南京市某办公楼空调工程设计.doc

南京市XX办公楼空调工程设计摘 要目前，随着我国经济的逐步增长，人们对居住条件生活环境的舒适性的要求越来越高，对中央空调的需求越来越大，对中央空调节能、舒适、健康更加关注。根据南京市的能源使用现状及目前的经济发展水平，从节能的角度出发进行设计，为人们提供一个舒适、安全、卫生的工作环境。本设计是南京市XX办公楼的空调工程设计，该建筑物共有十一层。一层的层高为4.8米，二层到十一层的层高为3.9米。根据合理利用能源的原则，因地制宜，在比较各种方案的可行性后，选择一个技术可靠，经济合理，管理方便的设计方案。最终确定方案为：大空间采用全空气一次回风的空调系统，小空间采用风机盘管加新风系统，本建筑物采用螺杆式冷水机组作为冷源，区域锅炉房供热作为热源。水系统选择闭式、竖直同程、水平异程式、双管制、单级泵，变流量系统。设计内容包括: 空调负荷的计算；空调系统的划分与系统方案的确定；送风状态及送风量的确定；冷源的选择；空调末端处理设备的选型；风系统的设计与计算；室内送风方式与气流组织形式的设计及校核；水系统的设计及计算；风管系统与水管系统保温层和防腐设计；消声防振设计等内容。关键字：办公楼；中央空调系统；风机盘管加新风系统；性能比较目 录前言. 1第一章 原始资料. 31.1 建筑物概况. 31.2 气象参数. 31.3 土建资料. 41.4 动力状况. 6第二章 冷、热、湿负荷的计算. 62.1 夏季冷负荷的计算. 62.2 冬季热负荷的计算. 132.3 房间散湿量. 162.4 新风负荷. 16第三章 空调系统方案的确定和风量的计算. 173.1 确定空调方案，划分空调系统. 173.2 确定送风状态点. 223.3 空调水系统. 263.4 空调系统运行调节. 28 第四章 空调设备的选择. 294.1 风机盘管的选择. 294.2 新风机组的选择. 324.3 空调机组的选型. 354.4 换热器的选型. 394.5 冷水机组的选型.39第五章 确定房间的气流组织计算. 405.1 气流组织介绍. 405.2 侧送气流组织的计算. 425.3 喷口侧送风的气流组织的计算. 435.3 散流器平送气流组织计算. 44第六章 风管、水管水力计算. 466.1 空调系统的风管、水管布置. 466.2 风管水力计算. 476.3 水管水力计算. 656.4 冷凝水管的设计. 78第七章 排风系统的设计 . 79第八章 其它设备的选择. 818.1 分水器与集水器的选择. 818.2 冷却塔的选择. 828.3 膨胀水箱的选择. 828.4水泵的选择. 84第九章 确定管道的消声、减振的措施. 859.1空调系统的消声. 859.2空调系统得减振. 88第十章 确定管道的保温、防腐的措施. 8910.1保温材料的确定. 8910.2保温层厚度的选定. 9010.3施工说明. 90结论. 91参考文献. 92致谢. 94附录. 95附录一. 95附录二. 113附录三. 114附录四. 114附录五. 116附录六. 116前 言随着现代科学技术的发展和我国市场经济的大发展，各地都在兴建高标准的办公楼。办公楼的建筑水准和设备水准是一个国家现代化程度和技术水平的标志。 目前，随着我国经济的逐步增长，居住条件日益改善人们对生活环境的舒适性的要求越来越高，对中央空调的需求越来越大，对中央空调节能、舒适、健康更加关注。本设计结合办公楼空调的特点，根据南京地区的能源结构与能源使用现状及目前的经济发展水平，从节能的角度出发进行设计，为人们提供一个舒适、安全、卫生的工作环境。暖通空调关系到千家万户的冷暖，关系到人们的健康和安全，关系到工作效率和产品质量，同时暖通空调还是耗能大户，其能耗占全国总能耗的15%以上,随着我国经济的发展和人民生活水平的提高，这一比例还在逐年提高。因此暖通空调还关系到国家能源安全、资源消耗和环境污染。暖通空调是关系到国计民生和国家可持续发展战略的重要行业。