上海市某办公楼空调系统设计说明.doc

学生毕业设计（论文）原创性声明本人以信誉声明：所呈交的毕业设计（论文）是在导师的指导下进行的设计（研究）工作及取得的成果，设计（论文）中引用他（她）人的文献、数据、图件、资料均已明确标注出，论文中的结论和结果为本人独立完成，不包含他人成果及为获得重庆科技学院或其它教育机构的学位或证书而使用其材料。与我一同工作的同志对本设计（研究）所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 毕业设计（论文）作者（签字）： 年 月 日摘要 摘 要本设计为法院办公楼空调系统设计。该办公楼坐落于上海，属中型办公建筑。本建筑总建筑面积10720，空调面积5908。主体5层，裙房两栋，分别有3层。全楼冷负荷为1025.18Kw。在冷负荷计算的基础上完成主机和风机盘管的选型，并通过风量、水量的计算确定风管路和水管路的规格。通过空调方案的优缺点及适用场合的比较，结合本工程实际情况及实际设计资料，本次设计除三号楼1F用全空气系统外，其他楼层均采用风机盘管加独立新风的半集中式空调系统，并在此基础上进行空调风、水系统及冷水机房的设计，水系统采用闭式双管同程式，冷水泵三台，两用一备；冷却水泵选三台，两用一备。本设计选用的冷水机组为远大BZ-50溴化锂吸收式冷温水机组型。 在设计过程中，主要做的工作有，空调系统的空调方案比较、空调系统冷负荷及湿负荷的计算、空调系统系统布置、空调设备及附件选择、空调系统水力计算、通风系统的设计和布置。最后绘制出清晰明确的工程图纸。关键词： 空调系统 风机盘管 水系统 - I -重庆科技学院本科生毕业设计 ABSTRACTABSTRACTThe design for the Court office building air conditioning system design.The office is located in Shanghai, is a medium-sized office buildings. This building with a total construction area of 10720 square meters, air-conditioned area of 5908 square meters. The main layer, the podium two, a three-tier. The whole building cooling load 1025.18Kw. Cooling load calculation on the basis of the selection of host and fan coil, and the amount of wind, water calculations to determine the specifications of the wind pipe and the water pipeline.By comparison of the advantages and disadvantages of air-conditioning program and the application of occasions, combined with the actual situation and the actual design data, the independent fresh air fan coil design in addition to the three Building 1F, the whole air system, the other floors are used semi-centralized air conditioning systems, and on this basis, the design of air-conditioning duct, water systems and the cold room, the water system uses a closed double-barreled program, three of the cold water pump, Uses a; cooling water pump selected three Uses a . This design uses chillers ambitious BZ-50 lithium bromide absorption chiller type. In the design process, mainly to do the work, the air conditioning system air-conditioning