暖通空调说明书全套毕业设计.docx
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暖通空调说明书全套毕业设计
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前言
随着国民经济的飞速发展，空气调节技术已是保证室内良好环境的一种必不可少的技术。
经济的发展使从事空调设计人员越来越多，对设计要求也越来越高。
许多其他行业的人也越来越多的关心空调系统设计的合理性和经济性。
尤其是近年来能源危机的出现、环保意识的不断提高，对空调设计提出了新的更为严峻的挑战。
因此，利用自然资源，保护环境成了当前各国空调制冷行业的研究方向。
为了适应时代的发展，各种空调应运而生。
如变频空调，它是目前空调消费的流行趋势，节能环保，能耗低；无氟空调，由当前全球面临的一个重大环境问题所催生，无氟空调是众所期待的产品；舒适性空调得到了很大的发展，健康是空调发展的主题之一，人们对于生活质量的要求越来越高；一拖多的发展从侧面反映了我国居民居住环境的巨大变化，也为自身发展指明了方向。
目前，对于办公楼的空调系统比较推崇的空调方式是风机盘管加新风系统，这种系统灵活性大，能独立的调节室温，不但节能，而且健康，得到了广泛应用。
随着生产和科技的不断发展，人类对空调技术也进行了一系列的改进，同时也在积极研究环保、节能的空调产品和技术，已经投入使用了冰蓄冷空调系统、燃气空调、VAV空调系统、地源热泵系统等。
本次设计中采用风冷螺杆式冷热水机组作为空调系统的冷热源，这样一台机组夏季可进行供冷，冬季又可进行供热。
风冷螺杆式冷热水机组利用室内外空气作为冷热源，它不用冷却水泵、冷却水管路及冷却塔，省去了庞大的冷却水系统，投资省，安装方便。
总之，伴随着科技和社会的进步，节能、环保、健康、智能控制已成为空调发展的大趋势。
由于本人是一名即将毕业的大学生，无论是实践经验还是理论基础都还比较薄弱。
在设计过程中难免存在错误和不足，恳请各位老师指正。
第一章工程概述与设计依据
1.1工程概述
本工程为某政府办公大楼空调系统设计，位于北京市中心，总建筑面积约为1000m2，共五层，每层层高为4m，一层有办公室、审讯室、守卫室、健身房、浴室等，二层至五层为办公室及舞厅。
每层各设有一间空调机房，屋顶设有制冷机房。
1.2设计依据
1.2.1围护结构热工指标
外墙：
选用砖墙，内外粉刷，δ=370mm，K=1.49Wm2K，衰减系数β=0.15，延迟时间ε=12.7h[1]；
内墙：
选用混凝土隔墙，δ=200mm，K=2.59Wm2K，β=0.45，ε=6.2h，γf=2.0[1]；
屋面：
选用保温屋面，保温材料为水泥膨胀珍珠岩，K=1.10Wm2K，衰减系数β=0.52，延迟时间ε=5.9h[1]；
外窗：
假设C2A窗尺寸2100mm×2100mm，C3A窗尺寸1800mm×2100mm，C1A窗尺寸2400mm×2100mm，C4A窗尺寸1500mm×2100mm，选用单层金属窗，K=6.40Wm2K[2]，窗的有效面积系数xg=0.85，地点修正系数xd=1，取6mm厚普通玻璃，遮挡系数Cs=0.89，选用浅色布帘，遮阳系数Cn=0.50[1]；
楼板：
选用面层+钢筋混凝土楼板+粉刷，K=3.13Wm2K，γf=1.5，β=0.64，ε=4.1h[1]；
门：
假设办公室的门尺寸为1000mm×2400mm，选用单层内门，K=2.91Wm2K，休息大厅外大门尺寸为4500mm×3000mm，选用双层（金属框）带玻璃的外门，K=3.26Wm2K[3]；
房间类型：
房间类型为中型[2]。
1.2.2室外设计参数
北京市室外设计参数表1-1
冬季
空调室外计算温度
-12℃
空调室外计算相对湿度
50％
室外平均风速
2.8ms
通风室外计算（干球）温度
-5℃
夏季
空调室外计算（干球）温度
33.2℃
空调室外（湿球）温度
26.4℃
室外平均风速
1.9ms
通风室外计算（干球）温度
30℃
1.2.3室内设计参数
夏季空调设计温度：
26℃，风速不大于0.3ms
冬季空调设计温度：
20℃，风速不大于0.2ms
北京市室内设计参数表1-2
序号
房间名称
温度℃
湿度％
新风量
标准m3h·人
噪声
dB（A）
夏季
冬季
夏季
冬季
1
办公室
