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1工程简介

1.1工程概况

本工程是北京市某银行，建筑面积为13542.9m2。

其中地上共十一层，建筑面积为12622.1m2；地下一层，平时为车库战时为防空洞，建筑面积为920.86m2。

一二三层为营业大厅，建筑面积为6910.08m2；四层至十层为办公室，建筑面积为4449.31m2；十一层为设备层，建筑面积为631.33m2。

设计本银行的中央空调系统，实现每个房间的夏季空调供冷、冬季空调供热。

1.2设计基本资料

1）建筑物的平、立、剖图（见蓝图）：

建筑结构为框架，按二类高层建筑设计；

2）墙体构造：

见《空气调节》教材附录2-9墙体序号28，内墙为120mm，楼板选序号1；

3）屋面构造：

见《空气调节》教材2-9屋顶序号10；

4）门窗构造：

铝合金门窗，内挂浅色窗帘；

5）室外气象资料：

《采暖通风与空气调节设计规范》GBJ19-87中北京地区参数确定；

6）室内温湿度：

夏季t=26℃Φ=60%；冬季t=20℃Φ≥30%

7）室内人员密度：

会议室2.5㎡人，办公室4㎡人，大厅8㎡人

8）照明和办公设备：

会议室5Wm2，办公室20Wm2，大厅40Wm2，票据交换35Wm2暗装荧光格栅灯

9）工作时间：

10小时

10）城市热网可提供0.8Mpa饱和蒸汽，凝结水不回收。

11）气象资料

表1-1室外气象参数表

Table1-1outsidemeteorologyparameterlist

地理位置（北京）

海拔

大气压力

KPa

室外平均风速

北纬

东经

31.2

冬季

夏季

冬季

夏季

1020.4

998.6

2.8

1.9

表1-2室外计算（干球温度℃）表

Table1-2outsidecalculates（drybulbtemperature℃）thetable

冬季

夏季

空气调节

-12

33.2

1.3设计内容

1）空调工程冷负荷计算

2）空调工程热负荷计算

3）空调工程方案的比较与空调通风工程方案的确定

4）空调工程系统的设计计算

2　负荷计算说明

2.1　负荷计算方法

2.1.1　外墙和屋顶冷负荷

外墙和屋顶瞬时冷负荷计算公式：

　　　（2-1）

式中：

----计算时间，radiationofwestoutsidewindow

计算时刻τ

10:

11:

12:

13:

14:

15:

16:

17:

Jj-τ

190

243

327

374

370

3.6

CLQc

101

119

130

138

291

372

500

572

566

3）北外墙冷负荷

外墙传热系数K=0.93W（m2*K），衰减系数=0.21，延迟时间=10.2h，由《空气调节》附录2-10查得扰量作用时刻时北京北外墙负荷温的逐时值，按公式2-1计算，结果列于表2-4中。

表2-4北外窗日射得热冷负荷（W）

Table2-4thecoolingloadofthesunradiationofnorthoutsidewindow

计算时刻τ

10:

11:

12:

13:

14:

15:

16:

17:

Δtτ-ε

0.93

126.4

CLQτ

705

588

4）北外窗冷负荷

a）瞬变传热得热形成冷负荷

单层玻璃钢窗，K=3.26W㎡.K，由《空气调节》附录2-12中查得各计算时刻的负荷温差，按公式2-2计算结果列于表2-5中。

表2-5北外窗瞬时传热冷负荷（W）

Table2-5thecoolingloadoftheinstantaneousradiationofnorthoutsidewindow

计算时刻τ

10:

11:

12:

13:

14:

15:

16:

17:

Jj-τ

42.3

CLQc

899

1151

1330

1474

1564

1618

1456

1294

1204

5）东外墙冷负荷

外墙传热系数K=0.93W（m2*K），衰减系数=0.21，延迟时间=10.2h，由《空气调节》附录2-10查得扰量作用时刻时北京东外墙负荷温的逐时值，按公式2-1计算，结果列于表2-7中。

表2-7东外窗日射得热冷负荷（W）

Table2-7thecoolingloadofthesunradiationofeastoutsidewindow

计算时刻τ

10:

