天津某商场空调工程设计.docx

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天津某商场空调工程设计

摘要

建筑物为天津地区某商场办公，建筑占地面积约为15000m2,使用区域为商铺、办公室等，共3层。

一至三层层高均为5.2米。

考虑到该建筑物的功能和结构特点，室内环境的舒适性、运行管理上的方便和节能以及设备经济性等各种因素的基础上，对该建筑内的办公区采用空气-水式空调系统，商场采用全空气式空调系统，根据送风状态点的不同在每层分区的机房内设置一台组合式空气处理机组，新风通过墙洞引入空气处理机组与回风混合。

主要任务是完成商场冷负荷的计算；确定空调设计方案，空气调节的设计方案，空气处理设备的选择和计算，房间气流组织的计算，冷冻水系统的水力计算，空调系统的消声减震的设计方案，空调机房的设计与布置，风管系统的水力计算等。

同时，利用CAD软件进行了图例、设备表，空调风系统平面图，空调水系统平面图，机房放大平面图，空调水系统轴测图，空调风系统轴测图和必要的一些大样图的绘制。

在设计中，采用谐波反应法计算出夏季冷负荷。

办公区采用风机盘管空调系统，商场采用一次回风全空气空调系统。

气流组织采用方形散流器上送风，上回风，然后又利用假定流速法进行了风系统和水系统的水力计算，并对管道的保温、设备的减噪防震也做了简单设计和说明。

关键词：

商场空调系统新风机组风机盘管风系统水系统

Abstract

BuildingashoppingmallinTianjinareaofficebuildingareaof​​about15000m2,usingregionshops,offices,atotalof3layers.Onetothreelayersare5.2metershigh.Takingintoaccountthebuilding'sfunctionalandstructuralcharacteristicsoftheindoorenvironmentofcomfort,easeofoperationandmanagementandconservationaswellasontheeconomyandotherequipmentonthebasisofvariousfactors,theofficeareaofthebuildingbyair-waterconditioningsystems,shoppingmallswithfullair-conditioningsystems,accordingtothedifferentairstatepointineachdistricttosetupacomputerroomairhandlingunits,freshairthroughaholeinthewallintotheairmixedwithreturnairhandlingunits.

Maintaskistocompletethemallcoolingloadcalculation;determineairconditioningdesign,air-conditioningdesign,airhandlingequipmentselectionandcalculation,calculationofroomairdistribution,chilledwatersystemhydrauliccalculation,theairconditioningsystemsilencerdampingdesign,airconditioning,roomdesignandlayout,ductsystemhydrauliccalculation.Meanwhile,theuseofCADsoftwareforthelegend,equipmenttable,airconditioningductsystemsplan,air-conditioningwatersystemplan,enlargedplanviewoftheengineroom,air-conditioningwatersystemisometricdrawings,isometricdrawingsandairconditioningductsystemsnecessaryforsomeofthebulksamplemapping.Inthedesign,theuseofharmonicresponsemethodtocalculatethecoolingloadinsummer.Officeusefancoilairconditioningsystem,usingareturnairmallfullairconditioningsystem.Airflowdiffuserwithasquareontheairsupply,returnair,andthenassumethattheflowrateusingthemethodofwindandwatersystemshydrauliccalculation,andpipeinsulation,noisereductiondeviceshavealsodoneasimpleshockproofdesignanddescription.

Keywords:

MarketAir-conditioningsystemnewairunitFCUWindSystemsWatersystem

绪论

一研究的目的与意义

空气调节对国民经济各部门的发展和对人民物质文化生活水平的提高具有重要意义。

对提高劳动生产率、保证安全操作、保护人体健康、创造舒适的工作和生活环境有重要意义。

实践证明，合理应用空气调节来改善人们的工作和生活环境条件不是一种奢侈手段，而是现代化生产和社会生活中不可缺少的保证条件。

随着人们生活水平的提高，购买力增强，近年来增加了不少商业建筑，繁华地区的商场顾客比较拥挤。

为了保护广大顾客和商场职工的健康，我国卫生防疫部门对面业建筑提出了卫生要求，对较大的重点商场还进行过监测，对已建的大中商场要求进行改造，提出增设通风设施或加建空气调节装置。

