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1、武汉理工大学土木工程与建筑学院2012-2013学年 第一学期空气调节课程设计设计题目 北京市某办公楼空气调节设计 班 级 建筑节能技术与工程1001班 学生姓名 卢振斌 指导老师 周军莉 学 号 0121006230111 日 期 2012年12月10日 目 录设计任务书31设计原始资料62空调负荷计算32.1 空调夏季冷负荷组成82.2 205房间夏季冷负荷计算82.3 308房间夏季冷负荷计算153空调湿负荷计算254空调房间送风状态和送风量255空调系统方案的选择265.1风机盘管加新风系统的设计27 5.2风机盘管的计算及选型295.3 送风口和回风口的选择计算316水力计算326.
2、1风系统水力计算326.2水系统水力计算367.水泵扬程确定448.膨胀水箱计算459.分水器和集水器计算46总结47参考文献48空气调节课程设计任务书1. 设计目的“空气调节课程设计”是暖通空调课程的重要教学环节之一，主要目的是根据培养目标的要求，使学生在所学理论基础知识和专业知识的基础上，通过本课程设计了解空调工程设计内容、程序和基本原则；熟悉和掌握设计计算方法及提高绘图能力；了解空调工程领域内国内外的新技术和发展动态；掌握工程设计方案的对比选择和设计说明书、施工图的绘制；具有独立分析和解决空调工程设计问题的初步能力，为今后进一步学习和进行实际设计或科学研究打下良好的基础。2. 课程设计题
3、目北京某办公楼空调系统设计3. 设计基础资料3.1室外气象设计参数的确定 在空调设计中，室外计算参数的确定相当重要。选定的参数过低，满足不了舒适性或工艺性空调的要求；选定的参数过高，会增加设备投资和运行费用。室外气象设计参数主要包括夏季空调室外计算温度、夏季空调室外计算干球、湿球温度，夏季空调室外计算日平均温度、室外计算相对湿度、室外风速、大气压力等。这些参数可根据设计工程所在地查空气调节设计手册或采暖通风空气调节设计规范确定。3.2室内空气设计参数的确定室内空气计算参数主要包括：室内温湿度基数及其允许波动范围；室 内空气的流速、洁净度、噪声、压力一级振动等 3.2.1 对于舒适性空调工程，室
4、内空气设计参数为：夏季：=2620C， 冬季=2020C， 35%，室内噪声要求：Nc 40dB，室内空气流速：夏季不应大于0.3m/s，冬季不应大于0.2m/s。3.2.2对于工艺性空调工程，应根据具体的工艺过程、室内空气参数的变 化对工艺的影响程度及不同工艺对室内空气参数的要求等情况查空 气调节设计手册或相应的设计规范确定。3.3新风量的确定对办公楼等舒适性空调，一般按2540m3/h.人确定，或按空调房间换气次数大于等于5次计算确定，其他不同情况下的新风量查空气调节设计手册或相应设计规范确定。3.4 人员密度的确定3.5 室内照明用电的确定。以暗装日光灯为主要考虑3.6土建资料土建资料主
5、要包括空调对象建筑物平、立、剖面图，内外墙体结构、窗户结构、屋顶结构等，由指导老师提供。（1） 如无尺寸标明，外墙240砖墙，外抹水泥沙浆，内抹灰，内墙240，双面抹灰。（2） 窗：单层玻璃钢框窗（标准玻璃、浅绿色布窗帘），一般窗子高度1.75m，宽度2.1m。门，一般普通木门，高2.1m，宽0.9m（3） 一般梁高600 mm。（4） 屋面：保温屋面，保温材料：水泥膨胀珍珠岩，保温层厚度200mm（参见实用供热空调设计手册p45）（5） 建筑楼板为钢筋混凝土预制板(100mm)，下有混合砂浆(20mm)，上有水泥砂浆(20mm)4.设计基础资料4.1室内的冷、湿负荷计算4.2空调方案的确定4
6、.3空调房间送风状态参数及风量的确定4.4空调末端设备选择计算4.5送风口及回风口的选择计算4.6水管或风管系统设计及水力计算4.7管道配件的选择5.上交成果 5.1课程设计说明计算书（含目录）5.2通风空调平面布置图（一层、标准层、顶层）；5.3空调水系统（或风系统）轴测图；说明：设计说明及计算书、表格（A4纸张装订）要求页数在25-40页。图纸要求手工绘制，2号图纸4张。6.参考进度时间2周，计算及绘图各一半。7.参考资料7.1采暖通风与空气调节设计规范（GB50019-2011版）7.2暖空调制图标准（GB/T 50114-2001）7.3民用建筑空气调节设计技术措施（第二版）顾兴莹 中
7、国建筑工业出版社 1996年2月7.4简明空调设计手册赵荣义 中国建筑工业出版社 1998年12月7.5建筑设备施工安装通用图集91SB6（通风与空调工程）华北地区建筑设计标准化办公室北京某办公楼空调课程设计说明书1.设计原始资料1.1设计工程摘要 设计地点：北京市 设计题目：北京市某办公楼空气调节系统设计 建筑规模：该办公楼共三层，总高度为11.25米，一层层高为4.2米，其余二层层高为3.3米，建筑总面积为 空调建筑面积 使用功能 设计的范围 1.2 设计依据1.2.1民用建筑采暖通风与空气调节设计规范 （GB50019-2011）1.2.2暖空调制图标准（GB/T 50114-2001）
