1、 本科 毕业 设计 (论文 ) （二零 届） 上海家苑办公楼空调设计 所在学院 专业班级 建筑环境与设备工程 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 摘 要 21 世纪初，空调领域的发展日新月异，各种节能环保空调层出不穷。当然这些空调的制造工艺也越来越难，制造成本越来越高，对地质等客观 条件的要求也越来越苛刻。 此次空调设计项目为一幢 10层办公楼，位于上海地区。 总建筑面积为 8992.8m2，地下层面积为 1350m2。主体为钢筋混凝土框架、砖混结构，具体楼层功能和热工参数见图纸及设计原始资料件。要求对该办公楼进行夏季空调和必要的通风设计。 地质条件比较简单，故设计制作一传统工艺
2、的中央空调。欲做到节约成本，并满足建筑对设备的要求。 通过空气调节课程设计，加强对 暖通空调 课程内容的理解，并将所学的理论知识与工程设计实践有机的结合起来，达到学以致用的目的。通过空调课程设计，了解工程设计的各个环节， 了解和掌握空调工程的具体设计方法、步骤，并初步掌握空调设计图纸的绘制方法。 关键词： 中央空调，办公楼，风冷热泵冷水机组 - 1 Shanghai Jiayuan office building air conditioning design Abstract 21st Century,the rapid development of air-conditioning. En
3、dless variety of energy saving air-conditioning.Sure, These increasingly difficult to manufacture air-conditioning.It cost much than before. The requirements of the geological is hard to choose. This is a ten layers building and it is in Shanghai. The total area of 8992.8 square meters. Basement are
4、a of 1350 square meters. Main body of reinforced concrete frame, brick and concrete structure. Concrete floor function and thermal parameters, see the design drawings and pieces of raw data. Requirements of the office for the summer air conditioning and ventilation necessary. Relatively simple geolo
5、gical conditions, it is designed for a conventional central air-conditioning technology. Curriculum design through the air conditioning to strengthen the “air conditioning“ the understanding of course content, and the theoretical knowledge and engineering practice of combining organic, so on so fort
6、h. Through the air conditioning program designed to understand all aspects of engineering design, to understand and master the specific design of air conditioning engineering methods, procedures, and preliminary design drawings to master the drawing of air conditioning methods. . Keywords: central a
7、ir conditioning, office buildings, air-cooled heat pump chiller - 2 目录 1 设计原始资料 . 4 1.1 工程概况 . 4 1.2 土建资料 . 4 1.3 地理条件及气象参数 . 4 2 负荷计算 . 4 2.1 冷负荷计算 . 4 2.2 一楼西南办公室冷负荷计算举例 . 6 2.3 各办公室负荷汇总 . 6 3 空调系统方案确定 . 7 3.1 空调水系统方案 . 7 3.2 空调风 系统方案 . 7 3.3 空气处理方案 . 8 3.4 气流组织方案 . 9 3.5 送风量的计算 . 9 3.5.1 送风量的计算公式
