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1、目 录摘 要4ABSTRACT5第一章 绪论61.1 设计目的61.2 设计概述61.3 设计任务6第二章 设计依据72.1 气象资料72.2 室内设计参数72.3.1 建筑信息72.3.2墙体结构82.3.3屋面做法82.3.4空调使用时间8第三章 空调冷热负荷计算93.1冷负荷计算说明93.2室内冷负荷的计算方法93.2.1外墙和屋面瞬变传热引起的冷负荷93.2.2内墙,内门等内围护结构形成的瞬时冷负荷93.2.3透过玻璃窗的日射得热引起的冷负荷103.2.4设备散热形成的冷负荷113.2.5照明散热形成的冷负荷113.2.6人体散热形成的冷负荷123.3新风冷负荷123.4湿负荷133.
2、4.1人体散湿量133.5热负荷计算133.5.1热负荷计算说明133.5.2围护结构的基本耗热量引起的热负荷133.5.3修正基本耗热量143.6宿舍201冷热负荷计算实例153.6.1 201室冷负荷计算153.6.2 201室热负荷计算20第四章 空调系统方案的确定224.1综合办公楼的空调特点224.2方案的确定224.3空调风系统的选取23第五章 空调风系统设计计算245.1 风机盘管加新风系统选型计算245.2 新风机组的选择计算275.3空调房间气流组织275.4 方形散流器送风口的选择计算285.5 空调风管水力计算28第六章 空调水系统设计计算296.1水系统的比较、选择29
3、6.2 水系统的布置306.3 风机盘管水系统水力计算316.3.1 立管水力计算316.3.2 各层的冷冻水供回水管路水力计算346.3.3 空调风机盘管水系统凝水管考虑356.4冷却塔侧水力计算36第七章 制冷机房各种设备的选择377.1 制冷机组的选择377.1.1 冷水机组选型377.2冷却塔选型377.3分水器和集水器的选择387.4水泵的选型和计算397.4.1 冷冻水泵的选型和计算397.4.2 冷却水泵的选型和计算407.4.3补水泵的选型和计算407.4.4 水泵配管布置41第八章 消声减振及管道保温设计428.1 概述428.2 空调机组的消声处理428.3 空调装置的防振
4、428.4 保温材料的选用428.5 保温管道防结露438.5.1 保温材料的经济厚度43设计感想45参考文献46谢 辞47附表1房间冷负荷48附表2 房间热负荷49附表3风量计算50附表4风管水利计算61摘 要本设计为石家庄市某五层综合楼的空调系统,拟为之设计合理的中央空调系统,为室内人员提供舒适的工作环境。设计内容包括: 空调冷负荷的计算；系统方案的确定；冷源的选择;空调末端处理设备的选型；风系统的设计与计算；室内送风方式与气流组织形式的选定；水系统的设计、布置与水力计算； 风管系统保温层的设计；消声防振设计等内容。根据该建筑的特点，本次设计选用风机盘管加独立新风空调系统，并对空气和水系统
5、分别进行了设计计算，在计算结果的基础上.，通过性价比分析，进行设备选型，确保设备容量，压力，噪声等方面满足要求.本空调系统的设计力求达到经济，舒适，方便，并尽量满足节能要求。关键词： 空调系统 空气-水系统 风机盘管加新风系统 Abstract This is the design of Shijiazhuang , a complex building of the district air-conditioning systems. The purpose is to create a comfortable work environment for the stuffs.It conta
6、ins: cooling load calculation; the estimation of system zoning; the selection of refrigeration units; the selection of air conditioning equipments; the design of air duct system and calculation; the estimation of air distribution method and the selection of relevant equipments; the design of water s