8、1.3设计参数 1.3.1 室外设计参数按照空气调节设计手册中规定的室外计算计算参数是按全年少数时间不保证室内室内温湿度标准而制定的，查得北京市室外设计参数（见表1-1）。表1-1 室外设计参数夏季空调室外干球温度 夏季空调室外湿球温度 夏季空调日平均温度33.226.428.6夏季室外平均风速（m/s)夏季空调大气透明度等级夏季大气压(Pa)1.94998601.3.2室内设计参数按照采暖通风与空气调节设计规范的规定，对于舒适性空调，所有房间均采用表1-2所示室内设计参数。表1-2 室内设计参数温度 ()相对湿度（%）平均风速（m/s）室内噪声（dB）夏季26600.335新风量m3/hp夏
9、季30表1-3办公建筑的人员密度表（/人）建筑类别房间类别人均占有的使用面积办公建筑普通办公室4高档办公室8会议室2.5走廊50其他20表1-4办公建筑的照明功率密度表（W/）建筑类别房间类别人均占有的使用面积办公建筑普通办公室11高档办公室、设计室18会议室11走廊5其他111.3.3土建资料：土建资料主要包括空调对象建筑物平、立、剖面图，内外墙体结构、窗户结构、屋顶结构等（1） 如无尺寸标明，外墙370砖墙，外抹水泥沙浆，内抹灰，内墙240，双面抹灰。（2） 窗：单层玻璃钢框窗（标准玻璃、浅绿色布窗帘），一般窗子高度1.75m，宽度2.1m。门，一般普通木门，高2.1m，宽0.9m一般梁高
10、600 mm。（3） 屋面：保温屋面，保温材料：水泥膨胀珍珠岩，保温层厚度200mm（参见实用供热空调设计手册p45）（4） 建筑楼板为钢筋混凝土预制板(100mm)，下有混合砂浆(20mm)，上有水泥砂浆(20mm)（5） 其他资料的确定工程所在地自来水充足，水压够用； 电力及燃油、燃气可按要求供应。 办公楼的平立剖面图见附图一2. 空调负荷计算空调负荷是指空调房间冷负荷和湿负荷。空调房间冷负荷、湿负荷是确定空调系统送风量及空调设备容量的基本依据。室内冷热负荷、湿负荷的计算是以室外气象参数和室内要求保持的空气参数为依据。2.1夏季冷负荷计算 2.1.1空调房间的得热量由下列各项得热量组成：
11、1.通过围护结构传入室内的热量； 2.透过外窗进入室内的太阳辐射热量； 3.人体散热量； 4.照明散热量； 5.设备、器具、管道及其他室内热源的散热量； 6.食品或物料的散热量； 7.渗透空气带入室内的热量； 8.伴随各种散湿过程产生的潜热量。确定房间计算冷负荷时，应根据上述各项得热量的种类和性质，以及房间的 蓄热特性，分别逐时计算，然后逐时叠加，找出综合最大值。2.1.2选取建筑某房间，标号为205 ，计算夏季空调冷负荷。已知条件：（1） 客房平面尺寸如图2-1所示，层高为3300mm。 图2-1（2） 南外墙： 外墙的构造如图2-2所示 水泥砂浆； 砖墙，=370mm； 白灰粉刷；属于型，
12、传热系数为K=1.50W/(K) 图2-2 (3) 南外窗: 单层标准玻璃、钢框架、80%玻璃。窗子高1.75m，宽度2.1m；浅绿色窗帘。 门：一般普通木门，高2.1m，宽0.9m (4) 北内墙 ：构造如图2-3所示。 图2-3 水泥砂浆； 砖墙，=240mm； 白灰粉刷； (5) 内墙、楼板、地板：与房间温度相同。 (6) 办公室内为三人，在房间内的总小时数为12（9:00到21:00） (7) 室内压力稍高与室外大气压力。 (8) 室内照明：暗装日光灯，100W。开灯时间为11:00到21:00 (9) 空调设计运行12个小时 (10) 北京市室外气象条件： 北纬 3948东经1162
13、8.海拔31.2m。夏季大气压力： 99860Pa 夏季室外计算参数：空调室外计算干球温度33.2。 空调室外计算湿球温度26.4. (11)房间计算参数 夏季：室内空气干球温度26，室内空气相对湿度60% 新风量：30/人h2.1.3 由已知条件，分项计算如下：（1）南外墙冷负荷时间11:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:0019:0020:0021:00 33.533.232.932.832.933.133.433.934.434.935.3 0 1 0.94 31.4931.2030.9230.8330.9331.1131.3931.8632.3332
14、.8033.1826K1.5A 8.267.5364.0660.6059.4360.5962.9066.3772.1577.9383.7188.34（2） 北内墙结构冷负荷：由于走廊不进行空调，按照内维护结构冷负荷计算公式计算，可视作不随时间变化的稳定传热。墙：， 门：，w根据,由附录2-7查的.再由2-9查得玻璃窗传热系数的修正值为1.00.由附录2-10查出玻璃窗冷负荷计算温度根据公式计算结果如下（3 ）南外窗瞬时传热冷负荷时间11:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:0019:0020:0021:00 29.930.831.531.932.232.232
