建筑环境及设备工程毕业设计说明书.docx
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建筑环境及设备工程毕业设计说明书
引言
建筑是人们生活与工作的场所。
现代人类大约有五分之四的时间在建筑物中度过。
随着人民生活水平的提高，人们对控制建筑热湿环境和室内空气品质的要求越来越高。
已不再局限于必要的工艺过程所需要的环境控制和少数公共和居住建筑内创造舒适的空气环境，而是越来越普及到人们的日常生活中。
暖通空调系统的构造日趋复杂，人们对暖通空调系统及工程设计的要求也越来越高。
因此，人们对暖通空调系统及工程设计也提出了更高的要求，所以在设计的过程中，舒适性、经济性和节能性成为首要考虑的因素。
本次设计为内蒙古呼和浩特市某办公楼舒适性空调设计，在考虑了地区性的特点之外，着重考虑了该建筑的使用功能及建造特点，采用风机盘管加新风的设计方法。
设计中采用的空调形式都尽量以满足要求、布置简单、维修方便为宗旨，在设备的选择与布置中，也进可能的考虑了以上因素及节能的要求。
主要设计参数、设计原理及设计方法参照了《实用供热空调设计手册》等多种资料。
第一章工程概况
1.1课题名称
呼和浩特市某办公楼舒适性空调设计
1.2毕业设计的目的和任务
通过对此办公楼的采暖、制冷、通风的设计，巩固与加深所学专业知识，初步解决一些一般实际问题，对以后的实际工作得到相应的帮助，并且使得自己的独立完成任务的能力得到提升，在克服困难中，专业知识与个人能力同时提升。
1.3设计原始资料
1.2.1土建资料
本工程为内蒙古呼和浩特市某办公楼舒适型空调设计
建筑规模15961平方米，地下2层，地上11层，局部12层（设备用房）
地下一层为戊类库房及设备用房，地下两层为设备用房及地下停车场
1—7层为办公用房，其中标准办公室99间，会议室7间，活动室1间（办公室按座椅尺寸最多容纳7人每间）
8—11层为公寓用房，其中标准公寓76间，套间4间（按每间上下铺最多可住460人）
12层为楼梯，库房及水箱间用房
1、墙体工程
地下部分外围护墙体采用300mm厚钢筋混凝土自防水墙，其它内隔墙（除注明外）为200陶粒混凝土砌块砌块墙。
陶粒混凝土砌块砌块墙耐火极限不少于3小时。
隔墙直接砌在结构底板上。
防水混凝土采用多功能混凝土防水剂，防水混凝土的施工缝，穿墙管道预留洞、转交、坑槽、后浇带等部位和变形缝等地下防水薄弱环节建筑构造做法应按《地下防水工程质量验收规范》处理。
2、地上部分
本工程外维护墙统一采用300（特殊标注除外）厚陶粒混凝土砌块砌块墙，80厚超细无机纤维喷涂，燃烧性能为A级，外挂仿石材外墙砖。
外墙整体传热系数≤0.60w|（㎡.K）。
部分内隔墙采用200厚陶粒混凝土砌块墙，用M7.5混合砂浆砌筑，建筑物的客房卫生间、管井隔墙采用100厚混凝土砌块墙。
门窗部分见“门窗表”附注，门窗五金件选用专业厂家的合格产品，由甲方和设计方共同确定后使用。
1.3.2气象资料
呼和浩特市室外计算参数：
冬季室外主要参数：
采暖计算温度-19℃；
空调计算温度-22℃；
通风计算温度-13℃；
平均相对湿度（%）56；
大气压力（Pa）90090；
夏季室外主要参数：
空调计算日平均温度25；
空调计算干球温度29.9；
空调计算湿球温度20.8；
平均相对湿度（%）64
大气压力（Pa）88940
1.3.3室内设计参数
房间名称
温度
（℃）
相对湿度
（%）
工作区风速（m/s）
新风量
（m3/h.p）
夏季
冬季
夏季
夏季
冬季
大厅
26
16
60
0.3
0.2
30
会议室
26
18
60
0.3
0.2
30
客房
26
18
60
0.3
0.2
30
楼梯间
26
16
60
0.3
0.2
30
电梯间
26
12
60
0.3
0.2
30
1.4动力与能源资料
⒈动力：
工业用电
⒉能源：
采暖可用：
热媒：
为95-70℃热水，由集中锅炉房供给，机房内设换热装置；
冷媒：
为7-12℃冷水，由系统集中冷冻机房供给。
第二章方案的比较及论证
2.1集中式空调系统的比较
（1）集中式空调系统的使用条件
1.房间面积大或多层,多室而热湿负荷变化情况类似;
2.新风量变化大;
3.室内温度,湿度,洁净度,噪声,振动等要求严格;
4.全年多工况节能;
5.采用天然冷源
（2）分散式空调系统的适用条件
