贵阳市某大学培训综合楼空调及防排烟设计

XXXXXX大学

本科生毕业设计说明书

题目：贵阳市某大学培训综合楼空

调及防排烟设计

学生姓名：XXX

专业：建筑环境与设备工程

班级：建环10-2班

贵阳市某大学培训综合楼空调及防排烟设计

摘要

本设计为贵阳市某大学培训综合楼空调及防排烟工程，该工程地下一层为车库及设

备用房，地上十一层，主要功能为报告厅、培训接待、展示、办公用房为一体的综合服

务建筑综合建筑，空调面积为9889.3n?,建筑总层高为48.4m,总建筑面积为18562m2。

此次设计的内容主要包括：通过对建筑功能划分和使用要求，对办公、展厅、会议

室等房间的空调及通风设计；冷冻机房冷热源及水系统设计；地下室、设备机房、车库

通风作防排烟设计；消防电梯前室和楼梯间前室进行加压送风系统设计。结合房间的功

能与用途，确定各房间的空调设计方案；查找工程所在地的气象设计参数和相关的设计

标准。在设计过程中，寻找各厂家的空调设备的样本，了解本专业的科技水平，并遵循

暖通空调设计的一般过程及所需遵守的法规，根据计算结果绘制相关工程图纸，并完成

概预算。对设计过程进行分析，总结遇到的主要问题与设计工程中的实际问题。

关键词：负荷计算、防排烟、冷热源、机械加压送风

2

Abstract

ThisprojectisthedesignoftheHVACengineeringofauniversitytrainingintegrated

buildinginGuiyangCity.Thegroundfloorofthisbuildingisthegarageandequipmentroom.

Andthereareelevenfloorsabovewhichmainlyincludethelectureroom,trainingand

receptionroom,exhibitionroomandbusinessoffices.Theoverallfloorageofthisbuildingis

about18562m2,theheightisabout48.4mandtheair-conditionedareaisabout9889.3m2.

Themaincontentinthisdesignincludesthat:theairconditioningandventilatingdesignof

office,exhibitionrooms,meetingrooms,baseatthedifferentfunctionsandpartitionsofthe

building;thedesignofCooling&HeatingResourceinequipmentroomandairconditioning

watersystem;theventilatingandsmokepreventing&exhaustingsystemdesignofthe

undergroundroomsandparkinginthebuilding;thepressurizationairsupplysystemof

antechamberandstairwell.Choosethedesignstandardandthealternativesoftheproject

basedonthepreliminaryanalysisandsearchthelocaldesignparametersanddesignstandard.

SearchtheproductsofHVACmanufacturersandtobefamiliarwiththeup-to-datetechnology

ofOHVACindustryandcomplywiththelawsandcodesofthecountrythroughoutthe

designprocess.Performthedrawingofthisprojectwiththeresultsofthecalculatingand

finishtheeconomicbudget.Analyzethedesignresultsandthedesignparameters,discussthe

mainproblemsthatencounterinthedesignprocess,ansumthedesignprocess.

Keywords:LoadCalculate,SmokePrevent&exhaust,Cooling&HeatingResource,Mechanical

airsupplypressure

3

目录

摘要....................................................................2

Abstract...................................................................................................................................................3

