办公楼空调制冷设计计算

1、- #-办公楼空调制冷系统设计计算书 -1工程概述本工程为杭州市XX学院办公楼，砖混结构共三层，建筑面积1381m2。底层为教室和机房，二、三层为办公室、会议室等。业主已给出建筑平面图和各个房间的功能，要求设计本办公楼的中央空调系统，实现每个有人员房间的夏季空调供冷。2设计依据2.1设计任务书空调制冷课程设计提纲2.2设计规范及标准采暖通风与空气调节设计规范(GBJ19-872001版)房屋建筑制图统一标准(GB/T500012001)采暖通风与空气调节制图标准(GBJ114-88)3设计范围中央空调系统选型，空气处理过程的确定。组合式空气处理机、空调箱、风机盘管、送风口、回风口的选型，风管布

2、置。冷冻机组、冷却塔、水泵、膨胀水箱的选型及水系统设计。4设计参数4.1室外空气计算参数夏季空调干球温度35.7C湿球温度28.5C通风主导风向风速大气压力温度33CC2.2m/s100050PaNNW- #-办公楼空调制冷系统设计计算书 #- -办公楼空调制冷系统设计计算书 #-4.2室内空气设计参数及有关指标房间名称夏季人员密度新风量允许噪声温度(C)相对湿(%)p/m2ms/hpdB(A)办公室26600.153055教室26600.72540会议室26600.52050走道及前厅26600.120505空调冷负荷计算5.1相关参数的选取围护结构参数见下表结构类型类型传热系数石灰砂浆(2

3、0mm)加一砖半黏土实心砖墙(370mm)总厚度390mmII型墙1.79外窗普通钢窗3mm普通玻璃6.46外门单层3mm玻璃木门，结构修正0.72.00内墙内外抹面(各20mm)加一砖黏土实心砖墙(240mm)1.97总厚度280mmIII型墙屋顶加气混凝土保温屋面编号(1)W0.8其它的冷负荷相关参数：房间人员照明设备散热名称劳动强度群集系数类型功率W/m2W/m2办公室极轻0.93暗装荧光灯，灯罩有孔3025教室极轻0.89明装荧光灯，灯罩有孔5010公议室极轻0.93暗装荧光灯，灯罩有孔4020走道及前厅轻0.93一楼同教室,其它同办公室3010注：(1)电脑房、设备间、设备按实际发热

4、量估算。室内保持正压，不考虑空气渗透引起的冷负荷。教室、会议室工作时段取上午8：00到12:00,下午13:00到16:00,办公室工作时段取上午8：00到晚上21:00。除机房外全部房间和走道都设置了空调，不考虑内围护结构的传热。5.2冷负荷计算中所用到的公式5.2.1人体冷负荷人体显热散热形成的计算时刻冷负荷Q,按下式计算：Qt二申nq1XT-T式中申一群体系数；n计算时刻空调房间内的总人数；ql名成年男子小时显热散热量，W;T人员进入空调房间的时刻，点钟；t-T从人员进入房间时算起到计算时刻的时间，h;Xt-Tt-T时间人体显热散热量的冷负荷系数。人体散湿形成的潜热冷负荷Q(W)，按下式

5、计算:Q二申nq2式中q2名成年男子小时潜热散热量，W;申一群体系数。5.2.2人体湿负荷人体散湿量D(kg/h)按下式计算:D=0.001申ng式中n房间人数；g名成年男子的小时散湿量，g/h。5.2.3灯光冷负荷照明设备散热形成的计算时刻冷负荷Qt(W),应根据灯具的种类和安装情况分别按下列各式计算：1白只灯和镇流器在空调房间外的荧光灯Q=1000n1NXt-T2镇流器装在空调房间内的荧光灯Q=1200n1NXt-T3暗装在吊顶玻璃罩内的荧光灯Q=1000nONXt-T式中N照明设备的安装功率，kW；nO考虑玻璃反射,顶棚内通风情况的系数,当荧光灯罩有小孔，利用自然通风散热于顶棚内时,取为

