办公楼中央空调设计.docx
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办公楼中央空调设计
绪论……………………………………………………………………………………………
第一章系统方案的选择确定……………………………………………………
第二章设计概况……………………………………………………………………….
第三章设计参数与要求……………………………………………………………
1设计的依据…………………………………………………………………………………………………………
2设计的范围…………………………………………………………………………………………………………
3设计参数……………………………………………………………………………………………………………….
第四章负荷计算………………………………………………………………………
1夏季热负荷…………………………………………………………………………
2冷热负荷的计算………………………………………………………………………………………….
3空调房间湿负荷计算…………………………………………………………………………………………
第五章制冷方案设计……………………………………………………………….
1冷热源选择………………………………………………………………………………………………………..
1.1影响因素………………………………………………………………………………………………….
1.2基本原则…………………………………………………………………………………………………
1.3可行方案…………………………………………………………………………………………………….
2水系统设计……………………………………………………………………………………………………..
2.1冷冻水系统设计…………………………………………………………………………………………..
2.2冷却水系统设计……………………………………………………………………………………………….
2.3冷凝水系统设计…………………………………………………………………………………………
2.4水管设计………………………………………………………………………………………………………….
3风系统设计………………………………………………………………………………………………………
3.1新风系统…………………………………………………………………………………………………..
3.2送分系统,回风和排风系统………………………………………………………………………
第六章设备的选型
1分水器和集水器的选择…………………………………………………………………………………………
2冷水机组的选择…………………………………………………………………………………………………….
3冷冻水泵………………………………………………………………………………………………………………..
4冷却水泵……………………………………………………………………………………………………………..
5循环水泵……………………………………………………………………………………………………………
6膨胀水箱的选择…………………………………………………………………………………………………….
7水管……………………………………………………………………………………………………………………….
8风管形状及规格的选择…………………………………………………………………………………………
9风机盘管的选择……………………………………………………………………………………………………
第七章工程预算……………………………………………………………………………………………
总结………………………………………………………………………………………………………………………
致谢……………………………………………………………………………………………………………………….
参考文献…………………………………………………………………………………………………………..
绪论
本篇文章是对无锡市戏剧院中央空调的设计计算说明。
从建筑结构及其要求制定空调方案，要求能够满足使用的要求，即能够满足办公舒适性。
此外还要从空调设计的科学合理性和经济性，以及建筑整体的美观度考虑。
并能对以后的使用和费用支出做一定的预估。
中央空调在现代建筑中越来越多的应用，技术也越来越成熟先进。
能够有效的管理，一次性投资，后期使用方便，并且不占用建筑的有效空间。
