郑州某大厦中央空调系统毕业设计说明书.doc

一、概况(一)、工程概况该建筑位于郑州市，共6层, 建筑总高度25.4m，总建筑面积7254。建筑物地下一层包括车库、制冷机房、水泵房；一、二层为商场，层高为5.0m。三层为KTV歌舞厅，层高为5.0m。四、五层位客房，层高为3.4m,六层客房层高为3.6m。在本次设计上侧重于中央空调系统设计，且暂不考虑冬季制热部分。根据房间的功能和设计要求，风系统分别采用了全空气和独立新风加风机盘管两种系统；水系统采用同程式系统。空调系统夏季提供7（供）-12（回）冷冻水，水源为自来水冬季水温为10,夏季为24。冷却水系统必须使用循环水。（二）、设计原始资料1、室外气象参数由参考资料4得郑州地区的主要参数如下：根据参考资料5、参考资料10可查出表1：郑州地区有关气象参数表。1夏季空调计算干球温度35.62夏季空调计算湿球温度27.43夏季室外风速2.6m/s4冬季室外最多风向及频率冬季NE14% 夏季S 11%5大气压力冬季101.28kPA 夏季 99.17kPA夏季室内设计参数温度（）相对湿度（%）最大风速（m/s）最小新风量（m3/h·人）商场272955-650.258.5KTV2526650.2530客房27-2、建筑结构围护结构的传热系数分别为：外墙k=0.85 w/., 内墙k=1.05 w/.,屋顶k=0.7 w/.玻璃,k=2.5 w/.。二、设计方案比较及确定（一）、空调方案本建筑为综合楼，共六层，地下一层为车库、制冷机房、水泵房；一、二层为商场，层高为5.0m。三层为KTV歌舞厅，层高为5。0m。四、五、六层位客房，层高为3.5m。考虑到该大楼建筑组成复杂，有商场、KTV、客房等，用途各不相同的房间。部分厅室是间歇使用的，如商场为非连续使用。休息厅，大堂等短时间有人停而主要房间又是以客房。所以空调系统运行时间和要求很不一样。部分房间如KTV包房、商场等对新风需求量比较大。地下一层为车库，也用作制冷机房，考虑人员滞留时间短，且各项冷负荷均较小，故不考虑空调系统。对此，初理以下几种方案：1.全空气系统（即集中式）全空气空调系统具有如下特点：优点：全空气空调系统设备集中,运行和管理都比较容易，施工方便，初投资小，系统简单。在过度季节能全新风运行。缺点：全空气空调系统当房间热湿负荷变化时不能作出相应调节，并且当一部分房间不再需要空调时而整个系统还在继续运行，造成能源的浪费。对于一层和二层商场部分大空间来说，运用全空气空调系统具备相当的优势，有专门的空调机房，便于集中控制。在过渡季节通过调节新风量来达到节能目的。2.风机盘管加新风空调系统（即半集中式）风机盘管加新风空调系统具有如下特点：优点：风机盘管加新风空调系统当房间热湿负荷变化时能作出相应调节，并且当一部分房间不再需要空调时可自行调节，节约能源。缺点：风机盘管加新风空调系统设备分散,运行、维修和管理都比较困难，施工复杂，系统形式复杂。对于三层KTV歌舞厅部分和四到六层客房来说，若用风机盘管加独立新风空调系统可根据房间的负荷变化及使用情况进行灵活调节。这样既节省能源同时也满足人员的使用要求，在过渡季节同样可以通过调节新风量来达到节能目的。(二)、水系统的布置本设计采用两管制、闭式、水平同程、一次泵、变流量系统。1、两管制系统的优点两管制水系统是采用同一套供回水管路。冬季供热水，夏季供冷水。由运行人员依据多数房间的需要决定，实行供热与供冷的转换。两管系统具有管理方便，一次性投资较小等优点。本设计对空调精度要求不是很高，故采用两管制。而三管制是共用一根回水管，因此冷热有混合损失，运行效率不高，而且系统水力工况复杂，难于运行。四管制初投资较高且多占空间。2、闭式系统的优点（1）水泵扬程仅需克服循环阻力，与楼层数无关，仅取决于管路长度和阻力。（2）循环水不易受污染，管路腐蚀情况比开式系统小。（3）不需要设回水池，但要设一个膨胀水箱。膨胀水箱尽量接至水泵入口，其管上不用装设阀门。（4）水泵可以安装在系统内任意位置。缺点：蓄冷能力小，低负荷时冷冻机也需经常开启；膨胀水箱的补水有时需要加压泵。3、同程和异程系统的选择同程系统的特点是通过各个环路的管路的总长度都相等。由于通过最近立管的循环环路与通过最远立管的循环环路的总长度相等，故压力损失易于平衡。但同程系统的管材消耗量要多些。异程系统的特点是通过各个立管的循环环路的总长度不相等。由于异程系统供、回水干管的总长度短，故节省管材。但在机械循环中，由于作用半径大，连接立管多，因此通过各个立管环路的压力损失较难平衡。