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1、北京市兴茂办公楼空调设计中文摘要摘要：本次毕业设计题目为北京市兴茂办公楼空调设计，办公楼总建筑面积为8992.8，共10层，地下一层为地下汽车库，面积为1350，一到九层主要都是办公室。经过经济型和可行性比较，本设计决定采用风冷热泵冷水机组作为空调冷热源。空调方式，则采用了风机盘管加独立新风系统，风机盘管采用高静压机型，风机盘管系统选用圆型散流器平射流形式。水系统则采用闭式水平同程垂直异程。地下室设置防排烟系统，选用变速风机，平时排风，发生火灾时排烟。关键字：风冷热泵冷水机组；风机盘管+独立新风系统；防排烟英文摘要Abstract：The topic for the graduation de
2、sign is about air-conditioning design of the XinMao Office Building in Beijing. The construction area is about 8992.8 square meters. This is a ten-storey building with a basement, the basement storey is an underground garage and its area is about 1350 square meters.the upper storeys are mainly offic
3、es.Considing its economical performance and possibility,Air-Source Heat Pump is used as the hot or cold source of air conditioning. The fan-coil system plus an independent fresh air system is the main air-conditioning mode. The high static pressure Fan-coils are used. The disk level diffusions are a
4、dopted. The vertically direct return system and horizontally indirect return system are used in water system。Smoke-control system is set up in basement. Variable-speed fans are Selected, which work as ventilated-fans in normal, but control smoke in case of fire.Keyword：Air-Source Heat Pump;fan-coil
5、with independent fresh air system;smoke-control system目录1 设计原始资料11.1 工程概况11.2 土建资料11.2.1 墙体11.2.2 屋顶11.2.3 玻璃11.2.4 人数21.2.5 照明、设备21.2.6 空调使用时间21.3 地理条件及气象参数22 负荷计算22.1 冷、湿负荷的概念22.2 冷负荷计算32.2.1 屋顶的冷负荷32.2.2 外墙瞬变传热引起的冷负荷32.2.3 窗的瞬时传热冷负荷32.2.4 透过玻璃窗进入日射得热引起冷负荷42.2.5 人员散热引起的冷负荷42.2.6 照明散热形成的冷负荷52.2.7 设
6、备显热冷负荷52.3 湿负荷计算52.4 新风负荷计算62.5 办公室101冷负荷计算举例72.6 各办公室负荷汇总02.7 冷负荷指标13 空调系统方案确定33.1 空调水系统方案33.2 空调风系统方案43.3 空气处理方案73.4 气流组织方案83.5 送风量的计算83.5.1 送风量的计算公式83.5.2 送风量的计算过程及结果93.6 风机盘管的选型113.7 新风机组的选型133.8 气流组织计算144 风管布置及水力计算184.1 风管水力计算概述184.2 确定风管尺寸194.3 风管阻力计算194.3.1 沿程阻力194.3.2局部阻力204.4 风管阻力的校核214.5 风