15、.031.630.829.929.1 0 29.930.831.531.932.232.232.031.630.829.929.1 26 3.94.85.55.96.26.26.05.64.83.93.15.941.0=5.943.67585.13104.78120.06128.79135.34135.34130.97122.24104.7885.13567.67（4）透过玻璃窗日得射热引起的冷负荷 由附录2-15查得单层钢窗有效面积系数，故窗的有效面积系数 由附录2-13查得遮挡系数Cs=1.00，由附录2-14查得遮阳系数Ci=0.50，于是综合遮阳系数Ccs=0.50 再由附录2-12查
16、得纬度3948时，南向日射得热因数最大值。北京属于北区，故由附录2-17查得北区有内这样的玻璃窗冷负荷系数逐时值时间11:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:0019:0020:0021:000.720.840.800.620.450.320.240.160.100.090.09 302 Ccs0.503.12339.20395.74376.89292.09212.0150.75113.0675.3747.1142.4042.40（5）人员散热引起的冷负荷 办公室属于静坐，查表2-13，当室温为时，每人散发出的显热和潜热量为63w和45w，由表2-12查取群集
17、系数。由附表2-23查得人体显热散热冷负荷系数逐时值，并列入下表中人员散热引起的冷负荷时间11:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:0019:0020:0021:000.700.750.790.810.840.860.880.890.910.920.45 63 n3 0.96127.0136.1143.3146.9152.4156.0159.7161.5165.1166.981.745129.6129.6129.6129.6129.6129.6129.6129.6129.6129.6129.6合计256.6265.7272.9276.6282.0285.628
18、9.3291.1294.7296.5211.25（6） 客房照明散热形成的冷负荷 由于暗装日（荧）光灯，镇流器装设在客房中，镇流器消耗功率系数=1.0.灯罩隔热系数取1.0。由附录2-22查得照明散热冷负荷系数，并按照公式计算，计算结果列入下表时间11:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:0019:0020:0021:000.690.860.890.900.910.910.920.930.940.950.50 1.0 1.0 N1006986899091919293949550/（7 ）由于室内压力高于大气压力，所以不需要考虑由室外空气渗透所引起的冷负荷。（8
19、 ）办公室房间按照三台电脑算，每台按照280w计算散热量根据公式 由于电脑不连续运行所以现将上述各分项计算结果列入下表中，并逐时相加，以便求得客房内的冷负荷值。 各分项逐时冷负荷汇总表时间11:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:0019:0020:0021:00南外墙负荷67.5364.0660.659.4360.5962.966.3772.1577.9383.7188.34北内墙负荷156.7156.7156.7156.7156.7156.7156.7156.7156.7156.7156.7 南外窗瞬时传热冷负荷85.13104.78120.06128.7
20、9135.34135.34130.97122.24104.7885.13567.67窗日得射热引起的冷负荷339.20395.74376.89292.09212.0150.75113.0675.3747.1142.4042.40人员散热引起的冷负荷256.6265.7272.9276.6282285.6289.3291.1294.7296.5211.25客房照明散热形成的冷负荷6986899091919293949550电气设备冷负荷540540540540540540540540540540540总计1514.161612.981616.151543.611477.631422.291388
21、.41350.561315.221299.441156.36由表中可见，此房间最大冷负荷值出现在13：00时，其值为1616.15W.另外，夏季信封冷负荷计算如下。根据已知条件，每人的新风量为30/h,由湿空气性质表查得:室内空气焓值为58.3KJ/kg(=26=60%);室外空气焓值为82.5 KJ/kg(=33.2 =26.4) 新风负荷为 2.1.4选取建筑另一个不同朝向的房间，标号为308 ，计算夏季空调冷负荷。已知条件：(1) 客房平面尺寸如图2-4所示，层高为3300mm。 图2-4(2) 屋顶构造如图2-5所示，从上到下为：a 防水层加小豆石10mm。b水泥砂浆找平层20mm c
22、 保温层水泥膨胀珍珠岩200mm d隔汽层e 承重层 100mm钢筋混凝土预制板 f内粉刷属于型，传热系数为K=0.85W/(K) 图2-5 (3)东、西、北外墙： 图2-6 外墙的构造如图2-6所示 水泥砂浆； 砖墙，=370mm； 白灰粉刷；属于型，传热系数为K=1.50W/(K) (4) 南内墙 ：构造如图2-7所示。 图 2-7 水泥砂浆； 砖墙，=240mm； 白灰粉刷；(3) 南外窗: 单层标准玻璃、钢框架、80%玻璃。窗子高1.75m，宽度2.1m；浅绿色窗帘。 门：一般普通木门，高2.1m，宽0.9m (5) 内墙、楼板、地板：与房间温度相同。 (6) 阅览室内为20人，在房间
