空气调节课程设计某办公楼中央空调施工设计.doc

上海市某办公楼中央空调施工设计摘 要空调设计主要是对室内热环境、空气品质进行设计，但这必须在充分了解建筑对暖通空调的要求和暖通空调系统及设备对建筑及其它设施的影响的基础上进行设计。本设计是上海市某办公楼空调设计，针对该办公室的功能和特点，以及该地气象条件和空调要求，参考有关文献资料确定了设计方案。本建筑没有地下室，没有合适的地方放置较大的机组，所以不能用全空气系统；设计采用风机盘管加新风系统，每层设有新风机组，可以由同层的新风机组送入室内，风机盘管承担室内的冷热负荷。水系统采用水平同程式，这种水系统具有构简单初投资少，管路不容易产生污垢和腐蚀。【关键字】：空调系统，冷热负荷，水系统，风机盘管加新风系统目录1 设计总说明21.1 工程概况21.2 计算参数的选择与设计标准22 房间负荷计算公式及过程42.1房间负荷计算公式42.2负荷计算过程63 空调系统的选择133.1 确定空调设计方案133.2 计算各空调房间送风量133.3 空调房间气流组织方案的确定及计算134 风量及气流组织设计计算144.1房间基本情况144.2气流组织计算145 风管的布置及水力计算195.1确定最不利环路195.2风管的水力计算195.3检查并联管路的阻力平衡206 风机盘管与新风机组的选型226.1风机盘管选型226.2 新风机组选型227 水管及其水力计算247.1水系统选择247.2冷冻水设计248 设备选型298.1冷却水泵的选型298.2冷水机组的选型298.3膨胀水箱的选择299 小结311 设计总说明1.1 工程概况上海市某一幢办公楼的一层房间，建筑面积近261m2，有6个办公室、1个厕所、1个储物间，办公总人数26。室外空气干、湿球温度为30.4、28.2，室内设计温度为260.5，相对湿度为55%。1.2 计算参数的选择与设计标准1.2.1 室外设计气象参数 位置：北纬，东经 大气压： 夏季室外计算干球温度7： 夏季室外计算湿球温度： 夏季日平均干球温度： 夏季日平均温差：1.2.2 室内设计计算参数 室内设计温度tN=26，相对湿度55% 屋顶：结构同附录2-9中序号11，K=1.22，衰减系数0.54，衰减度13.36，延迟时间5.7h7外墙：结构为17号墙，由附录29查得K=0.95，衰减系数=0.21，衰减度=43.38，=10.4h 内墙和楼板：内墙为240砖墙，即1号内墙，f=2.0 ，f=2.0 楼板为4号楼板，f=1.8 窗：单层玻璃钢窗，挂浅色内窗帘，无外遮阳。查得传热系数K=4.547。 照明散热：室内照明设备均采用40W的荧光灯 设备散热：室内设备主要是电脑，功率为500W2 房间负荷计算公式及过程2.1房间负荷计算公式2.11 外墙和屋面瞬变传热引起的冷负荷计算公式为 （2.1）其中 计算时间，h； 围护结构表面受到周期为24h谐性温度波作用，温度波传到内表面的时间延迟，h； 温度波的作用时间，即温度作用于围护结构外表面的时间4； 围护结构传热系数，； 围护结构计算面积，m2 ；作用时刻下，围护结构的冷负荷计算温差，简称负荷温差。2.12 外玻璃窗瞬变传热引起的冷负荷 计算公式为 （2.2）其中计算时刻的负荷温差，。2.13 透过玻璃窗的日射得热引起的冷负荷计算公式为 (2.3)其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；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5，；2.14 照明散热形成的得热计算公式为 （2.4）其中 镇流器消耗功率系数6，当明装荧光灯的镇流器装在空调房间内时，取；当暗装荧光灯镇流器装在顶棚内时，可取； 灯罩隔热系数，当荧光灯罩上部穿有小孔，可利用自然通风散热于顶棚内时，取7；而荧光灯内无通风孔者，则视顶棚内通风情况，取； 照明灯具所需功率，kW。2.15 设备散热形成的得热计算公式 （2.5）其中电动机安装功率，kW；电动机效率8，可由产品样本查得；利用系数，电动机最大实际耗功率与安装功效之比，一般可取0.70.9，可用以反映安装功率的利用；同时只用系数，即房间内电动机同时使用的安装功率与总安装功率之比9，根据工艺过程的设备使用情况而定，一般为0.50.8；负荷系数，每小时的平均耗功率与设计最大实耗功率之比，电子计算机可取1.0。2.16 人体散热形成的得热计算公式 （2.6）其中不同室温和劳动性质时成年男子散热量，W 室内全部人数； 群集系数。2.17 设备照明和人体散热得热冷负荷计算公式 （2.7）其中 设备、照明和人体得热，W； 设备投入使用时刻或开灯时刻或人员进入房间时刻，h； 从设备投入使用时刻或开灯时刻或人员进入时刻到计算时刻，h； 时间的设备负荷强度系数，照明负荷强度系数、人体负荷强度系数。