7、管水力计算步骤215 水管布置及水力计算245.1 水管管径的确定245.2 水管阻力计算245.2.1 沿程水头损失245.2.2 局部水头损失245.3 水管水力计算步骤255.4 冷凝水管设计295.5 冷水机组的选型305.5.1 冷热源方案选择305.5.2 机组选型计算315.5.3 冷冻水泵选型325.5.4 膨胀水箱配置与计算335.6 卫生间机械排风355.7 制冷机房布置355.8 空调系统的保温防腐366 地下室防排烟设计376.1 地下室防排烟方案376.2 地下室排风（烟）量计算376.3 排烟风管的水力计算38致 谢41参考文献431 设计原始资料1.1 工程概况本
8、工程为北京市兴茂办公楼空调设计，办公楼总建筑面积为8992.8m2，共10层，带地下层，地下层面积为1350m2。1.2 土建资料1.2.1 墙体构造：240mm砖墙+20mm水泥砂浆抹灰+防潮层（用于炎热潮湿地区）+80mm保温层（水泥膨胀珍球岩）+水泥砂浆抹灰加油漆；导热热阻：1.07/W； 传热系数：0.80W/；质量:568kg/；热容量：494kJ/；属类墙；浅色外墙，吸收系数修正值=0.94 W/()；外表面换热系数18.6 W/()；外表面放热系数修正值 =1。1.2.2 屋顶 外表层5mm厚白色小石子+卷材防水层+找平层20mm水泥砂浆+100mm保温层（沥青膨胀珍珠岩）+隔汽
9、层+水泥砂浆找平层+120mm预制钢精混凝土空心板+内粉刷；导热热阻：100/W； 传热系数：0.62W/；质量：325kg/；热容量：281kJ/；属类屋顶；浅色屋顶，吸收系数修正值=0.88 W/()；外表面换热系数修正值 =1。1.2.3 玻璃玻璃为5mm厚钢窗，单层钢窗；窗玻璃的遮挡系数：0.94；商场无遮阳，其它房间用浅蓝布帘；窗内遮阳设施的遮阳系数：0.6；玻璃外表面换热系数18.96W/；玻璃内表面换热系数8.7 W/。1.2.4 人数人员数的确定是根据各房间的面积确定的，本办公楼人员密度按4/人计算。1.2.5 照明、设备由建筑电气公司提供，照明设备为暗装荧光灯，镇流器设置在顶
10、棚内，荧光灯罩无通风孔，功率为11w/m。设备负荷为16w/m。 1.2.6 空调使用时间此办公楼空调每天使用10小时，即8：0018：00。 1.3 地理条件及气象参数北京市处于北纬，东经，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26.3；办公室夏季室内计算干球温度为26；室内空气相对湿度为65%。2 负荷计算2.1 冷、湿负荷的概念为连续保持空调房间恒温、恒湿，在某一时刻需向房间供应的冷量称为冷负荷；为维持室内相对湿度恒定需从房间去除的湿量称为湿负荷。房间冷、湿负荷也是确定空调系统送风量及各种设备容量的依据。主要冷负荷由以下几种： 1. 外墙及屋面瞬变传热引起的冷负荷
11、； 2. 玻璃窗瞬变传热引起的冷负荷； 3. 透过玻璃窗的日射得热引起的冷负荷； 4. 人体散热引起的冷负荷； 5照明散热量；6设备散热量；2.2 冷负荷计算2.2.1 屋顶的冷负荷由空调工程附录8查得型屋顶的冷负荷计算温度逐时值，即可按式(2-1)和式(2-2)算出屋顶逐时冷负荷。 (2-1) (2-2)式中 CL外墙或屋顶瞬变传热形成的逐时冷负荷（W）； K外墙和屋顶的传热系数； F外墙和屋顶的传热面积（）； 夏季空气调节室内计算温度（）； 夏季空气调节室内计算温度（）； 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（）； 不同类型构造外墙和屋顶的地点修正值（）；2.
12、2.2 外墙瞬变传热引起的冷负荷由空调工程附录7查得型墙冷负荷计算温度逐时值，按式(2-1)和式(2-2)计算外墙的瞬变传热冷负荷。2.2.3 窗的瞬时传热冷负荷由空调工程附录13查得玻璃窗冷负荷的计算温度的逐时值，根据式(2-3)计算。 (2-3)式中 CL外墙或屋顶瞬变传热形成的逐时冷负荷（W）； 夏季空气调节室内计算温度（）；外玻璃窗传热系数；外玻璃窗冷负荷计算温度的逐时值；玻璃窗的传热系数的修正值；玻璃窗的地点修正值。2.2.4 透过玻璃窗进入日射得热引起冷负荷由空调工程附录19查得单层钢窗有效面积系数,故窗的有效面积。由原始资料可知玻璃窗的遮阳系数，窗内遮阳设施的遮阳系数，于是综合遮
13、阳系数。再由附录16中查得纬度时各向日射得热因数最大值。因北京地区处在北纬以北，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。根据式(2-4)计算逐时进入玻璃窗日射得热引起的冷负荷： (2-4)2.2.5 人员散热引起的冷负荷办公室属于极轻劳动。查空调工程表3-15，可知室温26时，成年男子每人散发的显热和潜热量为60.5W和73.3W，根据书本表3-14，取群集系数。根据在办公室的总小时数为10小时，由书本附录27查得人体显热散热冷负荷系数逐时值。根据式(2-5)计算人体显热散热引起的冷负荷： (2-5)式中 人体显热散热形式的冷负荷（W）； n室内全部人数； 群集系数；不
