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1、北京市某综合楼空调系统设计方案摘 要本设计是北京市某综合楼的空调系统设计。此建筑是包括超市、会议室、办公室、客房等于一身的多功能型建筑，总建筑面积为11732.3m2,建筑高度为15.3m，建筑共五层，地上四层,地下一层。制冷机房设在地下一层，冷却塔布置在四层屋面。一层主要为超市和旅馆大堂，二、三、四层主要是会议室,办公室和旅馆。此次暖通空调设计内容包括：集中空调系统（含冷、热源方案的选择）、空调冷却水系统、地下室防烟、排烟以及通风系统的设计。对于层高较高空间较大的房间主要采用全空气系统，对于层高较低空间较小的房间主要采用风机盘管加新风系统。最后还要对空调系统的设备和管路采取消声、防振和保温等
2、措施。关键词：综合楼 空调系统 冷却水系统 The comprehensive design plan of air-conditioning system in BeijingAbstract The graduation design is the design about the air-conditioning system of a comprehensive building in Beijing. This building is a mal-fuction building, which includes supermarkets, meeting rooms, offices
3、, and guest rooms. Its total area is 11732.2 square meters. The height of the building is 15.3 meters. There are five floors in the building, among them, four floors are on the ground, and one is underground. The generation room of refrigeration system is set up in the basement. The cooling tower is
4、 fixed up on the roof of the fourth floor. The supermarkets and the lobby of the hotal are the main room in the first floor. The meeting rooms, offices and the hotal are on the second, third and fourth floors. The content of the heating, ventilation and air-conditioning system design include: centra
5、l air-conditioning system(include the selection of the cooling and heating source), cooling water of air-conditioning system, prevent and get rid of the smoke in the basement and ventilation system. The complet air system is adopted mainly in the rooms, whose height is more higher and the space is m
6、ore spacious. And PAU and FCU system is adopted in the other rooms. At last, the measurements of weaken sound, prevent equipment from vibration and insulation are adopted to the equipment of the air-conditioning system and pipeline.Keyword: comprehensive building; air-conditioning system; cooling wa
7、ter system. 目 录1 绪论11.1设计目的11.2设计要求11.2.1初步设计11.2.2施工图设计11.2.2.1设计计算11.2.2.2绘图11.2.2.3整理设计文件11.3设计研究现状和发展趋势22 工程概况和原始资料32.1工程概况32.2原始资料32.2.1室外气象参数32.2.2室内设计参数32.2.2.1温、湿度32.2.2.2新风量42.2.2.3噪声要求42.2.3围护结构参数43 各空调房间负荷计算53.1夏季逐时冷负荷计算公式53.1.1外墙和屋面瞬变传热引起的冷负荷53.1.2内围护结构冷负荷53.1.3玻璃窗瞬变传热引起的冷负荷53.1.4透过外玻璃窗日
