毕 业 设 计 指 导.docx

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毕业设计指导

毕业设计指导

第一部分原始资料

一、            设计题目

上海市某办公楼空调设计

二、            设计的目的要求

通过对办公楼的空调设计，是学生比较系统的掌握空气调节课和工业通风课的基本理论和计算方法，在设计中要学会运用手册、标准、规范能制定空调通风的方案，进行一般的空调设计，从而培养学生分析和解决实际工程问题的能力。

三、            设计条件

1、 办公楼所在地点：

上海市

2、 室内外气象参数：

夏季室外干球温度34.8℃室外平均风速2.8m/s空调室外计算湿球温度26.7℃

冬季室外干球温度-10℃室外平均风速3.2m/s

3、房间尺寸如平面图所示，各住之间只有东西方向的大梁，梁的高度是30cm2，房间和走廊均作吊顶，一层的吊顶下净高为3.0m，二层以上房间内吊顶下净高2.5m，走廊内吊顶下净高为2.3m，吊顶的传热系数为0.9kcal/m2.h.℃

4、 为24砖墙，外加一层水泥砂浆，内层白灰粉刷。

屋顶是由120mm厚的预制钢筋混凝土空心板，内表面粉刷，外面加一层水泥砂浆找平层，隔气层，100mm厚沥青膨胀珍珠岩保温层，在保温层上面加20mm厚水泥砂浆找平层，加一层卷材防水层，表面加5mm厚白色小石子，外表面吸收系数ρ=0.90。

5、 门窗：

一层外门为木门，高度为3m一层东外窗高度为2m，西外窗高度为1.5m，二层东外墙为6mm厚的玻璃墙，其他窗的高度为105m，三至七层窗的高度为1.5m，窗为单层玻璃钢窗，全部挂淡色布帘，窗台净高0.90m。