solutions, air-conditioning system cooling load and wet load calculation, air conditioning systems, system layout, air conditioning equipment and accessories selection, hydraulic calculation of air-conditioning system, ventilation system design and layout . Finally, draw a clear engineering drawings.Keywords: Air-conditioning system；fan coil；water system- II -目录目录摘要 ABSTRACTII1 设计概况511 原始资料51.1.1 建筑概况51.1.2建筑维护结构的特征51.2 气象资料51.3建筑所在地的能源特征62 方案设计说明72.1设计依据72.2 空调系统方案72.3 冷热负荷概算72.4冷热源方案初步选择73 空调系统负荷计算93.1房间概况93.2南外墙冷负荷93.3南外窗冷负荷103.3.1 南外窗舒适传热冷负荷103.3.2南外窗日射得热冷负荷113.4西外墙冷负荷123.5西外窗冷负荷123.5.1西外窗瞬时传热冷负荷123.5.2西外窗日射得热冷负荷133.6人员散热引起的冷负荷133.7照明负荷143.8设备冷负荷153.9新风负荷154 划分空调系统及确定空调方案174.1 空调系统的划分原则174.2空调系统的确定175 空调系统的选择计算195.1风机盘管加新风系统选型计算195.2 新风机组选择205.3 全空气系统空调机组的选择计算215.4制冷机组的选型225.4.1制冷机的节能性、环保性及投资运行225.4.2制冷机台数的选择225.4.3制冷机选型236 空调系统风道设计246.1确定空调房间气流组织246.1.1气流组织介绍246.1.1送风口的选择246.2气流组织设计计算256.3风管的布置266.4风管水力计算277 空调水系统设计337.1选择水系统形式337.2水系统管路的布置337.3管路水力计算337.3.1设备端水力计算347.3.2供水干管段水力计算357.4冷冻水系统407.5冷却水系统417.5.1冷却水泵的选取417.5.2冷却塔427.6分集水器437.7冷凝水447.8水系统的定压及其设备44总结46参考文献47致谢48- 5 -1 设计概况1 设计概况11 原始资料1.1.1 建筑概况本工程地处上海市。上海位于北纬31度14分，东经121度29分。正当中国海岸线中心点，守长江口。处长江三角洲冲积平原前缘，东濒东海，北界长江，南临杭州湾，西与江苏省和浙江省接壤。上海是我国最大的商业、金融中心。是一座工商繁荣、文教发达、人居环境优良、风景优美的城市。本建筑是一幢办公类建筑。主体5层，裙房两栋，各三层。总建筑面积为10720，空调面积5908。1.1.2建筑围护结构的特征1）屋面:保温材料为沥青膨胀珍珠岩，厚度为60mm。 2）外墙：外墙为厚度为200mm的红砖墙，墙外表面为水泥砂浆抹灰加浅色喷浆，墙为厚为70mm的加气混凝土保温层，内粉刷加油漆。 3）外窗：双层钢窗，玻璃为3mm厚的双层普通玻璃，内有活动百叶帘作为内遮阳。 1.2 气象资料上海的气候属于亚热带季风气候，四季分明，日照充分，雨量充沛。气候温和湿润，春（4月-5月）、秋（10月-11月）较短，冬（12月-次年3月）、夏（6月-9月）较长。每年的7月至8月进入伏旱天气，较之日常月份显得潮湿酷热，每年平均有8.7天最高气温超过摄氏35度。由于地处东南沿海，每年夏天和初秋时节常会有来自太平洋上的热带气旋（台风）过境或影响。每年1月中旬至2月初为全年最寒冷的季节，受北方蒙古高原和西伯利亚的冷空气影响，会出现霜冻现象。表1.1上海地区气象参数1地理位置（上海）海拔(m)大气压力(Kpa)室外平均风速m/s北纬东经4.5冬季夏季冬季夏季3114121291025.11005.33.13.2表2.2各房间内设计参数名称 房间用途 温度() 湿度(%) 室内风速m/s 夏季 办公室 2655 v0.25 冬季 办公室 2040 v0.15 1.3建筑所在地的能源特征上海的淡水资源由潮水、上游径流、本地降雨径流和地下淡水资源组成。上海水资源总量并不少，但由于遭污染严重，上海仍属全国水质性缺水的城市之一。长三角地区作为西气东输工程的末段和主要的下游市场，是最大的受益者，天然气资源也相对充足。2 方案设计说明 2 方案设计说明2.1设计依据 1 实用供热空调设计手册，陆耀庆主编，中国建筑工业出版社，1993。 