上海市某办公楼空调工程设计 毕业设计说明书.doc

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： 山东建筑大学毕业设计说明书目 录摘 要abstract1 前 言12 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 33 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84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134.2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205 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256 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307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35 7.3.1制冷机组的选型35 7.3.2风机的选型36 7.3.3水泵的选型378 保温与消声、减振398.1 管道保温设计398.2消声与减振设计409 结 论41谢 辞42参考文献43附 录44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 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air-conditioning system design for the underground，seven，eight floor of the office building in shanghaiabstractthis 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 extraction1061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 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3116，东经12143；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/s2.3.2室内设计参数表 2.1 室内设计参数表房 间名 称夏 季冬 季照 明指 标人 均面 积设 备指 标新风量温度温度相对湿度温度相对湿度%w/m2m2/人休息室26602050112.5休息室26厨 房26551845182.5厨 房26电梯厅26602050520电梯厅26办公室26602050114办公室26会议室26602050182.5会议室26走 廊26602050550走 廊263 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 空调系统分类表分类空调系统系统特征系统应用按空气处理设备的设置情况分类中央空调系统集中系统集中进行空气的处理、运送和分配单风管系统双风管系统变风量系统半集中系统有集中的中央空调器，并在各个空调房间内还分别有处理空气的“末端装置”末端再热式系统风机盘管机组系统诱导器系统全分散系统每个房间的空气处理分别由各自的整体式空调器承担单元式空调系统窗式空调系统分体式空调器系统半导体空调器系统按负担室内空调负荷所用的介质来分类全空气系统全部由处理过的空气负担室内空调负荷一次回风系统一、二次回风式系统空气水系统由处理过的空气和水共同负担室内空调负荷再热系统和诱导器系统并用全新风系统和风机盘管系统并用全水系统全部由水负担室内空调负荷，一般不单独使用风机盘管系统冷剂系统制冷系统蒸发器直接放室内吸收余热余湿单元式空调器系统窗式空调器系统分体式空调器系统按集中系统处理的空气来源分类封闭式系统全部为再循环空气，无新风再循环空气系统直流式系统全部用新风，不使用回风全新风系统混合式系统部分新风，部分回风一次回风系统一、二次回风系统按风管中空气流速分类低速系统考虑节能与消声要求的矩形风管系统，风管截面较大民用建筑主风管风速低于10m/s工业建筑主风管风速低于15 m/s高速系统考虑缩小管径的圆形风管系统，耗能多，噪声大民用建筑主风管风速高于12 m/s工业建筑主风管风速高于15 m/s3.2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 空调系统的比较集中式系统半集中式系统vrv系统单风管定风量变风量风机盘管诱导器变频一拖多初投资bcbcc运行费用aabca施工安装ccbba使用寿命aabaa使用灵活性ccbba机房面积ccbba恒温控制abbcb恒湿控制acccb消声aabca隔振aabaa房间清洁度aaccb风管系统ccbba维护管理abbba防火、防爆、房间串气ccbaa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 系统使用条件比较空调系统使 用 条 件空 调 装 置装置类别使用特点集中式1.房间面积大或多层、多室而热式负荷变化情况类似；2.新风量变化大；3.室内温度、湿度、洁净度、噪声、振动等要求严格；4.全年多工况节能；5.采用天然冷源单风管定风量直流式房间内产生有害物质，不允许空气再循环使用单风管定风量一次回风进作夏季降温用或室内向度湿度波动范围要求严格，且湿负荷变化较大单风管定风量一、二回风室内散湿量较小，且不允许选用较大温差变 风 量室温允许波动范围t1,显热负荷变化较大冷 却 器要求水系统简单，但室内相对湿度要求不严者喷 水 室1.