暖通空调河北工程设计说明书.docx
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暖通空调河北工程设计说明书
摘要
北京市广平县教育体育局办公楼中央空调的设计是本次设计的核心内容，设计内容是为该办公楼设计中央空调系统,目的是为了为室内工作人员提供舒服良好的工作环境。
建筑从下到上共分七层，总面积为11203.8m²，第一层高度为3.9m，除去第一层其它层层高均为3.9m。
预采用空调夏季制冷，欲用风机盘管加新风系统作为本次设计的主要形式，选用一般的水冷机组制冷冷冻水供冷。
设计的内容有：
1,选定合适空调系统的类型并确定设计方案,2计算，比如：
计算空调冷负荷；划分空调系统和系统方案的确定；选择冷源；设计与计算风系统；室内气流组织形式的选定与送风方式的确定；冷冻水，冷却水系统的设计、安装的布置和水管的水力计算；除此之外，还要进行末端风机盘管风口散流器等设备及机房辅助设备的选型布置。
需要根据所选择的空调系统的特点和办公楼的建筑结构来选择合适的空调机组和末端设备，合理的布置楼板下风管与水管的位置。
并根据所选择的空调机组选配合适的水管风管设备：
及冷冻水循环水泵，冷却水循环水泵，膨胀水箱，冷却水塔，及相应的水管风管和阀门等。
关键词：
办公楼半集中空调水冷机组风机盘管加新风系统
ABSTRACT
ThedesignforcentralairconditioningsystemoftheofficebuildingofBeijingGuangpingCountyBureauofeducationandsportsintendstodesignreasonablecentralairconditioningsystem,astheindoorstafftoprovideacomfortableworkingenvironment. Thebuildinghassevenfloors,atotalareaof411203.8m-3.9m,thefirstfloor,theotherfloorsare3.9m. Theairconditioningsystemisdesignedbyadoptingairconditionerandsummercooling,andtheairblowercoilandfreshairsystemisadopted,coolingwatercoolingofwatercoolingwaterchillerandwinterdependingonmunicipalheatingandheating..
Designincludes:
selectionofsuitabletypeofairconditioningsystemandtodeterminethedesign,calculations,suchas:
airconditioningcoolingloadcalculation;determiningthedivisionoftheairconditioningsystemandsystemsolutions;selectingcoldsource;designandcalculationofwindsystems;Indoorairsupplyandairdistributionintheformofselection;watersystemdesign,layoutandhydrauliccalculation;ductsystemsandplumbingsystemsdesigninsulationandsoon.Inaddition,itneedstobeair-conditionedterminalhandlingequipmentandauxiliaryequipmentandengineroomselection.Thestructuralcharacteristicsofthebuildingandofficelocationrequiresacombinationoftheselectedairconditioningsystemtochoosetherightairconditioningunitandterminalequipment,withinareasonablearrangementceilingductandpipe.Anddependingontheselectedoptionalairconditioningunitsuitableauxiliaryequipment:
Frozenwatercirculationpumps,coolingwaterpumps,openwatertanks,coolingtowers,andthecorrespondingwaterductvalves.
Keywords:
officecentralairconditioningwater-cooledunitsfancoil-freshairsystem
第一章绪论
有关北京广平县文体局办公楼中央空调的设计计算说明在本文中完美的体现。
依据建筑的相关结构及建筑要求设定合理的方案，设计的中央空调将能满足人员活动的具体要求，使人在办公室里能感受到办公的舒适性。
