华北水利水电大学级设计说明书.docx

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华北水利水电大学级设计说明书

课程设计

题目:

北京市某办公楼中央空调设计

学院：

环境与市政工程学院

专业：

建筑环境与设备工程

姓名:

学号：

指导老师：

时间：

2013.6.10-2013.7.5

摘要

北京市某办公楼中央空调设计

摘要：

本设计为北京市某工商管理局办公楼中央空调设计，该建筑总建筑面积为3765㎡，总高度为18.2m，共五层，首层和五层高度为4.0m，其余层次高度均为3.4m。

北京市属于冬冷夏热地区,本建筑夏季最大总冷负荷为23.15KW，新风负荷为12.9kw。

根据负荷情况选取风机盘管进行安装施工，此机组夏季可满足冷负荷要求，同时也可以满足冬季供暖要求，新风机组和制冷机组可以放在各楼层的设备间，此外，风机盘管可以分散布置在各个房间，这样便宜维修和维护。

根据本建筑的特点，各个房间我们选取了独立新风加风机盘管的空调方式，此空调方式是由风机盘管承担室内所有冷负荷和新风的一部分湿负荷，而新风负荷由各层新风机组来承担，新风通过新风机组处理到与室内等焓值的状态，与风机盘管处理后的送风在室内混合，消除室内余热余湿。

利用风机盘管加新风可以制冷或者制热，同时可以保证比较好的卫生条件。

本工程设计冷冻水系统可以为风机盘管提供7℃冷水，风机盘管供回水温5℃，每层新风机组均置在设备间，由制冷机组提供冷水，地下车库、制冷机房和自备发电机房设计全面通风系统，各层卫生间做局部排风系统；楼梯间和走廊满足自然排烟条件，故不做防排烟系统。

在整个中央空调设计过程中，严格按照国家相关规范的规定，结合中央空调设计手册设计，依据民用建筑供暖通风与空气调节设计规范GB50736-2012结合采暖通风与空计规范采暖通风与空气调节设计规范GB50019-2003和公共建筑节能设计标准GB50189-2005，和实用供热空调设计手册，以节能、舒适、环保为原则，保证室内的温度、湿度、气流速度、洁净度进行设计。

以方便施工，效果明显进行全面设计。

关键词：

空调冷负荷、风机盘管加新风系统、新风机组、新风负荷、负荷计算、

第1章绪论

一、课程设计目的

本课程设计是继课程之后进行的。

它是深入学习和消化课程内容的重要环节，通过设计使学生初步掌握一般空调设计的基本方法和步骤。

同时具有运用设计资料，进行方案分析，计算和选择设备，绘制施工图等能力。

学生在设计中应密切结合自己的工程实际，独立思考，提倡互相讨论，但要避免抄袭，独立认真完成。

课程设计是工科大学生实践教学一个重要环节，是对学生在大学几年所学知识的全面检查。

可以培养学生独立工作、独立思考并运用已学的知识解决实际问题的能力，让学生在中央空调设计中有一个整体的认识。

二、主要设计内容

1．空调系统设计

房间冷负荷计算，系统冷负荷计算，送风量、排风量和新风量的计算；空调风系统、水系统的平面布置图和系统图的布置和绘制，空调风和水系统的水力计算，空气处理设备的选择和布置、空调末端设备和附属设备的选择和布置等。

2.空调系统形式

根据建筑特点和新风负荷，冷负荷讨论并决定空调形式，最终采取风机盘管加新风形式。

3.相关图纸和说明

4.设计说明书一份

第2章设计参数资料

2.1室外空气计算参数

由《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》（GB50736-2012）中国建筑工业出版社可以查得北京市的气象资料

地理位置:

北京市北纬39°48′东经116°28′海拔31.3m

统计年份1971---2000

年平均温度12.3℃

夏季大气压:

101.325Pa

夏季空气调节室外计算干球温度33.5℃

夏季空气调节室外计算湿球温度26.4℃

夏季通风室外湿球温度29.7℃

夏季室外平均风速2.1m/s

综合以上表格，室内设计参数定为26℃，相对湿度为50%，风速为0.25m/s。

2.3施工资料

该工程位于北京市，是某工商管理局办公楼中央空调设计综合性建筑。

每层均设有新风机组，新风机组提供新风。

整体建筑结构为现浇钢混凝土框架结构和玻璃墙。

根据《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》（GB50736-2012）中国建筑工业出版社P224y页，结合土建制图材料。

