长沙凤凰大厦空调设计含冷冻站通风防排烟设计暖通空调设计总说明.docx

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长沙凤凰大厦空调设计含冷冻站通风防排烟设计暖通空调设计总说明

毕业设计（论文）任务书

课题名称

长沙凤凰大厦空调设计

（含冷冻站、通风防排烟设计）

院（系）

城市建设与安全环境学院

专业

建筑环境与设备工程

姓名

学号

起讫日期

指导教师

摘要

本建筑位于长沙市武陵区，为地下一层、地上十三层的综合办公大楼，地上建筑高度52.2米，总建筑面积为：

10172平方米左右，空调面积约为6538平方米。

一层～二层为大厅、监控室、游艺室、练功房、阅览室、办公室，三层～五层为厨房、餐厅、客房、会议室、局长室、接待室、办公室，六层～十二层为办公室和会议室。

属于真题假做。

本文首先利用冷负荷计算法对建筑负荷进行了计算，通过经济性和技术性比较选择了地源热泵作为冷热源。

针对各房间的位置和功能不同，食堂、大会议厅、门厅、接待室、游艺室等大空间采用了全空气系统，房间空气品质较好，并且在过渡季节可以实现全新风运行，最大程度上利用自然界的能量，节省能源。

对于办公室和客房等一些使用较为灵活的小房间，采用风机盘管和独立新风的半集中式系统，可以实现较为灵活的控制。

在第二章中首先对建筑负荷进行了精确计算，对机组参数进行了修正。

对于全空气系统采用一次回风的机器露点送风的方式，风机盘管系统采用独立新风的方式，通过计算确定了各房间的送风状态和送风量。

针对不同的房间采用了不同的送风方式，除门厅和客房采用侧送形式，其他各类房间均采用了散流器平送的方式。

本文对空调系统的消声减振及保温也做了一定的讨论。

本文在设计的过程中充分的考虑到了节能的要求，通过水力计算确保系统能够正常运行。

关键词：

空气调节全空气系统空气—水风机盘管系统

Abstract

ThebuildingislocatedinChangsha,JiangsuProvince,isacomprehensiveconstruction。

Itcontains12-floor,includingCafeteria,Guestroom,bedroomandsoon.TheOverallheightis52.2meters,coversanareaof10172squaremeters.Thisarticlefirstestimatestheload,choosingchillerandawaterboilerascoldandheatsource.Foreveryroomofdifferentfunctions,suchasCafeteria,Conferenceroomandsooncoveringalargespacechoosesentireairsystem.itcangetairofbetterqualityandcanruninthetansitionseasonswithallfreshair,whichcanmakebestuseofnaturalenergyandsaveenergy.Forofficesandsomeothersmallroomswhichusemoreflexibly,chosefan-coilsystemthatcanachieveamoreflexiblecontrol.Inthesecondparts,theauthorfirstdoaaccuratecalculationoftheloadandthenamendtheparametersoftheunits.Fortheallairsystem，theairiscooledtomachinedewpoint.Forfancoilsystemthefreshairisforcedintotheroomindependentlyafterbeingcooled.Thentheauthordefinitthestateoftheairbycaiculateing.Foradifferentroomfromtheairsupplyusingdifferentmethods,suchasCafeteriaandConferenceroomusethecasualgift-flow-way,theroomairsupplybythewayside.Inthispaper,air-conditioningsystems,vibrationandnoisereductioninsulationalsodoacertainamountofdiscussion.thepaperusedthemechanicalventilation,exhaustpipeandtheexhaustpipesharedbyelectricexhaustvalveandexhaustthestateswitch.