11:

12:

13:

14:

15:

16:

17:

Δtτ-ε

0.93

4.8

CLQτ

6）东外窗冷负荷

a）瞬变传热得热形成冷负荷

单层玻璃钢窗，K=3.26W㎡.K，由《空气调节》附录2-12中查得各计算时刻的负荷温差，按公式2-2计算结果列于表2-8中。

表2-8东外窗瞬时传热冷负荷（W）

Table2-8thecoolingloadoftheinstantaneousradiationofeastoutsidewindow

计算时刻τ

10:

11:

12:

13:

14:

15:

16:

17:

Jj-τ

130

173

198

199

177

138

102

2.4

CLQc

133

176

202

203

181

141

104

4）照明得热冷负荷

厅的面积为585m2，照明设备设备得热为23400W，连续工作10h。

由附录2-17查得照明设备设备的负荷系数JLτ-T，按公式2-4计算计算结果列于表2-10中

表2-10照明得热冷负荷（W）

Table2-10thecoolingloadoflighting

计算时刻τ

10:

11:

12:

13:

14:

15:

16:

17:

JLτ-T

0.43

0.63

0.7

0.75

0.79

0.83

0.85

0.88

0.49

23400

CLQ

10062

14742

16380

17550

18486

19422

19890

20592

11466

5）人体散热得热冷负荷

面积为585m2，人数为73，连续工作10h，群集系数=1，由表2-18查得轻度劳动，室内温度为24°C的显热散热量为70W人，潜热散热量为112W人。

查《空气调节》附录2-16得重型房间各计算时刻人体负荷强度系数，按公式2-4计算，结果列于表2-11中。

表2-11人体显热散热形成的冷负荷（W）

Table2-11thecoolingloadofbodysensible*=112*73*1=8176W

6）房间总冷负荷

表2-12各项冷负荷的汇总（W）

Table2-12coolingloadsummary

计算时刻τ

10:

11:

12:

13:

14:

15:

16:

17:

围护结构冷负荷

2153

2466

2885

3210

3516

3800

3923

3904

3773

3630

人体显热冷负荷

2708

3628

3935

4139

4292

4395

4548

2095

1175

人体潜热冷负荷

8176

照明冷负荷

10062

14742

16380

17550

18486

19422

19890

20592

11466

总计

10329

23412

29431

31701

33381

34754

35916

36518

34636

24447

3空调方案的确定

3.1空调系统的分类

3.1.1　按照空气处理设备的集中程度情况分类

1）集中系统集中系统所有的空气处理设备（包括风机，冷却器，加湿器，过滤器等）都设置在一个房间内。

2）半集中系统除了集中空调机房外，半集中系统还设置有分散在被调房间内的末端设备，其中多半设有冷热交换装置，它的主要功能是在空气进入被调房间之前，对来自集中处理设备的空气做进一步补充处理。

3）全分散系统这种机组把冷热源和空气处理，输送设备集中设置在一个箱体内，形成一个紧凑的空调系统。

可以按照需要，灵活而分散的设置在空调房间内，因此局部机组不需要集中的机房。

3.1.2按负担室内负荷所用的介质种类分类

1）全空气系统是指空调房间的室内负荷全部由经处理的空气来负担的空调系统。

在室内热湿负荷为正的场合，用低于室内空气焓值的空气送入房间，吸收余热余湿后排出房间。

低速集中式空调系统，双管高速空调系统均属这一类型。

由于空气的比热较小，需要用较多的空气量才能达到消除余热余湿的目的，因此要求有较大断面的风道或者较高的风速。

2）全水系统房间的热湿负荷全靠水作为冷热介质来负担，由于水的比热比空气大的多，所以在相同条件下只需要较小的水量，从而使管道所占的空间减小许多。

但是，仅靠水来消除余热余湿，并不能解决房间的通风换气问题。

因而通常不单独采用这种方式。

3）空气-水系统随着空调装置的日益广泛使用，大型建筑物设置空调的场合越来越多，全靠空气来承担热湿负荷，将占用较多的建筑物空间，因此可以同时使用空气和水来负担空调的室内负荷。