6、 冷热源：

冷源：

自己设计的冷冻机房，需求冷冻水温度为7-12℃

热源：

锅炉房提供的4公斤压力的蒸汽，转换为60℃供50℃回的热水

7、 工作人员及照明

工作人员按10平方米一个人考虑，照明按10平方米40w考虑。

四、            设计

1， 要求一层采用全空气系统，二至七层采用风机盘管家新风系统；卫生间要进行排风。

2， 夏季和冬季空调符合计算。

3， 组合式空调器、新风机组、风机盘管的选择计算及布置。

4， 风管、循环水管及凝结水管的布置及水力计算。

5， 机房设备的选择计算和机房内管道管径的选择计算。

第二部分空调系统设计

一、工程概况

见原始资料。

二、方案比较

比较项目

集中式空调系统

单元式空调器

风机盘管空调系统

设备布置与机房

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上或安设在车间柱间平台上

1， 设备成套、紧凑，也可安装在空调机房内；

2， 机房面积小，只及集中空调系统的50%，机房层高较低；

3， 机组分散布置，敷设各种管线较麻烦

1， 只需要新风空调机房，机房面积小；

2， 风机盘管可以安设在空调房间内；

3， 分散布置，敷设各种管线较麻烦

风管系统

1， 空调送回风管系统较复杂，布置困难；

2， 支风管和风口角多时不易均衡调节风量

1， 系统小，风管短，各个风口风量的调节比较容易达到均匀；

2， 直接放室内时，可不接送风管，也没有回风管；

3， 小型机组余压小，有时难于满足风管布置和必须的新风量

1， 放室内时，不解送回风管；

2， 党和新风联合使用时，新风管较小

节能与经济性

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，减少冷冻机的运行时间；

2， 对于热湿负荷变化不一致或室内参数不同的房间，不经济；

3， 部分房间停止工作不需要空调时，正德空调系统仍需运行，不经济

1， 不能按室外参数的变化和室内负荷变化实现多年多工况节能运行调节，过渡季不能用全新风，大多用电加热，耗能大；

2， 灵活性大，个空调房间可根据需要停开

1， 灵活性大，节能效果好，可根据各室负荷情况自行调节；

2， 盘管冬夏兼用，内壁容易结垢，降低传热效率；

3， 无法实现全年多工况节能运行调节

使用寿命

使用寿命长

使用寿命短

使用寿命长

安装

设备与风管的安装工作量大，周期长

1， 安装投产快；

2， 对旧建筑改造和工艺变更的适应性强

安装头差较快，介于集中空调系统与单元空调器之间

维护运行

空调与制冷设备集中安设在机房，便于管理与维修

机组易及灰与油垢，清理比较麻烦，使用二三年后，风量、冷量将减少；难以做到快速加热与快速冷却。

分散维修与管理较麻烦

布置分散，维护管理不方便。

水系统复杂，易漏水

温湿度调节

可以严格的控制室内温度与室内相对湿度

个房间可以根据各自的负荷变化与参数要求进行温湿度调节。