6、0.5-0.6,荧光灯罩无通风孔时,视顶棚内通风情况取为0.6-0.8;n1同时使用系数，一般为0.5-0.8；T开灯时刻，点钟；t-T从开灯时刻算起到计算时刻的时间，h;Xt-Tt-T时间照明散热的冷负荷系数。5.2.4设备冷负荷设备散热引起的冷负荷Q(W)按下式计算：Q=1OOOOqX式中q设备散热量，kg/h;X一设备散热量的冷负荷系数g/h;其中设备散热量按每平米的设备散热量与空调面积估算。5.2.5新风冷负荷新风全冷负荷Qq(W)按下式计算：Qq=mdmx(iw-in)/3.6式中md-夏季空调室外计算干球温度下的空气密度，1.13kg/m人3;mx-新风量，m人3/h;iw-夏季室

7、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5.2.6新风湿负荷新风湿负荷Dx(kg/h)按下式计算：Dx二mdmx(dw-dn)0.001式中mx-新风量，m人3/h;dw-夏季空调室外计算参数时的含湿量，g/kg;dn-室内空气的含湿量，g/kg。5.2.7外墙和屋面冷负荷外墙和屋面冷负荷CL(W)按下式计算：CL二FK(tl+td)Ka-tn)式中F-夕卜墙或屋面的面积，m2；K-夕卜墙或屋面的传热系数，W/(m2C)；tl-冷负荷计算温度的逐时值,C;td-温度的地点修正值，C;办公楼空调制冷系统设计计算书- -办公楼空

8、调制冷系统设计计算书- -Ka-温度的由于外表面放热系数不同引起的温度修正系数；tn-室内设计温度，C。2.3.8外窗冷负荷该冷负荷可分为三部分：直射冷负荷CL(W),散射冷负荷CL(W)，传热冷负荷CL(W),其中：直射冷负荷CL=FzCzDj,maxCcl式中Fz-窗玻璃的直射面积，m人2；Cz-窗玻璃的综合遮挡系数；Dj,max-日射得热因数的最大值，W/m人2;Ccl-冷负荷系数。散射冷负荷CL=FsCzDj,maxCcl式中Fs-窗玻璃的散射面积，口人2。传热冷负荷CL=FK(tl-tn)。5.3冷负荷计算使用鸿业冷负荷计算软件对各个房间进行冷、湿负荷计算。由于篇幅有限，附录1只列出

9、101教室的逐时负荷构成。下表列出同层面负荷最大出现时刻的各个房间负荷数据。房间号空调面积(m2)人数(人)负荷最大时刻房间内冷负荷(W)房间湿负荷(kg/h)新风量(ms/h)新风冷负荷(W)总冷负荷(W)101教室43.23016点65512.910750806114611102教室43.23016点65512.910750806114611103电脑房82.76016点133805.82115001612229501104控制室21.6216点17540.209505372291105教室97.26815点144746.59717001827132745106休息室21.61515点33

10、161.45537540307347107接待室27.11816点37091.74645048368546109男厕21.6415点12470.68412012902537走道及门厅125.61216点66692.05324025799249一层小计483.823916点5765124.385593563787121438201办公室21.6314点12070.304909672174202办公室21.6314点12070.304909672174203办公室21.6314点12070.304909672174205会议室61.13015点55803.041600644912028206藏书室

11、21.629点12260.203606451871207设备库21.6213点12300.203606451875208办公室32.4513点15480.50715016123161209办公室21.6313点12360.304909672203房间号房间内房间空调面人数负荷最冷负荷沖岛洁新风量新风总冷负积(m2)(人)大时刻冷负何(W)湿负何(kg/h)(ms/h)冷负荷(W)荷(W)210办公室21.6313点12360.304909672203211办公室21.6313点12360.304909672203212办公室21.6313点16320.304909672600213女厕21.6

