广州市某商场中央空调系统设计大学论文.docx

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广州市某商场中央空调系统设计大学论文

毕业设计[论文]

题目：

广州市某商场中央空调系统

设计

系别：

建筑环境与能源工程系

专业：

热能与动力工程

姓名：

学号：

指导教师：

河南城建学院

2014年05月25日

摘要

随着我国国民经济水平的不断提高，建筑业也在持续稳定地向前发展，和前几年建筑业的发展相比，目前的发展商将眼光放的更远，他们不再片面的追求容积率及如何将开发成本降得越低越好，而是更多的考虑以人为本，开发真正舒适度高、建筑质量高的居住及商用建筑。

目前，随着我国经济的逐步增长，居住条件日益改善人们对生活环境的舒适性的要求越来越高，对中央空调的需求越来越大，对中央空调节能、舒适、健康更加关注。

因此，设计一项节能、舒适、健康的中央空调工程是很有实际意义的。

本次设计课题是广州市一百商场夏季中央空调系统设计，主要任务是完成一、二楼的冷负荷计算；空调系统方案的经济性分析和制冷机组的选型；空调系统冷冻站的设计购物区空调机组的选型，风系统和水系统的设计；风机盘管系统的设计;并绘制水系统轴侧图。

在设计中，采用谐波反应法计算出夏季冷负荷。

对于各种冷水机组的选用做了经济及技术比较分析，最后决定采用水冷离心式冷水机组。

关键词：

空调系统冷水机组风系统水系统风机盘管

Abstract

Alongwithourcountrynationaleconomycontinuestoimprove,theconstructionindustryisalsomovingforwardinasustainedandstabledevelopment,comparedwithbeforeafewyearstheconstructionindustry,thedeveloperwilllookfurther,theynolongerone-sidedpursuitofvolumerateandhowtodevelopthecostisfallingaslowaspossible,butconsidermorepeople-oriented,residentialandcommercialbuildingdevelopmentreallyhighcomfort,higharchitecturalquality

Atpresent,withthegradualgrowthofChina'seconomy,livingconditionswereimprovingpeople'sincreasingdemandsonthelivingenvironmentofcomfort,thedemandofthecentralairconditioningismoreandmorebig,thecentralair-conditioningenergysaving,comfortable,healthymoreattention.Therefore,thedesignofanenergy-saving,comfortable,healthycentralairconditioningengineeringisverymeaningful.

ThisdesignistheGuangzhoulanwest100marketssummerthecentralair-conditioningsystemdesign,theprimarymissioncompletesone,two,three,fourbuildingsloadcomputation;Air-conditioningsystemplanefficientanalysisandwaterunit'sshaping;Theair-conditioningsystemfreezingstandsdesign;Fourbuildingsshoppingareaairconditioningunit'sshaping,windsystemandaqueoussystemdesign;Fourbuildingsworkareaairblowerplatetubesystemdesign;Andhasdrawnupfourwindstubesfloor-plan,thewindsidechart,theengineroomfloor-plan,theaqueoussystemaxissidechart.Inthedesign,usestheovertonetorespondthelawcalculatesthesummercoldload.Selectedregardingeachkindofairconditionerhasmadetheeconomicalandthetechnologycomparativeanalysis,finallydecidedusedthewatercoolingcentrifugaltypecoldwaterunit.Theair-conditioningsystemusestimereturnstothewindentireairsystem.Theaircurrentorganizationusescirculardriftingontoblowof,thenexttimewind,thenhascarriedonthewindsystemandtheaqueoussystemcomputation,andtothepipelineheatpreservation,theequipmentreducedchirpquakeproofhasalsomadethesimpledesignandtheexplanation.