1．各房间工作班次和参数要求不同且面积较小；
2．空调机房布置分散；
3．工艺变更可能性较大或改建房屋层高较低且无集中冷源。
（3）风机盘管空调系统的特点
1.只需要新风空调机房,机房面积小;
2.风机盘管可以安设在空调房间内;
3.分散布置,敷设各种管线较麻烦;
4.放室内时,不接送回风管;
5.当和新风系统联合使用时,新风管较小;
6.灵活性大,节能效果好,可根据各室负荷情况自行调节;
7.盘管冬夏兼用,内壁容易结垢,降低传热效率;
8.无法实现全年多工况节能运行调节;
9.布置分散,维修管理不方便.水系统复杂,易漏水;
10.对室内温湿度要求较严时,难于满足;
11.必须采用低噪声风机,才能保证室内要求;
12.各空调房间之间不会互相污染.
（4）全空气系统特征
1．室内负荷全由处理过的空气负担.
2．空气比热,密度小,需空气量多,风道断面大,输送耗能大.
（5）集中混合式一次回风系统的特征
1．除部分新风外使用相当多数量的循环空气（回风）.
2．在空气处理箱前进行混合，该系统是普通应用最多的全空气系统.
风机盘管加新风系统分为两种：
新风负担室内负荷和新风不负担室内负荷.
按程度划分属半集中式.
空气-水系统:
由处理过的水和新风共同负担室内负荷或只有水负担室内负荷.
半集中式的特征:
除由集中的空气处理箱处理空气外,在各个空调房间还分别有处理空气的末端装置.
风机盘管新风供给方式有房间缝隙自然渗入；机组背面墙洞引入新风；单设新风系统独立供给室内；单设新风系统供给风机盘管。
2.2方案的选择
2.2.1概况
本建筑以办公室为主，大空间较少。
2.2.2初拟如下几种方案：
1、全空气系统（即集中式）
全空气空调系统具有如下特点：
优点：
全空气空调系统设备集中,运行和管理都比较容易，施工方便，系统简单。
在过度季节能全新风运行。
缺点：
全空气空调系统当房间热湿负荷变化时不能作出相应调节，并且当一部分房间不再需要空调时而整个系统还在继续运行，造成能源的浪费。
2、风机盘管加新风系统
对于办公室和客房等小空间，若运用风机盘管加新风系统可根据房间负荷变化及使用情况进行灵活调节。
这样既节省能源同时也满足用户的使用要求。
故方案定为：
风机盘管加新风。
由于空调面积不大，管道及系统阻力不是很大，且处理的空气量也不大，采用一个风机就可满足机组承担的空调任务，故采用单风机系统而不采用双风机系统。
对于本设计，每个季节各房间功能要求单一，故采用单风道定风量系统。
定风量单风道系统可用于需要恒温、恒湿、无尘无噪声等高级环境的场合,如净化房间、医院手术室、电视台、播音室等.也可用于负荷变化均匀的场合,如办公楼建筑的内区、剧场餐厅等。
还可用于负荷变化虽然不均匀但人员停留时间短，不需要严格控制温度的场合，如建筑物的公用部分\大厅商场等。
与定风量单风道系统对应是定风量双风道系统，它可用于需要单个房间进行控制，或由于建筑物的形状和用途等原因使得其冷热负荷分布复杂的场所.这种系统的设备费用和运行费用都比较高,耗能大,一般不宜采用。
第三章空调负荷计算
3.1负荷的计算
因采用新风机组将新风处理至设计温度后送入室内，故不考虑新风所带来的冷热负荷。
3.1.1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。
在我国暖通空调工程中，常采用冷负荷系数法计算空调冷负荷，冷负荷系数法是建立在传递函数基础上，是便于在工程上进行手工计算的一种简化方法。
此设计即采用冷负荷系数法来计算空调冷负荷。
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）－tR）[1]（3-1）
式中:
Qc（τ）——外墙和屋面瞬变传热引起的冷负荷的逐时值，W；
K—围护结构传热系数，W/m2·K；
F—围护结构计算面积，m2；
tR——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）－tR）[1]（3-2）
式中:
Qc（τ）——外墙和屋面瞬变传热引起的冷负荷的逐时值，W；
Kw—外玻璃窗传热系数，W/m2·K；
Fw—窗口计算面积，m2；
tR——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[1]（3-3）
式中:
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
a.电动设备
Qs=1000n1n2n3N/η（3-4）
式中：
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。
b.电热设备的散热量
Qs=1000n1n2n3n4（3-5）
式中：
n4—考虑排风带走的热量系数；
其他符号意义同前。
c.照明散热形成的冷负荷
d.荧光灯
Qc（τ）=1000n1n2NCLQ（3-6）
式中：
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。
（4）人体散热形成的冷负荷
a.人体显热散热形成的冷负荷
Qc（τ）=qsnφCLQ（3-7）
式中：
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—群居系数；
CLQ—人体显热散热冷负荷系数。
b.人体潜热散热形成的冷负荷
Qc=qlnφ[1]（3-8）
式中：
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。
3.1.2一层夏季空调设计冷负荷计算：
1层
1001【左接待室】
2111.3
215.7
0.39
0.2
30.8
3.1
0.01
90
1002[大厅走廊]
2352.2
958.5
1.3
0.9
17.5
7.1
0.01
180
1004【右接待室】
2111.3
215.7
0.39
0.2
30.8
3.1
0.01
90
1005【值班室】
1002.3
143.8
0.26
0.2
54.5
7.8
0.01
60
1006【值班室】
816.2
143.8
0.26
0.2
17.6
3.1
0.01
60
1007【大办公室】
10668
2444.1
4.39
2.6
78.3
17.9
0.03
1020
1008【小办公室】
2571.9
575.1
1.03
0.6
74.8
16.7
0.03
240
1009【小办公室】
2571.9
575.1
1.03
0.6
74.8
16.7
0.03
240
1010【小办公室】
2571.9
575.1
1.03
0.6
74.8
16.7
0.03
240
1011【小办公室】
2571.9
575.1
1.03
0.6
74.8
16.7
0.03
240
1012【小办公室】
2571.9
575.1
1.03
0.6
74.8
16.7
0.03
240
1013[【卫生间】]
2752.5
1278
1.29
1.2
80
37.2
0.04
240
1014【会议室】
4628.9
1222
2.2
1.3
67.6
17.8
0.03
510
1015【消防控制中心】
2471.1
311.5
0.91
0.3
52.2
6.6
0.02
130
详见附表冷负荷计算详尽表
3.1.3热负荷的计算
供暖系统设计热负荷是指在某一是外温度下，为了达到要求的室内温度，供暖系统在单位时间内向建筑物供给的热量。
它是设计供暖系统基本依据。
冬季供暖通风系统的热负荷，应根据建筑物或房间的得、失热量来确定。
失热量有：
（1）维护结构传热耗热量Q1；
（2）加热由门、窗缝隙渗入的冷空气的耗热量Q2，称为冷风渗透耗热量；
（3）加热由门、孔洞及相邻房间侵入的冷空气的耗热量Q3；
（4）水分蒸发的耗热量Q4；
（5）加热由外部运入的冷物料和运输工具的耗热量Q5；
（6）通风耗热量。
通风系统将空气从室内排到室外所带走的热量Q6；
得热量有：
（7）生产车间最小负荷班的工艺设备散热量Q7；
（8）非供暖通风系统的其他管道和热表面的散热量Q8；
（9）热物料的散热量Q9；
（10）太阳辐射进入室内的热量Q10；
此外，还有通过其他途径散失或获得的热量Q11。
对没有装置机械通风系统的建筑物，供暖系统的设计热负荷可用下式表示：
在工程设计中，供暖系统的设计热负荷，一般可分几部分进行计算。
Q′=Q′1,j+Q′1,x+Q′2+Q′3（3-9）
式中：
Q′1,j—维护结构的基本耗热量；
Q′1,x—维护结构的附加（修正）耗热量。
维护结构的基本耗热量，可按下式计算：
q′=KF（tn-t′w）a[2]（3-10）
式中：