2 空气调节设计手册（第二版），电子工业部第十设计研究院主编，中国建筑工业出版社，1995。 3 暖通空调，陆亚俊主编，中国建筑工业出版社，2002。 4 暖通空调规范，中国建筑工业出版社主编，中国建筑工业出版社，1996。 5 中央空调常用数据手册 机械工业出版社 6 公共建筑节能设计标准 2005.42.2 空调系统方案本建筑属于办公楼，房间类型包括：审判厅、办公室。各个房间使用情况不同，同时使用系数不大，故空调末端采用风机盘管加新风系统，可节省空间。布置灵活，具有个别控制的优越性，各房间单独调节温度，房间无人时，可关掉机组，不影响其他房间的使用。空调水系统设计为闭式异程式重力循环管路。2.3 冷热负荷概算在未进行负荷计算前，对冷热负荷进行概算。查民用建筑空调冷热负荷的概算指标2知冷热指标分别为：151w/、60w/。冷负荷=151*5908=892.1kw热负荷=60*5908=354.5kw2.4冷热源方案初步选择目前,空调冷源3主要有以下几种:电动压缩制冷机组,如活塞式冷水机组、离心式冷水机组、螺杆式冷水机组;溴化锂吸收式制冷机组;直燃式溴化锂吸收式制冷机组;热泵(风冷热泵、水源热泵、地热源热泵) ;蓄冰系统。由于地理位置和机房的特殊性，采用热泵和蓄冰系统比较困难，所以可以不需考虑。以下对电动制冷机组和溴化锂机组进行比较。表2.1各种机组性能比较种 类优点缺点离心式通过叶轮离心力作用吸入气体和对气体进行压缩,容量大,体积小,重量轻，易损件少，振动小，运转平稳，对基础要求低，能经济方便地调节制冷量适用于大型空气调节系统和石油化学工业；物质将被禁用，需找到新的制冷剂替代螺杆式通过转动的两个螺旋形转子相互啮合而吸入气体和压缩气体.利用滑阀调节汽缸的工作容积来调节负荷.转速高,允许压缩比高,排气压力脉冲性小,容积效率高,结构简单、紧凑、总量轻、可靠性高，维修周期长。噪声相对较高，油处理设备庞大且结构较复杂，噪声大，泄漏量大活塞式通过活塞的往复运动吸入气体和压缩气体,它具有热效率高、高速、多缸、能量可调。适用于单机容量较小的制冷机组。结构复杂，易损件多，检修期短，由于往复运动的惯性力大，输气不连续，排气压力有脉动，设备振动大直燃式利用燃烧重油、煤气和天然气等作为热源,分为冷水和冷温水机组两种.由于减少了中间环节的热能损失,效率提高冷温水机组一机两用,节约机房面积，设备维修费用低，噪声和振动小，不使用物质，有利于环境保护由于溴化锂吸收式制冷机能适应各种热源，尤其为低品位热源也可用于空调制冷，属于节能产品。近几年来，在我国由于夏季需要供冷冬季需要供热，直燃式溴化锂吸收式制冷机组具有体积小、结构紧凑等优点；电制冷机配合，实现电力和煤气错峰，并且环保性能好；由于我国油气价格与电价相比相对便宜，由此而被大量使用。但一次投资大，使用费用较大。- 7 -3 空调系统负荷计算 3 空调系统负荷计算本节以一号楼401房间为例计算夏季冷负荷，计算时刻为8:0018:00，并将401各时刻的负荷汇总成表。其他各层各房间计算结果列于附录中。3.1房间概况（1） 办公室平面尺寸条件见平面图，层高为3600mm。（2）南外墙 ：外墙的构造如下：外墙为厚度为200mm的红砖墙；内墙为厚为70mm的加气混凝土保温层；属于型，传热系数K=0.92w/(k)。（3）南外窗：双层钢窗，3mm厚双层普通玻璃；金属窗框，80%玻璃；内有活动百叶帘作为内遮阳，浅色，该遮阳设施的遮阳系数Ci = 0.60，其有效面积系数Ca=0.75。窗高3600mm。（4）内墙：邻室有空调系统的无温差，邻室为走廊的温差3。（5）办公室内人员密度4/人。（6）室内压力稍高于室外大气压力。（7）室内照明：荧光灯明装，11W/，开灯时间为8:00-16:00。（8）空调设计运行时间10小时。（9）上海市室外气象条件（见表1）。（10）室计算参数 夏季：室内空气干球温度26，室内空气相对湿度65%；新风量：30m/hp。3.2南外墙冷负荷Qc()=AK(tc()+td)kk-tR Qc() 外墙传热引起的逐时冷负荷，W； A 外墙的面积，m2； K 外墙的传热系数4，W/(m2 )，由文献1查取； tR 室内计算温度，； tc() 外墙和屋面冷负荷计算温度的逐时值，；td 地点修正值，由暖通空调附录2-6查取； k 吸收系数修正值，取k=0.97； k 外表面换热系数修正值，取k=0.94；表3.1南外墙逐时冷负荷时间91011121314151617181920tc()34.233.933.533.232.932.832.933.133.433.934.434.9t d-0.8K a0.97K p0.94t,c()30.430.229.829.529.329.229.329.529.730.230.631.1t R 26t4.44.23.83.53.33.23.33.53.7.4.24.65.1K0.92A22.32Qc()91.5 8678.472.767.965.367.170.976.585.995.2104.6南外墙的最大冷负荷出现在晚上八点。