南京市芙蓉国际商务会馆空调系统设计毕业论文设计.docx

1、南京市芙蓉国际商务会馆空调系统设计毕业论文设计毕业论文（设计）题 目： 南京市芙蓉国际商务会馆空调系统设计 2013年06月01日摘 要本设计为南京市芙蓉国际商务会馆空调系统，设计内容包括负荷计算，空气处理方案的选择，空调末端设备选型，水管路和风管路系统的设计计算及附属设备的选型，并进行设计说明书的编制和施工图的绘制。设计坚持可持续发展理论，树立了节约能源和全寿命周期成本分析的科学理念，从节能和环保出发，综合考虑建筑结构、使用要求、环境条件，在系统的选择、设备的选配及系统的运行控制等方面采取一定的节能措施，使系统在各种工况下均能高效节能运行。根据节能设计标准要求，结合计算软件，采用冷负荷系数法

2、对整个大楼的冷负荷进行逐时计算；分析负荷日变化和全年变化情况，通过多个方案的可行性论证和经济性比较，结合实际的能源政策，选用了水冷式螺杆机组的冷源运行策略。空调系统采用风机盘管加独立新风的空气水系统。在设计计算的基础上，还进一步分析比较了不同建筑维护结构、设计参数、空调方案等对能耗的影响，提出空调系统各环节存在的问题及节能潜力。关键词：舒适性空调，可持续发展，建筑节能，室内空气品质HVAC design of Nanjing Furong International Ocean Star SpaAbstractThis design is about the concertrated air

3、conditioning system of some office building , including a series of design contents such as cooling load calculation, scheme comparision,selecting and calculating the water system and ventilation system, as well as selecting air terminal devices and appurtenances, and working out the design instruct

4、ion and drawing the construction drawings employing CAD. During the design , I adhere to sustainable development ,set a scientific conctept of resources and a total life cycle cost analysis. Based on the energy conservation and environmental protection ,I consider intergatedly into the building stru

5、ctures ,the feature of demands ,and the environment conditions. Some energysaving measures are adopted during the choice of system scheme ,equipment matching and operational control to achieve high efficiency in various operating conditions . According to energy-efficient design standards , the cool

6、ing load of the whole building is calculated with the harmonic wave method, combining to computer software. Water cooled screw rod unit is used to supply the cooled air conditioning water, while using gas-fired hot water boilder as the heat source. This scheme is determinated according to the feasib

7、ility analysis and economical comparision of different choices, energy policy ect. Fan coil unit and the independent fresh air system is the main choice in the design. Based on the design, further comparative analysis of impact of different architectural envelope thermal characteristics ,design para

8、meters, air conditioning scheme on the energy consumption . Points out the energy consumption fearturesand the potentials of energy saving.Keywords: comfortable air condition sustainable development building energy efficiency in door air quality1.工程概况1.1地理位置，功能和面积本建筑为南京市芙蓉国际商务会馆，总建筑面积10886.4m2，总建筑高度

9、为23.8m。地下一层，地上六层。地下一层有冷冻机房、空调机房、消防给水泵房、变配电间、停车库等，层高3.4m。地上13层为多功能综合场所，有办公室、商务中心、大堂、会议室、茶室、赞厅、厨房、棋牌室、桑拿房、包房等，层高4.5m。46为各类客房，层高3.3m。本次设计主要是为该建筑布置暖通空调系统。1.2周边资源和条件无城市热网，无可借用冷、热源。有自来水供应，夏季水温20。冬季手水温15，水费为2.3元/t。电费为0.9元/kwh。有城市管道天然气供应系统，价格为2.2元/m。有燃油供应，价格为2400元/t。2.原始资料 2.1室外气象参数地点：南京北纬31143237，东经1182211

