同济大学暖通毕业设计-上海市某办公楼空调系统（独立新风）设计说明书.docx

1、 上海市某办公楼空调系统（独立新风）设计说明书 目 录 1 工程概况与设计思想 . 1 1.1 工程概况 . 1 1.2 建筑特点分析 . 1 1.3 设计思想 . 1 2 负荷计算 . 3 2.1 室外设计参数 . 3 2.2 室内设计参数 . 3 2.3 围护结构选取 . 4 2.3.1 外墙和屋面 . 4 2.3.2 外窗 . 5 2.3.3 内墙和地板 . 6 2.3.4 围护结构汇总 . 6 2.4 负荷计算方法 . 7 2.4.1 冷负荷 . 7 2.4.2 热负荷 . 9 2.4.3 冬季室内得热量说明 . 10 2.5 负荷计算示例 . 10 2.5.1 冷负荷计算 . 11

2、2.5.2 热负荷计算 . 14 2.5.3 鸿业负荷软件计算结果 . 14 2.5.4 手工计算与鸿业负荷计算软件结果对比 . 15 2.6 整栋建筑负荷汇总 . 16 3 全年动态负荷模拟 . 17 3.1 输入参数 . 17 3.1.1 围护结构 . 17 3.1.2 室内空调参数 . 17 3.2 模拟结果 . 17 3.3 结果分析 . 18 3.3.1 关于冬季冷负荷 . 18 3.3.2 关于过 渡季异常负荷 . 19 上海市某办公楼空调系统（独立新风）设计说明书 3.3.3 与鸿业计算结果对比 . 19 3.4 空调季 . 20 3.5 负荷统计 . 21 4 新风热回收 .

3、22 4.1 文献综述 . 22 4.2 热回收可行性分析 . 22 4.2.1 方法 . 22 4.2.2 上海室外空气焓值 . 23 4.2.3 设备选型 . 23 4.2.4 设计工况下静态热回收率 . 23 4.2.5 动态热回收技术经济分析 . 24 5 空气处理过程 . 30 5.1 综述 . 30 5.2 保冷计算 . 31 5.2.1 防结露厚度 . 32 5.2.2 经济厚度 . 32 5.3 温升计算 . 33 5.3.1 风机得热 . 33 5.3.2 风管得热 . 34 5.4 干盘管选型示例 . 34 5.5 新风机组选型计算 . 36 5.5.1 功能段 . 36

4、5.5.2 表冷器计算 . 37 5.6 计算结果汇总 . 38 6 冷热源方案对比 . 39 6.1 可利用资源 . 39 6.2 方案初选 . 39 6.3 技术比较 . 39 6.4 经济性比较 . 40 6.4.1 评价方法 . 40 6.4.2 地源热泵 +冷却塔 . 41 6.4.3 风冷热泵 . 44 6.4.4 常规冷水机组 +燃气锅炉 . 46 上海市某办公楼空调系统（独立新风）设计说明书 6.4.5 直燃式溴化锂吸收式冷热水机组 . 48 6.4.6 常规冷机 +冰蓄冷 +燃气锅炉 . 49 6.4.7 冷热源方案确定 . 51 7 冷热源设计 . 54 7.1 蓄冷率确定

5、 . 54 7.2 系统形式确定 . 56 7.3 设备选型 . 57 7.4 运行控制 . 62 8 风系统设计 . 63 8.1 风管 . 63 8.2 风机 . 63 8.3 气流组织 . 64 8.4 CFD 模拟 . 64 8.4.1 物理模型 . 64 8.4.2 数学模型 . 65 8.4.3 模拟结果 . 66 8.5 BIM 建模 . 66 9 水系统设计 . 68 9.1 水系统形式 . 68 9.1.1 干盘管水系统 . 68 9.1.2 冰蓄冷系统 . 68 9.2 空调冷热水温度与水力计算 . 68 9.3 水泵 . 69 10 通风及防排烟设计 . 73 10.1

6、通风 . 73 10.1.1 厕所 . 73 10.1.2 强弱电间 . 74 10.2 防排烟设计要点 . 74 10.3 机械防烟（加压送风） . 76 10.3.1 综述 . 76 10.3.2 防烟楼梯间 1 及其前室 . 77 10.3.3 防烟楼梯间 2 . 78 10.3.4 合用前室 . 79 上海市某办公楼空调系统（独立新风）设计说明书 10.4 机械排烟 . 80 参考文献 . 81 上海市某办公楼空调系统（独立新风）设计说明书 1 1 工程概况与设计思想 1.1 工程概况 上海新华传媒 创意园 位于上海市普陀区延长中路 801 号， 建有 A、 B、 C 三栋办公楼，其间