对要求全年需保证室内相对湿度允许波动范围5%或要求室内相对湿度较大时，较难满足。

多数机组721的最大焓量设计，对室内温度要求较低、室外湿球温度较高、新风量要求较多时，较难满足

对室内温湿度要求较严时，难于满足

空气过滤与净化

可以采用初效、中效、和高效过滤器，满足室内空气清洁度的不同要求。

采用喷水室时，水与空气直接接触，易受污染，需常换水

过滤性能差，室内清洁度要求较高时难于满足

过滤性能差,室内清洁度要求较高是难于满足

消声与隔振

可以有效采取消声与隔振措施

机组安装在空调房间内时,噪声、振动不好处理

必须采用低噪声风机，才能保持室内正压

风管互相串通

空调房间之间有风管连通，使各房间互相污染。

当发生火灾时，会通过风管迅速蔓延

各空调房间不会互相污染、串声，发生火灾时也不会通过风管蔓延

各空调房间之间不会互相污染

由于本设计为办公楼，一层为大厅，其余为办公室，因此，根据以上比较，对于一层，人流量大，驻留时间短，宜采用全空气单风道空调系统。

二至七层采用风机盘管加新风系统。

另外，考虑节能效果，所有系统均采用新风与回风混合后送入室内的做法。

三、空调负荷计算

取夏季室内空调温度为tn=26℃,冬季室内空调温度为-10℃.

（一）夏季室内空调负荷计算

1、 外墙冷负荷

有已知条件，外墙为Ⅲ型，K=1.97w/m2.℃。

有夏季室外平均风速2.8m/s，根据《空气调节设计手册》，取修正系数为kα=0.97,

CL=FK（tl*kα-tn）=FK（tl’-tn）。

2、 玻璃窗瞬变传热引起的冷负荷

由αw=23.48w/m2.℃,α=8.7w/m2.℃,得K=6.35w/m2.℃,

CL=FK（tl-tn）

又考虑到有内遮阳设施，应乘以修正系数0.75,所以,

CL=0.75FK（tl-tn）.

3、 透过窗玻璃进入的日射的热引起的冷负荷

CL=FCzDj,maxCcl

有效面积系数为0.85,Cz=CsCn=0.5*1=0.5，

Dj,maxSSEENENNWWSW水平

（w/m2）302477599442114442599477842

Ccl由空调负荷计算表2-8查得

4、 人员散热引起的冷负荷

显热负荷CL1=Qsn1Ccl，潜热负荷CL2=Qln1，

由《空调负荷实用算法》,取n1=0.96,办公室人员属轻度劳动,Qs=61w/人,=73/人,

CL=CL1+CL2.

5、 照明散热引起的冷负荷

CL=n1n2NCcl,

认为灯二十四小时全开Ccl=1,n1=1,n2=0.6.N为灯具所需功率（KW）

（二）冬季负荷计算

1、校核围护结构传热阻是否满足最小传热阻的要求

外墙属Ⅲ型围护结构,围护结构室外计算温度t=0.3t+0.7t=0.3*（-10）+0.7*（-13.7）=-12.6

最小传热阻R=

tn=20,tw,c=-12.6,Δty=6.0,Rn=0.34,

R0,min=

外墙实际传热阻为R0=1/K=1/1.97=0.508<0.625,因此,不符合要求,拟采用保温措施,采用水泥膨胀珍珠岩加厚10mm.

