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1、西安某综合楼工程空调系统设计摘要本设计是西安某综合楼工程的空调系统设计。此建筑是包括办公室、宿舍、储物室集于一身的多功能型建筑，总建筑面积2767.0464，建筑高度13.56，建筑共四层，地上三层，地下一层。地下一层主要是储物室，一层主要是办公室，二、三层是宿舍。本工程的目的让学生结合所学基础理论和专业知识，根据工程实际，设计出合适的空调系统，让办公室及宿舍的工作人员有一个舒适的空气环境。设计具体的方法为：首先进行建筑的冷热负荷计算，根据计算的冷热负荷确定工程的冷热源；然后进行建筑内部空调方式的比较和确定，确定空调方式以后便可以进行风系统和水系统的设计计算了，由计算结果就可以对所需设备进行比
2、较和选型，并对相关细节进行处理，然后还要对空调系统的设备和管路采取消声、防振和保温等措施；最后做出图纸和设计说明书以备参考使用。本设计以经济、环保、节能为原则，通过借鉴以前的设计方法和经验，采用了合理的技术措施，使设计的各个系统达到了很好的使用效果。关键词：综合楼 空调系统 冷却水系统The comprehensive design plan of air-conditioning system in XiAnAbstract The graduation design is the design about the air-conditioning system of a comprehen
3、sive building in XiAn. This building is a mal-fuction building, which includes meeting rooms,storage rooms and dormitories,. Its total area is 2764.0464 square meters. The height of the building is 14.61 meters. There are four floors in the building, among them, three floors are on the ground, and o
4、ne is underground.The storage rooms are set up in the basement. The meeting rooms of the hotal are the main room in the first floor. The dormitories are on the second, third floors. Specific methods for the design: first the construction of the cooling and heating load calculations, according to the
5、 calculation of hot and cold load of hot and cold determine the source of the project; and then comparison of air conditioning inside the building and determine, after the air conditioning system can be wind and water system design and calculation, and the results can be compared to the required equ
6、ipment and selection, and details for processing, then the measurements of weaken sound, prevent equipment from vibration and insulation are adopted to the equipment of the air-conditioning system and pipeline; finally made drawings and design specifications for future reference.The design, environm
7、ental protection, energy saving economy principle, adopted from the previous design methods and experience, a reasonable technical measures, so that the various systems designed to achieve very good results.Keyword: comprehensive building; air-conditioning system; cooling water system. 摘要I第一章 绪论11.1
8、.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11.2.2.2 绘图21.3 设计研究现状和发展趋势2第二章 工程概况和原始材料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42.2.3围护结构参数5第三章 各空调房间负荷计算63.1 夏季逐时冷负荷计算公式63.1.1外墙和屋面瞬变传热引起的冷负荷63.1.2内围护结构冷负荷63.1.3玻璃窗瞬变传热引起的冷负荷73.1.4透过外玻璃窗日射得热引起的冷负荷73.1.5 设备散热形成的冷负荷83.1.6照明散热形成的冷负荷93.1.7人体散热形成的冷负荷93.2湿负荷计算公式103.