本文就是对中央空调的设计到选型，到校核计算的一个说明。
从冷负荷计算，到室内方案的选择和设备的选型。
机组的布置连接和选型都有说明。
从使用性到科学性再到经济性上做到好的结合。
方案选择是整体考虑以及设计的总体思想。
计算部分是整个设计的基础，绘图部分是与设计施工相联系的实际的走管和安装。
三个部分相依相承，都与整个工程密不可分。
各个部分都要保证科学合理，正确无误，经济适用。
本设计是真实性课题的典例。
其中，有理论的分析计算，有中央空调方案的选择论证，有实际的绘图安装。
是一个完整的工程设计实例。
设计计算主要有冷负荷的计算，送风量的计算，管路的计算等。
冷负荷的计算确定了各个房间的空气状况和调节条件，以及整个工程的负荷量。
是确定室内空调调节方案的主要数据。
也是选择冷水机组最主要的参考数据。
送风量和管路的计算是面向实际设备和管路的数据资料。
都是整个设计的基础。
空调系统方案的选择，基本上确定了空调的形式和内容。
本设计选用的是半集中的空调水系统，独立新风加风机盘管系统。
空调方案的选择决定了后期设计的方向和内容，是设计中关键的环节。
也是综合各个方面的因素制定出来的。
整个设计的理论部分主要集中在前两个部分，实际的安装和设备运行等实际性的工程问题都集中在绘图这个阶段。
绘图是把方案完好的实现的一个基础，是工程赖以完成的技术性支持的资料。
绘图中要尽量的与工程中实际问题的解决相联系。
尽量使方案以一种直观详尽的方式体现出来。
这个过程就是方案在成熟完善并且检验的过程。
是整个设计中最重要和最有难度的部分。
第一章系统方案的选择确定
空调系统一般均由空气处理设备和空气分配设备组成，根据需要，它可组成许多不同形状的系统，在工程上，应考虑建筑物的用途和性质，热湿负荷特点，温湿度调节和控制的要求，空调机房的面积和位置，初投资和运行费用等多方面的因素，选定合理的空调系统。
根据负担室内热湿负荷所用的介质不同，空调系统分为：
全空气系统，全水系统，空气-水系统，制冷剂系统。
全空气系统室内房间的负荷全部由经过处理的空气来负担。
由于空气的比热容较小，用于和室内交换热量的空气量大，所以这种系统要求的风道截面积尺寸大，占用的建筑空间较多。
全水系统室内负荷全部靠水作为冷热介质来负担。
它不能解决房间通风换气的问题，通常不单独采用。
空气—水系统负担室内的介质有水又有空气，它既解决了全水系统无法通风换气的困难，又可克服全空气系统要求风管截面大，占用建筑空间多的缺点。
制冷剂式系统负担室内负荷以及室外新风负荷的是制冷剂的制冷剂。
多用于集中冷却的分散型机组系统和全分散式系统。
考虑上述个各种系统的特点，本设计采用空气水系统。
根据空气处理设备的集中程度，空调系统分为:
集中式空调系统，半集中式空调系统和分散式空调系统；集中式是指所有的空气处理设备均设在一个集中的空调机房内。
半集中除了集中空调机房（主要处理室外新风）外，还包括分散在空调房间内的二次设备，其中多半设有冷热交换装置，如风机盘管等。
全分散式没有集中空调机房，而是完全采用组合式设备向各房间进行空调，自带制冷机组的空调机组方式就属于这一类，如各房间的空调器等。
集中式和半集中式也可通称为中央空调，而全分散式系统也称为局部空调。
集中式、半集中式空调系统和全分散式空调系统相比，具有以下优点：
空调效果好；可送新风，保证室内空气新鲜度；投资低；运行管理方便，运行费用低；故障少，便于维修；设备寿命长；噪声小；宜于装饰配合，达到现代建筑要求的高档、舒适和美观的目的。
器的局部空调在能耗、造价方面的比较证明，中央空调的耗电明显降低，大约节电30％左右。
以本工程的实际情况为基础，从造价比较来看，中央空调造价明显较低，约比窗式空调低12～30％。
综合耗电、造价两因素，采用冷水机组集中供冷的中央空调比较合适。
在办公楼所采用的中央空调方式中，又以采用半集中式空调为数较多，本设计采用半集中式中央空调系统。
末端系统中以风机盘管加新风空调系统为多。
风机盘管的空调方式是空气—水系统中的一种主要形式,主要是由风机、肋片管式水—空气换热器和接水盘组成，它的功能主要是在空气进入房间之前对从集中处理设备来的空气再进行一次处理，或者新风由新风机组集中处理，而房间内回风由风机盘管处理，组成风机盘管加新风的半集中式空调系统。
该系统的优点是：
与全空气系统比较，可节省空间。
布置灵活，具有个别控制的优越性，各房间单独调节温度，房间无人时，可关调机组，不影响其他房间的使用。
节省运行费用,运行费用与单风道系统相比约低,比诱导器系统低
而综合投资费用大体相同,甚至略低。
