南京市某综合大厦空调工程设计毕业设计 精品.docx
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南京市某综合大厦空调工程设计毕业设计精品
南京市某综合大厦空调工程设计
AirConditioningEngineeringDesignforanIntegrationBuildinginNanjing
届 系
专业
学号
学生姓名
指导教师
完成日期年月日
摘要
本设计为南京市某大厦空调工程设计，该建筑为地下一层地上六层公用建筑。
地下1层为制冷机房和车库，地上一层、二层为商场，三层为KTV，四到六层为客房。
本设计范围为：
空调系统的空气处理、新风及风系统、制冷机房的设计。
主要内容为负荷计算、空调系统方案选择、风系统设计及气流组织计算、风管水力计算、空调机房设计选型等。
结合工程实际设计资料（经济效益、环境效益），要求各功能房间采用全年舒适性空调，一层、二层为全空气系统，三层为全空气系统和风机盘管加新风系统，四至六层为风机盘管加新风系统。
最后对整个设计进行了总结，并对有待于进一步研究的问题进行了概述，对今后的设计工作提出了一些建议。
强调空调设计应尽量满足业主的要求及节能规范。
本设计依据参考并执行国家相关标准及规范。
关键词：
空调全空气系统风机盘管
ABSTRACT
ThisdesignforabuildingforNanjingairconditioningprojectdesign,thebuildingisundergroundlayerundergroundand6publicconstruction.Alayerundergroundforrefrigerationmachineroomandthegarage,thegroundlayer,2forstores,threelayerforKTV,fourtosixlayersasguestroom.
Thescopesofthisthesisaretheairconditioningsystem,thenewwindandairsystem,coldandheatsource.Themaincontentsareloadcalculation,air-conditioningsystemprogramselection,windandairdistributionsystemdesigncalculations,ducthydrauliccalculation,designandselectionofcoldandheatsource.
Combinedwiththeengineeringpracticedesignmaterial（economic,andenvironmentalbenefits）,andrequiredthefunctionroomsadoptyear-roundcomfortairconditioning,onelayer,2forallairsystem,watersystemforairthreelayer,layer4-6fancoilsystem.
Attheendofthispaper,Isummarizethewholedesignandtheoutlineoftheproblemwhichneedsfurtherstudyandalsomakesomesuggestionsforfuturework.Itisthedesignofairconditioningthatshouldtrytosatisfytherequirementsofhomeownersandtheenergycode.Thisdesignreferstorelativenationalstandardsandnormswhichhavebeencloselyexecuted.
Keywords:
AirconditioningAll–airsystemFan-coilsystem
第1章 绪 论
1.1 国内外研究现状
中央空调在世界上已有很久的发展历史，在中国也有几十年的应用时间。
发达国家在办公大楼及公共商业建筑中普遍采用变风量空调系统，变风量空调系统是一种全空气系统，它是用送风温度来控制室内温度的。
变风量系统可以同时满足室内的空气品质，又达到节能的目的。
1.2 设计目的