Keyword：

air-conditioningsystemcoldwaterunitwindsystemaqueoussystemairblowerplatet

1设计概况

1.1设计题目

广州某商场空调设计（一层、二层）。

1.2设计原始资料

1.2.1建筑概况

该工程位于广东省广州市，是广州一购物商场夏季中央空调系统设计，商场共2层，建筑物层高5.4m，总建筑面积为12119㎡，。

设计内容包括商场的一二层的集中中央空调系统设计和该空调系统配套的冷冻站设计，空调水系统设计及风系统设计，空调系统管道保温处理及设备减震设计。

根据建筑物的特点及分布，我们对该建筑进行如下分区：

东区和西区

1.2.2室外气象参数

室外气象参数

夏季室外计算干球温度33.5℃

夏季室外计算相对温度27.7℃

夏季日平均干球温度30.1℃

夏季平均日较差6.5℃

夏季平均风速1.8m/s

1.2.3围护结构设计参数

外墙：

370厚砖墙外墙

查《实用供热空调设计手册》表11.4-1可知

传热系数K=1.49W/㎡·℃，衰减系数β=0.15，衰减度ν=38.6，延迟时间ξ

=12.7h，νf=2.0，放热衰减度ξf=1.5

内墙：

240厚砖墙

查《实用供热空调设计手册》表11.4-1可知

传热系数K=1.76W/㎡·℃，衰减系数β=0.28，衰减度ν=17.56，延迟时间

ξ=9.0h,νf=2.0，放热衰减度ξf==2.0

楼板：

水磨石楼面

查《实用供热空调设计手册》表11.4-4可知

传热系数K=2.72W/㎡·℃，衰减系数β=0.50，衰减度ν=6.40，延迟时间ξ=

5.3h，νf=1.8，放热衰减度ξf==2.7

屋顶：

200厚膨胀珍珠岩保温屋面

查《实用供热空调设计手册》表11.4-2可知

传热系数K=0.52W/㎡·℃，衰减系数β=0.48，衰减度ν=35.16，延迟时间ξ=

6.3h，νf=1.1，放热衰减度ξf==1.3

外窗：

单层钢窗5mm米厚普通玻璃，无内外遮阳

查《实用供热空调设计手册》表3.1-13可知

窗户的传热系数K=6.4W/㎡·℃

查《实用供热空调设计手册》表11.4-11可知

窗户的构造修正系数Xg=0.93

内门:

普通木质内门

查《采暖通风空气调节设计图说》表1-2-2-2可知,木内门的传热系数K=2.9W/

㎡·℃

表1.1围护结构的夏季热工指标

名称

K

β

ζ

νf

ξf

屋面78号

0.52

0.48

6.3

1.1

1.3

外墙79号

1.49

0.15

12.7

2.0

1.5

内墙1号

1.76

0.28

9.0

2.0

2.0

楼板36号

2.72

0.5

5.3

1.8

2.7

由表2-2知，内墙的νf=2.0，楼板的νf=1.8，

查《实用供热空调设计手册》表可知，该商场的房间属于重型类房间。

1.2.4室内设计参数

1.室内设计参数

表1.2室内设计参数

室内温度（℃）

相对湿度（%）

新风量

夏季

夏季

m3/（h·人）

25-27

60-65

15m3/（h·人

本商场室内设计参数：

表1.3商场室内设计参数

房间名称

夏季

新风量（m³/h.人）

噪声dB（A）

气流速度（m/s）

干球温度℃

相对温度%

商场

26

60

15

55

0.4

2.查阅《采暖通风与空气调节设计手册》，知室内新风量为：

商场、书店、体育馆、饭店、影剧院：

15m3/h·人

故在本次设计中，商场选用的新风量为15m3/h·人。

3.冷热媒资料：

供冷冷媒参数按7/12℃考虑；供热热媒温度95/70℃。

4.人员、灯光照明：

人员：

商场0.25～1人/m2

灯光照明：

商场50W/m2

1.2.5设计依据

本工程暖通空调设计根据甲方提供的委托设计任务书,并依照暖通现行国家颁发的有关规范,标准进行设计，具体为：

1.《采暖通风与空气调节设计规范》（GB50019—2003）

2.《建筑设计防火规范》（GBJ16－87）（2001年版）

2负荷计算

2.1冷负荷的计算

2.1.1冷负荷的基本概念：

为了保持建筑物的热湿环境，在某一时刻向房间供应的冷量为冷负荷；相反，为了补偿房间失热而需要向房间供应的热量为热负荷。

得热量和冷负荷是两个不同而又相互关联的量。

房间得热量是指某一时刻由室内和室外热源进入房间的热量总和。

冷负荷是指维持室温恒定，在某一时刻应从室内去除的热量。

2.1.2房间冷负荷的构成：

1.通过围护结构传入室内的热量；

2.透过外窗进入室内的太阳辐射热量；

3.人体散热量；

4.照明散热量；

5.设备散热量；

6.其它室内散热量。

2.1.3空调冷负荷计算方法

在空调工程设计中，存在两种冷负荷计算的计算方法：

一为负荷温差法，一为冷负荷系数法。

本设计采用冷负荷系数法进行冷负荷计算,此部分均以《空调冷负荷计算方法专刊》为依据。

2.1.4主要计算公式：

冷负荷系数法，当计算某建筑物空调冷负荷时，则可按照条件查出相应的冷负荷温度与冷负荷系数，用稳定传热公式形式即可算出经围护结构传入热量所形成的冷负荷和日射得热形成的冷负荷。