8、 . 9 3.5.2 送风量的计算过程及结果 . 9 3.6 风机盘管的选型 . 37 3.7 新风机组的选型 . 38 3.8 气流组织计算 . 39 4 风管布置及水力计算 . 40 4.1 风管水力计算概述 . 40 4.2 确定风管尺寸 . 40 4.3 风管水力计算步骤 . 41 5 水管布置及水力计算 . 42 5.1 水管管径的确定 . 42 5.2 水管阻力计算 . 42 5.2.1 沿程水头损失 . 42 5.2.2 局部水头损失 . 42 5.3 水管水力计算步骤 . 42 5.4 冷凝水管设计 . 43 - 3 5.5 冷水机组的选型 . 44 5.5.1 冷热源方案选择
9、 . 44 5.5.2 机组选型计算 . 44 5.5.3 冷冻水泵选型 . 44 5.6 制冷机房布置 . 45 5.7 地下车库通风 . 45 参考文献 . 46 附页 . 47 - 4 1 设计原始资料 1.1 工程概况 本工程为上海家苑办公楼空调设计，总建筑面积为 8992.8m2，共 10 层，带地下层，地下层面积为 1350m2。主体为钢筋混凝土框架、砖混结构，具体楼层功能和热工参数见图纸及设计原始资料件。 1.2 土建资料 外墙为 24 墙，由外至内 分别为： （ 1） 水泥砂浆 （ 2） 砖墙 （ 3） 白灰粉刷 屋面构造由上至下分别为： （ 1） 预制细石混凝土板 25mm，
10、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：厚度为 100mm 的水泥膨胀珍珠岩 （ 6） 隔汽层 （ 7） 现浇钢筋混凝土 （ 8） 内粉刷 外窗高为 2000mm，为双层透明中空玻璃，玻璃采用 6mm 厚的普通玻璃；金属窗框， 80%玻璃；内遮阳采用活动百叶帘。 不考虑内墙传热 1.3 地理条件及气象参数 上海市处于北纬 0231 ，东经 05121 ， 属北区。夏季空调室外计算干球温度为 33.6 ；夏季空调室外计算湿球温度为 28.2 ；办公室夏季室内计算干球温度为 26 ；室内空气相对湿度为 55%。 2
11、 负荷计算 2.1 冷负荷计算 （一）屋顶的冷负荷 由空调工程附录 8 查得屋顶的冷负荷计算温度逐时值，即可按以下两式算出屋顶逐时冷负荷。 )( ,1 Nxw ttKFCL （ 1-1） kkttt dww )( 1,1 （ 1-2） 式中 CL外墙或屋顶瞬变传热形成的逐时冷负荷（ W） ; - 5 K外墙和屋顶的传热系数 )( 02 CmW ; F外墙和屋顶的传热面积（ 2m ）； ,1wt 夏季空气调节室内计算温度（ C0 ）； Nxt 夏季空气调节室内计算温度（ C0 ）； 1wt 以北京地区的气象条件为依据计算出的外墙和屋顶冷负荷极端温度的逐时值（ C0 ）； dt 不同类型构造外墙和
12、屋顶的地点修正值（ C0 ）； 计算结果列于附录中 （二）窗的瞬时传热冷负荷 外窗为双层透明中空玻璃，金属窗框，根据空调工程附录 14 查得玻璃窗的传热系数为 3.3W/(M2 .K)。由空调工程附录 13 查出玻璃窗冷负荷的计算温度的逐时值 1wt ，根据下式计算 )( 1 NXdwWWW tttFKCCL （ 1-3） 式中 CL外墙或屋顶瞬变传热形成的逐时冷负荷（ W） ; Nxt 夏季空气调节室内计算温度（ C0 ）； WK 外玻璃窗传热系数 )( 02 CmW ； 1wt 外玻璃窗冷负荷计算温度的逐时值 ; WC 玻璃窗的传热系数的修正值； dt 玻璃窗的地点修正值。 计算结果列于附
13、录中 （三） 透过玻璃窗进入日射得热引起冷负荷 由空调工程附录 19 查得双层钢窗有效面积系数 Ca=0.75,故窗的有效面积CaFFW 。 由附录 17 中查得玻璃窗的遮阳系数 89.0SC ,由附录 18 中查得活动百叶帘的遮阳系数 6.0iC ，于是综合遮阳系数 5 3 4.06.089.0 iSCS CCC 。上海市处于北纬 0231 ，东经 05121 ，由附录 16 中查得上海各向的日射得热因数最大值 max,jD 。上海属于北区，故由附录 21 查得北区有内遮阳的玻璃窗冷负荷系数逐时值 LQC 。根据下式计算冷负荷： LQjWiSa CDFCCCCL m a x, （ 1-4）
14、计算结果列于附录中。 （四）照明散热形成的冷负荷 . 设计采用明装荧光灯，照明负荷为 18W/ 2m ，室内开灯时间为 8H，由暖通空调附录 26 查的照明散热冷负荷系数， 按下式计算 LQCCL fFq （ 1-5） 其中 fq 单位面积散热量； - 6 F房间面积； LQC 照明散热冷负荷系数； 其计算结果列于附录中。 （五）人员散热引起的冷负荷 办公室属轻度劳动。查空调工程表 3-15，当室温为 25 C0 时，成年男子每人散发的显热和潜热量为 64W 和 117W。群集系数： 89.0 ，由空调工程附录 27 查得人体显热散热冷负荷系数逐时值。 人体显热散热引起 的冷负荷计算式为 LQ
15、sS CqnCL （ 1-6） 式中 SCL 人体显热散热形式的冷负荷（ W）； n室内全部人数； 群集系数； sq 不同室温和劳动性质成年男子显热散热量（ W）； LQC 人体显热散热冷负荷系数。 人体潜热散热引起的冷负荷计算式为 11 qnCL （ 1-7） 式中 1CL 人体显热散热形式的冷负荷（ W）； 1q 1 名成年男子小时潜热散热量（ W）。 计算结果列于附表中。 （六）新风负荷 空调区空气参数 :相对湿度 50%,温度 25 C0 。夏季空气调节室外计算干球温度34.6 C0 ，夏季空气调节室外计算相对湿度为 65%。由焓湿图查的：室外焓值 91.0KJ/Kg，室内焓值 51.
