南京市某办公楼空调系统设计.docx

青岛农业大学
毕 业 论 文（设计）

题 目： 南京市某办公楼空调系统设计

毕业论文（设计）诚信声明

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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

南京市某办公楼空调系统设计

建筑环境与设备工程专业 倪建聪

指导教师 崔专

摘要：本设计是南京市某办公楼舒适性空调系统设计。建筑面积为4114.4m2，建筑物高度为19.5m，建筑共有六层， 全部为地上建筑。从第一层到第五层主要是职员和经理的办公室，此外 还包括会议室、值班室、储藏室等，第六层为阁楼。根据此办公楼空调系统功能的要求，本次建筑需要提供详细的夏季冷负荷。在比较了各种方案的可行性及水系统形式后，该办公楼的设计一楼采用全空气系统系统，其他楼层取用风机盘管加独立新风系统，水系统采用双管闭式异程供水方式。根据夏季空调计算的冷负荷依次选择机组、末端设备、新风机组、风口尺寸。
关键词：办公楼，全空气系统，风机盘管加新风系统。

A Nanjing Office Building HVAC System Design
Student majoring in Architectural Environment and Equipment Engineering
Congjian Ni
Tutor Name Cuizhuan
Abstract：This design is a Nanjng office building comfort air conditioning system design. Construction area 4114.4 ㎡, building height of 19.5 m, building a total of six floors, all building to the ground. From the first floor to the fifth floor mainly staff and the manager's office, in addition also includes the conference room, office, storage, etc., the sixth layer to the attic. According to the requirements of this office building air conditioning system function, the construction will need to provide details of the cooling load in summer. In comparing the feasibility of various options and water system, the design of office building on the first floor adopts the whole system, air system other floors access fan-coil unit plus fresh air system independently, water system adopts double tube closed process water supply way. Calculated according to the summer air conditioning cooling load, in turn, select units, terminal equipment, fresh air units, and the size.
The key words: office building, the entire air system, fan coil plus fresh air system.

目录
摘要 I
Abstract II
第一章 工程基本情况 1
1.1工程概况 1
1.2气象参数 1
1.2.1 室外参数 1
1.2.2 室内设计参数 1
1.2.3 土建参数 2
第二章 负荷计算 3
2.1 负荷计算基本公式 3
2.1.1 外墙和屋面瞬变传热的冷负荷 3
2.1.2 内围护冷负荷 4
2.1.3 外窗玻璃瞬变传导得热形成的冷负荷 4
2.1.4 玻璃窗日射得热形成的冷负荷 4
2.1.5 设备散热冷负荷 5
2.1.6 灯光照明散热形成的冷负荷 5
2.1.7 人体散热形成的冷负荷 5
2.1.8空调新风冷负荷 6
2.2 夏季冷负荷计算 7
第三章 风量的计算 11
3.1夏季工况分析 11
3.1.1 一次回风风量计算 12
3.2.2夏季风机盘管系统计算 12
第四章空调方案确定和设备选型 14
4.1 空调系统的分类方案确定 14
4.1.1风机盘管加独立新风空调系统具有以下优点： 14
4.1.2 全空气系统的优点： 14
4.2 风机盘管的选取 15
第五章 房间的气流组织计算 17
5.1 气流组织计算 17
5.2风口布置 18
5.3风管设计 19
5.3.1 风管计算步骤 19
第六章空气调节水系统的设计计算 22
6.1空调水系统的选择 22
6-2冷凝水管管径的确定 33
6-3阻力平衡 33
第七章新风机组的选型 33
第八章空调系统的消声，保温和防腐等 34
总 结 35
参考文献 36
毕业设计图纸目录 37

IV

第一章 工程基本情况
1.1工程概况
本次设计为南京市某办公楼空调系统设计，此次设计为办公室夏季舒适性空调设计建筑面积4114.4m2，建筑高度19.5m，地上建筑六层，其中第六层为阁楼。一层采用全空气一次回风系统，二到五层采用风机盘管加独立新风系统。
1.2气象参数
12.1 室外参数

维度：32º00′
海拔高度：8.9m
冬季大气压力102.55kPa
夏季大气压力100.43kPa
夏季空调室外干球温度34.80℃
夏季空调室外湿球温度28.10℃
夏季空调日平均温度31.20℃
夏季室外平均风速2.60m/s
夏季空调大气透明度等级5
夏季大气压100430 Pa