新建的大中商业建筑和有条件的一船商场，也相继采用了空气调节设施，大大改善了现有商业建筑的环境和卫生标准。

商业建筑是一个人员众多的公共场所，温度、湿度、清洁度和新鲜空气量等，对顾客和商场职工等影响很大。

售货员长时间在卫生标推不高的环境中工作，会影响健康和工作效率；顾客虽然在商场中只是短暂地停留，但污浊含尘的空气容易传播某些疾病。

因此，商业建筑的空气环境越来越被商业部门重视。

近年来，在同一城市相同地段的一些商场，凡设置有良好通风空调系统的，其年经营额要比不设通风空调系统的同类规模商场大得多，而且商场职工的工作环境得到了较好的改善，工作效率提高、病休人员减少、出勤率增高。

商场和一般的建筑有相同之处，但也有很多特殊性的地方，如商场由于人流众多，照射商品的灯光较强，因此在冷、热负荷计算方面，人体发热和灯光负荷成为主要考虑的因素。

并且很多商场的柜台、货架和店铺的开间组合，有时要重新划分和重新布置，经营商品也会有新的变换，这就要求空调系统和风口布置要适应这些变化等等。

因此，设计百货商场暖通空调系统、选择冷、热源和布置送、回风口时，必须充分考虑到商场的这些特点，进行合理的设计。

二研究内容

本设计是针对天津市某商场的通风空调工程设计，商场作为人员停留时间较长的场所，因此人们对室内空气的温湿度、洁净度和空气品质问题越来越重视。

商场是现代公共建筑的重要组成部分，是我们生活中购物经常光顾的重要场所，设计安装空气调节系统是现代化公共建筑一个重要方面，也是一个商场能否为顾客提供舒适购物环境，吸引顾客重要前提，所以对空调的安装与使用和室内的空气品质要求很高。

给人们提供一个空气适宜的购物环境，是商场建筑的主要目的，这就需要我们通过空调系统实现。

本空调系统主要夏季空调系统。

设计内容在本设计说明书上均有详细的说明和计算。

本设计中主要是确定空调系统，对于系统中空调设备及管道的消声防振和防排烟设计等部分，由于本人所学知识面所限不能对其进行更具体详细的设计，只是依据设计手册中的相关资料对其进行了大略设计说明。

设计以现行空调设计规范为标准，理论联系实际，尽量使设计符合现场实际；在查阅大量资料、文献和参考手册的基础上，进行了空调机组的冷负荷计算、风管的设计计算、以及相关设备的选型，并根据计算结果合理布置管路、最后绘制出CAD图纸。

第一章空调负荷计算

第一节设计资料概述

一、工程概况：

建筑物为天津地区某商场办公，建筑占地面积约为15000m2,使用区域为商铺、办公室等，共3层。

一至三层层高均为5.2米。

二、设计原始资料

1、建筑物地点：

天津市

2、室外气象参数：

查《实用供热空调设计手册》第二版可得：

冬季大气压力：

102960Pa；夏季大气压力：

100290Pa；

供暖室外计算干球计算温度：

-7℃；夏季空调室外计算干球温度：

33.9℃

冬季空调室外计算干球温度：

-9.4℃；夏季空调室外计算湿球温度：

26.9℃

冬季通风室外计算干球温度：

-6.5℃；夏季空调室外计算日平均温度：

29.3℃

夏季通风室外计算干球温度：

29.9℃；

室外相对湿度：

冬季空调：

73%；夏季通风：

62%

室外平均风速：

冬季：

2.1m/s；夏季：

1.7m/s

冬季最多风向：

N；夏季最多风向：

S

三、室内设计参数

夏季室内设计温度：

门厅tn=26℃；相对湿度：

65%

商铺tn=26℃；相对湿度：

65%

办公区tn=26℃；相对湿度：

55%

冬季室内设计温度：

门厅tn=16℃；相对湿度：

50%

商铺tn=18℃；相对湿度：

50%

办公区tn=20℃；相对湿度：

45%

四、建筑结构类型及其参数：

外墙类型（自外至内）：

内墙面刮腻子（20mm）+200mmkp1空心砖+15mm喷涂硬泡聚氨酯+20mm聚苯颗粒保温+20mm聚合物砂浆加强面层+20mm外涂材料装饰。

K=0.733W/（m2.K）；

内墙类型：

20mm水泥砂浆+200mm砖墙+20mm水泥砂浆，K=2.186W/（m2.K）；

屋面类型：

60mm双面彩钢板聚笨保温夹心板，K60=0.9×1.05=0.95W/（m2·K）

楼板材料：

7mm五夹板+370mm热流向下（水平、倾斜）60mm以上+80mm钢筋混凝土+25mm水泥砂浆+25mm大理石，K=0.508W/（m2·K）；

外窗类型：

PVC框+Low-E中空玻璃6+12A+6遮阳型，传热系数2.444W/（m2.K）自身遮阳系数0.55，内遮阳系数0.60，无外遮阳；.