毕业设计是专业学习中的最后综合性的教学环节，根据专业要求，培养学生综合运用本学科的基本理论、专业知识和基本技能，提高分析和解决实际问题的能力，完成初步培养从事科学研究工作和专业工程技术工作基本训练的重要环节。
1.3 设计内容
接受设计任务后，熟悉土建图纸与原始资料，查阅和收集资料，对设计对象选择多种空调方式，经过综合比较后，最后选定一种较好的方案。
根据有关设计规范及概算的指标，对冷热负荷进行初步估算，初步确定冷热源方式、容量、台数、机房位置和面积并确定送风方式。
（1）设计计算
其中包括房间的冷、热负荷及送风量的计算；空调系统方式的确定及风系统水系统阻力计算；空调主机房的设计与计算和绘制施工图纸。
（2）绘图
图纸内容有空调、通风平面图和机房平面图，
（3）整理设计文件
①设计说明书及计算书；
②主要设备及材料明细表；
③全部设计图纸。
第2章工程概况
2.1工程概况
该建筑位处南京市，共6层；地下一层有车库、后勤办公、库房、配电室；一层、二层有办公室、商场等；三层有KTV包房、办公室、经理室等；四至六层有客房、办公室等。
2.2气象参数
南京市室外计算参数为：
夏季
冬季
空调室外计算干球温度
35℃
空调室外计算干球温度
-4℃
空调室外计算湿球温度
28℃
空调室外采暖计算温度
-3
空调室外计算最热月平均相对湿度
81%
空调室外计算相对湿度
79%
室外风速
2.6m/s
室外风速
3.8m/s
大气压力
100400Pa
大气压力
102520Pa
2.3围护结构参数
外墙：
加气混凝土砌块框架填充墙400-300，其传热系数K=0.544W/（m2·K），衰减系数β=0.13，延时时间ε=9.9h。
外窗：
为双层铝合金窗，其传热系数K=2.904W/（m2·K），衰减系数β=0.997；延时时间ε=0.365h。
屋面：
为非上人加气混凝土砌块100—聚苯板70，传热系数K=0.454W/（m2·K）；衰减系数β=0.244；延迟时间ε=10.618h
内墙：
为砖墙（002002），其传热系数K=2.0W/（m2·K）；衰减系数β=0.4；延迟时间ε=7.2h。
第3章 负荷计算
3.1负荷计算
以五层旅馆客房为例，采用谐波法进行计算，面积25.4m2。
3.1.1外墙和屋面的冷负荷
外墙或屋面传热形成的计算时刻冷负荷Qτ（W），按式3-1计算：
Qτ=KFΔtτ-ξ（3-1）
式中，F——计算面积；
K——传热系数，W/（m2·K）；
τ——计算时刻；
τ-ξ——温度波的作用时刻，即温度波作用于外墙或屋面外侧的时刻；
Δtτ-ξ——作用时刻下，通过外墙或屋面的冷负荷计算温差，简称负荷温差，℃。
表3-1南外墙冷负荷
时刻
12:
00
13:
00
14:
00
15:
00
16:
00
17:
00
18:
00
19:
00
20:
00
面积m2
4.4
4.4
4.4
4.4
4.4
4.4
4.4
4.4
4.4
传热系数
0.54
0.54
0.54
0.54
0.54
0.54
0.54
0.54
0.54
Δtτ-ξ
10
10
10
10
10
10
10
9
9
冷负荷（W）
23.8
23.8
23.8
23.8
23.8
23.8
23.8
21.4
21.4
3.1.2外窗冷负荷
该冷负荷可分为两部分：
温差传热冷负荷和太阳辐射冷负荷
（1）温差传热冷负荷
通过外窗温差传热形成的计算时刻冷负荷Qτ按式3-2计算：
Qτ=KFΔtτ（3-2）
式中，Δtτ——计算时刻下的负荷温差，℃；
K——传热系数。
表3-2南外窗温差传热冷负荷
时刻
12:
00
13:
00
14:
00
15:
00
16:
00
17:
00
18:
00
19:
00
20:
00
面积
4
4
4
4
4
4
4
4
4
传热系数
2.9
2.9
2.9
2.9
2.9
2.9
2.9
2.9
2.9
Δtτ
8.6
8.6
9.6
9.6
8.6
8.6
8.6
7.6
6.6
冷负荷
99.8
99.8
111.4
111.4
99.8
99.8
99.8
88.2
76.6
（2）外窗太阳辐射冷负荷
透过外窗的太阳辐射形成的计算时刻冷负荷Qτ，按式3-3计算：
Qτ=XgXdCnCsFJj（3-3）
式中，Xg——窗的有效面积系数，双层钢窗0.75；
Xd——地点修正系数；
Cn——窗户内遮阳系数；