工程设计是影响暖通空调工程质量最重要的一个环节，暖通空调设计方案直接关系到系统性能特性、能耗、投资和运行费用，因此方案设计是暖通空调设计工作最重要的环节之一。由于办公楼的使用特点是：上班时人员集中，而下班后极少部分人员加班，这就要求办公楼的的空调系统，除应能满足大负荷时的用冷外，还应能高效微量供冷。为了保障人们的身体健康,通过对空调系统的设计、能耗模拟、方案比较，为建筑寻找到对其合适的空调系统方案，实现“低能耗、低运行费用、低排放量”的三低空调的最佳方案。政府办公楼是一个人员比较稳定的场所，所以室内空气的温湿度、洁净度和新风空气量等，对办公人员的身体健康影响很大，只有办公楼的工作环境得到了较好的改善，工作人员的工作效率才会提高。因此，办公楼的空气环境越来越被人们所重视。一.空调的发展和前景1）变频空调的发展变频空调是目前空调消费的流行趋势。它与一般空调比，有着高性能运转、舒适静音。节能环保、能耗低的显著特点，它的出现改善了人们的生活质量。日本作为变频空调强国，从20世纪80年代初开始到现在，变频空调已占其空调市场的90左右。变频空调在我国发展速度相当快，不到8年时间就达到与日本先进水平同步。进入2000年，国内个别企业将直流变频技术与PAM控制技术结合应用，使空调完全进入变频空调的最高领域。它不仅使直流变频压缩机的优越性能充分发挥，更能利用数码特点，准确提高能效，达到节能51的目的。2）无氟空调的发展臭氧层破坏是当前全球面临的重大的环境问题之一，由于以前空调业所采用的传统制冷剂对臭氧层有破坏作用及产生温室效应，对大气造成破坏，因而无氟空调是众所期待的产品。3）舒适性空调的发展健康是空调业发展的主题之一。以前的空调采用了多种健康技术，如负离子、离子集尘、多元光触媒等，这些技术的运用使空调产品的健康性能得到了极大提升。海尔空调把负离子、离子集尘、多元光触媒、双向换新风、健康除湿等领先技术在内的高科技手段组合起来使用，发挥了巨大的威力，而未来空调进步的一个方向也就是对各种技术的灵活使用。4）其它空调新技术的发展1. HEPA酶技术HEPA酶杀菌技术，对于0.3微米以上的粉尘吸附率可达99.9，对结核菌、大肠菌等有害细菌具有高效杀菌能力，对霉菌的生长也有很强的抑制作用。 2. 冷触媒技术冷触媒这一技术采用日本专利，是一种低温低吸附的材料，根据吸附-催化原理，在常温下就能对甲醛等有害物质边吸附边分解成二氧化碳和水，这种触媒不需要再生，不需更换，使用寿命长达十年以上。 3. 体感温度控制技术智能装在遥控器上的感温元件，感知室内人们活动范围的温度，并将信息发射到主机接收器上，使主机随时调整运行状态，实现真正的体感温度控制自动化。 4. 人感控制技术人感控制技术利用双红外感应器控测人的方位，自动调节送风方向（左送风、中送风、右送风或全方位送风），风随人行。 5. PTC电辅助加热技术PTC电辅助加热技术，可在超低温条件下迅速制热，效力强劲，安全可靠，可长期使用。总之，伴随着科技和社会的进步，节能、环保、健康、智能控制已成为空调发展的大趋势。作为一个建筑环境与设备工程专业的学生，在毕业时应对空调系统有较深刻的掌握和设计能力。所以，我们建环教研室的老师给我们布置了不少的空调设计，目的是为了培养我们空调设计的能力。本次毕业设计是对南京市XX办公楼空调工程设计，针对政府办公楼建筑，主要是对它的会议室、接待室、办公室、棋牌室、娱乐室等的室内空气进行中央空调的系统的设计，使之符合风速、温度、湿度、及人的舒适性需要。本建筑物的最终确定方案为：大空间采用全空气一次回风的空调系统，小空间采用风机盘管加新风系统，这样可以充分发挥建筑的灵活性和实用性，又可以满足办公人员的要求。采用螺杆式冷水机组作为冷源，区域锅炉房供热作为热源。水系统选择闭式、竖直同程、水平异程式、双管制、单级泵，变流量系统。在本设计中新风入口采用固定的防水百叶窗，以防雨水进入。在根据办公楼的实际情况，建筑面积较小的办公室采用侧送风气流组织形式，且选用双层百叶送风口；服务大厅与接待室等大空间采用散流器平送，送风口选用方形散流器；而门厅采用喷射式送风，送风口选用圆形喷口。