8、射得热引起的冷负荷63.1.5 设备散热形成的冷负荷63.1.6照明散热形成的冷负荷73.1.7人体散热形成的冷负荷83.2湿负荷计算公式93.2.1人体散湿量93.2.2散湿量敞开水表面散湿量93.3热负荷计算公式223.3.1围护结构的基本耗热量和附加耗热量224空调系统方案的确定384.1空调水系统的选取384.2空调风系统的选取394.2.1 空调系统的划分原则394.2.2 方案比较404.3. 系统选择414.3.1系统选择说明424.4 新风系统425 空调设备选择计算445.1全空气一次回风送风处理过程以及送风参数计算445.1.1确定送风状态点445.1.2全空气系统空调机组
9、的选择计算465.1.3空调机组的布置475.2风机盘管的选择计算485.2.1风机盘管的选择计算485.2.2风机盘管的布置505.3 新风机组的选择计算505.3.1新风机组选择计算505.3.2新风机组的布置515.4空气分布515.4.1布置气流组织分布515.4.2散流器选择计算525.4.3风机盘管侧送风口选择计算535.4.4风机盘管顶送风口选择计算545.4.5喷口选择计算555.5风系统水利计算565.5.1计算方法565.5.2系统风管道的水力计算举例575.6风口布置745.7风管的布置及附件：746空调水系统的设计766.1 空调水系统的设计原则766.2水系统水力计算
10、766.2.1 冷冻水系统的水力计算766.2.1.1冷冻水系统的选择766.2.1.2冷冻水系统的水力计算参数786.2.1.3 每层水环路水力计算806.2.2 冷凝水系统的水力计算947设备及材料的选择967.1分水器和集水器的选择967.1.1 分水器和集水器的构造和用途967.1.2 分水器和集水器的尺寸967.2冷水机组的选择977.3冷冻水泵的选择977.4冷却塔的选择987.5冷却水泵的选择997.6板式换热器的选择1007.7供热循环水泵的选择1007.8补水泵的选择1017.9软水器的选择1027.10软水箱的选择1027.11膨胀水箱的选择1028机房的设计与布置1039
11、 消声、减振与保温设计1049.1消声与隔声设计1049.2减振设计1049.2.1冷冻机、水泵及风机等设备的减振1049.2.2管道减振1049.3保温设计1059.3.1风管的保温设计10510冷冻水管的保温设计10610.1冷冻水管的保温10610.2 保温材料的选择106结论108谢辞109参 考 文 献111毕 业 设 计 2 工程概况和原始资料2.1工程概况北京某综合楼，高5 层，为现浇混凝土框架结构，耐火等级为一级，总建筑面积为11732.3，地下一层，地上四层，楼设计标高为15.3 m。地下一层为库房和机房。 2.2原始资料2.2.1室外气象参数由简明空调设计手册得西安地区的主
12、要参数如下：地理位置： 中国 北京市 台站位置： 北纬3948 东经11628 海 拔： 31.2m气象参数为：夏季：大气压：99.86kpa 室外计算干球温度：33.2 室外计算湿球温度：26.40 日平均干球温度：28.6 夏季平均日较差：8.80 室外平均风速：2.80m/s 相对湿度：72%冬季：大气压：102.4kpa 采暖室外干球温度：-9.00 空调室外干球温度：-12.00相对湿度：45% 室外平均风速：1.80m/s2.2.2室内设计参数2.2.2.1温、湿度夏季： 温度（） 相对湿度（%） 气流平均速度（m/s）超市 26 60 0.3大厅 27 60 0.3走廊 27 6
13、0 0.3储藏室 27 60 0.3卫生间 27 60 0.25 客房 26 60 0.25办公室 26 60 0.3会议室 26 60 0.3娱乐室 26 60 0.3冬季：温度（） 相对湿度（%） 气流平均速度（m/s）超市 18 40 0.2大厅 17 40 0.2走廊 18 40 0.2储藏室 17 40 0.2卫生间 17 40 0.2 客房 20 40 0.2办公室 17 40 0.2会议室 19 40 0.2娱乐室 17 40 0.22.2.2.2新风量超市：18 m/h.p 大厅、走廊：18 m/h.p 储藏室：17m/h.p 卫生间：17m/h.p 客房：30 m/h.p 办
14、公室：30 m/h.p 会议室：30 m/h.p 娱乐室：35 m/h.p2.2.2.3噪声要求根据办公建筑设计规范对建筑物室内允许噪声作了规定：办公室 40-50 dB(A) 客 房 40-50 dB(A)会议室 35-45 dB(A) 大厅、走廊45 dB(A) 2.2.3围护结构参数外墙 250mm厚加气混凝土砌块框架，外帖50mm厚聚苯板，内抹20mm厚白灰 传热系数K=0.42 w/ m2.内墙 填充墙（002002） 传热系数K=2.02 w/ m2. 玻璃幕墙 双层中空玻璃内帖保温膜 传热系数K=1.8 w/ m2.外窗 双层窗3mm厚普通玻璃，铝合卺窗框 传热系数K=3.01