Cs——窗玻璃的遮挡系数；
F——窗玻璃的直射面积，m2；
Jj——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/m2。
表3-3南外窗太阳辐射冷负荷
时刻
12:
00
13:
00
14:
00
15:
00
16:
00
17:
00
18:
00
19:
00
20:
00
面积
4
4
4
4
4
4
4
4
4
有效面积系数
0.78
0.78
0.78
0.78
0.78
0.78
0.78
0.78
0.78
地点修正
1.1
1.1
1.1
1.1
1.1
1.1
1.1
1.1
1.1
遮挡系数
0.74
0.74
0.74
0.74
0.74
0.74
0.74
0.74
0.74
内遮阳系数
1
1
1
1
1
1
1
1
1
负荷强度
180
182
165
138
114
90
61
30
19
冷负荷
450
455
412
345
285
225
152
75
47
总冷负荷
550
555
523
456
385
325
252
163
123
3.1.3人体冷负荷
人体显热散热形成的计算时刻冷负荷Qxτ，按式3-4计算：
Qxτ=nq1CclrCr（3-4）
式中，Cr——群体系数；
n——计算时刻空调房间内的总人数；
q1——一名成年男子小时显热散热量，W；
Cclr——人体显热散热冷负荷系数。
表3-4人体冷负荷
计算时刻
12:
00
13:
00
14:
00
15:
00
16:
00
17:
00
18:
00
19:
00
20:
00
群集系数
0.8
0.8
0.8
0.8
0.8
0.8
0.8
0.8
0.8
q1
66
66
66
66
66
66
66
66
66
n
2
2
2
2
2
2
2
2
2
Xτ-T
0.90
0.92
0.94
0.95
0.96
0.96
0.97
0.97
0.98
显热冷负荷
95
97
99
100
101
101
102
102
103
人体总冷负荷
193
197
202
204
206
206
208
208
210
3.1.4灯光冷负荷
白炽灯和镇流器在空调房间外的荧光灯形成的冷负荷，按式3-5计算：
Q=1000n1NXτ-T（3-5）
式中，n1——同时使用系数，一般为0.5~0.8；
N——照明设备的安装功率，kW；
τ-T——从开灯时刻算起到计算时刻的时间，h；
Xτ-T——τ-T时间照明散热的冷负荷系数。
表3-5灯光冷负荷
计算时刻
12:
00
13:
00
14:
00
15:
00
16:
00
17:
00
18:
00
19:
00
20:
00
安装功率
380
380
380
380
380
380
380
380
380
同时使用系数
0.7
0.7
0.7
0.7
0.7
0.7
0.7
0.7
0.7
Xτ-T
0.79
0.82
0.85
0.87
0.89
0.91
0.95
0.96
0.97
冷负荷
5
5
5
5
3
3
3
98
186
3.1.5设备冷负荷
电子设备和驱动设备均在房间内，采用式3-7计算：
Qτ=qsXτ-T（3-6）
qs=Fqf（3-7）
式中，qs——热源的显热散热量，W；
F——计算面积；
qf——电器设备的功率密度，W/m2；
τ-T——从开灯时刻算起到计算时刻的时间，h；
Xτ-T——τ-T时间照明散热的冷负荷系数。
表3-6设备冷负荷
时刻
12:
00
13:
00
14:
00
15:
00
16:
00
17:
00
18:
00
19:
00
20:
00
电器设备散热量
510
510
510
510
510
510
510
510
510
Xτ-T
0.96
0.97
0.97
0.98
0.98
0.98
0.99
0.99
0.99
冷负荷（W）
490
495
495
500
500
500
505
505
505
3.1.6新风冷负荷
新风Gw进入系统时的焓为iw，排除时焓为in，这部分冷量称为新风冷负荷，可按式3-8计算：
Qq=mdGW（iw-in）/3.6（3-8）
式中，md——夏季空调室外计算干球温度下的空气密度；
Gw——新风量，m3/h；
iw——夏季室外计算参数时的焓值，kJ/kg；
in——室内空气的焓值，kJ/kg。
3.2负荷对比