7、 办公室向外出租， 园区 水、电、燃气管网配套完整 。 本次设计的是其中的 A 座办公楼。 该办公楼总建筑面积 18730m2，设 294 间办公室、 8 间会议室；该建筑地上共 10 层，层高 3.5m，无地下室。 1.2 建筑特点分析 该建筑属于传统的办公建筑，空间划分规整，层高适宜，内走道较为狭窄，不适宜布置尺寸过大的风管，因此不适合采用全空气系统，适合半集中式空调系统，即 空气 -水系统。 设计地点 位于一线城市，办公室人员密度较大，而人体的散湿是办公建筑潜热负荷的主要来源，因此该建筑潜热负荷占比较大。 办公建筑是脑力劳动者聚集的地方， 良好的空气品质 不但 会使工作人员感到舒适， 而

8、且还能防止流行性感冒等疾病在人群中传播 ， 公共建筑节能设计规范中规定人均新风量应达到 30m3/h 而外窗多为不可开启， 故需要设立独立的新风系统 办公建筑不连续使用，上海对于民用建筑有峰谷电价的优惠政策，夜间（ 22:006:00）可考虑采用蓄冷技术 节约空调系统运行费用 1.3 设计思想 根据建筑特点，本设计决定采用独立新风系统 (Deviated Outdoor Air System，简称DOAS) DOAS 系统由美国宾夕法尼亚大学 Stanley A. Mumma 教授提出 ，该系统设计的两个基本原则是： 1）采用独立新风系统来输送适宜的空气到室内，来处理所有的新风冷负荷和室内潜热

9、负荷； 2）依靠独立于新风系统的室内末端设备来处理剩余的显热负荷 。 结合该建筑的特点， 本次设计采用 DOAS 系统 的原因如下： 1） 室内末端设备 在干工况下运行，防止滋生细菌，有利于提高室内空气品质，特别适合人员长时间逗留的场合，如本设计的办公建筑； 2）办公建筑 潜热 负荷主要来自人体散湿， 室内 总 新风量和 总散湿量 都和人员数量有关 ，故 室内总 新风量和 总 潜热负荷之间也有确定的比例关系， 采用 DOAS 系统恰好可以 利用 这种特点 去除室内潜热负荷，实现热湿分控； 3）由于 室内末端 没有冷冻除湿的需求，所以 其供水 可以采用高温冷源处理，有较好的节能效果。 上海市某办

10、公楼空调系统（独立新风）设计说明书 2 在国内， DOAS 系统 的室内末端常常采用 干 式风机 盘管， 所谓干式，即不在风机盘管表面产生冷凝水 ， 与常规风机盘管 +新风系统相比，主要的不同在于重新分配了风机盘管和新风机组所承担的显热和潜热负荷比例 DOAS 系统 对于潜热负荷的处理，目前较常用的是溶液除湿和冷冻除湿。前者相对后者而言，在节约能耗上具有更大优势，但 通过业界资深专家了解到 ， 目前国内 溶液除湿机组的技术处于垄断阶段，定价权掌握在少数几家厂商手中 ， 实际工程的使用率也不高 ；而冷冻除湿虽然节能性上略逊一筹，但在冷源形式，在冷源选取方面更为灵活，可以通过方案比较选择较为经济的

11、冷源形式。综上所述，本设计采用冷冻除湿来处理潜热负荷。 上海市某办公楼空调系统（独立新风）设计说明书 3 2 负荷计算 2.1 室外设计参数 本设计位于上海市，查 民用建筑供暖通风与空气调节设计规范 GB50736-2012 附录，徐汇区室外空气参数如下： 表 2.1 室外设计参数 夏季参数 冬季参数 夏季大气压 Pa 100540 冬季大气压 Pa 102540 空调室外干球温度 34.4 空调计算室外干球温度 -2.2 空调室外湿球温度 27.9 空调室外相对湿度 % 75 空调室外日平均温度 30.8 室外平均风速 m/s 2.6 2.2 室内设计参数 参考 JGJ-67-2006办公建

12、筑设计规范表 1.03，本设计定位为二类办公建筑。 根据 JGJ-67-2006办公建筑设计规范表 6.4.1 对室内允许噪声级的规定和 7.2.2 条文对室内主要空调指标规定，确定本设计的主要空调指标如下表： 表 2.2 室内空调设计参数 夏季 冬季 新风量 m3/（ h*p） 允许噪声级 dB 温度 湿度 % 温度 湿度 % 普通办公室 26 50 18 35 30 50 经理室 26 50 18 35 30 50 财务室 26 50 18 35 30 50 会议室 26 50 18 35 14 45 依据实用供热空调设计手册第二版 1547 页表 20.7-1， 1554 页表 20.9

13、-4 以及 GB50034-2013建筑照明设计标准表 6.3.3，并且结合本建筑实际情况，确定人均面积指标、设备功率密度、照明功率密度如下： 表 2.3 室内其他设计参数 人均面积 (m2/人 ) 照明功率密度 (W/ m2) 设备功率密度 (W/ m2) 普通办公室 6 8 20 上海市某办公楼空调系统（独立新风）设计说明书 4 经理室 8 13.5 13 财务室 6 13.5 13 会议室 2.5 8 5 走廊 50 5 0 本设计走廊、电梯厅不设置空调，理由如下 ： 1） 走廊外围护面积很小，冷负荷主要来自于室内热源，经计算走廊的冷负荷指标只有约 10 W/ m2； 2） 走廊人员流动