第一章引言.............................................................10

第二章设计参数..........................................................11

2.1工程概况.........................................................11

2.2设计计算参数.....................................................11

2.2.1室外气象参数................................................11

2.2.2室内设计参数................................................12

2.2.3围护结构计算参数............................................12

第三章负荷计算..........................................................13

3.1夏季冷负荷计算...................................................13

3.1.1围护结构冷负荷计算..........................................13

3.1.2透过玻璃窗日射得热引起的冷负荷..............................16

3.1.3室内热源散热引起的冷负荷....................................17

3.1.4照明散热形成的冷负荷........................................19

3.1.5人体散热形成的冷负荷........................................20

3.1.6湿负荷计算.................................................21

3.1.7各分项逐时冷负荷汇总........................................22

第四章方案设计..........................................................23

4.1空调方案比案.....................................................23

4.1.1风机盘管加新风.............................................23

4

4.1.2全空气式空调系统...........................................24

4.1.3冷剂式空调系统.............................................24

4.2冷热源方案比较...................................................25

4.2.1螺杆式冷水机组与热水锅炉相结合..............................25

4.2.2风冷热泵机组...............................................25

4.3方案确定.........................................................25

第五章空气处理过程及设备选型............................................27

5.1夏季送风状态和送风量的确定.......................................27

5.2冬季送风状态和送风量.............................................28

5.3新风量的计算选型.................................................29

5.3.1.1风机盘管加新风空调系统的空气处理过程..................29

5.3.2风机盘管的计算选型.........................................31

5.3.3风机盘管加新风系统布置......................................32

5.3.3.1风机盘管的布置.......................................32

53.3.2新风机组的布置........................................33

5.4一次回风空调系统的空气处理过程...................................33

5.4.1全空气一次回风系统的计算....................................34

第六章空气区的气流组织和风管系统........................................36

6.1气流组织的基本要求...............................................36

6.1.1舒适性空调气流组织基本要求..................................36

6.1.2送风口与回风口风速要求......................................36

6.2散流器的布置原则.................................................37

6.3送风口的计算.....................................................38

5

6.3.1散流器送风气流设计..........................................38

6.3.2侧面送风的计算.............................................40

第七章水力计算..........................................................42

7.1空调风系统管路的水力计算.........................................42

7.1.1风管设计...................................................42

7.1.1.1风道的类型............................................42

7.1.1.2风道材料..............................................42

7.1.1.3风系统设计要求........................................42

7.1.2风系统水力计算方法.........................................43

7.1.3相关计算公式...............................................45

7.1.4风系统水力计算举例.........................................45

7.2水系统管路的水力计算.............................................47

7.2.1设计原则...................................................47

7.2.2水系统的比较选择...........................................47

7.2.3水系统的水力计算...........................................48

7.2.4水管水力计算举例...........................................49

7.3凝水管系统的设计.................................................49

第八章空调设备选型......................................................51

8.1制冷机组的选择...................................................51

8.2热水锅炉.........................................................53

8.3冷冻水系统.......................................................54

8.3.1冷冻水泵选型计算............................................54

8.3.1.1流量..................................................54

6

8.3.1.2扬程..................................................54

8.4冷却水系统.......................................................55

8.4.1冷却水泵选型计算...........................................55

8.4.1.1流量..................................................55

8.4.1.2扬程..................................................55

8.4.2冷却塔的选择计算...........................................56

8.4.2.1冷却塔的水量计算:.....................................56

8.4.2.2冷却塔的布置..........................................57

8.4.3水系统附件的设计...........................................57

8.4.3.1补水泵计算............................................57

8.4.3.2软化水设备............................................58

8.4.3.3集水器和分水器........................................58

8.4.3.4除污器................................................59

第九章通风与防排烟系统设计..............................................60