1.2.2 室内设计参数

室内空调设计参数的确定有两点：一是满足空调房间使用功能对舒适性的要求，夏季空调室内的干球温度应采用22~28℃，人员长期逗留的建筑按相应的取最大值，夏季的相对湿度在40℅~60％空调冷风流速不应过高，否则会有不适的感觉，一般≤0.3m/s；二是要考虑地区、经济条件和节能要求等因素，空调设计噪声要维持在一定的标准范围，洁净度要求高的建筑安装有效的过滤器，换气次数按空间环境算得。
表2-1 夏季人员长期逗留区域室内设计参数
热舒适度等级Ⅰ级
（0≤PMV≤0.5，
PPD≤10％)
温度：应采用24~26℃；
相对湿度：应采用40％~60％
风速：不应大于0.25m/s
热舒适度等级Ⅱ级
（－1＜PMV＜0.5,
PPD≤27％)
温度：应采用26~28℃
相对湿度：不应大于70％
风速：不应大于0.3 m/s

表2-2 办公用房室内温度、湿度的设计参数
夏季
新鲜空气量
噪声标准
房间类型
温度/℃
湿度/%
m3/h•人
db(A)
办公室
27
<27
30
40
会议室
27
<27
30
40
休闲区
27
<27
30
50

1.2.3 土建参数

外墙参数：本建筑墙体为加气混凝土切块，传热系数为0.928，热惰性指标4.408，热阴0.918，射吸收率0.7。外墙为乳白色仿石材料，起装饰作用，黄色防水油漆涂刷墙体为勒脚
外窗参数：选择6mm厚度的单片钢化玻璃，尺寸为2100×2100 1500×2100 1800×2100 1500×1800 2400×2400 1800×2100 ，传热系数K=2.6 W/(㎡·K),遮阳系数Cs=0.83，地点修正系数：南面xd = 0.80，北面 xd =1.05，东面和西面xd = 0.95，东南和西南0.87，东北和西北1.05。
第二章 负荷计算
2.1 负荷计算基本公式
相邻房间提供供冷时内墙、内窗、地板等温度差<3℃时，不用计算冷负荷。所以负荷计算时，室温基数差<3℃ 的都不用考虑楼板和内墙的传热。

2.1.1 外墙和屋面瞬变传热的冷负荷

根据《实用供热空调设计手册》得，在日射和室外气温综合作用下，外墙和屋面瞬变传热引起的逐时冷负荷可按式2.1计算。
QC(τ)CL=KF(Tτ-ε+∆-tn) （公式2.1）
式中 ：QC（τ）——外墙和屋面瞬变传热引起的逐时冷负荷，W；
计算时间——h，温度波传到内表面的时间延迟；
K——围护结构传热系数，W/( m2·K) ；
F——围护结构计算面积，m2；
Tτ-ε——作用时刻下，围护结构的冷负荷计算温度，简称冷负荷温度，℃；
∆——负荷温度地点修正值，℃，+1；
tn——室内设计温度，℃：
tc(τ)——外墙和屋面的逐时冷负荷计算温度的逐时值，℃ 。

2.1.2 内围护冷负荷

由于相邻空间通风良好，临室发热量很少，仅由于温差形成内维护冷负荷，这部分可视为稳定传热根据参看资料查得计算公式2.2。
Q=AiF(tw-tn) （公式2.2）
式中： Ki——维护结构传热系数，W/(m2·℃)；
F——围护结构计算面积，m2：
tw——夏季空调室外计算日平均温度，℃；
tn——室内计算温度℃；

2.1.3 外窗玻璃瞬变传导得热形成的冷负荷

表2-1 设计门窗尺寸表
类型
设计编号
洞口尺寸（mm）
数量
1-6层
合计
门
M-1
3600×2400
1
1
M-2
1800×2400
2×4+3=11
11
M-3
1200×2400
16×6=90
90
窗
C-1
2100×2100
18×5=90
90
C-2
1500×2100
2×5=10
10
C-3
1800×2100
7×4=28
28
C-4
1500×1800
1×5=5
5
C-5
2400×2400
1×5=5
5
C-6
1800×2100
3×4=12
12
玻璃窗在室内外温差作用下瞬变得热的冷负荷按式2.3计算
Qz=KF(tw-tn) 公式（2-3）
式中：QC（τ）——外窗玻璃瞬变传热引起的冷负荷，W；
K——窗玻璃的传热系数，W/（m2·℃)；
F——窗的计算面积，m2；
tw——外窗传热逐时冷负荷计算温度，℃；
tn——室内计算温度℃。
表2-2 南京市外窗传热逐时冷负荷计算温度tc(τ) 单位℃

