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1、 毕业设计（论文）题目名称：北京宏源综合业务楼空调系统设计学院名称：能源与环境学院班 级：建筑环境与设备工程092班学 号：200901114209学生姓名： 指导教师： 2013年6月摘要 本设计是北京市宏源综合业务楼的舒适性空调系统设计。此建筑是包括餐厅、会议室、办公室、客房等一身的多功能型建筑，总建筑面积为 7204.48m2,建筑高度为36.9m，建筑共十层，地上十层,地下一层。制冷机房设在地下一层，冷却塔布置在四层裙房屋面上。其中一楼为餐饮及其包间，二，三层为会议室，台球室和客房等，四五层为客房，六到十层为办公，地下一层为设备间。本设计根据该建筑的具体工况，进行了详细的负荷计算，对于
2、层高较高空间较大的房间主要采用全空气系统，对于层高较低空间较小的房间主要采用风机盘管加新风系统。为确保每个房间达到理想的温湿度要求，进行了完善的风、水系统设计以及详细的气流组织、水力计算。关键词： 舒适性空调，风机盘管加新风系统，全空气系统The design plan of air-conditioning system in Beijing Hong yuan comprehensive buildingAbstract The graduation design is the design about a comfortable air condition system of a com
3、prehensive building in Beijing .This building is a mal-function building which include canteens , meeting rooms ,offices, guest rooms. Its total area is 7204.48m2,the height of the building is 36.9meters. There are 11 floors in the building ,among them ,ten floors are on the ground,and one is underg
4、round. The generation room of refrigeration system is set up in the base room.The cooling tower is up on the roof of the fourth floors. The canteens and the lobby is the main room in the first floor. The meeting rooms, guest rooms are on the second and third floors. The bedrooms are on the fourth an
5、d fifth floors ,from the sixth floors to the tenth floors are offices. According to the concrete work condition of the building,I carry on a detailed burden calculation to the air conditioner load.The air-air system is adopted mainly in the rooms ,whose height is more higher and the space is more sp
6、acious.And PAU and FCU system is adopted in the other rooms. it also makes the optimal design to this air conditioner project.In order to make sure that every room can up to the humiture requirement, this design makes a perfect design to the wind and water system and a particular calculation to the
7、air flow organization and water power.Keywords: comfortable air condition, fan coil unit and fresh air system,the air-air system; 目 录1绪论61.1 设计目的61.2设计要求61.3设计内容提要62工程概况及参数选定72.1工程概况72.2室外气象参数选定72.3围护结构参数83空调负荷计算83.1夏季逐时冷负荷计算公式83.1.1 外墙和屋面瞬变传热引起的冷负荷83.1.2 内围护结构冷负荷93.1.3 玻璃窗瞬变传热引起的冷负荷93.1.4 透过外玻璃窗日射得