14、性大，停留的时间短； 3） 另外考虑到走廊较狭窄（ 2.1m），若设置空调，会给风管布置带来难度； 4） 走廊长度大，空调效果也很难保证； 参考 DGJ 08-107-2015 上海市公共建筑节能设计标准 附录 E 表 E.0.4-4、表 E.0.4-6和表 E.0.4-8 推荐人员逐时在室率、照明开关时间表、设备逐时使用率，如下图，其中人员逐时在室率和照明开关率相同。 图 2.1 内扰参数逐时变化 2.3 围护结构选取 2.3.1 外墙和屋面 依据 DGJ 08-107-2015 上海市公共建筑节能设计标准 表 3.3.1-1 和 GB50189-2015 公共建筑节能设计标准 表 3.3.

15、1-4 对甲类建筑 围护结构传热系数限值的规定，屋面的传热系数应小于等于 0.5 W/(2 )，外墙的传热系数应小于等于 0.8 W/(2 ). 查实用供热空调设计手册第二版 245 页表 4.2-25 保温外墙的热工指标，选择序号 3的保温外墙，传热系数 K=0.65 W/(2 )，传热衰减为 0.24，传热延迟为 8.5h，总热惰性D=2.98。 查实用供热空调设计手册第二版 249 页表 4.2-27 屋面 热工指标，选择序号 3 的屋面，传热系数 K=0.37 W/(2 )，传热衰减为 0.24，传热延迟为 8.8h，总热惰性 D=3.62。 上海市某办公楼空调系统（独立新风）设计说明

16、书 5 2.3.2 外窗 A. 外窗基本要求 经计算，本次设计建筑的东北、西北和西南三面窗墙比均为 0.42，东南无外窗依据 DGJ 08-107-2015上海市公共建筑节能设计标准表 3.3.1-1 对甲类建筑外窗传热系数和夏季综合遮阳系数限值的规定，当单一立面窗墙比在 0.40.5 之间时，外窗的传热系数 K2.0 W/(2 )，东、南、西向的夏季综合遮阳系数 SCw 0.35，北向 SCw 0.45。 而 GB50189-2015 公共建筑节能设计标准 表 3.3.1-4 对玻璃的太阳得热系数 SHGC 限值有规定， 当单一立面窗墙比在 0.40.5 之间时 ，东、南、西向的太阳得热系数

17、 SHGC0.35，北向 SHGC 0.40. 同时，依据 DGJ 08-107-2015上海市公共建筑节能设计标准 3.2.3 条文规定，甲类建筑单一立面窗墙比大于等于 0.40 时，玻璃的可见光透射比不应小于 0.40。 另外，根据 GB50189-2015公共建筑节能设计标准 3.2.5 条文规定，夏热冬冷地区各朝向外窗均应采取遮阳措施。 B. 玻璃选择 林宪德在 绿色建筑 144 页指出，南方节能的秘诀在于玻璃的遮阳性能，在上海采用反射玻璃或 low-e 玻璃就是最有效的节能对策。双层玻璃对遮阳效益并无帮助，但具有良好的隔音效果。高反射玻璃虽然节能效益最佳，但会增加照明用电，产生反射光

18、危害。 所以，结合前 述设计标准对外窗的要求，考虑到玻璃的遮阳性能和办公场所的隔音需求，查实用供热空调设计手册第二版 234 页表 4.2-7 提供的常用 Low-E 中空玻璃的主要参数，选择双银 Low-E 中空玻璃，组成为 6+12A+6（充空气），膜代号为 CED13-58S/TS，可见光透射比为 Tr=0.52，玻璃中部传热系数 K=1.69 W/(2 )，遮阳系数为 SC=0.37，各项指标均符合前述要求。 校核玻璃的太阳得热系数 SHGC=SC x 0.87=0.37x0.87=0.32，符合 GB50189-2015 公共建筑节能设计标准 表 3.3.1-4 要求 C. 窗框选择 窗框材料选用塑料，窗框比为 30%，查实用供热空调设计手册第二版 1536 页表 20.4-2，窗框修正系数 a=1.02。所以整樘窗的传热系数 K=1.02x1.69=1.72 W/(2 ) D. 遮阳 设置内遮阳，查实用供热空调设计手册第二版 1546 页表 20.5-4，选择白色活动塑料百叶，内遮阳系数为 0.60. 根据 DGJ 08-107-2015 上海市公共建筑节能设计标准第 3.3.1 条，外窗夏季综合遮阳系数 SCw=外窗遮阳系数 SW 外遮阳系数 SD x 其他遮阳的遮阳系数 ; SW=玻璃遮阳系数SC x