机组定型化，20%-30%规格化，易于选择安装。
有较好的供冷能力。
结合实际情况，本设计选用风机盘管加独立新风的空气处理方案。
通过以上对空调方案的比较论证，最后采用半集中式中央空调。
空气—水系统。
末端采用风机盘管加独立新风系统。
第二章设计概况
1工程概况
戏剧院位于无锡市。
戏剧院华丽辉煌，主要上演歌剧、舞剧等、芭蕾舞及大型文艺演出，戏剧院的观众厅观众厅设有池座一层和楼座三层，有观众席2091席（戏剧院有具备推、拉、升、降、转功能的先进舞台、可倾斜的芭蕾舞台板、可容纳三管乐队的升降乐池。
戏剧院内，最先映入眼帘的是超大无比的舞台。
舞台采用“品”字形舞台形式，这个舞台由一个主台、两个侧台和一个后台构成，舞台具备推、拉、升、降、转五大功能，可迅速地切换布景。
其中，主舞台有6个升降台，既可整体升降又可分别单独升降。
舞台的左、右侧台各有6台可以横向移动的车台，通过主舞台升降台互换位置，可以迁换场景。
后舞台下方距地面15米处，储存有一个芭蕾舞台台板，主舞台升降台下降后，芭蕾舞台可移动到主舞台台面上，用于芭蕾舞演出。
台面用的是俄勒冈木，并用三层结构来增加弹性，保护了芭蕾舞演员的足尖。
这也是国内面积最大的无缝隙专用芭蕾舞台板，台面可倾斜至5.7度。
由于穹顶高度的限制舞台和部分观众席位于地下。
舞台上方栅顶高度为32米。
吊杆、灯光桥、灯光渡桥通过钢丝绳悬挂在空中。
61道电动吊杆，78台轨道单点吊机，24台自由单点吊机，灯光桥、灯光渡桥、灯光吊架将1588盏用于演出的灯具点缀在戏剧院舞台的上方，灯光反应快，可以在几秒钟内变换造型。
舞台顶部还设置了60多道吊杆和幕布，可以制造不同的演出场景。
乐池面积为120平方米，可容纳90人的三管编制乐队，也可升至观众席水平位置变成观众席。
在乐池中，还特别为指挥设计了专用升降台，指挥可以以这种特别的方式出场、谢幕。
戏剧院在墙面上安装了弧形的金属网，声音可以透过去，而金属网后面的墙是多边形，这样就形成了视觉的弧形和听觉空间的多边形，做到了建筑声学和剧场美学的完美结合，其混合时间为1.6秒，符合歌剧及舞剧等的演出要求。
戏剧院设有6个单人化妆套间，6个单、双人化妆间，18个中化妆间，2个乐队指挥休息套间，6个乐队用大化妆间，8间练习琴房。
戏剧院舞台尺寸
台口宽度：
18.6M；台口高度：
14M
主舞台台宽：
32.6M；主舞台台深：
32.6M
台上净高：
32M；
左右侧台宽：
21.6M；左右侧台深：
25.
第二章设计参数与要求
1设计的依据
[01]《采暖通风与空气调节设计规范》GB50019-2003
[02]《公共建筑节能设计标准》GB50189-2005
[03]《通风与空调热工设计规范》GB50243-2002
[04]建筑设计防火规范GBJ16-87
[05]机械厂房采暖通风与空气调节设计规范JBJ10-96
[06]《制冷原理与设备》GB/T21362-2008
设计的范围
戏剧院的制冷范围：
观演区、多功能区、剧务用房、质量检测
区、设备用房区、停车区、展览室、办公室、接待室、质量室、市场室、后
勤室、、会议室（小）、会议室（大）、财务室、经理室、董事室、人事室
设计的参数
1室外设计参数
（1）夏季空调室外设计计算干球温度，应采用历年平均不保证50h的干球温度。
（2）夏季空调室外设计计算湿球温度，应采用历年平均不保证50h的湿球温度。
（3）夏季空调室外设计计算日平均温度，应采用历年平均不保证5d的日平均温度。
夏季空调室外设计计算逐时温度，按下式计算确定
T（sh）=t（wp）+β∆t（r）
式中T（sh）——室外计算逐时温度（℃）；
t（wp）——夏季空调室外计算日平均温度（℃）；
β——室外温度逐时温度变化系数；
△t（r）——夏季室外计算平均日较差，按下式计算
△t（r）=t（wg）-t（wp）/β
式中t（wg）——夏季空调室外计算干球温度（℃）。
其中β——室外温度逐时温度变化系数，见下表1-1-2。
室外温度逐时温度变化系数
时刻
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
β值
-0.35
-0.38
-0.42
-0.45
-0.47
-0.41
-028
-0.12
0.03
0.16
0.29
0.40
时刻
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
β值
0.48
0.52
0.51
0.43
0.39
0.28
0.14
0.00
-0.10
