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1、目录前 言.1第一章工程概述与设计依据21.1 工程概述21.2 设计依据21.2.1 围护结构热工指标21.2.2 室外设计参数21.2.3 室内设计参数31.2.4 体力活动性质3第二章 负荷计算42.1 夏季冷负荷的计算42.1.1 夏季冷负荷的组成42.1.2空调冷负荷计算方法42.2 湿负荷的计算112.2.1 湿负荷的组成112.2.2 湿负荷的计算方法122.3 冬季热负荷的计算122.3.1 围护结构传热耗热量122.3.2 冷风渗透耗热量132.3.3 外门冷风侵入耗热量142.3.4 热负荷计算举例及汇总14第三章 空调方案的确定173.1 空调系统的确定173.1.1 全
2、空气系统方案的确定173.1.2 风机盘管加新风方式的确定173.2 空气处理过程设计173.2.1 全空气系统设计计算183.2.2 风机盘管加独立新风系统设计20第四章 风系统的设计294.1 风管材料和形状的确定294.2 送、回风管的布置294.3 气流组织设计294.3.1 全空气系统294.3.2 风机盘管加新风系统304.4 风管设计314.4.1 风道水力计算步骤324.4.2 全空气系统的风道水力计算324.4.3 风机盘管加新风系统的新风管道水力计算394.4.4 新风机组的选型41第五章 水系统的设计425.1 水系统方案的确定425.1.1 两管制水系统的特点425.1
3、.2 闭式系统的特点425.1.3 同程和异程系统的选择425.1.4 一次泵变流量系统的选择依据425.1.5 水系统方案的确定435.2 冷冻水管路设计计算步骤435.3 冷冻水供回水水力计算445.4 冷冻水泵的选型475.4.1 冷冻水泵设计规范475.4.2 冷冻水泵的选型475.5 冷凝水排放系统设计485.6 膨胀水箱配置与计算49第六章 空调冷热源的确定51第七章 通风与防排烟设计537.1 防排烟的方式537.2 空调建筑的防火防烟措施537.3 通风、防排烟设计54第八章 管道保温设计的考虑558.1 管道保温的一般原则558.2 管道保温层厚度的确定55第九章 空调系统消
4、声减振的设计方案569.1 空调系统消声设计569.2 空调系统减振设计56结 论.57参考文献58致 谢.59前言随着国民经济的飞速发展，空气调节技术已是保证室内良好环境的一种必不可少的技术。经济的发展使从事空调设计人员越来越多，对设计要求也越来越高。许多其他行业的人也越来越多的关心空调系统设计的合理性和经济性。尤其是近年来能源危机的出现、环保意识的不断提高，对空调设计提出了新的更为严峻的挑战。因此，利用自然资源，保护环境成了当前各国空调制冷行业的研究方向。为了适应时代的发展，各种空调应运而生。如变频空调，它是目前空调消费的流行趋势，节能环保，能耗低；无氟空调，由当前全球面临的一个重大环境问
5、题所催生，无氟空调是众所期待的产品；舒适性空调得到了很大的发展，健康是空调发展的主题之一，人们对于生活质量的要求越来越高；一拖多的发展从侧面反映了我国居民居住环境的巨大变化，也为自身发展指明了方向。目前，对于办公楼的空调系统比较推崇的空调方式是风机盘管加新风系统，这种系统灵活性大，能独立的调节室温，不但节能，而且健康，得到了广泛应用。随着生产和科技的不断发展，人类对空调技术也进行了一系列的改进，同时也在积极研究环保、节能的空调产品和技术，已经投入使用了冰蓄冷空调系统、燃气空调、VAV空调系统、地源热泵系统等。本次设计中采用风冷螺杆式冷热水机组作为空调系统的冷热源，这样一台机组夏季可进行供冷，冬
6、季又可进行供热。风冷螺杆式冷热水机组利用室内外空气作为冷热源，它不用冷却水泵、冷却水管路及冷却塔，省去了庞大的冷却水系统，投资省，安装方便。总之，伴随着科技和社会的进步，节能、环保、健康、智能控制已成为空调发展的大趋势。由于本人是一名即将毕业的大学生，无论是实践经验还是理论基础都还比较薄弱。在设计过程中难免存在错误和不足，恳请各位老师指正。第一章 工程概述与设计依据1.1 工程概述本工程为某政府办公大楼空调系统设计，位于北京市中心，总建筑面积约为1000 m2，共五层，每层层高为4m，一层有办公室、审讯室、守卫室、健身房、浴室等，二层至五层为办公室及舞厅。每层各设有一间空调机房，屋顶设有制冷机
7、房。1.2 设计依据1.2.1 围护结构热工指标外墙：选用砖墙，内外粉刷，=370mm，K=1.49 W/m2K，衰减系数=0.15，延迟时间=12.7h1；内墙：选用混凝土隔墙，=200mm，K=2.59 W/m2K，=0.45，=6.2h，f=2.01；屋面：选用保温屋面，保温材料为水泥膨胀珍珠岩，K=1.10W/m2K，衰减系数=0.52，延迟时间=5.9h1；外窗：假设C2A窗尺寸2100mm2100mm，C3A窗尺寸1800mm2100mm，C1A窗尺寸2400mm2100mm，C4A窗尺寸1500mm2100mm，选用单层金属窗， K=6.40W/m2K2，窗的有效面积系数xg=0
