《空调设计》课程设计商务楼一层的空调系统设计（仅设计夏季工况）.doc

目录第1章 绪论11.1 设计任务21.2工程概况2第2章 空调负荷计算32.1 夏季冷负荷32.1.1外墙和屋面瞬变传热引起的冷负荷32.1.2 内围护结构冷负荷32.1.3外玻璃窗瞬变传热引起的冷负荷计算发方法32.1.4透过玻璃窗的日射得热形成的冷负荷计算方法42.1.5设备显热冷负荷计算方法52.1.6设备显热冷负荷计算方法52.1.7人员散热形成的冷负荷计算方法62.2 各分项逐时冷负荷汇总表8第3章 空调系统方案的确定10第4章 空调风系统124.1 风机盘管加新风系统计算124.1.1 系统1的计算及选型124.1.2 系统2的计算154.1.3 系统3的计算164.2一次回风定风量全空气系统184.3气流组织的计算204.3.1 气流组织形式的确定204.3.2 送风口的确定214.3.3散流器的校核计算244.3.4 回风口的确定25第5章 风管和水管的水力计算265.1 空调风管水力计算265.1.1 水力计算方法的确定265.1.2 送风系统水力计算275.1.2 回风系统水力计算365.2 空调水管水力计算38 5.2.1 空调水管的水力计算38致谢41参考文献41第1章 绪论1.1 设计任务 完成该商务楼一层的空调系统设计（仅设计夏季工况）。1.2工程概况 设计地点：郑州市某商务楼 设计参数：根据规范和设计手册自查得摄氏度，相对湿度取。 建筑资料：层高4m，其它资料详见建筑图纸（墙体、窗户、人员等参数自定）。 冷源：夏季由设在地下室的制冷机房提供7（供）12（回）冷冻水。 室外计算参数 年平均温度：13.3；夏季室外计算温度：35.0；夏季空调室外计算湿球温度：27.5；夏季平均日较差9.2；室外风速：夏季平均，2.2m/s;全年主导风向：东北风；频率：10%；纬度34度43分；海拔110.4米；夏季大气压力为99.17Pa。 需要空调设计室内具体计算参数 房间名称房间编号（从左至右，从上至下）面积（）室内温度/室内相对湿度/新风量/m3/(h·人)室内人员数（人）网络室1001292560303市场部1002202560303市场部1003202560303会议室100418025603018会议室1005232560308公会主席1006352560303会议室1007232560308副总裁1008352560303贵宾室1009452560302副总裁1010372560303副总裁1011372560303行政1012202560302总裁助理1013372560304顾问1014262560303市场部1015262560303副书记1016372560303秘书1017252560303会客室1018322560304总裁1019602560306战略投资部主管1020252560303战略投资部主管1021252560303战略投资部1022252560303市场主管部1023252560303市场主管部1024252560303市场部1025252560303机要室1026252560304行政1027252560302行政1028252560302书记1029502560303董事处1030452560305营销部103167025603035第2章 空调负荷计算 以CAD图中的1022房间战略投资部为例：2.1 夏季冷负荷 围护结构瞬变传热形成的冷负荷2.1.1外墙和屋面瞬变传热引起的冷负荷 外墙瞬变传热引起的冷负荷： 此房间无外墙，靠南的墙为玻璃幕墙。采用玻璃厚6mm的双层普通玻璃，内遮阳设施为浅色白布帘。2.1.2 内围护结构冷负荷 由于临近房间夏季温差很小，故不考虑内维护结构的传热量。2.1.3外玻璃窗瞬变传热引起的冷负荷计算发方法 在室内外温差作用下，通过外玻璃窗瞬变传热的冷负荷可按下式计算： 式中： 瞬变传热形成的逐时冷负荷 夏季空气调节室内计算温度（）；外玻璃窗传热系数，w/m2；窗口面积，m2；外玻璃窗冷负荷度的逐计算温时值，查空调工程附录131；玻璃窗传热系数的修正值，根据窗框类型从空调工程附录121中查得玻璃窗的地点修正值，可从暖通与空调常用数据手册2.17中查得。 根据空调设计附录14查的，本大楼采用玻璃厚6mm的双层普通玻璃，=3.3 w/m2.时间09:0027.923.3141.0025226.3810:0029.023.3141.0025277.2011:0029.923.3141.0025318.7212:0030.823.3141.0025360.3613:0031.523.3141.0025392.7014:0031.923.3141.0025411.1815:0032.223.3141.0025425.0416:0032.223.3141.0025425.0417:0033.423.3141.0025480.4818:0032.023.3141.0025415.819:0031.623.3141.0025397.3220:0029.923.3141.0025318.782.1.4透过玻璃窗的日射得热形成的冷负荷计算方法 透过玻璃窗进入室内的日射得热分为两部分，一部分是透过玻璃窗直接进入室内的太阳辐射热，另一部分是玻璃窗吸收太阳辐射后传入室内的热量。