写字楼空调毕业设计.doc

安徽工业大学毕业设计(论文)任务书课题名称办公楼中央空调系统设计指导老师祝立萍学 院 建筑工程学院 专业班级 建筑环境与设备工程082班姓 名刘坤学 号089044256毕业设计（论文）的主要内容及要求: 对办公楼空调系统进行设计： 根据室内、外设计参数计算空调冷热负荷： 对写字楼空调系统进行方案论证： 空调设备选择计算： 空调水管布置： 空调新风系统的设计： 多联机的布置与计算： 绘制设计图纸： 翻译英文文献 指导老师签字: 摘 要装订线本工程为北京市一栋办公楼的空调设计，为了满足人体舒适性要求和建筑物的使用功能，把该建筑的中央空调区域分为风机盘管加新风区域和多联机区域，并对这两种空调系统进行设计、分析及计算。 本文首先对办公楼进行分析并查阅相关文献资料，通过分析论证得风机盘管布置灵活，可以单独的调节室温，此外不需回风管道，节省建筑空间，因此该建筑的办公室采用风机盘管加新风系统，多联机系统简单、节能，各房间独立调节，因此该建筑的餐厅，大型会议室等大空间区域采用多联机系统，而厨房通风设计是通过来自餐厅的冷风进行补风，以满足厨房降温需要。厨房还要进行排风设置，采用机械排风。 主要内容：空调冷负荷计算；空调系统划分；冷冻站的设计和计算；空调末端处理装置的选型；风系统的设计与计算；室内送风方式与气流组织形式的选定；水系统设计、布置与计算；多联机的选择与布置、计算；管道的保温设计；消音减震设计。关键字： 办公楼 风机盘管加新风系统 多联机 餐厅 装订线ABSTRACT The object of this design is the air conditioning engineering of an office building in Beijing. In order to promote energy conservation, meet requirements for humans comfort and meet the use function of the building.The building's air-conditioning the area dividing into fan coil plus fresh air area and VRV area and these two air-conditioning system design, analysis and calculations. This article first office for analysis and refer to the relevant literature,through the analysis of argumentation fan coil flexible layout can be individually adjust the room temperature, In addition, no air return pipe to save the building space, the building's office use fan coil fresh air system,VRV system is simple and independent regulation, energy conservation, SO, the building of a restaurant, large conference rooms and other large regions of space using VRV system,Kitchen ventilation design makeup air through the cold wind from the restaurant to meet the cooling needs of the kitchen. The kitchen also ventilation settings, the use of mechanical ventilation The main contents: the calculation of cooling load; the division of air-conditioning systems; The design and calculation of the refrigeration station;the selection of the treatment plant of air-conditioning end; the design and calculation of the air system;the selection of the indoor air supply pattern and air distribution form; the design, layout and