且回风口都选用单层百叶回风口；气流组织采用上送上回的方式；回风道均在吊顶上布置，这样布置风道的优点是减少投资，且不占用建筑面积，与装修协调容易。通过本次设计要我们要学会进行空调工程设计的基本技能，掌握基本的设计思想，达到综合运用所学专业知识和培养独立的工作能力和设计目标。 由于我的水平有限，在设计过程中肯定存在一些不足和错误之处。恳切希望老师们给予宝贵的意见。第一章 原始资料1.1建筑物概况本栋建筑是一幢十一层高的市政府办公楼，地处江苏省南京市。南京地处我国长江下游地区，属于北亚热带季风气候区，四季分明，夏热冬冷，春秋短暂，雨量集中，历年平均气温15.3，主导风向夏季为西南风，冬季为东北风。该建筑的主要功能间有办公室，会议室、接待室、棋牌室等。设计的主要目的是使各功能间的室内空气符合风速、温度、湿度、及人体的舒适性需要。1.2 气象参数南京市室外气象参数见表1-1。表1-1室外气象参数表地理位置（南京）海拔(m)大气压力(Kpa)室外平均风速m/s北纬东经8.9冬季夏季冬季夏季320011848102.52100.402.62.6 冬季夏季最大冻土深度cm冬季空调室外计算温度（0C）冬季空调室外计算相对湿度%夏季空调室外计算干球温度（0C）夏季空调室外计算湿球温度（0C）夏季平均日较差（0C）-6733528.36.99室内计算参数见表1-2。表1-2室内计算参数表名称房间用途温度()湿度(%)室内风速m/s夏季办公室2660v0.25冬季办公室2040v0.151.3 土建资料一外墙与屋顶的选择外墙与屋顶的选择按下式确定的最小传热热阻Ro min （mC/W） （1-1）式中：tn冬季室内计算温度，；tw围护结构冬季室外计算温度，；围护结构内表面换热系数， W/(m)冬季维护结构温差修正系数，；ty冬季室内计算温度与围护结构内表面之间的允许温度，外墙取6.0 C，屋顶取4.5C。1所选择的外墙为普通II类墙体，厚度为240mm砖墙，示意图如图1-1所示：1砖墙 2泡沫混凝土 3木丝板 4白灰粉刷图11 外墙示意图K=0.90W/(m.k) 2所选择的屋面为普通III类，屋面意示图如图1-2所示：（1）预制细石混凝土板25mm，表面喷白色水泥浆 （2）通风层200mm （3）卷材防水层 （4）水泥砂浆找平层 20mm （5）保温层 （6）隔气层 （7）现浇钢筋混凝土板 图12 屋面示意图（8）内粉刷 =70mm， K=0.78W/( mk)( m.k)/W3内墙的选择：内墙选择普通砖墙，厚度为240mm，双面抹灰。内墙示意图如图1-3所示。 图13 内墙示意图=240mm K=1.76 W /( mk) 所以外墙的最小传热阻为 mC/W屋顶的最小传热阻为mC/W经校核满足要求。4窗户类型为双层窗，3mm普通玻璃；金属窗框，80%玻璃；白色帘（浅色）,窗户高1800mm。K=2.99 W /( mk)围护结构的地点修正值d（C）见表1-3。表1-3围护结构的地点修正值td城市SWNE水 平南京1.02.12.72.12.0玻璃窗的地点修正值 d=3 C。二照明与人员密度的确定人员数的确定是根据各房间的使用功能及使用单位提出的要求确定的。 照明由建筑电气专业提供，照明设备为明装荧光灯，镇流器设置在顶棚内，利用自然通风散热于顶棚内。各类型房间人员与照明标准见表1-4。表1-4 人员与照明标准房间类型照明（W/人）人员密度（人/m2）接待室600.13大会议室400.67办公室500.10门厅400.30棋牌室400.05乒乓球室400.32娱乐室400.70三层高该办公楼一层的层高为4.8m，二层至十一层的层高均为3.9m。1.4 动力状况夏季自来水水温为26 C，水量水压够用；电源可按要求供应。第二章 空调负荷计算2.1 夏季冷负荷的计算冷负荷计算是空调设计及合理选用空调设备的主要依据。从性质上来看，空调冷负荷可分为围护结构冷负荷和室内冷负荷。本设计中利用冷负荷系数法逐时计算空调冷负荷。一.围护结构冷负荷1.