将鸿业计算结果与手算结果进行对比，误差分析见表3-7。
表3-7误差分析
结构
手算
鸿业
差值
最大冷负荷（W）
出现时刻（h）
最大冷负荷（W）
出现时刻（h）
南外墙
24
12:
00
27
20:
00
11.1%
南外窗
555
13:
00
453
13:
00
18.4%
人体
210
20:
00
201
20:
00
4.2%
照明
186
20:
00
207
20:
00
10.1%
设备
505
20:
00
483
20:
00
4.4%
总负荷
2198
13:
00
2072
18:
00
5.7%
第4章 空调系统简介
4.1空调系统分类
用人为的方法处理室内空气的温度、湿度、洁净度和气流速度的系统。
可使某些场所获得具有一定温度、湿度和空气质量的空气，以满足使用者及生产过程的要求和改善劳动卫生和室内气候条件。
（1）按空气处理设备的集中程度划分：
集中空调系统、半集中空调系统、局部式空调系统
集中空调系统
所有空气处理设备（风机、过滤器、加热器、冷却器、加湿器、减湿器和制冷机组等）都集中在空调机房内，空气处理后，由风管送到各空调房里。
这种空调系统热源和冷源也是集中的。
它处理空气量大，运行可靠，便于管理和维修，但机房占地面积大。
半集中空调系统
集中在空调机房的空气处理设备，仅处理一部分空气，另外在分散的各空调房间内还有空气处理设备。
它们或对室内空气进行就地处理，或对来自集中处理设备的空气进行补充再处理。
诱导系统、风机盘管+新风系统就是这种半集中式空调系统的典型例子。
局部式空调系统
此系统是将空气处理设备全部分散在空调房间内，因此局部式空调系统又称为分散式空调系统。
通常使用的各种空调器就属于此类。
空调器将室内空气处理设备、室内风机等与冷热源与制冷剂输出系统分别集中在一个箱体内。
分散式空调只向室内输送冷热载体，而风在房间内的风机盘管内进行处理。
（2）按负担冷热负荷的介质划分：
全空气系统、全水系统、空气-水系统、制冷剂式系统
全空气系统
这种系统是空调房间的冷热负荷全部由经过处理的空气来承担。
集中式空调系统就是全空气系统。
全水系统
这种系统是空调房间的冷热负荷全部靠水作为冷热介质来承担。
它不能解决房间的通风问题，一般不单独采用。
无新风的风机盘管属于这种全水系统。
空气-水系统
这种系统是空调房间的冷热负荷既靠空气，又靠水来承担。
风机盘管加新风系统就是这种系统。
制冷剂式系统
这种系统空调房间的冷热负荷直接由制冷系统的制冷剂来承担，局部式空调系统就属此类。
（3）按冷却介质种类划分：
直接蒸发式系统、间接冷却式系统、
直接蒸发式系统
制冷剂直接在冷却盘管内蒸发，吸取盘管外空气热量。
它适用于空调负荷不大，空调房间比较集中的场合。
间接冷却式系统
制冷剂在专用的蒸发器内蒸发吸热，冷却冷冻水（又称冷媒水），冷冻水由水泵输送到专用的水冷式表面冷却器冷却空气。
它适用于空调负荷较大、房间分散或者自动控制要求较高的场合。
（4）采用新风量的划分 ：
直流式系统、闭式系统、混合式系统
直流式系统
又称全新风空调系统。
空调器处理的空气为全新风，送到各房间进热湿交换后全部排放到室外，没有回风管。
这种系统卫生条件好，能耗大，经济性差，用于有有害气体产生的车间。
实验室等。
闭式系统
空调系统处理的空气全部再循环，不补充新风的系统。
系统能耗小，卫生条件差，需要对空气中氧气再生和备有二氧化碳吸式装置。
如用于地下建筑及潜艇的空调等
混合式系统
空调器处理的空气由回风和新风混合而成。
它兼有直流式和闭式的优点，应用比较普遍，如宾馆、剧场等场所的空调系统。
4.2空调系统比较
表4-1系统比较
系统类型
全空气系统
风机盘管加新风系统
优点
使用寿命长,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,
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，可以严格地控制室内温度和室内相对湿度，可以有效地采取消省和隔振措施,便于管理和维修
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，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，与集中式空调相比不需回风管道，节约建筑空间，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，只需新风空调机房，机房面积小，使用季节长，各房间之间不会互相污染