7、ystem and its resistance analysis; the insulation of air duct plant ; noise and vibration control; etc.According to various results, through cost-effective analysis, a selection of equipment to ensure that the equipment capacity, pressure, noise and other areas to meet demand. The central air-condit
8、ioning system design to achieve economic, comfortable, convenient, practical and, where possible, Meet energy requirements.Key words: air-conditioning systems air-water systems fan tube and fresh systems 第一章 绪论 1.1 设计目的通过毕业设计更加深入的了解本专业理论知识，并将它应用到工程实践中去解决工程的实际问题，熟悉有关技术法规内容，培养施工设计的思维能力和制图技巧及对工程技术的认真态度
9、。通过此次设计要求掌握设计原理、程序和内容，熟练设计计算方法和步骤。1.2 设计概述工程位于石家庄市，是五层综合楼。该工程采用风机盘管加新风空调系统。即空气来源一部分是新风机组单独处理后的新风，一部分是风机盘管处理后的室内回风。夏季送冷风和冬季送热风都采用一条风道。考虑到空气调节房间较多且各房间要求单独调节和使用率，防止能源浪费，采用风机盘管系统，当某房间没人时，可单独关闭该房间的风机盘管系统，新风通过新风机组处理获得。1.3 设计任务根据确定的室内外气象条件，土建资料，人体舒适性要求及冷热源情况设计，该建筑物的空调系统采用风机盘管加新风系统第二章 设计依据2.1 气象资料根据建筑物所在的地区
10、是石家庄市夏季资料：大气压（KPa）： 99.39室外日平均温度（）： 30.1室外干球温度（）： 35.2室外湿球温度（）： 26.8通风计算温度（）： 30.8室外平均风速（m/s）： 1.5室外相对湿度（）： 562.2 室内设计参数 表2.1 空气调节房间室内计算参数建筑类型房间类型夏季冬季温度()相对湿度()气流平均速度(m/s)温度()相对湿度()气流平均速度(m/s)综合楼大厅25600.320500.2宿舍26600.324540.2厕所22600.30.22.3 土建资料2.3.1 建筑信息本设计为一综合楼，地处石家庄，主楼共5层。主体结构为钢筋混凝土。建筑物参数如下：建筑面
11、积： 2007 建筑总高度：17.7 m总 层 数： 五层层 高： 一层至四层3.3m 五层4.5m说明：1 各层功能说明：1.2层：厕所 大厅，3.4.5层：宿舍2 各层空调设计要求： 空调房间要求有良好的空调环境和较高的室内空气品质，以满足室内人员舒适性要求，能提供舒适性的空调环境。2.3.2墙体结构外墙：内外抹灰20mm,厚240 mm传热系数K=0.9W/(m.k) 型墙外门：传热系数K=1.75W/(.K)外窗：传热系数K=2.755W /( mk)屋面：水泥膨胀珍珠岩保温屋面，传热系数K=0.5W/( mk)内墙：传热系数K=0.9W /( mk)2.3.3屋面做法保温层材料选用沥
12、青玻璃棉毡2.3.4空调使用时间 该综合楼空调每天使用14小时， 8：0021：00第三章 空调冷热负荷计算3.1冷负荷计算说明考虑到本建筑物的空调使用特点，所以计算负荷时，取的时间段为8:00点21:00点。计算得到该综合楼的空调冷负荷为151KW，冷负荷指标74.7W/； 总的热负荷为87.089kw,热负荷指标30.57W/。冷热负荷计算详见附表1冷负荷计算表及附表2热负荷计算表。3.2室内冷负荷的计算方法3.2.1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：CL=KF（twl -tNx） （3.1） 式中： CL通过外墙和屋
