北京某办公楼中央空调系统设计大学论文.docx
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北京某办公楼中央空调系统设计大学论文
毕业设计（论文）
题目名称：
北京某办公楼中央空调系统设计
学院名称：
能源与环境学院
班级：
学号：
学生姓名：
指导教师：
年月日
北京某办公楼中央空调系统设计
Thecentralairconditioningsystem
designofofficebuilding
学院名称：
能源与环境学院
班级：
学号：
学生姓名：
指导教师：
年月日
摘要
本工程为北京某办公楼中央空调系统，拟为之设计合理的中央空调系统为室内人员提供舒适的工作环境。
建筑共五层，总面积为4365㎡，层高4.0m。
设计内容包括：
空调冷负荷计算；空调系统划分与系统方案的确定；风系统的设计与计算；室内送风方式与气流组织形式的确定；风管系统保温层的设计；消声防震设计等内容。
空调设计中，大空间采用全空气一次回风的空气处理方案，从节能的角度考虑，采用露点送风。
空气处理机组设在每层的空调机房内，新回风经集中处理后送入各空调房间。
气流组织采用上送上回的气流组织形式，送风口选用方形散流器，回风口采用单层百叶回风口。
其余空调房间因面积较小，采用风机盘管加新风系统，将室外新风处理到低于室内空气焓值的状态，承担室内全部湿负荷和部分冷负荷。
新风由设置在走廊内的吊顶新风机组处理后送入各房间。
风机盘管送风选用侧送式，安装形式为卧式暗装。
空调用制冷机房设在地下室，选用一台螺杆式冷水机组。
夏天使用冷水机组提供的7/12℃的冷水。
水管路采用两管制。
冷却塔置于屋顶，配一台。
关键词：
办公楼，全空气系统，风机盘管系统，性能比较
Abstract
Thisworksforabetweenproductioninbeijingcentralair-conditioningsystem,soastocreateacomfortableworkenvironmentforthestuff.Constructionof5layer,thetotalareaof4365㎡,thelayeris4.0m.Itcontains:
coolingloadcalculation;airconditioningsystemdivisionandsystemsolutionstodeterminethe;thewindsystemdesignandcalculation;indoorairdistributionmodeandtheairfloworganizationformofsure;ductsystemdesignofinsulationlayer;noiseandvibrationcontrol,etc.Inairconditioningdesign,1Fusetheentireairtimetoreturntothewindtheairprocessingplan.Fromenergyconservationangleconsideration,Usesthedewpointblast.Theairprocessingunitislocatedineachlevelintheairconditioningengineroom,New、returnstothewindtosendinvariousairconditionedroomaftercentralismprocessing,Theaircurrentorganizationformusedondeliverstheotherday,Deliversthegustyareatoselectsquareshapedrifting.Returnstothegustyareatousethemonolayerdriftingtoreturntothegustyarea.
Otherairconditionedroomsbecausetheareaissmaller,Usestheairblowerplatetubetoaddthenewatmospheresystem,Outsidethenewatmospherewillprocesstoislowerthanintheroomtheairenthalpyvaluecondition,Undertakesintheroomcompletelythewetloadandthepartialcoldloads,Thenewatmospherebyestablishesthesuspendedceilingnewatmosphereunitprocessesafterthecorridorsendsinvariousrooms,Theblastusesdouble-deckeddriftingdeliversthegustyarea,Theairblowerplatetubeblastselectsthesidetodeliverthetype,installstheformforthehorizontal-typedarkattire.
TheAirconditioningrefrigerationengineroomislocatedinthebasement,Selectstwoscrewrodstypescoldwaterunit,Summeruses7/12coldwaterwhichthecoldwaterunitprovides,Thewaterpipelineusestwo.Thecoolingtowersetstotheroof,eachcoldwaterunitrespectivelymatches.
Keyword：
OfficebuildingcoilsystemPerformancecomparison.
