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摘要

现代建筑的迅猛发展，使建筑能耗成为了能源消耗的重要组成部分。

目前能源紧缺，环境污染日益突出，使绿色节能，低碳环保成为大家普遍的认识。

因此，如何成功的设计健康、舒适、低碳节能的中央空调工程是本工程的主要目的。

本工程为长沙某经济大厦，占地面积为13000m2，建筑为裙楼+双塔楼结构，地下两层，一至二层为裙楼，三至二十四层为塔楼。

裙楼及西塔楼为政府机关办公用，东塔楼为高档商业写字楼，主要使用空调区域为办事大厅、展厅、餐厅、会议室、办公室、网络通讯机房等，建筑总高度94.2m，总建筑面积为63804.9m2，其中空调区域面积为36120.7m2。

空调总冷负荷3811.6kW，总热负荷为2315.9kW，此次设计为大楼的中央空调、通风防排烟及餐厅生活热水的设计。

根据国家及长沙市的相关文件政策，结合该项目的实际，本工程裙楼部分主要采用常规的冷水机组加锅炉作为空调冷热源，东、西塔楼采用节能环保的地埋管地源热泵与多联机结合的复合型水冷式多联机系统，同时局部空调区域，因甲方的要求，采用了风冷式多联机系统。

在设计中，300人会议室和120人电视电话会议室我们采用了新颖节能的座椅送风系统；裙楼一层大空间的一次回风集中空调系统中，进行了过渡季节全新风运行的设计；新风量需求较多的大区域，采用了全热新风交换器送新风，有效回收排风的余热；在厨房这块，采用了空气能热水机制取餐厅生活热水，总的来说，整个系统能较好的把节能环保的要求融入到设计中，使整个工程既能满足舒适要求，又能达到降低建筑能耗的双重目的。

具体内容包括：

冷热负荷计算；冷热源方案比较和选择；空调末端处理设备的计算和选型；室内送风方式与气流组织形式的选定；风系统的设计与计算；水系统的设计；多联机空调的设计；地埋管系统的设计；消声隔振设计；自控设计；机房布置；正压送风系统、排烟系统及通风系统的设计等内容。

本设计我们是四个人一组，每个人都有明确的分工。

王健负责裙楼部分（除大会议室）的空调及餐厅生活热水的设计；代进负责裙楼大会议室座椅送风空调设计及裙楼冷热源的设计；熊文祥负责塔楼复合型水冷式多联机空调及地埋管的设计；周武负责的是系统自控和防排烟设计。

关键词：

地埋管地源热泵、水冷式多联机、座椅送风、厨房热回收

ABSTRACT

Therapiddevelopmentofmodernarchitecture,thebuildingenergyconsumptionimportantpartofenergyconsumption.Currentenergyshortageandenvironmentalpollutionenergy,low-carbonenvironmentalprotectionbecomeacommonunderstanding.So,energy-savingcentralairconditioningworksisthemainpurposeofthisproject.

ThisprojectisbuildinganeconomyinChangsha,coversanareaof13000m2,buildingstructureforthepodiumandtwintowers,undergroundlayers,onetotwoforthepodium,threetotwentyfourforthetower.PodiumandWestTowerofficeforgovernmentagencies,EastTower,areafortheuseofairconditioningserviceareaof63804.9m2,anareawhereairconditioningis36120.7m2.Totalairconditioningcoolingload3811.6kW,totalforthebuilding'scentralair-conditioning,ventilation,domestic.

InaccordancewithnationalandrelevantdocumentsChangshapolicy,combinedwiththeactualproject,theprojectpartofthemainpodiumwithconventionalchillersplusboilerascoldandofwater-cooledmulti-linesystem,whilelocalairconditioningarea,duetotherequirementsofParty,usingtheair-cooledmulti-linesystem.Inthedesign,300meetingroomsand120televisionandtelephoneconferenceroomweusedanovelenergy-seatairsupplysystem;podiumfloorlargespaceareturnaircentralairconditioningsystem,makeatransitionseasonfreshairoperationdesign;freshairneedsmorelargearea,withatotalthekitchen,usingairtowaterdomesticbebettertoputenergysavingenvironmentalprotectionrequirementsintothedesign,sothewholeprojectcanmeetthecomfortrequirements,butalsotoreducebuildingenergyconsumptiondualpurpose.