由于窗户的类型、遮阳设施、太阳入射角及太阳辐射等因素的各种组合太多，最后根据公式： （3-6） 式中： 窗口面积，（m2）；窗玻璃的遮阳系数，由空调工程附录171查的。 窗内遮阳设施的遮阳系数，由空调工程附录181查的。 有效面积系数，由空调工程附录191查得；窗玻璃冷负荷系数，由空调工程附录20-231查得。Dj.max夏季各纬度带的日射得热因数最大值(W/ m2),由附161查得。时间Dj.max09:000.750.890.50160.40216461.37610:000.750.890.50160.58216668.99511:000.750.890.50160.72216830.47712:000.750.890.50160.84216968.89013:000.750.890.50160.80216922.75214:000.750.890.50160.62216715.13315:000.750.890.50160.45216519.04816:000.750.890.50160.32216369.10117:000.750.890.50160.24216276.82618:000.750.890.50160.16216184.55019:000.750.890.50160.10216115.34420:000.750.890.50160.09216103.8102.1.5设备显热冷负荷计算方法 假设办公楼散热强度为中高，则一套办公设备的平均占地面积为9，单位面积的平均散热指标为16.此房间的办公用品为一套，故有：2.1.6设备显热冷负荷计算方法 由于明装荧光灯，镇流器装设在客房内，故镇流器消耗功率系数取1.2。灯罩隔热系数取0.6。根据室内开灯时间为12:00 21:00，开灯时数为10小时，由附录261查的照明散热冷负荷系数。照明设备冷负荷按下式计算： （3-8） 式中： 照明散热引起的冷负荷，W；照明散热的冷负荷系数，可由附录261查得；照明所需要的功率，KW；镇流器消耗功率系数；灯罩得隔热系数。时间11:000.20.631.20.690.72012:000.20.901.20.6129.60013:000.20.911.20.6131.04014:000.20.931.20.6133.92015:000.20.931.20.6133.92016:000.20.941.20.6135.36017:000.20.951.20.6136.80018:000.20.951.20.6136.80019:000.20.951.20.6136.80020:000.20.961.20.6138.2402.1.7人员散热形成的冷负荷计算方法 查3-151表，当室温为24时，成年男子每人散发的显热和潜热量分别为64 W和117W，由表3-141查的群集系数=0.92.由商务楼的开放时间为9:0020:00,在办公室的时间为12h，由附录271查得人体显热散热冷负荷系数逐值。分别按下面公式可计算：人体散热引起的冷负荷包括显热冷负荷和潜热冷负荷，即： （3-9） 人体显热散热引起的冷负荷： （3-10） 人体潜热散热引起的冷负荷： （3-11） 式中 ： 人体显热散热引起的冷负荷，W；人体潜热散热引起的冷负荷，W；不同室温和劳动性质的成年男子显热散热量，由表3-15 1查得；不同室温和劳动性质的成年男子潜热散热量，由表3-15 1查得；群集系数，由表3-14 1查取；n室内全部人数（取3人）；计算时刻空调区内的总人数取3人；人体显热散热冷负荷系数，由附录271查取。时间n09:0030.90640.5595.0410:0030.90640.64110.59211:0030.90640.70120.9612:0030.90640.75129.613:0030.90640.79136.51214:0030.90640.81139.96815:0030.90640.84145.15216:0030.90640.86148.60817:0030.90640.88152.06418:0030.90640.89153.79219:0030.90640.91157.24820:0030.90640.92158.976时间09:00 30.90117315.910:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:0019:0020:00时间09:0095.04315.9410.9410:00110.592426.49211:00120.96436.8612:00129.6445.513:00136.512452.41214:00139.968455.86815:00145.152461.05216:00148.608464.50817:00152.064467.96418:00153.792469.69219:00157.248473.14820:00158.976474.8762.2 