26
20
50~60
35~40
40
≤40
2
健身房
26
20
50~60
≥35
50
≤55
3
舞厅
26
20
50~60
≥35
30
--
4
休息大厅
26
20
55~65
30~35
20
≤55
5
守卫室
26
20
50~60
35~40
40
≤55
6
更衣室
26
20
50~60
35~40
30
≤55
1.2.4体力活动性质
体力活动性质可分为[1]：
静坐：
典型场所：
影剧院、会堂、阅览室等；
极轻劳动：
主要以坐姿为主，典型场所：
办公室、旅馆等；
轻度劳动：
站立及少量走动，典型场所：
实验室、商店等；
中等劳动：
典型场所：
纺织车间、印刷车间、机加工车间等；
重劳动：
典型场所：
炼钢，铸造车间、排练厅、室内运动场等。
所以本设计中办公楼属于极轻劳动，舞厅、健身房属于重劳动。
第二章负荷计算
空调房间冷（热）、湿负荷是确定空调系统送风量和空调设备容量的基本依据。
在室内外热、湿扰量作用下，某一时刻进入一个恒温恒湿房间内的总热量和湿量称为在该时刻的得热量和得湿量。
当得热量为负值时称为耗（失）热量。
在某一时刻为保持房间恒温恒湿，需向房间供应的冷量称为冷负荷；相反，为补偿房间失热而需向房间供应的热量称为热负荷；为维持室内相对湿度所需由房间除去或增加的湿量称为湿负荷。
2.1夏季冷负荷的计算
2.1.1夏季冷负荷的组成
夏季空调房间的冷负荷主要有以下组成：
1）通过围护结构传入室内的热量
2）通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）伴随人体散湿过程产生的潜热量
2.1.2空调冷负荷计算方法
冷负荷的计算常采用谐波反应法和冷负荷系数法。
本设计采用谐波反应法。
谐波反应法计算冷负荷的过程很复杂，一般需用电子计算机。
为了便于手算，采用谐波法的工程简化计算方法。
以1006办公室为例：
1.外墙和屋顶
（2-1）
式中—计算面积，m2；
—传热系数，W（m2·℃）；
—计算时刻，—窗内遮阳设施的遮阳系数，可通过《空气调节》查得；
Cs—窗玻璃的遮挡系数，可通过《空气调节》查得；
Jj·τ—计算时刻时，透过单位窗口面积的太阳总辐射热形成的冷负荷，简称负荷强度，Wm2，可通过《空气调节》查得。
南外窗（1006办公室）日射得热冷负荷表2-5
计算
时刻
9:
00
10:
00
11:
00
12:
00
13:
00
14:
00
15:
00
16:
00
17:
00
Jj·τ
82
130
173
198
199
177
138
102
82
F
4.41
CLQτ
137
217
288
330
332
295
230
170
137
3.内围护结构
1）当邻室为通风良好的非空调房间时，通过内墙和楼板的温差传热负荷，可按式（2-1）计算。
此时负荷温差应按《空气调节》相应表中“零”朝向的数据采用。
2）当邻室为空调房间时，室温均相同，可不用计算
内墙（1006办公室）冷负荷表2-6
计算
时刻
9:
00
10:
00
11:
00
12:
00
13:
00
14:
00
15:
00
16:
00
17:
00
Δtx-τ
2
1
1
1
2
2
2
3
3
K
2.59
F
15.6
CLQτ
81
40
40
40
81
81
81
121
121
4.地面
查舒适性空调，地面传热可忽略不计。
5.室内热源散热形成的冷负荷
设备、照明和人体散热得热形成的冷负荷，在工程上可用下式简化计算。
1）设备
CLQτ=JEτ-TQ（2-4）
式中Q—设备得热，W；
T—设备投入使用时刻，-tw）α（2-9）
式中K—传热系数，W（m2·℃），贴土非保温地面的传热系数K可通过《实用供热空调设计手册》查得；
α—温差修正系数，如下表2-17选取；
tn-tw—室内外计算温度差。
温差修正系数α表2-17
序号
围护结构特征
α
1
外墙、屋顶、地面以及与室外相通的楼板等
1.00
2
屋顶和与室外空气相通的非采暖地下室上面的楼板等
0.90
3
非采暖地下室上面的楼板，外墙上有窗时
0.75
4
非采暖地下室上面的楼板，外墙上无窗且位于室外地坪以上时
0.60
5
非采暖地下室上面的楼板，外墙上无窗且位于室外地坪以下时
0.40
6
与有外门窗的非采暖房间相邻的隔墙
0.70
7