8、热引起的冷负荷93.1.5 设备冷负荷103.1.6灯光冷负荷103.1.7 人体散热形成的冷负荷113.2冷负荷计算例题及冷负荷汇总113.3热负荷计算依据及热负荷汇总163.4工程信息汇总204 空调系统方案的选择214.1空调系统的划分原则214.2系统选择234.2.1系统选择说明234.2.2新风系统处理方式选择245空调风系统设备选择计算255.1 新风量的确定及计算255.2全空气一次回风送风处理过程以及送风参数计算255.2.1确定送风状态点255.2.2风机盘管处理过程275.2.3 风机盘管的布置305.3新风机组的选择计算305.3.1新风机组的选择计算305.3.2新风
9、机组的布置325.4 空气分布325.4.1空气分布器的形式325.4.2布置气流组织原则345.5风管水力计算345.5.1 风管的选材345.5.2 风管形式的确定345.5.3风管水力计算355.5.4通过风管的风量355.5.5 沿程阻（压）力损失的计算方法355.5.6 管道局部阻力的计算方法355.5.7风管水力计算例题365.6 新风管的布置386空调水系统的设计及计算396.1空调水系统的设计原则396.2空调水系统选择396.3空调水系统的水力计算416.3.1系统水管管道的水力计算原则和方法416.3.2 水管内流动的沿程阻力416.4冷冻水管管径的计算416.5流速的选择
10、426.6冷凝水管管径的计算426.7水系统最不利环路计算例题437空调冷热源及其相关设备的确定467.1空调冷源选择467.2空调热源选择477.3冷冻水泵的选择487.4冷却塔的选择497.5冷却水泵的选择497.6供热循环水泵的选择507.7补水泵的选择517.8软水器的选择517.9软水箱的选择517.10气压罐的选择528 机房的设计与布置539 消声、减振与保温设计549.1 消声与隔声设计549.2管道减振549.3 保温设计55结论56致谢57参考文献581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
11、、专业知识和基本技能，提高分析和解决实际问题的能力，完成初步培养从事科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，设计内容及各设计阶段的目的要求和各工种间的必要配合，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 接受设计任务后，熟习土建图纸与原始资料，查阅和收集资料，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，初步确定冷热源方案，容量、台数、机房位置和面积确定送排风方式。 1.3设计内容提要 1.3.1室内外设计参书确定，建
12、筑物设计参数确定。1.3.2 空调负荷计算，包括各围护结构冷、热、湿负荷计算，新风负荷计算等；1.3.3 空调系统方案的选择及空气处理过程的确定；1.3.4 空调冷热源的确定，包括制冷站、热交换站的设计，冷水机组的选型，初选冷水泵的型号及台数；1.3.5 风系设计及气流组织计算；1.3.6 水系统设计，包括水系统类型及确定依据，冷冻水系统管径确定，冷冻水泵、膨胀水箱和软化水设备的选型，集水器、分水器设计，除污器和过滤器的选择，对水冷式冷水机组，要进行冷却水泵、冷却塔选型、冷却水系统管径确定计算；1.3.7 消声、减振设计及保温材料选择计算；1.3.8 图纸、说明书要求1） 空调风系统平面图；2
13、) 空调水系统平面图；3） 空调水系统轴测图；4） 制冷换热机房原理图；5） 制冷换热机房平面放大图；6） 制冷换热机房轴测图；7） 设计施工说明及图例。2工程概况及参数选定2.1工程概况 该综合楼总建筑面积为7204.48平方米，其中空调面积为4898.4 平方米。建筑总高度36.9m，地上共十层，地下一层，本工程由会议、餐饮、娱乐、休闲、招待、办公等多种功能组成。其中一楼为餐饮及其包间，二，三层为会议室，台球室和客房等，四五层为客房，六到十层为办公，地下一层为设备间。2.2室外气象参数选定夏季：室外空调计算干球温度：tw=34.1室外空调计算湿球温度：ts=27.3室外通风计算温度：tw1
14、=30.3室外计算相对湿度：57%室外平均风速：2.1m/s大气压力：1000.2 h pa最多风向：SW冬季：室外空调计算干球温度：tw=-9.4室外通风室外计算温度：tw1=-3.1室外计算相对湿度：43%室外平均风速：2.6m/s大气压力：1021.7 h pa最多风向：N室内设计参数选定：夏季：温度（）相对湿度（%）风速（m/s）大厅27600.3会议厅26600.3办公室26600.3会客厅26600.3客房26600.25餐厅26600.3包间26600.3冬季：温度（）相对湿度（%）风速（m/s）大厅16400.2会议厅18400.2办公室20400.2会客厅18400.2客房2
15、0400.2餐厅18400.2包间18400.22.3围护结构参数外墙：轻集料混凝土砌块框架填充墙4号墙; 保温层：玻璃棉板 ;传热系数K=0.42W/m2内墙：填充墙4号墙：传热系数K=0.8W/m2外窗：辐射率0.25Low-E中空玻璃（在线）；传热系数K=1.7W/m2；铝合金窗框修正系数a=1.533空调负荷计算3.1夏季逐时冷负荷计算公式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(t c()+td)k k-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