calculation of the water system; the design, layout and calculation of the VRV system ;the design of Pipe insulation;the noise elimination and shock-proof design of the air conditioning system. Key words: An office building;The fan coil plus fresh air;VRV systems;A restaurant装订线装订线目 录ABSTRACTII1绪论11.1我国暖通空调的现状及其发展11.2 建筑空调系统节能国内外研究现状21.2.1 建筑空调系统节能国外研究现状21.2.2 建筑空调系统节能国内研究现状31.3.4新风的智能化控制52工程概况和原始资料62.1工程概况62.2原始资料73负荷计算83.1 夏季逐时冷负荷计算84 空调系统的确定164.1 空调系统的划分174.2 空调方案确定204.2.1 办公室、局长办公室、会议室空调方案确定204.2.4 职工厨房空调的设计温度和炉灶排风量方案确定245空调冷源方案论证与选择266冷水机组的选择316.1 制冷系统负荷确定316.2 冷水机组选择317 空调系统的风系统、水系统设计337.1 风机盘管的新风系统设计337.1.1空气处理过程的设计337.1.2空气流组织的设计367.1.3新风系统水力计算397.2 水系统的设计43装订线7.2.1冷冻水系统的水力计算437.2.2冷冻水水平回水管路水力计算467.2.3 冷冻水供回水立管管路水力计算527.3 机房冷冻水供回管路的设计547.4 分水器、集水器的选型与计算557.5 空调水系统的定压567.6 空调冷凝水管路的设计587.7 水泵和冷却塔的设计598 VRV空调系统618.1 VRV空调系统的新风处理方式618.1.1热交换器的方式618.1.2直接蒸发式新风机方式618.1.3风冷热泵冷热水机组方式628.1.4风机直接将新风送入室内方式628.2新风系统的形式628.3多联机的选型与布置638.3.1室内机的选择计算638.2.2室内机的布置648.2.3室外机的选择计算658.2.4室外机的布置668.3全热新风交换器的选择计算668.4全热新风交换器和新风管道的布置678.4.1全热新风交换器的布置678.4.2新风管道的计算与布置678.5 VRV系统制冷剂管道的计算718.6 VRV系统冷凝水管道的计算769 卫生间排风779.1排风系统的形式779.2排风量的计算7710厨房的排烟及排风设计78装订线10.1厨房通风量设计7810.2 局部排风设计7910.3 厨房补风设计7910.4 系统布置设计8011管道的保温设计8111.2保温层厚度的计算8111.2.1保温层的临界绝缘直径设计8111.2.2结露的保温层厚度设计8211.2.3保温层厚度的计算8211.2.4保温层材料的经济厚度设计8312管道的防腐8413 消声减振的设计8513.1概述8513.2 消声设备选型8513.3 空调装置的防振85参考文献86致谢87 附录1 建筑的冷负荷计算附录2 空调箱及风机盘管的型号参数附录3 英文文献附录4 文献翻译装订线装订线1绪论1.1我国暖通空调的现状及其发展 目前，我国正处于调整和优化经济结构、加快转变经济增长方式的重要历史阶段。而促进节能减排、发展低碳经济，正是“调结构、转方式”的重要落脚点之一。而我国能源储量相对匮乏，结构不合理，在现阶段经济高速发展时期，如何提高能源利用效率、降低污染物排放量是我们面临的重要课题。建筑能耗约占到我国总能耗的30%，所以对绿色建筑的发展研究是节能减排中的重要组成部分，而空调能耗甚至可以占到建筑能耗的30%50%，冷热源部分又是空调能耗中的大户。实现空调节能、冷热源机房节能可以有效减少建筑能耗，这对于缓解我国能源紧缺矛盾，降低CO2排放，促进经济可持续发展有着重大的战略意义。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。暖通空调业发展所遵循的原则,概括起来就是：节能、环保、可持续发展、保证建筑环境的卫生与安全,适应国家的能源结构调整战略,贯彻热、冷计量政策,创造不同地域特点的暖通空调发展技术,其具体的可概括为以下十二个方面：1.供暖技术。分户热计量的实施；供暖系统改造；低温地板辐射供暖；新型散热器应用、发展；区域供热供冷、冷热电联供技术；分布式冷热电联供技术。 2.通风技术。夏热冬冷地区住宅通风；传染病医院病房通风；手术室等生物洁净空调的空调洁净技术；商场、地铁等公共空间的通风；工业通风。3.室内环境质量。热舒适环境；室内空气品质(室内建筑装饰材料、设备散发污染物规律研究、评价方法等)；通风空调气流组织与室内空气品质。 