15、w / m2.外门 双层玻璃门 传热系数K=1.8 w/ m2.屋面 技术措施屋面结构002现浇02-3-70-6 传热系数K=0.4 w/ m2.3 各空调房间负荷计算3.1夏季逐时冷负荷计算公式详细计算方法、过程及计算依据如下：根据暖通空调，对下列各项得热量进行计算。3.1.1外墙和屋面瞬变传热引起的冷负荷外墙或屋面传热形成的计算时刻冷负荷Qc()，按下式计算：Qc()=AK(tc()+td)kk-tR (3-1) 式中 Qc() 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，m2； K 外墙和屋面的传热系数，W/(m2 )，根据外墙和屋面的相应结构，由暖通空调附录2-2
16、和附录2-3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，根据外墙和屋面的不同类型，由暖通空调附录2-4和附录2-5查取； 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=0.99； k 外表面换热系数修正值，取k=0.94；3.1.2内围护结构冷负荷当领室为通风良好的非空调房间时，通过内墙和楼板的温差传热而产生的冷负荷可按公式（3.1.1.1）计算。当领室有一定的发热量时，通过空调房间隔墙、楼板、内窗、内门等内维护结构的温差传热而产生的冷负荷，可视作稳定传热，不随时间而变化，可按下式计算：Qc()=AiKi(to.m+t- tR ) (3-
17、2) 式中 Ki 内围护结构传热系数，W/(m2 )； Ai 内围护结构的面积，m2；to.m 夏季空调室外计算日平均温度，；t 附加温升，可按暖通空调表2-10查取。3.1.3玻璃窗瞬变传热引起的冷负荷通过外窗温差传热形成的冷负荷Qc()按下式计算： Qc() = cw Kw Aw ( tc() + td - tR) (3-3) 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，m2； 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
18、录2-9查得； td 地点修正值，由暖通空调附录2-11查得；3.1.4透过外玻璃窗日射得热引起的冷负荷 Q()= C Aw Cs Ci Djmax CLQ (3-4)式中 C 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；CLQ 窗玻璃冷负荷系数，无因次，由暖通空调附录2-16至附录2-19查得；注： CLQ值按南北区的划分而不同。南北区划分的标准为：建筑地点在北纬2730以南的地区为南区，以北的地区为北区。 3
19、.1.5 设备散热形成的冷负荷 Qc() = Qs CLQ (3-5) 式中 Qc()设备和用具显热形成的冷负荷，W；CLQ 设备和用具显热散热冷负荷系数，可由附录2-20和附录2-21中查得。如果空调系统不连续运行，则CLQ=1.0： Qs 设备和用具的实际显热散热量，W。设备和用具的实际显热散热量按下式计算：电动设备：当工艺设备及其电动机都放在室内时：Qs=1000 n1 n2 n3 N/ (3-5.1)当只有工艺设备在室内，而电动机不在室内时：Qs=1000 n1 n2 n3 N (3-5.2)当工艺设备不在室内，而只有电动机在室内时：Qs=1000 n1 n2 n3 N（1-）/ (3
20、-5.3)式中 n1 利用系数，是电子设备最大实效功率与安装功率之比，设计中取值为0.9；n2电子设备负荷系数,定义为电子设备每小时平均时耗功率与机器设计时最大时耗功率之比,本设计中取值为1.0;n3同时使用系数,定义为室内电子设备同时使用的安装功率与总功率之比,本设计中取值为0.8;N电子设备的安装功率,KW;电动机效率，可由产品样本查得，Y系列电动机效率可由表2-11查得。电热设备：对于无保温密闭罩的电热设备按下式计算：Qs=1000 n1 n2 n3 n4N (3-5.4)式中 n4考虑排风带走热量的系数，一般取0.5。其他符号同式(3-5.1)电子设备：计算公式同公式(3-5.3)，其
21、中系数n2的值根据使用情况而定，对计算机可取1.0，一般仪表取0.50.9。本设计中不同类型房间设备负荷计算时的设备及系数表： 表3-1房间类型设备类型n1n2n3数量单位功率使用小时数超市电脑0.81.00.775%532014大堂电脑0.81.00.775%232016客房电视0.81.00.775%12008办公室电脑0.81.00.775%232014会议室电脑0.81.00.775%1320143.1.6照明散热形成的冷负荷当电压一定时,室内照明散热量是不随时间变化的稳定散热量,但是照明散热方式仍以对流和辐射两种方式进行散热,因此,照明散热形成的冷负荷计算仍采用相应的冷负荷系数.白炽
22、灯 Qc() = 1000 N CLQ (3-6.1) 荧光灯 Qc() = 1000 n1 n2 N CLQ (3-6.2) 式中 Qc() 灯具散热形成的冷负荷，W；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。本设计中采用荧光灯，不同类型房间照明负荷计算时的系数表： 表3-2房间类型安装方式n1n2空调运行时间照明负荷开灯时间开灯时数超市明装1.20.814h35w/m28:00-22:0014h