外门系列：

节能外门，传热系数3.02W/（m2.K）；

内门系列：

木框夹板门，传热系数2.504W/（m2.K）；

玻璃幕墙：

6钢+9A+6钢，12mm平板玻璃+8mm热流水平+12mm平板玻璃，K=3.009W/（m2·K）。

另外卫生间门窗玻璃均采用磨砂玻璃。

第二节负荷计算

空调区得热量的由下列各项构成：

1、通过围护结构传入的热量；2、通过外窗进入的太阳辐射热量；3、人体散热量；4、照明散热量；5、设备、器具、管道及其他内部热源的散热量；6、食品或物料的散热量；7、渗透空气带入的热量；8、伴随各种散湿过程产生的潜热量。

空调区的夏季冷负荷，应根据上述各项得热量的种类、性质以及空调区的蓄热特性，分别进行逐时转化计算，确定出各项冷负荷。

冬季空调区的热负荷计算按稳定传热计算，室外气象参数采用规范规定的冬季空调参数。

空调区湿负荷构成：

空调区的散湿量由下列各项散湿量构成：

1、人体散湿量；2、渗透空气带入的湿量；3、化学反应过程的散湿量；4、各种潮湿表面、液面或液流的散湿量；5、食品或其他物料的散湿量；6、设备散湿量。

在本设计中，由于主要功能房为商铺、办公区，且维持室内压力稍高于室外大气压力，不存在室外空气渗透问题，故不考虑食品或物料的散热量以及渗透空气带入的散热量。

而散湿量则只考虑人体散湿量。

夏季冷负荷计算

（一）外围护结构的冷负荷：

1、普通外墙冷负荷：

查《实用供热空调设计手册》第二版可得：

普通外墙或屋面传热形成的计算时刻冷负荷可按下式计算：

（1-1）

式中：

K—传热系数，W/（㎡·℃）；

F—计算面积，㎡；

τ—计算时刻，h；

τ-ε—温度波的作用时刻，即温度波作用于围护结构外侧的时刻，h；

tτ-ε—作用时刻下的冷负荷计算温度，简称冷负荷温度，对于外墙，可查《实用供热空调设计手册》第二版（下册）1525页表20.3—1；对于屋面，可查《实用供热空调设计手册》第二版（下册）1531页表20.3—2，℃；

Δ—负荷温度的地点修正值，见表20.3—1或表20.3—2的表注，℃，此处Δ取0；

tn—室内计算温度，℃。

2、玻璃幕墙及外门的冷负荷：

玻璃幕墙的冷负荷计算按即时传热计算，即是稳定传热。

由于取外门的材料与玻璃幕墙材料相同，其冷负荷按玻璃的冷负荷计算，计算方法与玻璃幕墙冷负荷相同。

其基本冷负荷为：

（1-2）

tpj—夏季空调室外计算日平均温度，29.3℃；其余符号所代表意义同上。

3、外窗的冷负荷：

通过窗户进入室内的得热量有瞬间传热得热和日射得热量两部分，瞬间传热得热由室内外温差引起。

日射得热，因太阳照射到窗户上时，除了一部分辐射能量反射回大气之外，其中一部分能量透过玻璃以短波辐射形式直接进入室内；另一部分被玻璃吸收，提高了玻璃温度，然后再以对流和长波辐射的方式向室内外散热。