3.3南外窗冷负荷3.3.1 南外窗瞬时传热冷负荷Qc() = cw Kw Aw ( tc() + td tR) 式中 Qc() 外玻璃窗瞬变传热引起的冷负荷，W； Kw 外玻璃窗传热系数，W/(m2 )，由暖通空调附录2-7和附录2-8查得； Aw 窗口面积，； tc() 外玻璃窗的冷负荷温度的逐时值，由暖通空调附录2-10查得； cw 玻璃窗传热系数的修正值；由暖通空调附录2-9查得； td 地点修正值，由暖通空调附录2-11查得； 根据a i = 8.7 w/(k)，a o=18.62w/(k)，由文献4查得K=3w(/k),对金属框双层窗应乘1.2的修正系数。玻璃窗冷负荷计算温度也查文献4T c（t）表3.2 南外窗瞬时传热冷负荷时间91011121314151617181920tc()27.92929.930.831.531.932.232.23231.630.829.9t d126.92828.929.830.530.931.231.23130.629.8 28.9t R26t-0.111.92.853.3.94.24.243.62.81.9Kw3.6A w14.04Qc()45101146.192227247262262252232192146南外窗瞬时传热冷负荷的最大值出现在16:00，最大值为262.8W。3.3.2南外窗日射得热冷负荷* Aw* Cs* Ci* Djmax*式中 有效面积系数，由暖通空调附录2-15查得； Aw 窗口面积，m2； Cs 窗玻璃的遮阳系数，由暖通空调附录2-13查得； Ci 窗内遮阳设施的遮阳系数，由暖通空调附录2-14查得； Djmax 日射得热因数，由暖通空调附录2-12查得； 窗玻璃冷负荷系数，无因次，由暖通空调附录2-17查得。（由附录2-15查得双层钢窗有效面积系数Ca=0.75,由附录2-13查得遮挡系数Cs=0.516，由附录2-14查得遮阳系数Ci=0.5,再由附录2-12查得纬度30时，北向日射得热因数最大值=174W/，再由2-17查得北区有内遮阳的玻璃窗冷负荷系数逐时值CLQ）。由以上公式计算逐时进入玻璃日射得热引起的冷负荷，列入下表中：表3.3南外窗日射得热引起的冷负荷时间91011121314151617181920CLQ0.40.580.720.840.80.620.450.320.240.160.10.09174Cc,s0.516A w10.53Qc()3785486807947565864253022271519485南外窗日射得热引起的冷负荷最大值出现在12:00，最大值为794.16w3.4西外墙冷负荷西外墙的冷负荷计算方法同南外墙。表3.5西外墙逐时冷负荷时间91011121314151617181920tc()37.336.836.335.935.535.234.934.834.834.935.335.8td0.5K a0.97K p0.94T c（t）34.53433.633.232.832.632.332.232.232.332.633.1t R26t8.58.7.67.26.86.66.36.26.26.36.67.1K0.92A8.64Qc()67.363.760575452505050505356西外墙冷负荷最大值出现在早上9:00，因为选用的是型外墙，型外墙西向的。逐时计算温度的值导致外墙冷负荷出现在早上9：00。3.5西外窗冷负荷3.5.1西外窗瞬时传热冷负荷西外窗瞬时传热计算方法同南外窗计算方法。表3.6西外窗瞬时传热冷负荷时间91011121314151617181920tc()27.92929.930.831.531.932.232.23231.630.829.9td126.92828.929.830.530.931.231.23130.629.8 28.9t R26t0.922.63.84.54.95.25.254.63.82.9K w3.6A w20.77Qc()67.3149.5216.82833636639389374344284217由上表可知，西外窗瞬时传热冷负荷最大值出现在16:00，最大值为388.8W。3.5.2西外窗日射得热冷负荷西外窗日射得热计算方法同南外窗日射得热计算方法。