外墙和屋面瞬变传热引起的冷负荷 (2-1) (2-2) 式中：QC(t) 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，； K外墙和屋面的传热系数，W/（mC）；可根据外墙和屋面的不同构造，由暖通空调附录22和附录23中查取；R室内计算温度，C 冷负荷计算温度逐时值，C；根据外墙和屋面的不同类型分别在暖通空调附录24和附录25中查取；d 地点修正值见表（11）；a外表面放热系数修正值，外表面放热系数w=18.6W/mC时，a=1.03；吸收系数修正，查表取外墙：=0.97，屋面：=0.94。2.外玻璃窗瞬变传热引起的冷负荷 (2-3) 式中：Q c(t)外玻璃窗瞬变传热引起的冷负荷，W； Aw窗口面积，；Kw外玻璃窗的传热系数，W/mC；根据i=8.7 W/m.k，o=18.06 W/m.k 查得K=2.99 W/mC；c(t) 外玻璃窗的冷负荷计算温度逐时值，C，暖通空调附录2-10中查得：w玻璃窗传热系数修正值；金属窗框，80%玻璃双层窗，w=1.20；d 窗玻璃地点修正值暖通空调附录2-11查得d =3 C； 3.透过玻璃窗的日射得热引起的冷负荷 (2-4)式中：Ca有效面积系数，暖通空调附录2-15查得，双钢窗Ca=0.75；Cs玻璃窗的遮阳系数，由暖通空调附录2-13查得，3mm厚普通玻璃Cs=0.96；Ci窗内遮阳设施的遮阳系数由暖通空调附录2-14查得；浅色，Ci=0.5；CLQ窗玻璃冷负荷系数，无因次，北区内遮阳，由暖通空调附录2-17查取；Djmax 日射得热因数，W/m；由暖通空调附录2-12查得； A窗口面积，。4内围护结构冷负荷 (2-5)式中：K内围护结构（内墙、楼板等）的传热系数，W/mC；A 内围护结构的面积，；o.m夏季空调室外计算日平均温度，C；ta附加温升，可按暖通空调表2-10选取 t a =1 C ；R室内计算温度，C；二.室内冷负荷1. 人员散热引起的冷负荷 （2-6） （2-7）式中：人体显热散热引起的冷负荷，W；不同室温和劳动性质成年男子显然散热量，W,见暖通空调表2-13；n室内全部人数；参见人员分布及照明 ；群集系数，见暖通空调表2-12，取=0.93；CLQ人体显热散热热冷负荷系数，由附录2-23中查得。QC人体潜热形成的冷负荷，W；不同室温和劳动性质成年男子潜热散热量，W,见暖通空调表2-13。 人员散热引起的冷负荷 (2-8) 式中： 人体显热散热引起的冷负荷，W；n室内全部人数；参见人员分布及照明 ；q室内人员的全热散热量（W）；群集系数，见暖通空调表2-12。2. 照明散热引起的冷负荷 (2-9)式中：照明散热引起的冷负荷，W；N照明灯具所需功率，KW；1镇流器消耗功率系数，当明装荧光灯的镇流器装在空调房间顶棚内时， n1=1.2；2灯罩隔热系数，利用自然通风散热于顶棚内时，2 =0.5；照明散热冷负荷系数，可由暖通空调附录2-22查得。下面以1#102为例计算冷负荷：东外墙冷负荷计算 由暖通空调的附录2-4查得II型的外墙冷负荷计算温度逐时值，即可按式(2-2)算出墙体的逐时冷负荷值，其计算值列入下表2-1中。表2-1东外墙冷负荷时间9:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:00tc(t)35.535.2353535.235.636.136.637.137.5td2.1ka1kp0.94tc(t)35.335.134.934.935.135.435.936.436.837.2tR26t9.39.18.98.99.19.49.910.410.811.2K0.9A26.2Qc(t)262254249249254265278291304315东外窗瞬时传热冷负荷根据 W/(m.k)、=3.55.6=3.6+5.6 2.6=18.06 W/(m.k)，由暖通空调的附录2-8查得Kw=2.93 W/(m.k)。再由暖通空调的附录2-9查出玻璃窗传热系数的修正值d=3 C，对金属双框窗应乘以1.2的修正系数。