14、同室温和劳动性质成年男子显热散热量（W）；人体显热散热冷负荷系数。根据式(2-6)计算人体潜热散热引起的冷负荷： (2-6)式中 人体显热散热形式的冷负荷（W）； 1名成年男子小时潜热散热量（W）。2.2.6 照明散热形成的冷负荷由设计原始资料可知办公室照明负荷为，根据室内照明开灯时间为8：0018：00，开灯时数为10小时，由空调工程附录26查得照明散热冷负荷系数， 按式(2-7)计算照明散热形成的冷负荷： (2-7)式中 CL照明设备散热形成的逐时冷负荷（W）；N照明设备所需功率（KW）；n1镇流器消耗功率系数，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
15、，n2=0.50.6；无通风孔时，n2=0.60.8；照明散热冷负荷系数；2.2.7 设备显热冷负荷按空调工程表3-13给出的单位面积散热指标估算空调区的办公设备散热量，此时空调区办公设备的散热量可按式(2-8)计算： (2-8)式中 F空调区面积（）； 办公设备单位面积平均散热指标（）。2.3 湿负荷计算由空调工程表3-15查得办公室属极轻劳动，当室温为26时，每人散发的小时散湿量为109g/h,=0.93。故人体散湿量可按式(2-9)计算： (2-9)式中 群集系数； 计算时刻空调区内的总人数； g1名成年男子每小时散湿量（g/h）。2.4 新风负荷计算空调区空气参数:相对湿度65%,温度
16、26。夏季空气调节室外计算干球温度33.6，夏季空气调节室外计算相对湿度为58%，夏季室外干空气密度为1.15。由焓湿图查得室外焓值，室内焓值。新风负荷按式(2-10)计算： (2-10)式中 M新风质量流量（Kg/s）； ho室外空气的焓值，kJ/kg； hi室内空气的焓值，kJ/kg。2.5 办公室101冷负荷计算举例表2-1 西外墙冷负荷计算表由建筑参数得此外墙是II型墙体，由空调工程附录7查得II型外墙逐时冷负荷计算温度tw1。西外墙面积：F=5.84.2-3.61.8=17.88时间08:0009:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:001
17、8:00tw137.837.336.836.335.935.535.234.934.834.834.9td0k1kp0.94tw135.5335.0634.5934.1233.7533.3733.0932.8132.7132.7132.81tnx26t9.539.068.598.127.757.377.096.816.716.716.81K0.8F17.88CL136.35129.62122.90116.18110.80105.42101.3997.3596.0196.0197.35表2-2 北外墙冷负荷计算表北外墙面积F=11.784.2-（1.8+2.8+2.8+1.63）1.8=33.2
18、2时间08:0009:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:00tw132.332.131.831.631.431.331.231.231.331.431.6td0k1kp0.94tw130.3630.1729.8929.7029.5229.4229.3329.3329.4229.5229.70tnx26t4.364.173.893.703.523.423.333.333.423.523.70K0.8F33.22CL115.92110.93103.4398.4493.4490.9488.4488.4490.9493.4498.44 表2-3
19、西外墙瞬时传热冷负荷计算表根据n=8.7W/(.K) w=18.96 W/(.K)由空调工程附录10查得单层窗玻璃的传热系数值Kw=5.97W/(.K)，由附录12查得玻璃窗的传热系数修正值Cw=1，再由附录13查得玻璃窗逐时冷负荷计算温度tw1。时间08:0009:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:00tw126.927.92929.930.831.531.932.232.23231.6td0tw1+td26.927.92929.930.831.531.932.232.23231.6tnx26t0.91.933.94.85.55.96.