13、面瞬变传热形成的冷负荷，W；K 外墙和屋面的传热系数，W/（m）； F外墙和屋面的传热面积，m；twl外墙或屋面冷负荷计算温度的逐时值，；tNx夏季空气调节室内计算温度，；twl = （twl + td）ka k； twl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计算温度的逐时值，；td 不同构造类型外墙和屋顶的地点修正值，由暖通空调附录2-6；ka 外表面放热系数修正值，由教材暖通空调表 2-8 查得；k外表面吸收系数修正，由教材暖通空调表 2-9 查得 。 3.2.2内墙,内门等内围护结构形成的瞬时冷负荷当空调房间的温度与相邻非空调房间的温度大于3时,要考虑由内围护结构的温差传热对
14、空调房间形成的瞬时冷负荷,可按如下传热公式计算：CL=FK(tl s - tNx) （3.2）式中： F内围护结构的传热面积，m；K内围护结构的传热系数，W /( mk) ；tNx 夏季空调房间室内设计温度，；tl s 相邻非空调房间的平均计算温度， 。 tl s按下式计算： tl s = twp +tl s （3.3）式中： twp夏季空调房间室外计算日平均温度，；tl s相邻非空调房间的平均计算温度与夏季空调房间室外计算日平均温度的差值,当相邻散热量很少(如走廊)时, tl s取3 。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： CL=CwKw
15、Fw(twl +td- tNx) （3.4） 式中： Fw外玻璃窗面积，m； Kw玻璃的传热系数，W /( mk) ； twl外玻璃窗冷负荷计算温度的逐时值，；Cw玻璃窗的传热系数修正值；td玻璃窗的地点修正值；3.2.3透过玻璃窗的日射得热引起的冷负荷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： CL=FwCa Cc,s Dj,max CLQ （3.5） 式中： Fw窗口的面积； Ca有效面积系数；Cc,s玻璃窗的综合遮挡系数Cc,s = CsCi ；Cs 玻璃窗的遮阳系数，取0.86；Ci 窗内遮阳设施的遮阳系数，取0.6；Dj,max 最大日射得热因数，南 302，东 599
16、，北 114，西 599；CLQ 玻璃窗冷负荷系数，CLQ值按南北区的的划分而不同；说明：以上修正值均可在教材暖通空调附录 2 中查得。3.2.4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： CL=QSC (3.6) 式中： CL设备和用具显热形成的冷负荷，W；Qs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负荷系数；如果空调系统不连续运行，则CLQ1.0。3.2.5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：CL =1000NCLQ (3.7) 荧光灯：CL =1000n1n2 NCLQ (3.8) 式中： CL灯具散热形
17、成的冷负荷，W；N照明灯具所需功率，取40W；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n11.2；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n20.50.6；而荧光灯罩无通风孔时,取n20.60.8；本设计取n20.6；CLQ照明散热冷负荷系数。本设计照明设备为明装荧光灯，镇流器设置在顶棚内，无荧光灯罩，功率按照表1.2计算。3.2.6人体散热形成的冷负荷人体显热散热引起的冷负荷计算式为： CLsqsnCLQ （3.9） 式中： CLs人体显热散热形成的冷
18、负荷，W；qs不同室温和劳动性质成年男子显热散热量，由暖通空调表 2-13 查得，W；n室内全部人数；群集系数，取0.93；CLQ人体显然散热冷负荷系数，去1.0；人体散湿形成的潜热冷负荷： Q=nq2 （3.10） n计算时刻空调区内的总人数；q2名成年男子小时潜热散热量，取73.3；3.3新风冷负荷夏季，空调新风冷负荷按下式计算：Q0,wqm,w(hWx-hNx) (3.11) 式中: Q0,w夏季新风冷负荷，KW；qm,w新风量，kg/s；hW室外空气的焓值，kJ/kg；hN室内空气的焓值，kJ/kg。3.4湿负荷 3.4.1人体散湿量D=0.001ng (3.12) 式中：n计算时刻空