4.燃气空调。燃气热泵；使用燃气的冷热电三联供；燃气蒸汽联合循环。5.蓄能技术。冰蓄冷空调；低温送风技术；水蓄冷技术；蓄热供暖。6.公共建筑HVAC。体育馆、剧院、商场、商用办公综合楼等的供暖空调通风技术；建筑方排烟设计。7.可持续发展能源技术与暖通空调。可再生能源利用；热回收技术与设备；建筑本体节能；被动式建筑。8.节能环保设备的开发。利用低位热能和水源、土壤热源的热泵；高能效设备。9.空调通风系统和设计进展。分散式个别空调；变风量、变水量系统；置换通风及相关系统研究和应用；住宅空调方式；新风利用、蒸发冷却技术应用。 10.模拟与分析技术、智能控制。暖通空调能耗模拟、能量分析；建筑自动化技术；暖通空调与智能建筑。 11.施工安装和运行管理。施工安装技术；交公调试；运行节能；空调通风系统清洗、过滤、灭菌等。12.制冷技术。空调相关制冷技术研究应用进展；新型制冷型、天然制冷剂、含氯氟烃制冷剂替代物；新型制冷循环。暖通空调技术的发展，必然会受到能源、环境条件的制约，所以能源的综合利用、节能、保护环境及趋向自然的舒适环境必然是今后发展的主题。1.2 建筑空调系统节能国内外研究现状 1.2.1 建筑空调系统节能国外研究现状 能源是整个经济系统的基本组成部份，作为一个能源消耗大国，美国在节能和提高能源利用率方面投入了大量的人力、物力。在美国的整个能源消耗中，有约1/3以上消耗在建筑能耗上，这些能耗用来满足人们的热舒适、空气品质、提高人们的生活质量。美国暖通空调制冷工程师协会、美国制冷协会、美国冷却塔协会等组织、美国能源部以及众多暖通空调设备生产厂家如York, Carrier等都为建筑节能做出了很大贡献。特别是美国制冷设备生产厂商投入了大量的资源研究高性能冷水机组，使得冷水机组单位制冷量的能耗仅为20世纪70年代的62.3%。美国在空调冷源水系统方面的研究也卓有成效，在冷却水系统方面着重于降低冷却水流量，以达到减少冷却水泵能耗的目的。日本是一个资源贫困的国家，其主要能源来自进口，同时又是一个能源高消费国家。因此，节能和提高能源的利用率对日本来讲有着重要的意义。长期以来，在建筑节能方面，日本做了大量工作，颁布了许多节能法规，提出了建筑节能的评价方法。日本的一些设备生产厂家对空调和制冷设备的投入也很大。公司首推的变频VRV系统，为中小型建筑安装集中式空调系统创造了条件；公司则在直燃式冷水机组上成绩卓著。世界各国大力发展可再生能源作为空调冷热源用能。地源热泵供暖空调是一种使用可再生能源的高效节能、环保型的工程系统。在美国地源热泵系统占整个空调系统的20%左右;瑞士40%的热泵为地祸热泵，瑞典65%的热泵为地祸热泵。装订线1.2.2 建筑空调系统节能国内研究现状 我国是一个人均资源相对贫乏的国家，因此节能降耗有着十分重要的意义。近年来，由于国民经济的快速发展，使我国的能源显得越来越紧张。 1.建筑空调系统节能国内研究现状概况 随着经济建设的不断深入和人们生活水平的不断提高，空调建筑物越来越多，建筑物消耗的能量也越来越大，甚至出现了空调系统与经济建设争抢电力资源的情况。因此，在建筑物节能显得十分迫切。在我国建筑总能耗中，空调系统的能耗占有相当大的比重，因此研究探讨空调系统的节能就显得十分重要。在建筑物空调系统运行能耗中，冷源系统的能耗是最大的。近年来，我国暖通空调学术界和工程界在空调冷源系统的节能方面做了大量的研究工作。研究工作主要集中在冷源系统的形式选择上，对压缩式冷水机组和吸收式冷水机组的技术经济比较研究较多，通过对众多方案的分析已经基本达成共识：吸收式冷水机组节电而不节能，对其在我国的应用应区别对待，对于有余热可以利用的地区，应大力提倡使用吸收式冷水机组，而一般建筑物则应采用蒸汽压缩式制冷。当然，在进行冷热源系统的选择时，还要考虑建筑物所在地的气象条件、电力供应状况、能源情况、空调系统有无采用余热回收的可能性等方面的问题。2.我国建筑空调系统节能研究有待解决的问题通过对一些地区空调系统的调查发现，设计人员在涉及选用冷水机组时多考虑其额定工况下的全负荷性能，而对其部分负荷性能的考虑较少。在风冷式冷水机组和水冷式冷水机组的选择应用上我国制冷工程界也存在着认识上的差异。我国在冷源水系统方面的研究目前较少，一般都是按冷水机组的样本提供的冷却水量和冷冻水量进行冷却水泵和冷冻水泵的选择。对于水系统的水泵是否运行节能则关注不多。事实上，对于冷水机组的运行而言，冷凝器和蒸发器都要求定流量，因此，对于冷水机组部分负荷状态运行时，水泵的输出都是全负荷输出，水系统的全年运行能耗是相当大的。因此水系统的节能具有很大的潜力。装订线1.3 办公建筑空调节能的发展及方法 1.3.1办公建筑空调节能的发展 在建筑布置上，一般综合性高层办公楼由办化用的标准层和综合服务用的公共用房，两者在使用时间上存在差异，高层建筑的密封性较好，其室内空气环境的好坏完全依赖于空调系统；高层建筑采光以室内照明为主，要求有良好的室内照明；智能化办公楼是信息时代的产物，是计算机技术、通信技术、控制技术与建筑技术结合的产物，它已成为当今办公楼发展的方向。