综合教学楼暖通空调工程项目设计报告.docx

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综合教学楼暖通空调工程项目设计报告

摘要

本工程为综合教学楼空调工程设计，该工程是集餐厅、报告厅、会议室、办公室、教室和实验室等各种功能间为一体的综合教学楼。

建筑一共有十一层，其中一层的层高为4.5m，二层到十一层层高为3.6m。

根据房间功能，全楼采用集中供给空调方式，其中冷热源机组采用两台直燃型溴化锂吸收式制冷机组，夏季供冷，冬季供热，还可以提供其他生活方面的供热，做到一机多用，机房设置在地下室。

根据各不同功能房间，将该集中系统分为二种空调送风方式，高大空间如餐厅、报告厅等采用全空气系统，新风直接从室外引进与回风混合（一次回风）后送风；办公室，会议室等采用了风机盘管加独立新风系统，新风机组从室外引入新风处理到室内空气焓值，风机盘管承担室内全部冷负荷及部分的新风湿负荷。

全空气系统选用圆型散流器平射流形式，而风机盘管加独立新风系统有百叶风口侧送和散流器平送的形式。

空调水系统只设有一个系统。

采用闭式双管式，水平异程垂直同程式，冷水泵三台，两用一备；冷却水泵选三台，两用一备。

关键词：

直燃型溴化锂吸收式制冷机组；全空气系统；风机盘管加新风系统；水系统

前言

目前，随着经济建设的不断深入和人们生活水平的不断提高，空调建筑物越来越多，建筑物消耗的能量也越来越大，我国甚至出现了空调系统与经济建设争抢电力资源的情况。

在我国建筑总能耗中，空调系统的能耗占有相当大的比重，因此研究探讨空调系统的节能就显得十分重要。

在建筑物空调系统运行能耗中，冷源系统的能耗是最大的。

研究工作主要集中在冷源系统的形式选择上，对压缩式冷水机组和吸收式冷水机组的技术经济比较研究较多，通过对众多方案的分析已经基本达成共识：

吸收式冷水机组节电而不节能，对其在我国的应用应区别对待，对于有余热可以利用的地区，应大力提倡使用吸收式冷水机组，而一般建筑物则应采用蒸汽压缩式制冷。

中央空调是集中处理空调负荷的系统型式，其冷、热量是通过一定的介质输送到空调房间里去的。

按照中央空调的输送介质的不同，常见的中央空调可以分成以下三种主要型式：

风管式系统，冷、热水机组和VRV系统。

当代空调的发展离不开两个可说是永恒的主题：

一个是室内空气品质；另一个则是节能运行。

众所周知，一般办公楼在建筑和使用功能上不同于宾馆、酒楼客房的一大特点就是空间大、面积大、内装修讲究、隔间的分隔要求能灵活多变。

对于这类建筑，如果采用常规的全空气方式，一方面送风管、回风管截面积大，很难适应高层建筑层高低的现状。

另一方面，那么大的一个多区系统，各区的温度控制要求也实在是众口难调。

因此，至今为止，不少办公楼还都不得不采用带独立新风的风机盘管系统这样的空调方式。

然而，风机盘管系统存在不少问题，其中最大的问题就是滴水问题，另外，办公楼开间大，其隔间随用户的变换，需频繁改变，如果采用风机盘管机组，则其固定的送风口和回风口将很适应隔间的调整。

基于种种因素的考虑，现在有些高级办公楼的空调工程已决定摆脱风机盘管系统，取而代之的是VRV变风量空调方式。

目前国内在建的高档综合楼中，许多标志性建筑都开始采用的是变风量系统，如中国银行总行办公大楼，工商银行总行办公大楼，建设银行总行办公大楼，华润大厦，国家电力调度指挥中心，中保信大厦，南银大厦等。