上述进入室内得热量的各部分均含有辐射热成分，各房间的放热衰减和放热延迟形成相应的房间冷负荷。

查《实用供热空调设计手册》第二版（下册）1534页可得：

（1）通过外窗温差传热形成的计算时刻冷负荷按下式计算：

（1-3）

式中：

tτ—计算时刻下的冷负荷温度，见实用供热空调设计手册》第二版（下册）1534页表20.4—1，℃；

δ—地点修正系数，见表20.4—1的最后一列数据，℃；

K—窗玻璃的传热系数，W/（㎡·℃）

α—窗框修正系数。

查《实用供热空调设计手册》第二版（下册）1546页可得：

（2）外窗只有内遮阳设施的辐射负荷：

（1-4）

式中：

Xg—窗的构造修正系数，查《实用供热空调设计手册》第二版（下册）1536页表20.5—1

Xd—地点修正系数，查《实用供热空调设计手册》第二版（下册）1536页表20.5—2

Xz—内遮阳系数，查《实用供热空调设计手册》第二版（下册）1546页表20.5—4可得，Xz=0.60

Jnτ—计算时刻下，透过有内遮阳设施窗玻璃太阳辐射的冷负荷强度，查《实用供热空调设计手册》第二版（下册）1544页表20.5—3可得，W/㎡

4、内围护结构的传热冷负荷

查实用供热空调设计手册》第二版（下册）1546页可得相邻空间通风良好时内围护结构温差传热的冷负荷：

（1）内窗温差传热的冷负荷

当相邻空间通风良好时，内窗温差传热形成的冷负荷可按下式计算

（1-5）

式中：

tτ—计算时刻下的冷负荷温度，见实用供热空调设计手册》第二版（下册）1534页表20.4-1，℃；

δ—地点修正系数，见表20.4-1的最后一列数据，℃；

K—窗玻璃的传热系数，W/（㎡·℃）

α—窗框修正系数，见表20.4-2。

（2）其他内围护结构温差传热的冷负荷

当相邻空间通风良好时，内墙或间层楼板由于温差传热形成的冷负荷可按下式估算：

（1-6）

式中twp—夏季空调室外计算日平均温度。

例：

空调区夏季外围护结构各部分的冷负荷计算如下（以第一层1001办公室为例）：

1、北外墙（普通外墙）冷负荷

传热系数K=0.73W/（㎡·℃），衰减系数β=0.22，延迟时间ε=10.3h。

北方向普通外墙的面积为：

F=5.5×5.2=28.6㎡，查《实用供热空调设计手册》第二版（下册）1529页可得扰量作用时刻τ-ε时的天津市北向外墙负荷温度的逐时值tτ-ε，即可按式（1-1）计算出北外墙（普通外墙）的逐时冷负荷，计算结果列于一层冷负荷表中。

2、北外窗冷负荷

1）瞬间传热得形成冷负荷

传热系数K=2.44W/（㎡·℃），窗框修正系数α=1.30（窗框比取20%）,窗口面积为F=2.5×2.3=5.75㎡,查《实用供热空调设计手册》第二版（下册）1534页表20.4—1中可得各计算时刻的冷负荷温度，由于表中有天津市,故地点修正系数δ=0,计算结果列于一层冷负荷表。

2）日射得热形成冷负荷

窗的构造修正系数Xg=0.55，地点修正系数Xd=1，内遮阳系数Xz=0.60，窗口面积为F=2.5×2.3=5.75㎡,查《实用供热空调设计手册》第二版（下册）1544页表20.5-3可得各计算时刻的负荷强度Jnτ，计算结果列于一层冷负荷表。