各分项逐时冷负荷汇总表时间围护结构瞬变传热形成的冷负荷外玻璃窗瞬变传热引起的冷负荷透过玻璃窗的日射得热形成的冷负荷设备显热冷负荷设备显热冷负荷人员散热形成的冷负荷总计的冷负荷09:000226.38461.37614490.720410.941333.410:000277.20668.995144129.600426.4921646.311:000318.72830.477144131.040436.861861.112:000360.36968.890144133.920445.52052.713:000392.70922.752144133.920452.4122045.814:000411.18715.133144135.360455.8681861.515:000425.04519.048144136.800461.0521685.916:000425.04369.101144136.800464.5081539.417:000480.48276.826144136.800467.9641506.118:000415.8184.550144138.240469.6921352.319:000397.32115.34414490.720473.1481220.520:000318.78103.810144129.600474.8761171.1 由表格可知：1022房间的最大冷负荷为2052.7W，出现在中午十二时。其余房间的冷负荷汇总见下附录表格。各房间冷负荷汇总表房间号房间名称面积（）总冷负荷（w)(不包含新风负荷）总湿负荷每人的散湿量与人数的乘积()（不包含新风负荷）总冷负荷最大时刻1001网络室2950880.488716:001002市场部2011080.488714:001003市场部2014880.488714:001004会议室18083382.932214:001005会议室2315880.4889:001006公会主席3530850.48879:001007会议室2315880.4889:001008副总裁3530850.48879:001009贵宾室458950.32589:001010副总裁3731120.48879:001011副总裁3731120.48879:001012行政2013880.32589:001013总裁助理3731120.65169:001014顾问2629640.48879:001015市场部2629640.48879:001016副书记3731120.48879:001017秘书259910.488720:001018会客室328820.24420:001019总裁6026990.97749:001020战略投资部主管2551540.488716:001021战略投资部主管2519820.488713:001022战略投资部2519820.488713:001023市场主管部2519820.488713:001024市场主管部2519820.488713:001025市场部2519820.488713:001026机要室2519820.651613:001027行政2519820.325813:001028行政256250.12209:001029书记5072950.488715:001030董事处4572280.814515:001031营销部670157485.701516:00总计173785343（总冷负荷最大时刻的总负荷）25.901115:00第3章 空调系统方案的确定 设计是为郑州市某商务楼的空调设计，人员流动性较大，但各种人员对使用上的要求一致。系统的选定应注意档次和安全的要求，空调系统冷、热介质的到达位置来分有：全空气系统、气-水系统和直接蒸发系统，全空气系统，冷、热介质不进入被空调房间而只进入空调机房，被空气调节房间的冷、热量全部由经过处理的冷、热空气负担，被空气调节房间内只有风管存在。此系统的优点是通风换气次数大，人体的舒适性较好。同时，由于只有风管，其检修的工作量极小，也便于施工过程中的修改变动（如房间分隔发生变化）。其缺点是风管占用空间较大，输送空气的能耗相对较高。气-水系统，空气与作为冷、热介质的水同时送进被空气调节房间，空气解决房间的通风换气或提供满足房间最小卫生要求的新风量，水则通过房间内部的小型空气处理设备而承担房间的冷、热负荷。此系统的优缺点与全空气系统相反。由于水的比热较大，输送同样冷、热量至同一地点所需的水管尺寸比风管尺寸小得多，因此占用建筑空间相对较小，也有利于房间内各小型空调设备的独立控制。从能耗来看，输送同样冷、热量的距离相同时，采用水的能耗大约只有采用空气时的1/3。此系统也有一些明显的缺点，由于空气风量通常按最小新风量设计，因此人体对新鲜空气的要求随系统的安装完成后就无法再做最大的调整，因而舒适性受到限制；水管进入房间后，由于施工等方面的原因，容易造成漏水及夏天冷水管滴凝结水的问题，导致检修工作量加大；由于水管、风管交叉进入房间，因此该系统实际占用的建筑空间在某些场合并不一定显出比全空气系统具有的明显优点。此系统的典型例子是目前许多建筑采用的风机盘管加新风系统。直接蒸发式系统，在中央空调系统中，通常是用水为冷、热介质，即用冷水机组先把水制冷（或用热交换器等换热设备先把水加热）后，送至空气处理设备中与空气进行热交换，在此过程中，很显然存在二次交换所带来的热损失，系统运行效率现对会低一些。