另一方面设计还应兼顾建筑整体的美观度。
现代建筑中越来越多的使用中央空调，长此以往中央空调技术也越来越先进。
无论是在经济性或者是科学性再加实用性都做到很好的结合。
方案选择是综合了整体以及设计的思想。
计算部分是整个设计的基础，与设计施工相联系的实际的走管和安装是很重要的绘图部分。
三个部分都非常重要，跟整个工程的施工建设密不可分割。
每一个部分都至关重要保证其科学性和合理性。
本设计是一个真实性的课题。
其中，包括好几部分，其中包括方案的选择与论证，还有最后的绘图和安装。
是一个教科书般的完整的工程设计。
设计计算包括：
1，冷负荷的计算。
2，送风量的计算。
3，管路管径的计算。
其中冷负荷的计算从最基础的方面确定了各个房间的调节要求和送风状况，是整个工程设计的依据。
也是选择空调设施的最主要的依赖数据。
管路的计算，送风量的计算是最贴近实际施工和管路的数据。
是整个工程的基础数据。
空调的形式和内容从空调系统方案的选择起就已经确定。
本次办公楼的中央空调方案是是半集中式的空调水系统，拥有独立新风的风机盘管系统。
这样的空调方案一经选择就决定了设计后期的内容和方向，是设计中最重要和最关键的环节。
也是考虑到多方面的综合因素所制定出来的。
本设计内容包括：
文献翻译，负荷计算，水系统设计，风系统设计；机房布置；设备选型和说明书撰写几部分。
第二章系统方案的选择及确定
中央空调大致可分为三类：
1）集中式系统；2）半集中式系统；3）分散式系统。
表2-1空调系统比较
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安装在空调机房内
2.体积小，机房面积小，只需集中式系统的50%，机房层高较低；自动化程度高
3.机组分散布置，敷设各种管线和维修管理较麻烦
风管系统
1.空调送回风管系统复杂，布置困难
2.支风管和风口较多时，不易均衡调节风量
1.设室内时，不接送回风管2.当和新风系统联合使用时，新风管较小
1．系统小，风管短，各个风口风量的调节比较容易，达到均匀
2.直接放室内，可不接送风管和回风管
3.余压小
因为本设计为普通办公楼，因此本系统采用半集中式中央空调。
第三章工程概况
3.1建筑特点
本设计是北京市广平县文体局办公楼中央空调系统设计。
该办公楼共七层，总建筑面积为11203.8m²。
其中房间类型有：
办公室，会议室，接待室，卫生间。
3.2建筑相关资料
屋面：
地上屋面——采用瓷砖防滑防水地面：
外墙：
采用加气混泥土，最外面用白灰粉刷
人数：
根据各房间的使用功能及使用单位提出的要求确定人员数，本办公楼设计的人员密度按如下方法进行估算；
办公室：
4平米每人
会议室、接待室：
8平米人；
每天使用8小时，即9：
00～17：
00为办公楼的空调使用时间：
。
表3-1围护结构组成说明表
围护结构名称
传热系数
（W/（m2·oC））
构造做法
外墙
0.44
钢筋混凝土墙体
外窗
2
钢化夹层玻璃
外门
0.75
断桥铝合金门
屋面
1.08
钢筋混凝土屋面板
3.3室外设计参数
采用北京市室外气象参数，
空调室外计算干球温度：
33.6℃；
夏季通风室外计算干球温度：
29.9℃；
空调室外计算湿球温度：
26.3℃；
夏季通风室外计算相对湿度：
58％；
平均风速2.2m/s，风向SE，频率14％；
大气压力：
99987Pa；
3.4室内设计参数
各房间采取同种状态：
温度：
26℃
湿度φ（%）52
大会议室，体育活动室按平米估算法进行人员估算。
第四章空调负荷的计算
4.1围护结构瞬变冷负荷计算方法
4.1.1外墙和屋面瞬变传热引起的冷负荷
在室外气温和日射的作用下，外墙瞬的逐时冷负荷一般按下式计算：
Q=F×K×（tln-tn）（W）（4-1）
其中：
Q——外墙和屋面瞬变传热引起的逐时冷负荷单位W；
F——外墙和屋面的面积单位m²；
K——外墙的传热系数，W/（m²·℃）---------------0.44
tn——室内计算温度单位℃；-------------26
tln——外墙和屋面冷负荷计算温度的逐时值单位℃
对有的地区出现的不同情况和不同环境按下式进行修正：
t'ln=（tln+td）ka×kp（4-2）
式中：
td——地区修正系数℃------0
ka——不同外表面换热系数修正系数------0.95
kp——不同外表面的颜色系数修正系数-------0.94
4.1.2室内传热维护瞬时冷负荷
温差传热会对空调房间造成的瞬时冷负荷,可按下式计算：
Q2=F×K×（tls-tn）W（4-3）
式中：
F——内维护结构的传热面积，单位m²；
K——内维护结构的传热系数（采用窗，墙，门近似传热系数计算传热），单位W/（m²·k）；--------0.92
tn——夏季空调房间室内设计温度℃；-----------26
tls——相邻非空调房间的计算温度，单位℃。
℃（4-4）
式中：
t——夏季空调房间室外计算日平均温度单位℃------33.6
tls——相邻的两个非空调房间的计算温度与夏季空调房间的室外计算日均匀温度的差，当相邻房间散热量很少（如走廊，大厅，楼梯间）时,tls取3℃,；当相邻散热量在23～116W/m2时,tls取5℃。