16、，m ； K 外墙和 屋面的传热系 数，W/(m )，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； 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，暖通空调附录 2-4 和附录 2-5 查取:； t d 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 当邻室为通风良好的非空调房间时，通过内墙和楼板的温差而产生的负荷可按上式计算，当邻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
17、稳定传热，不随时间而变化，可按下式计算：Qc()=AiKi(to.m+t- t ) ( 3-2 )式中 Ki 内围护结构传热系数，W/(m )； Ai 内围护结构的面积，m ； 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/(m )，由暖通空调附录 2-7 和附录2-8 查。 Aw 窗口面积，m ；
18、 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，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 Dj max CLQ (3 -4) 式中 C 有效面积系数，由暖通空调附录 2-15 查得； w 窗口面积，m ； 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； 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；3.1.5 设备冷
19、负荷 热设备及热表面散热形成的计算时刻冷负荷Q，由文献4可知按下式计算： Q=qsX-T (3.5)式中: T热源投入使用的时刻，点钟； -T从热源投入使用的时刻算起到计算时刻的时间，；X-T-T时间设备、器具散热的冷负荷系数； qs热源的实际散热量，W。电热、电动设备散热量的计算方法如下：（1） 电热设备散热量 qs=1000n1n2n3n4N (3.6)（2） 电动机和工艺设备 均在空调房间内的散发量 qs=1000n1aN (3.7) 式中: N设备的总安装功率，kW； 电动机的效率； n1同时使用系数，一般可取0.5-1.0；n2利用系数，一般可取0.7-0.9； n4通风保温系数；
20、a输入功率系数；n3小时平均实耗功率与设计最大功率之比，一般可取0.5左右。3.1.6灯光冷负荷 照明设备散热形成的计算时刻冷负荷Q，由文献4可知，应根据灯具的种类和安装情况分别按列各式计算：（1） 白只灯和镇流器在空调房间外的荧光灯 Q=1000n1NX-T (3.8)（2） 镇流器装在空调房间内的荧光灯 Q=1200n1NX-T (3.9)（3） 暗装在吊顶玻璃罩内的荧光灯 Q=1000n0NX-T (3.10)式中：N照明设备的安装功率，kW； T 开灯时刻，点钟； n0考虑玻璃反射，顶棚内通风情况的系数，当荧光灯罩有小孔， 利用自然通风散热于顶棚内时，取为0.5-0.6，荧光灯罩无通风
21、孔时，视顶棚内通风情况取为0.6-0.8； n1同时使用系数，一般为0.5-0.8； -T从开灯时刻算起到计算时刻的时间，h； X-T-T时间照明散热的冷负荷系数。3.1.7 人体散热形成的冷负荷 1）人体显热散热成的冷负荷 Qc() = qs n C 式中 Qc() 人体显热散热形成的冷负荷，W； 群集系数，由暖通空调表 2-12 查得； C 人体显热散热冷负荷系数， 由暖通空调附录 2-23 查得； qs 不同室温和劳动性质成年男子显热散热量，W，由暖通空调附 录 2-13 查得。2)人体潜热散热引起的冷负荷 Qc = ql n 式中 Qc 人体潜热散热形成的冷负荷，W ql不同室温和劳动
22、性质名成年男子小时潜热散热量，W； 3)食物散湿量及潜热冷负荷a. 餐厅的食物散湿量(kg/h)，可按下式计算： D=0.012n 式中: n就餐总人数。b. 食物散湿量形成的潜热冷负荷(W)，可按下式计算： Q=700D 3.2冷负荷计算例题及冷负荷汇总 以大会议室为例，冷负荷计算结果如下： 冷负荷计算书汇总楼号楼层房间工程负荷最大值时刻(13点)的各项负荷值总冷负荷新风冷负荷总湿负荷新风湿负荷总冷指标新风冷指标总湿指标新风量WWkg/hkg/hW/m2W/m2kg/hm2m3/h1号楼1层大餐厅116265.56555.610.196.391.636.90.06875大餐厅211450.2
23、4682.57.284.573.930.20.05625包间10147031498.42.331.460.719.30.03200包间1024539.11498.42.311.457.218.90.03200包间1031591.4674.30.980.664.827.40.0490包间1042503.6749.21.160.762.618.70.03100包间1053265.61123.81.751.157.619.80.03150大厅10867.2554.91.680.555.62.80.011002层*2会客室2012250.5449.50.780.496.219.20.0360会客室20