而直接蒸发系统则利用冷媒直接与空气进行一次交换，其热效率显然高于前者，这将使得输送同样冷（热）量至同一地点时能耗更少一些。当然由于直接蒸发系统在技术上的原因，其作用范围比中央空调系统小得多，因而在局部小范围的使用相对要多一些。 综上所述，本设计中营销部采用低速全空气系统，即一次回风系统，设备简单，初投资较省，维修方便。其余的小空间房间才用风机盘加新风系统，这种方式布置灵活，各房间可独立调节室温，房间没人的时候可方便地关掉房间末端（关风机），不影响其他房间，从而比其它系统较节省运转费用，此外房间之间空气互不串通，冷量可由使用者进行一定调节。独立新风系统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为7，水管的结露现象可得到改善。新风采用新风系统，处理到室内空气焓值，不承担室内负荷，新风通过新风管道直接送入各空调房间。风机盘管采用二管制，各办公室不单独设排风系统，通过窗户缝隙渗透排风。风机盘管机组在使用过程中应该注意的几个问题：1）定期清洗滤尘网，以保持空气流动畅通；2）定期清扫换热器上的积灰，以保证它具有良好的传热性能；3）风机盘管制冷时，冷水进口温度一般采用7，不低于5，管道及空调器表面不结露；4）当噪声级很高时，可以在机组出口和房间送风口之间的风道内做消声处理。空调系统确定汇总：房间编号房间名称系统的确定总冷负荷（w）总湿负荷（）1001网络室风机盘管加新风系统1369872.39791002市场部1003市场部1004会议室1005会议室1006公会主席1007会议室1008副总裁1009贵宾室1010副总裁1011副总裁1012行政1013总裁助理1014顾问风机盘管加新风系统2136120.88231015市场部1016副书记1017秘书1018会客室1019总裁1020战略投资部主管风机盘管加新风系统3341761.48191021战略投资部主管1022战略投资部1023市场主管部1024市场主管部1025市场部1026机要室1027行政1028行政1029书记1030董事处1031营销部一次回风全空气系统157481.58375第4章 空调风系统4.1 风机盘管加新风系统计算 4.1.1 系统1的计算及选型根据室内外空气的焓差计算有：房间编号房间名称新风量冷负荷（w）湿负荷（）湿负荷 （）1001网络室9050880.48870.135751002市场部9011080.48870.135751003市场部9014880.48870.135751004会议室54083382.93220.81451005会议室24015880.4880.13561006公会主席9030850.48870.135751007会议室24015880.4880.13561008副总裁9030850.48870.135751009贵宾室1808950.32580.09051010副总裁9031120.48870.135751011副总裁9031120.48870.135751012行政6013880.32580.09051013总裁助理12031120.65160.2715 风机盘管加独立新风系统中新风机组不负担室内冷负荷，只承担新风本身的负荷，风机盘管承担室内冷、湿负荷。以1001网络室为例，进行新风量计算。其空气处理过程为：在鸿业软件焓湿图上得出，将处理过程在焓湿图上表示为：图中风机盘管加新风系统空气处理过程-新风处理到与室内等焓N-干球温度():25 湿球温度():19.4 露点温度():16.7 焓(kJ/kg.干空气):55.9 含湿量(g/kg.干空气):12.034 相对湿度(%):60 密度(kg/m3):1.175 W-干球温度():35 湿球温度():27.5 露点温度():25.2 焓(kJ/kg.干空气):88.186 含湿量(g/kg.干空气):20.596 相对湿度(%):57.04 密度(kg/m3):1.131 L-干球温度():20.6 湿球温度():19.4 露点温度():18.9 焓(kJ/kg.干空气):55.9 含湿量(g/kg.干空气):13.835 相对湿度(%):90 密度(kg/m3):1.192 K-干球温度():21.6 湿球温度():19.7 露点温度():18.9 焓(kJ/kg.干空气):56.935 含湿量(g/kg.干空气):13.835 相对湿度(%):84.63 密度(kg/m3):1.188 M-干球温度():18 湿球温度():16.9 露点温度():16.3 焓(kJ/kg.干空气):47.93 含湿量(g/kg.干空气):11.743 相对湿度(%):90 密度(kg/m3):1.204 O-干球温度():18.1 湿球温度():17 露点温度():16.4 焓(kJ/kg.干空气):48.31 含湿量(g/kg.