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1、1 工程概况本建筑是一幢四层高的办公楼，地处河北省石家庄市。 本办公楼四层均为办公室, 采用风机盘管加新风系统，这四层的布局基本相同。层高均为3.8m，建筑物总高度约为15.2m。总建筑面积约为3204m。本系统管线不复杂，施工方便，无论从经济、使用寿命，还是从美观、清洁的角度讲，该系统都很符合建筑用途的要求。该设计中采用的计算方法和数据依据主要来源于张萍主编的中央空调设计实训教程,还有其他的一些相关资料。该建筑物相关资料如下：1）屋面保温材料为沥青膨胀珍珠岩，厚度为70mm。2）外墙外墙为厚度为240mm的红砖墙，墙外表面为水泥砂浆抹灰加浅色喷浆，墙为厚为70mm的加气混凝土保温层，内粉刷加
2、油漆。3）外窗南面为双层钢窗，东、西面为单层钢窗，玻璃为5mm厚的吸热玻璃，内有浅蓝色布帘作为内遮阳。4）人数人员数的确定是根据各房间的使用功能及使用单位提出的要求确定的，本办公楼人员密度按每平方米0.25人估算。5）照明、设备由建筑电气专业提供，照明设备为暗装荧光灯，镇流器设置在顶棚内，荧光灯罩无通风孔，功率为11w/m。设备负荷为20 w/m。6）空调使用时间办公楼空调每天使用12小时，即7：0018：00。7）动力与能源资料a. 动力：工业动力电 380V50Hz;b. 能源：由自备空调机房供给。8）气象资料 室外气象参数表 地理位置（石家庄）海拔(m)风速北纬东经80.5夏季38021
3、14251.2 室外计算（干球温度）表 夏季夏季空调室外计算湿球温度空气调节空调日平均通风35.129.73126.6 室内计算参数表 名称房间用途温度()湿度(%)室内风速m/s夏季办公室2660v0.259)其他新风量取30 m/h.p;噪声声级不高于40 dB; 空气中含尘量不大于0.30 mg/m; 室内空气压力稍高于室外大气压。2 设计方案的论证2.1 办公楼空调特点1）建筑特点办公楼的外围护结构多为钢筋混凝土的框架结构,采用自重的轻型墙体材料作为外围护结构。办公楼的净高为3.8m左右。2）使用特点办公楼的使用性质与时间全楼大体一致,所以整幢楼可选择用同样的空调系统和设备,管理比较方
4、便。办公楼一般采用集中或半集中空调系统。加班问题：个别办公楼或某层需要节假日加班,为此最好不要设太大的集中空调系统。特殊房间的个别控制问题：用风机盘管系统以便控制。2.2 方案比较全空气系统与空气水系统方案比较表 比较项目全空气系统空气水系统设备布置与机房空调与制冷设备可以集中布置在机房机房面积较大层高较高有时可以布置在屋顶或安设在车间柱间平台上只需要新风空调机房、机房面积小风机盘管可以设在空调机房内分散布置、敷设各种管线较麻烦节能与经济性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对热湿负荷变化不一致或室内参数不同
5、的多房间不经济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灵活性大、节能效果好，可根据各室负荷情况自我调节盘管冬夏兼用，内避容易结垢，降低传热效率无法实现全年多工况节能运行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、易漏水温湿度控制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
6、内清洁度要求较高时难于满足消声与隔振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风机盘管+新风系统的特点表 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1)对机
7、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，系统的选定应注意档次和安全的要求，按负担室内空调负荷所用的介质来分类可选择四种系统全空气系统、空气水系统、全水系统、冷剂系统。全空气系统分一次回风式系统和二次回风式系统，该系统是全部由处理过的空气负担室内空调冷负荷和湿负荷；空气水系统分为再热系统和诱导器系统并用、全新风系统和风机盘管
8、机组系统并用；全水系统即为风机盘管机组系统，全部由水负担室内空调负荷，在注重室内空气品质的现代化建筑内一般不单独采用，而是与新风系统联合运用；冷剂系统分单元式空调器系统、窗式空调器系统、分体式空调器系统，它是由制冷系统蒸发器直接放于室内消除室内的余热和余湿。对于较大型公共建筑，建筑内部的空气品质级别要求较高，全水系统和冷剂系统只能消除室内的余热和余湿，不能起到改善室内空气品质的作用，所以全水系统和冷剂系统在本次的建筑空调设计时不宜采用。终上所述，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系统，独立供给室内。2.3 方案的确定本办公楼采用风机盘管加新风系统，因为办公室是间歇性使用
9、，白天使用，晚上关闭，人员分布较平均，同时各房间冷热负荷并不相同需要进行个别的调节，导致热湿比不同，所以全空气系统并不适合。一层设有新风机组，可以由同层的新风机组送入室内，和风机盘管一起满足室内的冷热负荷。 风机盘管空调方式，这种方式风管小，可以降低房间层高，但维修工作量大，如果水管漏水或冷水管保温不好而产生凝结水，对线槽内的电线或其它接近楼地面的电器设备是一个威胁，因此要求确保管道安装质量。风机盘管加新风系统占空间少，使用也较灵活，但空调设备产生的振动和噪音问题需要采取切实措施予以解决。对于该系统所存在的缺点，可在设计当中根据具体的问题予以解决和弥补。3 空调冷负荷计算3.1 冷负荷构成及计
