成都市某科研办公楼空调系统设计 学位论文.docx

1、成都市某科研办公楼空调系统设计 学位论文成都市某科研办公楼空调系统设计摘要本工程为成都市某科研办公楼空调系统设计，总建筑面积为9745m2。地上共五层，各层层高：一层为5m；二至五层为4m，总高度为21m。其中有展览室、办公室、更衣室等，总空调面积7210.19 m2。根据该工程所处的地理位置，采用冷负荷系数法详细计算逐时冷负荷，并结合工程实际情况，从高效节能，环境保护等方面加以考虑合理选择冷热源。根据房间不同功能合理采用风机盘管加独立新风系统或全空气系统，风机盘管的新风处理到室内空气焓点，送入风机盘管风机出口，与经风机盘管处理后的室内回风混合后再送入室内，以达到很好的效果。对于空调的水系统和

2、风系统全部采用假定流速法计算，采用鸿业水力计算软件进行计算。空调冷冻水系统的水管设计与采暖管路基本相同，管路要设立坡度以排除系统中空气，水系统应设定压装置，对于湿工况运行的风机盘管，设凝水排放管路。关键词：风机盘管加独立新风系统；全空气系统；假定流速法THE AIR-CONDITIONING SYSTEM DESIGN OF A RESEARCH BUILDING IN CHENGDUAbstractThis project is about the design of the air-conditioning system of a research building in chengdu

3、city, this building total floor is space 9745m2 ,the first floor height is 5m ,from two floor to five floor the height is 4m, and the total height is 21m. this building is composed by Exhibition Room、office、changing room and so on. The total air conditioning area is 7210.19m2.According to the geogra

4、phical position project, the cold load coefficient method is adopted to calculate timing cold load. The water chilling unit for cold source is chosen by considering engineering practical situation, energy conservation, environmental protection. According to the room function, the fresh air adding fa

5、n-coil system or all air system is used. In order to form good performance, the outdoor air is handled to enthalpy point of indoor air, and enters the fan outlet of fan-coil, and is mixed up with return air which was handled by fan-coil, and is sent into the room finally. Consumed velocity method is

6、 employed in the calculation of hydraulic and air system. Honye software is adopted. The chill water pipe design of the air conditioning is similar with the design of the heating water system. Gradient should be set up to exclude air from system, and set pressure device for the hydraulic system shou

7、ld be installed. For the humid behavior of fan-coil, coagulate water discharge pipeline should also be installed.Keywords：Fresh air adding fan-coil system; All air system; Assuming velocity method1工程概况本工程为成都市某科研办公楼空调系统设计，该建筑坐北朝南，总建筑面积为9745m2。地上共五层，各层层高：一层为5m；二至五层为4m，总高度为21m。其中有展览室、办公室、更衣室等，总空调面积7210

8、.19m2。土建资料见建筑总平面图，建筑平面图。该建筑水、电源资料如下：水源：该建筑物北面有市政给排水管线，水源较充足，水质较硬。电源：有380V和220V电源，用电容量能够满足要求。2设计依据2.1设计任务书华北电力大学科技学院毕业设计（论文）任务书成都市某科研办公楼空调系统设计。2.2设计规范及标准本工程空调初步设计根据甲方提供的委托设计任务书及建筑专业提供的图纸，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(GBJ16-8750067-97)；3）通风与空调工程施工质量验收规范(GB50243-2

9、002)；4）建筑给水排水与采暖工程施工质量验收规范(GB50242-2002)；5）实用供热空调设计手册；6）供暖通风设计手册。2.3设计计算参数2.3.1室外气象参数1）地理位置： 四川省 成都2）具体位置： 北纬3067 东经104023）夏季参数：夏季大气压： 94770Pa空调室外干球温度： 31.9空调室外湿球温度： 26.4空调室外日平均温度： 27.90通风室外相对湿度： 70%室外平均风速： 1.40m/s4）冬季参数：冬季大气压： 96510 Pa室外空调计算干球温度： 2.8空调相对湿度： 84.00%室外平均风速： 1.00m/s2.3.2室内设计参数表2-1 室内设计