采用循环喷水蒸发冷却或天然冷源；2.室内相对湿度要求严格或相对湿度要求较大而又有较大发热量者；3.喷水室兼作净化措施半集中式1.房间面积大，但风管不易布置；2.多层多湿层高较低，热湿负荷要求不一致或参数要求不同；3.室内温度要求t1,10%;4.要求各室空气不要串通；5.要求调节风量风机盘管1.空调房间较多，空间较小，且各房间要求单独调节；2.建筑物面积较大单风管敷设困难诱 导 器多房间层高低，且同时使用，空气不允许互相串通，室内要求防爆分散式1.各房间工作班次和参数要求不同且面积较小；2.空调房间布置分散；3.工艺变更可能性较大或改建房屋层高较低且无集中冷源冷风降温机组仅用于夏季降温去湿恒温恒湿机组房间全年要求恒温恒湿3.2.3空调系统分项比较表3.4 系统分项比较表集中式空调系统风机盘管加新风系统vrv系统设备布置与机房1.空调与制冷设备可以集中布置在机房或采用吊顶式以节省空间；2.层高较高时更加适用；1.需要新风空调机房或采用吊顶式以节省空间，机房面积小；2.分散布置，敷设各种管线较麻烦1.布置灵活，室内机可独立有效地进行控制。2.不需要专设机房。风管系统1.空调送风管系统复杂，需要较高的设计要求；2.支风管和风口较多时，需要合理设计以均衡调节风量；1.放室内时，不接送、回风管；2.当和新风系统联合使用时，新风管较小；需单独设置新风系统；节能与经济性1.可根据室外气象参数的变化和室内负荷变化实现全年多工况节能运行调节；2.对于热湿负荷变化不一致或室内参数不同的房间，不经济；1.灵活性大，节能效果好，可根据各室负荷情况自行调节；2.盘管冬夏兼用，内壁容易结垢，降低传热效率；3.无法实现全年多工况节能运行调节1.室内机可单独控制，故不需要的房间可不投入运行。3.采用热回收新风机组，可回收建筑物内的余热，起到和水环热泵系统相似的节能效果。使用寿命使用寿命长使用寿命较长使用寿命较长安装设备与风管安装工作量大，周期长安装投产快，介于集中式空调系统与单元式空调器之间安装较为方便，周期短维护运行空调与制冷设备集中安设在机房，便于管理和维修布置分散，维护管理不方便。水系统复杂，易漏水系统具有自动诊断功能，可以自动判断显示系统各种故障，简化了日常围护及维修工作；温湿度控制可以严格地控制室内温度和式室内相对湿度对室内温度要求较严时，难于满足要求可将室温控制在设定温度的0.5之间。空气过滤与净化可采用初效、中效、高效过滤器，满足室内空气清洁度不同要求。采用喷水室时，水与空气直接接触，一手污染，需常换水过滤性能差，室内清洁度要求较高式难以满足过滤性能差，室内清洁度要求较高式难于满足消声与隔振可以有效地采取消声和隔振措施必须采用低噪声风机低噪声风管互相 串 通空调房间之间有风管连通，易使各房间互相污染。各空调房间之间不会互相污染；各空调房间之间不会互相污染； 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；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）室内热源散热形成的冷负荷； 工艺设备散热形成的负荷； 照明散热形成的冷负荷； 人体散热形成的冷负荷。冷负荷系数法做为一种在空调工程中的简化计算方法，在计算围护结构瞬变传热负荷时被普遍地应用。在此，也利用冷负荷系数法对于围护结构瞬变传热形成的冷负荷进行计算。本次毕业设计中的负荷主要由鸿业负荷软件计算得出。但是为了详细说明负荷计算过程，还是在计算说明书中，对于负荷计算的理论过程做出详细说明。4.1.1墙体瞬变传热形成的冷负荷1）外墙瞬时传热引起的冷负荷 在日射和室外气温综合作用下，外墙和屋面传热时形成的逐时冷负荷可按下式计算： qw=fwkw(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： qc()=knfn (tn.m+ta-tr) (4.2) 式中：kn内围护结构（如内墙，楼板等）的传热系数，w/；fw内围护结构的面积，；tn.m夏季空调室外计算日平均温度，；ta附加温升，可按3表2-10选取。4.1.2 外窗瞬时传热冷负荷在室内外温差作用下，通过玻璃窗瞬变传热引起的冷负荷可按下式计算：qc= kf(tl-tn) (4.3)式中：f窗口面积，m2 ；k玻璃窗的传热系数，w/( m2k)；tn室内设计温度，单位为；tl玻璃冷负荷逐时计算温度，。4.1.3透过玻璃窗的日射得热形成的冷负荷透过窗户的太阳辐射得热形成的冷负荷计算过程:qr=cacscifcdj,maxcq (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2730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设备散热冷负荷设备散热形成的冷负荷可按下式计算:lq=qclq （4.6） q=1000n1n2n3n (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= n1n2 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，镇流器装在顶棚内n11.2；n2灯罩隔热系数，查暖通空调，取利用自然通风散热于顶棚内n20.6；ccl照明散热冷负荷系数，如下表： n 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)nn (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； 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房间内人数；n群集系数，n=0.9；4.2湿负荷计算4.2.1 人体散湿量mw=0.001nng （4.11）式中：mw 人体散湿量,kg/hn 室内全部人数n 群集系数g 成年男子的小时散湿量,g/h;4.2.2 食物散湿量按最大值计算，取11.5g/h.