2.2负荷计算过程以101室夏季冷负荷计算为例 2.2.1 南墙传热冷负荷：表1 南墙传热冷负荷计算表时刻tKW/(m2.K )F (m2) （k）(W)8:000.9512779.89:000.9512668.410:000.9512668.411:000.9512668.412:000.9512668.413:000.9512668.414:000.9512668.415:000.9512668.416:000.9512668.417:000.9512668.42.2.2 南窗日射冷负荷：表2 南窗日射冷负荷计算表时刻tF(m2)(W/m2)(W)8:003.80.85110.53861.4 9:003.80.85110.55284.0 10:003.80.85110.576122.7 11:003.80.85110.599159.9 12:003.80.85110.5114184.1 13:003.80.85110.5114184.1 14:003.80.85110.5100161.5 15:003.80.85110.581130.8 16:003.80.85110.569111.4 17:003.80.85110.55385.6 2.2.3 南窗传热冷负荷表3 南窗传热冷负荷计算表时刻tKW/(m2.K )F(m2)(k)（W）8:004.543.82.441.4 9:004.543.83.255.2 10:004.543.8469.0 11:004.543.84.781.1 12:004.543.85.493.2 13:004.543.85.9101.8 14:004.543.86.3108.7 15:004.543.86.6113.9 16:004.543.86.7115.6 17:004.543.86.5112.1 2.2.4 南墙传热冷负荷表4 东墙传热冷负荷计算表时刻tKW/(m2.K )F (m2) （k）(W)8:000.95188136.89:000.95188136.810:000.95188136.811:000.95188136.812:000.95188136.813:000.95189153.914:000.95189153.915:000.95189153.916:000.951810171.017:000.951810171.02.2.5 屋面传热冷负荷 表5 屋面传热冷负荷计算表时刻tKW/(m2K)F（m2）(K)Q(W)8:001.22206146.49:001.22205122.010:001.22206146.411:001.22207170.812:001.22209219.613:001.222011268.414:001.222014341.615:001.222016390.416:001.222019463.617:001.222021512.42.2.6 照明设备冷负荷表6 照明设备冷负荷计算表时间tn1n2N（kW）Q(W)8:001.20.58000.0 9:001.20.5800.4320.6 10:001.20.5800.6330.2 11:001.20.5800.733.6 12:001.20.5800.7536.0 13:001.20.5800.7937.9 14:001.20.5800.8339.8 15:001.20.5800.8540.8 16:001.20.5800.8842.2 17:001.20.5800.4923.5 2.2.7 人员散热冷负荷表7 人员散热冷负荷计算表时间tnQ(W)8:0056100.0 9:005610.53526.7 10:005610.71581.6 11:005610.77599.9 12:005610.81612.1 13:005610.84621.2 14:005610.86627.3 15:005610.89636.5 16:005610.9639.5 17:005610.41490.1 2.2.8 设备散热冷负荷 表8 设备散热冷负荷计算表时间tn1n2n3NT-tQ(W)8:000.80.6131000.7600.0 9:000.80.6131000.760.58276.2 10:000.80.6131000.760.77366.6 11:000.80.6131000.760.81385.7 12:000.80.6131000.760.84400.0 13:000.80.6131000.760.87414.3 14:000.80.6131000.760.89423.8 15:000.80.6131000.760.9428.5 16:000.80.6131000.760.92438.1 17:000.80.6131000.760.37176.2 2.2.9 101办公室夏季负荷计算汇总表9 101办公室夏季负荷计算汇总 (单位:W)时刻t8:009:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:00南墙传热负荷79.868.468.468.468.468.468.468.468.468.4南窗透入日射得热负荷61.484.0122.7159.9184.1184.1161.5130.8111.485.6南窗传热负荷41.455.269.081.193.2101.8108.7113.9115.6112.1东墙传热负荷136.8136.8136.8136.8136.8153.9153.9153.9171.0171.0屋面传热负荷146.4122.0146.4170.8219.6268.4341.6390.4463.6512.4照明散热负荷020.630.233.636.037.939.840.842.223.5人员散热负荷0526.7581.6599.9612.1621.2627.3636.5639.5490.1设备散热负荷0276.2366.6385.7400414.3423.8428.5438.1176.2汇总465.8 1289.9 1521.8 1636.2 1750.2 1850.0 1925.0 1963.2 2049.8 1639.3 2.2.10 102-104办公室夏季负荷计算汇总表10 102104办公室夏季负荷计算汇总 (单位:W)时刻t8:009:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:00南墙传热负荷79.868.468.468.468.468.468.468.468.468.4南窗透入日射得热负荷61.484.0122.7159.9184.1184.1161.5130.8111.485.6南窗传热负荷41.455.269.081.193.2101.8108.7113.9115.6112.1屋面传热负荷146.4122.0146.4170.8219.6268.4341.6390.4463.6512.4照明散热负荷020.630.233.636.037.939.840.842.223.5人员散热负荷0526.7581.6599.9612.1621.2627.3636.5639.5490.1设备散热负荷0276.2366.6385.7400414.3423.8428.5438.1176.2汇总329.0 1153.1 1385.0 1499.4 1613.4 1696.1 1771.1 1809.3 1878.8 1468.3 2.2.11 105-106办公室夏季负荷计算汇总表11 105106办公室夏季负荷计算汇总 (单位:W)时刻t8:009:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:00北墙传热负荷68.468.468.468.468.468.468.468.468.468.4北窗透入日射得热负荷77.590.4106.6117.9126127.6124.4114.7103.4108.2北窗传热负荷41.455.26981.193.2101.8108.7113.9115.6112.1屋面传热负荷109.891.5109.8128.1164.7201.3256.2292.8347.7384.3照明散热负荷020.630.233.63637.939.840.842.223.5人员散热负荷0421.3465.2479.9489.6497501.8509.2511.6392设备散热负荷0231.6307.5323.5335.5347.4355.4359.4367.4147.8汇总297.19791156.71232.51313.41381.41454.71499.21556.31236.32.2.12 一层夏季冷负荷计算汇总 表12 各房间负荷计算汇总 (单位:W)时刻8:009:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:00房间1465.8 1289.9 1521.8 1636.2 1750.2 1850.0 1925.0 1963.2 2049.8 1639.3 房间2329.0 1153.1 1385.0 1499.4 1613.4 1696.1 1771.1 1809.3 1878.8 1468.3 房间3297.19791156.71232.51313.41381.41454.71499.21556.31236.33 空调系统的选择3.1 确定空调设计方案根据建筑物的特性、用途并考虑初投资和运行费用等许多方面的因素，对各类空调系统进行简单的技术经济比较，最后确定本工程的空气调节方案。（1）空气调节系统的确定采用半集中式空气调节系统。该系统布置灵活，各房间可独立调节室温，房间不住人时可方便地关掉机组，不影响其他房间，从而比其他系统较节约运行费用。此外，房间之间空气互不串通。又因风机多档变速，在冷量上能由使用者直接进行一定的调节。（2）风机盘管机组的新风供给方式和新风处理方案采用独立新风系统。这种方案既提高了该系统的调节和运转的灵活性，且进入风机盘管的供水温度可适当提高，水管的结露现象可得到提高。该系统新风处理过程为新风处理到室内空气焓值，不承担室内负荷。3.2 计算各空调房间送风量绘制h-d图，确定送风状态点，校核送风温差，计算各空调房间的送风量。