10、914，海拔8.9m。夏季：空调计算干球温度35，湿球温度28.3，空调室外计算门平均温 度31.4，最热月月平均相对湿度为0.65%，夏季平均风速为2.6m/s。冬季：冬手空调计算干球温度-6，相对況度0.73%，平均风速2.6m/s，冬季采暖计算温度为-3。2.2室内设计参数空调房间设计参数如表31所示。表3-1空调房间设计参数季节夏季冬季新风最空调房间用途干球温度相对湿度干球温度相对湿度(m2/人)办公室26286518204.0会议室25276516183.0餐厅24275565182240 501.5KTV、棋牌室25274060182040502.0包房26284565182023

11、人/室/SHINEI人7室休息室、更衣室26285065161840502.3围护结构的热工参数主要建筑填充墙与屋面保温隔热材料均为加气混凝土砌块，两面抹石灰砂浆， 部分填充墙为砖墙，两面抹石灰砂浆，外墙混凝土砌块厚=300mm，内墙有=240mm 和=120mm 两种，屋面=200mm。外立面贴浅暖色面砖。楼板=200mm，采用钢筋混凝土。裙房幕墙用隐框吸热双层玻璃，内设浅灰色活动百叶窗帘。其他外窗及外门均为深褐色铝合金灰蓝色双层玻璃，外门窗高2m。吊顶为钢板喷洗吊顶，连同框架20mm厚。窗：双层窗，3mm厚普通玻璃；金属窗框，80%玻璃。3.负荷计算3.1空调热负荷计算 冬季热负荷包括两项

12、：围护结构的耗热量和由门窗缝隙渗入室内的冷空气耗热量，围护结构的耗热量又可分为基本耗热量和附加耗热量。3.1.1围护结构基本耗热量计算方法按稳定传热计算，计算式如下：Qj =Aj Kj（tR -tOW）a 式中 Qj j 部分围护结构的基本耗热量，w；Ajj 部分围护结构的表面积，m2；K j j 部分围护结构的传热系数， w/m2；tR 冬季室内计算温度，； tOW 冬季室外计算温度，； a 围护结构的温差修正系数可根据不同围护结构及所处周边环境查相关规范得。3.1.2围护结构的附加耗热量朝向修正率北、东北，西北朝向：010%；东、西朝向：-5%；东南、西南朝向：-10% -15%；南向：-

13、15%30%。风力附加率 在采暖通风空调设计规范中明确规定：在不避风的高地、河边、海岸、旷野上的建筑以及城镇、厂区内特别高的建筑物，垂直的外围护结构热负荷附加5% 10%。外门附加率 （查表）高度附加率 由于室内温度梯度的影响，往往使房间上部的传热率加大。因此规定：当民用建筑和工业企业辅助建筑的房间净高超过4米时，每增加1米，附加率为2%。3.1.3门窗缝隙渗入冷空气的耗热量规范推荐，对于高层和多层民用建筑，可按下式计算门窗缝隙渗入冷空气的耗热量：Qi= 0.278Lla o C(t R -t ow）m 式中Qi为加热门窗缝隙渗入的冷空气耗热量，w；L经第m门窗缝隙渗入室内的冷空气量 m3/h

14、m；Kj j部分围护结构的传热系数，w/m2，根据冬季室外平均风速；l 门窗缝隙长度，m； a o室外空气密度，kg/m3； C空气定压比热，C1kJ/kg ；m 冷风渗透量的朝向修正系数。32空调冷负荷计算 目前，我国常用冷负荷系数法计算空调冷负荷。3.2.1围护结构逐时传热形成的冷负荷 3.2.1.1外墙和屋面逐时传热形成的冷负荷 日射和室外气 温综合作用下，外墙逐时传热引起的逐时冷负荷可按下式计算：Qc（T)=AK(tc(T)-tR)式中A-外墙的计算面积，m2；K-外墙的传热系数，w/（m2.）；tR-室内计算温度，； tc(T)-外墙冷负荷计算温度，；内围护结构的冷负荷当邻室有一定的