时间

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

南京

30.1

30.9

31.6

32.3

32.9

33.5

33.8

33.8

33.7

33.5

33.0

2.1.4 玻璃窗日射得热形成的冷负荷

透过玻璃窗进入室内的日射得热形成的逐时冷负荷按式2.4计算
Qz =XgXdXzJnF （公式2.4）
式中：Xg——有效面积系数；
Xd——地点修正系数；
Xz——窗内遮阳系数：
Aw——玻璃窗的面积㎡
Jn——窗玻璃冷负荷系数，无因此。

2.1.5 设备散热冷负荷

Q=Fqf （公式2.5 ）
式中：F——空调区面积，m2。
qf ——电器设备功率密度，W/m2
表2-3建筑物设备功率密度
建筑类别
房间类别
功率密度
/(W/m2)

办公建筑
普通办公室
20
高档办公室
13
会议室
5
走廊
0
其他
5

2.1.6 灯光照明散热形成的冷负荷

白炽灯散热形成的冷负荷按照式2.6计算。
QT=1000n1n2Xn-τ （ 公式2-6）
式中： n1 ——镇流器消耗功率系数，明装时取 n1 =1.2，暗装时取n1 =1.0；
Xn-τ ——τ-T时刻灯具显热散热的冷负荷

2.1.7 人体散热形成的冷负荷

人体显热散热引起的冷负荷按2.7计算公式：
Qz =φnq1Xτ-T （公式2.7）
式中：q1 ——不同室温和劳动性质时一名成年男子小时显热量W；
n—— 空调区域总人数；
φ—— 群集系数
Xτ-T——从人员进入空调区域算起的人体嫌热散热的冷负系数

2.1.8空调新风冷负荷

新风冷负荷（夏季）按下式计算
QC.O=MO（ho-hR） （公式2.9）
式中：MO——新风量
ho——室外焓值KJ/Kg
hR——室内焓值 KJ/Kg
每个房间的最小新风量根据表2-4选择
表2-4不同人员密度下的最小新风量

建筑对象
人员密度PF（人/m22)下的最小新风量
PF≤0.4
0.41.0
影剧院
13
10
9
音乐厅
13
10
9
商场
17
15
14
超市
17
15
14
多功能厅
13
10
9
宴会厅
25
18
15
餐厅
25
18
15
体育馆
17
15
14
健身房
40
37
36
图书馆
17
11
10
教室
26
20
19
2.2 夏季冷负荷计算
由于本次设计为办公舒适性空调，相邻房间设计温度一样，负荷计算时不考虑相互间的传热，内墙的冷负荷可以忽略。房间2001的围护结构负荷计算如下：
南外墙总面积：F= 3.6×3.3-2.1×2.1=11.88-4.4=7.48m2
南外窗总面积：F=2.1×2.1=4.41m2
西外墙总面积：F=6.9×3.3=22.77m2
由资料查的外墙系数K=0.92(W/m2.K),按公式2.1计算外墙的逐时冷负荷值
表2-5房间2001各项冷负荷
负荷源
逐时负荷值
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
房间参数
面积
23.9m2
高度

3.3m
室内温度
25.0℃
相对湿度
55%

人体
5人
照明
359W
设备
480W
新风
150.00m3/h
人体
显热
6
6
232.6
247.5
256.4
262.4
265.4
271.3
274.3
146.1.
50.7
38.8
32.8
全热
187.1
187.1
413.7
428.6
437.5
443.5
446.5
452.4
455.4
327.2
231.8
219.9
213.9
湿负荷
0.27
0.27
0.27
0.27
0.27
0.27
0.27
0.27
0.27
0.27
0.27
0.27
0.27
照明
负荷值
20.6
20.6
230.6
244.4
254.7
261.6
271.9
278.8
285.7
289.7
99.8
89.5
79.2
西外墙
基本
长
6.90m
高
3.30m
面积
22.77
传热系数
0.92(W/㎡·K)

负荷
145
127.8
116.3
108.6
108.6
112.5
122
135.4
158.4
192.9
238.9
288.7
336.6
南外墙
基本
长
3.6m
高
3.3m
面积
7,48
传热系数
0.92(W/㎡·K)

负荷
24.9
21.2
18.7
18.7
21.8
28.1
37.5
48.8
61.4
72.1
80.3
85.3
87.2
南外窗
基本
长
2.10m
高
2.10m
面积
4.41
传热系数
2.6(W/㎡·K)