初调节不当时，就出现近立管流量超过要求而远立管流量不足，即水平失调。另外，对于异程系统，往往出现前端用户的水力稳定性极好而末端用户水力稳定性很差的情况。但对于同程系统，如果设计合理，可以避免前后端用户水力稳定性相差悬殊的问题。与异程系统不同的是，同程系统水力稳定性最差的用户往往出现在网络中部，这也是同程系统有时会出现中部用户供热空调效果差甚至出现倒流的原因。由于大楼层面积较大，水平管路布置采用异程式。立管采用同程式便于达到水力平衡。4、定流量和变流量系统定流量系统中循环水量为定值，负荷变化时，减少制冷量或供热量改变供回水温度的系统。定水量系统简单，不要变水量定压控制，用户采用三通阀，改变表冷器的水量，但总管路中水量始终按照最大负荷运行，使水泵无效能耗很大。定水量系统一般适应于间歇性降温和空调面积小，只有一台冷冻机和水泵的系统。定流量系统中末端大部分采用双位三通阀进行调节。变流量系统，保持供水温度在一定的范围内，当负荷变化时，改变供水量的系统。变水量系统的水泵能耗随负荷减少而降低，但需要采用供、回水压差进行台数和流量控制，采用变频泵调 节水泵流量。变水量系统适应于大面积空调全年运行的系统。变水量系统各用户的流量采用自动控制，负荷侧常采用双通调节进行控制。（三）、风系统的布置本设计为办公楼的空调系统设计，系统的选定应注意档次和安全的要求，按负担室内空调负荷所用的介质来分类可选择四种系统全空气系统、空气水系统、全水系统、冷剂系统。全空气系统分一次回风式系统和二次回风式系统，该系统是全部由处理过的空气负担室内空调冷负荷和湿负荷；空气水系统分为再热系统和诱导器系统并用、全新风系统和风机盘管机组系统并用；全水系统即为风机盘管机组系统，全部由水负担室内空调负荷，在注重室内空气品质的现代化建筑内一般不单独采用，而是与新风系统联合运用；冷剂系统分单元式空调器系统、窗式空调器系统、分体式空调器系统，它是由制冷系统蒸发器直接放于室内消除室内的余热和余湿。对于较大型公共建筑，建筑内部的空气品质级别要求较高，全水系统和冷剂系统只能消除室内的余热和余湿，不能起到改善室内空气品质的作用，所以全水系统或冷剂系统在本次的建筑空调设计时不宜采用。（四）、系统方案的确定综合以上方案的比较，对该设计的中央空调系统采用下述方案：对于三层KTV包房歌舞厅部分和四到六层客房部分来说采用风机盘管加独立新风系统。一层、二层商场部分由于层高比较大，并且设有空气处理机组机房；而三层至六层由于建筑使用功能的限制和层高有限，每层没有独立的新风机房，则新风机组采用吊顶式新风机组。空调水系统采用同程式水系统。对于地下一层来说由于使用功能为机房和车库，暂不考虑空调设计。根据土建资料和实际情况，该办公用楼设一个冷水机组。一层和二层商场各设一台空气处理机组平均承担该区域风量。根据房间功能，客房所需的新风处理到室内焓值不承担室内湿负荷。三、空调负荷计算（一）、基本气象参数 空调冷负荷计算是空调工程设计中最基础的计算工作，冷负荷的计算直接影响到空调工程的投资、能耗、运行费用及使用效果。（1）地理位置: 河南省 郑州（2）台站位置: 北纬27°30 东经121.400（3）夏季大气压: 1001.00 kPa（4）夏季室外计算干球温度: 35.60 夏季空调日平均: 31.50 夏季计算日较差: 4.80（5）夏季室外湿球温度: 27.40 （6）夏季室外平均风速: 2.60 m/s(二)、冷负荷计算（1）外墙体和层面传热得热引起得冷负荷LQ=F*K*（tl-tn） W 由参考资料8得K：墙体或屋面的传热系数, ，F：墙体或屋面的传热面积 tn：室内空气温度，tl：墙体或屋面冷负荷计算温度， 外墙、屋顶热工指标外、内表面放热系数 外墙传热系数为K=0.85 W/ m2，类型为型。型外墙的冷负荷计算温度tl （2）内墙的冷负荷计算公式内墙，内窗楼板等围护结构，当邻室为非空气调气调节房间时，邻室温度采用邻室平均温度，其冷负荷按下式计算： 由参考资料10得K：内墙或墙板的传热系数, ,内墙为24砖墙，K=1.05 W/ m2F：内墙或楼板的传热面积 ：邻室平均温度与夏季空气调节室外计算日平均温度的差值为邻室有较好通风时。见表2-28取2。：夏季空气调节室外计算日平均温度注：内墙、内窗、楼板等其邻室为空气调节房间时，其室温基数差小于3，不计算冷负荷当温差大于或等于3时，需计算。