20、26.265.6CwKw5.97Fw6.48CL34.8273.50116.06150.87185.69212.77228.25239.85239.85232.11216.64表2-4 北外墙瞬时传热冷负荷计算表时间08:0009:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:00tw126.927.92929.930.831.531.932.232.23231.6td0tw1+td26.927.92929.930.831.531.932.232.23231.6tnx26t0.91.933.94.85.55.96.26.265.6CwKw5.97Fw
21、16.25CL87.31184.32291.04378.35465.66533.57572.37601.48601.48582.08543.27表2-5 透过西窗进入日射得热引起的冷负荷计算表由空调工程附录19查得单层钢窗有效面积系数Ca=0.85 ,故窗的有效面积Fw=6.480.85=5.51。由原始资料可知玻璃窗的遮阳系数Cs=0.94 ，窗内遮阳设施的遮阳系数Ci=0.6 ，于是综合遮阳系数Ccs=CsCi=0.940.6=0.564 。再由附录16中查得纬度40 时西向日射得热因数最大值Dj,max=599 W/ 。因北京地区处在北纬2730 以北，属于北区，故由附录21查得北区有内
22、遮阳的玻璃窗冷负荷系数逐时值CLQ。时间08:0009:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:00CLQ0.140.170.180.190.20.340.560.720.830.770.53Dj,max599Ccs0.564Fw5.51CL260.61316.45335.07353.68372.30632.901042.431340.261545.031433.34986.58表2-6 透过西窗进入日射得热引起的冷负荷计算表由空调工程附录19查得单层钢窗有效面积系数Ca=0.85 ,故窗的有效面积Fw=16.250.85=13.81。由原始资
23、料可知玻璃窗的遮阳系数Cs=0.94 ，窗内遮阳设施的遮阳系数Ci=0.6 ，于是综合遮阳系数Ccs=CsCi=0.940.6=0.564 。再由附录16中查得纬度40 时北向日射得热因数最大值Dj,max=114 W/ 。因北京地区处在北纬2730 以北，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CLQ 。时间08:0009:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:00CLQ0.540.650.750.810.830.830.790.710.60.610.68Dj,max114Ccs0.564Fw13.81CL479.48
24、577.15665.95719.22736.98736.98701.46630.43532.76541.64603.79表2-7 人员散热引起的冷负荷计算表办公室属于极轻劳动。查空调工程表3-15，可知室温26 时，成年男子每人散发的显热和潜热量分别为60.5W和73.3W，根据表3-14，取群集系数为0.93 。根据在办公室的总小时数为10小时，由附录27查得人体显热散热冷负荷系数逐时值CLQ，人员密度取4/人。时间08:0009:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:00CLQ0.530.620.690.740.770.80.830.85
25、0.870.890.42qs60.5n160.93CLs477.13558.15621.17666.18693.18720.19747.20765.20783.21801.21378.10ql73.3CL11090.701090.701090.701090.701090.701090.701090.701090.701090.701090.701090.70合计1567.831648.851711.871756.881783.891810.901837.901855.911873.911891.921468.80表2-8 照明散热形成的冷负荷计算表由于暗装荧光灯，镇流器设置在顶棚内，荧光灯罩内
26、无通风孔，故n1=1.0，n2=0.6，照明功率为 11w/m。由附录26查得照明散热冷负荷系数CLQ。时间08:0009:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:00CLQ0.690.860.890.90.910.910.920.930.940.950.5n11n20.6N712.8CL295.10367.80380.64384.91389.19389.19393.47397.74402.02406.30213.84表2-9 设备散热形成的冷负荷计算表Qs=64.8*16=1036.8W，由空调工程附录24中查得设备和用具显热散热冷负荷系数C
27、LQ。时间08:0009:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:00CLQ0.330.460.550.620.680.720.760.790.810.840.6Qs1036.8CL342.14476.93570.24642.82705.02746.50787.97819.07839.81870.91622.08表2-10 夏季新风负荷计算表根据已知气象参数，取每人的新风量为30 m/h，由湿空气焓湿图查得：室内空气焓值为62kJ/kg（tR=26， =65%）；室外空气焓值为82kJ/kg（t0=33.6，ts=26.3）。CL=M（h0-h
28、i)=1.15(30/3600)16（82-62）=3.07KW表2-11 湿负荷计算表办公室属极轻劳动，当室温为26时，每人散发的小时散湿量为109g/h,=0.93。Dt =0.001ng=0.001160.93109=1.62kg/h表2-12 冷负荷计算汇总表时间08:0009:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:00外墙（西）136.35129.62122.90116.18110.80105.42101.3997.3596.0196.0197.35负荷（北）115.92110.93103.4398.4493.4490.9488.4
29、488.4490.9493.4498.44窗传热（西）34.8273.50116.06150.87185.69212.77228.25239.85239.85232.11216.64负荷（北）87.31184.32291.04378.35465.66533.57572.37601.48601.48582.08543.27窗日射（西）260.61316.45335.07353.68372.30632.901042.431340.261545.031433.34986.58负荷（北）479.48577.15665.95719.22736.98736.98701.46630.43532.76541.