10、参数 项目房间空调运行时间夏季冬季新风量，3/人）温度，湿度，%温度，湿度，%换鞋室9:00-18:002660206030更衣室9:00-18:0026602030办公室9:00-18:0026 60206030实验室9:00-18:002660206030计算机9:00-18:002660206030接待室9:00-18:002660206030储藏室9:00-18:002660206030会议室9:00-18:002660206030大厅9:00-18:002660206002.4相关参数的选取围护结构参数见表2-2表2-2 围护结构参数结构类型类型传热系数外墙采用保温墙体，保温层为泡沫

11、混凝土，外墙厚240mm,属于类K=0.90W/m外窗玻璃幕墙全部采用厚5mm的吸热玻璃,窗户用厚3mm的吸热玻璃2.06外门单层3mm玻璃木门2.00屋顶沥青膨胀珍珠岩保温屋面厚125mm,属于类K =0.53W/m其它的冷负荷相关参数见表2-3表2-3 其它冷负荷相关参数房间名称人员照明散热设备劳动强度群集系数类型安装功率W办公室极轻0.93吊顶玻璃内的银光灯536电脑金工间轻0.93吊顶玻璃内的银光灯536机械电动设备公议室极轻0.93吊顶玻璃内的银光灯536音响设备3负荷计算3.1冷负荷理论依据3.1.1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

12、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。3.1.2房间湿负荷的构成：（1）人体散湿量；（2）其它室内散湿量。3.2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。3.2.1围护结构瞬变传热形成冷负荷的计算方法1）外墙和屋面瞬变传热引起的冷负荷W （3-1）式中 LQ1外墙和屋面瞬变传热引起的逐时冷负荷，W；F外墙和屋面的面积，m2；K外墙和屋面的传热系数，W/( m2)；tn室内计算温度，；tl n外墙和屋面冷负荷计算

13、温度的逐时值，。对不同地区和不同情况应按下式进行修正： （3-2）式中 td地区修正系数，；ka不同外表面换热系数修正系数；kp不同外表面的颜色系数修正系数。2）内墙、楼板等室内传热维护结构形成的瞬时冷负荷 W （3-3）式中 F内维护结构的传热面积，m；K内维护结构的传热系数，W/(mk)；tn 夏季空调房间室内设计温度，；tls相邻非空调房间的平均计算温度，。tls按下式计算： （3-4）式中 t夏季空调房间室外计算日平均温度，；tls相邻非空调房间的平均计算温度与夏季空调房间室外计算日平均温度的差值，当相邻散热量很少(如走廊)时，tls取3；当相邻散热量在23116W/m2时,tl s取

14、5。3）外玻璃窗瞬变传热引起的冷负荷W （3-5）式中 F外玻璃窗面积，m；K玻璃的传热系数，W/(mk)；tl玻璃窗的冷负荷温度逐时值，；tn室内设计温度，。不同地点对tl按下式修正：， （3-6）式中 td地区修正系数，。3.2.2透过玻璃窗的日射得热引起的冷负荷 W （3-7）式中 F玻璃窗的净面积,是窗口面积乘以有效面积系数Ca，本设计单层钢窗Ca=0.85；C Z玻璃窗的综合遮挡系数；其中 Cs玻璃窗的遮挡系数；Cn窗内遮阳设施的遮阳系数；D j.max日射得热因数的最大值，W/m；CLQ冷负荷系数。3.2.3设备散热形成的冷负荷，W （3-8）式中 Q7设备和用具实际的显热形成的冷

15、负荷，W；Qq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系数；如果空调系统不连续运行，则CLQ1.0。1）设备和用具的实际显热散热量按下式计算电动设备：电动设备系指电动机及所带动的工艺设备电动机在带动工艺设备进行生产的过程中向室内空气散发的热量主要有两部分，一是电动机本体由于温度升高而散入室内的热量，二是电动机所带动的设备散出的热量。当工艺设备及其电动机都放在室内时： kW （3-9）当只有工艺设备在室内，而电动机不在室内时：kW （3-10）当工艺设备不在室内，而只有电动机放在室内时：kW （3-11）式中 N电动设备的安装功率，kW；电动机效率，可由产品样本查得；n1利