1、外墙和屋面冷负荷Qw:

由《空调冷负荷计算方法专刊》P40式（3-1）可知：

CL=F×K（tl-tn）

其中：

CL——外墙和屋面瞬变传热引起的逐时冷负荷，千卡/小时；

F——外墙或屋面的面积，m2；

K——外墙或屋面的传热系数，W/（m2•℃）；

tl——由式3-2，其值为（tl+td）×kα×kβ

tn——室内设计温度，℃。

2、外窗冷负荷:

该冷负荷可分为两部分:

透入日射得热引起的冷负荷,瞬时传热冷负荷。

（1）透过无外遮阳玻璃窗的日射得热引起的冷负荷CL

由《空调冷负荷计算方法专刊》P7式（2-5）可知：

CL=F×Cz×Dj，max×CCL

其中：

CL——透过玻璃窗进入室内的日射得热引起的逐时冷负荷；

F——包括窗框的窗的面积，m2；

Cz——窗玻璃的综合遮挡系数，由式2-3可知：

Cz=Cs×Ca

Cs——窗玻璃的遮挡系数，由表2-2给出；

Ca——窗内遮阳设施的遮阳系数，由表2-3给出；

Cm——窗的有效面积系数，见表2-4；

Dj，max——夏季各维度日射得热量的最大值，由表2-1给出，W/m2；

CCL——冷负荷系数，分无内遮阳和有内遮阳，由表2-5、表2-6、表2-7和表2-8给出。

（2）玻璃窗传热的冷负荷CL

由《空调冷负荷计算方法专刊》P72可知：

CL=F×K（tl-tn）

其中：

K——窗玻璃的传热系数,由表3-8和表3-9给出，W/（m2•℃）；

tl——玻璃窗冷负荷计算温度，由表3-11给出，℃；

F——包括窗框的窗的面积，m2；

tn——室内设计温度，℃；

td——玻璃窗的地点修正值，由表3-12给出，℃。

本设计采用全空气系统，空调房间保持5～10Pa的正压，故不必计算渗透负荷。

3、人员、照明、设备引起的冷负荷：

（1）由显热散热造成的冷负荷：

由《空调冷负荷计算方法专刊》P78式（4-3）可知：

CL=Qs×nl×CCL

其中：

CL——人体显热散热形成的冷负荷，W；

qs——人体显热散热量，由表4-2给出，W；

nl——群集系数，由表4-3给出；

CCL——人体显热散热冷负荷系数，由表4-4给出。

（2）由潜热散热引起的冷负荷：

CL=Qq×nl

其中：

CL——人体潜散热形成的冷负荷，W；

qq——人体潜热散热量，由表4-2给出，W；

nl——群集系数，由表4-3给出。

（3）照明散热引起的冷负荷：

由《空调冷负荷计算方法专刊》P76式（4-1）可知：

CL=860×n1×n2×N×CCL

其中：

CL——由照明散热引起的冷负荷，W；

N——照明设备的安装功率，kW；

n1——镇流器消耗功率系数，当明装荧光灯的镇流器装设在空调房内时取n1=1.2，当暗装荧光灯镇流器装设在顶棚内时可取n1=1.0；

n2——灯罩隔热系数，当荧光灯罩上部穿有小孔，可利用自然通风散热于顶棚时取n2=0.5～0.6，而当荧光灯罩无通风孔者，视顶棚通风情况取n2=0.6～0.8；

CCL——照明散热冷负荷系数，由表4-1给出。

（4）设备散热引起的冷负荷：

由《空调冷负荷计算方法专刊》P80式（4-4）可知：

CL=QE×CCL

其中：

CL——由设备散热引起的冷负荷，W；

CCL——设备和用具显热散热冷负荷系数，由表4-5给出；

QE——设备和用具的实际散热散热量，千卡/小时，由P80式（4-5）可知：

QE=860×n1×n2×n3×N/η

其中：

N——电动设备的安装功率,KW；

η——电动机效率，与电机型号、负荷情况有关，可由电动机产品样本查得，一般可取0.75～0.85；

n1——安装系数，电动设备设计轴功率与安装功率之比，一般可取0.7～0.9；

n2——电动机负荷比率，电动设备小时平均实效功率与设计轴功率之比，对精密机床可取0.15～0.40；对普通机床可取0.50左右；

n3——同时使用系数，房间内电动设备同时使用的安装功率与总安装功率之比。

4、内围护结构冷负荷：

内围护结构包括:

内门,内窗,内墙,楼板，地面。

对于舒适性空调房间，夏季冷负荷可不必计算。

由《空气调节设计手册》P94式（2-37）可知：

Q4=F×K×（twp+Δtls-tn）

其中：

K——内墙或楼板的传热系数，W/（m2•℃）；

F——内墙或楼板的面积，m2；

twp——夏季空气调节室外计算日平均温度，℃；

Δtls——邻室平均温度与夏季空调室外计算日平均温度的差值，当邻室有较好通风时，见表2-28，℃；

tn——室内计算温度，℃。

2.2热负荷的计算

2.2.1房间热负荷的构成

1.通过建筑物围护物的温差传热量；

2.通过建筑物围护物进入室内的太阳辐射热量；

3.通过建筑物围护物上的孔隙及缝隙渗漏的室外空气吸热量；

4.从开启的门、窗、孔洞等处冲入室内的室外空气的吸热量。

2.2.2热负荷计算的计算与修正

空调热负荷是指空调系统在冬季里，当室外空气温度在设计温度条件时，为保持室内的设计温度，系统向房间提供的热量。

对于民用建筑来说空调冬季的经济性对空调系统的影响比夏季小。

因此，空调热负荷一般按照稳定传热理论计算。

1.朝向修正耗热量，需要修正的耗热量等于垂直的外围护结构（门，窗,外墙及屋顶的垂直部分）的基本耗热量乘以相应的朝向修正率。

在本设计中朝向修正率分别取：

东北0%，西北0%，东南-10%，

西南-10%，东-5%，西-5%，南-15%，北0%，

2.风力附加耗热量，暖通规范规定：

在一般情况下，不必考虑风力附加。

只对建在不避风的高地、河岸、旷野上的建筑物，以及城镇、厂区内特别突出的建筑物，才考虑垂直外围护结构附加5%～10%。

所以，在本设计中风力附加为0。

3.高度修正耗热量，暖通规范规定：

民用建筑和工业辅助建筑物（楼梯间除外）的高度附加率，当房间高度大于4m时才考虑每高出一米应附加2%，但总的附加率不超过15%。

2.2.3围护结构的基本耗热量

由《供热工程》P11式（1-3）可知：

q′=α×F×K×（tn-tw）

其中：

α——温差修正系数，由《供热工程》附录1-2查得；

F——围护结果传热面积，㎡；

K——围护结构冬季传热系数，W/（m2•℃）；

tn——冬季室内计算温度，℃；

tw——室外空气计算温度，℃。

包括基本耗热量和附加耗热量，附加耗热量按基本耗热量的百分率确定。

此建筑只考虑朝向修正率。

北：

0%；东、西：

-5%；南：

-15%。

注：

由于空调建筑室内通常保持正压，因而商场部分不计算门窗缝隙渗入室内的冷空气和由门、空洞等侵入室内的冷空气引起的耗热量。

2.2.4冷风渗透耗热量

由《供热工程》P20式（1-15）可知：

Q2=0.278×V×ρw×cp×（tn-tw）

其中：

V——经门、窗缝隙渗入室内的总空气量，m3/h；

ρw——供暖室外计算温度下定的空气密度，kg/m3；

cp——冷空气的定压比热，cp=1kJ/（kg·℃）；

tn——冬季室内计算温度，℃；

tw——室外空气计算温度，℃。

2.2.5冷风侵入耗热量

由《供热工程》P21式（1-18）可知：

Q3=N×Q1·j·m

其中：

Q1·j·m——外门的基本耗热量，W；

N——考虑冷风侵入的外门附加率，由《供热工程》表1-9查得。

2.3湿负荷的计算

由《空气调节设计手册》P131式（2-67）可知：

Wr=n×∮×ω/1000

其中：

Wr——人体散湿带来的湿负荷，W；

N——房间内人数；

∮——群集系数；

ω——人体散湿量系数，由《空调冷负荷计算方法专刊》表4-4给出。

本建筑中除人员以外的散湿量很小，故在此忽略不再计算。

2.4新风负荷的计算