30、64603.79人员负荷1567.831648.851711.871756.881783.891810.901837.901855.911873.911891.921468.80照明负荷295.10367.80380.64384.91389.19389.19393.47397.74402.02406.30213.84设备负荷342.14476.93570.24642.82705.02746.50787.97819.07839.81870.91622.08总计3319.563885.574297.184601.354842.975259.175753.686070.546221.806147.7
31、44850.80由汇总表可以看出，此办公室最大冷负荷值出现在16：00时，其值为6221.8W。2.6 各办公室负荷汇总表2-13 办公室各类负荷汇总表房间名称编号出现时间冷负荷(不含新风) kw新风冷负荷(kw)湿负荷kg/h总负荷(kw)办公室10116:006.223.071.629.29办公室10214:0012.827.093.7519.91办公室10313:0011.227.093.7518.31办公室10415:0028.3217.259.1245.57办公室20116:005.973.071.629.04办公室20214:0012.717.093.7519.8办公室20313:
32、0011.157.093.7518.24办公室20415:003.932.681.426.61办公室20516:007.934.792.5312.72办公室20616:002.731.730.914.46办公室20716:004.762.881.527.64办公室20816:004.242.31.226.54办公室20916:004.742.31.227.04办公室30116:006.473.261.729.73办公室30214:0011.477.483.9518.95办公室30314:0013.497.483.9520.97办公室30415:004.262.881.527.14办公室4011
33、6:006.873.261.7210.13办公室40214:0010.367.483.9517.84办公室40314:0012.387.483.9519.86办公室40415:004.792.881.527.67办公室50116:006.873.261.7210.13办公室50214:0010.367.483.9517.84办公室50314:0012.387.483.9519.86办公室50415:004.792.881.527.67办公室60116:006.873.261.7210.13办公室60214:0010.367.483.9517.84办公室60314:0012.387.483.95
34、19.86办公室60415:004.792.881.527.67办公室70116:006.873.261.7210.13办公室70214:0010.367.483.9517.84办公室70314:0012.387.483.9519.86办公室70415:004.792.881.527.67办公室80116:006.873.261.7210.13办公室80214:0010.367.483.9517.84办公室80314:0012.387.483.9519.86办公室80415:004.792.881.527.67办公室90116:006.873.261.7210.13续表2-13房间名称编号出现
35、时间冷负荷(不含新风) kw新风冷负荷(kw)湿负荷kg/h总负荷(kw)办公室90214:0010.367.483.9517.84办公室90314:0012.387.483.9519.86办公室90415:004.792.881.527.67门厅14:005.044.982.6410.022.7 冷负荷指标本办公楼总建筑面积为8992.82，空调区面积为4638.62 ，由附表中表2可以得到夏季最大冷负荷（含新风负荷）为583.44kw，出现在15:00 时，冷负荷指标为125.7w/2 ，满足下表中的办公楼冷负荷指标。表2-14 国内部分建筑空调冷负荷设计指标的统计值序号建筑类型房间名称冷
36、负荷指标（W/m2)1旅游旅馆客房（标准层)80-1102酒吧、咖啡100-1803西餐厅160-2004中餐厅、宴会厅180-3505商店、小卖部100-1606中厅、接待90-1207小会议室（允许少量吸烟）200-3008大会议室（不许吸烟）180-2809理发、美容120-18010健身房、保龄球100-20011弹子房90-12012室内游泳池200-35013舞厅（交谊舞）200-25014舞厅(迪斯科）250-35015办公90-12016医院高级病房80-11017一般手术室100-15018洁净手术室300-50019X光、CT、B超诊断120-15020商场、百货大楼营业室
37、150-25021影剧院观众席180-35022休息厅（允许吸烟）300-40023化妆室90-120续表2-14序号建筑类型房间名称冷负荷指标（W/m2)24体育馆比赛馆120-25025观众休息厅（允许吸烟）300-40026贵宾室100-12027展览厅、陈列室130-20028会堂、报告厅150-20029图书阅览75-10030科研、办公90-14031公寓、住宅80-9032餐馆200-350注：上述指标为总建筑面积的冷负荷指标，建筑物的总建筑面积小于5000m2时，取上限值，大于10000m2时，取下限值。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