3.3 空调房间气流组织方案的确定及计算根据空调房间的性质和作用，以及空气处理设备的类型，确定空调房间气流组织形式5，进行气流组织设计计算6，并选择相应的空气分布器。本工程采用侧送侧回气流分布形式，送风口应尽量靠近顶棚布置，甚至以仰角1520°向上送风。4 风量及气流组织设计计算以101室为例进行风量与气流组织计算:4.1房间基本情况空调房间要求恒温精度为26±1，房间的长、宽和高分别为：A=5.4m，B=3.6m，H=3.3m，房间内人数5，室内的冷负荷Q=2049.8W，湿负荷W=545g/h。表13 一层夏季房间最大冷负荷及湿负荷总汇表房间101 102 103104105106冷负荷W2049.81878.81878.81878.81556.31556.3湿负荷g/h5455455455454364364.2气流组织计算（1）计算热湿比线（2）绘制h-d图，确定各状态点参数 新风处理到室内空气焓值，不承担室内负荷，并且新风进入风机盘管。图4.1 新风进入风机盘管不承担室内负荷方案由图可得：hN=55.5kJ/kg，tN=26；ho=44.3 kJ/kg，to=17。tN =9，在610之内，所以满足要求。1. 选定送风口型式为三层活动百叶型送风口，查表5-19，紊流系数=0.16，风口布置在房间宽度方向B上，射程x=A-0.5m=4.9m。2.选定送风温差计算送风量L并校核换气次数n。由表2201 选定送风温差Q=2049.83.6=7379次/h换气次数15.8次/h>8次/h，满足要求。3. 确定送风速度假设送风速度vo=3.5m/s，则m/s所取vo=3.5m/s<3.87m/s，且防止风口噪声的流速25m/s之内，所以满足要求。4. 确定送风口数目N考虑到要求空调精度较高，因而轴心温差tx取为空调精度的0.6倍，即由图8-166查得无因次距离=0.28，则送风口数目4为取整N=2个5. 确定送风口尺寸每个送风口面积为m2确定送风口尺寸为长×宽=0.25m×0.16m。面积当量直径为m6.校核贴附长度 由式（8-5）计算Ar为： 从图8-176查得x/do=33.5，则贴附长度x=33.5×0.226=7.6m，大于射程4.9m，所以满足设计要求。7校核房间高度设定风口底边至顶棚距离为0.5m，则H=h+W+0.07x+0.3=2+0.5+0.07×4.9+0.3=3.14m给定房高3.3m大于设计要求房高3.17m，所以满足要求。8. 计算新风量总风量的10%：0.1×1014.8=101.48m3/h人需风量：30×5=150 m3/h比较可得150 m3/h>101.48m3/h，所以新风量LW=150 m3/h。表14 房间风量及气流组织计算表房间101102103104105106冷负荷w2049.81878.81878.81878.81556.31556.3湿负荷g/h545545545545436436热湿比135401241012410124101285012850In55.555.555.555.555.555.5Io44.344.344.344.344.344.3风量m3/h1014.8930.1930.1930.1770.4770.4进深m5.45.45.45.44.24.2开间m3.63.63.63.63.63.6高m3.33.33.33.33.33.3气流射程m4.94.94.94.93.73.7换气次数15.814.514.514.515.415.4送风温差99.29.29.29.19.1送风速度m/s3.53.53.53.53.53.5射流自由度10.811.211.211.212.412.4续表14房间101102103104105106允许最大送风速度m/s3.874.034.034.034.464.46tx/t0*SQRT(Fn)/d01.081.121.121.121.241.24无因次距离0.280.270.270.270.240.24风口个数1.521.411.411.411.951,95风口取值222222风口面积m20.040.0370.0370.0370.0310.031当量直径m0.2260.2170.2170.2170.1990.199风口尺寸250250250250250250160150150150125125Ar0.00360.00370.00370.00370.00310.0031x/d033.532.532.532.53535贴附长度m7.67.17.17.17.87.8校核高度m3.143.143.143.143.063.06总风量10101.4893.0193.0193.0177.0477.04人员数555544人需风量m3/h150150150150120120新风量1501501501501201205 风管的布置及水力计算5.1确定最不利环路选定管段1-2-3-4-5-6-7为最不利环节，逐段计算摩擦阻力和局部阻力。图5.1 风管轴测图5.2风管的水力计算管段12：（风量L=150m3/h管段长为4m)摩擦阻力部分：初选为4m/s,风量为150m3/h，算风道断面积为 m2将F规格化为120×120mm,m2,这时实际流速为2.9m/s，流速的当量直径为120。