Keywords:

air-conditioningallairsystemair-waterfan-coilsystemmechanicalventilationsystem

第一章工程概况

1.1建筑概况

本建筑位于江宁区，为地下一层，地上十三层的综合办公楼。

地上建筑高度52.2米，总建筑面积为：

10172平方米左右，空调面积约为6538平方米。

一层、二层为大厅、监控室、游艺室、练功房、阅览室、办公室，三层到五层为厨房、餐厅、客房、会议室、局长室、接待室、办公室，六层到十二层为办公室和会议室。

工作时间为8:

00~18:

00。

1.2设计参数

1.2.1长沙市室外设计参数

地理位置：

北纬28˚12΄，东经113˚04΄，海拔44.9m

气象参数为：

夏季：

大气压：

99.94kpa室外日平均温度：

32.0℃室外计算日温差：

7.3℃

室外干球温度：

35.8℃室外湿球温度：

27.7℃室外平均风速：

2.6m/s

室外计算相对湿度：

59%

冬季：

大气压：

101.99kpa采暖计算温度：

0℃空调计算温度：

-3℃

室外计算相对湿度：

81%室外平均风速：

2.8m/s

1.2.2长沙市室内设计参数

根据《公共建筑设计标准》空调调节系统室内设计参数：

参数

冬季

夏季

温度（℃）

一般房间

大堂、过厅

室内外温差≤10

风速

0.10≤v≤0.20

0.15≤v≤0.30

相对湿度（%）

30~60

40~65

选定此建筑选取室内设计温度为26℃，相对湿度为60%。

第二章负荷计算

本建筑位于夏热冬暖地区，主要进行冷负荷计算。

对外墙、外窗、屋面、楼板、内墙、照明设备散热及人体散热得热引起的冷负荷按逐时进行计算，最后把各项冷负荷计算结果逐时累加，再加上新风负荷，求出冷负荷的最大值及发生时间。

2.1建筑围护结构冷负荷计算

2.1.1建筑围护结构的选择

1．外墙

选择的建筑材料为：

240厚粘土空心砖墙，衰减系数β=0.20，墙体传热系数为0.79W/（m2·℃）

2．内墙

选择的建筑材料为：

200硅酸盐砖砌体，传热系数为k=2.59w/㎡·℃,衰减系数β=0.45，其中放热衰减度vf=2.0，为重型房间。

3．楼板

选择的建筑材料为：

70厚沥青石板，传热系数为k=0.79w/㎡·℃,衰减系数β=0.45。

4．屋顶

选择的建筑材料为：

70厚保温屋面，传热系数为k=0.79w/㎡·℃,衰减系数β=0.20，吸收系数ρ=0.75。

5．窗户

选择的建筑材料为：

双层反射反射中空玻璃，传热系数为k=1.6w/㎡·℃，窗框类型为金属窗框。

举例选取二层阅览室，此房间各种参数为：

房间面积为：

144㎡；外墙面积60.8㎡，朝向：

SW；外窗面积11.2㎡，朝向：

SW；内墙面积102㎡。

楼上楼下皆为空调房间。

2.1.2通过墙体引起的冷负荷计算

计算公式：

CLQτ=KFΔtτ-ε

K—墙、屋顶或窗的传热系数，W/m2·℃；

F—外墙、屋顶、及窗户的计算面积，m2；

Δtτ-ε—室内计算温度与冷负荷温度逐时值之差，℃。

见附录2-10（墙体），2-11（屋顶）

公式参考教材《空气调节》p.50公式2-76；

则SW外墙冷负荷：

SW外墙计算表β=0.20

计算时刻

10:

11:

12:

13:

14:

Δtτ-ε

0.79

60.80

CLQτ

480.32

528.35

576.38

计算时刻

15:

16:

17:

18:

19:

20:

21:

Δtτ-ε

0.79

60.80

CLQτ

576.384

528.352

内墙冷负荷：

内墙冷负荷计算表β=0.20

计算时刻

10:

11:

12:

13:

14:

Δtτ-ε

2.59

102.00

CLQτ

1320.90

1585.08

1849.26

计算时刻

15:

16:

17:

18:

19:

20:

21:

Δtτ-ε

2.59

102.00

CLQτ

1849.26

1585.08

2.1.3通过外窗引起的冷负荷计算

1．外窗瞬时传导得热形成的冷负荷

计算公式：

CLQc·τ=KFΔtτ

Δtτ—计算时刻负荷温差，℃，见《空气调节》附录2-12。

则外窗瞬时传导得热形成的冷负荷：

外窗瞬时得热计算表

计算时刻

10:

11:

12:

13:

14:

Δtτ-ε

4.1

5.0

6.0

6.8

7.7

8.3

8.8

1.60

11.20

CLQτ

73.47

89.60

107.52

121.86

137.98

148.74

157.70

计算时刻

15:

16:

17:

18:

19:

20:

21:

Δtτ-ε

9.2

9.3

9.1

8.6

8.0

7.2

6.5

1.60

11.20

CLQτ

164.864

166.656

163.072

154.112

143.36

129.024

116.48

2．外窗日射得热形成的冷负荷：

计算公式：

CLQj·τ=XgXdCnCsFJj·τ

xg—窗的有效面积系数，此为双层钢窗，取0.75；

xd—地点修正系数，见附录2-13；

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，W/㎡，《空气调节》见附录2-13。

则外窗日射得热冷负荷：

SW外窗日照得热计算表

计算时刻

10:

11:

12:

13:

14:

Jj·τ

143

196

0.75

0.97

0.50

0.55

11.20

CLQτ

98.59

123.24

143.40

159.09

203.90

320.42

439.18

计算时刻

15:

16:

17:

18:

19:

20:

21:

Jj·τ

228

231

201

143

0.75

0.97

0.50

0.55

11.20

CLQτ

510.8796

517.6017

450.3807

320.4201

165.8118

132.2013

114.2757

2.2人体散热和照明得热形成的冷负荷计算

室内人员与照明设备得热计算公式：

Q—设备、照明和人体的得热，w；

JXτ-t—τ-t时间的强度系数，见《空气调节》附录2-15或者2-16。

2.2.1.人体散热冷负荷计算

此房间为阅览室，查阅《空气调节》p.52，查得显热为63w/人，潜热为45w/人，湿量为68g/h。

根据《公共建筑节能设计标准》，此房间人均使用面积是4㎡/人，则人数为36人。

则取连续使用4小时，得表：

连续4小时人体散热负荷

计算时刻

10:

11:

12:

13:

14:

JXτ-t

0.52

0.68

0.73

0.77

0.36

0.15

0.52

房间使用人数

显热（W/人）

63.00

湿量（g/h）

68.00

潜热（W/人）

45.00

CLQτ

2799.36

3162.24

3275.64

3366.36

2436.48

1960.20

2799.36

湿负荷

2448

计算时刻

15:

16:

17:

18:

19:

20:

21:

工作开始小时数τ-T

0.68

0.73

0.77

0.36

0.15

0.13

0.11

房间使用人数

显热（W/人）

63.00

湿量（g/h）

68.00

潜热（W/人）

45.00

CLQτ

3162.24

3275.64

3366.36

2436.48

1960.20

1914.84

1869.48

湿负荷

2448

2.2.2照明冷负荷负荷：

根据《公共建筑节能设计标准》，此房间照明密度为15w/㎡,则照明负荷计算表：

2.3各个房间冷负荷汇总

由上图可得，在下午14:

00建筑内冷负荷达到最大值：

350015W。

各个具体房间冷负荷逐时值见附录-1。

2.4房间湿负荷计算

计算公式：

Wr=0.001nφw

式中w——每名成年男子的散湿量,g/h，查空气调节设计手册表2-47；

φ——群集系数，由《暖通空调》表2-12查得为0.80；

n——计算时刻空调房间内的总人数；

则二楼阅览室：

查手册得人的散湿量为68g/h，人数为36人，群集系数为1.0。

Wr=0.001×n×φ×w=68×0.001×36×1=2.45kg/h。

具体房间的湿负荷参看附录-4。

2.5房间热负荷

热负荷可按下式计算：

Z=S*N*φ

式中S----空调房间面积，m2；

N----单位面积热负荷，W/m2，可以参看下表；

φ----系数；

按照指标法计算得：

431720W。

第三章空调系统方案的确定

3.1空调系统设计的基本原则

（1）选择空气调节系统时，应根据建筑物的用途、规模、使用特点、符合变化情况与参数要求、所在地区气象条件与能源状况等，通过技术经济比较确定；当各空气调节区热湿负荷变化情况相似，宜采用集中控制，各空气调节区温湿度波动不超过允许范围时，可集中设置共用的全空气定风量空气调节系统。