-0.17
-0.23
-0.29
此地为无锡市某戏剧院中央空调设计，所以根据我国主要城市室外空气气象参数（无锡）参考。
地名
台站位置
大气压（Pa）（mmHg）
室外计算干球温度（℃）
夏季室外计算湿球温度（℃）
冬季室外计算相对湿度（%）
室外平均风速（m/s）
平均干球温度（℃）
平均日较差（℃）
北纬
东经
海拔（m）
冬季
夏季
冬季
夏季
夏季
冬季
夏
季
夏
季
株洲
27°86′
113°16′
44.9
101570
（762）
99550
（746）
-2
36.1
27.6
81
2.6
2.8
32
7.3
——资料来源《设计、安装与维修实例大全》人民邮电出版社
由以上资料信息计算得：
夏季室外温度逐时值；单位（℃），无锡市
时间
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
温度
31.12
32.21
33.16
34.11
34.9
35.5
35.8
35.7
35.1
34.8
34
33.9
32
（4）冬季空调室外计算温度和湿度的确定
空调系统冬季的加热、加湿所耗的费用远小于夏季的冷却去湿所耗费用。
为方便计算冬季可按稳定传热方法计算传热量，而不考虑室外气温的波动。
因而只给定一个冬季室外计算温度作为计算新风负荷和计算维护结构传热之用。
冬季的室外计算温度应采用历年平均不保证1天的日平均温度。
若冬季不采用空调设备送热风，仅采用采暖装置补偿房间失热时，计算维护结构传热采暖室外计算温度。
由于冬季室外含湿量低于夏季，且变化量小，不必给出湿球温度，只给出冬季的室外相对湿度值即可。
冬季空调室外计算相对湿度应采用历年1月份月平均相对湿度的平均值。
2室内设计参数
此为戏剧院多功能厅，因属于舒适性空调，除了要考虑室内参数综合作用下的舒适条件，还应根据室外空气参数、冷暖情况。
经济条件和节能要求综合考虑室内设计参数的确定。
依据《采暖通风与空气调节设计规范》（GBJ19-87）中确定，舒适性空调室内计算参数如下：
设计参数
温度
相对湿度
风速
夏季
应采用24℃—28℃，取值为26℃
应采用40%—65%，取值为55%
不应大于0.3（m/s），取值为0.2（m/s）
冬季
应采用18℃-22℃，取值为20℃
应采用40%-60%，取值为50%
不应大于0.2（m/s），取值0.2（m/s）
3、围护结构取值
特别说明：
从我们研究设计课题的草图可以看出，围护结构由外墙和铝合金窗组成，根据草图，我们可以看出整层建筑结构为上为0.9m、下高为1.1m的外墙和中间高为2.2m的铝合金窗（实际中间部分有少部分墙支撑结构，但为方便计算可看为中间全为玻璃结构，忽略不计）
外墙结构:
为240mm砖墙，内表面抹20mm厚水泥砂浆加白色粉末，外表面为20mm水泥砂浆加装饰瓷砖，导热热阻为0.34/（㎡·K/W）、传热系数1.97/[W/（㎡·K）]、热容量４３６/[ｋＪ/（㎡·K）]，属于Ⅲ类型……《空气调节技术》附录Ｊ表序号2
围护结构外表面颜色为浅蓝色，太阳辐射吸收系数为０.５６
第三章负荷计算
夏季冷负荷计算
冷负荷计算是空调设计及合理选用空调设备的主要依据。
从性质上来看，空调冷负荷可分为围护结构冷负荷和室内冷负荷。
本设计中利用冷负荷系数法计算空调冷负荷。
（1）外墙和屋面瞬变传热引起的冷负荷
Qc（τ）=AK[（tc（τ）+td）kαkρ-tR]（公式二）
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·℃），由《暖通空调》附录2-2和附录2-3查取；tR—室内计算温度，℃；tc（τ）—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，取kα=1.0；kρ—外表面换热系数修正值，取kρ=0.9；
（2）内围护结构冷负荷
Qc（τ）=AiKi（to.m+Δtα-tR）（公式三）
式中ki—内围护结构传热系数，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，可按《暖通空调》表2-10查取。
（3）外玻璃窗瞬变传热引起的冷负荷
Qc（τ）=cwKwAw（tc（τ）+td—tR）（公式四）
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/（m
2·℃），由《暖通空调》附录
2-7和附录2-8查得；
Aw—窗口面积，m
2；
