蚌埠市某综合营业楼中央空调系统设计方案 方案.docx
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蚌埠市某综合营业楼中央空调系统设计方案方案
摘要
本次设计为蚌埠市某综合营业楼中央空调系统设计。
该办公楼坐落于蚌埠，为十二层建筑，地下一层是配电室和消防控制室，一层是营业大楼、二层为商务间、三层餐厅。
四至六层办公室、七至十二层为宾馆客房。
通过空调方案的优缺点及适用场合的比较，结合本工程实际情况及实际设计资料（经济效益、环境效益），本次设计采用风机盘管加独立新风空调系统，并在此基础上进行空调风、水系统及冷水机房的设计。
在设计过程中，主要做的工作有，空调系统的空调方案比较、空调系统冷负荷及湿负荷的计算、空调系统系统布置、空调设备及附件选择、空调系统水力计算、通风系统的设计和布置。
最后绘制出清晰明确的工程图纸。
设计施工图简要明了，同时符合设计施工规范要求，能够指导材料采购，设备的安装和工程施工，为建筑室内环境的舒适、健康提供了保证。
关键词：
中央空调风机盘管制冷机组负荷等
Abstract
ThisistheairconditioningrefrigerationengineeringdesignforaCenterforDiseaseControl.ThebuildingislocatedinBengbuanditiselevenpublicconstructions.Undergroundoneistheengineroomandthegarage,anditistheworkhallfromonetoeleven.Advantagesanddisadvantagesoftheprogrambyair-conditionedplacesforcomparison,inlightofactualconditionsandpracticalengineeringdesigninformation（economic,environmentalbenefits）,thisdesignusesafancoilplusfreshairofsemi-independentcentralairconditioningsystem,andthewatersystemsandchillerplantdesignonthebasisoftheairconditioning.
Inthedesignprocess,themainworkoftheairconditioningsystemhaveairconditioningschemecomparison,airconditioningcoolingloadofthesystemandmoistureloadcalculation,airconditioningsystemarrangement,airconditioningequipmentandaccessories,airconditioningandventilationsystemofthehydrauliccalculationofthedesignandlayout.Finallydrawoutaclearengineeringdrawings.Designandconstructionplanskeptconcisedesignandconstructionatthesametimemeettheregulatoryrequirements,toguidethepurchaseofmaterials,equipmentinstallationandconstructionworksfortheconstructionofacomfortableindoorenvironment,healthguarantees.
Keywords：
CentralairconditioningFanCoilunitloadetc
引言
空调系统的作用就是对室内空气进行处理，使空气的温度、湿度、流动速度及新鲜度、洁净度等指标符合场所的使用要求。
为此必须对空气进行冷却或加热、减湿或加湿以及过滤等处理措施。
其相应设备有制冷机组、空调机组、风机盘管等。