现代化通信、楼宇自动化和办公自动化系统智能化办公楼中的重要组成部分，办公区内各种通讯设施齐全，计算已成为每个工作人员必备的工具， 因此室内发热设备明显增加，照明与空调能耗占整个建筑总能耗的比例越来越大，成为整个建筑的主要能耗。1.3.2 充分利用天然冷源的新风空调 办公楼标准层的机房往往受建筑布置和面积上的限制，一般设计只保证最小新风量，几乎不可能加大新风量，只有裙楼公共用房的全空气系统得条件利用全新风、因此，全楼利用全新风节能的效果与公共用房的面积空调系统方式和当地气象条件有关。在公共用房部分空调系统设计时，考虑使系统能够充分利用室外新风这一天然冷源，对节省能源和改善室内空气品质都能取得较好的效果，当然排风系统的设置也要与之相应1.3.3 排风的能量回收 利用排风的冷（热）量对新风进行预处理，可节省用于处理新风所需的冷（热）量，排风能量回收，应根据当地气候特点，进行经济性分析，然后确定是否采用能量回收装置或采用何种回收装置。按照回收能量方式，能量回收装置分为全热回收装置和显热回收装置。全热回收装置利用焓差回收全热量，显热回收装置利用温差回收显热量，两者效率都在70或以上。在新风湿负荷较大的地区，不宜采用显热回收装置，在温差较大且新排风湿度差较小的地区，采用显热回收装置有较好的效果，其价格比全热回收装置便宜得多 装订线1.3.4新风的智能化控制 1.最小新风量控制 2.空调新风当空调系统可按全新风方式运行时，新风量的调节是根据室内外空气参数 来控制的，按一事实上时间间隔测量室外空气和室内空气的焓，并加以比较。 3.新排风及能量回收控制 设有全热回收及旁通装置的空调系统应根据室内外空气参数，装订线2工程概况和原始资料2.1工程概况本工程为北京市某办公大楼，位于北京市市区，北京的气候属于温带半湿润季风型大陆性气候，北京年气温11-12，年平均降水量640mm左右，全年平均日照时间是2000-2800小时，年均无霜期是190-195天，年均风速1.8m/s-3m/s,气候特点：春季多风，夏季多雨，秋季舒爽，冬季寒冷干燥。 整栋建筑物面积为3630，层高4m；整栋建筑总有六层，一层为办公区域，二层为办公室和餐厅，三层为员工办公室和会议室，四层为局长办公室和会议室，五层为办公室和会议室，六层为活动中心该建筑有关资料如下：1. 屋面 结构：1、预制细石混凝土板25m；表面喷白色水泥浆2、通风层200mm 3、卷材防水层 4、水泥砂浆找平层20mm 5、保温层 6、隔气层 7、找平层20mm 8、预制钢筋混凝土板 9、内粉刷 保温层材料采用水泥膨胀珍珠岩，厚度为60mm ， 传热系数0.87W/（m2·K），衰减系数0.42，衰减度23.89，延迟时间7.6h2. 外墙 红砖墙，厚度240mm 内外粉刷，,墙体传热系数1.950.87W/（m2·K），衰减系数0.35延迟时间8.5h。4 内墙砖墙，厚度240mm，传热系数1.750.87W/（m2·K）.放热衰减度为2.05 楼板 水磨石预制块 砂浆找平层 钢筋混凝土楼板 粉刷 传热系数2.72W/（m2·K） 衰减系数0.5 延迟时间5.3h6 门 采用单层实体木制外门，传热系数K为4.65W/（m2·K）7 外窗 单层钢窗,标准玻璃遮挡系数Cs为1.00，有活动百叶窗作为内遮阳其遮阳系数为0.60，窗的有效面积系数为单层钢窗0.85 ，地点修正系数为北京1.008人数人员数的确定是根据各房间的使用功能及使用单位提出的要求确定的，9 .照明设备由建筑电气专业提供，照明设备为暗装荧光灯，镇流器设置在定棚内，荧光灯罩无通风孔，功率为65w10 空调每天使用时间 二层餐厅为11:00-14:00，会议室根据需求使用空调时间，其他办公室为8小时2.2原始资料根据建筑物所在的地区是北京市，按有关规定确定。北京市的夏季气象条件如下表所示3：表2-1北京夏季室外气象参数大气压/室外计算干球温度/夏季室外计算湿球温度/夏季室外计算相对湿度/%室外平均风速/(m/s)夏季空调计算日平均温度/夏季冬季夏季夏季冬季99.987-9.829.926.3582.22.729.1表2-2夏季空调室内设计参数房间名称夏季温度相对湿度最小新风量%办公室266018办公大厅266010会议室266025餐厅266020包厢266018装订线3负荷计算3.1 夏季逐时冷负荷计算根据中央空调设计实训教程5和实用供热空调设计手册6，用冷负荷系数法详细计算的夏季空调冷负荷。