12、414点15560.68412012902846二层走道86.0816点27500.81116017204470二层小计417.17514点240587.88118702009744156301会议室43.22015点40722.02740042998371302休息室21.6314点13980.304909672365303控制室21.6214点12890.203606451934304活动室104.36010点1300310.26712001289725901305办公室32.4513点19010.50715016123513306办公室43.2613点26450.608180193545

13、79307办公室43.2613点30420.60818019354976308男厕21.6413点16920.68412012902982三层走道86.0816点39561.36916017205676三层小计417.111414点3299817.89225402730060297全楼总计131842811470750.158103452911842258916系统方案及风量的确定一层房间空间大，人员密集，冷负荷密度大，室内热湿比小。选择一次回风的定风量单风道全空气系统。为节约能源和资投，只进行单参数的露点送风。二、三楼人房间较小，选择风机盘管加新风系统，新风处理到同室内点等焓的状态，然后同风

14、机盘管的送风混合后送入室内。6.1全空气系统的空气处理过程一层全热冷负荷为57.651kW，人体的散发的湿负荷为6.77g/s(24.385kg/h)。热湿比8516,查焓湿图得送风温度为17.4C。送、回风点的焓值分别为h=46.18kJ/kg,h=58.85kJ/kg。焓差12.67kJ/kg。sn总送风量=3600*冷负荷/焓差=16381kg/h(13651m3/h)。总新风量为5935nt/h,新风比43.5%,回风量为7716m/ho混合点干球温度30.3C,湿球温度24.2C,焓值h=73.5kJ/kg。由于新风比很大，一层在某些部位应设排风系统，本设计说明书中暂不涉及。6.2风

15、机盘管加新风系统的空气处理过程考虑到卫生和能效，选择处理后的新风和风机盘管处理过的空气混合后送入室内的方案。采用新风不负担室内负荷的方式，即将送入室内的新风处理到90%相对湿度的室内等焓点1(见焓湿图)。即h58.85kJ/kg，干球温度为T21.46C。XX下面以201为例计算风机盘管的处理状态和风量,201房间在下午14点出现最大负荷，此时参数为：全热1207W,湿负荷304g/h。取新风量为90nt/h,分析空气处理过程。室内的热湿比为14293kJ/kg取送风温差为8C,室内状态点沿热湿比下降到268=18C即为送风状态点S。hs=48.8kJ/kg焓差10.05kJ/kg(送风温差也

16、可按混合点相对湿度90%选取，本例选择先确定送风湿差，后效合相对湿度的方法总送风量=3600*冷负荷/焓差=432kg/h(360n/h)。风机盘管送风量=总送风量一新风量=270m3/h(276kg/h)。风机盘管空气出口温度为16.8C，可以处理。风机盘管的冷量即为房间的冷负荷1.207kw。由于没有找到给出显热比(SHF)的风机盘管样本，暂不对风机盘管处理的热湿比进行效合。二层和三层各个房间的送风状态及送风量列于下表：最大负房间内送风送风点风机盘管风机盘管新风量总送房间名称荷出现冷负荷温差焓焓差送风温度送风量(m3/h)风量时刻(W)(C)(kJ/kg)(kJ/kg)(C)(m3/h)(

17、m3/h)201办公室14点1207848.810.0516.827090360202办公室14点1207848.810.0516.827090360203办公室14点1207848.810.0516.827090360204办公室14点1207848.810.0516.827090360205会议室15点5657845.5513.314.96766001276206藏书室9点1593750.97.9518.754160601207设备库13点1252750.688.1718.640060460208办公室13点1604848.2210.6316.3303150453209办公室13点1292

18、848.949.911730190391210办公室13点1292848.949.911730190391211办公室13点1292848.949.911730190391212办公室13点1699849.399.4617.344990539213女厕14点1556846.8811.9716.5270120390二层走道16点3008848.6510.217.2725160885二层小计14点24058一一一一534818707218301会议室15点4095846.1612.6915.6568400968302休息室14点1398849.099.7617.134090430303控制室14点