（二）内围护结构的传热冷负荷

与室内相接触的内围护结构有内墙和室内门，内墙的传热系数K=2.186W/（㎡·℃），内门的传热系数为K=2.504W/（㎡·K）。

以1001室为例，内墙面积为F=7.5×5.2=39㎡，卫生间处内门尺寸为2100×2400，面积F=2.1×2.4=5.04㎡；故内围护结构的冷负荷为：

Q=KF（twp－tn）=2.504×5.04×（29.3-26）＋2.186×39×（29.3-26）=323W

（三）人体冷负荷

1、人体显热冷负荷

查《实用供热空调设计手册》第二版（下册）1547页可得，人体显热散热形成的计算时刻冷负荷可按下式计算：

（1-7）

式中：

n—计算时刻空调区内的总人数，当缺少数据时，可根据空调区的使用面积按表20.7—1给出的人均面积指标推算；

—群集系数，见表20.7—2；

q1—一名成年男子小时散热量，见表20.7—3，W；

τ—计算时刻，h；

T—人员进入空调区的时刻，h；

τ-T—从人员进入空调区的时刻算起到计算时刻的持续时间，h；

Xτ-T—τ-T时刻人体显热散热的冷负荷系数，见表20.7-4。

人体冷负荷计算结果列于一层冷负荷表：

2、人体散湿形成的潜热冷负荷

查《实用供热空调设计手册》第二版（下册）1558页可得，人体散湿形成的潜热冷负荷可按下式计算：

（1-8）

式中：

nτ—计算时刻空调区内的总人数，

q2—一名成年男子小时潜热散热量

一层中，=0.89，q2=123W，计算结果列于一层冷负荷表

（四）灯具冷负荷

设定该商场的灯具均采用镇流器设在空调区之内的荧光灯，则荧光灯散热形成的冷负荷可按下式计算：

查《实用供热空调设计手册》第二版（下册）1552页可得，

（1-9）

式中：

n1—同时使用系数，当缺少实测数据时，可取0.6～0.8；

N—灯具的安装功率，W，当缺少实测数据时，可根据空调区的使用面积按表20.8-1给出的照明功率密度指标推算；

τ—计算时刻，h；

T—开灯时刻，h；

τ-T—从开灯时刻算起到计算时刻的持续时间，h；

Xτ-T—τ-T时刻灯具散热的冷负荷系数，见1551页表20.8—2。

n1=0.7,T=8,开灯总时数为10h，灯具冷负荷计算结果列于一层冷负荷表：

（五）设备显热冷负荷

确定设备显热散热形成冷负荷的计算过程分两步进行：

第一步，需要正确计算各种情况下的设备散热量，然后再对此散热量进行冷负荷的转化计算。

1、电器设备的散热量

查《实用供热空调设计手册》第二版（下册）1554页可得，空调区办公设备的散热量可按下式计算：

（1-10）

式中：

P—设备的种类数；

Si—第i类设备的台数；

qα,i—第i类设备的单台散热量，见表20.9—3，W。

当办公设备的类型和数量事先无法确定时，可按《实用供热空调设计手册》第二版（下册）1554页表20.9-4给出的电器设备功率密度推算空调区的办公设备散热量。

此时空调区电器设备的散热量qs（W）可按下式计算：

（1-11）

式中F—空调区面积，㎡；

qf—电器设备的功率密度，见表20.9-4，W/㎡。

F=8040㎡，qf=20W/㎡故电器设备的散热量为

qs=8040×20=160800W

2、设备显热形成的冷负荷

设备显热散热形成的计算时刻冷负荷Qτ（W），可按下式计算：

（1-12）

式中：

qs—显热散热量，W；

τ—计算时刻，h；

T—热源投入使用时刻，h；

τ-T—从热源投入使用的时刻算起到计算时刻的持续时间，h；

Xτ-T—τ-T时间设备、器具散热的冷负荷系数，见1555页表20.9—5。

qs=36092.8W，T=8，使用总时数为10h，设备显热散热形成的计算时刻冷负荷计算结果列于一层冷负荷表：

（六）人体散湿量

空调房间中的散湿量有人体散湿量、敞开水面蒸发散湿等，在本建筑中，只包含有人体散湿量。

查《实用供热空调设计手册》第二版（下册）1558页可得：

㎏/h（1-13）

式中：

φ—群集系数，见《实用供热空调设计手册》第二版（下册）1547页表20.7-2；

nτ—计算时刻空调区内的总人数；

g——名成年男子小时散湿量，g/h，见《实用供热空调设计手册》第二版（下册）1548页表20.7-3；

φ=0.93,n=4020人，g=68g/h。

空调房间中的人体散湿量计算结果列于一层负荷计算表。

湿负荷为：

W=45.82kg/h。

各层冷负荷计算方法同一层冷负荷计算，故各层冷负荷及散湿量计算结果列于附表中。

机房设备层不需要进行空气调节。

第二章空调方案论证选择

随着我国社会主义是市场经济的迅速发展和人们生活水平的提高，空调技术在各方面都得到了广泛的应用。

大型的中央空调系统主要用于工厂、商店、超市、写字楼、酒店等，用以改善人员的工作环境和消费者的购物环境。

本建筑为天津市商场，位于天津市区，是一个综合性商场。

地上三层，层高5.2米，建筑面积45000m2。

具有使用时人员密度高，使用的时间性较强，便于统一管理；部分营业厅布局常有变动，要求空调设备有一定的灵活性等特点。

室内空气质量要求较高需保证足够的新风量和良好的通风条件防止空气污染等特点。

第一节系统形式的选择：

一、按空调系统按空气处理设备的设置情况分类，可分为三类：

集中式系统；2）半集中式系统；3）分散式系统。

比较项目

集中式空调系统

半集中式空调系统

分散式空调系统

系统特征

集中进行空气的处理，输送和分配

有集中的中央空调器，并在各个空调房间内还有分别处理空气的末端装置

每个房间的空气处理分别由各自的整体式空调器承担

设备布置与机房

1.空调与制冷设备可以集中布置在机房

2.机房面积较大

3.有时可以布置在屋顶上或安设在车间柱间平台上

1.只需要新风空调机房面积

2.末端装置可以安装在空调房间内

3.分散布管敷设各种管线较麻烦

1.设备成套，紧凑。

可以放入房间也可以