符号单位说明
不同水温下的扩散系数
蒸发表面积，㎡
标准大气压，101325Pa
当地大气压（Pa）
K传热系数，W/（㎡·℃）
C水的比热，kJ/（kg·℃）
窗的有效面积系数
窗内遮阳设施的遮阳系数
窗玻璃的遮挡系数
矩形风管的当量直径,mm
室内空气的含湿量，g/kg
室外空气的含湿量，g/kg
面积，m2
一名成年男子的小时散湿量，g/h
空气量，kg/h
水系统总的沿程阻力和局部阻力损失，mH20
设备阻力损失，mH20
计算时刻下太阳总辐射负荷强度,W/㎡
管道的绝对粗糙度，m
室内空气的焓，kJ/kg
室外空气的焓，kJ/kg
散湿量，kg/h
设备的安装功率，kW
一名成年男子小时显热散热量，W
一名成年男子小时潜热散热量，W
一名成年男子小时显热散热量，W
热源的实际散热量，W
单位摩擦阻力，Pa/m
夏季空气调节室内计算温度，℃
夏季空调室外干球温度，℃
夏季空气调节室外计算日平均温度，℃
冷冻水流量,m3/s
传热衰减系数
电动机的效率
摩擦阻力系数
ζ局部阻力系数
时间迟延，h
空气密度，kg/m3
计算时刻，h
摩擦阻力,Pa
负荷温差,℃
负荷温差的日平均值，℃
1引言
本篇文章是对办公楼中央空调的设计计算说明。
从建筑结构及其要求制定空调方案，要求能够满足使用的要求。
此外还要从空调设计的科学合理性和经济性，以及建筑整体的美观度考虑。
并能对以后的使用和费用支出做一定的预估。
中央空调在现代建筑中越来越多的应用，技术也越来越成熟先进。
能够有效的管理，一次性投资，后期使用方便，并且不占用建筑的有效空间。
本文就是对中央空调的设计到选型，到校核计算的一个说明。
从冷负荷计算，到室内方案的选择和设备的选型。
机组的布置连接和选型都有说明。
方案选择是整体考虑以及设计的总体思想。
计算部分是整个设计的基础，绘图部分是与设计施工相联系的实际的走管和安装。
三个部分相依相承，都与整个工程密不可分。
各个部分都要保证科学合理，正确无误，经济适用。
本设计是真实性课题的典例。
其中，有理论的分析计算，有中央空调方案的选择论证，有实际的绘图安装。
是一个完整的工程设计实例。
设计计算主要有冷负荷的计算，送风量的计算，管路的计算等。
冷负荷的计算确定了房间的空气状况和调节条件，以及整个工程的负荷量，是确定室内空调调节方案的主要数据。
也是选择冷水机组最主要的参考数据。
送风量和管路的计算是面向实际设备和管路的数据资料，都是整个设计的基础。
空调系统方案的选择，基本上确定了空调的形式和内容。
本设计选用的是独立新风加风机盘管系统以及一次回风系统。
空调方案的选择决定了后期设计的方向和内容，是设计中关键的环节。
也是综合各个方面的因素制定出来的。
整个设计的理论部分主要集中在前两个部分，实际的安装和设备运行等实际性的工程问题都集中在绘图这个阶段。
绘图是把方案完好的实现的一个基础，是工程赖以完成的技术性支持的资料。
绘图中要尽量的与工程中实际问题的解决相联系。
尽量使方案以一种直观详尽的方式体现出来。
这个过程就是方案在成熟完善并且检验的过程。
是整个设计中最重要和最有难度的部分。
本设计内容包括：
负荷计算；风系统设计；水系统设计；机房布置；设备选型及文献翻译几部分。
2工程概况
2.1建筑相关资料
此办公楼位于北京，总建筑面积为4365㎡。
层高4m，建筑总高度为20m。
工程设计范围为1—5层空调设计，空调系统的设计满足室内工作人员对温度，湿度和新风的要求即可。
屋面：
细石混凝土σ=30mm、挤塑聚苯板σ=45m、水泥焦渣σ=30m、钢筋混凝土σ=120mm；热系数K=0.38W/（㎡·s）。
外墙：
水泥砂浆σ=20mm、EPS外保温σ=50mm、聚合物砂浆σ=31mm、黏土空心砖σ=240mm、水泥砂浆σ=20mm；热系数K=0.56W/（㎡·s）
外窗:
双层钢窗，玻璃为“标准玻璃”，内有活动百叶帘作为内遮阳。
人数：
人员数的确定是根据各房间的使用功能及使用单位提出的要求确定的，本办公楼人员密度按如下估算；
办公室：
4m³/人；
会议室：
20m³/人；
其他：
20m³/人；
走廊：
50m³/人。
照明、设备：
由建筑电气专业提供，照明设备为暗装荧光灯，镇流器设置在顶棚内，荧光灯罩无通风孔，功率为30W/m²。
设备负荷为40W/m²。
空调使用时间：
办公楼空调每天使用10小时，即8：
00～18：
00。
2.2室外设计参数
采用北京市室外气象参数，气象台站位置：
北纬39°48，东经116°28′，海拔31.3m。
夏季：
空调室外计算干球温度：
33.5℃；通风室外计算干球温度：
29.7℃；
空调室外计算湿球温度：
26.4℃；通风室外计算相对湿度：
61％；
空调室外计算日平均温度：
29.6℃
室外平均风速：
2.1m/s
大气压力：
1000.2hPa；
冬季：
空调室外计算干球温度：
-7.6℃；通风室外计算干球温度：
-3.6℃；
空调室外计算湿球温度：
-9.9℃；通风室外计算相对湿度：
44％；
室外平均风速：
2.6m/s
2.3室内设计参数
表1-1室内参数表
房间名称
夏季
