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1、上海应用技术大学 毕 业 设 计（论 文）课题名称： 上海浩泰大厦的空调系统设计 学 院 城市建设与安全工程学院 专 业 建筑环境与设备工程 班 级 12105512 学号 学生姓名 指导教师 起止日期 2016.2.212016.6.1 目录1绪论32概况52.1工程概况52.2设计参数52.2.1气象参数52.2.2土建资料52.2.3人员资料82.2.4照明和设备资料82.2.5空调使用时间83负荷计算93.1夏季空调负荷的构成和计算方法93.1.1外墙和屋面传热冷负荷计算公式93.1.2外窗温差传热冷负荷93.1.3外窗太阳辐射冷负荷103.1.4内围护结构的传热冷负荷103.1.5人
2、体冷负荷113.1.6灯光冷负荷113.1.7设备冷负荷123.1.8渗透空气显热冷负荷123.1.9伴随散湿过程的潜热冷负荷134设计方案164.1办公楼空调特点164.1.1建筑特点164.1.2使用特点164.1.3办公楼空调系统注意事项164.2方案比较174.2.1全空气系统174.2.2风机盘管加新风系统174.3方案确定185空调过程和风量的确定195.1各房间新风量和新风负荷的确定195.1.1新风量的确定195.1.2新风冷负荷的确定195.1.3新风湿负荷的确定195.2空气处理过程的确定195.2.1风机盘管与混合送风系统设计计算206空调设备的选型计算256.1新风处理
3、机组的选择257风系统设计277.1空调房间的气流组织277.2风管的布置和制作要求287.3风管的选择287.4风管的水力计算298水系统设计408.1水系统的选择408.2水管的水力计算408.2.1基本公式408.2.2冷冻水管路水力计算418.3冷凝水管的设计499空调机房的设计509.1冷热源的选择509.2冷冻水泵的选择509.3冷冻水泵配管布置519.4补水系统的布置519.4.1膨胀水箱的选择519.4.2补水泵的选择529.5空调水处理5210消声减振方面的考虑5410.1概述5410.2空调设备的消声5410.3空调设备的减振5411保温防腐方面的考虑5511.1风管的保温
4、防腐5511.1.1保温目的5511.1.2保温材料的选择5511.2水管的保温防腐5511.2.1保温防腐目的5512通风系统设计5612.1卫生间的通风设计56结论57致谢58参考文献591 绪论本篇文章是对上海浩泰大厦中央空调系统的设计及计算说明。从建筑的结构及其室内环境要求来制定空调的方案，要求即能够满足使用的要求，又能够满足学生居住的舒适性。此外还要从空调系统设计的科学合理性和经济性，以及建筑整体的美观角度来进行认真考虑。并能对以后的使用和费用支出做一定的预估。本文就是对中央空调的设计到选型，再到校核计算的一个简要说明。从建筑物冷负荷的计算，到室内气流方案的选择和风系统的选择，水管路
5、的布置及风管路的布置都有说明。从空调系统的使用性到经济性再到科学性上做到较好的结合。方案选择是空调系统整体考虑以及设计的总体思想。各种计算部分是整个空调系统设计的基础，绘图部分是与设计及施工相联系的实际的走路和安装。空调系统方案的选择，基本上确定了空调系统的内容和形式。本设计选用的是空气水系统。空调系统方案的选择决定了后期系统设计的方向和内容，是设计中最重要的环节。也是综合认真分析考虑各个方面的因素从而制定出来的。整个空调系统设计的理论部分主要集中在前两个部分，实际的系统、机组的安装和机组设备的运行等实际性的工程问题都集中体现在在绘图这个阶段。绘图是把设计方案完好的实现的一个重要基础，是空调工
6、程得以完成的技术性支持的资料。绘图的过程中要尽量的与工程中会出现的实际问题的解决相联系。尽量使设计方案以一种很直观详细的方式体现出来。所有大四即将毕业的学生在完成教学计划里的所有课程后都要进行实践性教学任务，就是我们的毕业设计。通过本次的课程设计，可以综合利用和深化在大学期间所学的所有专业知识，培养工作能力和未来分析解决工程中出现实际问题的能力，让学生接受工程师该具备的技能的训练。毕业课程设计会在指导教师的帮助下独立完成。在此过程中，学生会做大量的专业设计资料收集和整理，充分地利用参考资料，将工程实际联系到一起。本设计是上海市浩泰大厦空调系统设计。该办公楼属小型办公建筑，地上共有5层。设计内容
7、包括1层到5层空调系统、前室和楼梯间的加压送风、系统的消声防振等内容。主要查阅了以下资料：采暖通风与空调设计规范GBJ1987、HVAC暖通空调节设计指南、高层民用建筑设计防火规范GB5004595本建筑位于上海市。上海市是我国东部沿海的一个城市，经纬度是东经12143，北纬3116。上海的气候是属于亚热带季风气候，这里四季分明，夏热冬冷，春秋短暂，但是因为地处沿海，而且雨季比较分散，夏季的雨量最大。夏季的空调室外温度为35摄氏度，室内温度为25摄氏度，湿度为65%，室内风速不大于0.3m/s；冬季的室内温度为18摄氏度，湿度为40%，室内风速不大于0.2m/s。空气调节系统又称空气调理，简称