8、.85，地点修正系数xd=1，取6mm厚普通玻璃，遮挡系数Cs=0.89，选用浅色布帘，遮阳系数Cn=0.501；楼板：选用面层+钢筋混凝土楼板+粉刷，K=3.13 W/m2K，f=1.5，=0.64，=4.1h1；门：假设办公室的门尺寸为1000mm2400mm，选用单层内门，K=2.91 W/m2K，休息大厅外大门尺寸为4500mm3000mm，选用双层（金属框）带玻璃的外门，K=3.26W/m2K3；房间类型：房间类型为中型2。1.2.2 室外设计参数北京市室外设计参数 表1-1 冬季空调室外计算温度-12空调室外计算相对湿度50室外平均风速2.8m/s通风室外计算（干球）温度-5夏季空
9、调室外计算（干球）温度33.2空调室外（湿球）温度26.4室外平均风速1.9m/s通风室外计算（干球）温度301.2.3 室内设计参数夏季空调设计温度：26，风速不大于0.3 m/s冬季空调设计温度：20，风速不大于0.2 m/s北京市室内设计参数 表1-2 序号房间名称温度湿度新风量标准 m3/h人噪声dB（A）夏季冬季夏季冬季1办公室26205060354040402健身房262050603550553舞厅262050603530-4休息大厅26205565303520555守卫室26205060354040556更衣室26205060354030551.2.4 体力活动性质体力活动性质可
10、分为1：静坐：典型场所：影剧院、会堂、阅览室等；极轻劳动：主要以坐姿为主，典型场所：办公室、旅馆等；轻度劳动：站立及少量走动，典型场所：实验室、商店等；中等劳动：典型场所：纺织车间、印刷车间、机加工车间等；重劳动：典型场所：炼钢，铸造车间、排练厅、室内运动场等。所以本设计中办公楼属于极轻劳动，舞厅、健身房属于重劳动。第二章 负荷计算空调房间冷（热）、湿负荷是确定空调系统送风量和空调设备容量的基本依据。 在室内外热、湿扰量作用下，某一时刻进入一个恒温恒湿房间内的总热量和湿量称为在该时刻的得热量和得湿量。当得热量为负值时称为耗（失）热量。在某一时刻为保持房间恒温恒湿，需向房间供应的冷量称为冷负荷；
11、相反，为补偿房间失热而需向房间供应的热量称为热负荷；为维持室内相对湿度所需由房间除去或增加的湿量称为湿负荷。2.1 夏季冷负荷的计算2.1.1 夏季冷负荷的组成 夏季空调房间的冷负荷主要有以下组成： 1) 通过围护结构传入室内的热量 2）通过外窗进入室内的太阳辐射热量 3）人体散热量 4）照明散热量 5）设备散热量 6）伴随人体散湿过程产生的潜热量2.1.2空调冷负荷计算方法冷负荷的计算常采用谐波反应法和冷负荷系数法。本设计采用谐波反应法。谐波反应法计算冷负荷的过程很复杂，一般需用电子计算机。为了便于手算，采用谐波法的工程简化计算方法。以1006办公室为例：1.外墙和屋顶 （2-1）式中 计算
12、面积，m2； 传热系数，W/(m2)； 计算时刻，h； 温度波的作用时间，即温度波作用于围护结构内表面的时间，h； 作用时刻下，围护结构的冷负荷计算温差，简称负荷温差，可通过空气调节查得。 南外墙（1006办公室）冷负荷 表2-1计算时刻9:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:00tx-887766666K1.49 F11.19 CLQ133133117117100100100100100 北外墙（1006办公室）冷负荷 表2-2 计算时刻9:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:00tx-988877889
13、K1.49 F11CLQ148131131131115115131131148 屋顶（1006办公室）冷负荷 表2-3计算时刻9:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:00t-55681113161921K1.10 F41CLQ2262262713614965867228579472.外窗外窗的冷负荷包括两个部分，即窗户瞬变传导得热形成的冷负荷和窗户日射得热形成的冷负荷。1）窗户瞬变传导得热形成的冷负荷 CLQ=KFt （2-2）式中 t 计算时刻的负荷温差，可通过空气调节查得； K 传热系数，W/(m2)； 计算面积，m2。 南外窗（1006办公室）
14、瞬变传热冷负荷 表2-4计算时刻9:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:00t1.82.93.94.95.66.26.66.66.4K6.40 F4.41CLQ51821101381581751861861812）窗户日射得热形成的冷负荷 CLQ=xgxdCnCsFJj （2-3）式中 窗的有效面积系数；单层钢窗0.85，双层钢窗0.75； 地点修正系数，可通过空气调节查得； Cn 窗内遮阳设施的遮阳系数，可通过空气调节查得； Cs 窗玻璃的遮挡系数，可通过空气调节查得； Jj 计算时刻时，透过单位窗口面积的太阳总辐射热形成的冷负荷，简称负荷强度，W