24、23188.98991.570.984.423.80.04120会客室2032360.5674.31.160.687.4250.0490会客室2042360.5674.31.160.687.4250.0490会客室2051899449.50.770.483.719.80.0360会客室2061697.5449.50.770.474.819.80.0360台球室11913.52996.88.382.978.719.80.06400大会议室418301168734.1311.2129360.111560客房2071021449.50.630.443.819.30.0360客房2081102.744
25、9.50.730.447.319.30.0360音控室1168.3449.50.630.447.618.30.0360卧室201759.4449.50.630.430.918.30.0360卧室2021462.58991.260.936.822.70.03120卧室203781.9449.50.630.427.615.90.0260卧室204781.9449.50.630.427.615.90.0260卧室2052088.2449.50.770.492.119.80.03604层*2客房4011366449.50.630.455.618.30.0360客房4021599449.50.630.4
26、62.717.60.0260客房4031599449.50.630.462.717.60.0260客房4041599449.50.630.462.717.60.0260客房4052237.4449.50.630.456.411.30.0260客房4061753.8449.50.630.461.915.90.0260客房4071559.1449.50.630.45515.90.0260客房4081096.6449.50.630.447.119.30.0360客房409924.4449.50.630.439.719.30.0360客房4101047449.50.630.442.618.30.036
27、06层*5办公6013123.71348.61.921.312453.50.08180办公6027007.22921.94.112.8137.357.30.08390办公6038820.23596.25.063.4137.3560.08480办公6047532.13146.74.433132.855.50.08420办公6053236.31573.32.211.5114.255.50.08210办公6063159.71573.32.211.5111.555.50.08210.办公6071730.38991.260.9130.8680.1120办公60824591348.61.91.397.65
28、3.50.081801号楼小计423422.8153018.6265.13146.258.821.20.048110工程合计423422.8153018.6265.13146.258.821.20.0481103.3热负荷计算依据及热负荷汇总1.通过围护结构的基本耗热量计算公式Qj = aFK(tn - twn)Qj基本耗热量,WK传热系数,W/()F计算传热面积,tn冬季室内设计温度,twn采暖室外计算温度,温差修正系数2.附加耗热量计算公式 Q = Qj(1 + ch + f + lang ) (1 + fg) (1 + jan)Q 考虑各项附加后，某围护的耗热量Qj某围护的基本耗热量ch
29、 朝向修正f 风力修正lang两面外墙修正fg房高附加jan 间歇附加率3.冷风渗透计算 Q = 0.28CPpwnV(tn - twn)Q 通过门窗冷风渗透耗热量，WCp干空气的定压质量比热容=1.0056kJ/(kg)pwn采暖室外计算温度下的空气密度，kg/m3V渗透冷空气量，m3/htn冬季室内设计温度，twn采暖室外计算温度，（1）通过门窗缝隙的冷风渗透耗热量计算V = L0l1mbL0在基准高度单纯风压作用下，不考虑朝向修正和内部隔断的情况时,每米门窗缝隙的理论渗透冷空气量，m3/(mh)L0 = a1 (pwn v02/2)ba1外门窗缝隙渗风系数，m3/(mhPab)当无实测数
30、据时，可根据建筑外窗空气渗透性能分级标准采用v0基准高度冬季室外最多方向的平均风速，m/sl1外门窗缝隙长度，应分别按各朝向计算，mb门窗缝隙渗风指数，b 0.560.78。当无实测数据时，可取b=0.67m风压与热压共同作用下，考虑建筑体型、内部隔断和空气流通因素后，不同朝向、不同高度的门窗冷风渗透压差综合修正系数m = CrCf(n1/b + C)chCr热压系数Cf风压差系数，当无实测数据时，可取0.7n渗透冷空气量的朝向修正系数Ch高度修正系数ch = 0.3h0.4h计算门窗的中心线标高C作用于门窗上的有效热压差与有效风压差之比，按下式计算：C = 70 (hz - h) / (cf