19、调区内的总人数；群集系数，0.93；g 成年男子的小时散湿量,10g/h，由教材暖通空调表 2-13 查得；说明: 冬季的人员散湿量与夏季的一样，设备的散湿量不予考虑，仅有人员的散湿量。3.5热负荷计算3.5.1热负荷计算说明围护结构的传热量分成两部分，即围护结构的基本传热量和修正耗热量。前者是由于室内外空气温差，通过围护结构从室内传至室外的热量，后者则是由于围护结构的朝向、风力、高度、气象条件的不同而对基本耗热量的修正。3.5.2围护结构的基本耗热量引起的热负荷Qi=KF（tn-tw） (3.13) 式中： Qi 某一围护结构的传热量， WK该围护结构的传热系数，0.9 W/tn 空调房间设
20、计温度，26；tw 为冬季采用空调时的室外计算温度，-8.6； 为该围护结构的温差修正系数0.6；整个房间的基本耗热量为：Q=Qi W 。 3.5.3修正基本耗热量围护结构的基本耗热量是在稳定传热的情况下获得的，由于气象条件建筑物情况的影响，必须对上述围护结构的基本耗热量进行修正，其中包括朝向修正、风力修正和高度修正，所以其围护结构的耗热量为： Q=Qi(1+Xch+Xf)(1+Xg) (3.14) 式中： Qi为围护结构的基本耗热量；Xch为围护结构的朝向修正；Xf为围护结构的风力修正；Xg 为围护结构的高度修正。本设计中，各面墙的朝向修正如下：采暖通风空调设计规范给出了宜采用的朝向修正率值
21、：基本上是以北向为0，南向负减。具体即：北向取0，东、西向取-5，南向取-15。说明：理论上要考虑高度和风力的修正，修正可以按照下面的方法计算：高度修正：当房间高度大于4米时，每高出1米应附加 2%，但总的附加率不应大于15%，应注意：高度附加率应附加预防间隔围护结构基本耗热量和其他附加（修正）耗热量的总和上。风力修正的考虑，风力对维护结构传热量的影响，正好与太阳辐射相反。风速加大，围护结构表面的对流换热增强，围护结构的基本好热量也随之增加，因此风力修正系数为正值。计算围护结构的基本耗热量时，围护结构的外表面换热系数取为15.82w/m2，它是对室外风速为 2.2m/s 时得到的。本设计中石家
22、庄的冬季平均室外风速为 1.4m/s，因此可以不考虑风力修正，但对于建造于不避风的高地、河边、海岸及旷野上的建筑物，以及城镇和厂区的高层建筑物，对垂直围护结构的风力修正率为 5%10%，本设计石家庄某综合楼不是建在高地、河边、海岸处，因此可以不考虑风力附加。冷风渗透及冷风侵入量的计算，对于本大厦由于是空调房间，房间维持房间正压，故冷风渗透及冷风侵入量为零。由于冬季人体散热小，此设计中也没有再考虑人员和灯光的散热量。3.6宿舍201冷热负荷计算实例3.6.1 201室冷负荷计算以二层宿舍（201）为例，空调面积为30.24m2，室外设计温度为34，湿球温度为26.8，室内设计温度为26，相对湿度
23、56%。其他各空调房间的冷负荷计算见附表1。北外窗瞬时冷负荷时间twltdtwl+tdtnxtFwCwKwcl8:0026.9127.9261.93.244.3227.14 9:0027.9128.9262.93.244.3241.42 10:00291302643.244.3257.13 11:0029.9130.9264.93.244.3269.98 12:0030.8131.8265.83.244.3282.84 13:0031.5132.5266.53.244.3292.83 14:0031.9132.9266.93.244.3298.55 15:0032.2133.2267.23.2
24、44.32102.83 16:0032.2133.2267.23.244.3299.97 17:00321332673.244.3294.26 18:0031.6133.6266.63.244.3282.84 19:0030.8131.8265.83.244.3269.98 20:0029.9130.9264.93.244.3258.56 北面外墙时间twltdtkkptwltnxtKF108CL1088:0032.3142.81.04133.3 2615.69 0.9 7.956 52.27 9:0032.1146.51.04133.1 2619.20 0.9 7.956 50.84 10:
25、0031.81491.04132.8 2621.58 0.9 7.56 48.69 11:0031.6149.491.04132.6 2622.05 0.9 7.56 47.26 12:0031.4147.741.04132.4 2620.38 0.9 7.56 45.83 13:0031.3143.61.04132.3 26 16.45 0.9 7.56 45.11 14:0031.2141.11.04132.2 26 14.07 0.9 7.56 44.39 15:0031.21411.04132.2 26 13.97 0.9 7.56 44.39 16:0031.3139.11.0413
26、2.3 26 12.17 0.9 7.56 45.11 17:0031.4137.61.04132.4 2610.74 0.9 7.56 45.83 18:0031.6135.41.04132.6 26 8.65 0.9 7.56 47.26 19:0031.8132.81.04132.8 26 6.18 0.9 7.56 48.69 20:0032.1130.961.04133.1 26 4.43 0.9 7.56 50.84 西面外墙时间twltdkkptwltnxtKF108CL1088:0037.811.04138.8 265.23 0.9 28.512328.46 9:0037.31
27、1.04138.3 267.80 0.9 28.512315.63 10:0036.811.04137.8 2510.17 0.9 28.512302.8 11:0036.311.04137.3 2511.59 0.9 28.512289.97 12:0035.911.04136.9 2513.73 0.9 28.512279.7 13:0035.511.04136.5 2517.40 0.9 28.512269.4414:0035.211.04136.22522.63 0.928.512261.74 15:0034.911.04135.9 2526.33 0.9 28.512254.04 1
28、6:0034.811.04135.8 2527.38 0.9 28.512251.48 17:0034.811.04135.8 2525.95 0.9 28.512254.04 18:0034.911.04135.9 2520.06 0.9 28.512264.31 19:0035.311.04136.3 259.98 0.928.512277.14 20:0035.811.04136.8 254.66 0.9 28.512295.1 北外窗日射得热 时间ClqDj,maxCcsFwcl8:000.541140.5164.32102.9 9:000.651140.5164.32123.9 10
29、:000.751140.5164.32142.9 11:000.811140.5164.32154.3812:000.831140.5164.32158.2 13:000.831140.5164.32158.2 14:000.791140.5164.32150.56 15:000.711140.5164.32135.32 16:000.61140.5164.32114.36 17:000.611140.5164.32116.26 18:000.131140.5164.32129.6 19:000.171140.5164.3232.4 20:000.161140.5164.3230.5 人员散热
30、引起的冷负荷时间Clqqsq2nCLsCL1合计18:000.5860.50.9373.34130.53272.68403.2119:000.6660.50.9373.34148.54 272.68421.22 20:000.7260.50.9373.34162.04 272.68 434.72 21:000.7760.50.9373.34173.3 272.68 445.97 照明冷负荷时间Clqn1n2NCL17：000.511.20.612044.0.618：000.791.20.612068.2619:000.821.20.612070.84820:000.841.20.612072.