校核顶棚最小传热阻,围护结构属Ⅲ型,

tw,c=0.3tw’+0.7tp,min=0.3*（-10）+0.7*（-13.7）=-12.6

R0,min=

实际传热阻为

R0=1/K=1/1.42=0.704<0.75

因此,不符合要求,需采用保温措施,拟采用水泥膨胀珍珠岩20mm

2、冬季冷风渗透耗热量计算

V=Lln,

对于单层钢窗,当风速v=3.2m/s,=2.86m3/m.h,Q=0.278VрwCp（tn-tw’）

渗透空气量修正系数

济南NNEESESSWWNW

n0.451.01.00.40.550.550.250.45

标准层Q=0.278*1.34*1*30*2.86*（99*1+55.8*0.25）=3610w

二层Q=0.278*1.34*1*30*2.86*（3.6*0.45+3.6*0.55+55.8*0.25+22.5*2）=1999w

一层Q=0.278*1.34*1*30*2.86*（7.5*6+6+0.25*65.1+30）=3109w

3、外门冷风侵入耗热量计算

Q=NQ1,jm=0.65*1255=816w

四、    气流组织

对于舒适性空调系统，气流组织的要求为：

2、 室内温湿度要求：

冬季18~22℃，夏季24~28℃，ф=40~60%

3、 送风温差：

送风高度H≤5m时，不宜大於10；H>5m时，不宜大于15

4、 每小时换气次数：

不宜小于5次

5、 风速：

工作区冬季不应大于0.2m/s，夏季不大于0.3m/s

6、 可能采取的送风方式：

①侧面送风，②条缝送风，③散流器送风，④喷口或旋流风口送风，⑤孔板下送

对于一层,总送风量为2.66Kg/s（7980m3/h），确定百叶风口型号，个数，并布置。

校核射流到达工作区时的最大速度Vx

Vx=mvsKbKcFs0.5

其中，Fs送风口计算面积

m送风口速度衰减系数，取4.5

Kb射流股数修正系数，取1~3

Kc受限系数，0.1~1.0

X=A+（H-h）=6+（4.2-1.2）=9

Vx=4.5*1.5*2*0.5*（0.362）0.5=0.27m/s

符合要求。

五、        设备选择

（一）风机盘管选择

对于一层

夏季空调室外计算干球温度为34.7℃,

室内设计温度为tn=26℃,Ф=60%,In=53KJ/Kg,tW=34.8℃,IN=53KJ/Kg

新风百分比为15%,室内余热量为22309w余湿量忽略不计,Δt0=8℃

G=

由新风比Gw=0.15G,得Ic=58KJ/Kg

冷量为Q0=G（Ic-IL）=2.66（58-42.7）=40.7KW

处理过程为W╲

C→L→O┉→N

N╱

风机盘管选择计算

Q=Q1+Q2+Q3+Q4,作加热、冷却两用时，修正系数α=1.20,

标准层301Q=8965*1.2=10758w

302          Q=3017*1.2=3620w

303          Q=5521*1.2=6625w

304          Q=2272*1.2=2726w

二层201Q=48736*1.2=58483w

202          Q=13459*1.2=16151w

七层701Q=11660*1.2=13992w

702          Q=3442*1.2=4130w

703          Q=6507*1.2=7844w

704          Q=2956*1.2=3547w

处理过程为W→L→K╲

O┉→N

N→M╱

风机盘管选用上海新晃空调设备有限公司的产品

各室冷负荷及风机盘管选择一览表

房间

101

102

103

104

201

202

203

301

302

303

304

冷负荷

2577

13311

2393

2685

48736

13459

2272

8965

3017

5521

2272

盘管型号

-----

-----

-----

-----

ECR

-800

8台

ECR

-800

2台

SCR-400

2台

SCR-200

8台

SCR-400

1台

SCR-400

2台

SCR-200

2台

房间

701

702

703

704

冷负荷

11660

3442

6507

2956

盘管型号

SCR-

200

8台

SCR-

400

1台

SCR-

400

2台

SCR-

200

2台

风机盘管各型号有关参数

规格型号

SCR-400

ECR-800

SCR-200

备注

风量

（m3/h）

高

700

1550

350

风机盘管送冷水时,冷水温度为7℃

送热水时,热水温度为60℃

凝结水盘接管径为DN20管螺纹，盘管接管DN15为管螺纹，800型以上为DN20管螺纹

中

480

970

260

低

280

590

150

冷量

（W）

高

3950

8240

2035

中

3180

6430

1750

低

2330

4370

1220

热量

（W）

高

6800

13550

3560

中

5100

9760

2850

低

3530

7180

1890

水量

Kg/h

691

1451

356

水阻

KPa

13.7

12.2

3.4

电机

功率（W）

68

168

35

风机盘管安装注意事项：

①保持机组的稳定性各连接点不得松动，防止产生附加噪音。

②注意机组及供回水管的保温质量，不得产生凝结水，机组凝水盘应排水畅通。

③考虑水系统设过滤器，通向机组的供水机组上最好设有过滤网，防止堵塞，要注意水质处理。

④闭式水系统有集中的排气装置。

（二）空调机组的选定

一层冷量计算

tn=26℃,Ф=60%,In=53KJ/Kg,tW=34.8℃,IN=53KJ/Kg

新风百分比为15%,室内余热量为22309w余湿量忽略不计,Δt0=8℃

G=

由新风比Gw=0.15G,得Ic=58KJ/Kg

冷量为Q0=G（Ic-IL）=2.66（58-42.7）=40.7KW

二至七层新风量按每人30m3/h考虑，因此，按照每10平方1人计算，新风量为

G=30S/10=30*622/10=1866m3/h

根据以上数据选用空调机组如下：

①新风机组选用xx空调设备厂生产的新风空调机组XFK-2型，主要技术参数如下：

外形尺寸长*宽*高（mm）1600*850*840

风量2000m3/h

冷量18610w热量25590w水量6000Kg/h

全压260Pa噪音60dB（A）

风机型号DW8-34No.2.5功率0.37KW

换热器排深4排表面管路16根换热面积40m3上接管Dg50

过滤器粗孔聚胺泡沫塑料

质量400Kg

示意图如下：

②组合式空调机组选用北京青云仪器厂生产的ZK-09型机组

风量为9000m3/h，示意图如下：

.