（3）玻璃传热得热引起得冷负荷LQ=F*K*（tl-tn）K：窗的传热系数, ，见附录2-4表9F：窗的传热面积 tn：室内空气温度，tl：窗的冷负荷计算温度，见附录2-4表11按 双层玻璃窗传热系数为K2.5 W/ m2（4）窗日射得热引起的冷负荷无外遮阳 ：玻璃窗的有效面积， ，是窗的面积乘以有效面积系数,：玻璃窗遮挡系数和窗内遮阳设施的遮阳系数,：不同纬度带各朝向7月日照得热因数的最大值：玻璃窗冷负荷系数,以北纬27°30为界限划分为南、北两区,查表 布窗帘白色=0.65 双层钢窗=0.75 透明普通玻璃 双层 =0.86（5）照明得热引起的冷负荷室内用荧光灯 其公式是Q=F*q W 由由参考资料5得照明负荷面积指标F：房间面积 q:单位面积灯光负荷W/（6）人体得热和冷负荷(W) ：人体显热得热量，W：人体潜热得热量，W：不同室温和劳动性质时成年男子得散显热量，W/人：不同室温和劳动性质时成年男子得散潜热量，W/人：室内人数见。：群集系数：人体得冷负荷系数 （7）室内湿源散湿形成的湿负荷因为本设计的建筑是办公楼大楼，所以只考虑人体散热，计算公式由参考资料6得 （）：一名成年男子的小时散湿量，：群集系数， ：计算时刻空调房间室内的人数，负荷计算如下（单位：W）：1、一、二层商场 南外墙为6mm厚吸热玻璃幕墙，北窗高4m，为6mm吸热玻璃。正门9.6×3，东门8×3，西门3×3，外墙为24墙，序号2，类型，室内温度为27.1.1 北外墙温差冷负荷（一、二层）北外墙冷负荷计算公式LQ=K·F(tl, -tn)W 其中: tl, =(tl,+td)·K·KP查由参考资料8附录2-4表5.得 td =2.1由设计资料知K =1.0 KP =1.0 查由参考资料10附录2-4表4，可得12-24点的冷负荷计算温度tl,值，代入上式即可计算出修正后得北外墙瞬时冷负荷计算温度和北外墙的瞬时冷负荷LQ，计算结果见下表表2：北外墙温差冷负荷表12：014：016：018：020：022：00：0tl,29.830.331.332.533.634.534.7td2.1tl,31.932.433.434.635.736.636.8tl, -tn4.95.46.47.68.79.69.8K1.97F115.2LQ11121125145217251974217922241.2 北外窗温差冷负荷（一、二层）北外窗冷负荷计算公式：LQ=K·F(tl, -tn)W 查参考资料8附录2-4表6，在基准条件下 w =18.6W/(m2),an=8.72 W/(m2).单玻窗K=5.94 W/(m2)。因有内遮阳，单层玻璃窗的传热系数K应减小25%，K=5.94×（1-25%）=4.46 W/(m2)。其他方法同上。表3：北外窗温差冷负荷表12：014：016：018：020：022：00：0tl,30.831.932.231.629.928.427.2td2tl,32.833.934.233.631.930.429.2tl, -tn5.86.97.26.64.93.42.2K4.46F76.8LQ1986236324662260167811647531.3 南外窗温差冷负荷（一、层） 计算方法同上表4：南外墙窗温差冷负荷表一层12：014：016：018：020：022：00：0tl,30.831.932.231.629.928.427.2td2tl,32.833.934.233.631.930.429.2tl, -tn5.86.97.26.64.93.42.2K4.46F163.2LQ4222502252404803356624751601南外窗温差冷负荷（二、层） 计算方法同上一层12：014：016：018：020：022：00：0tl,30.831.932.231.629.928.427.2td2tl,32.833.934.233.631.930.429.2tl, -tn5.86.97.26.64.93.42.2K4.46F192LQ49665908616556514195291118831.4 南外窗日射引起的冷负荷（一、二层）计算公式：LQf,=FCSCNDJ，MAXCL W 有效面积F1 =163.2 m2 查由参考资料8表2-7，得遮阳系数CS =0.83.查表2-10得内遮阳系数CN=0.65。