10、算原理3.1.1 围护结构瞬变传热形成冷负荷的计算方法1）外墙和屋面瞬变传热引起的冷负荷在日射和室外气温综合作用下，外墙和屋面瞬变传热引起的逐时冷负荷可按下式计算：LQ1=FK(tl+td-tn) W 式中：LQ1外墙和屋面瞬变传热引起的逐时冷负荷,W； F外墙和屋面的面积，； K外墙和屋面的传热系数，W/(),可根据外墙和屋面的不同构造查取；本设计外墙为1.19 W/()，屋面为0.94 W/()tn室内计算温度，；td修正值， tl外墙和屋面冷负荷计算温度的逐时值，见下表必须指出：式中的各围护结构的冷负荷温度值都是以北京地区气象参数为依据计算出来的，因此对不同地区和不同情况应按下式进行修正
11、，本地区修正值为零。外墙外表面计算温度逐时值：7：008：009：0010：0011：0012：0013：0014：0015：0016：0017：0018：00S35.034.634.233.933.533.232.932.832.933.134.433.9W38.237.837.336.836.335.935.535.234.934.834.834.9N32.632.332.131.831.631.431.331.231.231.331.431.6E36.436.035.535.235.035.035.235.636.136.637.137.57：008：009：0010：0011：0012
12、：0013：0014：0015：0016：0017：0018：0039.338.137.036.135.635.636.037.038.440.141.943.7屋顶外表面计算温度逐时值： 2）外玻璃窗瞬变传热引起的冷负荷在室内外温差的作用下, 玻璃窗瞬变热形成的冷负荷可按下式计算： LQ2=kFK (tl+td-tn) W 式中：F外玻璃窗面积，m； K玻璃的传热系数，W /( mk) ；k传热系数修正值 tl玻璃窗的冷负荷温度逐时值，见下表td修正值；本地区为1tn室内设计温度， 时间7：008：009：0010：0011：0012：0013：0014：0015：0016：0017：001
13、8：00tl26.026.927.929.029.930.831.531.932.232.232.031.63.1.2 透过玻璃窗的日射得热引起的冷负荷3）透过玻璃窗进入室内的日射得热形成的逐时冷负荷按下式计算： LQ3=FCaCs CnD j.max CLQ W 式中：F玻璃窗的净面积, C a玻璃窗的有效面积系数；双层钢窗0.75，单层钢窗0.85；Cs 玻璃窗的遮挡系数；双层钢窗0.78，单层钢窗0.93Cn 窗内遮阳设施的遮阳系数，浅蓝色布帘Cn =0.6；D j.max日射得热因数的最大值，W/m，南窗302W,北窗114W,西窗598W; CLQ 冷负荷系数，见下表；7:008:0
14、09:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:00S0.180.260.400.580.720.840.800.620.450.320.240.16N0.540.540.650.750.810.830.830.790.710.600.610.68W0.110.140.170.180.190.200.340.560.720.830.770.533.1.3 设备散热形成的冷负荷 设备和用具显热形成的冷负荷按下式计算： Q4= QCLQ W 式中：Q4设备和用具实际的显热形成的冷负荷，W；Qq设备和用具的实际显热散热量，W；CLQ设备和用具显热散热冷
15、负荷系数；如果空调系统不连续运行，则CLQ1.0。3.1.4 照明散热形成的冷负荷根据照明灯具的类型和安装方式的不同，其冷负荷计算式分别为：白炽灯：LQ5 =1000NCLQ W 荧光灯：LQ5 =1000n1n2 NCLQ W 式中：LQ5灯具散热形成的冷负荷，W； N照明灯具所需功率，KW； n1镇流器消耗功率系数，当明装荧光灯的镇流器装在空调房间内时，取n11.2；当暗装荧光灯镇流器装设在顶棚内时，可取n11.0；本设计取n11.0； n2灯罩隔热系数，当荧光灯上部穿有小孔（下部为玻璃板），可利用自然通风散热与顶棚内时，取n20.50.8；而荧光灯罩无通风孔时,取n20.60.8；本设计
16、取n20.6； CLQ照明散热冷负荷系数。本设计照明设备为暗装荧光灯，镇流器设置在顶棚内，荧光灯罩无通风孔，功率为11w/m。设备负荷为20 w/m。3.1.5 人体散热形成的冷负荷人体散热引起的冷负荷计算式为：LQ6qsnnCLQ +qlnn W 式中：LQ6人体散热形成的冷负荷，W； qs不同室温和劳动性质成年男子显热散热量，W；61 W ql潜热散热量，W；73 Wn室内全部人数；n群集系数，办公楼群集系数为0.93；CLQ人体显然散热冷负荷系数，人体显然散热冷负荷系数（可取1）3.1.6 新风冷负荷目前，我国空调设计中对新风量的确定原则，仍采用现行规范、设计手册中规定或推荐的原则, 办
17、公楼的新风量取30 m/h.p。夏季，空调新风冷负荷按下式计算：CLW1.2LW(hW-hN)/3.6 W 式中: CLW夏季新风冷负荷， W；LW新风量，m/h；hW室外空气的焓值，kj/kg；hN室内空气的焓值，kj/kg。3.1.7 湿负荷 人体散湿量人体散湿量可按下式计算： D=nnw10-3 kg/h 式中：D人体散湿量，kg/h；n群集系数，办公楼群集系数为0.93；w成年男子的小时散热量，kg/(hp)；26时，极轻劳动成年男子的小时散热量为0.109 kg/(hp)。 3.2 各房间冷负荷计算 1#房间：1） 南外墙瞬变传热引起的冷负荷时间7：008：009：0010:0011