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
室内设计计算参数及室内负荷计算指标
2冷热负荷
冷热负荷=房间的总面积*房间指标
房间总面积为20000，房间指标为255
冷热负荷=20000*255=5100000
第五章制冷方案设计
1.1影响因素
影响空调冷热源方案决策的因素很多，要选择一个最优的设计方案，我们需要综合考虑各种因素的影响。
一般情况下，选择冷热源方案时应考虑以下因素：
1.初投资。
不同冷热源方案的初投资有较大差别，在选择方案时应进行仔细的分析比较。
2.运行费用。
其中包括运行能耗，运行管理费，设备维修费等。
空调运行能耗在建筑能耗中占有很大比例，空调运行过程中的管理人员工资、设备故障维修费等都是应该在冷热源选择时考虑的因素。
3.环境影响。
为了解决环境污染问题，保护环境已经成为我国的一项基本国策。
4.运行的可靠性、安全性、操作维护的方便程度、使用寿命。
5.机房面积，燃煤锅炉房要求的储煤、渣面积，储油条件等。
6.增容费。
各城市根据其发展情况以及地理位置，对不同能源设定不同的增容费，而且数量一般也是比较大，因此也是项重要的考虑因素。
冷热源的选择依据不仅包括系统自身的要求，而且还涉及工程所在地区的能源结构、价格、政策导向、环境保护、城市规划、建筑物用途、规模、冷热负荷、初投资、运行费用以及消防、安全和维护管理等许多问题。
因此，这是一个技术、经济的综合比较过程，必须按安全性、可靠性、经济性、先进性、适用性的原则进行综合技术经济比较来确定。
1.2基本原则
在进行冷热源选择论证时，应遵循一些基本原则。
1.热源应优先采用城市、区域供热或工厂余热。
高度集中的热源能效高，便于管理，有利于环保。
2.热源设备的选用应按照国家能源政策并符合环保、消防、安全技术规定，大中城市宜选用燃气、燃油锅炉，乡镇可选用燃煤锅炉。
3.若当地供电紧张，有热电站供热或有足够的冬季供暖锅炉，特别是有废热、余热可利用时，应优先选用溴化锂吸收式冷水机组作为冷源。
4.当地供电紧张，且有燃气供应，尤其是在实行分季计价而价格比较低廉的地区，可选用燃气锅炉、直燃型溴化锂吸收式冷（热）水机组作为冷热源。
直燃型溴化锂吸收式冷（热）水机组与溴化锂吸收式冷水机组相比，具有热效率高，燃料消耗少，安全性好，可直接供冷或供热，初投资、运行费和占地面积少等优点，因此在同等条件下特别是夏季有廉价天然气可利用时，应优先选用直燃型溴化锂吸收式冷（热）水机组。
5.若当地无上述的区域供热或工厂余热，也没有燃气供应时，可采用燃煤、燃油锅炉供热，电动压缩式制冷机组供冷，或选用燃油型直燃式溴化锂吸收式制冷机作为冷热源。
6.若当地供电不紧张时，空调冷源应优先选用电力驱动的制冷机。
1.3可行方案
经过分析，排除明显不合理的组合方案，得到总体上可行的空调冷热源方案如下：
1.冷水机组供冷+余热（废热）或热网供热
2.冷水机组供冷+天然气或人工煤气供热
3.蒸汽（热水）溴化锂吸收式冷水机组供冷+燃煤锅炉供热
4.水冷电动冷水机组供冷+燃煤锅炉供热
5.水冷电动冷水机组供冷+燃油（气）锅炉供热
2.1冷冻水系统设计
空调水系统设计和可能出现的问题分析
冷冻（却）水系统设计，包括设备层布置原则，系统冷冻（却）水流量估算，冷冻（却）水系统的补水量，制冷机冷却水量估算表。
同时对常见问题进行了分析，如空调冷冻水泵进出口压力不正常，冷水机组、水泵被推倒，风冷冷水机组无法启动，冷却塔漂水过大等问题
一、空调机房大小和净深
1.1空调面积占建筑面积比例
建筑类型
比例（%）
建筑类型
比例（%）
旅游旅馆、饭店
70~80
医院
15~35
办公楼、展览中心
65~80
百货商店
50~65
剧院、电影院、俱乐部
75~85
1.2空调机房建筑面积概算指标
空调建筑面积
（m2）
各层机组单风道（定风量或变风量（m2）
风机盘管加新风
（各层机组）
（m2）
双风道
（m2）
平均估算值
（m2）
1000
75（7.5）
—
70（7.0）
70（7.0）
3000
190（6.3）
120（4.0）
200（6.7）
200（6.6）
5000
310（6.2）
200（4.0）
300（6.0）
290（5.8）
10000
550（5.5）
350（3.5）
500（5.0）
450（4.5）
15000
750（5.0）
550（3.7）
600（4.0）
600（4.0）
20000
960（4.8）
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