23、大堂明装1.20.824h30w/m216:00-24:008h旅馆入口明装1.20.824h30w/m216:00-24:008h卫生间明装1.20.824h18w/m216:00-24:008h客房暗装1.00.824h18w/m216:00-24:008h走廊暗装1.00.824h18w/m216:00-24:008h办公室暗装1.00.824h20w/m216:00-24:008h会议室暗装1.00.824h20w/m216:00-24:008h娱乐间暗装1.00.824h23w/m216:00-24:008h3.1.7人体散热形成的冷负荷1、人体显热散热形成的冷负荷Qc() = qs
24、 n CLQ (3-7.1) 式中 Qc() 人体显热散热形成的冷负荷，W；qs 不同室温和劳动性质成年男子显热散热量，W，由暖通空调表2-13查得； n 室内全部人数； 群集系数，由暖通空调表2-12查得；CLQ 人体显热散热冷负荷系数，由暖通空调附录2-23查得；2、人体潜热散热引起的冷负荷Qc = ql n (3-7.2) 式中 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，由暖通空调表2-13查得；n，同式(3-7.1)。本设计中不同类型房间人体散热形成的负荷计算时的系数表： 表3-3房间类型qsql人员密度人在房内的时间所停留时间湿负荷超市5812
25、30.891.1人/m210:00-23:0014184g/h大堂511300.890.2人/m28:00-24:0016194g/h旅馆入口511300.890.2人/m28:00-24:0016194g/h卫生间57770.930.15人/m28:00-24:0016115g/h客房60.573.30.930.12人/m216:00-10:0018109g/h走廊511300.890.3人/m28:00-24:0016194g/h办公室60.573.30.930.12人/m28:00-22:0014109g/h会议室63450.930.4人/m28:00-22:001468g/h娱乐间60
26、.573.30.930.15人/m28:00-22:0014109g/h3.2湿负荷计算公式3.2.1人体散湿量人体散湿量可按下式计算MW = 0.278n g10-6 (3-8.1)式中 MW 人体散湿量，/s ； 群集系数，由暖通空调表2-12查得为0.80； n 计算时刻空调房间内的总人数,同式(3.1.7.1)； g 一名成年男子的小时散湿量，g/h,由暖通空调表2-13查得,见上表。3.2.2散湿量敞开水表面散湿量敞开水表面散湿量可按下式计算MW = 0.278wA10-3 (3-8.2)式中 MW 敞开水表面散湿量，/s ； W 单位水面蒸发量，kg/(m2h)由暖通空调表2-14
27、查得； A 蒸发表面面积, m2。以旅馆入口（101）为例，冷、湿负荷计算结果如下： 表3-4.1 表3-4.2 表3-4.3表3-4.4 表3-4.5 表3-4.6表3-4.7表3-4.8 表3-4.9各层冷负荷计算过程与一层超市1相同,计算结果如下： 表3-5一层各房间逐时冷负荷汇总表时间旅馆入口超市1超市2大堂超市3储藏室卫生间1卫生间210:002582 69883 125404 8999 101067 484 204518 845 11:002557 71221 129050 9600 105136 514 210102 895 12:002582 72284 131904 1012
28、3 108435 536 214543 930 13:003660 74880 133510 10251 109264 550 218873 952 14:005313 78097 133586 9991 107650 551 221906 950 15:006511 80533 133536 9677 106039 543 223977 930 16:007379 82202 133312 12260 104670 547 228005 927 17:007311 81967 133725 14857 104246 569 230781 960 18:005546 79255 133559
29、14993 103382 578 228039 975 19:002384 74514 132781 14628 102249 477 222155 771 20:002286 74488 132702 14494 102103 462 221916 739 21:002197 74638 132993 14507 102331 450 222369 712 22:002181 65182 115679 14444 89092 439 195537 688 23:002088 55086 97843 14416 75475 386 167577 667 表3-6.1 表3-6.2 67各房间湿