15、发热量时，通过空调房间隔板、楼板、内窗、内门等内围护结构的温差传热而产生的冷负荷，可视作不随时间变化的稳定传热，按下式计算： Qc（T）=Ki*Ai（to,m+ta-tR）式中 Ai-内围护结构的面积,m2 ；Ki-内围护结构的传热系数，w/（m2.）； to,m-夏季空调室外计算日平均温度，；ta-附加温升。外玻璃窗逐时传热形成的冷负荷在室内外温差作用下，玻璃窗瞬变传热引起的逐时冷负荷可按下式计算：Qc（T）=Kw*Aw（tc（T）+td-tR）式中Aw-外窗的计算面积，m2 ；Kw-玻璃窗的传热系数，w/（m2. ）；tR-室内计算温度，； tc（T）-玻璃窗的冷负荷温度逐时值， ；td-

16、外窗冷负荷计算温度地点修正值，。地面传热形成的冷负荷对于舒适性空调，夏季通过地面传热形成的冷负荷所占的比例很小，可以忽略不计。3.2.2透过玻璃窗日射得热形成的冷负荷 Qc（T）=Ca*Cs*Ci*Aw*Djmax*ClQ 式中Ca-窗有效面积系数 ； Aw-外窗的计算面积，m2 ； Cs-窗玻璃遮阳系数； Ci-窗内遮阳系数； Djmax-日射得热因数最大值，w/m2； ClQ-窗外冷负荷系数。3.2.3室内热源散热引起的冷负荷设备散热引起的冷负荷设备和用具显热散热形成的冷负荷可按下式计算： Qc（T）=Qs*CLQ式中Qs-设备和用具的实际显热散热量,w ；CLQ-设备和用具显热散热冷负荷

17、系数，机组不连续运行是取1.04。照明散热形成的冷负荷白炽灯 Qc（&）=1000*N*CLQ荧光灯 Qc（&）=1000*n1*n2*N*CLQ式中N-照明灯具所需功率，w；n1-镇流器消耗功率系数； n2-灯罩隔热系数。人体散热形成的冷负荷显热 Q（&）=ql*n*CLQ*式中ql-不同室温和劳动性质成年男子显热散热量，w ；n-室内全部人数；-群集系数。潜热 Qc（&）=ql*n*式中ql-不同室温和劳动性质成年男子潜热散热量，w；n-室内全部人数； -群集系数。3.3负荷计算实例以401客房为典型实例围护结构基本耗热量A=（4050+7200+2100）/1000*3.3=40.055

18、m2取K=1.2，tR=20，TOW=-6，a=1.0Qj =Aj Kj（tR -tOW）a =40.055*1.2*（20-（-6）*1.0=1249.716维护结构附加耗热量朝向修正率取5%风率附加率取8%外门附加率取（65*4）%高度附加率取2%Q=1249.716*(1+5%+8%+（65*4）%+2%)=4754.6w门窗缝隙渗入冷空气的耗热量换气次数为0.5次/h则L=0.5V=0.5*（8.1*8.3）=33.615m3/htoh=-3Qi= 0.278Lla o C(t R -t ow）m =0.278*33.615*1.29*(20+6) =313.4302w总耗热量Q=48

19、48.9+313.4=5068w外墙和屋面逐时传热形成的冷符荷Qc（T)=AK(tc(T)-tR) =40.055*1.2*(37.9+2.1-35) =240.33w内维护结构的冷负荷Qc（T）=Ki*Ai（to,m+ta-tR） =1.2*（40.055+9.3+3.3）*（35+5-26） =1188.516w透过玻璃窗日射得热形成的冷负荷Qc（T）=Ca*Cs*Ci*Aw*Djmax*ClQ =0.75*0.93*0.60*（2.1*2.8）*575*0.17 =240.5w照明散热形成的冷负荷白炽灯 Qc（&）=1000*N*CLQ =1000*40*0.97 =240.54w荧光灯

20、 Qc（&）=1000*n1*n2*N*CLQ =1000*1.2*0.5*40*0.97 =23280w人体散热形成的冷负荷显热 Q（&）=ql*n*CLQ* =65*2*0.97*0.93 =117.273w潜热 Qc（&）=ql*n* =69*2*0.93 =128.34w总冷负荷Q=240.33+1188.516+240.54+38800+23280+117.27+128.34=63995w4.空调方案4.1空调方式 表 4-1 全空气系统与空气水系统的对比全空气系统空气-水系统定义室内负荷全部由经过处理的空气来承担的空调系统由空气和水共同来承担空调房间冷 热负荷的系统优点有专门的过滤