与无外门窗的非采暖房间相邻的隔墙
0.40
8
伸缩缝墙、沉降缝墙
0.30
9
防震缝墙
0.70
2）围护结构附加耗热量
围护结构的附加耗热量，应按其占基本耗热量的百分率确定。
各项附加（或修正）百分率，宜按下列规定的数值选用
①朝向修正
查《暖通规范》规定，选用朝向修正系数如下：
朝向修正系数表表2-18
Xch
南
-15~-30％
北、东北、西北
0~10％
东、西
-5％
东南、西南
-10%~-15%
在本次设计中朝向修正系数选定为：
东、西：
-5%；南：
-20%；北：
0%；东南：
-10%
②风力修正
因位于北京市中心，平均风速不大，对传热的影响不很显著，故一般情况下可忽略不予考虑。
③高度修正
层高在4m以下，可不考虑沿房屋高度室内温度上升对耗热量的影响。
2.3.2冷风渗透耗热量
1）冷风渗透量计算[3]
V=Lln（2-10）
式中L—每米门、窗缝隙渗入室内的空气量，在冬季室外平均风速vpj=2.8ms下，单层金属窗的L1=2.6m3m·—渗入空气量的朝向修正系数，如下表2-19
渗透空气量的朝向修正系数表2-19
n
北
1.00
东、南
0.15
西
0.4
2）冷风渗透耗热量计算[3]
（2-11）
式中V—经门、窗缝隙渗入室内的总空气量，如上计算；
ρw—供暖室外计算温度下的空气密度，kgm3；
cp—冷空气的定压比热，c=1kJkg·℃
2.3.3外门冷风侵入耗热量
外门冷风侵入耗热量公式[3]为：
（2-12）
式中N—外门附加率，N=80n％，其中n为建筑物的楼层数，所以n=1[3]；
—外门的基本耗热量，W
因此总热负荷为Q=++
2.3.4热负荷计算举例及汇总
以1006办公室为例，假设走道、楼梯及厕所的温度均为18℃
1006办公室热负荷表2-20
房间编号
围护结构
传热
系数
室内外
计算
温度差
基本
修正
系数
基本
耗热量
耗热量修正
冷风渗透耗热量
冷风侵入耗热量
名称
面积
K
Wm2℃
tn-tw
℃
α
Q1
朝向修正
修正后耗热量
W
W
Fm2
Xch
1006
办公室
南外墙
8.46
1.49
32
1
403
-20%
323
39
0
东外墙
9.075
1.49
32
1
433
-5%
411
南外窗
4.41
6.4
32
1
903
-20%
722
北内门
2.4
2.91
2
0.4
6
0
6
北内墙
10.47
2.59
2
0.4
22
0
22
地面
23.4
0.48
32
1
359
0
359
Q=1882W
其他房间亦如上计算，汇总如下：
各房间热负荷表2-21
房间名称
热负荷（W）
房间名称
热负荷（W）
一层
1006办公室
1782
1007办公室
1348
1348
1014办公室
1801
1015健身房
7391
1005休息厅
2882
1016更衣室
1396
1017更衣室
1484
二层（同三、四层）
2001办公室
3206
2002办公室
1428
1496
2006副检察长办公室
1702
1152
1348
2015办公室
1840
2016舞厅
10431
五层
5001大办公室
4151
5002办公室
1950
2218
5006副检察长办公室
2786
2026
1832
5015办公室
2229
5016舞厅
19583
第三章空调方案的确定
3.1空调系统的确定
3.1.1全空气系统方案的确定
舞厅、健身房等房间空间大，人员密集，冷负荷密度大，室内热湿比小，综合舞厅的各个因素采用一次回风定风量全空气系统。
其理由如下：
1）适合于室内负荷较大时；
2）与二次回风相比，处理流程简单，操作管理简单；
3）设备简单，最初投资少；
4）可以充分进行通风换气，室内卫生条件好。
每层放置一个组合式空调机组在空调机房内。
3.1.2风机盘管加新风方式的确定
办公室、守卫室和休息厅等小空间人员集中程度大，各房间的负荷根据运行时间不一致，且各自有不同要求，因而采用风机盘管加新风系统。
风机盘管直接放置在各个空调房间内，对室内回风进行处理；新风则由新风机组集中处理后通过新风管道送入室内与回风混合。
新风机组每层放置一台在空调机房内，制冷机组放置在屋顶。
风机盘管加新风系统的冷量或热量是由空气和水共同承担，所以属于空气-水系统。
其优点如下：
1）布置灵活，节能效果好，各房间能根据室内负荷情况单独调节温湿度，房间不使用时可以关掉机组，不影响其他房间的使用；