建筑物内空气环境的控制，一般是指对室内空气的温度、湿度、清洁度、流速、压力以及噪声等进行调节或控制。
这不仅意味着受控的空气环境对各种生产过程的稳定运行和保证产品质量有重要作用，而且对提高劳动效率，保护人的身体健康，创造舒适的工作及生活环境有重要意义。
随着我国国民经济的不断发展，人民生活水平的不断提高，空调已进入医院、宾馆、饭店、工矿企业、办公楼等各领域。
常规中央空调系统是按照最大冷热负荷进行选型设计。
而全年最热及最冷的天气只有几天，据统计，满负荷运行时间每年不超过10—2O小时。
因而中央空调大多数时间是在低于机组额定负荷即部分负荷状态下运行，造成了电能极大的浪费。
我国是世界上仅次于美国的第二大能源消费国，其中空调能耗是导致我国出现季节性能源短缺的主要原因。
因此，空调的节能问题引起了人们越来越高的重视。
空调的能耗主要包括制冷制热系统的能耗、冷冻水、冷却水循环系统水泵消耗的电能及房间内风机盘管消耗的电能。
所以应从这几方面来减少空调能耗。
例如降低建筑物的冷热负荷、降低水泵的能耗、降低风机的能耗、加强系统管理等。
本次设计题目为“蚌埠市某综合营业楼中央空调系统设计”，以办公楼为设计对象，以现行中央空调设计标准为设计标准规范，理论联系实际，尽量使设计符合实际情况，本着合理和经济的要求，经过复杂而缜密的计算后，认真比较了多种空调方案，结合实际情况确定出最优方案。
满足方案合理的同时，对空调设备进行多方面的综合考虑，选择最经济最适宜的型号。
设计中涉及到如下方面的内容：
空调系统的空调方案比较、空调系统冷负荷及湿负荷的计算、空调系统系统布置、空调设备及附件选择、空调系统水力计算、新风系统的设计、布置，最后绘制出清晰明确的工程图纸。
由于本人系一名即将毕业的大学生，无论是实践经验还是理论基础都还比较薄弱。
在设计过程中难免存在错误和不足，恳请各位老师指正。
第1章
确定空调系统的设计方案
设计背景
设计需求
本设计为蚌埠市一综合营业楼空调系统设计，以满足建筑空间内人舒适的生活、工作。
利用该空调装置，将主要进行空调房间内气流组织不同高度不同位置温湿度、不同区域内供冷量等调节控制，能够使不同功能的房间保持各自适宜的温度功能。
已知资源
地理位置：
蚌埠市
能源供应：
，需自行制备空调系统冷冻水
空调区域及建筑条件：
该建筑为十三层综合营业楼所用，其结构尺寸详见建筑条件图。
系统方案分析
空调系统分类
按空气处理设备的设置情况分，空调系统可分为：
1．集中式系统：
空气处理设备集中设置在空调机房内，空气处理后，由风管送入各房间
2．分散式系统（局部系统）：
将整体组装的空调器直接放在空调房间内或空调房间附近，每个机组只供一个或几个小房间，或一个房间内放几个机组的系统。
3．半集中式系统：
集中处理部分或全部风量，然后送往各房间（或各区），在各房间（区）再进行处理的系统。
包括集中处理新风，经诱导器（全空气或另加冷热盘管）送入室内或各室有风机盘管系统（即风机盘管与风道并用的系统）也包括分区机组系统等。
确定系统方案
该中央空调系统，应在能够保证空调房间的舒适性参数的基础上，容易控制，适用各个空调房间。
在空调设备方面，在建筑的一二层，由于房间面积相对比较大，对于一楼的营业大厅以及二楼的商务间，若采用全空气系统，通过对风量的控制，可以实现对房间温度、负荷要求不同的房间进行精确的控制，但是全空气系统在系统比较小时统效率低，费用较高，因此考虑到经济性因此本设计选择使用了空气－水风机盘管空调系统，这种系统属半集中式空调系统，风机盘管加新风空调系统还具有以下优点：
1：
风机盘管系统的机组较小，不占用很大的空调房间，布置和安装都很方
便；
2：
尤其适合作为本建筑空调系统的是它具有良好的个别控制性，可以对不同空间做不同的空气处理；易于实现各个房间内不同的空调参数，利于对综合营业楼不同功能房间，对室温要求的不同而进行控制；
3：
与自动控制系统结合，使风机盘管系统具有更好的使用和调节性能；
4：
风机盘管系统的改造也较容易，适合实验装置可能发生的形式变化；
5：
采用组合式空调机组作为新风处理机组，这样，满足了室内对新风的需求，保证室内良好的空气条件；
6：
风机盘管系统噪声较小。
在冷源和热源方面，夏季准备采用冷水机组为系统提供冷冻水，而冬季则利用四通阀，使空调机组达到供暖的目的。