新风量
T（℃）
φ（%）
G（m³/人）
办公室（小）
26
55
30
会议室
26
55
30
大厅、走道
28
55
0
办公室（大）、接待室
26
55
30
打印室、资料室
26
55
30
卫生间
28
55
30
3空调负荷计算
3.1围护结构瞬变冷负荷计算原理
3.1.1外墙和屋面瞬变传热引起的冷负荷
在日射和室外气温综合作用下，外墙和屋面瞬变传热引起的逐时冷负荷可按下式计算：
Q1=F·K·（tw-tn）（W）（3-1）
式中：
Q1——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，℃；
tw——外墙和屋面冷负荷计算温度，℃。
3.1.2外窗瞬变传热引起的冷负荷
在室内外温差的作用下,玻璃窗瞬变热形成的冷负荷可按下式计算：
Q2=F·K·（twl–tn）（W）（3-2）
式中：
F——外玻璃窗面积，m²；
K——玻璃的传热系数，W/（m²·k）；
twl——外窗冷负荷逐时计算温度℃
tn——室内设计温度，℃。
透过玻璃窗进入室内的日射得热形成的逐时冷负荷按下式计算：
Q3=F·CZ·Dj.max·CLQ（W）（3-3）
式中：
F——玻璃窗的净面积,是窗口面积乘以有效面积系数Ca，
CZ——玻璃窗的综合遮挡系数CZ=CwCs·Cn；
其中，Cs——玻璃修正系数；
Cw——外遮阳修正系数；
Cn——内遮阳修正系数，由表查得，中间色活动百叶Cn=0.6；
Dj.max——日射得热因数的最大值，W/m²；
CLQ——冷负荷系数；
3.1.3设备及照明散热形成的冷负荷
1.设备散热形成的冷负荷按下式计算：
Q4=CclsbQsb·Csb（W）（3-4）
式中：
Q4——设备散热形成的逐时冷负荷，W；
Qsb——设备的散热量，W；
Csb——设备修正系数；
Cclsb——设备冷负荷系数；
2.照明散热形成的冷负荷按下式计算
Q5=CclzmQzm·Czm（W）（3-5）
式中：
Q5——照明散热形成的逐时冷负荷，W；
Qzm——照明散热量，W；
Csb——照明修正系数；
Cclzm——照明冷负荷系数；
3.1.4人体散热形成的冷负荷：
人体散热引起的冷负荷计算式为：
Q6=CclrtQrt·Ф（W）（3-6）
式中：
Q6——人体散热形成的冷负荷，W；
Qrt——人体散热量，W
Ф——群集系数，办公楼群集系数为0.96；
Crt——人体散热冷负荷系数。
3.2湿负荷
人体散湿量可按下式计算：
D=n·n’·w·10-3kg/h（3-7）
式中：
D——人体散湿量，kg/h；
n’——群集系数，办公楼群集系数为0.96；
w——成年男子的小时散热量，kg/（h·p）；
26℃时极轻劳动成年男子的小时散热量为0.109kg/（h·人）。
以二楼资料室201为例
外墙冷负荷
房间类型为重型,β<0.2按稳态传热计算
Q1=F·K·（tzp-tn）（W）
室外计算日平均综合温度：
查表选择ρ=0.68，北纬40°北京北向Jp=79，东、西向Jp=174，
南向Jp=128
=23W/（㎡·k）
=0.68*79/23+29.6=31.94℃（北）
=0.68*174/23+29.6=34.74℃（东、西）
=0.68*128/23+29.6=33.38℃（南）
表3-1北外墙冷负荷
时间
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00
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00
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00
15：
00
16：
00
17：
00
18：
00
tzp
33.38
tn
26
K
0.56
A
13.12
Q1
43.64
表3-2西外墙冷负荷
时间
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00
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14：
00
15：
00
16：
00
17：
00
18：
00
tzp
34.74
tn
26.00
K
0.56
F
19.80
Q1
96.91
2.北外窗瞬时传热冷负荷
根据公共建筑节能标准及窗户类型查得
=3.0w/（
）。
由附录查得玻璃窗室外逐时计算温度
，根据公式计算，计算结果列入表3-3中。
时间
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00
16:
00
17:
00
18：
00
28.50
29.30
30.00
30.80
31.50
32.10
32.40
32.40
32.30
32.00
31.50
tn
26.00
F
2.72
Kw
3.00
Q2
20.40
26.93
32.64
39.17
44.88
49.78
52.22
52.22
51.41
48.96
44.88