9.1概述.............................................................60

9.2通风与防排烟系统相关规定.........................................60

9.2.1防排烟系统..................................................60

9.3通风系统.........................................................61

9.4地下一层的通风与防排烟系统设计...................................61

9.4.1地下一层概况...............................................61

9.4.2各功能区送风量和排风量及排烟量的计算........................62

9.4.3锅炉房.....................................................62

9.4.3.1空调机房..............................................62

7

9.43.2发电机房.............................................62

9.43.3消防水泵房...........................................64

9.4.3.4配电房...............................................64

9.4.3.5车库.................................................64

9.5合用前室的防排烟设计.............................................64

9.5.1加压送风量的确定...........................................65

9.5.2送风口及风机的选择计算......................................67

9.6走廊的排烟设计...................................................68

9.6.1相关规定及排烟方式确定......................................68

9.6.2走道排烟量的计算...........................................69

9.7卫生间排风系统设计...............................................69

9.8大会议室的排烟...................................................69

9.9其他.............................................................69

第十章管道的消声、保温及防腐............................................70

10.1消声与隔声设计..................................................70

10.1.1空调系统中消声设计.........................................70

10.1.2机组及设备的减震...........................................71

10.1.3管道减震..................................................71

10.2管道保温设计...................................................71

10.2.1保温材料选择原则........................................71

10.2.2保温层厚度的选择..........................................72

第十一章工程概预算......................................................74

11.1工程概算........................................................74

8

11.1.1工程概算的意义.............................................74

11.1.2项目概算的内容.............................................74

11.1.3设备及安装工程概算.........................................77

11.2本工程的材料统计................................................78

参考文献.................................................................88

附表1冷负荷汇总表.......................................................90

附表2风系统和水系统水力计算表..........................................116

附表3外文文献..........................................................121

9

第一章引言

“建筑环境”指的是特定建筑空间内部围绕人的生存与发展所必需的全部物质世界,

反映人、建筑和自然环境三者之间关系，为人类创造更好的舒适环境提供了依据。

建筑环境的基本控制方法是运用供暖、通风或空气调节技术来消除室内环境中污染

物，从面满足室内空气质量的要求，进而建立具有特定使用功能人造环境。

供暖：通过向室内供给热量，使室内保持一定的温度，以满足生活条件或工作条件

的技术；

通风：采用自然或机械方法使室外新鲜空气没有阻碍，可以穿过，到达房间或密封

的环境内，或将室内污浊空气排向室外，以达到卫生、安全等适宜空气环境的要求的技

术；

空气调节；用采用各种设备对空气调节介质按需进行加热、加湿、冷却、除湿、过

滤及消声等处人为的方法处理室内空气的温度、湿度、洁净度和气流速度的技术，从而

实现对该空间空气温湿度及其他环境参数的调节和控制，满足生产、生活需求。

今天，作为一门应用性学科，供暖通风肩负着：遵循“以人为本”的宗旨，采用科

学的环境控制技术，为人类创建一种健康、舒适而又富有效率的建筑环境，从而满足人

们在生活、工作及其他活动中对室内环境品要求的宗旨。

10

第二章设计参数

2.1工程概况

本工程位于贵州省贵阳市。该建筑地上十一层、地下一层。其地上建筑面积为

15239m2,主要功能为报告厅、培训接待、展示、办公用房为一体的综合服务建筑用房;

地下一层建筑面积为3322m2,作为车库及设备用房。总建筑面积为18562m2、总空调面

积约为9889m2。

2.2设计计算参数

2.2.1室外气象参数

1、夏季：

室外干球温度：30.1℃

室外湿球温度：23℃

室外平均风速：2.0m/s

大气压：897.90hPa

2、冬季:

空调计算温度：-2.5℃

室外平均风速：2.6m/s

主导风向：NE

大气压：897.50hPa

注：参考《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB50736-2012

11

2.2.2室内设计参数

表2.1室内设计参数

夏季冬季新风标准噪声标准

房间名称

温度°C相对湿度％温度℃相对湿度％m3/h.人dB(A)

办公室2550-6020503040

会议室2550-6020502040

实训教室2550-6020502045-55

展厅2550-6020502045-55

客栈2550-6020503040

其他2550-6020503045-55

2.2.3围护结构计算参数

表2.2围护结构传热系数

围护结构传热系数W/n?°C

外墙0.84

外窗2.46

楼板0.96

内墙1.81

内门3.35

地面0.56

屋面0.7

12

第三章负荷计算

3.1夏季冷负荷计算

本设计中利用冷负荷系数法逐时计算空调冷负荷。

3.1.1围护结构冷负荷计算

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，外墙和屋面瞬变传热引起的逐时冷负荷可按下式计

算：

CL=KF&TNS”式⑴)

式中：CL——外墙和屋面瞬变传热引起的逐时冷负荷，W；

F——外墙和屋面的面积，m2；

K——外墙和屋面的传热系数，W/m2•℃；

入一夏季空气调节室内计算温度，°C；

一广州地区的气象条件为依据计算出的外墙和屋面冷负荷计算温度的逐时

wl

值(°C),根据外墙和屋顶的不同类型分别在文献⑵中续表20.3-1中查取。

不同地区和不同情况应按下式进行修正：

九=(g+6次「"式

式中：％——地区修正系数，由参考文献⑵中续表20.3-1中查取；td=—4

ka——不同外表面换热系数修正系数，由参考文献川中表3-7中查取ka=L06、；

kp——不同外表面颜色系数修正系数，参考文献川中表3-8中查取kp=0.94o

以二楼一号民俗民间文化展示厅为例计算负荷

13

表3.1北外墙瞬变传热引起的冷负荷

时间8:009:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:0019:0020:00

t\vl333435353636363636363636.236.5

-4-4-4-4-4-4-4-4-4-4-4-4-4

ka0.980.980.980.980.980.980.980.980.980.980.980.980.98

50.940.940.940.940.940.940.940.940.940.940.940.940.94

twl26.7127.6428.5628.5629.4829.4829.4829.4829.4829.4829.4829.6629.94

lNx25252525252525252525252525

At1.712.643.563.564.484.484.484.484.484.484.484.664.94

K0.840.840.840.840.840.840.840.840.840.840.840.840.84

F17.4817.4817.4817.4817.4817.4817.4817.4817.4817.4817.4817.4817.48

CL25.1838.7052.2352.2365.7665.7665.7665.7665.7665.7665.7668.4672.52

2、内维护结构冷负荷

当空调房间的温度与相邻非空调房间的温度大于3℃时,要考虑由内维护结构的温差

传热对空调房间形成的瞬时冷负荷，可按如下传热公式计算：

CL=KF(tk-tNx)[1]式(3.3)