2）各空调房间互不相通，不会相互污染；
3）只需要新风机房，机房面积小，风机盘管可以安装在空调房间内；
4）与集中式空调相比，不需要回风管道，节省建筑空间；
5）节省运行费用；
6）使用寿命长。
办公楼内有部分审讯室，结合实际情况可知，这部分房间实用时间很不规律，当空调主系统停止运行时，部分房间可能还需使用，故增设分体空调，不考虑在风机盘管加新风系统中。
3.2空气处理过程设计
3.2.1全空气系统设计计算
一、夏季送风状态点和送风量
空气送风状态点和送风量的确定可在i-d图上进行，具体步骤如下：
1）在i-d图上找出室内状态点N，室外状态点W
2）根据室内冷负荷Q和湿负荷W求出，再过N点画出此过程线
3）确定送风温差⊿t，过程线与相对应的等温线相交于O点，O点即送风状态点。
4）过O点做垂线交相对湿度90%的曲线于L点，由确定新风与回风的混合状态点c，连接c和L点。
如图3-1所示：
图3-1一次回风系统夏季处理过程
每层单独一个系统，以一层为例：
1）计算室内热湿比：
健身房ε=QW=7.550.0009≈∞
1006更衣室ε=QW=1.3840.00022≈∞
1007更衣室ε=QW=1.50.00022≈∞
2）确定送风状态点，取送风温差⊿t=6℃，则送风点to=20℃，过点N（tN=26℃，=55%）作ε=∞的直线交t=20℃的等温线于O点，则io=46kJkg，过O点作垂线交设定的=90%的曲线于L点,tL=16℃,iL=42kJkg.
3）总风量：
G=Q（iN-io）=10.43（55.5-46）=1.1kgs=3300m3×gw（3-1）
式中n—空调房间内的总人数；
gw—新风量标准，即单位时间内每人所需的新风量，m3×gw=2×40=80m3=GV（3-2）
则1006办公室换气次数n=648（3.9×6×3.3）=8.4＞5，所以符合换气次数要求[1]。
5.新风量的确定
由于满足卫生的新风量Gw1=80m3；宽度方向划分为三等分，每等分为5m，这样，每个小方区为5×3.9m。
将散流器设置在小方区中央，则每个小方区可当作单独房间看待。
2）根据长度为5m，得室内平均风速=0.15ms[2]，对于送冷风情况，=1.2×0.15=0.18ms＜0.3ms，说明合适，对于送热风情况，=0.8×0.15=0.12ms＜0.2ms（合适）；
3）根据房间的冷负荷及送风温差，按下式[2]计算送风量
==0.23
查《实用供热空调设计手册》表11.9-7找到相近送风量=0.23，=3.15ms，D=300mm；
4）对办公室来说，散流器送风速度3.15ms是允许的[2]，不会产生较大噪声；
5）查《实用供热空调设计手册》选用颈部名义直径D=300mm的散流器，风量在800（0.26）时的射程为1.94m，相当于从散流器中心至墙面距离的0.95倍，满足要求。
5）根据回风量Gh=1740m3h，设置该房间3个回风口，则每个风口的回风量Go=580m3h，选择单层百叶回风口，可通过《实用供热空调设计手册》查得对应的回风口尺寸。
其他房间亦如上计算，汇总如下表4-1：
各房间送回风口的选型表4-1
房间号
送风口尺寸D（mm）
送风口
个数
回风口尺寸
mm×mm
回风口
个数
1015健身房
300
6
250×250
3
1016更衣室
250
1
200×200
1
1017更衣室
300
1
200×200
1
2016舞厅
500
8
400×250
6
5016舞厅
500
8
500×250
6
4.3.2风机盘管加新风系统
以1006办公室为例：
1）根据1006房间长度为6m，得室内平均风速=0.17ms[2]，对于送冷风情况，=1.2×0.17=0.2ms＜0.3ms,说明合适，对于送热风情况，=0.8×0.17=0.136ms＜0.2ms（合适）；
2）根据房间的冷负荷及送风温差，按下式[2]计算送风量
==0.19
查《实用供热空调设计手册》表11.9-7找到相近送风量=0.19，=3.81ms,D=250mm；
3）对办公室来说，散流器送风速度3.81ms是允许的[2]，不会产生较大噪声；
4）查《实用供热空调设计手册》选用颈部名义直径D=250mm的散流器，风量在750（0.208）时的射程为2.34m，相当于从散流器中心至墙面距离的0.9倍，满足要求。