4.1.3外窗瞬变传热引起的冷负荷
在室内外温差和通风的共同作用下，玻璃窗的瞬变热冷负荷可按下式计算：
Q3=F×K×（tl–tn）（W）（4-5）
式中：
F——外玻璃窗面积，单位m²；
K——玻璃的传热系数，单位W/（m²·k）；-------2
tl——玻璃窗的冷负荷温度逐时值，单位℃
tn——室内设计温度，单位℃。
不同地点对tl按下式修正：
tl=tl+td（4-6）
式中：
td——地区的修正系数单位（℃）
由于日射透过玻璃窗进入室内的得热形成的逐时冷负荷可按下式计算：
Q4=F×CZ×Dj.max×CLQ（W）（4-7）
式中：
F——玻璃窗的有效面积，窗口面积乘以有效面积系数Ca，
CZ——玻璃窗的综合遮挡系数这样计算CZ=Cs×Cn；
Cs——玻璃窗的遮挡系数；-------------------0.74
Cn——窗内遮阳设施的遮阳系数，----------0.6
Dj.max——因为日射得热的修正因数的最大值，单位W/m²；
CLQ——冷负荷系数
4.2设备散热形成的冷负荷
1.设备和家电用具显热形成的冷负荷可按下式计算：
Q7=Qq+Q×CLQ
（W）（4-8）
式中：
Q7——设施和家电用具使用时实际的显热形成的冷负荷，单位W；
Qq——设施和家电用具使用时的实际显热散热量，单位W；
CLQ——设施和家电用具使用时显热散热冷负荷系数；因为空调系统不连续不间断的运行，所以CLQ＝1.0。
2.设备和家电用具的实际显热散热量可按下式计算
（1）电动设备
当家电设备及其电动机都放在室内时：
Q＝1000×n1×n2×n3×N/η（4-9）
当只有家电设备在室内，而电动机不在室内时：
Q＝1000×n1×n2×n3×N（4-10）
当家电设备不在室内，而只有电动机放在室内时：
Q＝1000×n1×n2×n3×
N（4-11）
式中：
N——电动设备的安装功率，单位kW；
η——电动机效率，
n1——利用系数，
n2——电动机的负荷系数，n3——同时使用系数，
（2）电热设备散热量
对于那些没有保温密闭罩的电热设备，热量按下式计算：
Q＝1000×n1×n2×n3×n4×N（4-12）
式中：
n4——考虑到因为排风而带走热量的系数，一般取0.5；
其中其他符号意义跟前面相同。
电子设备散热量
计算公式同（4-10），其中系数n2的值根据使用情况而定，本次办公楼设计对计算机n2取1.0。
人体散热形成的冷负荷：
人体散热引起的冷负荷计算式为：
Q6＝qs×n×n/×CLQ+ql×n×n/W（4-13）
式中：
Q6——人体散热形成的冷负荷，单位W；
qs——不同室温和劳动性质成年男子显热散热量，单位W（见表1-20[1]）；
n——室内全部的人数；
n/——群集系数，
CLQ——人体显散然热冷负荷系数，人体显然散热冷负荷系数
4.3新风冷负荷
按目前空调设计中对新风量的确定准则，采用现行规范、按设计手册中的规范或推荐的数据,办公楼的新风量取30m³/h每人人。
空调新风冷负荷按下式计算：
（kW）（4-14）
其中：
——夏季新风冷负荷，单位kW；
——新风量，单位kg/s；
hW——室外空气的焓值，单位kJ/kg；
hN——室内空气的焓值，单位kJ/kg。
办公室101夏季新风负荷计算举例：
室外参数：
33.6℃，φ=58%；
=83.49kJ/kg；
室内参数：
26℃，φ=52%；
=54.43kJ/kg；
=0.04×29.06=1.16（kW）
图4-1夏季新风处理焓湿图
4.4湿负荷
4.4.1新风湿负荷
新风湿负荷Dx（kg/h）按下式计算:
Dx=ρmx（dw-dn）0.001（4-15）
式中：
mx——新风量，m3/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
不考虑风力附加。
4.4.2人体散湿量
Mw=0.001nΦg（4-16）
式中：
Mw——人体散湿量,kg/h；
n——室内全部人数；
Φ——群集系数；
g——成年男子的小时散湿量,g/h
4.5办公楼围护结构冷负荷计算举例101房间
表4-1办公楼围护结构冷负荷计算表
西外墙冷负荷
时间
11:
00
12:
00
13:
00
14:
00
15:
00
16:
00
17:
00
18:
00
19:
00
20:
00
twl
36.3
35.9
35.5
35.2
34.9
34.8
34.8
34.9
35.3
35.8
td
0
kα
0.95
kρ
0.94
t′wl
32.42
32.06
31.70
31.43
31.17
31.08
31.08
31.17
31.52
31.97
tNx
26
△t
6.42
6.06
5.70
5.43
5.17
5.08
5.08
5.17
5.52
5.97
K
0.44
F
32.18
CL
90.8
85.8
80.7
76.9
73.1
71.9
71.9
73.1
78.2
84.5
南外墙冷负荷
时间
11:
00
12:
00
13:
00
14:
00
15:
00
16:
00
17:
00
18:
00
19:
00
20:
00
twl