由暖通空调的附录2-10查出玻璃窗冷负荷计算温度,根据式(2-4)计算，计算结果列入下表2-2中。表2-2东外窗瞬时传热冷负荷 时间9:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:00tc9t)27.92929.930.831.531.932.232.23231.6td330.93232.933.834.534.935.235.23534.6tR26t4.966.97.88.58.99.29.298.6Kw2.99 1.2=3.59Aw2 2 1.8=7.2Qc(t)127155178202220230238238233222东外窗透入日射得热引起的冷负荷 由暖通空调的附录2-15中查得双层钢窗有效面积系数=0.75，故窗的有效面积Aw=7.2=0.75 7.2=10.8m2。由暖通空调的附录2-13查得遮挡系数=0.86，由附录2-14查得遮阳系数=0.5，于是综合遮阳系数= =0.860.5=0.43；再由暖通空调的附录2-12查得纬度400时，西向日射得热因素最大值=575W/M2。因南京地区北纬32000，属于北区，故由附录2-17查得北区有内遮阳的玻璃窗冷负荷系数逐时值CLQ，东外窗透入日射得热引起的冷负荷见表2-3。表2-3东外窗透入日射得热引起的冷负荷时间9:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:00CLQ0.650.750.810.830.830.790.710.60.610.68Dj.max575CC.S0.43AW22 1.8 0.75=5.4Qc(t)1055787507320307280280240200147人员散热引起的负荷办公楼属于极轻劳动。查表2-13，当室温为260C时，每人散发的显热量为60.5W,潜热量为73.3W,由表查群集系数0.92，由暖通空调的附录2-23查得人员显热散热冷负荷系数逐时值。按式（2-6）和（2-7）计算人体显热散热逐时冷负荷，并列如下表2-4中。表2-4人员散热引起的负荷时间9:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:00CLQ0.280.230.20.170.150.130.110.10.090.08qs60.5n60.92Qc(t)93.576.866.856.850.143.436.733.430.126.7ql73.3QC405405405405405405405405405405总计(w)498481471461455448441438435431照明散热形成的冷负荷由于明装荧光灯，镇流器装设在办公室内，故镇流器消耗的功率取1.2。灯罩隔热系数取1.0。由暖通空调的附录2-22查得照明散热冷负荷系数，按公式(2-9)计算，其计算结果列入下表2-5中。表2-5照明散热形成的冷负荷时间9:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:00CLQ0.90.910.930.930.940.950.950.950.960.96n11.2n20.5N3340Qc(t)1804186418641884190419041904090419041924由于室内压力高于大气压，所以不需要考虑由室外空气渗透所引起的冷负荷。现将各分项计算结果列如下表，并逐时相加，以便求得102办公室的冷负荷值，见表2-6。表2-6各分项逐时冷负荷汇总表时间09:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:00东外墙负荷262254249249254265278291304315东外传热负荷127155178202220230238238233222东外日射负荷1055787507320307280280240200147人员负荷498481471461455448441438435431灯光负荷180418641864188419041904190490419041924总计(w)3746354132693116314031273141211130763039办公楼的其他房间逐时冷负荷冷负荷见附录一。