北京市某综合楼空调系统设计本科生毕业设计说明.docx
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北京市某综合楼空调系统设计本科生毕业设计说明
内蒙古科技大学
本科生毕业设计说明书
题目：
北京市某综合楼空调系统设计
学生姓名：
徐华
学号：
0862109224
专业：
建筑环境与设备工程
班级：
建环08-02班
指导教师：
牛永红副教授
二零一二年六月
北京某综合楼空调系统设计
摘要
本设计为北京某综合楼空调系统设计。
本工程位于北京市区，地下1层为车库及设备用房，地上6层，一层商场，二至六层宾馆，总建筑面积约7000m2。
全楼采用集中供给空调方式，机房中设置三台水冷单螺杆式冷水机组。
根据各不同的功能房间，将该集中系统分为两种空调送风方式：
商场、餐饮大厅、包厢采用全空气系统，由空气处理机组处理送风。
客房采用风机盘管加独立新风系统，新风直接从室外引进新风机组，经过过滤、冷却或加热、加湿、送风机加压、处理到室内状态点后直接送入房间，不承担房间冷负荷。
根据各种计算结果，通过性价比分析，进行了设备选型，确保设备容量、压强、噪声等方面满足要求。
本空调系统的设计力求达到经济、舒适、方便、实用，并尽可能满足节能要求。
关键词：
风机盘管加独立新风系统；全空气系统；选型
Abstract
Thedesignforthedesignofabuildingairconditioningsystem.ThisprojectislocatedintheBeijingarea,1basementgarageandequipmentrooms,6floors,alayerofshoppingmalls,twotosix-storyhotel,withatotalconstructionareaofabout7000m2.Thewholebuildingairconditioning,centralizedsupplythreewater-cooledsingle-screwchillersetintheengineroom.
Accordingtothevariousfunctionrooms,thecentralizedsystemisdividedintotwoair-conditionedairsupply:
shoppingmalls,dininghall,balcony,fullairsystem,airsupplyairhandlingunitsprocessing.Roomswithindependentairsystem,fancoil,freshairdirectlyfromtheoutdoorstotheintroductionofnewairhandlingunits,filters,coolingorheating,humidification,blowerpressuretodealwiththeindoorstatepointdirectlyintotheroom,doesnotassumetheroomcoolingload.Resultsaccordingtovariouscalculations,costanalysis,equipmentselection,toensurethattheequipmentcapacity,pressure,noise,etc.tomeettherequirements.Theairconditioningsystemdesignseekstoachieveeconomic,comfortable,convenient,practical,and,asfaraspossibletomeettheenergyrequirements.
Keywords:
PAU+FCUsystem;theentireairsystem;diffuserSelectio
第1章绪论
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。
改革开放以来，随着我国国民经济的飞速发展、人民生活水平的逐步提高，人们对自身生活环境也越来越重视，尤其是室内的空气环境。
我国幅员辽阔，气候复杂，室内空气调节就显得非常必要，而且需求量越来越大。
特别是近十年来，空调技术在我国得到空前发展，从事空调行业的专业技术队伍日益壮大，同时，大量的空调设计资料也日益完善。
中国已经加入世贸为了适应国际贸易、旅游、及城市建设迅速发展的需要，建筑的发展不会停留在过去的发展水平，特别是对建筑物内的空气品质及舒适程度的要求也会越来越高。
