办公楼空调工程设计与实践毕业论文设计.doc

办公楼空调工程设计与实践毕业论文设计 本科毕业设计说明书 题 目:上海市某办公楼空调工程设计院 （部）：专 业:班 级：姓 名：学 号：指导教师：完成日期： 目 录 摘 要····································································· ABSTRACT································································ 1 前 言···································································1 2 工程概况及相关参数·····················································32.1工程概况································································· 32.2 设计规范································································ 32.3 基本气象参数···························································· 32.3.1室外设计参数························································· 32.3.2室内设计参数························································· 3 3 系统方案的比较和确定··················································53.1空调系统分类·····························································53.2系统方案论证·····························································63.2.1空调系统概略比较······················································63.2.2空调系统使用条件和使用特点············································73.2.3空调系统分项比较······················································8 4空调负荷的计算··························································114.1空调房间冷负荷计算说明···················································114.1.1墙体瞬变传热冷负荷····················································114.1.2 外窗瞬时传热冷负荷···················································124.1.3透过玻璃窗的日射得热冷负荷············································124.1.4设备散热冷负荷·······················································124.1.5照明散热冷负荷························································134.1.6人体散热冷负荷·······················································13 I 4.2空调湿负荷的计算·························································144.3空调热负荷计算···························································174.4 新风量及总风量的确定····················································194.4.1总风量的计算··························································194.4.2新风量和新风负荷的计算················································20 5 空调及新风设备的确定··················································235.1风机盘管的选型···························································235.2新风处理机组的选型·······················································25 6 空调风系统设计与计算··················································276.1 风口的选型······························································276.2房间气流组织设计·························································30 