23、内的总小时数为12（9:00到21:00） (7) 室内压力稍高与室外大气压力。 (8) 室内照明：暗装日光灯，100W。开灯时间为11:00到21:00 (9) 空调设计运行12个小时 (10) 北京市室外气象条件： 北纬 3948东经11628.海拔31.2m。 夏季大气压力： 99860Pa 夏季室外计算参数：空调室外计算干 球温度33.2。 空调室外计算湿球温度26.4. (11)房间计算参数 夏季：室内空气干球温度26，室内空气相对湿度60% 新风量：30/人h2.1.5由已知条件，分项计算如下：（1 ）屋顶冷负荷时间11:0012:0013:0014:0015:0016:0017:
24、0018:0019:0020:0021:00 35.635.636.037.038.440.141.943.745.446.747.5 0 1 0.94 33.4633.4633.834.7836.0937.6939.3841.0742.6743.8944.6526K0.85A 34.56219.26219.26230.3257.92296.58343.52393.22442.93489.87525.77547.8（2）北外墙冷负荷时间11:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:0019:0020:0021:00 35.035.035.235.636.136.6
25、37.137.537.938.238.4 0 1 0.94 32.932.933.033.433.934.434.835.35.635.936.026K1.5A 17.82184.4184.4189.46199.51212.0224.63237.20247.25257.30264.84269.86（3）东外墙冷负荷时间11:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:0019:0020:0021:00 31.031.431.331.231.231.331.431.631.832.132.4 0 1 0.94 29.1429.5129.4229.3229.3229.42
26、29.5629.7029.8930.1730.4526K1.5A 16.4177.2986.5484.2381.9181.9184.2386.5491.1795.80102.74109.68 时间11:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:0019:0020:0021:00 36.335.935.535.234.934.834.834.935.335.836.5 0 1 0.94 34.1233.7433.333.0832.832.7132.7132.8033.1833.6534.3126K1.5A 17.8248.2446.0143.7742.1040.423
27、9.8639.8640.4242.6645.4549.36（4） 西外墙冷负荷（5） 南内墙结构冷负荷：由于走廊不进行空调，按照内维护结构冷负荷计算公式计算，可视作不随时间变化的稳定传热。墙：， 门：，（6 ）根据,由附录2-7查的.再由2-9查得玻璃窗传热系数的修正值为1.00.由附录2-10查出玻璃窗冷负荷计算温度根据公式计算结果如下 北外窗瞬时传热冷负荷时间11:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:0019:0020:0021:00 29.930.831.531.932.232.232.031.630.829.929.1 0 29.930.831.531
28、.932.232.232.031.630.829.929.1 26 3.94.85.55.96.26.26.05.64.83.93.15.941.0=5.947.35170.27209.56240.12257.58270.68270.68261.95244.49209.56170.27135.34（7）透过玻璃窗日得射热引起的冷负荷 由附录2-15查得单层钢窗有效面积系数，故窗的有效面积系数 由附录2-13查得遮挡系数Cs=1.00，由附录2-14查得遮阳系数Ci=0.50，于是综合遮阳系数Ccs=0.50 再由附录2-12查得纬度3948时，南向日射得热因数最大值。北京属于北区，故由附录2-
29、17查得北区有内这样的玻璃窗冷负荷系数逐时值时间11:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:0019:0020:0021:000.720.840.800.620.450.320.240.160.100.090.09 302 Ccs0.506.25679.5792.75755585.12424.68302226.515194.3784.9384.93（8）人员散热引起的冷负荷 办公室属于静坐，查表2-13，当室温为时，每人散发出的显热和潜热量为63w和45w，由表2-12查取群集系数。由附表2-23查得人体显热散热冷负荷系数逐时值，并列入下表中人员散热引起的冷负荷