诱导空调系统和带新风的风机盘管系统就属于这类型。

4）冷剂系统这种系统是将制冷系统的蒸发器直接放在室内来吸收余热余湿。

这种方式通常用于分散安装局部空调机组，但由于制冷剂管道不便于长距离输送，因此这种系统不适宜作为集中空调系统来使用。

3.1.3　根据集中空调系统处理的空气来源分类

1）闭式系统它所处理的空气全部来自于空调房间本身，没有室外空气补充，全部为再循环空气。

因此房间和空气处理设备之间形成了一个封闭环路。

封闭式系统用于无法采用室外空气的场合。

这种系统冷热消耗量最省，但卫生效果差。

当室内有人长期停留时必须考虑空气的再生。

这种系统应用于战时的地下庇护所等战备工程以及很少有人进出的仓库。

2）直流式系统它所处理的空气全部来自室外，室外空气经过处理后送入室内，然后全部排除室外，因此与封闭式系统相比，具有完全不同的特点。

这种系统适用于采用回风的场合。

3）混合式系统从上述两种系统可见，封闭式系统不能满足卫生要求，直流式系统经济上不合理，所以两者都只在特定的情况下使用，对于绝大多数场合，往往需要综合这两种的利弊，采用混合一部分回风的系统。

3.3空调系统的划分

3.3.1系统划分的原因

由于同一建筑物同层及垂直方向冷湿负荷会存在差异，房间用途和使用时间也不尽相同，为使空调系统既能保证室内参数要求，又经济合理，既需将系统分区。

3.3.2系统化分的原则

系统划分的原则

1）能保证室内要求的参数，即在设计条件下和运行条件下均能保证达到室内温度、相对湿度、净化等要求，室内设计参数及热湿比相同或相近的房间宜划分为一个系统。

对于定风量单风道系统，还要求工作时间一致，负荷变化规律基本相同；

2）初投资和运行费用综合起来较为经济；

3）尽量减少一个系统内的各房间相互不利的影响；

4）尽量减少风管长度和风管重叠，便于施工、管理和测试；

5）一般民用建筑中的全空气系统不宜过大，否则风管难于布置；系统最好不要跨楼层设置，需要跨楼层设置时，层数也不应过多这样有利于防火；

6）房间朝向、层次和位置相同或相近的房间宜划分为一个系统；

7）工作班次和运行时间相同的房间宜划分为一个系统；

8）气体洁净度和噪声级别要求一致的或产生有害物种类一致的房间宜划分为一个系统。

3.2空调制冷方案的确定

本设计为银行楼的空调系统设计，水系统全部由水负担室内空调负荷，在注重室内空气品质的现代化建筑内一般不单独采用，而是与新风系统联合运用；冷剂系统是由制冷系统蒸发器直接放于室内消除室内的余热和余湿，对于较大型公共建筑，建筑内部的空气品质级别要求较高，全水系统和冷剂系统只能消除室内的余热和余湿，不能起到改善室内空气品质的作用，所以全水系统和冷剂系统在本次的建筑空调设计时不宜采用，综合建筑物四层以上层高较低（3.6m），如采用全空气系统，需要足够大的空间，因而决定一层、二层、三层设为集中系统（全空气单风管系统），四层以上设为半集中系统（风机盘管加新风系统）。