式中：F——内维护结构的传热面积，m2；

K——内维护结构的传热系数，W/(m2•℃)；

tNx——室内计算温度，°C；

小——邻室计算平均温度温度，℃。

其中计算式如下：

[1]

tls=twp一△九S式(3.4)

14

式中：twp一夏季空调房间室外计算日平均温度，°C；

△加——邻室计算平均温度与夏季空气调节室外计算日平均温度的差值，°C；

表3.2内维护结构冷负荷

时间8:009:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:0019:0020:00

,wp30.130.130.130.130.130.130.130.130.130.130.130.130.1

Atls5.005.005.005.005.005.005.005.005.005.005.005.005.00

%35.135.135.135.135.135.135.135.135.135.135.135.135.1

tNx25252525252525252525252525

K1.811.811.811.811.811.811.811.811.811.811.811.811.81

F51.4851.4851.4851.4851.4851.4851.4851.4851.4851.4851.4851.4851.48

CL465.89465.89465.89465.89465.89465.89465.89465.89465.89465.89465.89465.89465.89

3、外玻璃窗瞬变传热引起的冷负荷

在室内外温差的作用下，玻璃窗瞬变热形成的冷负荷可按下式计算：

CL=CwKwFw(twi+t<i-te)I1]式(3.5)

式中：Fw——外玻璃窗面积，n?；

Kw——玻璃的传热系数，W/(m2•℃)；

切——玻璃窗的冷负荷温度逐时值，℃,在参考文献川中附录13中查得；

tNx——室内设计温度，℃；

a----玻璃窗的传热系数的修正值，在参考文献川附录12中查得金属窗框，80%

玻璃，双层窗为1.2；

h——地区修正系数，℃，在参考文献⑶中附录9中查得；

15

表3.3北外玻璃窗瞬变传热引起的冷负荷

时间8:009:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:0019:0020:00

t\vl26.927.92929.930.831.531.932.232.23231.630.829.9

td3333333333333

twl+td29.930.93232.933.834.534.935.235.23534.633.832.9

lNx25252525252525252525252525

CWKW2.952.952.952.952.952.952.952.952.952.952.952.952.95

Fw97.9297.9297.9297.9297.9297.9297.9297.9297.9297.9297.9297.9297.92

CL1415.431704.302022.052282.032542.002744.212859.752946.412946.412888.642773.092542.2282.

3.1.2透过玻璃窗日射得热引起的冷负荷

透过玻璃窗进入室内的日射得热形成的逐时冷负荷按下式计算：

CL=CaFwCsCiDi.maxCLQ⑴式（3.6）

式中以一有效面积系数，由文献口］附录19查的；

Fw——窗口面积；

Cs——窗玻璃的遮阳系数，由文献山附录17查的；

C——窗玻璃的内遮阳系数，由文献⑴附录18查的；

D3-最大日射得热因数；

——窗玻璃的冷负荷系数。由文献川附录20至附录23查的。

其中有效面积系数C，，=0.85,C，=0.7,C=o.5；值按南北区划分而不同。南北区

划分的标准为：建筑地点在北纬40°的地区为南区。

16

表3.4透过玻璃窗日射得热引起的冷负荷

时间8:009:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:0019:0020:00

CLQ0.70.720.770.820.850.840.810.780.770.750.560.180.17

%max122122122122122122122122122122122122122

Ca0.750.750.750.750.750.750.750.750.750.750.750.750.75

Cgs0.350.350.350.350.350.350.350.350.350.350.350.350.35

Fw97.9297.9297.9297.9297.9297.9297.9297.9297.9297.9297.9297.9297.92

CL2195.122257.842414.632571.432665.502634.152540.072445.992414.632351.921756.10564.46533.10

3.13室内热源散热引起的冷负荷

设备和用具显热形成的冷负荷按下式计算：

CL=QSCLQW式（3.7）

式中CL——设备和用户显热形成的冷负荷，W；

——设备和用具的实际显热散热量，W；

[1]