在机组类型方面，考虑改建筑为综合营业楼，要求制冷机组的震动和噪声等级不能过高，螺杆式制冷压缩机组构造简单、体积小、易损件少、容积效率高，对湿压缩不敏感并且振动小噪声低，轴承寿命长，因此冷源采用螺杆式制冷机组。
在系统调节与控制方面，采用系统自动控制方式。
通过中央中央监控系统对建筑内暖通空调各参数进行监控与管理。
采用这种自动控制方式具有以下优点：
1：
保证系统按预定的最佳方案运行，能耗和运行费用低；
2：
保证室内达到所要求的条件；
3：
系统运行安全、可靠，如防止空调系统动机运行时空调机组中盘管冻结；
4：
管理人员少，劳动强度低。
综上所述，本设计最终确定的方案为空气-水和新风系统，采用螺杆式制冷机组提供冷源，放置于地下室。
考虑到水力平衡，同楼层各末端装置以及竖直各立管都采用同程式布置。
考虑楼顶风力的影响，以及蚌埠市当地空间面积充足，冷却塔置于地面上，这样也能减小系统阻力。
第2章
空调负荷的计算
主要设计参数
室外气象参数
地点：
蚌埠
纬度：
32°57´海拔：
21.0m
冬季大气压力：
102.41KPa
冬季空调室外计算温度：
-7℃
冬季空调室外计算相对湿度：
71%
夏季大气压力：
100.23KPa
夏季空调室外空气计算温度：
35.6℃
夏季空调室外空气计算湿球温度：
28.1℃
夏季空调室外空气计算日平均温度：
32.0℃
夏季平均日较差：
6.9℃
夏季室外平均风速：
2.3m/s
室内设计参数
表2.1室内设计参数
房间使用性质
夏季
冬季
新风量
噪音NC（dB）
干球温度℃
相对湿度％
气流速度m/s
干球温度℃
相对湿度％
营业大厅
26
60~70
0.2
18
35
~45
10
25~35
商务间
26
60~70
0.2
18
35
~45
20
25~35
餐厅
26
60~70
0.2
18
35
~45
17
35~40
办公室
24
60~70
0.2
20
35
~45
50
40~50
宾馆客房
24
60~70
0.2
20
35
~45
50
35~40
建筑热工
外墙
屋面
内墙
楼面
传热系数
0.57W/（m·℃）
0.44W/（m·℃）
2.01W/（m·℃）
1.83W/（m·℃）
冷负荷的计算
空调房间的冷负荷包括建筑围护结构传入室内热量（这其中包括太阳辐射进入的热量和室内外空气温差经围护结构传入的热量）所形成的冷负荷,另外还要有人体散热形成的冷负荷,以及灯光照明散热形成的冷负荷和其它设备散热形成的冷负荷。
由于室内外温差和太阳辐射热的作用,通过围护结构传入室内的热量形成的冷负荷和室外气象参数（太阳辐射热,室内外温度）,围护结构和房间的热工性能有关。
传入室内的热量并不一定立即成为室内冷负荷。
其中对流形成的得热量立即变成室内冷负荷，辐射部分的得热量经过室内围护结构的吸热—放热后，有时间的衰减和数量上的延迟。
因此，必须采用相应的冷负荷系数。
本设计中采用的是冷负荷系数法。
具体计算步骤
主要应用的公式如下：
（1）外墙和屋面瞬变传热引起的冷负荷
Qc（τ）=AK（tc（τ）－
）W
Qc（τ）——外墙和屋面瞬变传热引起的冷负荷的逐时值；
K—围护结构传热系数，
；
F—围护结构计算面积，
；
——室内计算温度°C;
tc（τ）—外墙和屋面冷负荷计算温度的逐时值。
（2）、窗户
A窗户瞬变传导得热形成的冷负荷
Qc（τ）=KwFw（tc（τ）－
）W
Qc（τ）——外墙和屋面瞬变传热引起的冷负荷的逐时值；
Kw—外玻璃窗传热系数，
;
Fw—窗口计算面积，
;
——室内计算温度°C;
tc（τ）—外玻璃窗冷负荷计算温度的逐时值。
B透过玻璃窗的日射得热引起的冷负荷的计算方法
Qc（τ）=CaAwCsCiDjmaxCLQ
Ca—有效面积系数；
Aw——窗口面积；
Cs—窗玻璃的遮阳系数；
Ci—窗玻璃的内遮阳系数；
Djmax—最大日射得热因数；
CLQ—窗玻璃的冷负荷系数。
（3）、室内热源散热引起的冷负荷
电动设备Qs=1000n1n2n3N/η
N——电动设备的安装功率；
η——电动机效率；
n1——利用系数；
n2——电动机负荷系数；
n3——同时使用系数。
电热设备的散热量Qs=1000n1n2n3N
式中n4——考虑排风带走的热量系数；其他符号意义同前。