干空气):11.831 相对湿度(%):89.8 密度(kg/m3):1.203 室内全热冷负荷(kW):5.088室内湿负荷(g/s):0.136室内热湿比(kJ/kg):37480.7新风带入室内全热冷负荷(kW):0.029新风带入室内湿负荷(g/s):0.051新风处理机组全热冷负荷(kW):0.913新风处理机组湿负荷(g/s):0.191新风处理机组热湿比(kJ/kg):4775.5风机盘管承担全热冷负荷(kW):5.117风机盘管承担湿负荷(g/s):0.187风机盘管承担热湿比(kJ/kg):27409.1风量关系:新风风量(m3/h):90风机盘管送风风量(m3/h):2042.848点标识意义:N-室内点W-室外点L-新风处理露点K-新风管道温升点M-风盘处理点O-送风点风机盘管的型号为：型号生产厂家结构型式安装形式中档风量(m3/h)中档显冷量(kW)中档全冷量(kW)中档制热量(kW)设备热湿比(kJ/kg)FP-23.8WA/A海尔卧式暗装19647.2629.07816.09512500.0计算系统1各房间，并汇总到如下表格：房间编号房间名称新风处理机组全热冷负荷(kW)新风处理机组湿负荷(g/s)风机盘管承担全热冷负荷(kW)风机盘管承担湿负荷(g/s)风机盘管送风风量（m3/h）风机盘管的选型1001网络室0.9130.1915.1170.1872042.848FP-23.8WA/A1002市场部0.9130.1911.1370.187175.297FP-3.4WA/A1003市场部0.9130.1911.5170.187361.826FP-5.1WA/A1004会议室5.481.1478.5141.121889.046FP-23.8WA/A1005会议室2.4350.511.6660.271261.451FP-3.4WA/A1006公会主席0.9130.1913.1140.1871109.933FP-13.6WA/A1007会议室2.4350.511.6660.271261.451FP-3.4WA/A1008副总裁0.9130.1913.1140.1871109.933FP-13.6WA/A1009贵宾室0.9130.1910.9240.141164.944FP-3.4WA/A1010副总裁0.9130.1913.1410.1871122.525FP-13.6WA/A1011副总裁0.9130.1913.1410.1871122.525FP-13.6WA/A1012行政0.6090.1271.4080.124427.717FP-5.1WA/A1013总裁助理1.2180.2553.1510.339843.627FP-10.2WA/A新风总计19.4814.077系统1新风处理表格：新风处理机组湿负荷(g/s)新风处理机组全热冷负荷(kW)新风处理量（m3/h）4.07719.4812010系统1的新风机组选型：由于空调箱只负责新风冷负荷，风机盘管加新风系统中空调箱将室外空气处理到室内等焓线，所以我们根据焓湿图查出焓差并根据新风量计算出冷负荷，从而选出设备型号。选型的结果如下表： 新风机组的技术参数型号额定风量额定冷量水量水阻机组余压电机功率噪声参考重量200025.8KW44386KPa180Pa0.32 KW小于52dB160kg 4.1.2 系统2的计算房间编号房间名称新风量冷负荷（w）湿负荷（）湿负荷 （）1014顾问9029640.48870.135751015市场部9029640.48870.135751016副书记9031120.48870.135751017秘书909910.48870.135751018会客室1208820.2440.0671019总裁18026990.97740.2715660计算系统2各房间，汇总得表格：房间编号房间名称新风处理机组全热冷负荷(kW)新风处理机组湿负荷(g/s)风机盘管承担全热冷负荷(kW)风机盘管承担湿负荷(g/s)风机盘管送风风量（m3/h）风机盘管的选型1014顾问0.9130.1912.9930.1871053.53FP-13.6WA/A1015市场部0.9130.1912.9930.1871053.53FP-13.6WA/A1016副书记0.9130.1913.1410.1871122.53FP-13.6WA/A1017秘书0.9130.1911.020.187102.617FP-3.4WA/A1018会客室1.2180.2550.9210.135176.868FP-3.4WA/A1019总裁1.8270.3822.7580.373591.029FP-6.8WA/A总计6.6971.401系统2的新风机组技术参数：型号额定风量额定冷量水量水阻机组余压电机功率噪声参考重量100012.9KW22144KPa100Pa0.18KW小于56dB107kg 4.1.3 系统3的计算房间编号房间名称新风量冷负荷（w）湿负荷（）湿负荷 （）1020战略投资部主管9051540.48870.135751021战略投资部主管9019820.48870.135751022战略投资部9019820.48870.135751023市场主管部9019820.48870.135751024市场主管部9019820.48870.135751025市场部9019820.48870.135751026机要室12019820.65160.18101027