新建的大部分建筑纷纷安装了空调系统，以提高建筑的档次，吸引更多的顾客。
酒店宾馆类建筑不断的增多，以及人们对室内空气的温湿度、洁净度和空气品质问题越来越重视。
而当人们在享受着空调技术给人们的生产与生活带来方便和舒适时，紧接着也就在思考如何减少空调所需要销耗的能量。
特别是进入20世纪70年代以来，以石油危机为标志的世界能源危机更加促使一些发展中国家在各业中研究和推广节能技术。
由于我国能源的紧缺现状，节能问题越来越引起人们的重视。
因此迫切需要为商业建筑物安装配置节能、健康、舒适的中央空调系统来满足人们对高生活水平的追求。
本设计为综合楼的空调系统设计，系统的选定应注意档次和安全的要求。
此建筑房间类型繁多，使用时间不一致，管理不太方便，在选择方案时应充分考虑。
一般来说，空调方式按负担室内空调负荷所用的介质来分类可选择四种系统——全空气系统、空气—水系统、全水系统、冷剂系统。
全空气系统分一次回风式系统和二次回风式系统，该系统是全部由处理过的空气负担室内空调冷负荷和湿负荷；空气—水系统分为再热系统和诱导器系统并用、全新风系统和风机盘管机组系统并用；全水系统即为风机盘管机组系统，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；冷剂系统分单元式空调器系统、窗式空调器系统、分体式空调器系统，它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。
综上所述，对于小空间的房间，如：
本设计中的二层、三层、四层和六层的客房，拟采用风机盘管加新风系统，风机盘管的新风供给方式用单设新风系统，独立供给室内。
而对于餐厅、商场、包厢等空间较大、人员较多、温度和湿度允许值波动范围小的房间，拟采用全空气系统。
其中的风机盘管空调方式有以下特点，这种方式风管小，可以降低房间层高，但维修工作量大，如果水管漏水或冷水管保温不好而产生凝结水，对线槽内的电线或其它接近楼地面的电器设备是一个威胁，因此要求确保管道安装质量。
风机盘管加新风系统占空间少，使用也较灵活，但空调设备产生的振动和噪音问题需要采取切实措施予以解决。
对于该系统所存在的缺点，可在设计当中根据具体的问题予以解决和弥补。
第2章原始资料
2.1工程概况
本工程位于北京市区，为地上6层的综合楼建筑。
地上一层有商场、餐厅及设备用房，二层有客房、餐厅及厨房等用房，三层有客房、餐厅等用房，四-六层主要为客房和包厢。
建筑面积总约7000m2。
2.2土建资料
建筑尺寸：
见资料图。
门窗尺寸：
外门高2.4m,内门高2.1m,窗高2.4m
建筑围护结构：
1）玻璃窗及幕墙（铝合金窗框、中空玻璃）：
K=3.50w/（m*℃）,
屋顶：
K=0.68w/（m*℃）,
外墙：
K=0.86w/（m*℃）；
内门：
K＝2.9w/m2·k；
外门：
k＝4.65w/m2·k
楼板：
①5mm厚地砖②20mm厚水泥砂浆结合层③120mm厚现浇钢筋混凝土④白灰刷粉16mm厚；
地面：
保温K＝0.25w/m2·k,
其它建筑围护结构：
按照《公共建筑节能标准》执行。
气象资料：
冬、夏季室外气象参数按北京气象资料，查手册选用。
冬、夏季室内计算参数按相关设计手册查取。
冬、夏季室外气象参数：
冬、夏季室内计算参数：
2）冷热源资料：
冷源：
自制或自产7℃的冷冻水；
热源：
自制或集中供热外网供给或自产95℃的热水
2.3气象参数
表2.1建筑所在地气象参数
地点
经度
纬度
大气压（Pa）
室外干球温度（℃）
室外湿球温度（℃）
日平均温度（℃）
计算日
较差（℃）：
室外平均风速（m/s）
北京
116.47
39.80
99860.00
33.20
26.40
28.60
8.80
1.90
2.4室内设计参数
表2.2夏季室内计算参数[1]：
名称
温度℃
相对湿度%
新风量
m3/h.p
室内人员分布
人/m2
双人间
26
60
30
2
餐厅
26
60
20
200
2.5设计依据
1.采暖通风与空气调节设计规范（GB50019—2003）；
2.公共建筑节能设计标准（GB50189—2005）；
3.高层民用建筑设计防火规范（GB50045—95）；
4.采暖通风与空气调节制图标准（GB50114—01）；
5.通风与空调工程施工质量验收规范（GB50243—2002）；
6.其它一些可适用的规范、规程、标准等。
第3章空调冷负荷计算
冷负荷即为了保持建筑物的热湿环境，在某一时刻向房间提供的冷量。
