西安市某办公楼空调设计.docx

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西安市某办公楼空调设计

一XX大学课程设计（论文）任务书1

二设计题目与原始条件2

2.1工程概述2

2.2设计依据2

2.2.1设计任务书2

2.2.3设计规范及标准2

2.3设计范围2

2.4设计参数2

2.4.1空调设计室外空气计算参数2

2.4.2室内空气设计参数及有关指标见下表3

2.4.3其他4

三方案设计4

四负荷计算4

4.1空调冷负荷计算方法4

4.2相关参数的选取4

4.3冷负荷的计算5

4.3.1外墙和屋面瞬变传热引起的冷负荷5

4.3.2内墙、地面引起的冷负荷6

4.3.3外玻璃窗瞬变传热引起的冷负荷6

4.3.4透过玻璃窗的日射得热引起的冷负荷7

4.3.5照明散热形成的冷负荷7

4.3.6人体散热形成的冷负荷7

4.3.7设备散热形成的冷负荷8

4.4湿负荷的计算8

4.5新风负荷计算8

4.5.1新风冷负荷8

4.5.2新风湿负荷9

4.6夏季空调计算结果汇总9

五空调处理过程的计算9

5.1全空气系统设计计算9

5.1.1夏季送风状态点和送风量9

5.1.2以第2层大厅为例进行设计计算10

5.2风机盘管加独立新风系统设计计算11

六风机盘管﹑散流器﹑百叶的选择13

6.1风机盘管的选择13

6.2散流器选择13

6.2.1全空气系统13

6.2.2风机盘管加新风系统14

七风系统水力计算14

7.1风管材料和形状的确定14

7.2送、回风管的布置和管径确定15

7.3送风系统的设计15

7.4风管最不利点压力损失计算15

八水系统的计算16

8.1水系统的设计16

8.2水系统阻力计算（鸿业计算）16

九机组选择16

9.1新风机组的选择16

9.2全空气机组的选择17

十设计总结17

十一参考文献18

一XX大学课程设计（论文）任务书

院（系）：

建筑工程与力学学院基层教学单位：

建筑环境与设备工程

学号

学生姓名

专业（班级）

07建环2班

设计题目

西安市某办公楼空调设计

设

计

技

术

参

数

1.层高：

一层4.2m二层3.5m2.屋顶：

K=0.28W/（m2℃）

3.外墙：

K=0.35W/（m2℃）4.内墙：

K=0.5W/（m2℃）

5.外窗：

K=3.07W/（m2℃）6.玻璃幕墙：

K=1.8W/（m2℃）

6.照明：

荧光灯照明，室内设备无罩，冷指标为10—20W/m2

7.西安室外气象条件：

空调室外计算干球温度35.2℃，湿球温度26℃

设

计

要

求

1、说明书按燕山大学《课程设计说明书》规范撰写；

2、图纸有系统图.平面图；

4、图纸用A3纸打印；

工

作

量

1、计算：

空调冷负荷的计算、水力计算；

2、选择：

风机盘管；

3、绘图：

采用CAD绘图；

工

作

计

划

第一天：

布置设计任务

第二～五天：

结合说明书编写绘制完成系统图

第六～九天：

结合说明书编写绘制完成平面图

参

考

资

料

1.赵荣义.《空气调节》，中国建筑工业出版社，1994

2.陆亚俊.《暖通空调》，中国建筑工业出版社，

3.陆耀庆.《实用供热空调设计手册》，中国建筑工业出版社，1993

4.何耀东何青.《中央空调》，冶金工业出版社，1998

5.电子部十院主编.《空气调节设计手册》，中国建筑工业出版社

6.尉迟斌.《实用制冷与空调工程手册》，机械工业出版社，2002

7.赵荣义.《简明空调设计手册》，中国建筑工业出版社，2000

指导教师签字

基层教学单位主任签字

二设计题目与原始条件

2.1工程概述

工程为西安市某一办公楼，砖混结构共两层，第一层层高为4.2m第二层3.2m。

建筑面积约2000m2。

底层为指挥中心，矛盾调处中心，爱心门诊，二层为办公室。

业主已给出建筑平面图，立面图和各个房间的功能，要求设计本办公楼夏季中央空调系统。

2.2设计依据