虽然VRV系统具有节能、舒适、运转平稳等诸多优点，而且各房间可独立调节，能满足不同房间的不同空调负荷的需求。

但其系统控制复杂，且其初投资高。

因为技术原因，国内一般的设计院设计完成的高档写字楼及公共建筑中，大多还在使用风机盘管加新风和定风量的空气系统。

本工程为南京一学校综合教学楼，采用全空气系统和风机盘管加新风系统。

现在的工业城市，对电力的需求量非常大，尤其是在用电旺记显得十分紧张，会出现电能紧缺的现象。

因此本工程项目的冷热源选择直燃溴化锂吸收式冷热水机组，该机组除了满足空调冷、热源的要求外，还可以提供其他生活方面的供热，做到一机多用，从而节约占地面积和投资。

第1章原始资料

§1.1室外气象资料

地点：

南京市

地理位置：

东经118°48′，北纬32°00′

夏季气象参数：

夏季大气压力1004.0hPa；室外日平均温度31.40℃；平均日较差6.9℃；室外计算干球温度35℃；室外计算湿球温度28.3℃；最热月平均相对湿度81%；室外平均风速2.6m/s；大气透明度等级5.00；

冬季气象参数：

冬季大气压力1025.2hPa；采暖计算温度-3.00℃；空调计算温度-6.00℃；空调相对湿度73.00%；室外风速2.6m/s.

§1.2室内设计参数

表1-1室内气象参数

房间名称

夏季

冬季

新风标准

照明容量

温度℃

相对湿度%

温度℃

相对湿度%

m3/h.人

W/m2

餐厅

门厅

演讲厅

报告厅

实验室

观摩室

教室

研讨室

办公室

会议室

技能室

§1.3土建资料

一、墙体

确定墙体的计算公式：

Ro.min=

（1-1）

式中：

Ro.min—围护结构的最小传热阻（㎡.k/W）；

tn—冬季室内计算温度（℃）取20℃；

α—维护结构温差修正系数，取1.0；

Δty—冬季室内计算温度与围护结构内表面温度的允许温差（℃），取6.0℃；

αn—围护结构内表面换热系数（W/㎡·K），取8.7W/㎡·K；

tw—冬季围护结构室外计算温度，取-6℃；

对于本工程设计，墙体初选δ=240mm的砖墙，

则利用公式（1-1）得：

Ro.min=

=0.46㎡·k/W；

校核：

Ro=

+Rj+

+0.5+

=0.671（㎡·k/W）＞Ro.min所选墙体符合条件。

对于本建筑，外墙、内墙均采用厚度为240mm的普通砖墙

表1-3外墙结构类型

构造

δ（mm）

传热系数

（W/㎡.k）

导热系数

（㎡.k/W）

质量

（kg/㎡）

热容量

（kJ/㎡.K）

类型

240

1.97

0.34

500

436

Ⅲ

二、屋面

利用公式（1-1），选择屋面保温材料为水泥膨胀珍珠岩，保温层厚度为50mm的屋顶。

表1-2屋面结构类型

构造

（mm）

保温层

导热系数

（㎡.k/W）

传热系数

（W/㎡.℃）

类型

材料

厚度

水泥膨胀珍珠岩

0.98

0.87

Ⅳ

三、楼板

利用公式（1-1），选择钢筋混凝土楼板

表1-3楼板结构类型

构造

传热系数

（W/㎡.k）

导热系数

（㎡.k/W）

类型

3.13

0.64

Ⅲ

四、外窗

窗户：

单层窗，5mm厚的普通玻璃，金属窗框，80%的玻璃，白色帘，窗高1.8m

第2章负荷计算

§2.1冷负荷

冷负荷是指为了保持建筑物的热湿环境，在单位时间内需向房间供入得冷量。

冷负荷计算是空调设计及合理选择空调设备的主要依据。

因此，冷负荷计算的准确性也影响着空调设计的好与坏。

一、房间冷负荷的构成：

1、通过围护结构传入室内的热量；

2、透过外窗进入室内的太阳辐射热量；

3、人体散热量；

4、设备散热量；

5、其它室内散热量。

二、主要计算公式

在目前的空调设计中，冷负荷计算有多种方法，常见的有两种：

冷负荷系数法和冷负荷计算谐波法。

由于冷负荷系数法相于谐波法相对简单许多，因此本设计采用冷负荷系数法，当计算某建筑物空调冷负荷时，则可按照条件查出相应的冷负荷温度与冷负荷系数，用稳定传热公式形式即可算出经围护结构传入热量所形成的冷负荷和日射得热形成的冷负荷。