16、6KJ/Kg。 新风量 30 ）（人 hm3 。 新风体积流量 N300 V N房间人数； 新风质量流量 00q V 空气密度 ( 3mgK )；新风负荷 ）（ xwx0w hhq NCL 2.2 一楼西南办公室冷负荷计算举例 见附表 2.3 各办公室负荷汇总 见附表 - 7 3 空调系统方案确定 3.1 空调水系统方案 表 3-1 冷水系统优缺点 类型 特征 优点 缺点 闭式 管路系统不与大气相接触，仅在系统最高点设置膨胀水箱 与设备的腐蚀机会少 ;不需 克服静水压力，水泵压力、功率均低。系统简单 与蓄热水池连接比较复杂 开式 管路系统与大气相通 与蓄热水池连接比较简单 易腐蚀，输送能耗大
17、同程式 供回水干管中的水流方向相同；经过每一管路的长度相等 水量分配，调度方便，便于水力平衡 需设回程管，管道长度 增加，初投资稍高 异程式 供回水干管中的水流方向相反；经过每一管路的长度不相等 不需设回程管，管道长度较短，管路简单，初投资稍低 水量分配，调度较难，水力平衡较麻烦 基于本建筑为高层建筑、 同时考虑到节能与管道内清洁等问题 ，因而采用了闭式系统， 不与大气相 接触，仅在系统最高点设置膨胀水箱，这样不仅使管路不易产生污垢和腐蚀，不需要克服系统静水压头，且水泵耗电较小。 每层楼上都采用同程式供水，整个办公楼采用 同程式供水。 3.2 空调风系统方案 表 3-2 全 空气系统与空气水系
18、统 方案比较 比较项目 全空气系统 空气水系统 设备布置与机房 1.空调与制冷设备可以集中布置在机房 2.机房面积较大层高较高 3.有时可以布置在屋顶或安设在车间柱间平台上 1.只需要新风空调机房、机房面积小 2.风机盘管可以设在空调机房内 风管系统 1.空 调送回风管系统复杂、布置困难 2.支风管和风口较多时不易均衡调节风量 1. 放室内时不接送、回风管 2.当和新风系统联合使用时，新风管较小 节能与经济性 1.可以根据室外气象参数的变化和室内负荷变化实现全年多工况节能运行调节，充分利用室外新风减少与避免冷热抵消，减少冷冻机运行时间 2.对热湿负荷变化不一致或室内参数不同的多房间不经济 1.
19、灵活性大、节能效果好，可根据各室负荷情况自我调节 2.盘管冬夏兼用，内避容易结垢，降低传热效率 使用寿命 使用寿命长 使用寿命较长 安装 设备与风管的 安装工作量大周期长 安装投产较快，介于集中式空调系统 与单元式空调器之间 维护运行 空调与制冷设备集中安设在机房便于管理和维护 布置分散维护管理不方便，水系统布 置复杂、易漏水 温湿度控 可以严格地控制室内温度和室内相对湿度 对室内温度要求严格时难于满足 - 8 制 空气过滤与净化 可以采用初效、中效和高效过滤器，满足室内空气清洁度的不同要求，采用喷水室时水与空气直接接触易受污染，须常换水 过滤性能差，室内清洁度要求较高时难于满足 消声与隔振
20、可以有效地采取消防和隔振措施 必须采用低噪声风机才能保证室内要求 风 管互相串通 空调房间之间有风管连通，使各房间互相污染，当发生火灾时会通过风管迅速蔓延 各空调房间之间不会互相污染 表 3-3 风机盘管 +新风系统的特点 优点 1.布置灵活，可以和集中处理的新风系统联合使用，也可以单独使用 2.各空调房间互不干扰，可以独立地调节室温，并可随时根据需要开停机组 ,节省运行费用，灵活性大，节能效果好 3.与集中式空调相比不需回风管道，节约建筑空间 4.机组部件多为装配式、定型化、规格化程度高，便于用户选择和安装 5.只需新风空调机房，机房面积小 6.使用季节长 7.各房间之间不 会互相污染 缺点
21、 1.对机组制作要求高，则维修工作量很大 2.机组剩余压头小室内气流分布受限制 3.分散布置敷设各中管线较麻烦，维修管理不方便 4.无法实现全年多工况节能运行调节 5.水系统复杂，易漏水 6.过滤性能差 适用性 适用于旅馆、公寓、医院、办公楼等高层多层的建筑物中 , 需要增设空调的小面积多房间建筑室温需要进行个别调节的场合 本设计为办公楼的空调系统设计，根据以上表格比较， 拟采用风机盘管加新风系统，风机盘管的新风供给方式用单设新风机组，独立供给室内。 3.3 空气处理方案 风机盘管加新风 系统的空气处理方式有： （ 1）新风处理到室内状态的等焓线，不承担室内冷负荷，新风单独送入室内，但是新回风
22、的混合状态点很难确定，可能会室内相对湿度过高，太高就不能满足舒适的要求了。 （ 2）新风处理到室内状态的等含湿量线，新风机组承担部分室内冷负荷，新风的这种处理方案的优点是： a.盘管表面干燥，无霉菌滋生条件，卫生条件好； b.制冷系数高，能效底；缺点是 c.冷冻水系统比较复杂 d.信风系统的冷却设备因负荷增加而需要加大规格 e.风机盘管可能出现不希望的湿工况。 （ 3）新风处理到焓值小于室内状态点焓值 ,新风机组不仅承担 新风冷负荷，还承担部分室内显热冷负荷和全部潜热冷负荷，风机盘管仅承担一部分室内显热冷负荷，可实现等湿冷却，可改善室内卫生和防止水患。 （ 4）新风处理到室内状态的等温线风机盘管承担的负荷很大，特别是湿负荷很大，造成卫生问题和水患。 （ 5）新风处理到室内状态的等焓线，并与室内状态点直接混合进入风机盘管处