9、2.1人体散湿量103.2.2散湿量敞开水表面散湿量103.3 新风负荷计算113.4 冷负荷计算实例113.51 第一层各房间冷负荷汇总：173.52 第二层各房间冷负荷汇总：183.53 第三层各房间冷负荷汇总:183.5.4 一层至三层冷负荷总计:183.6 湿负荷汇总:183.7 新风负荷汇总：203.8 各层房间冷负荷、湿负荷、新风汇总223.9 热负荷计算233.9.1 房间的热负荷Q主要包括以下几部分：233.9.2 热负荷计算实例：243.9.3 各房间的热负荷计算统计如下表所示：25第四章 空调系统方案的确定274.1 空调系统的确定274.1.1 全空气系统方案的确定274
10、.1.2 风机盘管加新风方式的确定274.2方案的确定284.2.1 风机盘管机组的结构和工作原理284.2.2各房间送风状态的确定28第五章 送风量计算305.1 送风量的计算公式305.2送风量的计算过程及结果305.3风机盘管的选型355.4 新风机组的选择37第六章 空调风系统386.1 空调房间气流组织386.1.1 气流组织计算396.2 风管设计426.2.1 风道水力计算步骤426.2.2 风系统最不利环路43第七章 水系统的水力计算537.1水系统的布置形式与工作原理537.2冷冻水管的水力计算537.3 水系统的最不利环路计算547.4 冷凝水管考虑60第八章 冷热源及相关
11、设备的选择618.1冷热源的选择618.1.1 设备方案选择论证618.2 水泵的选择与计算628.2.1 冷冻水泵的选型和计算628.3 膨胀水箱的选择与计算64第九章 管道保温与系统消声，减震设计649.1管道保温649.2空调系统的消声减振65参考文献66结语67致谢68第一章 绪论1.1. 设计目的毕业设计是专业学习中最后的一门综合性的重要的教学环节，根据专业要求，培养学生综合运用本学科的基本理论、专业知识和和基本技能，提高分析和解决实际问题的能力，完成初步培养从事何学研究工作和专业工程技术工作基本训练的重要环节。通过毕业设计，明确设计程序，设计内容及个设计阶段的要求和各种问题的必要配
12、合，熟悉和掌握设计计算方法和提高绘图能力，掌握工程设计方案的对比选择及设计说明书施工图编制。1.2 设计要求1.2.1初步设计接受设计任务后，熟悉土建图纸和原始材料，查阅和收集材料，对设计对象选择多种空调方式，经过综合比较后，最后选定一种较好的方案。根据有关设计规范及概算指标，对冷热负荷进行初步估算，初步确定冷热源方式、容量、台数、机房位置和面积并确定送、排风方式。1.2.2 施工图设计1.2.2.1 设计计算（1）计算室内冷、热、湿负荷；（2）确定设计方案。包括系统划分、空气处理过程设计、冷热源的确定、计算总冷量、总热量、总风量；（3）根据冷量和风量确定选用空气处理设备和制冷设备；（4）确定
13、室内气流组织形式，进行气流组织计算，分口的选择计算；（5）进行系统风道布置及管道水力计算；（6）系统消声减震设计；（7）系统防排烟及保温设计；1.2.2.2 绘图图纸应包括施工图设计说明首页图：通风空调系统布置平面图、系统图、大样图；机房布置平面图、系统图、大样图；系统原理图。1.2.2.3 整理设计文件（1）设计说明书及计算书；（2）主要设备及材料明细表；（3）全部设计图纸1.3 设计研究现状和发展趋势暖通空调系统是建筑能源的消耗大户，占建筑总能耗的50%左右。而目前的暖通设计中，业主、设计人员往往在取用室内设计参数时选用过高的标准，建筑结构能耗也很大。随着我国的发展，人们对建筑环境的要求越
14、来越高，建筑能耗必将有大幅度的增长。目前的一些常规的设计系统和负荷估算方法不能适应现阶段发展的需求，建筑节能技术逐渐提上了日程。按照设计规范对负荷进行详细计算，进行建筑围护结构的权衡计算，使之达到合理的能耗标准；采用蓄热、热泵、热回收、废热利用等节能技术；使用变流量、变风量空调系统，进行系统的优化、智能控制；开发太阳能、风能等新能源是专业的发展方向。第二章 工程概况和原始材料2.1工程概况西安某综合楼，总四层，总建筑面积2767.0464，建筑高度14.61。地下一层，地上三层。地下一层主要是储物室，一层主要是办公室，二、三层是宿舍。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
15、地区的主要参数如下：地理位置陕西省西安市东经：10856 北纬：3418海拔：396.9m 年平均温度：13.3夏季资料：大气压（KPa）： 95.92室外日平均温度（）： 30.70室外计算日较差（）： 8.70室外干球温度（）： 35.20室外湿球温度（）： 26.00通风计算温度（）： 31室外平均风速（m/s）： 2.20室外相对湿度（）： 72.00冬季资料：大气压（KPa）： 97.87采暖计算温度（）： -5.00空调计算温度（）： -8.00最低计算日平均温度（）： -12.3通风计算温度（）： -1室外相对湿度（）： 67.00室外平均风速（m/s）： 1.802.2.2 室
16、内设计参数2.2.2.1 温、湿度夏季： 温度 相对湿度（%） 气流平均流速（m/s）办公室 26 50 0.3理发室 26 50 0.3大厅 26 50 0.3走廊 26 50 0.3医务室 26 50 0.3宿舍 26 50 0.3冬季： 温度 相对湿度（%） 气流平均流速（m/s）办公室 18 45 0.2理发室 23 55 0.2大厅 17 45 0.2走廊 16 45 0.2医务室 20 45 0.2宿舍 19 45 0.22.2.2.2 新风量大厅、走廊：18 m/h.p 卫生间：20m/h.p 宿舍：30 m/h.p 办公室：60 m/h.p 其中：大的办公室按8人计算，小的办公