（三）送、回风口的选择

选用江苏风神空调集团股份有限公司成套配件分公司的产品

一层：

送风口DA-4A-360*360-D1-A,DA-4A240*240-D1-A方形散流器

回风口RH-25-500*200-G1-A,单层格栅风口

二层：

送风口RH-25-350*150-G1-A单层格栅风口

回风口RH-25-350*150-G1-A单层格栅风口

三至七层：

送风口RH-25-400*150-G1-A单层格栅风口

回风口RH-25-400*150-G1-A单层格栅风口

示意图如下：

（四）排风机的选用：

拟选用Ntional生产的FV15AST型的风机选用National生产的FV15AST型的风机,主要参数如下：

50Hz，30W，1.960R.P.M，310m3/h，1.7Kg，238*200*136mm

（五）风管调节阀的选用：

拟选用江苏风神空调集团股份有限公司成套配件分公司的产品。

风管调节阀选用HD型手动多页对开调节阀，此阀可直接安装在风管管道上，与风管连接，为控制风速、调节风量之用，调节方便，轻巧。

其尺寸与风管尺寸相配合。

本设计所涉及所有风管消声器选用矿面管式消声器。

六、        风系统、水系统水力计算：

（一）风系统水力计算

1、三至七层风系统水力计算

风系统管道水力计算表

管段编号

流量

长度

管径

流速

动压

局部阻力系数

局部阻力

单位长度摩擦阻力

摩擦阻力

管段阻力

m3/h

m

mm（mm*mm）

m/s

Pa

∑ζ

Pa

Pa/m

Pa

Pa

1

250

5.1

150（160*120）

6

21.6

3.19

69

1.6

8.2

77.2

4

500

6.45

225（250*160）

6

21.6

3.6

78

0.81

5.2

83.2

7

750

4

300（320*250）

6

21.6

3.6

78

0.7

2.8

80.8

10

1250

7.5

325（320*320）

6

21.6

3.6

78

0.6

4.5

82.5

13

1750

7.5

400（320*50）

6

21.6

3.6

78

0.5

3.8

81.8

15

2000

4.41

425（500*400）

3

5.4

0.21

1.1

0.55

2.4

3.5

2

125

1

100（120*120）

3

5.4

0.21

1.1

2.5

2.5

3.6

3

125

1

100（120*120）

3

5.4

0.21

1.1

2.5

2.5

3.6

5

125

1

100（120*120）

3

5.4

0.21

1.1

2.5

2.5

3.6

6

125

1

100（120*120）

3

5.4

0.21

1.1

2.5

2.5

3.6

8

250

1

150（160*120

3

5.4

3

16.2

1.6

1.6

17.8

9

250

1

150（160*120）

3

5.4

3

16.2

1.6

1.6

17.8

11

250

1

150（160*120）

3

5.4

3

16.2

1.6

1.6

17.8

12

250

1

150（160*120）

3

5.4

3

16.2

1.6

1.6

17.8

14

250

1

150（160*120）

3

5.4

3

16.2

1.6

1.6

17.8

各管段局部阻力系数

管段：

1，分流三通1个ζ=1.5*2=3

矩形弯头1个ζ=0.19

Σζ=3.19

2，矩形弯头1个ζ=0.21

3，矩形弯头1个ζ=0.21

4，四通1个ζ=1

变径管1个ζ=2

ζ=3

5，6，同2

7，同4

8，分流三通1个ζ=3

9，同8

10，13，14，同4

11，12，同8

15，直角弯头1个ζ=0.21

分流三通1个ζ=0

Σζ=0.21

经过对并联管路的阻力平衡，管段均不符合要求，因此，拟加阀门调节。

2、一层风系统水力计算

系统图如下：

一层风系统水力计算表

管段编号

流量

长度

管径

流速

动压

局部阻力系数

局部阻力

单位长度摩擦阻力

摩擦阻力

管段阻力

m3/h

m

mm（mm*mm）

m/s

Pa

Σζ

Pa

Pa/m

Pa

Pa

1

947

7.5

300（320*250）

4

9.6

1.6

15

0.7

5.3

20.3

2

1894

7.5

400（320*500）

4

9.6

1.6

15

0.5

3.8

18.8

3

2841

7.5

500（500*500）

4

9.6

1.6

15

0.36

2.7

17.7

4

3788

3.75

550（630*500）

4

9.6

1.6

15

0.3

1.1

16.1

6

4735

2.8

600（630*630）

4

9.6

0.3

2.9

0.28

0.8

3.7

7

8047

6.8

750（800*630）

6

21.6

0.4

8.6

0.2

1.4

10

5

4262

3.75

600（630*630）

4

9.6

0.5

4.8

0.28

1.1

5.9

8

3315

3.75

550（630*500）

4

9.6

1.6

15

0.3

1.1

16.1

9

2368

7.5

450（500*400）

4

9.6

1.6

15

0.4

3

18

10

1421

7.5

350（400*320）

4

9.6

2.2

21.1

0.6

4.5

25.6

11

947

3.9

300（320*200）

4

9.6

2.2

21.1

0.68

2.7

23.8

12

474

3.75

200（200*200）

4

9.6

2.2

21.1

1

3.8

24.9

各管段局部阻力系数

管段：

1，变径1个ζ=0.2

风口1个ζ=1.4

Σ=1.6

2，变径1个ζ=0.2

风口1个ζ=1.4

Σ=1.6

3，4同上

5，三通1个ζ=0.3

弯头1个ζ=0.2

Σ=0.5

6，三通1个ζ=0.3

7，弯头1个ζ=0.2

阀门1个ζ=0.2

Σ=0.4

8， 9同1

10，变径ζ=0.2

风口ζ=2

Σ=2.2

11，12同10

经过水力校核计算，各风管需要加阀门进行调节。

3、一层回风系统水力计算

系统图如下：

管段编号

流量

长度

管径

流速

动压

局部阻力系数

局部阻力

单位长度摩擦阻力

摩擦阻力

管段阻力

m3/h

m

mm（mm*mm）

m/s

Pa

Σζ

Pa

Pa/m

Pa

Pa

1

1710

5.6

400（400*400）

6

21.6

1.6

34.6

0.5

2.8

37.4

2

3420

5.6

550（630*500）