7水力计算·································································327.1风管水力计算·····························································327.2水管水力计算·····························································347.3设备的确定·······························································357.3.1制冷机组的选型························································357.3.2风机的选型····························································367.3.3水泵的选型····························································37 8 保温与消声、减振······················································398.1 管道保温设计····························································398.2消声与减振设计···························································40 9 结 论··································································41 谢 辞·····································································42 参考文献··································································43 附 录·····································································44 II 附录1 冷湿负荷·····························································44 附录2 热负荷·······························································66 附录3 风管、水管水力计算表··················································85 附录4 房间编号草图························································104 III 摘 要本次设计为上海市某办公楼中央空调工程设计。其主要功能包括办公、科研、会议、餐饮等，主楼共9层，占地面积16560平方米。本人主要设计地下、七、八层空调系统，其中包含空调负荷计算，空调方案选择，空调风系统和水系统确定，风管和水管水力计算以及相关空调设备的选取等内容，并绘制出相关图纸。本设计采用两种空调处理方式：七层、八层及地下的厨房走廊等采用风机盘管加独立新风系统；地下车库采用机械通风与排烟系统。为节省空间，新风机组采用吊顶式。空间较大的房间及卫生间设有排风系统。在计算冷负荷时要注意是逐时冷负荷的计算；由于新风不承担室内负荷，所以风机盘管的选型要以不含新风负荷的室内负荷为主。关键词：空调工程；风机盘管；独立新风；机械通风与排烟 IV Air-conditioning System Design for the Underground，Seven，Eight Floorof the Office Building in Shanghai ABSTRACTThis design is of an office building in Shanghai, central air conditioning engineering. Its main functions include office, research, conferences, catering, a total of 9 floors main building covers an area of 16,560 square meters. I mainly design underground, seven, eight-story air-conditioning systems, including air conditioning load calculation, air conditioning program selection, air-conditioned air system and water system to identify, air tubes and hydraulic calculation of water and related selection of air-conditioning, etc, and drawing the relevant drawings.This design uses two kinds of air-conditioning treatment: seven, eight-story and underground corridors with kitchen plus separate fan coil air system; underground garage with mechanical