各项材料的传热系数如下：

1.部分外围护结构为Ⅱ型非承重砖墙结构外墙类型为11类，厚度240mm，墙体厚240mm，保温层厚90mm，传热系数为K=0.50W/（㎡·K）；

2.部分外围护结构为为玻璃幕墙，采用6mm厚空气层的中空低辐射玻璃的隐框玻璃幕墙，Cw=0.89，无内遮阳，

3.屋面选用Ⅱ型屋面，类型为7，砾砂外表层5mm，卷材防水层，水泥砾砂找平，预制钢筋混凝土

屋面板内粉刷，壁厚δ=75mmK=0.34W/（㎡·K）。

第3章空调负荷计算

3.1冷负荷理论根据

3.1.1房间冷负荷的构成

（1）通过围护结构逐时传入室内的热量；

（2）透过外窗进入室内的太阳辐射热量；

（3）人体散热量；

（4）照明散热量；

（5）设备散热量；

（6）其它室内散热量。

3.1.2房间湿负荷的构成

（1）人体散湿量；

（2）室内敞开水池表面散湿量；

（3）其它室内散湿量。

3.1.3.新风热负荷的构成

（1）不小于卫生标准规定人员所需要的最小新风量。

（2）补充室内燃烧和局部排风量

（3）保证房间的正压。

（4）不小于系统总送风量的10%。

3.2负荷计算

3.2.1.冷负荷主要计算公式

（1）外墙和屋面逐时传热冷负荷

冷负荷计算公式：

Qc（t）=AK[（）－tR]

其中Qc（t）——外墙或屋面传热冷负荷，W；

K——外墙或屋面传热系数，W/（㎡·K）；

——外墙或屋面逐时冷负荷计算温度，℃；

tR——空调室内计算温度，℃。

（2）玻璃幕墙和外窗逐时传热冷负荷

冷负荷计算公式：

Qc（t）=Cw·Kw·A（－tR）

其中Qc（t）——玻璃幕墙或外窗传热冷负荷，W；

Cw——窗框对传热系数修正值；

Kw——玻璃幕墙或外窗传热系数，W/（㎡·K）；

Aw——玻璃幕墙或外窗面积，㎡；

——外玻璃幕墙的冷负荷温度逐时值，℃；

tR——室内计算温度，℃；

（3）玻璃幕墙和外窗日射得热冷负荷

冷负荷计算公式：

Qc（t）=Aw·Cs·Ci·Dj，max·CLQ

其中Qc（t）——玻璃幕墙和外窗日射得热冷负荷，W；

Aw——玻璃幕墙和外窗面积，㎡；

Cs——玻璃遮阳系数；

Ci——内遮阳系数；

Dj，max——日射得热因数最大值；

CLQ——幕墙冷负荷系数；

（4）内墙传热冷负荷

冷负荷计算公式：

Qc（t）=Ki×Ai·（to.m＋△ta－tR）

其中Qc（t）——内墙传热冷负荷，W；

Ki——内维护结构传热系数，W/（㎡·K）；

Ai——内维护结构面积，㎡；

to.m——夏季空调室外计算日平均温度，℃；

△ta——附加温升，℃；

tR——室内计算温度，℃。

（5）人员散热冷负荷

显热散热冷负荷计算公式：

Qc（t）=qs·n·ψ·CLQ

其中Qc（t）——人体散热（包括显热和潜热）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，W；

n——室内全部人数；

ψ——群集系数；

CLQ——人体显热散热冷负荷系数。

（6）灯光散热冷负荷

冷负荷计算公式：

Qc（t）=1000·n1·n2·N·CLQ

其中Qc（t）——灯光散热冷负荷，W；

n1——镇流器消耗功率系数；

n2——灯罩隔热系数；

N——照明灯具所需功率，W；

CLQ——照明散热冷负荷系数。

（7）设备散热冷负荷（该建筑内一般均为电热设备散热）

冷负荷计算公式：

Qc（t）=1000·n1·n2·n3·n4·N·CLQ

其中Qc（t）——灯光散热冷负荷，W；

n1、n2——利用系数、电动机负荷系数；

n3、n4——同时利用系数、排风带走的热量系数；

N——设备的安装功率，Kw；

CLQ——设备显热散热冷负荷系数；

3.2.2冷负荷计算举例

取该建筑501房间为例，进行冷负荷计算。

501房间屋顶冷负荷

时间

10:

11:

12:

13:

14:

15:

16:

17:

18:

tc（τ）（℃）

41.6

41.2

40.8

40.5

40.2

39.9

39.8

39.9

40.1

40.4

tR（℃）

△t（℃）

15.6

15.2

14.8

14.5

14.2

13.9

13.8

13.9

14.1

14.4

K[W/（m2•℃）]

0.34

A（㎡）

43.98

Qc（τ）（W）

233.27

227.29

221.31

216.82

212.34

207.85

206.35

207.85

210.84

215.33

501房间西外墙冷负荷

时间

10:

11:

12:

13:

14:

15:

16:

17:

18:

tc（τ）（℃）

35.3

34.9

34.6

34.3

34.0

33.8

33.6

33.5

33.6

33.8

tR（℃）

△t（℃）

9.3

8.9

8.6

8.3

8.0

7.8

7.6

7.5

7.6

7.8

K[W/（m2•℃）]

0.46

A（㎡）

21.216

Qc（τ）（W）

90.76

86.86

83.93

81.00

78.07

76.12

74.17

73.20

74.17

76.12

501房间南外窗（南玻璃墙）瞬时传热冷负荷

时间

10:

11:

12:

13:

14:

15:

16:

17:

18:

tc（τ）（℃）

28.5

29.3

30.0

30.8

31.5

32.1

32.4

32.3

32.0

31.5

tR（℃）

△t（℃）

2.5

3.3

4.0

4.8

5.5

6.1

6.4

6.3

6.0

5.5

K[W/（m2•℃）]

2.7

A（㎡）

25.84

Qc（τ）（W）

174.42

230.2344

279.072

334.8864

383.724

425.5848

446.5152

439.5384

418.608

383.724

501房间北墙冷负荷

时间

10:

11:

12:

13:

14:

15:

16:

17:

18:

tc（τ）（℃）

31.0

30.8

30.6

30.5

30.4

30.5

30.7

30.8

31.0

tR（℃）

△t（℃）

5.0

4.8

4.6

4.5

4.4

4.5

4.7

4.8

5.0

K[W/（m2•℃）]

0.46

A（㎡）

26.248

Qc（τ）（W）

60.37

57.96

55.54

54.33

53.13

54.33

56.75

57.96

60.37

501房间南窗透入日射得热引起的冷负荷

时间

10:

11:

12:

13:

14:

15:

16:

17:

18:

CLQ

0.16

0.24

0.34

0.46

0.44

0.63

0.65

0.62

0.54

0.28

0.24

Djmax

312

Cc.s

0.89

25.84

Qc（τ）（W）

1148.04

1722.06

2439.59

3300.62

3157.11

4520.41

4663.91

4448.66

3874.64

2009.07

1722.06

501房间人员散热引起的冷负荷

时间

10:

11:

12:

13:

14:

15:

16:

17:

18:

CLQ

0.03

0.47

0.79

0.84

0.86

0.88

0.9

0.91

0.92

0.93

0.94

Qrt

134

0.96

Qc（τ）（W）

3.86

60.46

101.63

108.06

110.63

113.20

115.78

117.06

118.35

119.64

120.92

501房间照明散热形成冷负荷

时间

10:

11:

12:

13:

14:

15:

16:

17:

18:

CLQ

0.81

0.4

0.72

0.78

0.81

0.83

0.86

0.87

0.89

0.9

0.92

1.2

照明功率密度

43.98

483.78

Qc（τ）（W）

470.23

232.21

417.99

452.82

470.23

481.84

499.26

505.07

516.68

522.48

534.09

501房间设备散热形成的冷负荷

时间

10:

11:

12:

13:

14:

15:

16:

17:

18:

CLQ

0.01

0.78

0.91

0.93

0.94

0.95

0.96

0.97

电器功率密度

43.98

879.6

修正系数

1.0

Qc（τ）（W）

8.8

686.1

800.4

818.0

826.8

835.6

844.4

853.2

501房间各分项逐时冷负荷汇总表

时间

10:

11:

12:

13:

14:

15:

16:

17:

18:

屋顶负荷

233.27

227.29

221.31

216.82

212.34

207.85

206.35

207.85

210.84

215.33

西外墙负荷

90.76

86.86

83.93

81.00

78.07

76.12

74.17

73.20

74.17

76.12

南玻璃墙负荷

174.42

230.2344

279.072

334.8864

383.724

425.5848

446.5152

439.5384

418.608

383.724

北墙冷负荷

60.37

57.96

55.54

54.33

53.13

54.33

56.75

57.96

60.37

窗日射负荷

1148.04

1722.06

2439.59

3300.62

3157.11

4520.41

4663.91

4448.66

3874.64

2009.07

1722.06

人员负荷

3.86

60.46

101.63

108.06

110.63

113.20

115.78

117.06

118.35

119.64

120.92

照明负荷

470.23

232.21

417.99

452.82

470.23

481.84

499.26

505.07

516.68

522.48

534.09

设备负荷

8.8

686.1

800.4

818.0

826.8

835.6

844.4

853.2

总计

2189.8

3303.2

4399.5

5366.6

5292.1

6713.8

6903.5

6695.6

6140.2

4266.0

3965.8

501房间最大冷负荷出现在14:

00时，其值为6903.5W

其余各房间的楼负荷计算与之相同，计算表见附表各楼层冷负荷计算表。

2.2.4新风负荷计算如下

一楼新风负荷计算表

名称

室外空气焓值

室内空气焓值

空气密度

室内人数

每人所需新风量

总新风量

新风负荷

kJ/kg

kg/m³

个

m³/h

101房间

82.9

53.4

1.2

180

1770

102房间

180

1770

103房间

180

1770

104房间

180

1770

105房间

120

1180

106房间

885

107房间

885

108房间

180

1770

109房间

295

2.2.5空调系统形式

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比较全水系统，全空气系统，空气水系统，全空气系统的优缺点，并结合被建筑楼的特点，最终确定为空气水系统，并且采取空气水系统中的风机盘管加独立新风系统。

该酒店采用风机盘管加新风系统。

因为该办公楼房间类型繁多，各房间冷热负荷并不相同，可以个房间进行个别的调节。

每层设有新风机组，可以由同层的新风机组送入室内，和风机盘管一起满足室内的冷热负荷。

　风机盘管空调方式，这种方式风管小，可以降低房间层高，但维修工作量大，如果水管漏水或冷水管保温不好而产生凝结水，对线槽内的电线或其它接近楼地面的电器设备是一个威胁，因此要求确保管道安装质量。

风机盘管加新风系统占空间少，使用也较灵活，但空调设备产生的振动和噪音问题需要采取切实措施予以解决。

对于该系统所存在的缺点，可在设计当中根据具体的问题予以解决和弥补。

对于空间较大的房间（比如大厅和餐厅）如果设置风机盘管水系统的话会用到较多的末端设备，造成投资上的浪费，因此此类房间采用全空气系统。

第3章风机盘管选型计算

3.1风机盘管选型计算

1）空气处理方案及有关参数的查取

风机盘管的选型应根据风机盘管所能提供的显热和全热冷负荷能满足房间所需显热和全热负荷的原则选型。

风机盘管机组的选择都选用了中速之冷量，中速风速，且是冷量优先，兼顾风量，风量校核，二者综合考虑的原则。

设计方案为：

新风处理到室内空气的焓值，而风机盘管承担室内人员、设备冷负荷和建筑物维护结构负荷。

由中央空调设备选型手册第531页查得

风机盘管选型机组性能系数表

以101房间为例冷负荷为4480.9W选FP-102，个数为一个。

一楼个房间风机盘管选型如下

房间名称

冷负荷

风机盘管型号

风机盘管个数

101房间

4480.9

FP-102

102房间

4393.7

FP-102

103房间

4393.7

FP-102

104房间

4474.3

FP-102

105房间

10935.3

FP-34

106房间

3602.6

FP-85

107房间

1974.7

FP-51

108房间

2452.0

FP-68

109房间

640.1

FP-34

其余房间见附表2

第4章空调水系统

4.1空调水系统计算

计算以五楼和四楼为例，五楼利用推荐比摩阻，四楼利用压损平均法

五楼管段编号

1对管段进行标号，确定最最远环路为1-7、25管段，如下图所示。

2根据推比摩阻60-120Pa和管道水流量，在手册中由查找相关数据，用插补法算出管段的实际比摩阻和实际流速，填入下表，V=Vb（G/Gb）R=Rb（G/Gb）。

3用同样的方法计算出最近环路各管段的尺寸、实际流速和比摩阻，依次填入下列表格中。

4查出各管段的局部阻力系数，求出最远环路与最近环路的总阻力损失，校核最远环路与最近环路的不平衡率，应使其不平衡率控制在±5%以内。

5根据各支环路的资用压力和流量，选择合适的环路管径，查找局部阻力系数，求出各环路的总阻力。

6校核各支环路总阻力与最远环路的不平衡率，确保其不平衡率在±10%以内，如果无法满足，用阀门调节

五楼水力计算表如下

水管水力计算表

楼层

管段编号

流量

长度

管径

动压

局部阻力

比摩阻

管段总阻力

Q（L/s）

L（m）

Pd（Pa）

∑ξ

Pa/m

五楼

0.184

1.4

1.5

164.1

0.368

2.7

62.5

1.5

269.3

0.552

1.4

305

1.5

150.5

668.2

0.736

2.5

160

1.5

140

590

0.92

1.4

245

1.5

193

637.7

1.104

2.5

330

1.5

260

1145

1.288

1.4

175

1.5

395.5

1.472

2.5

240

1.5

124

670

1.656

1.4

255

1.5

150

592.5

1.84

3.8

350

1.5

205

1304

2.024

3.8

450

1.5

256

1647.

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