1、外墙和屋面瞬变传热引起的冷负荷

在日射和室外气温综合作用下，外墙和屋面瞬变传热引起的逐时冷负荷可按下式计算：

Qc（t）=AK（tc（t）–tR）（2-1）

式中Qc（t）—外墙和屋面瞬变传热引起的逐时冷负荷，W

A—外墙和屋面的面积，㎡

K—外墙或屋面的传热系数，W/（㎡.℃），可根据外墙和屋面的不同构造，在文献[6]附录2-2和附录2-3种查取；

tR—室外设计计算温度，℃；

tc（t）—外墙或屋面冷负荷计算温度的逐时值，℃，根据外墙和屋面的不同类型分别在文献[6]附录2-4和附录2-5中查取。

说明：

（1）各设计地点冷负荷温度值都是以北京地区气象参数为依据计算出来的。

因此对不同的设计地点，应对tc（t）进行修正为tc（t）+Δtd，其地点修正值Δtd可由文献[6]附录2-6查得。

（2）当外表面放热系数不等于18.6W/（㎡.℃）时，应将（tc（t）+td）乘以文献[6]表2-8中的修正值。

（3）当内表面放热系数变化时，可不加修正。

（4）由于建筑围护结构表面是浅色的，需要乘以吸收系数修正值Kp。

综上所述，外墙和屋面的冷负荷计算温度为：

t’c（t）=（tc（t）+Δtd）KpKa（2-2）

则冷负荷计算式为：

Qc（t）=AK（t’c（t）-tR）（2-3）

2、内围护结构冷负荷

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而产生的冷负荷可按上式计算，当邻室有一定的发热量时，通过空调房间隔墙、楼板、内墙、内门等内围护结构的温差传热而产生的冷负荷，可视作稳定传热，不随时间而变化，可按下列公式计算：