21、段，有较强的空 气除湿能力和空气过滤能力；送风量人，换气充分，空气污 染小；在春秋过渡季节可实现全新风运行，节约运行能耗；空调器机置于机房内，运转、 维修容易，能进行完全的空气过 滤；产生震动、噪声传播的问题较 少。各个空调房间可以独立调节，互 不干扰；新风的引入能很好的保证房间的 卫生要求；管路系统占据的空间小。缺点风道尺寸大，所占空间多；送风动力大，耗电量多年；空调机房较人，难以设置。夏季运行工况下系统的除湿能力 小；冬季工况下无法对湿度进行控制。 要求设计的商务会馆，属于建筑层高较低的建筑物，空气调节房间较多、各房间的功能及使用时间差异较大，要求单独调节，从上面的分析可知，应优先采用空气

22、-水系统，即风机盘管加独立新风系统。空调方式：空气-水系统（风机盘管加独立新风系统）新风方式: 每层单独设置新风机组送回风方式：会议室、商业中心、茶室选择顶送上回的形式，其余选择侧送风的形式4.2冷热源形式空调夏季集中冷源为设于地下室的两台螺杆式冷水机组，供回水温度为 7/12，与其配合使用的冷冻水泵和冷却水泵各三台（其中一台备用）。空调冬季集中热源来自燃气锅炉，一次热水供回水温度为95/70，热交换后的二次供回水温度为60/50，热交换间设于地下室，内设热水循环泵三台（其中一台备用）。空调夏季总冷负荷为987.2kw，冷指标为156.6w/m2。空调冬季总热负荷为694.8kw，热指标为11

23、0.2w/m2。4.3输配系统形式 本系统中从冷水机组制得的冷冻水或从锅炉制得的热水从地下室引出的三根立管送至各个楼层的新风机组及各个房间的风机盘管，采取垂直异程水平异程的形式。在每个楼层单独设置新风机组，并将处理好的新风与风机盘管处理的回风并联送入房间。4.4末端形式及选型4.4.1风机盘管的选型按风量选，校核冷量。 以四层客房401为例，房间不含新风负荷时冷量为Q=3.241kw，湿负荷M=1.056kg/h；新风负荷为1.466KJ/kg；室内空气计算温度tn=25，相对湿度为60；室外干球温度 tw=35，相对湿度为85，该房间室内人员2人。其焓湿图如下，查焓湿图可得： iw=114.

24、3kJ/kg iN=56kJ/kg iL=56KJ/kg 热湿比 =Qc/Mw =3.2413600/1.056=11048.86KJ/kg 从N点做线与相对湿度95%线相交的点就为O点，iO=44.7kJ/kg送风量 G=Qc/（iN-io）=3.241/（56-44.7）=0.287kg/s（861m3/h）风机盘管风量 Gf=G-Gw=0.287-3.241/ （114.3-44.7）= 0.24 kg/s （720m3/h）确定P点 LPO/OL=Gw/Gf=（iLP-io）/（io-iL ） iLP=42.49KJ/kg盘管供冷量 QT=Gf(iN-iLP)=0.24(56-42.4

25、9)=3.24 kw Gf=1.151.1720=910.8m3 /h 其中1.15为风量放大系数，在1.05-1.15之间；1.1为风机盘管湿工况积尘系数； 因为风机盘管只担负室内负荷，新风承担新风负荷，所以由冷量 Q=1.153.241=3.727kw，风量G=910.8m3 /h，选风机盘管型号，当风量和冷量不匹配，且实际焓降名义焓降时，选型时按风量优先，得其型号为FSFP85，中速名义冷量4.835kw,风量 910.8m3/h。校核校核冷量：Qf=G（iN-iLP）=8611.2（56-42.49）/3600=3.88kw，机组的显冷量能满足要求，并且还有一部分富裕量。所以选择此风机