其他房间亦如上计算，汇总如下表4-2：
各房间送回风口的选型表4-2
房间号
送风口尺寸D（mm）
个数
回风口
尺寸
mm×mm
房间号
送风口尺寸D（mm）
个数
回风口
尺寸
mm×mm
一层
1005休息厅
200
2
250×200
1010办公室
200
1
250×200
1006办公室
250
1
250×200
1011办公室
200
1
250×200
1007办公室
200
1
250×200
1012办公室
200
1
250×200
1008守卫室
150
1
200×200
1013办公室
200
1
250×200
1009办公室
200
1
250×200
1014办公室
250
1
250×250
二、三、四层
2001
大办公室
200
2
250×200
2009办公室
200
1
250×200
2002办公室
200
1
250×200
2010办公室
200
1
250×200
2003办公室
200
1
250×200
2011办公室
200
1
250×200
2004办公室
200
1
250×200
2012办公室
200
1
250×200
2005办公室
200
1
250×200
2013办公室
200
1
250×200
2006副检察长办公室
250
1
250×250
2014办公室
200
1
250×200
2007办公室
200
1
250×200
2015办公室
250
1
250×250
2008办公室
200
1
250×200
五层
5001
大办公室
250
2
250×250
5009办公室
250
1
250×250
5002办公室
200
1
250×250
5010办公室
250
1
250×250
5003办公室
250
1
250×250
5011办公室
250
1
250×250
5004办公室
250
1
250×250
5012办公室
250
1
250×250
5005办公室
250
1
250×250
5013办公室
250
1
250×250
5006副检察长办公室
300
1
400×200
5014办公室
250
1
250×250
5007办公室
250
1
250×250
5015办公室
250
1
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5008办公室
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4.4风管设计
4.4.1风道水力计算步骤
风道水力计算实际上是风道设计过程的一部分。
它包括的内容有：
合理采用管内空气流速以确定风管截面尺寸；计算风系统阻力及选择风机；平衡各支风路的阻力以保证各支风路的风量达到设计值。
采用假定流速法进行风道水力计算的步骤如下：
1绘制空调系统轴测图，并对各段风道进行编号、标注长度和风量。
管段长度一般按两个管件的中心线长度计算。
2确定风管内的合理流速。
选定流速时，要综合考虑建筑空间、初始投资、运行费用及噪声等因素。
查《空调制冷专业课程设计指南》表5-4选取主风道风速为5～6.5ms，水平支风道风速为3.0～4.5ms。
3根据各风道的风量和选定流速，计算各管段的断面尺寸，并使断面尺寸符合通风管道统一规格，再算出风道内实际流速。
4根据风量L或实际流速v和断面当量直径D查图得到单位长度摩擦阻力Rm。
5计算沿程阻力和局部阻力
选择最不利环路（即阻力最大的环路）进行阻力计算
ⅰ.沿程阻力
公式为：
（4-1）
式中l—管段长度，m；
Rm—单位长度摩擦阻力，Pam
ⅱ.局部阻力
公式为：
（4-2）
6系统总阻力
公式为：
（4-3）
4.4.2全空气系统的风道水力计算
1）一层送风管道布置图
图4-1一层送风管轴测图
一层风管水力计算汇总如下表所示：
一层送风管道水力计算表4-3
管段编号
送风量m3h
管段尺寸
mm×mm
风速
ms
Rm
Pam
管长
m
Pa
Pa
Pa
1-2
480
200×200
3.3
0.72
4
2.88
1.25
8.32
11.20
2-3
930
320×250
3.2
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