缺点
空气比热、密度小,需空气量多,风道断面积大,输送耗能大。
空调设备需集中布置在机房,机房面积较大,层高较高。
除制冷及锅炉设备外空气处理机组和风管造价均较高。
送回风管系统复杂,布置困难。
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。
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。
设备与风管的安装工作量大,周期长。
对机组制作要求高，则维修工作量很大。
机组剩余压头小室内气流分布受限制。
分散布置敷设各中管线较麻烦，维修管理不方便。
无法实现全年多工况节能运行调节。
水系统复杂，易漏水。
过滤性能差
第5章 空调系统设备选型
5.1 空调水系统的选取
基于本建筑的特点采用了闭式系统，不与大气相接触，只设一个水系统。
因两管制方式简单且初投资少无内区，无需同时供冷和供热且无特殊温度要求，因而采用了两管制系统。
5.2 空调风系统的选取
该建筑为多为客房等房间，各房间的负荷根据运行时间不一致且有不同要求，因而选用了风机盘管加独立新风系统形式。
其中新风单独处理，减少了风机盘管中风机的风量，减少了噪声，当风机盘管不运行时新风继续送风，不经过回风口，增加了室内空气品质。
5.3 风机盘管加独立新风系统设计计算
考虑到卫生和能效，风机盘管机组空调系统的新风采用独立供给室内的方式，经过处理后的新风从送风总风管通过支管送入各个房间，单独设置的新风机组可随室外空气状态参数的变化进行调节，保证了室内空气参数的稳定，房间新风全年都可以有保证。
5.3.1 夏季送风状态点和送风量
选择处理后的新风和风机盘管处理过的空气分别送入室内的方案，采用新风不负担室内负荷的方式，即将送入室内的新风处理到90％相对湿度的室内等焓点L（见焓湿图）。
空调系统送风状态和送风量的确定可在h-d图上进行，具体步骤如下：
（1）在h-d图上找出室内状态点N，室外状态点W；
（2）根据计算出的室内冷负荷
和湿负荷W求出
，通过N点画出
线与φ=90％线相交，即得送风点O，确定送风量；
（3）根据
等焓线，由新风处理后的机器露点相对湿度定出L点；
（4）连接L、O两点根据新风比确定风机盘管的出风状态点F。
图5-1 风机盘管加独立新风系统处理方案
5.3.2 举例计算
以五层502客房为例进行计算
（1）计算热湿比及房间送风量
=
=13813
在图上根据
=25℃及1
=55％确定N点，
=53.33kJ/kg，过N点画出
线与
=90％线相交，得送风状态点O，
=41.3kJ/kg。
则总送风量为：
G=
=
=0.17kg/s（516.7m3/h）
（2）风机盘管风量：
要求的新风量
=80m3/h（0.03kg/s），则风机盘管风量
GF=
=516.7-80=436.7m3/h（0.14kg/s）
（3）风机盘管机组出口空气的焓
38.7kJ/kg,
连接L、O两点并延长与
等焓线相交得F点，查出该点温度
=13℃
（4）风机盘管的冷量
QF=GF（hN－hM）=0.14×（53.33－38.7）=2.04kW
根据负荷计算结果的冷量和风量，对每个房间进行风机盘管选型。
根据冷量优先，兼顾风量的原则，选用开利中央空调有限公司生产的42CMT003型风机盘管机组一台，机组中档制冷量为2.79kW，尺寸930×479×261。
故用该风机盘管处理后的空气可满足室内要求，其它空调房间算法同上，各层房间风机盘管选型表详见附录B。
5.4 全空气系统设计计算
5.4.1 夏季送风状态点和送风量
空调系统送风状态和送风量的确定可在h-d图上进行，具体步骤如下：
（1）在h-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
和湿负荷W求出求出
，通过N点画出此过程线
（3）采用最大温差送风（即露点送风），画出相对湿度90％等相对湿度线，该线与
线交于L点，L为送风状态点。
（4）根据
，确定新风和回风的混合状态点C
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