查表2-7得南向七月份日射得热因素的最大值DJ，MAX=251 W/m2 查由参考资料8附录2-4表10，取北区有内遮阳的玻璃窗逐时冷负荷系数CL，计算冷负荷结果见下表：表5：南外窗日射冷负荷表一层12：014：016：018：020：022：00：0CL，0.840.740.540.200.120.110.10F138.7CS0.83CN0.60DJ，MAX251LQ1508312829936234672080190717331.5 北外窗日射引起的冷负荷（一二层相同）计算公式：LQf,=FCSCNDJ，MAXCL W F=65.3 m2 CS =0.83 CN=0.65 DJ，MAX=122W/m2 表6：北外窗日射冷负荷表12：014：016：018：020：022：00：0CL，0.850.810.770.560.170.150.13F65.28CS0.83CN0.60DJ，MAX122LQ33713212305422216745955161.6 人体散热引起的冷负荷 计算公式LQ=QSCL+QR QS=n1n2qs QR=n1n2qr 查参考资料8表2-11，室温为28时，qs=47W/人 qr=135 W/人。 查表2-12 群集系数n2=0.89 n1为人数，根据指导书商场一层：n1（1） =921.6×0.4=368人 商场二层： n1（2）=921.6×0.3=276人 .查由参考资料8附录2-5表4可得人体散热冷负荷系数CL的逐时值，工作人员在室内的总小时数为12，计算结果见下表：表7：人体散热冷负荷表一层12：014：016：018：020:022:00:0CL，0.700.790.840.880.910.450.30QS16703QSCL116921319514031146991520075165011QR42578LQ54270557735660957277577785009447589二层12：014：016：018：020:022:00:0CL，0.700.790.840.880.910.450.30QS12527QSCL8769989610523110241140067653758QR31933LQ407014182942455429564333237570356911.7照明得热引起的冷负荷（一、二层）计算公式：LQ=QCL 。根据指导书Q（1） =40×921.6+7×921.6=43315W Q（2）=35×921.6+7×921.6=38707W 查由参考资料8附录2-5得 CL表8：照明得热冷负荷12：014：016：018：020：022;00:0CL0.750.820.860.890.920.380.25LQ43315LQ32486355183725138550398501646010829二层12：014：016：018：020：022;00:0CL0.750.820.860.890.920.380.25Q38707LQ2903031740332883444935610147099677表9：一层商场冷负荷汇总表；12：014：016：018：020：022：00:0北外墙1112112514251725197421792224北外窗198623632466226116781165754南外窗4222502252404803356624751601南外窗日射150831282993623467208019071733北外窗日射3371321230542221674595516人体54269557725660757275577765009347588照明32486355163725138550389831645910829汇总1125291158411154321103021067317487365245最大冷负荷出现在14：0时，冷负荷为115841W。表10：二层商场冷负荷汇总表；12：014：016：018：020：022：00:0北外墙1112112514521725197421792224北外窗198623632466226116781165754南外窗4966590861655651419529111883南外窗日射1774915097110174080244822442040北外窗日射3371321230542221674595516人体40701418294245542956433323757035691照明2903031739332883444935610147099677汇总989151012739988793343899116137352785最大冷负荷出现在14：0时，冷负荷为101273W.2、三层KTV歌舞厅部分：2.1 301-304房间：面积F=14.4 m2（1）北外墙（计算方法同商场一层） 