15、/m2，可通过空气调节查得。 南外窗（1006办公室）日射得热冷负荷 表2-5计算时刻9:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:00Jj8213017319819917713810282F4.41CLQ1372172883303322952301701373.内围护结构1）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（2-1）计算。此时负荷温差应按空气调节相应表中“零”朝向的数据采用。2）当邻室为空调房间时，室温均相同，可不用计算 内墙（1006办公室）冷负荷 表2-6计算时刻9:0010:0011:0012:0013:0014
16、:0015:0016:0017:00tx-211122233K2.59F15.6CLQ814040408181811211214.地面 查舒适性空调，地面传热可忽略不计。5.室内热源散热形成的冷负荷 设备、照明和人体散热得热形成的冷负荷，在工程上可用下式简化计算。1）设备 CLQ= JE-TQ （2-4）式中 Q 设备得热，W； T 设备投入使用时刻，h； E-T 时间内的设备负荷强度系数，可通过空气调节查得。 1006办公室有2台台式电脑，（功率约为400W），从早上9：00工作到下午17：00。 设备（1006办公室）负荷 表2-7计算时刻9:0010:0011:0012:0013:001
17、4:0015:0016:0017:00JE-T00.580.770.810.840.870.890.900.92设备功率Q4002=800CLQ04646166486726967127207362）照明 CLQ= JL-TQ （2-5）式中 Q 照明得热，W； T 开灯时刻，h； L-T 时间内的照明负荷强度系数，可通过空气调节查得。 1006办公室安有2支40W的荧光灯，开灯时间从早上9：00到下午17：00。 照明（1006办公室）负荷 表2-8计算时刻9:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:00JL-T00.430.630.700.750.79
18、0.830.850.88照明功率Q402=80CLQ034505660636668703）人体人体冷负荷包括人体显热冷负荷和人体潜热冷负荷。.人体显热冷负荷 CLQ=JP-TQ （2-6）式中 Q 人体得热，W； T 人员进入房间时刻，h； P-T 时间内的人体负荷强度系数，可通过空气调节查得。 1006办公室有2人工作，工作时间为早上9：00到下午17：00。 人体（1006办公室）显热负荷 表2-9计算时刻9:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:00JP-T00.530.710.770.810.840.860.890.90人体显热Q612=122
19、CLQ07499108113118120125126.人体潜热冷负荷 （2-7）式中 不同室温和劳动性质时成年男子散热量，W，可通过空气调节查得； 室内全部人数； 群集系数，可通过空气调节查得。1006办公室的人体潜热负荷：=7320.90=131 W则1006办公室冷负荷汇总如下： 1006办公室冷负荷 表2-10房间号1006办公室冷负荷计算时刻9:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:00南外墙133133117117100100100100100东外墙148131131131115115131131148北内墙81404040818181121
20、121南外窗传热5182110138158175186186181南外窗日射137217288330332295230170137设备负荷0464616648672696712720736照明负荷03450566063666870显热负荷07499108113118120125126潜热负荷131总计69613211597171417771789177217671765其他房间亦如上计算，汇总如下： 第一层各房间总冷负荷 表2-11房间号第一层房间冷负荷汇总计算时刻9:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:001005休息厅19532681312434
21、08358835613391330431831006办公室696132115971714177717891772176717651007办公室526117114481565164316551622161415951008守卫室4536968399249809709229058721009办公室526117114481565164316551622161415951010办公室526117114481565164316551622161415951011办公室526117114481565164316551622161415951012办公室526117114481565164316551622