31、v02h0.4) (tn- twn) / (273 + tn)hz单纯热压作用下，建筑物中和界标高（m），可取建筑物总高度的二分之一tn建筑物内形成热压作用的竖井计算温度（楼梯间温度），（2）忽略热压及室外风速沿房高的递增，只计入风压作用时的渗风量V = (lLn) l 房间某朝向上的可开启门、窗缝隙的长度，mL每米门窗缝隙的渗风量，m3/(mh)，见表5.1-7（详见实用供热空调设计手册）n渗风量的朝向修正系数，见表5.1-8（详见实用供热空调设计手册）（3）换气次数法L = KVf L房间冷风渗透量，m3/hK换气次数，1/h,见表5.1-13（详见实用供热空调设计手册）Vf房间净体积，m
32、3（4）百分比法计算冷风渗透耗热量Q = QonQ通过外门窗冷风渗透耗热量Qo围护结构总耗热量，Wn渗透耗热量占围护结构总耗热量的百分率，%4.外门开启冲入冷风耗热量计算公式Q = QjkqQ通过外门冷风侵入耗热量Qj某围护的基本耗热量kq外门开启外门开启冲入冷风耗热量附加率 3.4工程信息汇总 工程地点北京-北京工程总面积(m2)7204.48工程总冷负荷(KW)423.42工程冷指标(w/m2)58.77工程热指标(w/m2)60.69夏季室外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33.5026.4029.60夏季室外平均风速（m/s)夏季空调大气透明度等级夏季
33、大气压(Pa)2.104100020楼号总层数总高度(m)总面积(m2)冷负荷(KW)新风冷负荷总冷负荷(KW)冷指标(w/m2)1号楼1036.97204.48270.4153.02423.4258.77冬季室外参数采暖计算温度 空调计算温度 冬季平均风速 m/s 相对湿度%大气压(Pa)-7.6-9.92.644%102170楼号总层数总高度(m)总面积(m2)热负荷(KW)新风热负荷总热负荷(KW)热指标(w/m2)1号楼1036.97204.4861.97375.24437.260.694 空调系统方案的选择 4.1空调系统的划分原则 1、能保证室内要求的参数，即在设计条件下和运行条件
34、下均能保证达到室内温度、相对湿度、净化等要求。 2、初投资和运行费用综合起来较为经济； 3、尽量减少一个系统内的各房间相互不利的影响； 4、尽量减少风管长度和风管重叠，便于施工、管理和测试。 5、系统应与建筑物分区一致。 6、各房间或区的设计参数值和热湿比相接近污染物相同，可以划 分成一个全空气系统。7、对于定风量单风道系统，还要求工作时间一致，负荷变化规律基本相同。8、一般民用建筑中的全空气系统不宜过大，否则风管难于布置；系统最好不要跨楼层设置，需要跨楼层设置时，层数也不应过多这样有利于防火。比较项目全空气系统空气水系统设备布置与机房1 空调与制冷设备可以集中布机房2 机房面积较大层高较高3
35、 有时可以布置在屋顶或安设在车间柱间平台上1 只需要新风空调机房、机房面积小2 风机盘管可以设在空调机房内3 分散布置、敷设各种管线较麻烦风管系统空调送回风管系统复杂、布置困难支风管和风口较多时不以均衡调节风量1 放室内时不接送、回风管2 当和新风系统联合使用时，新风管较小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和避免冷热抵消，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的房间不经济部分房间停止工作不需要空调室整个空调系统仍运行，不经济1 灵活性大、节能效果好，可根据各室负荷情况自我调节2 盘管冬夏兼用，内壁容易结垢，降低传
36、热效率3 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污染，需经常换水过滤性能差，室内清洁度要求较高，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噪声要求风管互相串通空调房间之间有风管连通，使各
37、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要回风管道，节约建筑空间4）机组部件多为装配式、定型化、规格化程度比较高，便于用户选择和安装5）只需新风空调机房，机房面积小6）适用季节长7）各房间之间不会相互影响缺点1)对机组制作要求高，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
38、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、办公楼等高层多层的建筑物中,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4.2系统选择房间类型空调方式送回风方式噪声dB大厅一次回风顶送测回45大会议室一次回风顶送测回40办公室风机盘管+独立新风侧送上回40会客厅风机盘管+独立新风侧送上回40客房风机盘管+独立新风侧送上回40餐厅风机盘管+独立新风侧送上回40包间风机盘管+独立新风侧送上回40台球室风机盘管+独立新风侧送上回40空调系统划分4.2.1系统选择说明 本系统对于大厅和大会议室选择了一次回风系统，对于其他房间选择风机盘管加独立新风系统。1）大厅以及一些大的会议室属于高大空间场所，冷负荷密度大，潜热负荷大，人员密度大，且人员散发气味多，如果风量不足，不单会使室内的温湿度得不到保证，而且会对空气质量产生严重的影响。采用全空气系统在机房