17、室按4人计算，宿舍全部按2人计算。2.2.2.3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) 宿舍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厚的加气混凝土，钢筋混凝土，传热系数K=0.59 W/() ； =0.6内墙 填充墙（002002） 传热系数K=2.02 W/() 外窗 双层窗（6mm），金属窗框，80%玻璃，传热系数K=3.01 W/()屋面 屋面：从上到下为：预制细石混凝土板25mm；表面喷白色水泥浆；通风量200mm；卷材防水层；水泥砂浆找平层20mm；保温层
18、，沥青膨胀珍珠岩125mm；隔汽层；现浇钢筋混凝土板70mm；内粉刷；属型，传热系数K=0.48W/（K）第三章 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： 根据空气调节，对下列各项热量进行计算。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和附录2-3查取； tR 室内计
19、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 ) (3-2) 式中 Ki 内围护结构传热
20、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；由暖通空调附录2-9查得； td 地点修正值
21、，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。3.1.5 设备散热形成的冷负荷Qc
22、() = 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-）/ (3-5.3)式中 n1 利用系数，是电子
23、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)，其中系数n2的值根据使用情况而定，对计算
24、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理发室电脑0.81.00.775%132014宿舍电视0.81.00.775%12008办公室电脑0.81.00.775%232014会议室电脑0.81.00.775%2320143.1.6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.白炽灯 Qc() = 1000 N CL
25、Q (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。3.1.7人体散热形成的冷负荷1、人体显热散热形成的冷负荷mW= 0.278n g10-6 (3-7.1) 式中 mW 人体散湿量，kg/sn 室内全部人数； 群集系数，由暖通空调表2-12查得；g成年男子的小时散湿量，g/h
26、；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)3.2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.
27、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查得； A 蒸发表面面积, m2。3.3 新风负荷计算夏季空调新风冷负荷Qc.o=Mo（hohR）式中： Qc.o夏季新风冷负荷，Kw； Mo新风量，Kg/s ho室外空气的焓值，KJ/kg； hR室内空气的焓值，KJ/kg；3.4 冷负荷计算实例以第三层洗漱房计算为例：（设计参数如前面表格所示）（1）南外墙负荷：250mm厚的加气混凝土，钢筋混凝土，传热系数K=0.59 W/() ； =0.6。 传热系数K=0.59 W/()，A=10.17；=0.6。时间8:0
28、09:0010:0011:0012:0013:0014:00tc()35.235.134.934.834.634.434.2td0.50.50.50.50.50.50.5k0.990.990.990.990.990.990.99k0.940.940.940.940.940.940.94tR16161616161616K0.590.590.590.590.590.590.59A10.1710.1710.1710.1710.1710.1710.17Qc()103.34102.79101.6795.5399.9998.8897.76时间15:0016:0017:0018:0019:0020:0021
29、:0022:00tc()34.033.933.833.833.934.034.134.3td0.50.50.50.50.50.50.50.5k0.990.990.990.990.990.990.990.99k0.940.940.940.940.940.940.940.94tR1616161616161616K0.590.590.590.590.590.590.590.59A10.1710.1710.1710.1710.1710.1710.1710.17Qc()96.6490.0995.5395.5390.0996.6497.2098.32（2）南外窗瞬时传热冷负荷：双层窗（6mm），金属窗框，
30、80%玻璃； 传热系数K=3.01 W/()金属单层窗应乘以1.2的修正系数，则K=3.61 W/()时间8:009:0010:0011:0012:0013:0014:00tc()26.927.929.029.930.831.531.9td2222222tR16161616161616Cw1.21.21.21.21.21.21.2Kw3.613.613.613.613.613.613.61Aw2.72.72.72.72.72.72.7Qc()150.88162.58175.45185.97196.50204.69209.37时间15:0016:0017:0018:0019:0020:0021:
31、0022:00tc()32.232.232.031.630.829.929.128.4td22222222tR1616161616161616Cw1.21.21.21.21.21.21.21.2Kw3.613.613.613.613.613.613.613.61Aw2.72.72.72.72.72.72.72.7Qc()212.87212.87210.54205.86196.50162.58181.29168.43（3）通过南外窗的日射得热形成的冷负荷：根据暖通空调规范附录215查得双层钢窗有效面积系数Ca =0.75；故窗的有效面积Aw=2.70.75=2.052。有附录213查得遮挡系数C
32、s=0.74，有附录214查得遮阳系数Ci=0.5，于是综合遮阳系数Cc.s=0.740.5=0.37。再由附录212查得纬度3418时，南向日射得热因数最大值Dj,max=251W/m2，因西安地区北纬3418，属于北区，故由附录217查得北区有内遮阳的玻璃窗冷负荷系数逐时值LQ。时间8:009:0010:0011:0012:0013:0014:00CLQ0.260.400.580.720.840.80.62Dj,max251251251251251251251Cc,s0.370.370.370.370.370.370.37Aw2.0522.0522.0522.0522.0522.0522.
33、052Ci0.50.50.50.50.50.50.5Ca0.750.750.750.750.750.750.75Qc()15.5723.9534.7343.1150.3047.937.12时间15:0016:0017:0018:0019:0020:0021:0022:00CLQ0.450.320.240.160.100.090.090.08Dj,max251251251251251251251251Cc,s0.370.370.370.370.370.370.370.37Aw2.0522.0522.0522.0522.0522.0522.0522.052Ci0.50.50.50.50.50.50
34、.5CiCa0.750.750.750.750.750.750.750.75Qc()26.9519.1614.379.585.945.395.394.79（4）西外墙负荷：石灰、水泥、砂、砂浆加气混凝土泡沫混凝土，钢筋混凝土墙体总厚度为 320mm。 传热系数K=0.59 W/()，A=19.8；=0.6时间8:009:0010:0011:0012:0013:0014:00tc()37.937.837.737.537.337.136.9td0.90.90.90.90.90.90.9k0.990.990.990.990.990.990.99k0.940.940.940.940.940.940.9
35、4tR16161616161616K0.590.590.590.590.590.590.59A19.819.819.819.819.819.819.8Qc()234.86233.77232.68230.51228.33226.16223.99时间15:0016:0017:0018:0019:0020:0021:0022:00tc()36.636.436.236.136.035.936.036.1td0.90.90.90.90.90.90.90.9k0.990.990.990.990.990.990.990.99k0.940.940.940.940.940.940.940.94tR1616161
36、616161616K0.590.590.590.590.590.590.590.59A19.819.819.819.819.819.819.819.8Qc()220.73218.55316.38215.29214.20213.12214.20215.29（5）屋顶冷负荷：屋面：从上到下为：预制细石混凝土板25mm；表面喷白色水泥浆；通风量200mm；卷材防水层；水泥砂浆找平层20mm；保温层，沥青膨胀珍珠岩125mm；隔汽层；现浇钢筋混凝土板70mm；内粉刷；属型，传热系数K=0.48W/（K）时间8:009:0010:0011:0012:0013:0014:00tc()38.137.036.
37、135.636.636.037.0td0.40.40.40.40.40.40.4k0.990.990.990.990.990.990.99k0.940.940.940.940.940.940.94tR16161616161616K0.480.480.480.480.480.480.48A23.423.423.423.423.423.423.4Qc()222.63211.13201.73196.5206.95200.68211.13时间15:0016:0017:0018:0019:0020:0021:0022:00tc()38.440.141.943.745.446.741.142.0td0.40.40.40.40.40.40.40.4k0.990.990.990.990.990.990.990.99k0.940.940.940.940.940.940.940.94tR1616161616161616K0.480.480.480.480.480.480.480.48A23.423.423.423.423.423.423.423.4Qc()225.76243.53262.34281.15298.91312.50