ventilation and smoke extraction system. To save space, fresh air unit is a ceiling type .Space with large rooms and bathroom exhaust systems. In calculating the cooling load should pay attention to is the hourly cooling load calculation; does not assume the new indoor air load, the fan coil unit selection should not contain new load-based indoor air load. Key Words: Fan coil; independent fresh air; mechanical ventilation;smoke extraction V 1前 言毕业设计的目的在于对于我们在大学四年中所学的全部知识体系所做一个综合性的练习，作为我大学里的最后一次实践，这次的毕业设计有着重要的意义。1901年美国的威利斯.开利博士在美国建立世界上第一所空调试验研究室。开利博士是这样定义的：一套科学的空调系统必须具备四项功能，即控制温度、控制湿度、控制空气循环与通风和净化空气。空调的发明已经列入20世纪全球十大发明之一，它首次向世界证明了人类对环境温度、湿度、通风和空气品质的控制能力。1906年，开利博士获得了“空气处理装置”的专利权。1922年，开利博士还发明了世界上第一台离心式冷水机组。1937年，开利博士又发明了空气水系统的诱导期装置，是目前常见的空调末端装置风机盘管的前身。1906年5月，美国的克勒谋先生在美国棉业协会的会议上正式提出了“空气调节”术语，他对空气调节的定义是：应包括具有蒸发冷却效果的加湿以及净化空气、供热和通风功能。在第二次世界大战期间，舒适空调首先用于电影院、剧场、大型商店等公共场所，其次用于办公室以及深矿井。1930年后，由于小型制冷剂的发展以及可靠性的提高，舒适空调才扩大到各类商店、旅馆、餐厅以及交通运输工具。现代的空调系统设计的要求更加严格。提升到了全面控制室内环境（IAQ）：现在的空调系统不仅是对于温度，湿度，空气质量（CO2，VOC，菌类，粉尘，异味）的调节，而且还包含了满足环境控制要求下的节能与保护大气质量，减少排放的要求。我的毕业设计题目为上海市某办公楼空调工程设计1，2，3层。在这次毕业设计中我充分运用所学的专业知识，结合实习过程中的所见所学，通过查阅相关的专业文献资料，与老师、同学们讨论，综合分析各种设计方案及应用特色，争取我的毕业设计尽可能地完善且节能、实用。空调设计的目的就是要实现以最小的投资换取最好的制冷效果和最好的空气质量，这也是我这次设计的宗旨。毕业设计给我们提供的是一个学习和交流的平台，也是我们踏上社会的垫脚石，认真完成毕业设计有着重要的实际意义。本空调工程设计为上海市某综合性办公楼的中央空调设计。该建筑物其主要功能包括办公、科研、会议、餐饮等，主楼共有9层，占地面积：16560平方米。我具体负责本工程空调设计的地下、七、八层的设计。地下层主要为车库 1 和厨房区，七、八层为办公区域。主要介绍了空调负荷的计算，空调方案的选择，空调风系统及水系统的确定，风管与水管的水力计算以及相关空调设备的选取等内容，并依据计算绘出空调系统的组图。本建筑物中采用了两种空调处理方式：七层、八层及地下的厨房、走廊等采用风机盘管加独立新风的空调处理方式；地下车库采用机械通风与排烟系统。为节省空间，所有的新风机组全部采用吊顶式。空间较大的房间及卫生间设有排风系统。 2 2 工程概况2.1 工程概况本空调工程设计为上海市某综合性办公楼的中央空调设计。该建筑物其主要功能包括办公、科研、会议、餐饮等，主楼共有9层，占地面积：16560平方米，我具体负责本工程空调设计的地下、七、八层的设计。地下层主要为车库和厨房，七、八层为办公区域。2.2 设计规范1）高层民用建筑设计防火规范（GB50045-1995）；2）暖能空调制图标准（GB/T50144-2001）；3）采暖通风与空气调节设计规范（GB50019-2003）；4）公共建筑节能设计标准（GB50189-2005）；2.3上海市基本气象参数地理位置：北纬31°16，东经121°43；大气压力：冬季 102.51kPa 夏季 100.53kPa2.3.1室外设计参数1)夏季参数：空调室外干球温度： 34.0空调室外日平均温度： 30.4空调室外湿球温度： 28.2室外平均风速： 3.2m/s2)冬季参数：空调室外干球温度： -4.0空调相对湿度： 75%室外平均风速： 3.8m/s 2.3.2室内设计参数 3 表 2.1 室内设计参数表 4 3 系统方案的比较和确定3.1空调系统分类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。它们之间的主要关系见下表。表3.1 空调系统分类表5 3.2方案论证3.2.1空调系统概略比较分别比较集中式空调、半集中式空调和分散式空调其特征和适用性见下表表3.2 空调系统的比较6 统概略比较 注：表中A较好；B一般；C较差。3.2.2空调系统使用条件和使用特点表3.3 系统使用条件比较7 3.2.3空调系统分项比较表3.4 系统分项比较表8 9 由于每个人对冷热的感觉不同，要求也就因人而异，所以要有对室内空气进行就地处理的空气处理设备，要选用半集中式空调系统或分散式空调系统，风机盘管系统属半集中式空调系统，VRV系统属分散式空调系统，但考虑到一旦制冷剂泄露后果不堪设想，同时该楼的垂直距离较大，VRV系统的回油问题不好解决，所以不选VRV系统，选风机盘管系统较好。