22、161415951013办公室526117114481565164316551622161415951014办公室82114661743183119091891188818501802总计70791319015991172671811218141177051751017192 二层(同三、四层)各房间总冷负荷 表2-12房间号二层（同三、四层）房间冷负荷汇总计算时刻9:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:002001大办公室1241247038703134331033203328331932692002办公室438101012251298139014
23、371457149815062003办公室556106912841357150815551575167516832004办公室556106912841357150815551575167516832005办公室556106912841357150815551575167516832006副检察长办公室978144617341906200519851905187418242007办公室578123615281655173417431706168916672008办公室581124315351659174117471710169016602009办公室52811731450156716451657
24、1624161615972010办公室526117114481565164316551622161415952011办公室526117114481565164316551622161415952012办公室526117114481565164316551622161415952013办公室526117114481565164316551622161415952014办公室526117114481565164316551622161415952015办公室82114661743183119091891188818501802总计9463191062417724946264732672026453
25、2663126349 第五层各房间总冷负荷 表2-13房间号第五层房间冷负荷汇总计算时刻9:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:005001大办公室1467269741413495380639064050417642165002办公室551112313601478163817301818192719805003办公室669118214191537175618481936210421575004办公室669118214191537175618481936210421575005办公室66911821419153717561848193621042157
26、5006副检察长办公室1226169420312302254926292697281428645007办公室715137316921873203420982143220822415008办公室718138016991877204121022147220922345009办公室647129215921757190619662004206720965010办公室647129215921757190619662004206720965011办公室647129215921757190619662004206720965012办公室647129215921757190619662004206720965
27、013办公室647129215921757190619662004206720965014办公室647129215921757190619662004206720965015办公室94015851885202121702200226823012301总计115062115026617281993094232005329553434934883按逐时法将每个房间冷负荷逐时相加，得出建筑物逐时冷负荷，其中建筑物逐时冷负荷中最大冷负荷即为建筑物的冷负荷。大空间冷负荷最大时刻房间冷负荷汇总如下： 大空间房间冷负荷 表2-14房间名称冷负荷（W）房间名称冷负荷（W）1015健身房7548 1016更衣室
28、1384 1017更衣室1501 2016舞厅27849 3016舞厅27849 4016舞厅27849 5016舞厅33851 五层总冷负荷 表2-15计算时刻9:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:00一层70791319015991172671811218141177051751017192二层94631910624177249462647326720264532663126349三层94631910624177249462647326720264532663126349四层94631910624177249462647326720264532