K—维护结构的传热系数，W/m2a·℃；
F—维护结构的面积，m2；
tn—冬季室内计算温度，℃；
t′w—供暖室外计算温度,℃；
a—维护结构的温差修正系数。
整个建筑物或房间的基本耗热量
Q′1,j=∑q′=∑KF（tn-t′w）a℃[2]（3-11）
3.1.4一层冬季供暖设计热负荷计算：
1层
1001【左接待室】
2469.2
1997.1
0
4466.3
-0.95
65.2
-0.01
90
1002[大厅走廊]
1151.4
3423.5
0
4574.9
-1.46
34
-0.01
180
1004【右接待室】
2508.5
1997.1
0
4505.7
-0.95
65.8
-0.01
90
1005【值班室】
1315
1331.4
0
2646.5
-0.63
143.8
-0.03
60
1006【值班室】
2023.2
1331.4
0
3354.6
-0.63
72.1
-0.01
60
1007【大办公室】
3620.1
22633.9
0
26254.1
-10.79
192.8
-0.08
1020
1008【小办公室】
860.8
5325.6
0
6186.4
-2.54
179.8
-0.07
240
1009【小办公室】
864.2
5325.6
0
6189.9
-2.54
179.9
-0.07
240
1010【小办公室】
864.2
5325.6
0
6189.9
-2.54
179.9
-0.07
240
1011【小办公室】
864.2
5325.6
0
6189.9
-2.54
179.9
-0.07
240
1012【小办公室】
864.2
5325.6
0
6189.9
-2.54
179.9
-0.07
240
1013[【卫生间】]
781.9
4564.6
0
5346.6
-1.94
155.4
-0.06
240
1014【会议室】
1506.4
11317
0
12823.3
-5.4
187.2
-0.08
510
1015【消防控制中心】
814.7
2884.7
0
3699.4
-1.38
78.2
-0.03
130
详见附表热负荷计算详尽表
第四章空气处理过程
4.1新风量的确定方法
目前，人们对空气品质的要求越来越高，空调新风量也在不断增大，空调系统的新风量是指冬夏季设计工况下应向空调房间提供的室外新鲜空气量，它的大小与室内空气品质和能量消耗有关。
一般原则为：
1、满足卫生要求：
一般以稀释室内产生的CO2，使室内CO2浓度不超过1000PPM（1L/m3）为基准，由此确定常态下的每人新风量约30m3/h。
在实际工作中可按现行设计规范GBJ19—87规定采用。
对于人员密集和居留时间短暂的建筑物，新风量所形成的冷负荷比例甚高，确定新风量时尤应慎重。
一般情况下根据使用性质的不同而对新风量的大小提出了不同的要求，办公室和旅馆客房新风量实际采用的数值比我国现行规范要大。
如办公室一般采用每人30m3/h.；旅馆按等级而异，高级别的客房可用每人50m3/h。
2、补充局部排风量：
当空调房间内有排风罩或者排风柜等局部排风装置时，为了不使房间产生负压，在系统中必须有相应的新风量来补偿排风量。
3、保证空调房间的正压要求：
为防止外界未经处理的空气渗入空调房间，干扰室内空调参数，在空调系统中利用一定量的新风来保证房间的正压（室内空气压力>房间周围的空气压力）。
这部分与新风量相当的空气量在正压作用下由房间门窗缝隙等不严密处渗透出去。
这部分渗透的空气量的大小由房间的正压、窗户结构形式的缝隙状况（缝隙的面积和阻力系数）所决定。
普通系统空调正压可取5～10Pa。
在实际工程设计中，新风量也可按总送风量的百分数来设计，一般规定不小10％。
4.2夏季空气处理过程计算
4.2.1风机盘管加新风系统的空气处理过程：
新风不承担室内负荷，故只需满足房间负荷需要即可，及夏季冷负荷只需考虑房间负荷。
以一层1007大办公室为例。
西外墙冷负荷为16w，南外墙为5w，南外窗（3个）：
420、892、920。
人体：
2947w、照明：
1859w、设备：
244w。
新风负荷不考虑，即此房间负荷为各项之和：
8224w。
图4-2新风与风机盘管送风各自独立送入房间连接方式
4.3冬季空气处理过程计算
冬季的送风量就取夏季设计条件下确定的送风量。