办公楼总冷负荷汇总见表2-2。表2-2办公楼总负荷汇总表 时间 楼层8:009:0010:0011:0012:0013:001层2860554397547355500255124560812层2354744970450124510645064463463层3061947147473614772247758491714层3061947147473614772247758491715层3061947147473614772247758491716层3061947147473614772247758491717层3061947147473614772247758491718层3061947147473614772247758491719层30619471474736147722477584917110层30619471474736147722477584917111层328186041360260606086139963719总负荷(w)329922536956538895542492543651559514 时间楼层14:0015:0016:0017:0018:001层56831571375611656712549912层47767485394890348400462323层30619471474736147722477584层30619471474736147722477585层30619471474736147722477586层30619471474736147722477587层30619471474736147722477588层30619471474736147722477589层306194714747361477224775810层306194714747361477224775811层6625468348702827147970791总负荷(w)575884584496587997584927560798注：3层到10层的负荷相同由表格可知：该办公楼的最大冷负荷为QC=587997W，出现在16：00时。冷负荷指标W/m22.2 冬季热负荷的计算建筑物采暖设计的热负荷在采暖通风与空气调节规范中明确规定应当根据建筑物散失和获得的热量确定。冬季热负荷包括围护结构的基本耗热量及加热由门窗缝隙渗入室内的冷空气的附加耗热量。 在工程实际中，围护结构的基本耗热量按一维稳定传热过程计算.即假设在计算时间内，室内、外空气温度和其他传热过程参数都不随时间变化。一.围护结构基本耗热量： （2-7）式中：QJ围护物的温差传热量，又称维护结构基本耗热量，W；K 围护结构的传热系数，W/(m2.)；A围护结构的面积，m2；R 冬季室内计算温度，；tw 冬季室外空气计算温度，；a 围护结构的温差修正系数，取决于非供暖房间或空间的保温性能以及透气状况。二.朝向附加耗热量：朝向附加耗热量是考虑建筑物受太阳照射影响而对围护结构基本耗热量的修正。不同朝向的围护结构的修正率见表23。 表2-3围护结构的修正率 项目朝向修正率北、东北、西北朝向0东、西朝向5东南、西南朝向1015南向1525本设计中，北向取0，东、西朝向取5，南向取20。三.高度附加耗热量：由于室内温度梯度的影响，往往使房间上部的传热量加大。因此规定：当房间净高超过4米时，每增加1米，附加率为2，但最大附加率不超过15。应注意：高度附加率应加在基本耗热量和其他附加耗热量的总和上。在本设计中，由于建筑物二至十一层层高均未超过4米。因此高度附加率为零。四.风力附加耗热量：风力附加耗热量是考虑室外风速变化而对维护结构基本耗热量的修正。在计算基本耗热量时，外表面换热系数是对应风速约为4m/s的计算值。我国大部分地区冬季平均风速为23m/s。因此规范规定，一般情况下，不必考虑风力附加。在风力和热压造成的室内外压差作用下，室外的冷空气通过门、窗等缝隙渗入