Topicsinclude:

;coldsourceprogramcomparisonandselection;airterminalandselection;Indoorairsupplyandairdistributionintheformofselection;airsystemdesignandcalculation;watersystemdesign;multi-lineairconditioningdesign;undergroundpipesystemdesign;mufflervibrationdesign;automationdesign;roomlayout;positivepressureairsupplysystem,exhaustsystemandventilationsystemdesignandsoon.

Thedesignwearefourpairs,eachpersonoflabor.WangJianresponsiblepodiumpart（exceptlargeconferenceroom）air-conditioningand;generationsintoresponsiblepodiumlargeconferenceroomseatsairconditioningcoldandandthedesignofthepodium;XiongWenxiangresponsibleforthetowercomplexmulti-linewater-cooledair-conditioningandundergroundpipedesign;ZhouWuisresponsibleforself-controlandanti-smokesystemdesign.

Keywords：

Groundsource——内围护结构传热形成的冷负荷（W）；

∆tls——邻室计算平均温度与夏季空调室外计算日平均温度的差值（℃）。

3、外玻璃窗瞬变传热引起的冷负荷

在室内外温差的作用下，玻璃窗瞬变传热形成的冷负荷可按资料[1]式（7.2.7-3）计算：

（2.4）

式中：

CLWc——外窗传热形成的逐时冷负荷（W）；

K——外窗的传热系数（W㎡·K）；从表1.1中查取；

F——外墙或外窗的传热面积（㎡）；

twlc——外窗的逐时冷负荷计算温度（℃）；

401办公室围护结构瞬变传热形成的冷负荷，计算结果列于表2.2中。

表2.2401办公室围护结构瞬变形成的冷负荷

（1）北外墙瞬变传热形成的冷负荷单位：

时间

10:

11:

12:

13:

14:

15:

16:

17:

18:

32.6

32.3

32.1

31.8

31.6

31.4

31.3

31.2

31.3

31.4

31.6

3.1

0.94

33.6

33.3

33.1

32.8

32.6

32.4

32.3

32.2

32.3

32.4

32.6

7.6

7.3

7.1

6.8

6.6

6.4

6.3

6.2

6.3

6.4

6.6

0.89×17.64=15.70

119.3

114.6

111.5

106.8

103.6

100.5

98.9

97.3

98.9

100.5

103.6

（2）西外墙瞬变传热形成的冷负荷单位：

时间

10:

11:

12:

13:

14:

15:

16:

17:

18:

38.2

37.8

37.3

36.8

36.3

35.9

35.5

35.2

34.9

34.8

34.9

2.4

0.94

38.2

37.8

37.3

36.8

36.4

36.0

35.6

35.3

35.1

35.0

35.1

12.2

11.8

11.3

10.8

10.4

10.0

9.6

9.3

9.1

9.0

9.1

0.89×33.05=29.41

358.8

347.0

332.3

317.6

305.9

294.1

282.3

273.5

267.6

264.7

267.6

（3）北外窗逐时传热形成的冷负荷单位：

时间

10:

11:

12:

13:

14:

15:

16:

17:

18:

twlc

29.5

30.4

31.2

32.1

32.9

33.6

34.2

34.6

34.5

34.2

33.7

3.06

1.5×2.1×4=12.6

CLWc

134.9

169.6

200.5

235.2

266.0

293.0

316.2

331.6

327.7

316.2

296.9

（4）南内墙瞬变传热形成的冷负荷单位：

（5）东内墙瞬变传热形成的冷负荷单位：

2.2.2透过玻璃窗的日射得热形成的冷负荷

透过玻璃窗日射得热引起的冷负荷可按资料[1]式（7.2.7-4）计算：

（2.5）

（2.6）

式中：

CLC——透过玻璃窗进入的太阳辐射得热形成的逐时冷负荷（W）；

CclC——透过无遮阳标准玻璃太阳辐射冷负荷系数；

Cz——外窗综合遮挡系数；

CW——外遮阳修正系数，本设计取1；

Cn——内遮阳修正系数；

Cs——玻璃修正系数；

Dmax——夏季日射得热因数最大值；

Fc——窗玻璃净面积（㎡）。

透过玻璃窗的日射得热形成的冷负荷由文献[1]附录H表H.0.3中查取太阳辐射冷负荷系数值CclC，由表H.0.4查得北向日射得热因数最大值Dmax=138W㎡，由[11]附录17查得玻璃修正系数Cs=0.78，由附录18查得窗内遮阳设施的遮阳系数Cn=0.65，所以外窗综合遮挡系数Cz=0.78×0.65×1=0.51，符合文献[5]围护结构热工性能。