（4）、照明散热形成的冷负荷
荧光灯Qc（τ）=1000n1n2NCLQ
Qc（τ）——灯具散热形成的冷负荷；
n1——镇流器消耗功率系数；
n2——灯罩隔热系数；
CLQ——照明散热冷负荷系数。
（5）、人体散热形成的冷负荷
人体显热散热形成的冷负荷Qc（τ）=qsnφCLQ
Qc（τ）——人体散热形成的冷负荷
qs——不同室温和劳动强度成年男子显热散热量；
n——室内全部人数；
φ——群集系数；
CLQ——人体显热散热
人体潜热散热形成的冷负荷Qc=qlnφ
Qc——人体潜热散热形成的冷负荷
ql——不同室温和劳动强度成年男子潜热散热量；
n,φ——同前式
冷负荷计算所需基本数据
1.室内
房间性质人员密度（1人/㎡）照明容量（W/㎡）
大厅（一层）0.240
商务间（二层）0.415
餐厅（三层）0.620
办公室（四至六层）0.2511
客房（七至十二层）0.115
2.围护结构尺寸
房间及功能
朝向
面积㎡
外墙
窗
地面
一层大厅（办公室营业收费大厅财会室）
南
145.92（玻璃）
0
758
北
141.12
22.44
东
111.84
19.14
西
19.2
5.28
西南
29.6
0
二层（商务用房办公室小会议室）
南
145.92
0
758
北
141.12
22.44
东
111.84
19.14
西
19.2
5.28
西南
29.6
0
三层（宴会大厅
雅座）
南
145.92
30.24
758
北
62.64
7.56
东
48.78
4.32
西
15.57
4.32
西南
24.05
0
四至五层（办公室小会议室）
南
75.12
25.2
1302
北
38.88
12.6
东
36.99
3.6
西
13.23
3.6
西南
20.49
0
六层（办公室小会议室）
南
84.24
25.2
651
北
86.58
12.6
东
39.15
3.6
西
14.76
3.6
西南
22.2
0
七至十二层（客房小会议室）
南
75.12
25.2
3906
北
72.54
12.6
东
23.76
3.6
西
13.23
3.6
西南
33.66
0
3.房间功能、编号及基本参数（例）
房间及其功能
朝向
面积㎡
外墙
窗
地面
101
北
28.8
0
21.6
东
17.28
4.62
102-103
东
17.28
4.62
104
北
40.92
22.44
460
南
145.92（玻璃）
0
东
9.65
0
西南
29.6（玻璃）
0
105
北
48.96
0
52
西
19.2
5.28
东
19.2
5.28
201
北
28.8
0
21.6
东
17.28
4.62
202-203
东
17.28
4.62
21.6
204
北
8.84
28.8
228
南
72.96（玻璃）
0
东
9.65
0
205
北
5.76
20.16
219.62
南
72.96（玻璃）
0
西南
29.6（玻璃）
0
206
北
48.96
0
52.02
西
19.2
5.28
东
19.2
5.28
301
北
22.86
7.56
237.12
南
44.16
15.12
东
33.15
0
302-303-304-305
南
11.04
3.78
23.94
306
西南
24.05（玻璃）
0
47.78
307
北
39.78
0
52.02
西
15.57
4.32
东
15.57
4.32
401-402
北
9.72
3.15
28.08
403
北
19.44
6.3
56.16
东
23.76
0
404-405...-411
南
9.39
3.15
23.94
412
西南
20.49（玻璃）
0
47.78
413
北
33.66
0
52.02
西
13.23
3.6
东
13.23
3.6
601-602
北
10.89
3.15
28.08
603
北
28.08
6.3
56.16
东
25.92
0
604-605...-611
南
10.53
3.15
23.94
612
西南
22.2（玻璃）
0
47.78
613
北
36.72
0
52.02
西
14.76
3.6
东
14.76
3.6
701-702-703
北
9.72