（1）外墙和屋面瞬变传热引起的冷负荷在日射和室外气温综合作用下，外墙和屋顶瞬变传热形成的逐时冷负荷1Q（W）可按下式计算： （3-1） 式中： F 外玻璃窗的面积，m2；K 外墙和屋顶的传热系数，W/（m2·K）；作用时刻负荷温差的逐时值； 由于此建筑位于北京，所以不需要进行负荷温差修正表3-1给出一层101办公室室外墙的瞬时冷负荷表3-1a 101办公室西外墙的瞬时冷负荷计算时间 8910111213141516171898776666677 K1.95 F24 Q421374328328281281281281281328328表3-1b 101办公室南外墙的瞬时冷负荷计算时间8910111213141516171866554455678K1.95F3.8Q44.544.537.137.129.629.637.137.144.551.959.3装订线（2）外窗太阳辐射冷负荷通过玻璃窗玻璃进入室内的日射得热形成的逐时冷负荷1Q（W）可按下式计算： （3-2） 式中： F 外玻璃窗的净面积，m2；为窗玻璃的遮阳系数；为窗内遮阳设施的遮阳系数；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/m2；表3-2给出了一层101办公室南外窗日射得热冷负荷表3-2 办公室外窗日得热冷负荷计算时间891011121314151617180.8510.6148791241651881901691321008163F11.4Q27945972195910931105983767581471366（3）外窗瞬变传热引起的冷负荷在室内外温差作用下，玻璃窗瞬变传热引起的逐时冷负荷1Q，可按下式计算： （3-3） 式中： F 外玻璃窗的面积，m2； K 外窗的传热系数，W/（m2·K）； 玻璃窗温差传热的负荷温差,;表3-3给出了一层101办公室南外窗瞬变冷负荷装订线表3-3 办公室南外窗瞬时冷负荷计算时间891011121314151617180.81.82.93.94.95.66.26.66.66.45.9K4.54F11.4Q4193.2150202254290321342342332305（4）内围护结构的传热冷负荷当空调房间的温度与相邻非空调房间的温度大于3时，需考虑由内维护结构的温差传热对空调房间形成的瞬时负荷3。冷负荷Q（W）可按下式计算： （3-4）式中: F 内维护结构的面积，m2；K 内维护结构的传热系数，W/（m2·K）；tn 室内设计温度，； 相邻非空调房间的平均计算温度，。表3-4给出了一层101办公室的北内墙和北内门瞬时冷负荷 表3-4a 101办公室的北内墙瞬时冷负荷计算时间891011121314151617182629.1K1.75F11.6Q62.962.962.962.962.962.962.962.962.962.962.9表3-4b 101办公室的北内墙瞬时冷负荷计算时间891011121314151617182629.1K4.65F3.6Q51.851.851.851.851.851.851.851.851.851.851.8装订线（5）人体显热冷负荷人体散热冷引起的冷负荷6可按下式进行计算: （3-5） 式中： 室内全部人数； 群集系数； 计成年男子显热散热量，W；人体显热散热冷负荷系数； 表3-5给出了一层101办公室的人体显热冷负荷表3-5 101办公室人体显热冷负荷计算时间89101112131415161718 0.040.50.670.730.770.80.830.860.880.90.910.93n3q161Q6.885114124131136141146150153155（6）人体潜热冷负荷 人体散热冷引起的冷负荷6可按下式进行计算 （3-6）式中： 室内全部人数； 群集系数； 计成年男子潜热散热量，W； 表3-6 给出了一层101办公室的人体潜热冷负荷装订线表3-6 101办公室人体潜热冷负荷计算时间89101112131415161718 0.93 n373 Q204204204204204204204204204204204( 7 ) 灯光冷负荷照明散射设备形成的计算时刻冷负荷6Q，应根据灯具的种类和安装情况分别按下列各式进行计算：1）白炽灯和镇流器在空调房间外的荧光灯 （3-7）2）镇流器装在空调房间内的荧光灯 （3-8） 3）暗装在吊顶玻璃罩内的荧光灯 （3-9） 式中： 同期使用系数，缺少实测数据时可取0.60.8； 照明设备的安装功率，W,当缺少数据时，可根据空调区的使用面积； 计算时刻，h； 开灯时刻，h；从开灯时刻算起到计算时刻的持续时间，h； 时刻灯具散热的冷负荷系数； 考虑到玻璃反射，顶棚内通风情况的系数，当荧光灯罩由小孔，利用自然通风散热于顶棚内，取为0.50.6，荧光灯无通风孔时， 视顶棚内通风情况去为0.60.8 因为101办公室照明设备为镇流器设在空调区内的荧光灯，按公式（3-8）进行计算，结果如表3-7：装订线表3-7 101办公室的照明设备散热冷负荷计算时间89101112131415161718 0.060.40.590.650.70.740.780.810.840