表3-3北外窗瞬时传热冷负荷
窗玻璃遮挡系数
=1.00，内遮阳系数
=0.6，外遮阳系数
=1.00于是综合遮阳系数
=CwCs·Cn=1.00×0.6=0.6。
纬度40°时，北向日晒得热因数最大值Dj.max=133.00
。
可查得透过标准玻璃太阳辐射冷负荷系数。
用公式计算太阳辐射得热形成的逐时冷负荷，列入表3-4中
表3-4北外窗透射得热引起的冷负荷
时间
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00
18：
00
CLQ
0.38
0.47
0.55
0.61
0.66
0.69
0.71
0.71
0.68
0.65
0.66
Cz
0.60
Dj.max
133.00
F
2.72
Q3
82.48
103.72
119.38
132.40
143.26
149.77
154.11
154.11
147.60
141.09
143.26
设备冷负荷
可由规范H查得设备散热冷负荷系数及设备修正系数，按公式计算，其结果列入表3-5中。
表3-5设备冷负荷
时间
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00
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00
17:
00
18：
00
Cclsb
0.00
0.78
0.92
0.94
0.95
0.95
0.96
0.96
0.97
0.97
0.98
csb
1.00
Qsb
1150.00
Q4
0.0
897.0
1058.0
1081.0
1092.5
1092.5
1104.0
1104.0
1115.5
1115.5
1127.0
4.照明冷负荷
可由规范H查得照明散热冷负荷系数及照明修正系数，按公式计算，其结果列入表3-6中。
表3-6灯光冷负荷
时间
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00
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00
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00
18：
00
Cclzm
0.00
0.42
0.74
0.79
0.82
0.84
0.86
0.88
0.90
0.91
0.92
czm
0.80
Qzm
860.00
Q5
0.00
288.96
509.12
543.52
564.16
577.92
591.68
605.44
619.20
626.08
632.96
5.人体冷负荷
由于办公室属极轻劳动。
当室温为26
时，每人散发的显热和潜热量为61w和73w，由表查得群集系数为0.96，办公室的人数为7人。
由附录查得人体显热散热冷负荷系数逐时值。
按式计算人体显热散热逐时冷负荷，并列入表3-7中。
人体显热引起的冷负荷为潜热散热乘以群集系数，计算结果列入表3-7中。
表3-7人体散热引起的冷负荷
时间
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00
18：
00
CLQ
0.00
0.48
0.80
0.85
0.87
0.89
0.90
0.92
0.93
0.93
0.94
qs
61
n
7
Ø
0.96
Q'6（t）
0.00
196.76
327.94
348.43
356.63
364.83
368.93
377.13
381.23
381.23
385.32
ql
73
Qq
511
Q6
511.00
707.76
838.94
859.43
867.63
875.83
879.93
888.13
892.23
892.23
896.32
由于室内保持正压,高于大气压力，所以不需要考虑由室外空气渗透所引起的冷负荷。
现将上述各项计算结果列入表2-8中，并逐时相加，以便求得室内冷负荷的最大值。
表3-8各项逐时相加冷负荷总表
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15:
00
16:
00
17:
00
18：
00
北外窗传
20.40
26.93
32.64
39.17
44.88
49.78
52.22
52.22
51.41
48.96
44.88
北外窗透
82.48
103.72
119.38
132.40
143.26
149.77
154.11
154.11
147.60
141.09
143.26
北外墙
43.64
西外墙
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设备负荷
0.00
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1092.5
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