由于全空气系统的空气量多，风道断面尺寸大，占用的空间大，不选用全空气系统，同时房间对新风都有要求，因此选用空气水系统，风机盘管加新风系统属此类。同时风机盘管加独立新风系统的初投资也不是很高。通过上面的综合分析选用风机盘管加独立新风系统好； 10 4空调负荷的计算4.1空调房间冷负荷计算说明空调冷负荷主要由以下几个部分组成：1）围护结构瞬变传热形成的冷负荷： 墙体的传热负荷； 玻璃窗的传热负荷；2）透过玻璃窗的日射得热形成的冷负荷；3）室Qw=Fw·Kw·(tw-tn) （4.1） 式中：Qw墙屋面传热形成的逐时冷负荷，W；Fw外墙或屋面的计算面积，；Kw外墙或屋面的传热系数,W/(·)；Tw外墙或屋面的冷负荷计算温度的逐时值,；tn室内设计温度，；2）内围护结构冷负荷通过空调房间隔墙，楼板，内窗，内门等内围护结构的温差传热而产生的冷负荷，可视为稳定传热，不随时间而变化，可按下式计算： 11 Qc()=Kn´Fn´ (tn.m+ta-tR) (4.2) 式中：Kn (4.3) 式中：F窗口面积，m2 ；K玻璃窗的传热系数，W/( m2·K)；tn室 (4.4) Qr=FyCZDj,maxCq (4.5) 式中：Fy窗口有效面积，m2 ；Ca玻璃窗的有效面积系数,Ca的值可查附录2-5表4得双层钢窗为0.75；Cs玻璃窗的遮阳系数，其值可查附录2-5表2，得双层12mm厚玻璃钢低辐射玻璃，Cs0.49Ci玻璃窗内遮阳设施的遮阳系数，查附录2-5表3,取浅色白活动百页为，Ci=0.60； Dj,max最大的太阳辐射得热因子，W/m2；Cq冷负荷系数，其值根据南北区和有无窗帘划分。建筑地点在北纬27°30以南的地区为南区，以北为北区。上海位于北纬39.8°，故属于北区。 4.1.4设备散热冷负荷 12 设备散热形成的冷负荷可按下式计算:LQ=Q·CLQ （4.6） Q=1000·n1·n2·n3·N (4.7) 式中：Q设备和用具，W的实际显热散热量，W；CLQ设备和用具显热散热冷负荷系数，可查空气调节附录2-6表2无罩设备和用具显热散热冷负荷系数表；N电动设备的安装功率，KW；n电动机效率，n=75%；n1利用系数，n1=0.70.9；n2电动机负荷系数，对于精密仪器取0.15-0.40；n3同时使用系数，一般取0.5-0.8；4.1.5照明散热形成的冷负荷照明灯具采用暗装荧光灯，照明散热形成的冷负荷可按下式计算：Q= n1×n2× N ×Clq (4.8) N=NF (4.9) 式中：Q照明散热形成的逐时冷负荷，W；n1镇流器消耗功率系数，查暖通空调，镇流器装在顶棚照明功率，W；N照明功率密度, W/；F 房间面积，；4.1.6 人体散热形成的冷负荷人体散热包括潜热散热和显热散热，人体散热量以成年男子散热量为计算基础，乘以对应的群集系数加以修正。人体散热形成的冷负荷可按下式计算：Q=(QsCcl+Qq)×n×n (4.10) 式中： Q人体散热形成的逐时冷负荷，W；Qs不同室温和劳动性质成年男子显热散热量，W； 13 Qq不同室温和劳动性质成年男子潜热散热量，W； Ccl-人体显热散热冷负荷系数； F房间面积，； n房间 （4.11） 式中：Mw 人体散湿量,kg/h n 室7001财务部冷负荷及湿负荷计算全过程汇总表14 15 16 4.3空调热负荷计算工程设计中，供暖系统的设计热负荷，可按以下几部分进行计算：Q=Q1.j+Q1.x+Q2+Q3(4.12)式中：Q1.j围护结构的基本耗热量；WQ2.x围护结构的附加（修正）耗热量；W； Q2冷风渗透耗热量，W； Q3冷风侵入耗热量，W； 围护结构基本耗热量Q1.j=Aj´Kj´ (tR-to.w)a （4.13） 式中：Ajj部分围护结构的表面积，m²； Kjj部分围护结构的传热系数，W/m²·；tR冬季室to.w冬季室外空气计算温度，；a围护结构的温差修正系数，见2表2-4； 围护结构的附加（修正）耗热量围护结构的基本耗热量，是在稳定条件下，按上式计算得出的。实际耗热量会受到气象条件以及房屋情况等各种因素的影响而有所增减，因此，需要对房间 围护结构基本耗热量进行修正。通常按照基本耗热量的百分率进行修正。附加修正的耗热量包括：朝向修正，风力附加和高度附加耗热量。 a.朝向修正率不同朝向的围护结构，受到的太阳辐射热量是不同的；同时，不同的朝向，风的速度17 和频率也不同。因此，暖通规范规定对不同的垂直外围护结构进行修正。其修正率为：北，东北，西北朝向：0-10%；东，西朝向： -5%；东南，西南朝向： -10%-0；南向： -15%-30%。b.风力附加在规范中明确规定：一般不考虑风力附加。本工程可取0。c.高度附加规定：当房间净高超过4m时，每增加1m，附加率为2%，但最大附加率不超过15%。 由于本建筑的房间高度都在5米以下，所以可取为0。耗热量用缝隙法计算多层建筑的冷风渗透耗热量。暖通规范规定：建筑物门窗缝隙的长度分别按各朝向所有可开启的外门窗缝隙丈量，在计算不同朝向的冷风渗透空气量时，引进一个空气量的朝向修正系数n。即V=L´l´n （4.14）式中：V冷风渗透空气量，m³/h；L每米门窗缝隙渗入室 （4.15)式中： cp冷空气定压比热，cp=1kJ/·；w供暖室外计算温度下的空气密度，m³/h；空调建筑室内通常保持正压，因而在一般情况下，不计算门窗缝隙渗入室内的冷空气的耗热量。 18 表4.2 7001财务部热负荷计算汇总表 4.4新风量和总风量的确定 4.4.1总风量的计算1)风机盘管加独立新风系统采用新风不担负室内负荷的方案，即送入室内新风的焓处理到与室内空气焓in 线，新风处理的机器露点相对湿度即可定出新风处理后的机器露点L。焓湿图4.1如下：19 （1）室 （4.1） W（2）送风量：采用可能达到的最低参数送风，过N 点作线按7送风温差与=90%线相交，即得送风点O。