2.2.1设计任务书

《暖通空调》课程设计任务书

2.2.3设计规范及标准

（1）采暖通风与空气调节设计规范（GBJ50019－2003版）

（2）房屋建筑制图统一标准（GB/T50001－2001）

（3）采暖通风与空气调节制图标准（GBJ114-88）

2.3设计范围

（1）中央空调系统选型，空气处理过程的确定。

（2）吊顶式空气处理器、风机盘管、送风口、回风口的选型，风管布置及水力计算。

（3）冷热源选择、水泵、膨胀水箱的选型及水系统设计。

（4）管路保温和消声减振设计

2.4设计参数

2.4.1空调设计室外空气计算参数：

⑴．地理位置北纬—34°18′；经度108°56′；海拨396.9m；

⑵．大气压力冬季97870Pa；夏季95920Pa；

⑶．室外空气参数，见下表

室外空气参数表

序号

空气参数

数值

空气参数

数值

夏季空调室外计算干球温度tw

35.2℃

夏季空调室外计算湿球温度ts

26℃

夏季空调室外日平均温度twp

30.7℃

夏季通风室外计算温度

31℃

冬季空调室外计算干球温度

－8℃

冬季通风室外计算温度

－1℃

冬季室外计算相对湿度

74%

夏季室外计算相对湿度

65%

夏季室外平均风速

2.6m/s

冬季室外平均风速

3.8m/s

2.4.2室内空气设计参数及有关指标见下表

室内设计参数表

类型季节

空调运行

时间

夏季

新风量（ｍ3/人.ｈ）

温度℃

湿度%

风速

指挥中心

00–18:

0.3

调处中心

00–18:

0.3

爱心门诊

00–18:

0.3

办事大厅

00–18:

0.3

办公室1

00–18:

0.3

办公室2

00–18:

0.3

办公室3

00–18:

0.3

办公室5

00–18:

0.3

敞开大厅

00–18:

0.3

2.4.3其他

噪声声级不高于45dB;

空气中含尘量不大于0.30mg/m³;

室内空气压力稍高于室外大气压。

三方案设计

一、二层大厅空间大，人员密集，冷负荷密度大，室内热湿比小。

选择一次回风的定风量单风道全空气系统。

为节约能源和资投，只进行单参数的露点送风。

其理由如下：

1）适用于室内负荷较大时；

2）与二次回风相比，处理流程简单，操作管理简单；

3）设备简单，最初投资少；

4）可以充分进行通风换气，室内卫生条件好；

因一、二层没有空调机房，所以一、二楼空调设备分别吊装在吊顶内，同时也可节省建筑有效使用面积。

（2）其余房间较小，各房间的使用时间也不同步，因此采用风机盘管+独立新风空调方式。

其优点如下：

1）布置灵活，可以和集中处理的新风系统联合使用，也可单独使用；

2）各房间互不干扰，可以独立的调节室温，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，不需要回风管道，节省建筑空间；

现对风机盘管＋独立新风系统对空气的处理过程进行确定，新风处理到室内空气的焓值，不承担室内负荷。

而由风机盘管承担室内所有冷负荷。

四负荷计算

4.1空调冷负荷计算方法

本设计采用冷负荷系数法冷负荷的计算。

4.2相关参数的选取

围护结构参数见下表

围护结构参数表

结构类型

类型

传热系数

外墙

总厚度370mm〢型墙

0.35

外窗

双层金属窗5mm普通玻璃

3.0

外门

双层5mm玻璃门

2.2

内墙

混凝土隔墙

总厚度240mm　〣型类墙

0.5

屋顶

沥青膨胀珍珠岩

0.28

幕墙

普通low-e节能玻璃6CEF13-69S浅蓝色

1.8

其它的冷负荷相关参数见下表

其它冷负荷相关参数表（四）

房间

名称

人员

照明

劳动强度

群集系数

类型

功率W/m2

办公室

极轻

0.89

暗装荧光灯,灯罩有孔

大厅

极轻

0.89

明装荧光灯,灯罩有孔

门诊

极轻

0.89

暗装荧光灯,灯罩有孔

指挥中心

极轻

0.89

暗装荧光灯,灯罩有孔

注:

（1）室内保持正压，不考虑空气渗透引起的冷负荷。

（2）本设计由于内部房间的温差较小，不考虑内围护结构的传热。

4.3冷负荷的计算

4.3.1外墙和屋面瞬变传热引起的冷负荷

Qc（τ）=AK[（tc+td）kαkρ-tR]

式中：

Qc（τ）-------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，m2；

K-------外墙和屋面的传热系数，W/（m2·℃）；

tR-------室内计算温度，℃；

tc-------外墙和屋面冷负荷计算温度的逐时值，℃；

由《暖通空调》附录2-4和附录2-5查取；

td-------地点修正值，由《暖通空调》附录2-6查取；

kα-------吸收系数修正值；

kρ-------外表面换热系数修正值；

4.3.2内墙、地面引起的冷负荷

Qc（τ）=AiKi（to.m+Δtα-tR）

式中：

ki-------内围护结构传热系数，W/（m2·℃）；地面：

0.47，W/（m2·℃）；

Ai-------内围护结构的面积，m2；

to.m-------夏季空调室外计算日平均温度，℃；

Δtα-------附加温升。

注：

由于该内维护结构之间的温差较小，在此次的设计中没有计算该项负荷。

4.3.3外玻璃窗瞬变传热引起的冷负荷

Qc（τ）=cwKwAw（tc（τ）+td－tR）

式中：

Qc（τ）-------外玻璃窗瞬变传热引起的冷负荷，W；

Kw-------外玻璃窗传热系数，W/（m2·℃），Kw=5.9W/（m2·℃）

Aw-------窗口面积，m2；

tc（τ）-------外玻璃窗的冷负荷温度的逐时值，℃，

由《暖通空调》附录2-10查得；

cw-------玻璃窗传热系数的修正值；

由《暖通空调》附录2-9查得，单层金属窗框cw=1.0

td-------地点修正值；

4.3.4透过玻璃窗的日射得热引起的冷负荷

Qc（τ）=CαAwCsCiDjmaxCLQ

式中：

Cα-------有效面积系数，由《暖通空调》附录2-15查得；

Aw-------窗口面积，m2；

Cs-------窗玻璃的遮阳系数，由《暖通空调》附录2-13查得；

Ci-------窗内遮阳设施的遮阳系数，由《暖通空调》附录2-14查得；

Djmax-------日射得热因数，由《暖通空调》附录2-12查得30纬度带的日射得热因数；

CLQ-------窗玻璃冷负荷系数，无因次；

4.3.5照明散热形成的冷负荷

荧光灯Qc（τ）=1000n1n2NCLQ

式中：

Q-------灯具散热形成的冷负荷，W；

N-------照明灯具所需功率，W；

n1-------镇流器消耗公率系数，明装荧光灯n1=1.2；

n2-------灯罩隔热系数；n2=1.0

CLQ-------照明散热冷负荷系数，可有附录2-22查得；

注：

与由于客房、办公室的空调系统仅在有人时才运行，取CLQ=1。

4.3.6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

式中：

qs-------不同室温和劳动性质成年男子显热散热量；

n-------室内全部人数；

φ-------群集系数，由《暖通空调》表2-12查得；

CLQ-------人体显热散热冷负荷系数，由《暖通空调》附录2-23查得；

人体潜热散热引起的冷负荷

Qc（τ）=qlnφ

式中：

ql-------不同室温和劳动性质成年男子潜热散热量，W；

n，φ-------同式5-6-1；

4.3.7设备散热形成的冷负荷

办公室，指挥中心，调处中心，爱心门诊设备散热为13W/㎡，大厅设备散热量为5W/㎡公式。

4.4湿负荷的计算

人体散湿量可按下式计算：

mw1=0.278nψg×10-3g/s

式中：

mw1-------人体散湿量,g/s；

;g-------成年男子的小时散湿量，g/h；

n-------室内全部人数；

ψ-------群集系数；

4.5新风负荷计算

4.5.1新风冷负荷

Qc.o=Mo（iw—in）

式中:

Qc.o-------夏季新风冷负荷，KW；

Mo-------新风量，kg/s；

iw-------室外空气的焓值，kJ/kg；

in-------室内空气的焓值，kJ/kg；

4.5.2新风湿负荷

4.6夏季空调计算结果汇总

根据以上各项计算公式，得到夏季空调冷湿负荷结果如下，详细计算请参考附录Ⅰ：

时间

10:

11:

12:

13:

14:

15:

16:

17:

18:

Q（KW）

21.46

28.80

27.59

25.96

25.04

26.44

28.14

29.41

30.18

29.94

28.46

最大值出现在下午四点。

五空调处理过程的计算

5.1全空气系统设计计算

5.1.1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i-d图上进行，具体步骤如下:

1）在i-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Q和湿负荷W求出根据计算出的室内冷负荷Q和湿负荷W求出

，再过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O点，O为送风状态点。

4）由

确定新风和回风的混合状态点c，连接c点和o点。

如图所示：

5.1.2以第2层大厅为例进行设计计算

1′热湿比

＝

=34691kJ/kg

2′确定送风状态点

在i-d图上确定N点，in=55kJ/kg，dn=11.54g/kg,过N点作ε＝16333线，采用机器露点送风，确定送风状态点O,to=17.6℃,io=46.25kJ/kg,do=11.26g/kg

3′计算送风量

送风量G=

=0.952kg/s（4112.64m3/h）

新风量GW=270m3/h

4′确定新回风混合状态点

由

=10%可用作图法在NW线上确定c点，ic=56.69Kj/kg。

5′求系统需要的冷量

Qo=G（ic-io）=0.952×（56.69-46.25）=9.939kw

同理，可得一层大厅

送风状态点：

io′=45.9kJ/kgtO=17.4℃

送风量：

G=0.793kg/s（7795.273m3/h）

新风量：

300m3/h

新回风混合点：

ic=58.24kJ/kg

热湿比

＝26719.86kJ/kg

系统需要的冷量：

Qo=6.93kw

5.2风机盘管加独立新风系统设计计算

考虑到卫生和能效，选择处理后的新风和风机盘管处理过的空气混合后送入室内的方案。

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D（见焓湿图）。

空调系统送风状态和送风量的确定可在i-d图上进行，具体步骤如下：

⑴在i-d图上找出室内状态点N，室外状态点W

⑵根据计算出的室内冷负荷Q和湿负荷W求出

，取送风温差为8℃，送风状态点通过N点画出

线与φ=90℅线相交，即得送风点S

⑶根据in等焓线，由新风处理后的机器露点相对湿度定出D点

⑷根据N、S两点确定房间总风量

⑸根据新风比确定风机盘管处理风量及终状态

以办公室1为例进行设计计算。

1.确定N点，in=55kJ/kg,dn=11.54g/kg

2.确定送风点S

过N点画出

线与φ=90℅线相交，得送风点S

Ts=18℃,is=46.15kJ/kg,ds=11.04g/kg

3．送风量G

按下式计算送风量G=

㎏/s

G=0.2314kg/s（694.2m3/h）

EP风量GF=G-GW=1788－120＝574.2m3/h

4.确定F点

iF=44.3tF=17.5℃

六风机盘管﹑散流器﹑百叶的选择

6.1风机盘管的选择

根据风机盘管负荷Q=GF*（in-iF）=2.048KW，根据SINKO样本选用ECRN--300冷量2.2Kw,风量中档，为648m3/h，其它具体参数请参考样本。