8、空调。用人为的方法处理室内空气的温度、湿度、洁净度和气流速度的技术。可使某些场所获得具有一定温度和一定湿度的空气，以满足使用者及生产过程的要求和改善劳动卫生和室内气候条件。空调系统一般可按负担室内热湿负荷所用的介质分为全空气系统、全水系统、空气-水系统和制冷剂系统。按空气处理设备的集中程度可分为集中式空调系统、半集中式空调系统和分散式空调系统。按热量移动（传递）的原理来分可分为对流方式空调和辐射方式空调，按被处理空气的来源来分可分为封闭式系统、直流式系统和混合式系统。中央空调系统设备的选型分为水冷冷水机组空调系统和风冷冷水机组空调系统。2 概况2.1 工程概况本工程为上海浩泰大厦的空调系统设计
9、，位于上海，总建筑面积约为2711.8m2，共五层，一到四层层高为3.3m，五层层高为4.5m一层有办公室、大厅和值班室等，二到五层大部分是办公室。设计的主要目标是使每个房间的室内空气符合风速、温度、湿度，及人体的舒适性达到所需要的标准。2.2 设计参数2.2.1 气象参数（1） 室外参数表2.1 上海市室外设计参数空调室外计算温度-4冬季空调室外计算相对湿度60室外平均风速2.8m/s通风室外计算（干球）温度-2夏季空调室外计算（干球）温度35空调室外（湿球）温度28室外平均风速1.9m/s通风室外计算（干球）温度27.7（2）室内参数表2.2 室内计算参数表名称房间用途温度()湿度(%)室
10、内风速m/s夏季办公室2565v0.3冬季办公室1840v0.22.2.2土建资料该建筑总建筑面积约为2711.8m2，共五层，一到四层每层层高为3.3m，五层层高为4.5m。本设计所取围护结构材料以参照“公共建筑节能设计标准”以及“建筑施工说明”为准，由于部分墙体表面装修材料不同而引起导热系数的微小变化在此忽略不计，只取主要墙体进行热阻计算，选取参照范围如下：图2.1 夏热冬冷地区围护结构传热系数和遮阳系数限值表2.3 上海浩泰大厦围护结构基本信息表参数围护结构夏季传热系数(W/(K)围护结构冬季传热系数(W/(K)围护结构延迟(h)围护结构衰减外墙钢筋混凝土剪力墙(095004)2.742
11、.818.40.28内墙混凝土隔墙(006003)2.622.625.90.47内门木(塑料)框单层玻璃门(玻璃比例30%)3.543.540.80.98内窗单层透明玻璃4.284.280.11外墙混凝土加气混凝土280(087001)0.710.7110.70.3外窗普通玻璃和空气层和10-16mm双层空气层,隔热玻璃组成的三层窗2.012.050.41外墙钢筋混凝土墙(保温砂浆)2.42.468.60.24外门木(塑料)框单层玻璃门(玻璃比例30%60%)5.015.280.50.99外墙砖墙(079001)1.491.5212.60.15外门双层金属门板,中间填充1518厚矿棉板3.05
12、3.150.31表2.4 上海浩泰大厦围护结构做法表参数材料名称厚度(mm)干密度(kg/m3)导热系数(W/(mK)比热容(kJ/(kgK)导热系数修正钢筋混凝土剪力墙(095004)釉面砖釉面砖528002.910.921水泥砂浆水泥砂浆2518000.931.051钢筋混凝土2500钢筋混凝土250025025001.740.921内粉刷内粉刷2016000.810.841混凝土隔墙(006003)水泥砂浆水泥砂浆2018000.931.051碎石卵石混凝土2100碎石卵石混凝土210014021001.280.921水泥砂浆水泥砂浆2018000.931.051木(塑料)框单层玻璃门(
13、玻璃比例30%)平板玻璃平板玻璃2025000.760.840.5单层透明玻璃平板玻璃平板玻璃325000.760.841混凝土加气混凝土280(087001)外粉刷外粉刷2018000.930.841钢筋混凝土2500钢筋混凝土25003025001.740.921加气混凝土泡沫混凝土700加气混凝土泡沫混凝土7001507000.221.051混凝土板、喷白浆混凝土板、喷白浆10015000.190.461普通玻璃和空气层和10-16mm双层空气层,隔热玻璃组成的三层窗平板玻璃平板玻璃525000.760.841热流水平(垂直)10mm热流水平(垂直)10mm161.160.081.010
14、.61平板玻璃平板玻璃525000.760.841钢筋混凝土墙(保温砂浆)粉刷石膏抹灰压入网格布粉刷石膏抹灰压入网格布415000.761.051保温砂浆保温砂浆208000.291.051钢筋混凝土(规范组)钢筋混凝土(规范组)25025001.740.921白灰砂浆白灰砂浆2516000.811.051木(塑料)框单层玻璃门(玻璃比例30%60%)平板玻璃平板玻璃2025000.760.840.85砖墙(079001)外粉刷外粉刷2018000.930.841砖墙砖墙37018000.810.881内粉刷内粉刷2016000.810.841双层金属门板,中间填充1518厚矿棉板建筑钢材建筑