16、用系数，是电动机最大实效功率与安装功率之比，一般可取0.70.9可用以反映安装功率的利用程度；n2电动机负荷系数，定义为电动机每小时平均实耗功率与机器设计时最大实耗功率之比；n3同时使用系数，定义为室内电动机同时使用的安装功率与总安装功率之比，一般取0.50.8。2）电热设备散热量对于无保温密闭罩的电热设备，按下式计算：kW （3-12）式中 n4考虑排风带走热量的系数，一般取0.5；其中其他符号意义同前。3.2.4照明散热形成的冷负荷根据照明灯具的类型和安装方式的不同，其冷负荷计算式分别为：白炽灯：，W （3-13）荧光灯：，W （3-14）暗装在吊顶玻璃罩内的荧光灯：，W （3-15）式中

17、 LQ5灯具散热形成的冷负荷，W；N照明灯具所需功率，kW；n1镇流器消耗功率系数，当明装荧光灯的镇流器装在空调房间内时，取n11.2；当暗装荧光灯镇流器装设在顶棚内时，可取n11.0；本设计取n11.0；n2灯罩隔热系数，当荧光灯上部穿有小孔（下部为玻璃板），可利用自然通风热与顶棚内时，取n20.50.8；而荧光灯罩无通风孔时，取n20.60.8；本设取n20.6；CLQ照明散热冷负荷系数；T开灯时刻；从开灯时刻算起到计算时刻的时间；时间照明散热的冷负荷系数。3.2.5人体散热形成的冷负荷1）人体显热散热引起的冷负荷计算式为：，W （3-16）式中 人体显热散热形成的冷负荷，W；不同室温和劳

18、动性质成年男子显热散热量；室内全部人数；群集系数，由暖通空调表2-12查得；人体显热散热冷负荷系数，由暖通空调附录2-23查得。2）人体潜热散热引起的冷负荷，W （3-17）式中 人体潜热散热形成的冷负荷，W；不同室温和劳动性质成年男子潜热散热量，W；，同式3-16。3.2.6新风冷负荷目前，我国空调设计中对新风量的确定原则，仍采用现行规范、设计手册中规定或推荐的原则，本设计新风量取30m/(hp)。夏季，空调新风冷负荷按下式计算：，kW （3-18）式中 Qco夏季新风冷负荷，kW；M新风量，kg/s；ho室外空气的焓值，kJ/kg；hR室内空气的焓值，kJ/kg。冬季，空调新风冷负荷按下式

19、计算：，kW （3-19）式中 Qho冬季新风冷负荷，kW；Cp空气的定压比热，kJ/(kg)，取1.005kJ/(kg)；M新风量，kg/s；to冬季空调室外空气的计算温度，；tR冬季空调室内空气的计算温度，。3.2.7湿负荷人体散湿量可按下式计算：，kg/h （3-20）式中 D人体散湿量，kg/h；n群集系数，办公楼群集系数为0.93；W成年男子的小时散热量，kg/(hp)；25时，极轻劳动成年男子的小时散热量为0.132kg/(hp)。本工程采用鸿业负荷计算软件进行计算，相关参数从暖通空调和供暖通风设计手册中查取。冷负荷计算结果见附录1。4空调系统方案的确定4.1空调系统的选取4.1.

20、1空调系统的划分原则(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；(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)系统应与建筑物分区一致；(6)各房间或区的设计参数值和热湿比相接近污染物相同，可以划分成一个全空气系统。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；(7)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。4.1.2方案的比较表4-1 全

21、空气系统与空气水系统方案比较表比较项目全空气系统空气水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或安设在车间柱间平台上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风管系统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

22、不经济3 部分房间停止工作不需空调时整个空调系统仍需运行不经济1 灵活性大、节能效果好，可根据各室负荷情况自我调节2 盘管冬夏兼用，内避容易结垢，降低传热效率3 无法实现全年多工况节能运行比较项目全空气系统空气水系统使用寿命使用寿命长使用寿命较长安装设备与风管的安装工作量大周期长安装投产较快，介于集中式空调系统与单元式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和维护布置分散维护管理不方便，水系统布置复杂、易漏水温湿度控制可以严格地控制室内温度和室内相对湿度对室内温度要求严格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