19、1289750.718.1418.641560475304活动室10点13261845.3913.4615.6175612002956305办公室13点1972848.7510.116.8436150586306办公室13点2778849.089.7717.1673180853307办公室13点3186849.39.5517.28211801001308男厕13点1699847.2311.6216.7319120439三层走道16点4176848.110.7517.510051601165三层小计14点32998一一一633225408872注：对于304活动室，由于湿负荷太大，降低湿度要求来

20、确定送风状态。7空调设备的选型及布置7.1全空气系统7.1.1各房间风量确定及风口的选型按负荷计算各房间风量，确定风口数量及尺寸。送风选择四面吹方形散流器。回风选择单层百叶回风口。送风散流器吼部风速取33.5m/s，回风百叶风口风速取45m/s。卫生间不回风。按房间大小及形状布置风口（见图纸）。按各房间负荷出现最大时刻选型，列于下表：房间号101102103104105106107109走道总计负荷（W）6551655113380175414474331637091247666957651送风量（m3/h）1551155131684153427785878295157913649送风口数（个）

21、44828241538送风口型（cm）18*1818*1818*1814*1420*2018*1814*1416*1616*16吼部风速（m/s）3.323.323.402.942.973.373.113.203.43回风量血/h）8768761790234193644449608927544回风口数（个）22414110217回风口型（cm）10*3010*3010*308*2010*3010*3010*30一10*30吼部风速（m/s）4.064.064.144.064.484.114.59-4.13注：口型指吼部尺寸。7.1.2送、回风管的布置和管径的确定风管用镀锌钢板制作，用带玻璃布铝

22、箔防潮层的离心玻璃棉板材（容量为48kg/m3）保温，保温层厚度6=30mm。按房间的空间结构布置送回风管的走向（见图纸），并计算各管段的风量。吊顶中留给空调的高度约为1050mm。由于建筑空间的局限，回风管干管安置在送风干管上部。根据教室内允许噪声的要求，风管干管流速取56.5m/s，支管取34.5m/s来确定管径（见图纸）。7.1.3最不利管路的压力损失绘制全空气系统最不利环路的轴测图，标出各段标号、长度、流量、管径。镀锌钢板粗糙度K取0.15。列表计算压力损失（见附2）7，以来决定空气处理机组的余静压。相关计算公式及依据如下：当量管径二2*管宽*管高/（管宽+管高）；流速二秒流量/管宽/

23、管高*1000000；单位长度沿程阻力由流速，管径，K查设计手册阻力线图;沿程阻力二管段长度*单位长度沿程阻力;局部阻力系数根据局部管件的形状查设计手册;动压二流速人2*1.2/2；局部阻力二局部阻力系数*动压;总阻力二沿程阻力+局部阻力。办公楼空调制冷系统设计计算书 -办公楼空调制冷系统设计计算书- #-计算得沿程阻力为59.98Pa,局部阻力为143.30Pa。取法兰，软接头等其它阻力约50Pa,则组合式空气处理机组的余静压应为250Pa。7.1.4全空气系统空调机组的选型全空气系统的总送风量为13651m3/h。总冷量为：1.1*(房间内的冷负荷+新风冷负荷)=1.1*121.438=1

24、33.6kW根据“清华同方”组合式空调机组样本选型，选择ZKW15-JT-Z6额定风量15000m/h,左式，六排管额定冷量94.4kW,按新、回风混合温度为30.3C,进水温度7C进行修正，冷量为145.4kW风量和冷量分别有9%,和8%的富余量。机组取混合段+板粗过滤+袋中过滤+表冷段+垂直风机段的组合形式。机组全长3040mm。宽X高=1660mmX1510mm。风口尺寸及定位尺寸见图纸。7.2风机盘管加新风系统7.2.1各房间风机盘管的选型选用卧式暗装风机盘管，因各房间所需处理的热湿比不同，实际选型中不可能配齐所有满足湿度要求的风机盘管。所以参考某厂家产品样本，主要通过冷量对风机盘管进