需分别控制各空气调节区室内参数时，宜采用变风量或风机盘管空气调节系统，不宜采用末端再热的全空气定风量空气调节系统；

（2）选择的空调系统应能保证室内要求的参数，即在设计条件下和运行条件下均能保证达到室内温度、相对湿度、净化等要求。

（3）综合考虑初投资和运行费用，系统应经济合理；

（4）尽量减少一个系统内的各房间相互不利的影响；

（5）尽量减少风管长度和风管重叠，便于施工、管理和测试。

（6）各房间或区的设计参数值和热湿比相接近污染物相同，可以划分成一个全空气系统。

对于定风量单风道系统，还要求工作时间一致，负荷变化规律基本相同。

3.2空调系统方案的比较

3.2.1全空气系统

全空气系统一般选用组合式空调器进行空气处理，室内负荷全部由处理过的空气来负担，系统处理空气量大，所担负的空调面积也较大。

因此适用于建筑空间较高，面积较大，人员较多的房间，以及房间温度和湿度要求较高，噪声要求较严格的空调系统。

全空气系统的主要优点为：

（1）使用寿命长；

（2）可以根据室外气象参数的变化和室内负荷变化实现全年多工况解能运行调节；

（3）充分利用室外新风,减少与避免冷、热抵消,减少冷冻机的运行时间；

（4））可以严格地控制室内温度和室内相对湿度；

（5）可以有效地采取消省和隔振措施,便于管理和维修。

其主要缺点为：

（a）空气比热、密度小,需空气量多,风道断面积大,输送耗能大；

（b）空调设备需集中布置在机房,机房面积较大,层高较高；

（c）除制冷及锅炉设备外空气处理机组和风管造价均较高；

（d）送回风管系统复杂,布置困难；

（e）支风管和风口较多时不易均衡调节风量,风道要求保温,影响造价；

（f）全空气空调系统一个系统不宜供多个房间的空调。

因为回风系统可能造成房间之间空气交叉污染，另外调节也比较困难；

（g）设备与风管的安装工作量大,周期长。

3.2.2风机盘管加新风系统

风机盘管加新风系统是目前应用广泛的一种空调系统，它由风机盘管来承担全部室内负荷，单独设新风机组，向室内补充所需新风。

因此，在空调房间较多，面积较小，各房间要求单独调节，且建筑层高较高，房间温湿度要求不严格的房间，宜采用风机盘管家新风系统。

风机盘管加新风系统的主要优点有：

（1）布置灵活，可以和集中处理的新风系统联合使用，也可以单独使用；

（2）各空调房间互不干扰，可以独立地调节室温，并可随时根据需要开停机组,节省运行费用，灵活性大，节能效果好；

（3）与集中式空调相比不需回风管道，节约建筑空间；

（4）机组部件多为装配式、定型化、规格化程度高，便于用户选择和安装；

（5）只需新风空调机房，机房面积小；

（6）使用季节长；

（7）各房间之间不会互相污染。

其缺点为：

（a）对机组制作要求高，则维修工作量很大；

（b）机组剩余压头小室内气流分布受限制；

（c）分散布置敷设各中管线较麻烦，维修管理不方便；

（d）无法实现全年多工况节能运行调节；

（e）水系统复杂，易漏水；

（f）过滤性能差。

3.3空调系统方案的确定

多层建筑的系统划分应根据各层平面布置和机房的位置等条件而定，尽量做到风管布置合理，系统运转灵活而经济，空气调节系统不宜过大，以便于调节和减少噪声。

本次设计中的建筑各个房间使用性质差别较大，故对空气系统与风机盘管加新风系统都予以采用。

全空气系统除一层大厅为柜式机组设单独机房外，其余均为吊顶式系统，其中一层两个设备监控室共用一个全空气机组，三层大餐顶与其接待室共用一个机组。

其余大部分办公室、客房均为风机盘管加新风系统（新风处理到室内焓值），为吊顶卧式暗装，除三层客房为侧送外，其余都为散流器平送。

每层都有吊顶式新风机组布置。

第四章房间送风量、新风量及新风负荷的确定及末端设备的选择

4.1房间送风量的计算

4.1.1全空气系统送风量

全空气系统空气处理过程，这里采用的是一次回风空气处理形式。

室外空气W与回风N混合与C点（C点根据新风百分比及室内状态点的焓值之间的关系确定），空气通过C点经过表冷器冷却干燥后达到L点（对于舒适性空调用机器露点送风，故L点即O点），将L点加热到O点，最后空气经过室内热湿比ε线送风至室内状态点N。

以一层大厅为例，先做焓湿图：

其中N为室内状态点：

室内温度tn=26℃，相对湿度ψ=60%，焓值hn=58.5KJ/Kg，含湿量dn=15g/kg；

其中W为室外状态点：

室外温度tw=35.8℃，相对湿度ψ=60%，焓值hw=94KJ/Kg，含湿量dn=26.8g/kg；

由以上计算得大厅最大冷负荷为21.767KW，湿负荷为2.746Kg/h，

得：

热湿比ε=Q/W=21767/0.763=28536.5，通过N点画出ε=28536.5的过程线，交90%相对湿度线（舒适性空调，机器露点送风）于机器露点L（舒适性空调，机器露点送风即送风状态点O），则L点参数为:

tl=19.5℃，hl=51.5KJ/Kg，dl=15.0g/kg，

由于余湿相对余热很小，所以按消除余热经行计算：

房间送风量：

G=Q/（hn-ho）=21767/（58.5-51.5）=9867.73kg/h

4.1.2风机盘管加新风系统送风量

风机盘管将室内空气从室内状态点N干燥冷却到风机盘管机器露点M，新风机组将室外空气从状态点W干燥冷却到新风机组机器露点L（将新风处理到室内焓值），L点空气与M点空气混合到送风状态点0，经过室内热湿比ε线送风至室内状态点N。

以底层办公室2为例,先绘制焓湿图：

其中N为室内状态点：

室内温度tn=26℃，相对湿度ψ=60%，焓值hn=58.5KJ/Kg，含湿量dn=15g/kg；

其中W为室外状态点：

室外温度tw=35.8℃，相对湿度ψ=60%，焓值hw=94KJ/Kg，含湿量dn=26.8g/kg；

由以上计算得办公室2最大冷负荷为2.243KW，湿负荷为0.654Kg/h，

得：

热湿比ε=Q/W=2243/0.181=12392，通过N点画出ε=12392的过程线，交90%相对湿度线于O点，O点即为送风状态点（按最大送风温差考虑）。

其中to=18.3℃，ho=49KJ/Kg。

其中tn-to=7.7℃<10℃符合要求。

则房间送风量：

G=Q/（hn-ho）=2243/（58.5-49）=806.324kg/h

由于新风机组不承担房间负荷，故新风机组将室外新风从W点处理到室内状态点N具有相同的焓值，并交90%相对湿度线于L点，此点即新风机组机器露点L。

舒适性空调，不考虑再热。

即hl=hn=58.5KJ/Kg。

M为风机盘管的机器露点，OM=LO·Gw/Gf，Gw为新风量，Gf为风机盘管风量。

且总分量G=Gw+Gf。

得tm=17.4℃，hm=46.

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