31、5821:000.851.20.61207344设备用具显热冷负荷房间号sq1qq2Qs201113013010140201室逐时冷负荷总值 时间北外窗北外墙西外墙北窗日射内维护人员灯照明设备总汇8:0027.14 52.27 328.46 102.92 142.23 0.00 0.000.00722.31 9:0041.42 50.84 315.63 123.88 142.230.000.000.00774.2 10:0057.13 48.69 302.8 142.94 142.230.000.000.00820.44 11:0069.98 47.26 289.97 154.38 142.2
32、30.000.000.00854.62 12:0082.84 45.83 279.7 158.19 142.230.000.000.00876.67 13:0092.83 45.11 269.44158.19 142.230.000.000.00892.74 14:0098.55 44.39 261.74 150.57 142.230.000.000.00888.19 15:00102.83 44.39 254.04 135.32 142.230.000.000.00872.40 16:0099.97 45.11 251.48 114.35 142.230.0044.0.0.00918.45
33、17:0094.26 45.83 254.04 116.26 142.23403.268.26701023.9 18:0082.84 47.26 264.31 129.6 142.23421.2 70.84102.953.9619:0069.98 48.69 277.14 32.4 142.23434.7 72.58127970.22 20:0058.56 50.84 295.1 30.49 142.23445.9 7344147982.06 3.6.2 201室热负荷计算以二层宿舍（201）为例，空调面积为30.24m2，空调室外计算温度为-8.6，空调室外计算相对湿度54%，室内设计温度为
34、22，相对湿度50%。由于房间维持正压，所以冷风渗透及冷风侵入耗热量均忽略不计。热负荷计算过程见表。其他各空调房间的热负荷计算见附表。 201室热负荷计算表名称ktntwaFq北墙0.926-8.617.9560247.75北外窗2.75526-8.614.320411.8南墙0.926-8.60.77.4760.2130.37南内窗2.77526-8.60.72.70.2144.13南内门1.7226-8.60.72.10.270西墙0.926-8.6128.510.05843.47第四章 空调系统方案的确定4.1综合楼的空调特点1）建筑特点该建筑物位于石家庄市。一二层为大厅，厕所；三四五层
35、为宿舍楼。地下一层为机房设备间。2）使用特点该综合楼以住宿为主，层高较低，小空间居多并且房间较多，要求单独调节，故全部设置为风机盘管加新风系统。空气调节区可单独调节达到舒适目的。3)空调系统注意事项a.过渡季节问题：过渡季节部分房间可不用冷热源,但部分房间仍需要降温,这时应用室外空气直接进入需降温房间降温,即节能又简单。b.特殊房间的个别控制问题：用风机盘管系统以便控制。4.2方案的确定本设计为某综合楼的空调系统设计，系统的选定应注意使用特点的要求。风机盘管加新风空调系统是半集中式空调系统民用建筑空调中最普遍采用的典型代表，它投资少，使用灵活，广泛应用于酒店客房、办公楼建筑中，是目前我国高层民
36、用建筑空调中最普遍采用的一种系统形式。该系统形式具有如下特点：1、优点：（1）与直流式系统相比，节约能源。该系统的新风量只是用以保证房间的卫生要求，不承担房间负荷，因此新风量相对较小，处理新风所需的冷、热量也较小。但该系统对冷热源的消耗在设计上与新风量相同的一次回风系统是完全相同的。（2）与一次回风系统相比，可进行局部区域的温度控制。各房间可通过风机盘管控制其供冷量和供热量，满足各房间对不同室温的要求；并且当房间负荷变化时，自动控制系统可根据室温情况自动关停风机盘管的运行，有利于系统的全年节能运行。（3）可部分节省整个大楼空调系统的电器安装容量。（4）由于风机盘管体积小，结构紧凑，布置灵活且输
37、送同样冷、热量时，水管管径远远小于风管管径，因而，对于一些空间有限或较常见的框架结构类型以及建筑的扩建及改造，宜使用风机盘管加新风系统。4.3空调风系统的选取表3.1 空调系统划分房间名称空调方式送风方式噪声dB大厅PAU+FCU顶棚上送风2535宿舍PAU+FCU顶棚上送风1525厕所PAU+FCU顶棚上送风3545注：PAU新风机组 FCU风机盘管机组第五章 空调风系统设计计算5.1 风机盘管加新风系统选型计算(1) 空气处理方案及有关参数的查取风机盘管的选型应根据风机盘管所能提供的显热和全热冷负荷能满足房间所需显热和全热负荷的原则选型，选择时首先考虑冷量，再考虑风量，按中速风量选择。设计方案为：新风处理到室内空气的焓值，只承担新风负荷。而风机盘管承担室内人员、设备冷负荷和建筑物围护结构等负荷。现以二层宿舍（203）为例选择风机盘管：图4.1 风机盘管空气处理方案过程图夏季：tw=35.6 室内冷负荷 Q=892.74W ， 湿负荷