25、行选型。吊顶中留给空调的高度约为650mm。风机盘管名义风量(ms/h)额定冷量(W)个数咼度(mm)出风口尺寸(mm)所用房间FP-2.5250158014246130*430201204,206,207,209211,213二层走道*2,302,303FP-3.5350203010246130*480205*2,208,212,301*2,305,三层走道*2,308FP-550030902246130*580306,307FP-10100058402246130*880304*2注：以上机外余压都为20Pa。7.2.2风管的布置和管径确定选择方型四面吹散流器作为送风口、单层回风百叶作为回

26、风口。统计如下:风机盘管名义风量送风口送风口同类送风回风口规同类回风备注(m3/h)个数规格口总数格口总数FP-2.5250214*1444450*15014FP-3.5350216*1620500*15010FP-5500414*1444600*1502FP-101000414*1444900*1502各个房间安装独立的风机盘管，负荷大的房间安装2个。新风管干管布置在走道中，新风支管在风机盘管的第一个出风口前与风管汇合。以新风干管风速取46m/s，房间中管道取风速为23m/s,来确定管径。走道中风机盘管安置在新风干管下面，房间内的风机盘管与新风管同标高。具体定位尺寸见图纸。7.2.3新风机组

27、的选型二层新风量为1870m3/h,新风所需冷量20097W。根据某厂样本选择BFD2DX吊顶式变风量系统作为新风处理机组。额定风量为2000m3/h,额定冷量25060W,风量和冷量分别有6.5%,20%的余量。机外余压180Pa。三层新风量为2540m3/h,新风所需冷量为27300W。根据样本选择BFD-2.5DX型。额定风量2500,额定冷量31320W,风量比较接近，冷量富余13%。机外余压200Pa。以上两机安置在走道西边的尽头，机组选择上出风型(即BFP-DIII型)，以便在干管下布置走道中的风机盘管。机组高度都为650mm,与吊顶式空余的高度正好相当,风口和定位尺寸见图纸。8水

28、系统的设计8.1水系统方案的确定水系统选择闭式等温变流量的形式,利用集水器和分水器之间的压差旁通阀调节负荷。冷冻水从制冷机组出来后进入分水器后分三路,分别为一楼组合式空调机组,二、三楼新风机组,二、三楼风机盘管。集分器回水后再由冷冻水泵泵入冷冻机组的蒸发器。冷冻水泵前连接膨胀水箱。新风机组和风机盘管选择垂直异程,水平同程的供回水方式。同层面的风机盘管水管从南向房间到北向房间绕一个回路同程设置。8.2管路的布置和管径的确定根据二、三层风机盘管布置,连接风机盘管的供、回、凝水管路(见图纸)。冷冻水供回水管DN50时采用镀锌钢管；50时采用无缝钢管。空调凝结水管采用UPVC管。按冷冻水供回水7/12

29、C计算流量，水泵压出口流速取2.43.6m/s,吸入口取1.22.1m/s主干管流速取1.24.5m/s,一般管道取1.53m/s，闭式系统选表面当量绝对粗糙度K=0.2mm，确定主要管段流量、流速、管径。相关公式及依据如下：冷量(W)二1.1*实际冷负荷(W);1W二0.86kcal/h;流量(kg/s)二冷量(kcal/h)/3600(s/h)/5(C);流速(m/s)二4*流量(kg/s)/0.001/3.14/管径(mm)人2;比摩阻(Pa/m)根据K流速、管径查设计手册水力计算表。凝结水管径按下表选取：冷量(W)W7KwW7.117.6KwW17.7100KwW101176Kw凝水管