15、钢材2785058.20.481矿棉岩棉玻璃棉毡140矿棉岩棉玻璃棉毡140151400.041.342.1建筑钢材建筑钢材2785058.20.4812.2.3 人员资料表2.5 各房间人员密度汇总表建筑类别房间类别相同房间个数（个）人员密度办公建筑办公室370.2会议室20.1走廊80.1大厅10.1值班室10.22.2.4 照明和设备资料表2.6 照明和设备功率建筑类别房间类别电器设备功率(W)照明功率密度(W)办公建筑办公室1311会议室1511走廊135大厅1515值班室13112.2.5空调使用时间办公楼空调每天使用10小时，即8：0018：003负荷计算3.1 夏季空调负荷的构成
16、和计算方法3.1.1 外墙和屋面传热冷负荷计算公式外墙或屋面传热形成的计算时刻冷负荷Q(W)，按下式计算 Q=KFt- (3-1)式中F计算面积，；计算时刻，点钟；-温度波的作用时刻，即温度波作用于外墙或屋面外侧的时刻，t-作用时刻下，通过外墙或屋面的冷负荷计算温差，简称负荷温差，。注：例如对于延迟时间为5小时的外墙,在确定16点房间的传热冷负荷时,应取计算时刻=16,时间延迟为=5,作用时刻为=16-5=11。这是因为计算16点钟外墙内表面由于温度波动形成的房间冷负荷是5小时之前作用于外墙外表面温度波动产生的结果。现在以本设计中1001办公室计算为参考。表3.1 西外墙冷负荷时间8:009:
17、0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:0033.834.233.933.533.232.932.832.933.133.433.8-0.80.970.9430.1830.4530.1829.8129.5429.2629.1729.2629.4529.7230.18260.943.683152742412192072072182412783323983.1.2 外窗温差传热冷负荷通过外窗温差传热形成的计算时刻冷负荷Q按下式计算： Q=KFt (3-2)式中t计算时刻下的负荷温差，；K传热系数3.1.3 外窗太阳辐射冷负荷透过外窗的太阳辐射形成的
18、计算时刻冷负荷Q，应根据不同情况分别按下列各式计算：（1） 当外窗无任何遮阳设施时 Q=FCsCaJw （3-3） 式中Jw计算时刻下太阳总辐射负荷强度,W/；（2）当外窗只有内遮阳设施时 Q=FCsCaCnJw （3-4） 式中Jw计算时刻下太阳总辐射负荷强度,W/；（3） 当外窗只有外遮阳板时 Q=F1Jn+FJnnCsCa （3-5） 注：对于北纬27度以南地区的南窗，可不考虑外遮阳板的作用，直接按式(3-4)计算。（4）当窗口既有内遮阳设施又有外遮阳板时 Q=F1Jn+FJnnCsCnCa （3-6）式中Jn计算时刻下，标准玻璃窗的直射辐射照度，W/；Jnn计算时刻下，标准玻璃窗的散热
19、辐射照度，W/；F1窗上收太阳直射照射的面积；F外窗面积（包括窗框、即窗的墙洞面积）Ccl、CclN冷负荷系数（CclN为北向冷负荷系数），无因次，按纬度取值；Ca窗的有效面积系数；本建筑采用的是双层透明中空玻璃窗，Ca=0.85Cs窗玻璃的遮挡系数；Cn窗内遮阳设施的遮阳系数；注：对于北纬27度以南地区的南窗，可不考虑外遮阳板的作用，直接按式(3-4)计算。3.1.4 内围护结构的传热冷负荷（1）当邻室为通风良好的非空调房间时，通过内窗的温差传热负荷，可按式(3-3)计算。（2）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传热负荷，可按式(3-1)计算，或按式(3-2)估算。此时负荷
20、温差t、及其平均值tpj，应按零朝向的数据采用。（3）当邻室有一定发热量时，通过空调房间内窗、隔墙、楼板或内门等内围护结构的温差传热负荷，按下式计算： Q=KF(twp+tls-tn) (3-8)式中Q稳态冷负荷，下同，W；twp夏季空气调节室外计算日平均温度，；tn夏季空气调节室内计算温度，；tls邻室温升，可根据邻室散热强度采用，。3.1.5 人体冷负荷人体显热散热形成的计算时刻冷负荷Q，按下式计算：Q=nq1CclrCr (3-9)式中Cr群体系数；n计算时刻空调房间内的总人数；q1名成年男子小时显热散热量，W；Cclr人体显热散热冷负荷系数。表3.2 人体显热潜热散热冷负荷时间8:00