根据实际流速为2.9m/s和流速的当量直径120mm，查图得单位长度摩擦阻力Rm=1.1Pa/m，管段12的摩擦阻力Pa.局部阻力部分：该段存在的局部阻力部件有侧送风口，多叶调节阀，弯头，渐缩管和三通管。侧送风口：查表得=2.04。Pa多叶调节阀：根据三叶片及全开度查表得=0.25弯头：根据a=90a。,R/b=1.0,a/b=1.0,查表得=0.23渐缩管：根据a=30<45。, 查表得=1.0 三通直通断面与总流断面之比为0.5三通通风量与总风量之比为0.5，查表得 =0.5,对于总流流动压，总压流速为4.5m/s,则得三通直通的局部阻力Pa 该段局部阻力Pa该段的总阻力Pa以上计算结果均列入下表中，以下各段亦如此。 5.3检查并联管路的阻力平衡管段12总阻力为24.1Pa支管段2总阻力为22.9Pa以下各段亦如此。检查表明，并联管段的阻力平衡满足要求。如不满足要求的话，可通过调整管径的方法使之达到平衡要求。表15 最不利管路管段水力计算汇总表管段编号1-22-33-44-55-66-7风量L（m3/h）150270420540690840管长l（m）42.60.72.511.5初选流速v（m/s）445555风管截面积（m2）0.01040.01880.0230.030.0380.047a（mm）120160160200200250b（mm）120120120160200200实际面积（m2）0.01440.01920.0190.0320.040.05当量直径D（mm）120137137178200222实际流速v（m/s）2.93.93.94.74.84.7续表15管段编号1-22-33-44-55-66-7单位长度磨擦阻力Rm（Pa/m）1.11.81.81.91.51.3磨擦阻力pm（Pa）4.44.681.264.751.51.95侧送风口2.042.042.042.042.042.04多叶调节阀0.250.250.250.250.250.25弯头0.23渐缩管1.01.01.0三通或四通0.50.40.550.550.550.5总局部阻力系数4.023.692.843.842.842.79局部阻力Z（Pa）18.032.137.275.282.3104.2消声器阻力总阻力p=pm+Z（Pa）22.436.7838.4679.9583.8106.156 风机盘管与新风机组的选型6.1风机盘管选型以副办公室为例，风机盘管选型根据房间的总风量（风机盘管处理回风和新风）, 101室的风量有计算知G=1014.8，考虑送风时的风量损失，选型时应乘以系数1.2，保证风机盘管的风量满足每一个房间。101办公室风机盘管所需的制冷量:kW 由德州德冷空调设备厂提供的风机盘管，选卧式暗装风机盘管，由G'=G1.2=1014.81.2=1217.76 ，=2049.81.2=2459.76kW，而FP136H提供的风量为1360>1217.76,冷量7.38kW>2.46kW满足要求各房间风机盘管的风量及制冷量汇总如下表：表16 各房间风机盘管的风量及其制冷量房间号总风量校核风量io(kJ/kg)制冷量（kW）校核制冷量（kW）101办公室1014.81217.7644.37.383.7548102办公室930.11116.1244.37.383.4414103办公室930.11116.1244.37.383.4414104办公室930.11116.1244.37.383.4414105办公室770.4924.4844.37.382.8505106办公室770.4924.4844.37.382.8505根据上表对各房间的风机盘管的风量和制冷量，德州德冷空调设备厂生产的FP136H都能满足要求。6.2 新风机组选型新风机组根据其新风量及制冷量的多少选型。考虑送风时的风量损失，选型时应乘以系数1.2，保证风机盘管的风量满足每一个房间。制冷量由公式 2求得，其中=91kJ/kg，=55.5kJ/kg校核制冷量乘以系数1.2，最后根据校核制冷量选型。见下表：表17 各房间新风量及其制冷量房间号新风量校核风量校核制冷量（kW）101办公室1501802.13102办公室1501802.13131办公室1501802.13104办公室1501802.13105办公室1201441.704106办公室1201441.704则新风机组所需的总风量为：=180+180+180+180+144+144=1008新风机组所需的冷量为：=2.13+2.13+2.13+2.13+1.704+1.704=11.928kW由德州德冷空调设备厂有限公司提供的新风机组，选型号为XKT-10，其提供的风量为3000，完全满足要求，提供的制冷量29.54kW>11.928kW，满足要求。见小表：表18 新风机组选型型   号风量（m3/h）额定冷量 (kW)功率（kW）噪音（dB)FP30L(W)300029.540.55