负荷
140.7
213.4
335.9
471.4
546.7
612.5
504.7
332.7
257.2
204.4
148.1
100.9
90.6
新风
显热
464.6
464.6
464.6
464.6
464.6
464.6
464.6
464.6
464.6
464.6
464.6
464.6
464.6
全热
1786.9
1786.9
1786.9
1786.9
1786.9
1786.9
1786.9
1786.9
1786.9
1786.9
1786.9
1786.9
1786.9
湿负荷
1.83
1.83
1.83
1.83
1.83
1.83
1.83
1.83
1.83
1.83
1.83
1.83
1.83
冷负荷(W)
538.7
588.3
11462
1309.5
1413.4
1507.5
1437.1
1308.4
1284.6
1158.6
863.9
847.6
870.8
新风冷负荷
1786.9
1786.9
1786.9
1786.9
1786.9
1786.9
1786.9
1786.9
1786.9
1786.9
1786.9
1786.9
1786.9
总冷负荷
2325.6
2375.1
2933.1
3096.4
3200.3
3294.4
3244
3095.4
3071.4
2945.5
2650.8
2634.5
2657.7
湿负荷
0.27
0.27
0.27
0.27
0.27
0.27
0.27
0.27
0.27
0.27
0.27
0.27
0.27
新风湿负
1.83
1.83
1.83
1.83
1.83
1.83
1.83
1.83
1.83
1.83
1.83
1.83
1.83
总湿负荷
2.1
2.1
2.1
2.1
2.1
2.1
2.1
2.1
2.1
2.1
2.1
2.1
2.1
冷指标
21.8
24
47.8
54.3
58.6
62.5
59.4
53.9
52.8
47.3

34.8
33.9
34.6
新风冷指
74.8
74.8
74.8
74.8
74.8
74.8
74.8
74.8
74.8
74.8
74.8
74.8
74.8
总冷指标
96.6
98.8
122.2
129
133.4
137.2
134.2
128.7
127.5
122.1
109.5
108.6
109.4
总湿指标
0.09
0.09
0.09
0.09
0.09
0.09
0.09
0.09
0.09
0.09
0.09
0.09
0.09

表2-6各个房间最大时刻的各项负荷值
工程负荷最大值时刻(14点)的各项负荷值

房间
房间面积
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
房间最大负荷
m2
W
W
kg/h
kg/h
W/m2
W/m2
kg/hm2
m3/h
W
1001
[灵活式办公区域]

481.9

5681.2

28772.6

32.56

28.4

118

59.7

0.07

2400

59369.55
1002
[餐厅]
121
21936.7
14386.3
16.28
14.2
181.3
118.9
0.13
1200
24093.4
2001
[职员办公室]
23.9
3280.1
1786.9
2.1
1.8
137.2
74.8
0.09
150
3280.15
2002
[职员办公室]
23.9
3136.4
1786.9
2.1
1.8
131.2
74.8
0.09
150
3148.32
2003
[职员办公室]
23.3
3160.4
1786.9
2.1
1.8
135.6
76.7
0.09
150
3160.4
2004
[职员办公室]
23.3

3016.7
1786.9
2.1
1.8
129.5
76.7
0.09
150
3018.67
2005
[职员办公室]
23.3
3160.4
1786.9
2.1
1.8
135.6
76.7
0.09
150
3160.4
2006
[职员办公室]
23.3
3016.7
1786.9
2.1
1.8
129.5
76.7
0.09
150
3018.67
2007
[休闲区]
48.1
1540.1
714.8
0.84
0.7
32
14.9
0.02
60
1670.31
2008[办公室]
47.9
2956.5
1191.3
1.33
1.2
61.7
24.9
0.03
100
2956.55
2009[总经理办公室]
97.1
5551.5
1429.5
1.68
1.5
57.2
14.7
0.02
120
5551.47
2010
[小会议室]
58.9
11590.1
8219.7
9.65
8.4
196.8
139.6
0.16
690
12429.31
2011
[小会议室]
59
11608.8
8219.7
9.65
8.4
196.8
139.3
0.16
690
12456.68
3001
[职员办公室]
23.9
3280.1
1786.9
2.1
1.8
137.2
74.8
0.09
150
3280.15
3002
[职员办公室]
23.9
3136.4
1786.9
2.1
1.8
131.2
74.8
0.09
150
3148.32
3003
[职员办公室]
23.3
3160.4
1786.9
2.1
1.8
135.6
76.7
0.09
150
3160.4
3004
[职员办公室]
23.3
3016.7
1786.9
2.1
1.8
129.5
76.7
0.09
150
3018.67
3005
[职员办公室]
23.3
3160.4
1786.9
2.1
1.8
135.6
76.7
0.09
150
3160.4
3006
[职员办公室]
23.3
3160.4
1786.9
2.1
1.8
135.6
76.7
0.09
150
3160.4
3007[休闲区]
48.2
1541.4
714.8
0.84
0.7
32
14.8
0.02
60
1671.93
3008[副经理办公室]
47.9
2957
1191.3
1.33
1.2
61.7
24.9
0.03
100
2956.96
3009
[职员办公室]
23.3
3204.7
1786.9
2.1
1.8
137.5
76.7
0.09
150
3204.73
3010
[职员办公室]
23.3
3204.7
1786.9
2.1
1.8
137.5
76.7
0.09
150
3204.73
3011
[职员办公室]
23.3
3204.7
1786.9
2.1
1.8
137.5
76.7
0.09
150
3204.73
3012
[职员办公室]
23.3
3204.7
1786.9
2.1
1.8
137.5
76.7
0.09
150
3204.73
3013[大型景观办公室]
120
16311.4
10721.3
12.59
11
135.9
89.3
0.1
900
18009.46
4001
[职员办公室]
23.9
3280.1
1786.9
2.1
1.8
137.2
74.8
0.09
150
3280.15
4002
[职员办公室]
23.9
3136.4
1786.9
2.1
1.8
131.2
74.8
0.09
150
3148.32