冷负荷是暖通空调工程设计的基本依据，暖通空调设备容量的大小主要取决于冷负荷的大小，冷负荷的计算直接关系着房间热湿环境的稳定，冷负荷的大小影响着室内环境的舒适程度。
因此，冷负荷计算在空调设计中有着至关重要的作用。
3.1夏季逐时冷负荷计算公式
详细计算方法、过程及计算依据如下：
根据《空调工程》，对下列各项得热量进行计算。
3.1.1外墙和屋面瞬变传热引起的冷负荷
外墙或屋面传热形成的计算时刻冷负荷Qc（τ），按下式计算：
CL=KF[（twl+td）kαkρ-tR][2]（3-1）
式中CL—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·℃），根据外墙和屋面的相应结构，由《空调工程》附录5和附录6查取；
tR—室内计算温度，℃；
twl—外墙和屋面冷负荷计算温度的逐时值，℃，根据外墙和屋面的不同类型，由《空调工程》附录7和附录8查取；
td—地点修正值，由《空调工程》附录9查取；
kα—吸收系数修正值，取kα=0.99；
kρ—外表面换热系数修正值，取kρ=0.94；
3.1.2内围护结构冷负荷
当邻室为通风良好的非空调房间时，通过内墙和楼板的温差传热而产生的冷负荷可按公式（3-1）计算。
当邻室有一定的发热量时，通过空调房间隔墙、楼板、内窗、内门等内维护结构的温差传热而产生的冷负荷，可视作稳定传热，不随时间而变化，可按下式计算：
CL=KiFi（to.m+Δtα-tR）[2]（3-2）
式中Ki—内围护结构传热系数，W/（m2·℃）；
Fi—内围护结构的面积，m2；
to.m—夏季空调室外计算日平均温度，℃；
Δtα—附加温升，可按《空调工程》表3-9查取。
由于本设计中温差不大，所以不考虑此项。
3.1.3玻璃窗瞬变传热引起的冷负荷
通过外窗温差传热形成的冷负荷Qc（τ）按下式计算
CL=CwKwFw（twl+td-tR）[2]（3-3）
式中CL-外玻璃窗瞬变传热引起的冷负荷，W；
Kw-外玻璃窗传热系数，W/（m2·℃），由《空调工程》附录10和附录11查得；
Fw-窗口面积，m2；
twl-外玻璃窗的冷负荷温度的逐时值，℃，由《暖通空调》附录13查得；
Cw—玻璃窗传热系数的修正值；由《暖通空调》附录12查得；
td—地点修正值，由《暖通空调》附录15查得；
3.1.4透过外玻璃窗日射得热引起的冷负荷
CL=CαFwCsCiDjmaxCLQ[2]（3-4）
式中Ca—有效面积系数，由《空调工程》附录19查得；
Fw—窗口面积，m2；
Cs—窗玻璃的遮阳系数，由《暖通空调》附录17查得；
Ci—窗内遮阳设施的遮阳系数，由《空调工程》附录18查得；
Djmax—日射得热因数，由《空调工程》附录16查得；
CLQ—窗玻璃冷负荷系数，无因次，由《空调工程》附录20至附录23查得；
注：
CLQ值按南北区的划分而不同。
南北区划分的标准为：
建筑地点在北纬27°30ˊ以南的地区为南区，以北的地区为北区。
3.1.5设备散热形成的冷负荷
CL=QsCLQ[2]（3-5）
式中CL-设备和用具显热形成的冷负荷，W；
CLQ-设备和用具显热散热冷负荷系数，可由附录24和附录25中查得。
如果空调系统不连续运行，则CLQ=1.0：
Qs-设备和用具的实际显热散热量，W。
设备和用具的实际显热散热量按下式计算：
电动设备：
当工艺设备及其电动机都放在室内时：
Qs=1000n1n2n3N/η[2]（3-6）
当只有工艺设备在室内，而电动机不在室内时：
Qs=1000n1n2n3N[2]（3-7）
当工艺设备不在室内，而只有电动机在室内时：
Qs=1000n1n2n3N（1-η）/η[2]（3-8）
式中n1-利用系数，是电子设备最大实效功率与安装功率之比，设计中取值为0.9；
n2-电子设备负荷系数,定义为电子设备每小时平均时耗功率与机器设计时最大时耗功率之比,本设计中取值为1.0;
n3-同时使用系数,定义为室内电子设备同时使用的安装功率与总功率之比,本设计中取值为0.8;
N-电子设备的安装功率,KW;
η-电动机效率，可由产品样本查得，Y系列电动机效率可由表2-11查得。
电热设备：
对于无保温密闭罩的电热设备按下式计算：
Qs=1000n1n2n3n4N[2]（3-9）
式中n4——考虑排风带走热量的系数，一般取0.5。
其他符号同式（3-8）
电子设备：
计算公式同公式（3-9），其中系数n2的值根据使用情况而定，对计算机可取1.0，一般仪表取0.5—0.9。
3.1.6照明散热形成的冷负荷
当电压一定时,室内照明散热量是不随时间变化的稳定散热量,但是照明散热方式仍以对流和辐射两种方式进行散热,因此,照明散热形成的冷负荷计算仍采用相应的冷负荷系数.