计算结果列入表2.3。

表2.3401办公室透过玻璃窗日射得热形成的冷负荷

北窗日射得热形成的冷负荷单位：

时间

10:

11:

12:

13:

14:

15:

16:

17:

18:

CclC

0.38

0.44

0.48

0.55

0.62

0.67

0.7

0.71

0.69

0.65

0.58

0.51

Dmax

138

1.5×2.1×4×0.75=9.45

CLC

252.7

292.6

319.2

365.8

412.4

445.6

465.6

472.2

458.9

432.3

385.8

2.2.3室内热源造成的冷负荷

1、照明和设备等散热形成的冷负荷，按文献[1]式（7.2.7-7）和式（7.2.7-8）计算：

（2.7）

（2.8）

式中：

CLzm——照明散热形成的逐时冷负荷；

Cclzm——照明冷负荷系数，按[1]附录H表H.0.5-2查取；

Czm——照明修正系数；

Qzm——照明散热量（W）；

CLsb——设备散热形成的逐时冷负荷（W）；

Cclsb——设备冷负荷系数，按[1]附录H表H.0.5-3查取；

Csb——设备修正系数；

Qsb——设备散热量（W）。

2、人员散热形成的冷负荷

人体散热形成的冷负荷分为显热冷负荷和潜热冷负荷

1）人体显热散热引起的冷负荷按[11]式（3-23）计算

（2.9）

式中：

CLs——人体显热形成的冷负荷（W）；

n——室内全部人数；

ϕ——群集系数；

qs——不同室温和劳动性质的成年男子显热散热量（W），见表3-15[11]；

CLQ——人体显热散热冷负荷系数，由[1]表H.0.5-1查取。

2）人体散湿形成的潜热冷负荷按[11]表（3-24）计算

（2.10）

式中：

——计算时刻空调区内的总人数；

q2——1名成年男子小时潜热散热量（W），见表3-15[11]。

1.照明散热形成的冷负荷，查[5]表5.2.1-1得高档办公室照明功率密度18Wm2，取照明修正系数为0.7；

2.设备散热形成的冷负荷，查[5]表B.0.7-1得高档办公室电器设备功率密度13Wm2，取设备修正系数为0.8；

3.人员散热形成的冷负荷，办公室属于极轻劳动。

查[11]表3-15，当室温为26℃时，成年男子每人散发的显热与潜热量为61W和73W，查[5]表B.0.6-1查得高档办公室8m2人，在办公室的总小时数为11h（7:

00-18:

00）。

按式（2.7）、（2.8）计算人体散热形成的冷负荷。

室内热源造成的冷负荷，其计算结果列入表2.4。

表2.4401办公室室内热源造成的冷负荷

（1）照明散热形成的冷负荷单位：

时间

10:

11:

12:

13:

14:

15:

16:

17:

18:

Cclzm

0.81

0.41

0.73

0.78

0.81

0.84

0.86

0.88

0.89

0.91

0.92

0.93

Czm

0.7

Qzm

18×77.1=1387.8

CLzm

786.9

398.3

709.2

757.7

786.9

816.0

835.5

854.9

864.6

884.0

893.7

903.5

（2）设备散热形成的冷负荷单位：

时间

10:

11:

12:

13:

14:

15:

16:

17:

18:

Cclsb

0.02

0.78

0.91

0.93

0.94

0.95

0.96

0.97

0.98

Csb

0.8

Qsb

13×77.1=1002.3

CLsb

16.0

625.4

729.7

745.7

753.7

761.7

769.8

777.8

785.8

（3）人体散热形成的冷负荷单位：

时间

10:

11:

12:

13:

14:

15:

16:

17:

18:

CLQ

0.04

0.47

0.79

0.84

0.87

0.88

0.90

0.91

0.92

0.93

0.94

0.95

0.92

CLs

22.4

263.8

443.3

471.4

488.2

493.9

505.1

510.7

516.3

521.9

527.5

533.1

0.92×10×73=671.6

694.0

935.4

1114.9

1143.0

1159.8

1165.5

1176.7

1182.3

1187.9

1193.5

1199.1

1204.7

2.3空调区湿负荷计算

空调区的夏季散湿量包括：

人体散湿量、渗透空气带入的湿量、化学反应过程的散湿量、各种潮湿表面、液面或液流的散湿量和敞开水槽表面散湿量。

大多数情况下，空调区的湿负荷来自人体散湿和和敞开水槽表面的散湿量。

1、人体散湿量按下式计算

（2.11）

式中：

W——人体散湿量（kg=2900rmin，功率N=11kW。

7.5.2热水泵

根据热水泵流量87.0m3=2900rmin，功率N=7.5kW。

7.5.3冷却水泵

1、水泵流量的确定

由式（7.9）确定冷却水流量，再考虑1.1的安全系数。

2、水泵扬程的确定

水泵扬程H（m）可按下式计算：

（7.12）

式中：

=2900rmin，功率N=11kW。

7.6膨胀水箱的选型

该工程水系统的定压方式采用开式膨胀水箱定压。

开式膨胀水箱的有效体积V，按下式计算：

（7.13）

式中：

Vt——水箱的调节容量，一般取不应小于3min平时运行的补水泵流量（系统水容量的5%每小时），且保持水箱调节水位高差不小于200mm；

Vp——系统最大的膨胀水量，m3；

（7.14）

式中：

a——水的体积膨胀系数，a=0.0006；

Δt——最大的水温变化值，冬夏季初始水温分别为35℃5℃；

Vc——系统水容量，根据《实用供暖空调设计手（第二版）下册》表26.8-7得可近似取1.3Lm2建筑面积，由裙楼建筑面积5953.1m2，得Vc=7739L。

从而得到Vp=0.25m3，Vt≥0.072m3，则其有效体积V=0.322m3，选取国家标准图册05K210的膨胀水箱型号。

表7.5膨胀水箱参数

型号

公称

容积

有效

容积

长×宽×高

溢水管

排水管

膨胀管

信号管

循环管

0.5

0.6

900×900×900

DN50

DN32

DN40

DN20

DN25

膨胀水箱的安装高度应该满足比水系统最高点的至少还高出0.5m，其接管形式见图7.1：

图7.1膨胀水箱接管图

7.7集分水器的设计

集分水器的直径D（mm），应该保持D=2dmax（最大接管直径）。

可按并联接管的总流量通过集管截面的流速vm=0.5-1.5ms来确定，最大流速不得大于4.0ms。

集分水器冬夏共用，集水器上有4根接管（2根回水管、1根冷水管、1根热水管）；分水器上有5根主要接管（2根供水管、1根冷水管、1根热水管、1根排污管）。

其中夏季时集分水器的流量最大为119.3m3。

由于采用稳定的水、地源作为系统的冷热源，系统无论在寒冷的冬天还是炎热的夏天，其空调能力均不受环境温度的影响。

尤其是在冬季制热时，由于不存在主机的结霜除霜过程，使制热效果更加稳定和强劲。

另外，由于室外热交换器从风冷式变更为水冷式，相比于风冷多联机，水源热泵多联机无室外机风扇的噪音，全封闭设计，整机噪音更低。

如8HP的主机在满负荷运转时的噪音仅为56dB。

水配管集中在多联机主机房和管道井内，室内走的是冷媒配管，规避了水冷机组室内水患现象，使用范围更大。

比风冷多联机质量更轻，体积更小，可以实现普通电梯运输，机身更急紧凑，在狭小的空间内也可以安装，模块化设计，可以实现层叠摆放，有效节省占地面积。

安装位置也更加灵活，方便。

水源热泵采用的环保冷媒R410A，不破坏臭氧层，对环境友好。

9.2室内外的选型

提前确定系统划分，在做方案设计的时候就确定空调系统的划分，负荷计算时除了计算每一个空调房间的冷负荷外还要计算每一个空调系统（一套主机）的总冷负荷。

计算负荷是要根据建筑的功能、用途和实际情况准确的选择人员密度和新风指标。

室内机有很多种款式，如四面出风式、一面出风式、高静压风管天井式、座吊两用式、标准风管天井式等等。

可以满足不同装修风格。

另外，在设计参数选择时，由于多联机室内机与风机盘管相比除湿能力强，处理过程线的热湿比小，而实际空调负荷的热湿比较大。

只有降低室内空气的相对湿度，使空调器的湿热制冷量降低，才能使空调器处理过程线的热湿比增大并与房间冷负荷的热湿比相等。

9.2.1负荷计算

工程上一般选用简易估算的方式进行负荷计算：

简易计算公式：

热负荷（W）=单位负荷（WM2）X房间地面面积（M2）X修正系数

其中，单位负荷（WM2）一般根据当地气候条件经验选取（下面附表格仅供参考）；

房间地面面积（M2）为房间内地面的有效面积（即空调面积）；修正系数根据当地气候条件、房间层高朝向、系统管长、内外机高差。

9.2.2室内机的选择

选择室内机时应该以每个房间的计算冷负荷为基数，考虑室内设计温度修正系

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