表3.7 西外窗日射得热冷负荷时间91011121314151617181920CLQ0.170.180.190.20.340.560.720.830.770.530.110.1Dj,max539Cc,s0.516A w15.58Qc()736780823866147324263119359633362296476433由上表知，西外窗日射得热最大值出现在16：00，最大值3596.53W。3.6人员散热引起的冷负荷办公室属极轻劳动，查表知，当室温为26时，每人散发的显热和潜热量分别为60.5W和773.3W，由文献4查取群集系数为0.93，由附录2-23查得人体显热散热冷负荷系数逐时值（注意：9:00为人体进入室内后的第一个小时数）人员显热散热引起的冷负荷计算式为：Qc(t)=qs* n* *Clq Qc(t)人体显热散热形成的逐时冷负荷，W；qs不同室温和劳动性质成年男子显热散热量，W；n室内全部人数；群集系数；Clq 人体显热散热冷负荷系数，计算时应注意其值为人员进入房间时算起到计算时刻的时间；人体潜热散热引起的冷负荷计算公式：Qc=ql*n*Qc人体潜热散热形成的冷负荷，W；ql不同室温和劳动性质成年男子潜热散热量，W；n室内全部人数；群集系数；查得群集系数=0.93表3.8 人员散热引起的负荷时间9101112131415161718:00CLQ0.530.620.690.740.770.80.830.850.870.89qs60.5n200.93Qc()596697. 776 833866900 934956979 1001.5ql73.3Qc1363.38合计1960206121402196223022642297232023422364.90由上表知，人体散热引起的冷负荷最大值出现在18:00，最大值为2364.9W。人体显热散热冷负荷系数随人员在室内停留的时间的增加而增大，故冷负荷出现在18:00合理。3.7照明负荷荧光灯 Qc() = 1000 n1 n2 N CLQ 式中 N 照明灯具所需功率，W； n1镇流器消耗功率稀疏，明装时，n1=1.2，暗装时，n1=1.0； n2灯罩隔热系数，灯罩有通风孔时，n2=0.50.6；无通风孔时，n2=0.60.8； CLQ照明散热冷负荷系数，由暖通空调附录2-22查得。表4.9照明负荷时间9101112131415161718CLQ0.90.910.930.930.940.950.950.950.960.96n11.21.21.21.21.21.21.21.21.21.2n20.80.80.80.80.80.80.80.80.80.8N200200200200200200200200200200Qc()173175178178180182182182184184照明负荷最大值出现在18：00，最大值为184.32w。3.8设备冷负荷设备的显热散热冷负荷系数由文献4查得。在表中找出设备连续使用10小时时对应的系数。冷负荷的计算公式： =_设备和用具显热形成的冷负荷，W；_设备和用具的实际散热量，W；_设备和用具显热散热冷负荷系数，由暖通空调附录2-20查得。表.设备冷负荷时间9101112131415161718散热冷负荷系数0.330.460.550.620.680.720.760.790.810.84面积80.1880.1880.1880.1880.1880.1880.1880.1880.1880.18单位面积负荷20202020202020202020电动机负荷系数1111111111同时使用系数0.80.80.80.80.80.80.80.80.80.8Q423590705.795.872923.975101310391078设备冷负荷最大值出现在18:00，最大值为1078W。3.9新风负荷夏季空调新风冷负荷按下式计算Qc.0=M0(h0-hr)QC,0夏季新风冷负荷，KW；M0新风量；h0室外空气焓值；hr室内空气焓值；Q=ma*(h0-hr)=1.2*30/3600*20*(90-61.5)=5.7KW 内维护结构冷负荷：内围护结构的传热系数,W/(m2)；内围护结构的面积，；夏季空调室外计算日平均温度，；附加温升；内墙及内门的附加温升均取3，计算如下：内墙的冷负荷：Q=1.18*（9.71*3.6-0.9*2.1）*（30.4+3-26）=288.73w内门冷负荷：Q=2.5*0.9*2.1*(30.4+3-26)=33.1w表3.11 401房间逐时冷负荷汇总各分项逐时冷负荷汇总表时间91011121314151617181920外墙159 150 138 130 121 117 117 120 126 136 148 161 外窗1228 1579 1867 2137 2794 3627 4197 4551 4190 3024 1047 882 内墙289 289 289 