白炽灯CL=1000NCLQ[2]（3-10）
荧光灯CL=1000n1n2NCLQ[2]（3-11）
式中CL—灯具散热形成的冷负荷，W；
N—照明灯具所需功率，W；
n1—镇流器消耗功率稀疏，明装时，n1=1.2，暗装时，n1=1.0；
n2—灯罩隔热系数，灯罩有通风孔时，n2=0.5—0.6；无通风孔时，n2=0.6—0.8；
CLQ—照明散热冷负荷系数，由《空调工程》附录26查得。
3.1.7人体散热形成的冷负荷
1、人体显热散热形成的冷负荷
CLS=qsnφCLQ[2]（3-12）
式中CLS—人体显热散热形成的冷负荷，W；
qs—不同室温和劳动性质成年男子显热散热量，W，由《空调工程》表3-15查得；
n—室内全部人数；
φ—群集系数，由《空调工程》表3-14查得；
CLQ—人体显热散热冷负荷系数，由《空调工程》附录27查得；
2、人体潜热散热引起的冷负荷
Qc=qlnφ[2]（3-13）
式中Qc—人体潜热散热形成的冷负荷，W；
ql—不同室温和劳动性质成年男子潜热散热量，W，由《空调工程》表3-15查得：
n，φ—同式（3-12）。
3.2湿负荷计算公式
3.2.1人体散湿量
人体散湿量可按下式计算
MW=0.278φng×10-6[2]（3-14）
式中MW—人体散湿量，㎏/s；
φ—群集系数，由《空调工程》表3-14查得为0.80；
n—计算时刻空调房间内的总人数,同式（3-12）；
g—一名成年男子的小时散湿量，g/h,由《空调工程》表3-15查得,见上表。
3.2.2散湿量敞开水表面散湿量
敞开水表面散湿量可按下式计算
MW=0.278WF×10-3[2]（3-15）
式中MW—敞开水表面散湿量，㎏/s；
W—单位水面蒸发量，kg/（m2·h）由《空调工程》表3-15查得；
F—蒸发表面面积,m2。
3.3各项逐时冷负荷汇总表
以202计算为例：
202房间冷负荷具体计算过程和其他房间见附录A.
表3-2计相关参数
室外温度：
33.2℃
相对湿度：
58.94%
室内温度：
26℃
相对湿度：
60%
房间面积：
30m²
室内人数：
2
新风量：
60（m3/h）
3.4空调系统新风冷负荷的确定
空调的新风负荷是指由送入空调室内的新风（空调室外的新鲜空气）而形成的冷热量。
它实际上是由于空调室外空气的状态与设计室内的状态不同（焓值不相等）而产生的。
空调房间的新风负荷可按下式计算：
[2]（3-16）
式中Qw——新风负荷，kW；
Gw——新风量，kg/s；
iw——室外空气焓值，kJ/kg；
in——室内空气焓值，kJ/kg。
各房间的新风冷负荷计算见附表D
3.4.1空调系统和空调室内新风量的确定
室外新鲜空气是保障良好的室内空气品质的关键。
因此，空调系统中引入室外新鲜空气（简称新风）是必要的。
由于室外空气焓值与室内空气焓值往往不等，所以空调系统为处理新风势必要消耗冷热量。
据调查，空调过程中处理新风的能耗大致要占到总能耗的25%～30%，对于高级宾馆和办公建筑可高达40%。
可见，空调处理新风所消耗的能量是相当大的。
所以，在确定空调系统的新风量时，设计人员应十分谨慎。
空调系统在满足室内空气品质的前提下，应尽量选用较小的、必要的新风量。
否则，新风量过大，将会增加空调制冷系统和设备的容量，更重要的是使空调系统的能耗增加和投资增加。
新风量的确定应遵循目前我国现行规范中规定的和设计手册中推荐的一般原则。
新风量确定的一般原则如下：
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。
一般是以稀释室内产生的CO2,使室内CO2的浓度不超过1×10-6为基准。
由此确定常态下的每人所需新风量为30m3/h。
2.补充局部排风量和维持空调房间的正压要求
当空调房间内有局部排风装置时，为了不使房间产生负压，在系统中必须有相应的新风量来补充这部分风量。