空调设计热负荷主要是建筑维护结构热负荷。
因新风机组不承担负荷，故不用计算。
与冷负荷计算相同
第五章空气处理设备的选择
5.1空调机组的选型
根据总制冷量和送风量就可以选取空气处理机及新风机组。
空气处理设备独立完成对室内环境进行降温、加热、加湿和除湿以及过滤等处理设备的组合。
本设计空气处理设备选用标准设备型号。
5.1.1房间风机盘管的选择
主要选型依据各个间的冷负荷来进行选择。
以一层1005房间为例：
风机盘管处理的冷量Qf
=971w，Gf=60m³/h，热量为1300w。
该风机盘管冬夏两季共用。
查风机盘管样本，选择FP-34型风机盘管，冷量为1800w，风量为340m³/h，符合要求。
其余各房间风机盘管选型方法与此相同，以一层为例，风机盘管选型汇总表如下：
风机盘管选型汇表
风量
冷负荷
型号
台数
1001做接待室
60
971
FP-34
1
1002大厅走廊
60
1849
FP-34
1
1004右接待室
60
928
FP-34
1
1005值班室
60
856
FP-34
1
1006值班室
60
929
FP-34
1
1007大办公室
510
6870
FP-34
2
1008小办公室
240
2000
FP-34
1
1009小办公室*3
240
2000
FP-34
1
1013卫生间
60
1475
FP-34
1
1014会议室
510
3407
FP-34
1
1015消防控制中心
330
2293
FP-34
1
第六章气流组织设计
6.1送、回风口的选择、布置
一层全空气系统送风口选择平送型方形散流器，回风口选择单层百叶（配回风过滤网），采用室内回风的方式，采用单层百叶回风口。
其它房间送风口选择双层百叶送风口，，回风口采用单层百叶回风口。
百叶送风口的选择步骤：
1．根据房间空调风机盘管送风量和使用场合要求的风口颈部最大风速来确定送风速度和百叶风口的尺寸；
2．将选到的其他参数的要求，例如允许噪声，进行校核。
若噪声超出，则重新选择风口。
3．按所选的风口的参数，对其进行射程的校核计算。
散流器的选择步骤和百叶风口相同，不同的是射程的校核计算。
经校核计算，百叶风口送风时到达工作区域的末端风速一般符合要求，因为百叶风口的送风方向是可以调节的，这时可通过调节百叶风口的送风方向，使风不直接吹到工作区域内或是直接吹到工作人员的身上。
布置回风口时应注意几个要求：
回风口不设在射流区和人员长时间停留地点；采用孔板或散流器下送风时，回风口宜设置在下部；采用顶棚回风时，回风口宜与照明灯具组合成一整体；回风口的回风量应能调节，可采用带有对开式多叶调节阀的回风口；也可采用设置在回风支管上的调节阀。
风管材料选择镀锌薄钢板。
风道采用矩形加工，其优点是占空间小、美观、易于布置等，目前用的较多。
房间气流分布的形式多种多样，取决于送风口的形式及送排风口的布置方式。
（1）上送下回：
送风气流不直接进入工作区，有较长的与室内空气掺混的距离，能够形成比较均匀的温度常和速度场，但对房间温湿度和洁净度要求高。
（2）上送上回：
可将送、排（回）风管集中于空间上部，且可设置吊顶，使管道成为暗装。
（3）下送上回：
要求降低送风温差，控制工作区内的风速，有一定的节能效果。
（4）中送风:
适合某些高大空间内，实际工作区在下部的场所。
不需将整个工作区作为控制对象，可以节省能耗。
但这种气流分布会造成空间竖向温度分布不均匀，存在着温度“分层”现象。
根据本设计项目所给条件，各层均设置了吊顶，管道可暗装在顶棚内，因此：
风机盘管+新风系统采用测送风，使得工作区常是回流。
所谓回流，即指由于送风射流的诱导作用而引起回旋流动气流，其速度和温度分布一般比较均匀。
6.2送、回风口的选型
一层各房间全空气系统送风采用方形散流器平送；在顶棚留有较大的空间，本次设计全空气系统回风采用室内布置回风口，回风口为单层百叶回风口（配回风过滤网）。
风机盘管加新风系统送风采用双层百叶送风口，回风采用单层百叶回风口（配回风过滤网）
1、回风口不应设在射流区和人员长时间停留的地点；
2、室温允许波动范围±0.1～0.2℃的空调房间，宜采用双侧多风口均匀回风；±0.5～1℃的空调房间，回风口可以布置在房间的同一撤；>±1℃，且室温参数相同或相近似
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