4003
[职员办公室]
23.3
3160.4
1786.9
2.1
1.8
135.6
76.7
0.09
150
3160.4
4004
[职员办公室]
23.3
3160.4
1786.9
2.1
1.8
135.6
76.7
0.09
150
3160.4
4005
[职员办公室]
23.3
3160.4
1786.9
2.1
1.8
135.6
76.7
0.09
150
3160.4
4006
[职员办公室]
23.3
3016.7
1786.9
2.1
1.8
129.5
76.7
0.09
150
3018.67
4007[休闲区]
48.2
1541.4
714.8
0.84
0.7
32
14.8
0.02
60
1671.93
4008[副经理办公室]
48
2958.1
1191.3
1.33
1.2
61.6
24.8
0.03
100
2958.06
4009
[职员办公室]
23.3
3160.4
1786.9
2.1
1.8
135.6
76.7
0.09
150
3160.4
4010
[职员办公室]
23.3
3160.4
1786.9
2.1
1.8
135.6
76.7
0.09
150
3160.4
4011
[职员办公室]
23.3
3160.4
1786.9
2.1
1.8
135.6
76.7
0.09
150
3160.4
4012
[职员办公室]
23.3
3160.4
1786.9
2.1
1.8
135.6
76.7
0.09
150
3160.4
4013[大型景观办公室]
120.1
16312.5
10721.3
12.59
11
135.8
89.3
0.1
900
18010.42
5001
[职员办公室]
23.9
3280.1
17869
2.1
1.8
137.2
74.8
0.09
150
3280.15
5002
[职员办公室]
24
3583.6
2144.3
2.52
2.2
149.3
89.3
0.1
180
3596.13
5003
[职员办公室]
23.3
3160.4
1786.9
2.1
1.8
135.6
76.7
0.09
150
3160.4
5004
[职员办公室]
23.3
3016.7
1786.9
2.1
1.8
129.5
76.7
0.09
150
3018.67
5005
[职员办公室]
23.3
3160.4
1786.9
2.1
1.8
135.6
76.7
0.09
150
3160.4
5006
[职员办公室]
23.3
3016.7
1786.9
2.1
1.8
129.5
76.7
0.09
150
3018.67
5007
[休闲区]
48.2
1541.4
714.8
0.84
0.7
32
14.8
0.02
60
1671.93
5008[副经理办公室]
47.9
2767.9
714.8
0.84
0.7
57.8
14.9
0.02
60
2767.89
5009
[职员办公室]
23.3
3160.4
1786.9
2.1
1.8
135.6
76.7
0.09
150
3160.4
5010
[职员办公室]
23.3
3160.4
1786.9
2.1
1.8
135.6
76.7
0.09
150
3160.4
5011
[职员办公室]
23.3
3160.4
1786.9
2.1
1.8
135.6
76.7
0.09
150
3160.4
5012
[职员办公室]
23.3
3016.7
1786.9
2.1
1.8
129.5
76.7
0.09
150
3018.67
5013
[职员办公室]
23.3
3160.4
1786.9
2.1
1.8
135.6
76.7
0.09
150
3160.4

第三章 风量的计算
3.1夏季工况分析
3.1.1 一次回风风量计算

计算完办公楼各个房间的夏季冷负荷之后，接着计算一次回风，风机盘管加新风的送风量，回风量和FCU冷量。由于本办公楼设计采用两套系统，送风量的确定根据焓湿图来确定，为下一步确定风机盘管的型号做准备。
夏季全空气一次回风:以一楼大厅为例，根据室内空调温度tN=20℃,相对湿度∅=82.4％，在焓湿图标记此点，在根据tW=29.3℃,湿度∅