26、盘管，其主要参数如下: 风量910.8 /h 供冷量4.835kw 供热量8.21kw实际承担负荷4.717kw 水阻力27.1Kpa 送风机数量1选型汇总其他房间的风机盘管选型见附表 2。4.4.2风机盘管的布置 风机盘管的布置与空调房间的使用性质和建筑形式有关，对于一般较小房间布置在进门的顶棚内，采用卧式暗装的形式。 风机盘管机组空调系统的新风供给方式采用由独立新风系统供给室内新风，经过处理后的新风从总进风管通过支管送入各个房间。单独设置的新风机组，可随室外空气状态参数的变化进行调节，保证了室内空气参数的稳定，房间新风全年都可以得到保证。风机盘管机组的供水系统采用双管系统。4.4.3新风机

27、组的选型 4.4.3.1选型原则 按风量选，校核冷量（新风冷量）； 按冷量选，校核风量。 工况不一致时可进行修正。 4.4.3.2选型计算 以会馆四层为例：总冷负荷 Q=66.282kw，总湿负荷Wm=15.242kg/h，总新风负荷 Qw=21.987kw，室内设计参数tn=25，=60，室外设计参数tw=35，=85。有焓湿图iN=56kj/kg，iw=114.3kj/kg 热湿比 =Qc/Mw=66.2823600/15.2=15698.4 O点的确定，从N点做线与95%线相交的点就为O点，iO=48 kJ/kg送风量 G=Qc/（in-iL)=66.282/（56-48）=8.3kg/

28、s 新风量 Gw=m 人数=3045=1350m3/h系统所需冷量 Qo=G（iw-iL）=0.32（114.3-48）=21.2kw按冷量选型，校核冷量，总冷量 66.282kw，G=66.2821.1=72.910kw，其中1.1为冷量放大系数。初选型号为FSWDO5B-II新风机组，额定冷量 76420w，额定风量 5000m3 /h。校核风量：5000m3/h1350m3/h，满足该层的负荷要求，并且还有一部分富裕量。所以选择该机组，同理得另一机组型号。具体参数见下。5.气流组织设计5.1散流器送风 选择散流器时，应选扩散较大的，散流器之间的间距包括对角斜向间距在内，在36m之间，与墙

29、的距离不宜超过1m。 考虑到房间的结构类型，初选散流器为方形片式，送风气流流型为下送。 以一层茶室为例对散流器进行选型计算：房间总面积410m2，净高4.5m，送风量为6.9m3/h，布置散流器，共布置16个散流器，每个散流器承担5.065.06m2 的送风任务。初选散流器，按v=3m/s 左右选取风口，选用颈部尺寸为320mm200mm的方形散流器，颈部面积为 0.064m2。则颈部风速为 v=6.9/（50.36）=3.83m/s散流器实际出口面积约为颈部面积的90%，即 A=0.0340.9=0.324m/s。散流器出口风速 v=3.5/0.9=3.89m/s按式求射程末端速度为0.5m

30、/s 的射程，即x=KvA/v-x0=1.4 *3.89 *0.324.0.5 -0.07 =6.13m按式计算室内平均风速 vm =0.366m/s 所选散流器符合要求。5.2侧送风 风机盘管加独立新风系统使风机盘管暗装于天花板，采用上侧送风，上部回风的形式。其送风简图如下： 四层到六层的包房，房间尺寸为：长L5.5m，宽3.8m，高H3.3m；室内空调系统为风机盘管加新风独立送风系统，其安装的风机盘管为FSFP85 型，风量 2420m3/h，即 0.672m3/S；新风量为90m3/h。新风作为辅助送风，为简化计算，可忽略新风对气流的影响，因此只需对风机盘管送风的气流组织进行计算。1）设tx=1，ts=6，因此tx/ts =1/6=0.167。查表得射流最小相对射程x/d0=2.8。2）设在墙一侧靠顶棚安装风管，风口离墙为2.3m，射流末端离墙0