由《空气调节》可知，新风冷负荷按下式计算：

Qc.o=Mo×（iw-in）

其中：

Qc.o——新风带来的冷负荷，W；

Mo——新风量g/s；

iw——室外焓值，kj/kg；

in——室内焓值，kj/kg。

建筑物冷负荷统计表见附表一。

3空调系统方案的确定

3.1空调方案

3.1.1空调系统方案选择原则

空调系统的选择应根据建筑性质、规模、用途、使用特点、室外气象条件、负荷变化规律、室内温度的要求、消声隔振的要求等因素，通过全面技术比较确定的。

例如空调房间较多或空调面积较大、室内空调要求基本一致时，宜采用集中式全空气空调系统，且优先考虑单风道、低风速送风形式。

而当室内负荷变化的随机性较高且幅度较大时，宜采用变风量空调系统。

3.1.2空调系统按承担室内热负荷、冷负荷和湿负荷的介质的分类

1.全水系统：

全部用水承担室内的热负荷、冷负荷。

2.全空气系统：

全空气系统是完全由空气来负担房间的冷热负荷的系统。

全空气空调系统的空气处理基本上集中于空调机房内完成，因此常称为集中空调系统。

其特点是：

1）因空调机设置于机房内，运转、维修较容易，能进行完全的空气过滤。

产生振动、噪声传播的问题较少。

2）因送风量大，换气充分，再加上过滤完全，房间内空气质量较好。

特别是若设置回风机或排风机，则可在过渡季利用新风进行供冷。

3）必须有大型的空调机房。

4）空间大而分区数少时，设备费较其它方式便宜。

3.空气-水系统：

常用的为风机盘管加新风空调系统，该系统是将风机盘管较均匀地设置在房间吊顶内，直接处理室内空气；新风机组设置在专门机房内，用风道向房间送入处理后的新风。

其特点是：

1）新风系统需设置风管，因而风管尺寸小，占用空间少。

2）因风机盘管可灵活布置，对房间的分区处理方便，调节灵活。

3）风机盘管的过滤效率较低，对室内空气净化作用不是很大。

4）房间吊顶内设置大量的配水管，有发生漏水的可能。

4.冷剂系统：

以制冷剂为介质，直接用于对室内空气进行冷却、去湿或加热。

按空气处理设备的集中程度分为：

1）集中式系统：

空气集中于机房内进行处理（冷却、去湿、加热、加湿等），而房间内只有空气分配装置。

集中式系统按送风量是否变化分为定风量系统和变风量系统。

定风量系统即风量不随室内热湿负荷变化而变化，送入各房间的风量保持一定的系统；

变风量系统即风量随室内热湿负荷变化而变化，当热湿负荷大时，送入较多风量，热湿负荷小时，送入较少风量的系统。

2）半集中式系统：

对室内空气处理（加热或冷却、去湿）的设备分设在各个被调节和控制的房间内，而又集中部分处理设备。

3）分布式系统：

对室内进行热湿处理的设备全部分散在各个房间内。

3.2各系统特点及比较

1.设备布置与机房

全空气系统：

1）空调与制冷设备可以集中布置在机房；

2）机房面积较大层高较高；

3）有时可以布置在屋顶或安设在车间柱平台上。

空气-水系统：

1）只需要新风空调机房、机房面积小；

2）风机盘管可以设在空调机房内；

3）分散布置、敷设各种管线较麻烦。

2.风管系统

全空气系统：

1）空调送回风管系统复杂、布置困难；

2）支风管和风口较多时不易均衡调节风量。

空气-水系统：

1）放室内时不接送回风管；

2）当和新风系统联合使用时，新风管较小。

3.经济性与节能

全空气系统：

1）可以根据室外气象参数的变化和室内负荷变化实现全年多工况节能运行调节，充分利用室外新风减少与避免冷热抵消，减少冷冻机运行时间；

2）对热湿负荷变化不一致或室内参数不同的多房间不经济；

3）部分房间。

空气-水系统：

1）灵活性大、节能效果好，可根据各室负荷情