为了防止室外空气无组织侵入和其它非空调房间向空调房间窜气，影响室内空调参数和卫生，，需要使空调房间内保持正压（室内空气压力>房间周围的空气压力）。
用增加一部风新风量或减少部风排风量的办法，使室内空气压力高于周围压力，然后让相等的风量从空调房间的门窗缝隙等不严密处渗出。
这部分渗透出去的空气量的大小由空调房间的正压、门窗等处的缝隙状况（缝隙的面积和阻力系数）所决定。
一般情况下，空调房间的正压取5～10Pa。
过大的正压不但没有必要，还有坏处。
3.空调系统的新风量不应小于总风量的10%，以确保卫生和安全。
至此，可按图3－1所示的框图来确定各空调房间的最小新风量。
（一）满足卫生要求所需的最小新风量Gws
不同建筑或场合下，满足卫生要求的最小新风量是不同的。
在不同建筑或场所中满足卫生要求的平均每个人所需的最小新风量gws值应根据暖通空调设计标准、设计手册推荐的最小新风量或其他相关规定中推荐的最小新风量确定。
本工程中满足卫生要求的每个人所需的最小新风量是根据我国暖通空调设计标准、设计手册和ASHRAE标准62－1989中规定和推荐的最小新风量确定的。
各类型的空调房间或区域的平均每人的新风需用量gws的值见附表D。
确定了每个人的新风需用量gws，就可以按下式求出室内满足卫生要求所需的最小新风量Gws。
[2]（3-17）
式中n——群集系数；
x——空调室内设计或可能的最大人数，人；
各空调室内满足卫生要求所需的最小新风量Gws
图3－1新风量确定框图
（二）送风满足最小新风比要求的最小新风量
1.空调房间送风量的计算
在确定了空调房间和空调系统的热湿负荷后，即可确定空调房间所需的送风量。
但应注意必须同时满足房间的换气次数和送风温差的要求。
另外，还应注意校核是否有最大送风温差的可能，以利于节能。
空调房间和空调系统送风状态和送风量的确定，可以在空气焓湿图i－d图上进行。
夏季送风状态和送风量
具体计算步骤如下：
⑴依据已知的室内空气状态参数（如tN、φN），在i－d图上找出空调房间内空气状态参数（见图3－2）。
⑵根据计算出的空调室内冷负荷Q、湿负荷W，求出热湿比ε=Q/W。
⑶在i－d图上通过N点作过程线ε线（见图3－2）。
⑷选取合理的送风温差Δto
众所周知，如果Δto选区过大，则送风量就小；反之，送风量就大。
对于空调系统
来说，当然是风量越小越经济。
但是，Δto是有限制的。
送风温差Δto过大，将会出现：
①风量太小，可能使室内温湿度分布不均匀；
②送风温度to将会很低，这样可能使室内人员感到“吹冷风”而不舒服；
③有可能是送风温度to低于室内空气露点温度，这样，可能是送风口上出现结露现象。
因此，空调设计中应根据室温允许的波动范围查取送风温差Δto，见表3-3。
有的设计手册中对民用建筑舒适性空调，推荐按送风口形式确定送风温差Δ
to，见表3-4。
εφN
iNtN
Δto
Δto（max）Oto
O′iN
φ=90%io
dodNd
图3－2夏季送入空气状态变化在i－d图上的表示
表3－3送风温差
室温允许波动范围/℃
送风温差/℃
室温允许波动范围/℃
送风温差/℃
±0.1～±0.2
2～3
±1.0
6～10
±0.5
3～6
＞±1.0
人工冷源：
≤15；天然冷源：
可能的最大值
表3-4按送风口形式确定送风温度
送风口安装高度/m
3
4
5
6
散流器圆形
方形
普通侧送风风量大风量小
16.5
14.5
8.5
11.0
17.5
15.5
10.0
13.0
18.0
16.0
12.0
15.0
18.0
16.0
14.0
16.5
⑸根据选定的送风温差Δto，确定出送风温度to=tN-Δto。
在i－d图上，找到t=to等温线与过程线ε的交点O，即为送风状态点。
同时记下送风状态点的比焓io和含湿量do。
但是，对于舒适性空调，一般常
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