CLQ——设备和用具的实际显热冷负荷系数，可由文献附录2-20、20-21查得,

如果空调系统不连续运行，则Go=i.o。

设备和用具的实际显热散热量Qs按下列情况计算：

1、电动设备，当工艺设备和电动机都在室内时

Q,=1000〃I〃2〃3N/〃式（3.8）

当工艺设备在室内，而电动机不在室内

0,=1000〃]〃2〃3%式（3.9）

当工艺设备不在室内，而只有电动机在室内时

Q,=1000〃]〃2〃3"一~N式（3.10）

7

17

式中N——电动设备的安装功率kW；

7——电动机效率，可由产品样本查，Y系列电动见文献川表2-11。

勺——利用系数，电动最大实效功率与安装功率之比，一般取0.7-0.9。

%——电机负荷系数，电机每小时平均实数耗功率与机器设计时最大实数功率

之比，精密机床可取0.15-0.40,普通机床取0.5左右。

%——同时使用系数，电机同时使用安装功率与总安装功率之比，一般取

0.5-0.8。

2、电热设备散热量

对无保温密闭罩，按下式计算：

=1000〃I〃2〃3%N川式(3.11)

式中知——考虑排风带走热量的系数，一般取0.5,其他符号同前。

3、电子设备

计算公式同(3-17)其中〃2的值根据使用情况而定，计算机取L0,一般仪表取0.5-0.9。

表3.5室内热源散热引起的冷负荷

时间8:009:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:0019:0020:00

si7777777777777

pa,l65656565656565656565656565

qi455455455455455455455455455455455455455

s27777777777777

pa,270707070707070707070707070

q2490490490490490490490490490490490490490

18

续表

S3i111111111111

pa,3215215215215215215215215215215215215215

q3215215215215215215215215215215215215215

s41111111111111

pa,41100110011001100110011001100110011001100110011001100

q41100110011001100110011001100110011001100110011001100

q2260226022602260226022602260226022602260226022602260

3.1.4照明散热形成的冷负荷

特点：电压一定时，室内照明散热量不随时间变化，是稳定散热量，但以对流与辐

射两种方式散热，仍采用冷负荷系数。

白炽灯CL=\000NCLQ[i]式(3.12)

荧光灯CL=1000“I“2NC7Q[1]式(3.13)

式中CL——灯具散热形成的冷负荷，W；

N——灯具所需功率，kW；

——镇流器消耗功率系数，明装黄火灯的镇流器在空调房间内口寸，取

当暗装荧光灯镇流器装设在顶棚内时n!=1.0o

n2——灯罩隔热系数，当灯罩上部有孔，可利用自然通风散热于顶棚内时

112=0.5-0.6,无通风孔112=0.6-0.8；

CLQ——照明散热冷负荷系数，可由文献⑴附录2-22查得。

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表3.6照明散热形成的冷负荷

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CLQ0.690.860.890.90.910.910.920.930.940.950.950.50.5

nl1111111111111

n20.60.60.60.60.60.60.60.60.60.60.60.60.6

N8888888888888

CL3312412842724320436843684416446445124560456024002400

3.1.5人体散热形成的冷负荷

1、影响人体散热因系：性别、年龄、衣着、活动强度及周围环境条件（温、湿度等）。

2、特点：潜热量和对流热形成瞬时冷负荷，辐射形成滞后冷负荷，采用冷负荷系数

进行计算。

3、计算基础：为设计计算方便，以成年男子散热量为计算基础，对不同功能建筑物

中各类人员进行修正，引入群集系数，文献川表2-12给出数据。

4、人体显热散热引起的冷负荷计算式为

CL=n（pqsCi.Q⑴式（3.14）

式中CL——人体显热散热形成的冷负荷，W；

qs——不同室温和劳动性质成年男子显热散热量，W,见文献川表2-13；

n——室内全部人数；

（P——群集系数，见文献川表2-12；

CLQ——冷负荷系数，由文献⑴附录2-23查得。

注：人员密集的场所（影院、剧院、会堂等）由于人体对围护结构和室内物品的辐

射换热量相应减少，可取CLQ=LO。

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5、人体潜热散热引起的冷负荷计算式为：

Qt=(pniqi⑴式(3.15)

式中Qr——人体潜热形成的冷负荷，W;

,——不同室温和劳动性质成年男子潜热散热量，见文献发川表3-15；

表3.7人体散热形成的冷负荷

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