30、时间11:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:0019:0020:0021:000.700.750.790.810.840.860.880.890.910.920.45 63 n20 0.96846.72907.2955.58979.7761016.061040.251064.441076.541100.731112.83544.3245864864864864864864864864864864864合计1710.721771.21819.581843.771880.061904.21928.441940.541964.731976.831408.32（9）
31、客房照明散热形成的冷负荷 由于暗装日（荧）光灯，镇流器装设在客房中，镇流器消耗功率系数=1.0.灯罩隔热系数取1.0。由附录2-22查得照明散热冷负荷系数，并按照公式计算，计算结果列入下表时间11:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:0019:0020:0021:000.690.860.890.900.910.910.920.930.940.950.50 1.0 1.0 N1006986899091919293949550/（10） 由于室内压力高于大气压力，所以不需要考虑由室外空气渗透所引起的冷负荷。现将上述各分项计算结果列入下表中，并逐时相加，以便求得客房
32、内的冷负荷值。（11）阅览室房间暂不设电脑各分项逐时冷负荷汇总表时间11:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:0019:0020:0021:00屋顶219.26219.26230.3257.92296.58343.52393.22442.93489.87525.77547.8北外墙77.2986.5484.2381.9181.9184.2386.5491.1795.8102.74109.68东外墙184.4184.4189.46199.51212224.63237.2247.25257.3264.84269.86西外墙48.2446.0143.7742.140
33、.4239.8639.8640.4242.6645.4549.36南内墙517.9517.9517.9517.9517.9517.9517.9517.9517.9517.9517.9北外窗170.27209.56240.12257.58270.68270.68261.95244.49209.56170.27135.34玻璃透射679.5792.75755585.12424.68302226.515194.3784.9384.93人员散热1710.721771.21819.581843.771880.061904.21928.441940.541964.731976.831408.32照明散热6
34、986899091919293949550总计3676.583913.623969.363875.813815.233778.023783.613768.73766.193783.733173.19由表中可见，此房间最大冷负荷值出现在13：00时，其值为3969.36W.根据冷负荷估计指标范围取值为3888W。另外，夏季新风冷负荷计算如下。根据已知条件，每人的新风量为30/h,由湿空气性质表查得:室内空气焓值为58.3KJ/kg(=26=60%);室外空气焓值为82.5 KJ/kg(=33.2 =26.4) 新风负荷为 3 湿负荷 办公室中的湿负荷主要以人体散湿量为主。 人体散湿量： 根据公式
35、 则205房间内 kg/s 308房间内 kg/s 敞开水表面散湿量可以省略不计。4空调房间送风状态和送风量 除去205房间和308房间，其他房间都根据各房间的使用功能按冷热负荷概算指标（面积指标）计算确定。并根据已经求得的参数，求出各个房间的送风状态点和送风量。各个房间的参数列表如下房间101102201202203204205206207208209301302303304305306308人数3100523333310342434420新风量901000150609090909090100901206012090120120600房间面积23.214928.512.317.2825.917.2815.117.2838.917.2834.612.634.612.634.630.2438.9新风冷负荷w72624200121048472672672672672624207269684849687269689684840室内冷负荷Q w255237250313513531900.2849161616611900.897251900.380613863806138638063326.43888湿负荷g/s0.0541.80.090.0360.0540.054