人说明: 冬季的人员散湿量与夏季的一样，设备的散湿量不予考虑，仅有人员散湿量，可按夏季人员散湿量的1/2 计算。表4.1 7001财务部冷负荷及湿负荷计算全过程汇总表时间8:009:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:00人体总冷负荷(w)405813908945858853973100510181028546成人显热量(w)6767676767676767676767成人潜热量(w)4141414141414141414141成人散湿量(g/h)6161616161616161616161显热负荷(w)192407502540517512568599612622418潜热负荷(w)213406406406342342406406406406128湿负荷(kg/h)0.3180.60.6030.6030.5080.5080.6030.6030.6030.6030.191新风冷总冷负荷(w)20853962396239623336333639623962396239621251显热负荷(w)786149414941494125812581494149414941494472潜热负荷(w)1299246824682468207820782468246824682468779湿负荷(kg/h)1.7923.413.4053.4052.8682.8683.4053.4053.4053.4051.075新风承担房间显热负荷(w)290551551551464464551551551551174新风承担房间潜热负荷(w)-290-551-551-551-464-464-551-551-551-551-174新风承担房间负荷(w)00000000000新风承担房间湿负荷(kg/h)-0.42-0.8-0.801-0.801-0.674-0.674-0.801-0.801-0.801-0.801-0.253设备总冷负荷(w)303597644663589586676691697702331灯光总冷负荷(w)2926528689509399261010108111101132854外窗东总冷负荷(w)8656102431016587066942613557625408497244433804负荷温差()44.75.46.26.97.57.98.187.97.5直射面积()33.7533.833.7533.7533.7533.7533.7533.7533.7533.7533.75散射面积()00000000000直射辐射照度(w)4364032731010000000散射辐射照度(w)96121136144145144136121966934直射负荷强度(w/)304.3360354.1297.1228.8196.3180.8166.9151.3132110散射负荷强度(w/)47.867.184.198.3108.7116119.5118.2110.998.381.1直射负荷(w)82169718956180216177530048814506408535642969散射负荷(w)00000000000总辐射负荷(w)82169718956180216177530048814506408535642969温差传热负荷(w)440525604685766835881901886879835外窗北总冷负荷(w)41774989586666967329779880377958760874297253负荷温差()44.75.46.26.97.57.98.187.97.5直射面积()70.270.270.270.270.270.270.270.270.270.270.2散射面积()00000000000直射辐射照度(w)6000000063650散射辐射照度(w)96121136144145144136121966934直射负荷强度(w/)63.876.289.9102.7112118.7121.9120114.1111.1109散射负荷强度(w/)47.867.184.198.3108.7116119.5118.2110.998.381.1直射负荷(w)35824278504957676292666768446738640762396122散射负荷(w)00000000000总辐射负荷(w)35824278504957676292666768446738640762396122温差传热负荷(w)59671181892810371131119312211201119011314.3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；w q2.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=ajkj (tr-to.w)a （4.13）式中：ajj部分围护结构的表面积，m； kjj部分围护结构的传热系数，w/m；tr冬季室内计算温度，； 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=lln （4.14）式中：v冷风渗透空气量，m/h；l每米