18、:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:00tl35.034.634.233.933.533.232.932.832.933.134.433.9td 0tn 26F 10.08 m K 1.19 W /( mk)LQ107.95103.1698.3694.7689.9686.3782.7781.5786.3785.1788.7694.762)西外墙瞬变传热引起的冷负荷时间7：008：009：0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:00tl38.237.837.336.836.335.935.535.234.934
19、.834.834.9td0tn 26F23.94 m K1.19 W /( mk)LQ347.56336.17321.92307.68293.43282.04270.64262.10253.55250.70250.70253.553）南窗瞬变传热引起的冷负荷时间7：008：009：0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:00tl26.026.927.929.029.930.831.531.932.232.232.031.6td1tn 26 k1.2F 3.6 mK2.98 W /( mk)LQ12.8724.4637.3351.4963.087
20、4.6783.6888.8392.6992.6990.1284.974)南窗日射得热引起的冷负荷时间7：008：009：0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:00CLQ0.180.260.400.580.720.840.800.620.450.320.240.16Ca 0.75Cs 0.78Cn 0.60F 3.6 D j.max 302LQ68.6999.2252.64221.33274.76320.55305.29236.60171.72122.7291.5961.062#房间1）南外墙瞬变传热引起的冷负荷时间7：008：009：0010
21、:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:00tl35.034.634.233.933.533.232.932.832.933.134.433.9td 0tn 26F 12.96m K 1.19 W /( mk)LQ138.80132.61126.44121.82115.65111.02106.40104.80106.40109.48114.11121.822)南窗瞬变传热引起的冷负荷时间7：008：009：0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:00tl26.026.927.929.029.930.83
22、1.531.932.232.232.031.6td1tn 26 k1.2F 14.4mK2.98 W /( mk)LQ51.4997.83149.32205.9625.30298.64334.69355.28370.73370.73360.43339.833) 南窗日射得热引起的冷负荷时间7：008：009：0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:00CLQ0.180.260.400.580.720.840.800.620.450.320.240.16Ca 0.75Cs 0.78Cn 0.60F 14.4D j.max 302LQ274.753
23、96.87610.57885.331099.031282.201221.14946.39686.89488.46366.34244.233#房间1）南外墙瞬变传热引起的冷负荷时间7：008：009：0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:00tl35.034.634.233.933.533.232.932.832.933.134.433.9td 0tn 26F 12.96m K 1.19 W /( mk)LQ138.80132.61126.44121.82115.65111.02106.40104.80106.40109.48114.11121
24、.822)南窗瞬变传热引起的冷负荷时间7：008：009：0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:00tl26.026.927.929.029.930.831.531.932.232.232.031.6td1tn 26 k1.2F 14.4mK2.98 W /( mk)LQ51.4997.83149.32205.9625.30298.64334.69355.28370.73370.73360.43339.833) 南窗日射得热引起的冷负荷时间7：008：009：0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:00
