墙冷负荷（II型）
时间
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
tc(τ)
32.
32.
31.
31
31.
31.
31.
31.
31.
31.
31.
31.
32.
t’c(τ)
30.
30.
29.
29.
29.
29.
29.
29.
29.
29.
29.
29.
30.
A
3.75x4.5-0.9x3=14.18
Qc(τ)
92.
88.
82.
66.
74.
72.
70.
70.
72.
74.
78.
82.
88.
3.北外窗瞬时传热冷负荷（α0=24.4，α=7.6，双层窗金属窗框，80%玻璃，修正值为1.2）
时间
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
tc(τ)
26.
27.
29
29.
30.
31.
31.
32.
32.
32
31.
30.
29.

26.
27.
29
29.
30.
31.
31.
32.
32.
32
31.
30.
29.
△t
0.9
1.9
3
3.9
4.8
5.5
5.9
6.2
6.2
6
5.6
4.8
3.9
Kw
2.97x1.2=3.564
Aw
0.9x3=2.7
Qc(τ)
8.6
18.
28.
37.
46.
52.
56.
59.
59.
57.
53.
46.
37.
4.通过玻璃窗日射得热引起的冷负荷
由附录2-15查得Ca=0.75，故Aw=2.7x0.75=2.025㎡。 由附录2-13查得Cs=0.86，由附录2-14查得Ci=0.5，于是Cc.s=0.86x0.5=0.43，由附录2-12查得Dj.max=114，
时间
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
CLQ
0.54
0.65
0.75
0.81
0.83
0.83
0.79
0.71
0.6
0.61
0.68
0.17
0.16
Dj.max 114 Cc.s 0.43
Aw
2.7x0.75=2.025
Qc(τ)
40.
48.
55.
60.
61.
61.
58.
52.
44.
45.
50.
12.
11.
5.西内墙冷负荷
时间
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
t’c(τ)
35.
35.
34.
34.
33.
33.
33.
32.
32.
32.
32.
33.
33.
to.m 28.6 ta 5 k 1.5
A
7*4.5=31.5
Qc(τ)
359
359
359
359
359
359
359
359
359
359
359
359
359
6.东内墙冷负荷
时间
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
tc(τ)
36
35.
35.
35
35
35.
35.
36.
36.
37.
37.
37.
38.
t’c(τ)
33.
33.
33.
32.
32.
33.
33.
33.
34.
34.
35.
35.
35.
to.m 28.6 ta 5 k 1.5
A
7*4.5=31.5
Qc(τ)
359
359
359
359
359
359
359
359
359
359
359
359
359
7.人员散热引起的冷负荷
时间
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
CLQ
0.06
0.06
0.05
0.04
0.04
0.03
0.03
0.03
0.5
0.6
0.67
0.72
0.76
Qs 63 n 4 Φ0.93
Qc(τ)
14.
14.
11.
9.3
9.3
7.0
7.0
7.0
117
140
157
168
178
ql
73.3
Qc
272
272
272
272
272
272
272
272
272
272
272
272
272
合计
286
286
284
282
282
279.
279
279
389
413
429
441
450
8.照明散热形成的冷负荷
时间
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
CLQ
0.14
0.12
0.11
0.1
0.09
0.08
0.07
0.06
0.37
0.67
0.71
0.74
0.76
n1 1.2 n2 0.6 N 200
Qc(τ)
20.
17.
15.
14.
12.
11.
10.
8.6
53.
96.
102
106
109
各分项逐时冷负荷汇总表
时间
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
屋顶负荷
113
101
91.
86.
86.
90.
101
116
135
155
174
193
207
北外墙
92
88
82
66
74
72
70
70
72
74
78
82
88
北外窗传热冷负荷
8.66
18.28
28.87
37.53
46.19
52.93
56.77
59.66
59.66
57.74
53.89
46.19
37.53
北外窗日射负荷
40.20
48.39
55.84
60.30
61.79
61.79
58.81
52.86
44.67
45.41
50.63
12.66
11.91
西外墙
359
359
359
359
359
359
359
359
359
359
359
359
359
东内墙
359
359
359
359
359
359
359
359
359
359
359
359
359
人员负荷
286
286
284
282
282
279
279
279
389
413
429
441
450
灯光负荷
20
17
15
14
12
11
10
8
53
96
102
106
109
总计
921
920
918
906
923
928
937
947
1114
12012
1249
1241
1264
2.4天正暖通负荷计算结果
2.4.1天正软件负荷计算参数设定
在本章中已经提到了郑州地区的设计参数，详见表2-1，此处不再详加赘述。
2.4.2天正软件负荷计算结果与分析
根据天正暖通软件的计算结果，各个楼层的计算数据汇总如下：
楼号
楼层
房间面积
工程负荷最大值时刻(14点)的各项负荷值
总冷负荷
新风冷负荷
总湿负荷
新风湿负荷
总冷指标
新风冷指标
总湿指标
新风量
m2
W
W
kg/h
kg/h
W/m2
W/m2
kg/hm2
m3/h
1号楼
1层
1326.34
159429
69353.2
99.53
67.9
2675.2
1125.9
1.54
7870
2层
1177.44
142906.4
67414.9
85.03
66.2
1719.5
729.2
0.9
7680
3层
921.96
105353.6
47322.6
61.43
46.6
1888
848.8
1.06
5400
4层
895.94
129624.3
58212.8
81.24
57.4
2594.7
1118.1
1.5
6630
5层
896.42
106364.2
44520.2
58.55
43.8
2206.8
926.2
1.19
5082
6层
883.1
104360.6
46793.8
57.21
45.8
1750
778.5
0.99
5340
7层
883.1
104360.6
46793.8
57.21
45.8
1750
778.5
0.99
5340
8层
883.1
104360.6
46793.8
57.21
45.8
1750
778.5
0.99
5340
9层
917.3
113202.1
50230.5
64.74
49.1
1528.7
695.3
0.86
5700
2号楼
1号楼小计
8784.7
1069961.4
477435.6
622.15
468.4
17862.9
7779
10.02
54382
1层
815.4
142124.6
72966.7
109.71
71.5
1196.5
629.2
0.97
8280
2层
794.7
114914.1
44150.2
78.94
43
1724.5
697.7
1.21
5010
3层
727.8
105800
45207.7
71.85
44.1
2014.3
933.7
1.46
5130
4层
895.94
129624.3
58212.8
81.24
57.4
2594.7
1118.1
1.5
6630
5层
839.5
250888.3