30、负荷计算如下表：湿负荷计算表 表3-9 3.3热负荷计算公式3.3.1围护结构的基本耗热量和附加耗热量1、围护结构的基本耗热量按下式计算:Qj=Aj Kj (tRto.w)a (3-9)式中: Qj j部分围护结构的基本耗热量,W； Aj j部分围护结构的表面积,m2； Kj j部分围护结构的传热系数，W/（m2.）； tR 冬季室内计算温度，； to.w 冬季室外空气计算温度，； a 围护结构的温差传热系数，由暖通空调表2-4查得。2、围护结构的附加耗热量包括：朝向修正率：北、东北、西北朝向： 0；东、西朝向： 5%；东南、西南朝向： 10%；南向： 20%。风力附加： 本设计中风力附加为0
31、。外门开启附加： 由暖通空调表2-5查得。高度附加： 本设计中只有大堂高度附加为8%，其余房间均为0。当房间外墙面数大于或等于2时均附加5%的附加率，且本建筑采用空调采暖，房间内保持微正压，因此不考虑门窗缝隙渗入冷空气的耗热量。各房间的耗热量计算如下： 表3-10表3-11表3-12表3-134空调系统方案的确定4.1空调水系统的选取冷水系统方案的确定及优缺点如下表：冷水系统优缺点 表4-1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
32、蚀，输送能耗大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，水力平衡较麻烦两管制供热、供冷合用同一管路系统管路系统简单，初投资省无法同时满足供热、供冷的要求三管制分别设置供冷、供热管路与换热器，但冷热回水的管路共用能同时满足供冷、供热的要求，管路系统较四管制简单有冷热混合损失，投资高于两管制，管路系统布置较简单四管制供冷、供热的供、回水管均分开设置，具有冷、热两套独立的系统能灵活实现同时供冷或
33、供热，没有冷、热混合损失管路系统复杂，初投资高，占用建筑空间较多单式泵冷、热源侧与负荷侧合用一组循环水泵系统简单，初投资省不能调节水泵流量，难以节省输送能耗，不能适应供水分区压降较悬殊的情况复式泵冷、热源侧与负荷侧分别配备循环水泵可以实现水泵变流量，能节省输送能耗，能适应供水分区不同压降，系统总压力低。系统较复杂，初投资较高变水量系统中的供回水温度保持定值，负荷变化时，通过改变供水量的变化来适应1 输送能耗随负荷的减少而降低2 配管设计，可以考虑同时使用系数，管径相应减少3 水泵容量、电耗相应减少1 系统较复杂2 必须配备自控设备基于本建筑的特点、同时考虑到节能与管道内清洁等问题，因而采用了闭
34、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。根据地理位置和建筑的特点只设一个水系统由于设计建筑占地面积较大，且冷媒水都在同侧回供，水系统可均设为同程式。每个层除了供回水管路外，还有一根同程管，各并联环路的管路总长度基本相同，各用户盘管的水阻力大致相等，所以系统的水力稳定性好，流量分配均匀，此系统属于水平同程系统。因其各使用功能时间差异比较大，负荷分布不均匀等特点，决定采用了变水量系统；因单式泵比较简单且建筑只需一个系统分区，所以采用了单式泵系统；因两管制方式简单且初投资少，而且建筑地处北京，无内区，无需同时供冷和
35、供热且无特殊温度要求，因而采用了两管制系统。为保证负荷变化时系统能有效。可靠节能的运行，设置三台冷冻水泵和冷却水泵，其中分别设一台为备用水泵；风机盘管供回水管上均设有调节阀，对应在制冷机房集水器和分水器之间设置压差调节阀，起旁通之效。依据负荷的变化灵活的调节。（在过渡季节亦可用，流量小时可将大流量高扬程的冷水循环水泵的冷水直接送回机组节省能源）为防止管网因杂质和积垢而造成水路堵塞影响使用，在制冷机组、水泵回水口上加除垢器4.2空调风系统的选取4.2.1 空调系统的划分原则(1).能保证室内要求的参数，即在设计条件下和运行条件下均能保证达到室内温度、相对湿度、净化等要求。(2).初投资和运行费用
36、综合起来较为经济；(3).尽量减少一个系统内的各房间相互不利的影响；(4).尽量减少风管长度和风管重叠，便于施工、管理和测试。(5).系统应与建筑物分区一致。(6).各房间或区的设计参数值和热湿比相接近污染物相同，可以划分成一个全空气系统。对于定风量单风道系统，还要求工作时间一致，负荷变化规律基本相同。(7).一般民用建筑中的全空气系统不宜过大，否则风管难于布置；系统最好不要跨楼层设置，需要跨楼层设置时，层数也不应过多这样有利于防火。4.2.2 方案比较 全空气系统与空气水系统方案比较表 表4-2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3 分散布置、敷设各种管线较麻烦风管系统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3 部分房间停止工作不需空调时整个空调系统仍需运行不经济1 灵活性大、