25、18:00CLQ0.180.260.400.580.720.840.800.620.450.320.240.16Ca 0.75Cs 0.78Cn 0.60F 14.4D j.max 302LQ274.75396.87610.57885.331099.031282.201221.14946.39686.89488.46366.34244.234)东外墙瞬变传热引起的冷负荷时间7：008：009：0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:00tl36.436.035.535.235.035.035.235.636.136.637.137.5td0tn
26、 26 F 23.94mK1.19W /( mk)LQ296.28284.89270.66262.11256.4126.41262.11273.50287.75301.99316.24327.644#房间时间7：008：009：0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:00tl32.632.332.131.831.631.431.331.231.231.331.431.6td0tn 26 F 17.76mK1.19W /( mk)LQ139.49133.12128.89122.55118.33114.10111.99109.88109.88111
27、.99114.10118.31）北外墙瞬变传热引起的冷负荷2）北外窗瞬变传热引起的冷负荷时间7：008：009：0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:00tl26.026.927.929.029.930.831.531.932.232.232.031.6td1tn 26 k1F 9.6mK5.82W /( mk)LQ55.87106.16162.02223.48273.76324.05363.16385.50402.26402.26391.10368.743）透过北窗日射得热引起的冷负荷时间7：008：009：0010:0011:0012:0
28、013:0014:0015:0016:0017:0018:00CLQ0.540.540.650.750.810.830.830.790.710.600.610.68Ca 0.85Cs 0.93Cn 0.60F 9.6D j.max 114 LQ280.30280.30337.40389.30420.45430.83430.83410.07368.54311.44316.63352.975#房间时间7：008：009：0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:00tl32.632.332.131.831.631.431.331.231.231.33
29、1.431.6td0tn 26 F 17.76mK1.19W /( mk)LQ139.49133.12128.89122.55118.33114.10111.99109.88109.88111.99114.10118.331）北外墙瞬变传热引起的冷负荷2）北外窗瞬变传热引起的冷负荷时间7：008：009：0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:00tl26.026.927.929.029.930.831.531.932.232.232.031.6td1tn 26 k1F 9.6mK5.82W /( mk)LQ55.87106.16162.022
30、23.48273.76324.05363.16385.50402.26402.26391.10368.743）透过北窗日射得热引起的冷负荷时间7：008：009：0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:00CLQCa 0.85Cs 0.93Cn 0.60F 9.6D j.max 114 LQ280.30280.30337.40389.30420.45430.83430.83410.07368.54311.44316.63352.974）东外墙瞬变传热引起的冷负荷时间7：008：009：0010:0011:0012:0013:0014:0015:
31、0016:0017:0018:00tl36.436.035.535.235.035.035.235.636.136.637.137.5td0tn 26 F 23.94mK1.19W /( mk)LQ296.28284.89270.66262.11256.4126.41262.11273.50287.75301.99316.24327.646#房间1）南外墙瞬变传热引起的冷负荷时间7：008：009：0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:00tl35.034.634.233.933.533.232.932.832.933.134.433.9td
32、 0tn 26F 12.96m K 1.19 W /( mk)LQ138.80132.61126.44121.82115.65111.02106.40104.80106.40109.48114.11121.822)南窗瞬变传热引起的冷负荷时间7：008：009：0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:00tl26.026.927.929.029.930.831.531.932.232.232.031.6td1tn 26 k1.2F 14.4mK2.98 W /( mk)LQ51.4997.83149.32205.9625.30298.64334.69355.28370.73370.73360.43