21、9:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:00CLQ0.20.040.510.610.20.720.760.80.820.850.87qs63n60.89366366366366366366366366366366366ql45QC147288324335305301341354358362199合计5136549907016716677077207247285653.1.6 灯光冷负荷照明设备散热形成的计算时刻冷负荷Q，应根据灯具的种类和安装情况分别按下列各式计算：（1）白只灯和镇流器在空调房间外的荧光灯Q=1000n1NX-T (3-10
22、)（2）镇流器装在空调房间内的荧光灯Q=1200n1NX-T (3-11)（3）暗装在吊顶玻璃罩内的荧光灯Q=1000n0NX-T (3-12)式中N照明设备的安装功率，kWn0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，荧光灯罩无通风孔时，视顶棚内通风情况取为0.6-0.8n1同时使用系数，一般为0.5-0.8T开灯时刻，点钟-T从开灯时刻算起到计算时刻的时间，hX-T-T时间照明散热的冷负荷系数表3.3 照明散热冷负荷时间8:009:0010:0011:0013:0014:0015:0016:0017:0018：00合计581261
23、661781681831962002031503.1.7 设备冷负荷设备及热表面散热形成的计算时刻冷负荷Q，按下式计算：Q=qsX-T (3-13)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 (3-14)（2）电动机和工艺设备均在空调房间内的散发量qs=1000n1aN (3-15)（3）只有电动机在空调房间内的散热量qs=1000n1a(1-)N (3-16)（4）只有工艺设备在空调房间内的散热量qs
24、=1000n1aN (3-17)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；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；n4通风保温系数；a输入功率系数。表3.4 设备散热冷负荷时间8:009:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:00合计57110118120106105121124125126583.1.8 渗透空气显热冷负荷（1）渗入空气量的计算通过外门开启渗入室内空气量G1(kg/h)，按下式估算：G1=n1V1pw (3-18)式中n1小
25、时人流量；V1外门开启一次的渗入空气量，m3/h；pw夏季空调室外干球温度下的空气密度，kg/m3。（2）渗透空气的显冷负荷Q(W)按下式计算：Q=0.28G(tw-tn) (3-19)式中G单位时间渗入室内的总空气量，kg/h；tw夏季空调室外干球温度，；tn室内计算温度，。3.1.9 伴随散湿过程的潜热冷负荷（1）人体散湿和潜热冷负荷人体散湿量按下式计算D=0.001ng (3-20)式中D散湿量，kg/h；g名成年男子的小时散湿量，g/h。人体散湿形成的潜热冷负荷Q(W)，按下式计算：Q=nq2 (3-21)式中q2名成年男子小时潜热散热量，W；群体系数。（2）渗入空气散湿量及潜热冷负荷
26、渗透空气带入室内的湿量(kg/h)，按下式计算：D=0.001G(dw-dn) (3-22)渗入空气形成的潜热冷负荷(W)，按下式计算：Q=0.28G(iw-in) (3-23) 式中dw室外空气的含湿量，g/kg；dn室内空气的含湿量，g/kg；iw室外空气的焓，kJ/kg；in室内空气的焓，kJ/kg。（3）食物散湿量及潜热冷负荷餐厅的食物散湿量(kg/h)，按下式计算：D=0.0115n (3-24)式中n就餐总人数。食物散湿量形成的潜热冷负荷(W)，按下式计算：Q=8.7n （3-25）（4）水面蒸发散湿量及潜热冷负荷敞开水面的蒸发散湿量(kg/h)，按下式计算： D=(a+0.000
27、13v)(Pqb-Pq)AB/B1 (3-26)式中A蒸发表面积，；a不同水温下的扩散系数；v蒸发表面的空气流速；Pqb相应于水表面温度下的饱和空气的水蒸气分压力；Pq室内空气的水蒸气分压力；B标准大气压，101325Pa；B1当地大气压（Pa）。时间8:009:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:00楼板4242424242424242424242内墙169169169169169169169169169169169外墙315274241219207207218241278332398人体散热51365499070167166770772