Qc（t）=AiKi（to.m+△ta-tR）（2-4）

式中Ki—内围护结构的传热系数,W/（㎡﹒℃）；

Ai—内围护结构的面积,㎡；

to.m—夏季空调室外计算日平均温度，℃；

ta—附加温升，可按表2-1选取。

表2-1附加温升

邻室散热量

（W/㎡）

△ta

（℃）

邻室散热量

（W/㎡）

△ta

（℃）

很少（办公室、走廊）

＜23

0~2

23~116

＞116

3、外玻璃窗瞬变传热引起的冷负荷

在室内外温差作用下，通过外玻璃窗瞬变传热引起的冷负荷可按下式计算：

Qc（t）=KWAW（tc（t）–tR）（2-5）

式中：

Qc（t）—外玻璃窗的逐时冷负荷，W；

AW—窗口的面积，㎡；

KW—外玻璃窗传热系数，W/（㎡·℃），由参考文献[6]附录2-7和附录2-8查得；

tc（t）—外玻璃窗的冷负荷温度的逐时值，℃，可由文献[6]附录2-10查得。

说明：

（1）Kw的值要根据情况不同加以修正，修正值为CW，可从文献[6]附录2-9中查得。

（2）要进行地点修正，其修正值为Δtd。

因此公式相应地变为：

Qc（t）=cwAwKw（tc（t）+Δtd-tR）（2-6）

4、透过玻璃窗的日射得热引起的冷负荷

透过玻璃窗的日射得热引起的逐时冷负荷可按下式计算：

Qc（t）=CaAwCsCiDjmaxCLQ（2-7）

式中：

Ca—有效面积系数，有文献[6]附录2-15查得；

Aw—窗口面积，㎡；

Cs—窗玻璃的遮阳系数，定义为玻璃的日射得热量/标准窗玻璃的日射得热，可查[6]附录2-13查得；

Ci—窗内遮阳设施的遮阳系数，可查[6]附录2-14查得；

CLQ—窗玻璃的冷负荷系数，无因次，由[6]附录2-16~2-19查得。

其值按南北区的划分而不同，建筑地点在北纬27°30′以南的地区为南区，以北的地区为北区。

Djmax—日射得热因数，透过玻璃窗进入室内的日射得热量分两部分，即透过玻璃窗进入室内的太阳辐射热qt和窗玻璃吸收太阳辐射热后传入室内的热量qa。

由于窗的类型、遮阳设施、太阳入射角及太阳辐射等因数的各种组合太多，无法建立太阳辐射得热与太阳辐射强度之间的函数关系，于是采用一种对比的计算方法。

采用了3mm厚的普通平板玻璃做“标准玻璃”

，在αi=8.7W/（㎡·K）和αo=18.6W/（㎡·K）条件下，得出夏季（以七月份为代表）通过这一“标准玻璃”的日射得热量qt和qa值，

DJ=qt+qa（2-8）

称DJ为日射得热因数，经过大量的统计工作，得出了适用于各个地区的Djmax，由文献[6]附录2-12查得。

5、室内热源散热形成的冷负荷

室内热源主要指室内工艺设备散热、照明散热和人体散热三大部分。

室内热源散热包括显热和潜热两部分。

潜热散热作为瞬时冷负荷，显热散热中以对流散热出的热量为瞬时冷负荷，而以辐射散热的热量则为先被围护结构表面所吸收，以后再慢慢地逐时散出，形成滞后冷负荷。

因此必须采用相应的冷负荷系数。

（1）照明散热形成的冷负荷

当电压一定时，室内照明散热量是不随时间变化的稳定散热量，但是照明散热仍以对流与辐射两种方式进行散热，因此照明散热形式的冷负荷计算仍然采用冷负荷系数。

根据照明灯具的类型和安装方式的不同，其冷负荷计算公式为：

荧光灯Qc（t）=1000n1n2NCLQ（2-9）

式中Qc（t）—灯具散热形成的冷负荷，W；

N—照明灯具所需要的功率，Kw；

n1—镇流器消耗功率系数，当明装荧光灯的镇流器在空调房间里时，取1.2，当暗装荧光灯的镇流器在顶棚内时取1.0；

n2—顶罩隔热系数，当荧光灯罩上部穿有小孔，可利用自然通风散热于顶棚内时，取0.5～0.6；当荧光灯罩无通风孔时取0.6～0.8；

CLQ—照明散热冷负荷系数，可由文献[6]查得。

6、人体散热形成的冷负荷

人体散热与性别、年龄、衣着、劳动强度及周围环境条件等多种因数有关。

人体散发的潜热量和对流热直接形成瞬时冷负荷，而发射散热的热量将会形成滞后的冷负荷。

因此，应采取相应的冷负荷系数进行计算。

为了设计计算方便，计算以成年男子散热量为计算基础。

而对于不同功能的建筑中的各类人员（成年男子、女子、儿童等）不同的组成进行修正，为此，引入群集系数φ，下表给出了一些建筑物中的群集系数，作为参考。

表2-2某些空调建筑物的群集系数

工作场所

影剧院

百货商店

图书阅览室

旅店

工厂轻劳动

体育馆

群集系数

0.89

0.96

0.93

0.90

0.92

人体显热散热引起的冷负荷计算式为：

Qc（t）=qsnφCLQ（2-10）

式中Qc（t）—人体显热散热形成的冷负荷，W；

qs—不同室温和劳动性质成年男子显热散热量，W；

n—室内全部人数；

φ—群集系数，见表2-2；

CLQ—人体显热散热冷负荷系数；

人体潜热散热形成的冷负荷计算式为：

Qc=qlnφ（2-11）

式中Qc—人体潜热散热形成的冷负荷，W；

ql—不同室温和劳动性质成年男子潜热散热量，W，见文献[6]表2-13；

n，φ—同公式（2-10）。

三、标准房间101的冷负荷计算示例

101房间为综合教学楼的学员餐厅，其尺寸为22.45m×21.05m，层高为4.5m。

餐厅人数为230人。

1、西外墙冷负荷

由参考文献[5]查得Ⅲ型外墙冷负荷计算温度，按照公式（2-1）计算西外墙的冷负荷，将其逐时值及计算结果列入表2-3中。

表2-3西外墙冷负荷

时间

10:

11:

12:

13:

14:

15:

16:

17:

18:

19:

tc（τ）

33.5

32.8

32.4

32.1

32.3

32.8

33.7

35.0

36.7

Δtd

2.1

kα

1.0

kρ

0.94

t＇c（τ）

33.46

32.81

32.43

32.15

32.34

32.81

33.65

34.87

36.47

Δt

7.46

6.81

6.43

6.15

6.34

6.81

7.65

8.87

10.47

1.97

80.3

Qc（τ）

1181

1077

1017

973

1003

1077

1211

1404

1657

2、南外墙冷负荷

南外墙冷负荷计算同上，见表2-4.

表2-4南外墙冷负荷

时间

10:

11:

12:

13:

14:

15:

16:

17:

18:

19:

tc（τ）

30.9

30.5

30.4

30.6

31.3

32.3

33.5

34.9

36.3

37.4

Δtd

1.0

kα

1.0

kρ

0.94

t＇c（τ）

29.99

29.61

29.52

29.70

30.36

31.30

32.43

33.75

35.06

36.10

Δt

3.99

3.61

3.52

3.70

4.36

5.30

6.43

7.75

9.06

10.10

1.97

67.2

Qc（τ）

528

478

465

490

577

702

851

1025

1199

1336

3、西外窗瞬时传热冷负荷

窗户：

单层窗，5mm厚的普通玻璃，金属窗框，80%的玻璃，白色帘，窗高1.8m。

根据αi=8.7W/（㎡·K）、αo=17.5W/（㎡·K），由文献[6]附录2-8查得Kw=5.94W/（㎡·K）。

再由其附录2-9查得玻璃窗传热系数的修正值，对金属框单层窗应乘以1.0的修正系数。

由附录2-10查出玻璃窗冷负荷计算温度tc（τ），根据公式（2-5）计算，计算结果列入表2-5中。

表2-5西外窗瞬时传热冷负荷

时间

10:

11:

12:

13:

14:

15:

16:

17:

18:

19:

tc（τ）

29.0

29.9

30.8

31.5

31.9

32.2

32.0

31.6

30.8

Δtd

32.9

33.8

34.5

34.9

35.2

34.6

33.8

Δt

6.9

7.8

8.5

8.9

9.2

8.6

7.8

5.94

20.7

Qc（τ）

738

848

959

1045

1094

1131

1107

1057

959

4、南外窗瞬时传热冷负荷

南外窗瞬时传热冷负荷计算同上，见表5-6.

表2-6南外窗瞬时传热冷负荷

时间

10:

11:

12:

13:

14:

15:

16:

17:

18:

19:

tc（τ）

29.0

29.9

30.8

31.5

31.9

32.2

32.0

31.6

30.8

Δtd

32.9

33.8

34.5

34.9

35.2

34.6

33.8

Δt

6.9

7.8

8.5

8.9

9.2

8.6

7.8

5.94

27.54

Qc（τ）

982

1129

1276

1390

1456

1505

1472

1407

1276

5、透过西外窗日射得热引起的冷负荷

由参考文献[6]附录2-15查得单层钢窗有效面积Ca=0.85，故窗的有效面积Aw=20.7*0.85=17.6㎡。

再由附录2-13查得遮挡系数Cs=0.93，由附录2-14查得遮阳系数Ci=0.5，于是综合遮阳系数Cc.s=0.93×0.5=0.465。

根据附录2-12查得纬度40°时，西向日射得热因数最大值Dj，max=539W/㎡。

因南京地区北纬32°00′，属于北区，故由附录2-17查得北区有内遮阳的玻璃窗冷负荷系数逐时值CLQ。

用公式（2-7）计算逐时进入玻璃窗日射的热引起的冷负荷，列入表2-7中。

表2-7透过西外窗日射得热引起的冷负荷

时间

10:

11:

12:

13:

14:

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