电梯前室也设置新风出风口，一楼南大门设置空气幕，将冷风侵入耗冷量降到最小。

厕所设置排风扇，保持厕所的相对负压，通过其他房间渗透补充厕所风量，再通过厕所风机排出，使厕所异味不能扩散至其他房间。

基于以上原则，对本建筑进行系统划分：

a．一、二、三层适宜划分为一个系统；

b．四层至十一层适宜划分为一个系统。

3.3送风方案方案的确定

新风风管形式布置：

1.从外走廊的新风系统干管经支管送到客房内小走廊的吊顶内，在风机盘管开启时，新风被吸入风机盘管，经风机和室内循环风一起送入客房。

2.新风支管接到风机盘管的回风箱内，这适用于风机盘管设有回风箱的情况。

回风箱是把小走廊吊顶所设的回风口封闭式的接到风机盘管，这样保证了空调循环风的风路合理，不会与卫生间吊顶空间、客房外走廊吊顶空间等的空气相串通。

3.新风支管一支接到风机盘管的送风口旁，也就是直接送入客房之中。

第1、第2种方式较简单，但存在明显的缺点：

1）新风实际供给量受风机盘管转速高低的制约。

2）因为新风量占据了风机盘管的一部分送风量，所以削弱了风机盘管实际处理室内回风的能力。

当风机盘管停止工作时，新风较容易从回风口倒入客房小走廊，这样会把回风过滤器滤下的粉尘和纤维吹回到室内空气中而新风从回风口压出后从客房内小走廊很快进入了卫生间作为排风排走，没有到达客房内起到更换客房内污浊空气的作用。

3）进入每个盘管的新风量无法测试及做出相应的调整。

在新风系统管线较长或新风机组余压较小的情况下，容易导致靠近新风机组的盘管得到的风量较大，而远离新风机组的盘管风量较小甚至根本没有新风送入。

所以设计采用第3种形式，新风直接进入室内,使用灵活,当风机盘管不运行时也可进行新风换气,卫生条件好，同时也便于对各支路风量的调整。

为美观需要，标准间内新风口与风机盘管的送风口共用一个双层百叶送风口。

2．风机盘管新风处理方式设计:

1）新风处理到室内状态的等焓线，不承担室内冷负荷；

2）新风处理到室内状态的等含湿量线，新风机组承担部分室内冷负荷；

3）新风处理到焓值小于室内状态点焓值,新风机组不仅承担新风冷负荷，还承担部分室内显热冷负荷和全部潜热冷负荷，风机盘管仅承担一部分室内显热冷负荷，可实现等湿冷却，可改善室内卫生和防止水患；

4）新风处理到室内状态的等温线风机盘管承担的负荷很大，特别是湿负荷很大，造成卫生问题和水患；

5）新风处理到室内状态的等焓线，并与室内状态点直接混合进入风机盘管处理。

风机盘管处理的风量比其它方式大，不易选型。

本设计选择第一种：

新风处理到室内状态的等焓线，不承担室内冷负荷方案，这种方案不仅提高了该系统的调节和运转的灵活性，而且进入风机盘管的供水温度可适当提高，从而水管结露现象可以得到改善。