则送风量为 Q （4.2a） in-ioWG= （4.2b） dn-doG=4.4.2新风量和新风负荷的计算1）新风量的确定：a）满足人员卫生要求GW1b) 补充局部排风要求和保证空调房间的正压要求GW2空调房间正压值按规范规定不应大于50Pa。c) 最小新风量GW3新风量不应小于系统总风量的10%。则系统的新风量为 max（GW1，GW2，GW3）。2）新风冷负荷新风全冷负荷Qq(W)按下式计算:Qq=mx(iw - in)/3.6 （ 4.3 ） 20 式中： - 夏季空调室外计算干球温度下的空气密度，1.2kg/m3；mx - 新风量，m3/h；iw - 夏季室外计算参数下的焓值，kJ/kg；in - 室内空气的焓值，kJ/kg。其中新风量 = 空调房间人数 ×房间中的人均新风量采用风机盘管加独立新风的房间新风量统计结果如下： 表4.3各房间新风量一览表21 地下汽车库必须采用机械通风方式，其送风量可根据换气次数计算，一般换气次数不小于5次/h，取n=6，可得送风量L：L=n×V=6×13370=80220 m3/h一般排风量的换气次数不小于6次/h，取n为6，则同样可得排风量。地下车库的排风量宜按室内空间上、下两部分设置，上部地带按排风量的1/3计算，下部地带按排风量的2/3计算。通常送风系统兼作排烟时的补风系统，由于排风、排烟量相同，排风、排烟系统可以合二为一。 22 5 空调及新风设备的确定5.1风机盘管的选型采用风机盘管加独立新风的空调处理方式的房间有：普通办公室，领导办公室，休息间，科技开发部，走廊等；所有办公室，休息室等均采用卡式吊顶式风机盘管，电梯厅位置均设有风机盘管，由于共享中庭上方和走廊相通，共享中庭的负荷由走廊内的风机盘管一并承担。 卡式风机盘管机组选择无锡申达空调集团有限公司的产品。表5.1卡式风机盘管机组参数表 23 各房间的风机盘管设备选型表如下:5.3 各房间风机盘管设备选型表24 5.2新风处理机组的选择出于节约空间与灵活安装的考虑，此设计中的新风机组选用超薄吊顶式。房间新风处理机组相关参数表 各空调区域所选用的新风处理机组设备的选型表如下：25 表5.6 新风处理机组选型表 26 6 空调风系统设计与计算 6.1 风口的选型室内风口形式有方形散流器及百叶风口。具体选用形式，详见下 表所示。表6.1风口选型表27 续表6-1 28 续表6-1 29 6.2房间气流组织设计在此办公楼中的普通办公室采用标准的卡式吊顶风机盘管加方形散流器的上送上回方式，大空间场所，采用卡式吊顶式风机盘管，散流器上送新风，与排风形成环流分布，保证室内的送回风的均匀性。大厅走廊及电梯厅相连通，在大厅或走廊内设卡式吊顶式风机盘管，在电梯厅内设新风口，形成稳定气流组织。考虑到防火规范的要求，在穿越防火分区的风管处，设防火阀，紧急逃生处也加设一新风口，保持局部正压。在设计中，大空间房间的排风量一般小于送风量，维持室内正压，使部分新风自动渗入卫生间。在卫生间内设排风口排风，形成卫生间负压，防止卫生间内的空气污染室内环境。风管尺寸可根据假定风速法来确定，根据本建筑物内允许噪声的要求，干管流速控制在4.56.5m/s，支管管道流速控制在35m/s，机组的进风口管径按产品样本定制风管。出风口管径根据机组能够处理的额定风量确定，进入每个房间的风管管径由房间所需要的新风量来确定，本设计的新风管采用矩形风管，管径的尺寸一律采用国标。风管法兰间应放置具有弹性的垫片，如海绵橡胶、橡皮等，以防止漏风，风管与风管之间不应有看得见的孔洞。该建筑内新风采用散流器送风。散流器平送方式，一般用于室温波动范围有要求，层高较低且有技术夹层的房间，送风射流沿着顶棚径向流动形成贴附射流，保证工作区稳定而均匀的温度和风速。以502房间为例,该房间空调要求为部门领导办公室设计，为舒适性空调，房间温度要求26±1.1风口选择房间采用一个新风口，选用尺寸为12mm×120mm的散流器，室内该面积的显热负荷19.4kw。散流器实际出口面积约为喉部面积的90%，则散流器的有效流通面积F=90%×0.12×0.12=0.013m2散流器出口风速为v0=vd5.87=6.52m/s 90%90% 30 2 计算射程 x=KvoF1.4´6.52´0.013-x0=-0.07=2.9m vx0.5散流器中心到区域边缘距离为3.6m，根据要求，散流器的射程应为散流器中心到房间或区域边缘距离的5%，所需最小射程：3.6m×0.75=2.7m。2.9m&gt;2.7m，因此射程满足要求。3、计算室内平均风速：vm=0.381rL(L/4+H)22=0.381´1.73.1/4+422=0.146m/s送冷风室内平均风速取值增加20%，则0.146×1.2=0.175m/s，满足舒适性空调夏季室内风速不应大于0.3m/s的要求。其他房间的风口设计计算与上面类似。 31 7 水力计算及设备的确定7.1风管的水力计算风管的阻力损失P=PY+PJ式中：PY风管的沿程阻力损失，Pa PJ风管的局部阻力损失，Pa沿程阻力损失PY可按下式计算：PY=PmL 式中：Pm -单位管长沿程阻力损失Pa/m可由实用供热空调设计手册表8.2.2查得 局部阻力损失=2r2式中：局部阻力系数V-风管内该阻力损失发生处的空气流速，m/s r-空气的密度，kg/ m3以八层右侧风管水力计算为例。 32 图7.1 八层右侧新风管水力计算示图 表7.1 八层右侧新风管水力计算表33 风管水力平衡分析：管路3-7(17.956Pa)与8-11(15.75Pa)并联，(Dp3-7-Dp8-11)/Dp3-7<15平衡管路4-7(12.313Pa)与12-14(9.69Pa)并联，不平衡，在管路12-14上加风量调节阀。 7.2水管水力计算 图7.2 八层送水管水力计算图示34 管路2-8（2069.8Pa）与管路17-22（1870.7Pa）并联，平衡。 管路18-22（1125Pa）与管路30-34（1113Pa）并联，平