28、0724728565照明58126166178168183196200203126150设备5711011812010610512112412512658总和11541427.61778.61481.61415.61425.61505.61548.61593.61575.61382表3.5 1001的冷负荷汇总表表3.6 各房间冷负荷汇总表房间编号8:009:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:00100213692361243624662173217024892514252625361186100313692361243624662173
29、217024892514252625361186100413692361243624662173217024892514252625361186100518883241342135313211323136423650359235861804100657346660741581228684994011022102119587940292341007157817391852192519451979204520672065207319132001167326232673267723732363268827382786284815782002136923612436246621732170248925
30、142526253611862003136923612436246621732170248925142526253611862004136923612436246621732170248925142526253611862005188832413421353132113231364236503592358618042006582278979173100031023010555112751157911441113599355200715781739185219251945197920452067206520731913300116112589265826702363234126442664266
31、926761343300221922443251825482502249925712597260926182338300321922443251825482502249925712597260926182338300421922443251825482502249925712597260926182338300529273345352536353627364637453754369636903258300641714718495551115113519054195540555155764983300725342924311732633295333334113390329532662866300
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34、321461959194119411885500317751842188018961894189321461959194119411885500417751842188018961894189321461959194119411885500530463458363237363727374738503865381438153390500620622308240024422411241124752491248424872234500727323123331234533482352336123604352435103113500831153498368238273863391240053999392
35、2391235195009249026952805287928982958308531593207326230584设计方案4.1 办公楼空调特点4.1.1 建筑特点本设计是办公楼，所以构架结构多为钢筋混泥土.办公楼的顶部空间是用了吊顶和架空地板来做的，净高为3.3m左右。本办公楼大厦的层高是一到四楼一样，五楼是4.5m，在确定系统时要考虑层高对空调系统的影响，争取节省建筑空间，还要满足办公楼功能和美观。4.1.2 使用特点上班时人数多，人群密度大，但是下班后有小部分人要加班，考虑到这个方面，在设计空调系统的时候就要既能满足大负荷用冷时，还要有少量供冷的功能。为了保障人体健康，要选择对人体合适的空调系统方式，满足运行费用、排放量、能耗三低的最佳方案。4.1.3 办公楼空调系统注意事项（1） 过渡季节问题在一些高级办公楼中，因为现在办公设备的增多，室内热量增加，部分房间在过渡季也需要供冷，但是按照夏季工况的条件，设备容量一般选用较大，不太适合在过渡季做小负荷运行，能耗大，负荷难以控制。操作人员通常只是按照室外温度来看是否需要供冷，同事考虑到建筑节能的需求，气密性较高，大部分窗户不能开，按照最小新风量来设计的新风方案，新风量有限，不能增大，而且一些大厦虽然没有BAS系