30、径DN20mm25mm32mm40mm各主要管段冷冻水管及凝水管管径确定列于下表：管段名称冷量流量(kg/s)管径DN(mm)流速(m/s)比摩阻(Pa/m)凝水管DN(mm)备注(W)(kcal/h)水泵吸入主干管25000021500011.941001.5276水泵压出主干管25000021500011.94802.4907组合式空调箱水管1336001148966.38801.327340管径按表冷器选2F,3F新风机干管2F,3F风机盘管2F新风机3F新风机2F风机盘管干管3F风机盘管干管FP-2.5风机盘管FP-3风机盘管FP-5风机盘管FP-10风机盘管5200062762220

31、00300002646436298158020303090584044720539751892025800227593121613591746265750222.483.001.051.431.261.730.080.100.150.28405032323240151515152.01.51.31.81.61.40.40.50.81.6152362178414811176757244371911349632323232323220202020实际渐缩到DN15实际渐缩到DN15按额定冷量计算按额定冷量计算按额定冷量计算按额定冷量计算注：1.风机盘管干管冷量按最大负荷*1.1计算。2.风机盘管供

32、水环路管径由大到小渐缩，回水环路由小到大渐扩，流速控制在2m/s以内计算。篇幅有限，这里不再列出。8.3水管保温层厚度的确定冷冻水管及冷凝水管都采用泡沫塑料保温材料=0.034w/mK)按下列公式计算保温层厚度：8+=1+丄do+6九2,d+26,ln0丿丿式中t空气干球温度，以最热有室外空气平均温度计算，。C;tn管道或设备内介质的温度,c；tw保温层表面温度，比最热月室外空气的平均温度高2C左右，C;a空气与保温层外表面的表面传热系数，一般取5.8W/(m2K);6保温层厚度，m；入一保温材料的热导率，W/(mK);d0圆形设备或管道外径，m。按上式代入本工程数据：28.6-11d,d+2

33、6,n=1+5.8亠+6ln28.6-26.60.03412丿d丿由于上式为超越方程，使用数学计算软件Matlab对其数值求解，按供水管、回水管、冷凝水管tn分别取7C、12C、20C来计算，绘出不同温度下的d05的曲线。由于实际当中保温材料厚度是有规格的，所以实际选用要取整。根据曲线，下表列出不同水管保温层厚度的建议取值(精确到1mm)：f保温层公称(mm)DN15DN20DN25DN32DN40DN50DN80DN100水厚度触，久管类型外径仙）21.326.833.542.34857*89*108*冷冻供（7C计算）3233353738394244冷冻回（12C计算）2527282930

34、313334凝水管（20C计算）1414151516161717*此类为无缝钢管。8.4水环路阻力损失的计算由于水系统垂直异程，水平同程，选择三层的一条主计算环路进行水力计算。绘制计算环路的轴测图，标出各段标号、长度、流量、管径，列表计算沿程和局部损失（见附3）7，以来决定所需水泵的扬程。计算得管道沿程阻力和局部阻力约为226kPa,取蒸发器阻力50kPa,风机盘管阻力取30kPa,集水器，分水器及其它阻力取lOkPa。总阻力约为316kPa。9制冷机组的选型全楼室内冷负荷和新风负荷总计225891W。考虑机组本身和介质在泵、风机、管道中升温及泄露的损失，取1.1系数，制冷系统总制冷量取250kW。取冷冻水进出口温度为12C、7C时，冷冻水流量为11.94kg/s（43T/h）。取冷却塔排走热量为制冷机负荷的1.3倍，冷凝器的负荷约为325kW（280kcal/h）。取冷却塔进水35C、出水30C，温差5C。则冷却水流量为=15.56kg/s(56T/h)。280kcal/hxlOOOcal/kcal36OOs/hx5C根据德国“能博士”家用/商用中央空调样本选型，选择水冷半封闭螺杆式冷水机组。型号为NBSW270S,配置如下：电源：380350名义冷量：270kW能量调节：5075100