故用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，

三层各个房间的送风状态及送风量和风机盘管选型列于下表:

风机盘管选型表

房间名称

房间内冷负荷（W）

送风点

风机盘管送风温度（℃）

风机盘管送风量（m3/h）

新风量

总送

风机盘管型号

焓（kJ/kg）

焓差（kJ/kg）

（m3/h）

风量（m3/h）

办公室2.3.4

4461

51.27

7.64

18.72

1609

178.8

1788

ECRN—300

办公室5

9060

47.69

11.22

15.7

ECRN—400

指挥中心

4461

51.27

7.64

18.72

1609

178.8

1788

ECRN—300

调处中心

2129

51.11

7.8

18.71

752

836.3

ECRN—300

爱心门诊

4043

51.43

7.48

18.73

1490

166

1656.44

ECRN—600P

6.2散流器选择

6.2.1全空气系统

按负荷计算各房间风量，确定风口数量及尺寸。

一层用圆形散流器顶送与活动百叶侧送混合送风，其余送风选择圆形形散流器，回风选择单层百叶回风口。

根据《空气调节设计手册》，采用散流器上送上回方式的空调房间，为了确保射流有必需的射程，并不产生较大的噪声，风口风速控制在3～4m/s之间，最大风速不得超过6m/s，回风百叶风口风速取4～5m/s。

卫生间不回风。

按各房间负荷出现最大时刻选型，列于下表，按房间大小及形状布置风口（见图纸）。

全空气系统风口选型表

送风量（m3/h）

风口数

尺寸（mm）

出口风速m／s

一层大厅

2379

2散流器+2百叶

吼径200；300*500

4.5;5.4

二层大厅

4112.64

7散流器

吼径200

4.5

6.2.2风机盘管加新风系统

选择圆形散流器作为送风口。

统计如下表

房间号

办1

办2.3.4

办5

指挥

调处

门诊+慈善

送风量（m3/h）

694

621

1048

742.8

570

1392

送风口数（个）

送风口型（cm）

150

200

七风系统水力计算

7.1风管材料和形状的确定

对于民用舒适性空调，风管材料一般采用薄钢板涂漆或镀锌薄钢板，本设计采用镀锌薄钢板，该种材料做成的风管使用寿命长，摩擦阻力小，风道制作快速方便，通常可在工厂预制后送至工地，也可在施工现场临时制作。

风管的形状一般为圆形和矩形，圆形风管强度大，耗材量少，但占有效空间大，其弯头与三通需较长距离，矩形风管占由空间较小，易于布置、明装较美观的特点。

本设计采用矩形风管，而且矩形风管的高宽比控制在2.5以下。

7.2送、回风管的布置和管径确定

风管用镀锌钢板制作，用带玻璃布铝箔防潮层的离心玻璃棉板材（容量为48kg/m3）保温，保温层厚度δ＝30mm。

按房间的空间结构布置送回风管的走向（见图纸），并计算各管段的风量。

吊顶中留给空调的高度约为700mm。

由于建筑空间的局限，回风管干管安置在送风干管下部。

根据室内允许噪声的要求，风管干管流速取5～6.5m/s，支管取3～4.5m/s来确定管径（具体尺寸见图纸）。

7.3送风系统的设计

本建筑因层高较高，所以可充分利用吊顶，在走廊的吊顶内可以放置新风机组，在房间的吊顶内放置风机盘管，实现上送风，在满足舒适性的前提下，又不影响室内美观，所以本设计中均采用上送上回方式。

选择、布置风口时，考虑了使得活动区处于回流区，以增强房间舒适度

7.4风管最不利点压力损失计算

绘制全空气系统最不利环路的轴测图，标出各段标号、长度、流量、管径（见附录）。

镀锌钢板粗糙度K取0.15。

列表计算压力损失，校核空调机组的余压值是否满足需要。