33.5
33.2
32.9
32.8
32.9
33.1
33.4
33.9
34.4
34.9
td
0
kα
0.95
kρ
0.94
t′wl
29.92
29.65
29.38
29.29
29.38
29.56
29.83
30.27
30.72
31.17
tNx
26
△t
3.92
3.65
3.38
3.29
3.38
3.56
3.83
4.27
4.72
5.17
K
0.44
F
18.79
CL
32.4
30.1
27.9
27.2
27.9
29.4
31.6
35.3
39.0
42.7
南外窗瞬变传热冷负荷
时间
11:
00
12:
00
13:
00
14:
00
15:
00
16:
00
17:
00
18:
00
19:
00
20:
00
twl
29.9
30.8
31.5
31.9
32.2
32.2
32
31.6
30.8
29.9
td
0
twl+td
29.9
30.8
31.5
31.9
32.2
32.2
32
31.6
30.8
29.9
tNx
26
△t
3.9
4.8
5.5
5.9
6.2
6.2
6
5.6
4.8
3.9
CwKw
2.40
Fw
13.39
CL
125.3
154.3
176.7
189.6
199.2
199.2
192.8
180.0
154.3
125.3
南外窗日射得热引起的冷负荷
时间
11:
00
12:
00
13:
00
14:
00
15:
00
16:
00
17:
00
18:
00
19:
00
20:
00
CLQ
0.72
0.84
0.8
0.62
0.45
0.32
0.24
0.16
0.1
0.09
Dj,max
302
Ca
0.75
CCS
0.44
Fw
13.39
CL
969.5
1131
1077
834.9
606.0
430.9
323.2
215.5
134.7
121.2
东外墙冷负荷
时间
11:
00
12:
00
13:
00
14:
00
15:
00
16:
00
17:
00
18:
00
19:
00
20:
00
twl
35
35
35.2
35.6
36.1
36.6
37.1
37.5
37.9
38.2
td
0
kα
0.95
kρ
0.94
t′wl
31.26
31.26
31.43
31.79
32.24
32.68
33.13
33.49
33.84
34.11
tNx
26
△t
5.26
5.26
5.43
5.79
6.24
6.68
7.13
7.49
7.84
8.11
K
0.44
F
16.68
CL
38.6
38.6
39.9
42.5
45.8
49.1
52.3
55.0
57.6
59.5
第五章风机盘管加新风系统选型计算
5.1风机盘管系统选型计算
1.空气处理方案及有关参数的查取
采用新风直入式空气处理方式，新风机组不承担室内负荷，空气处理方案过程线如下图：
（以101办公室为例）
图5-1夏季表冷器制冷焓湿图
由tN=26℃,Φ=52%得hN=54.43kJ/kg;
由tw=33.6℃,Φ=52%,得hW=83.49kJ/kg；
用将新风处理到室内空气焓值的方案，空气处理过程如图5-1。
1）计算热湿比
ε=Q/M=9331kJ/kg
在h-d图上根据室内Tn=26℃及相对湿度φ=52%,确定N点，得hn=54.43kJ/kg。
过N点作9331kJ/kg线与φ=90%相对湿度线相交得送风状态点O；
0点确定之后即可算出空调区送风量qm（kg/s）为：
qm=Q/（hN-ho）（5-1）
式中，Q——空调区冷负荷，KW；
hN——室内状态点空气比焓值，KJ/Kg；
ho——送风状态点空气比焓值，KJ/Kg
确定风机盘管处理后的状态点M
N
M是在风机盘管内实现的冷却减湿过程。
风机盘管风量qm,F=qm-qm,w（5-2）
（ho-hm）/（hk-ho）=qm,w/qm,F（5-3）
hM=hO-（hL-hO）*qm,w/qm,F（5-4）
风机盘管负担的冷量Q,OF=Q-qm,w（hN-hL）（5-5）
新风处理机组负担的冷量QO,w=qm,w（hw-hL）（5-6）
5.2风机盘管加新风系统的夏季处理过程
以一层1101办公室为例：
①定室内（N）、外（W）状态点
N点由室内温度和相对湿度决定（26℃/52%）：
hN=54.43KJ/Kg，
hW=83.49KJ/Kg，
②定送风状态点0
从N点作夏季空调区的热湿比线ε=9331KJ/Kg，该线与90%相对湿度线的交点即为室内送风状态点0：
t0=18.9℃，h0=38KJ/Kg，
送风温度高于露点温度，送风温差为7.1℃，相对湿度90%，满足要求。
③定空调区送风量
根据公式（5-1），送风量qm=0.248Kg/s
④确定风机盘管处理后的状态点M
根据公式（5-2），风机盘管风量qm,F=0.208Kg/s
根据公式（5-5），风机盘管负担的冷量Q,OF=4.068kw
根据公式（5-6）,新风处理机组负担的冷量QO,w=1.168kw
依据以上
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