4　系统风量的确定

4.1送风量的确定

确定送风状态和计算送风量的步骤：

1）根据已知的室内空气状态参数，在i-d图上找出室内空气状态点N；

2）根据计算出的空调房间冷负荷Q和湿负荷W求出热湿比ε=QW，再通过N点画出过程线；

3）根据室温允许波动范围确定送风温差，对于风机盘管使用最大送风温差。

4）根据所取定的送风温差Δto求出送风温度to，to等温线与过程线ε的交点O即为送风状态点；

送风量计算式：

　　　（4-1）

式中：

G——空调房间的总送风量，kgs；

Q——空调房间的总余热量，kW；

W——空调房间的总余湿量，kgs；

——室内空气状态点N的焓值，kjkg；

——室内空气状态点N的含湿量，gkg

do——送风状态点O的含湿量，gkg

4.2　新风量的确定

确定新风量的依据：

1）满足卫生要求

为了保证人们的身体健康，必须向空调房间送入足够的新风，一般以稀释室内产生的二氧化碳，使室内二氧化碳的浓度不超过1*为基础。

2）补充局部排风量

当空调房间内有局部排风装置时，为了不使房间产生负压，在系统内必须有新风来补充排风量。

3）保持空调房间的正压

为防止室内空气无组织侵入，影响室内空调参数，需要在空调房间内保持正压。

4）一般规定，空调系统中的新风量不小于送风量的10%。

4.3　全空气系统风量的确定

4.3.1全空气系统举例计算

以101室营业大厅为例：

室外状态参数，，，；室内状态参数，，，；

（1）计算热湿比ε：

（2）确定送风状态点：

送风温差Δto=6℃，送风状态点O：

（3）确定送风量根据公式4-1计算得G=16846kgparameterlist

型号

风量

m3h

冷量

制热量

电机功率W

水量

m3h

水阻力kPa

余压

台数

房间

CSR-CX31

500

2800

4200

4.6

15.9

X07

CSR-CX42

1150

5300

9230

6.4

35.2

X08

CSR-CX52

1520

6420

12250

7.2

37.5

X01~X06

风机盘管机组在运行时产生冷凝水，必须及时排走，排放冷凝水的管路的系统设计中，应该注意以下几点：

1）风机盘管凝结水盘的进水坡度不应小于0.001，其它水平支干管，沿水流方向，应该保持不小于0.002的坡度，且不允许有积水部位；

2）冷凝水管宜采用聚乙烯塑料管或镀锌钢管，不宜采用焊接钢管，。

采用聚乙烯塑料管时，一般可以不加防止二次结露的保温层，但采用镀锌钢管时应设置保温层。

3）冷凝水管的公称直径，一般情况下可以按照机组的冷负荷近似取，很多风机盘管已设定好冷凝水管的直径，本设计所选的风机盘管冷凝水管厂家已定为20mm。

5.3　新风机组的选型

根据4-2焓湿图，每个房间新风负荷公式：

（5-1）

式中：

----新风量，kgs；

----室外空气焓值,kJkg；

----室内空气焓值,kJkg。

举例401房间，计算新风量为1249m3performanceparameterlist

型号

风量m3h

冷量kW

水量m3h

电机功率kW

噪音dB（A）

水阻力mH2O

余压Pa

FP25WD

2500

56.7

9.78

7.8

《60

2.69

196

5.4　空气幕选型

空气幕是利用条形空气分布器喷出一定速度和温度的幕状气流，借以封闭大门、门厅、通道、门洞、柜台等，减少或隔绝外界气流的入侵，以维持室内或某一工作区域的环境条件，同时还可以阻挡粉尘、有害气体及昆虫的进入。

空气幕的隔热、隔冷、隔尘、隔虫特性不仅可以维护室内环境而且还可以节约建筑能耗。

空气幕可由空气处理设备、风机、风管系统及空气分布器组成。

随着技术的发展，目前已可将空气处理设备、风机、空气分布器三者组合起来而形成一种产品，曾称之为风幕机、风幕等根据中华人民共和国专业标准现称为空气幕。

空气幕按照空气分布器的安装位置不同，可分为上送式、侧送式、下送式三种。

该建筑一层大门较大，大厅连通二楼负荷大，选择GF-1506A贯流式风幕。

具体参数见表5-4。

表5-4空气幕主要性能参数表

Table5-4aircurtainsmainperformanceparameterlist

机长

空气流量m3.min-1

风速m.s-1

电机功率

重量

140

18.5

5.5风口选型

全空气系统的气流组织：

空调房间的送风形式采用上送上回，送风口采用方型四面吹散流器和侧送风，均匀布置在空调房间的吊顶上。

回风口采用双层百叶回风口（自带调节阀），布置在空调房间吊顶的边缘。

风机盘管加新风系统的气流组织：

为保持室内空气均匀，新风送风口均匀的布置在吊顶上，新风口尽量靠近风机盘管，风机盘管为卡式，不需送回风口。

舒适性空调室内风速冬季不大于0.2ms，夏季不大于0.3ms。

型号

尺寸

风量

个数

全压损失Pa

静压损失Pa

FK-10

180*180

350

21.5

16.1

FK-10

120*120

155

21.5

16.1

FK-10

120*120

155

21.5

16.1

FK-10

360*360

1400

21.5

16.1

FK-10

300*300

975

21.5

16.1

FK-10

420*420

1905

21.5

16.1

FK-10

480*480

2490

21.5

16.1

FK-20

300*850

2700

6.7

12.2

FK-20

250*550

1440

6.7

12.2

FK-20

250*450

975

6.7

12.2

FK-20

300*900

4000

6.7

12.2

FK-20

200*400

870

6.7

12.2

FK-20

300*650

1950

6.7

12.2

FK-20

300*350

1080

6.7

12.2

FK-20

300*800

2400

6.7

12.2

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