表11：301-304北外墙冷负荷表12：014：016：018：020：022：00：0tl,29.830.331.332.533.634.534.7td2.1tl,31.932.433.434.635.736.636.8tl, -tn5.96.47.48.69.710.6100.8K1.97F14.4LQ167182210244275301306（2）北外窗冷负荷：（计算方法同商场一、二层）表12：301-304北外窗冷负荷表12：014：016：018：020：022：00：0tl,30.831.932.231.629.928.427.2td2tl,32.833.934.233.631.930.429.4tl, -tn5.86.97.26.64.93.42.2K4.46F9.6LQ248338351325252188137(3) 北外窗日射引起的冷负荷（计算方法同商场二层）表13：301-304北外窗日射得热冷负荷表12：014：016：018：020：022：00：0CL，0.850.810.770.560.170.150.13F8.16CS0.83CN0.6DJ，MAX122LQ421401382278847965(4)照明得热引起的冷负荷 计算公式：LQ=QCL表14：301-304照明冷负荷表12：014：016：018：020：022;00:0CL0.480.050.680.770.830.870.90Q1440LQ691729791108119512521296（5）人体散热引起的冷负荷（计算方法同商场一层）表15：301-304人体散热冷负荷表12：014：016：018：020:022:00:0CL，0.340.040.620.740.800.850.89QS652QSCL22126404482521554580QR780LQ1001806118512631302133513612.2 则301-304房间冷负荷汇总表16：301-304房间冷负荷汇总表12：014：016：018：020：022：00:0北外墙167182201244275301306北外窗248338351325252188137北外窗日射421401382278847965人体100180611851263130213351361照明681729791108119512521296汇总2581163530983218310831953165最大冷负荷出现在18：0时，冷负荷为3218W.同理则305-306房间冷负荷汇总表17：305-306房间冷负荷汇总表12：014：016：018：020：022：00:0北外墙334364402488550602612北外窗496676702650504376274北外窗日射842804764556164238130人体2002161223702526260426702722照明136214219582216239025042592汇总5162327061966436621663906330最大冷负荷出现在18：0时，冷负荷为6436W.2.3 舞厅、跳操区、器械区的冷负荷汇总表18：舞厅、跳操区、器械区冷负荷汇总表12：014：016：018：020：022：00:0南外窗5823762178787364590846243596南外窗日射1647515097110174080287922432039人体20068181802775229732307233154832208照明20791172802350026611286813006731104汇总63157476267014767787681946858268947最大冷负荷出现在16：0时，冷负荷为70147W.3、四、五、六层客房部分：表19：401-408；501-508房间冷负荷汇总表12：014：016：018：020：022：00:0北外墙111122145172197217222北外窗1241471541411047347北外窗日射253242229167514539人体217227232236239191175照明756826866897927383252汇总14611564162616131518909735最大冷负荷出现在16：0时，冷负荷为1626W.表20：409-416；509-516房间冷负荷汇总表12：014：016：018：020：022：00:0南外墙7388126175206217202南外窗1241471541411047347南外窗日射534454331123745861人体217227232236239191175照明756826866897927383252汇总17041742188015721550922737最大冷负荷出现在16：0时，冷负荷为1880W.