3.15
28.08
704
北
9.72
3.15
28.08
东
23.76
0
705-706...-711-712
南
9.39
3.15
23.94
713
西南
20.35
0
47.78
714
北
33.66
0
52.02
西
13.23
3.6
东
13.23
3.6
1201-1202-1203
北
9.72
3.15
28.08
1204
北
9.72
3.15
28.08
东
23.76
0
1205-1206...-1211-1212
南
9.39
3.15
23.94
1213
西南
20.35
0
47.78
1214
北
33.66
0
52.02
西
13.23
3.6
冷负荷计算数据
（详见附表一冷负荷计算汇总）
第3章
空气处理
各房间冷热负荷汇总
房间
夏季
冷负荷（W）
湿负荷（g/h）
101
1805.23
280
102~103
1738.02
280
104
77974.94
6256
105
4696.01
672
201
1793.81
280
202~203
1687.65
280
204
24405.92
6120
205
23923.17
6120
206
4674.27
672
301
31504.41
672
302~305
3816.3
816
306
6933.08
2040
307
4396.87
680
401~402、501~502、601~602
1612.8
196
403、503、603
2434.17
672
404~408、504~508、604~608
1584.87
408
409~412、509~512、609~612
2951.63
408
413、513、613
4297.17
408
701~703、801~803、~1201~1203
1572.3
204
704、、804、~1204
1739.03
204
705~712、805~812、~1205~1212
1580.97
204
713、813、~1213
2773.89
280
714、814、~1214
4254.56
672
空气处理过程的计算
（1）
一层各房间：
（1）室内热湿比及房间送风量
101房间：
ε101=Q/w=1805.23×3600/280=23210.1
G101=Q/（in-io）=1.805/（55.51-48）=0.24kg/s=720m3/h
102~103房间：
ε102=ε102=Q/w=1738.02×3600/280=22345.97
G102=G103=Q/（in-io）=1.738/（53.06-43.74）=0.186kg/s
104房间：
ε104=Q/w=77974.94×3600/15364=18670.61
G104=Q/（in-io）=77.974/（61.63-54.54）=11kg/s
105房间：
ε105=Q/w=4696.01*3600/672=25157
G105=Q/（in-io）=4.96/（62.21-54.39）=0.63kg/s
（2）新风量
Gw101=Gw102=Gw103=0.04kg/sGw104=1.104kg/sGw105=0.17kg/s
一层新风量Gw=Gw101+Gw102+Gw103+Gw104+Gw105=1.634kg/s
（3）风机盘管风量
Gf101=G101-Gw101=0.24-0.04=0.2kg/s=600m3/h
Gf102=Gf103=0.146kg/s=438m3/h
Gf104=9.986kg/s=29958m3/h
Gf105=0.47kg/s=1380m3/h
（4）风机盘管机组出口空气的焓im
im101=（G101io-Gw101iL）/Gf101=40.42kj/kgim102=im103=32.29kj.kgim104=53.19kj/kg
im105=40.3kj/kg
o点与L点的连线的延长线与等焓线im的交点是m点
tm101=14.8ºCtm2=tm3=13.2ºCtm104=16.3ºCtm105=15.2ºC
风机盘管显冷量
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