23、接触易受污染，须常换水过滤性能差，室内清洁度要求较高时难于满足消声与隔振可以有效地采取消防和隔振措施必须采用低噪声风机才能保证室内求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之间不会互相污染表4-2 风机盘管+新风系统的特点表优点1)布置灵活，可以和集中处理的新风系统联合使用，也可以单独使用2)各空调房间互不干扰，可以独立地调节室温，并可随时根据需要开停机组,节省运行费用，灵活性大，节能效果好3)与集中式空调相比不需回风管道，节约建筑空间4)机组部件多为装配式、定型化、规格化程度高，便于用户选择和安装5)只需新风空调机房，机房面积小6)使用季

24、节长7)各房间之间不会互相污染缺点1)对机组制作要求高，则维修工作量很大2)机组剩余压头小室内气流分布受限制3)分散布置敷设各中管线较麻烦，维修管理不方便4)无法实现全年多工况节能运行调节5)水系统复杂，易漏水6)过滤性能差适用性适用于旅馆、公寓、医院、办公楼等高层多层的建筑物中,需要增设空调的小面积多房间建筑室温需要进行个别调节的场合4.1.3系统的选择办公楼，会议室等小房间，人员集中程度大，各房间的负荷根据运行时间不一致，且各自有不同要求，且受到层高的限制，因而选用了风机盘管加独立新风系统形式。其中新风单独处理，与之相比的新风经过回风箱处理的方案相比，减少了风机盘管中风机的风量，减少了噪声

25、，当风机盘管不运行时新风继续送风，不经过回风口，增加了室内空气品质。大厅直接采用风机盘管处理回风。4.2风机盘管加独立新风系统的处理过程以及送风参数计算 其夏季处理过程焓湿图如下：图4-1夏季风机盘管处理过程焓湿图 W室外空气参数，N室内设计参数， M风机盘管处理室内的空气点，O送风状态点，L新风处理状态点，L管道升温后状态点，新风处理到室内等焓点与机器露点的焦点，其不承担室内冷负荷，承担一部分湿负荷。其中热湿比： （4-1）总送风量： （4-2）新风量： FCU的风量： （4-3） 对于M点焓值的确定： 由于 （4-4） （4-5）注：以上处理过程是在考虑管道、设备温升2得到的近似设计计算过

26、程。根据以上计算过程，可初步选取空气处理设备。4.2.1风机盘管的选择计算以1层110为例，房间的不含新风负荷时为Q=5.062kW，湿负荷M=1.4kg/h，室内空气计算温度=26，相对湿度60，室外干球温度=31.9，相对湿度为74，该房间室内人员12人，总新风量为360m3/h。其焓湿图如图4.1：查焓湿图可得： 热湿比 =Q/M=5.0623600/1.4=7955.3 风机盘管的风量： 其中1.1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；由冷量Q=1.15.062=5.7kw,风量G=1915 m3 /h选风机盘管型号，当风量和冷量不匹配时，且实际焓降

27、名义焓降，选型时按风量优先，得其型号为FP-238 风量2380 m3/h，名义冷量12.318kw,机组的全冷和显冷量均能满足要求，并且还有一部分富裕量。其他房间的风机盘管选型及数量如下表：表4-3 风机盘管型号房间号产品型号数量制冷量送风量高，宽，长，噪声，台，w，m3/h，mmmmmm，db一层101FP-51-WA-Z1 1603383385 498 940 44102FP-34-WA-Z11099255385 498 840 43103FP-102-WA-Z2 3148765385 498 1240 48104FP-85-WA-Z1 2629510385 498 1140 46105

28、FP-170-WA-Z5 50821275 385 498 1740 50106FP-238-WA-Z1 70401785385 498 2140 54107FP-170-WA-Z1 50821275 385 498 1740 50108FP-136-WA-Z2 40721020385 498 1640 49109FP-51-WA-Z1 1603383385 498 940 44110FP-170-WA-Z1 50821275 385 498 1740 50续表4-3111FP-170-WA-Z1 50821275 385 498 1740 50112FP-170-WA-Z1 50821275 385 498 1740 50113FP-170-WA-Z2 50821275