表21：417-428；517-528房间冷负荷汇总表12：014：016：018：020：022：00:0人体217227232236239191175照明756826866897927383252汇总9731053109811331166574427最大冷负荷出现在16：0时，冷负荷为1098W.表22：601-608房间冷负荷汇总表12：014：016：018：020：022：00:0北外墙120132157186213236241北外窗1241471541411047347北外窗日射253242229167514539人体217227232236239191175照明756826866897927383252屋顶57588112851643183017931598汇总2045245529233270336427212352最大冷负荷出现在20：0时，冷负荷为3364W.表23：609-616房间冷负荷汇总表12：014：016：018：020：022：00:0南外墙7995136189222235219南外窗1241471541411047347南外窗日射534454331123745861人体217227232236239191175照明756826866897927383252屋顶57588112851643183017931598汇总2285263031753229339627332352最大冷负荷出现在20：0时，冷负荷为3396W.表24：617-628房间冷负荷汇总表12：014：016：018：020：022：00:0人体217227232236239191175照明756826866897927383252屋顶57588112851643183017931598汇总1548193423832776299623672025最大冷负荷出现在20：0时，冷负荷为2996W.表25：一至六层冷负荷汇总表12：014：016：018：020：022：00:0一1125291158411154321103021067317487365245二989151012739988793343899116137352785三955325070694931935319305894004294267四36996390844122439076385362152819600五36996390844122439076385362152819600六53216638887738085304900327203661932汇总434184409876470078460632456804345380308029最大冷负荷出现在18：0时，冷负荷为470078W。四、房间的空气处理方案及送风量的确定（一）、房间空气处理过程全空气系统送风量：送风采取“露点”送风，即取空气冷却设备可能把空气冷却到的状态点，一般为“机械”露点。由于送风温差为最大温差，且可以充分利用过度季节的室外新风，所以节能效果明显。 （二）、风量的计算 （一）、 商场部分：采用全空气系统，一次回风。换气次数n5次/h。由郑州地区气象参数ts=27.4, td=35.6,空调室内设计温度tn=27, =60%.在i-d图上确定出空调室内设计状态点N和室外设计状态点W。由参考资料3附录1-2得，dw=19.8Kj/Kg iw=87Kj/ Kg干 dn=13.3 g/Kg in=61 Kj/ Kg干 干图1：商场1次回风i-d图一层风量计算： 1、散湿量W=n1 ·n2 ·w g/h由参考资料3表2-11，可得w=194g/h. 由冷负荷计算中已知数据，可得W=n1 ·n2 ·w=369×0.89×203=17.6 g/s 2、热湿比 =Q/W=115841/17.6=6582 j/g 3、由参考资料8表2-23，取送风温差t=7,则送风温度t0=20,过N点做=6582 j/g 的直线与t0=20的等温线叫于O点，查i-d图得：i0=50.5 Kj/ Kg干 d0=11.8 g/Kg 4、过O点做等温线与=95%相对湿度线交于L点。查i-d图得il=46 Kj/ Kg干 dl=11g/Kg 5、计算总风量 G=Q/( in -i0)=115.841/(61-50.5)=11kg/s . 6 、验算换气次数是否5次/h n=L/V=G/pv=11×3600/1.2×5×4.8×8×24=7.1>5次。 所以 G=11 kg/s 7、 计算所