29、663126349五层115062115026617281993094232005329553434934883总计4697491658根据计算得建筑物最大冷负荷出现在16：00，数值为W。2.2 湿负荷的计算2.2.1 湿负荷的组成空调房间的湿负荷有以下组成：1）人体散湿量；2）渗透空气带入室内的湿量；3）化学反应过程的湿量；4）各种潮湿表面、液面或流液的散湿量；5）食物或其他物料的散湿量；6）设备散湿量。2.2.2 湿负荷的计算方法 本次设计湿负荷主要考虑的是人体散湿量。人体湿负荷Wr（kg/h）可按下式计算： （2-8）式中 计算时刻空调房间内的总人数； 群体系数，可通过空气调节查得；
30、一名成年男子的每小时散湿量，g/h，可通过空气调节查得。各房间湿负荷汇总如下： 房间湿负荷 表2-16一层房间号人数湿负荷（kg/s）二（同三四五层）层房间号人数湿负荷（kg/s）休息大厅1005100.000272001大办公室40.00012办公室1006-101420.000062002-2005办公室20.00006办公室100810.000032006副检察长办公室10.00003大办公室101840.000122007-2015办公室20.00006健身房1015150.0009舞厅1000.0061016、1017更衣室80.000222.3 冬季热负荷的计算2.3.1 围护结构
31、传热耗热量1）围护结构的基本耗热量3Q1=KF（tn-tw） （2-9）式中 K 传热系数，W/(m2)，贴土非保温地面的传热系数K可通过实用供热空调设计手册查得； 温差修正系数，如下表2-17选取； tn-tw 室内外计算温度差。温差修正系数 表2-17 序号围护结构特征1外墙、屋顶、地面以及与室外相通的楼板等1.002屋顶和与室外空气相通的非采暖地下室上面的楼板等0.903非采暖地下室上面的楼板，外墙上有窗时0.754非采暖地下室上面的楼板，外墙上无窗且位于室外地坪以上时0.605非采暖地下室上面的楼板，外墙上无窗且位于室外地坪以下时0.406与有外门窗的非采暖房间相邻的隔墙0.707与无
32、外门窗的非采暖房间相邻的隔墙0.408伸缩缝墙、沉降缝墙0.309防震缝墙0.702）围护结构附加耗热量围护结构的附加耗热量，应按其占基本耗热量的百分率确定。各项附加（或修正）百分率，宜按下列规定的数值选用 朝向修正查暖通规范规定，选用朝向修正系数如下：朝向修正系数表 表2-18 Xch南-15 -30北、东北、西北0 10东、西-5东南、西南-10%-15%在本次设计中朝向修正系数选定为：东、西：-5% ；南：-20% ；北：0%；东南：-10% 风力修正因位于北京市中心，平均风速不大，对传热的影响不很显著，故一般情况下可忽略不予考虑。 高度修正层高在4m以下，可不考虑沿房屋高度室内温度上升
33、对耗热量的影响。2.3.2 冷风渗透耗热量 1）冷风渗透量计算3V=Lln （2-10）式中 L 每米门、窗缝隙渗入室内的空气量，在冬季室外平均风速vpj=2.8m/s下，单层金属窗的L1=2.6m3/mh，双层（金属框）外门L2=1.8 m3/mh3； l 门、窗缝隙的计算长度，m； n 渗入空气量的朝向修正系数，如下表2-19渗透空气量的朝向修正系数 表2-19 n北1.00东、南0.15西0.42）冷风渗透耗热量计算3 （2-11）式中 V 经门、窗缝隙渗入室内的总空气量，如上计算；w 供暖室外计算温度下的空气密度，kg/ m3；cp 冷空气的定压比热，c=1kJ/kg2.3.3 外门冷
34、风侵入耗热量外门冷风侵入耗热量公式3为： （2-12）式中 N 外门附加率，N=80n，其中n为建筑物的楼层数，所以n=13； 外门的基本耗热量，W因此总热负荷为 Q=+2.3.4 热负荷计算举例及汇总以1006办公室为例，假设走道、楼梯及厕所的温度均为181006办公室热负荷 表2-20房间编号围护结构传热系数室内外计算温度差基本修正系数基本耗热量耗热量修正冷风渗透耗热量冷风侵入耗热量名称面积KW/m2tn-twQ1朝向修正修正后耗热量WWF/m2Xch1006办公室南外墙8.461.49321403-20%323390东外墙9.0751.49321433-5%411南外窗4.416.4321903-20%722北内门2.42.9120.4606北内墙10.472.5920.422022地面23.40.483213590359Q=1882W其他房间亦如上计算，汇总如下： 各房间热负荷 表2-21房间名称热负荷（W）房间名称热负荷（W）一层1006办公室17821007办公室13481008-1013办公室13481014办公室18011015健身房73911005休息厅28821016