289 289 289 289 289 289 289 289 289 内门30 30 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 小计1705 2047 2328 2589 3237 4066 4636 4993 4638 3482 1517 1365 照明173 175 179 179 180 182 182 182 184 184 0 0 人体1994 2090 2164 2217 2249 2280 2312 2333 2355 2376 0 0 新风5700 5700 5700 5700 5700 5700 5700 5700 5700 5700 0 0 设备423 590 706 795 872 924 975 1013 1039 1078 0 0 合计9995 10602 11076 11479 12238 13152 13805 14222 13916 12820 1517 1365 由汇总表知，房间最大冷负荷出现在16：00，最大值为14221.83W。.- 15 -4 划分空调系统及确定空调方案 4 划分空调系统及确定空调方案 4.1 空调系统的划分原则空调管路系统的环路划分应该遵循满足空调的要求、节能、运行管理方便、节省管材等原则，按照建筑物的不同使用功能、不同的使用时间、不同的负荷运行、不同的平面图布置和不同的建筑层数正确划分空调管路系统的环路。在本设计中，空调管路系统的环路划分原则应依据使用功能来划分，本工程为办公楼，各房间功能、用途、性质，基本相同。表4.1 空调管路系统的划分原则序号依据划分原则1负荷特性根据建筑不同的朝向划分不同的环路根据内区与外区负荷划分不同的环路根据室内热湿比大小，将相同或接近的房间划分为一个系统或环路 2使用功能按房间的功能、用途、性质，将基本相同的者划分为一个区域或组成一个系统按使用时间的不同进行划分，将使用时间相同或相近的房间划分为一个系统或环路3空调房间的布置根据平面位置的不同进行分区设置4建筑层数在高层建筑中，根据设备、管路、附件等的承压能力，水系统按竖向分区，以减少系统内的设备承压为了使用灵活，也可按竖向将若干层组合成一个系统，分别设置管路系统高层建筑中，通常在公共部分与标准层之间设置转化层；因此，设计中空调管路系统也常以转化层进行竖向分区4.2空调系统的确定空调系统一般由空气处理设备和空气分配设备组成，根据需要，它可组成许多不同形状的系统，在工程上，应考虑建筑物的性质和用途，热湿负荷的特点，温室度调节和控制要求，空调机房的面积和布置，初投资和运行费用等多方面的因素，选定合理的空调系统。由于该办公楼的使用性质和使用功能在整体上是一致的，所以在本设计中，办公楼采用风机盘管加新风系统。本工程一号楼为主体，二、三号楼为裙房，主体与裙房都是独立的主体，故采用三个空气水系统，分别承担各栋的负荷。对于风机盘管加新风系统5，空气处理方式有以下几种：a)新风冷却去湿处理到低于室内的含湿量，承担室内的湿负荷及部分显热冷负荷；b)新风经除湿后承担室内湿负荷，风机盘管承担室内显热冷负荷；c)新风冷却去湿处理到室内空气的焓值，而风机盘管承担室内人员、设备冷负荷和建筑围护结构冷负荷。由于本系统采用风机盘管加新风系统供给室内新风，即把新风处理到室内状态的等焓线，不承担室内冷负荷方案。这种方案提高了该系统的调节和运转的灵活性。每层设一个新风机组，将新风用风管送至各个房间，风机盘管负责处理回风负荷。- 17 -5 空调系统的选择计算 5 空调系统的选择计算5.1风机盘管加新风系统选型计算一号楼401房间为例，房间的负除去新风负荷为：Q=14221.83-5700=8521.83=8.523KW湿负荷=新风湿负荷+人体湿负荷新风湿负荷=新风量室内外含湿量差；人体湿负荷 -人体散湿量，/s；-成年男子的小时散湿量,g/h；-室内全部人数；-群集系数；新风湿负荷=600*1.2/3600*(21.9-11.7)=2.04/h人体湿负荷=0.278*20*0.93*73.3*=379 /s 由于人体湿负荷很小，可忽略不计。=8.523*3600/2.04=15040室内空气计算温度=26，相对湿度55，室外干球温度=34.6，相对湿度为62.1，该房间室内人员20人，总新风量为6003/h。其焓湿图如下：图5.1风机盘管处理焓湿图查焓湿图可得: 风机盘管的风量： G=2157m/h =2157-600=1557 m/h 新风比= =38.53风机盘管冷量:=1557*(56-43.3)*1000/3600=5492.75W=5.492KW同理可算出其他房间的空气处理过程。根据风机盘管的冷量和风量可对风机盘管进行选型。本工程选用特灵6的风机盘管。40