石家庄市金融中心大厦空调系统设计说明书.docx
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石家庄市金融中心大厦空调系统设计说明书
毕业设计（论文）
题目：
金融中心大厦空调系统设计
毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明
原创性声明
本人郑重承诺：
所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。
对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。
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学位论文原创性声明
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所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。
除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。
本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。
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本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。
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涉密论文按学校规定处理。
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日期：
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注意事项
1.设计（论文）的内容包括：
1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）
2）原创性声明
3）中文摘要（300字左右）、关键词
4）外文摘要、关键词
5）目次页（附件不统一编入）
6）论文主体部分：
引言（或绪论）、正文、结论
7）参考文献
8）致谢
9）附录（对论文支持必要时）
2.论文字数要求：
理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。
3.附件包括：
任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。
4.文字、图表要求：
1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写
2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。
图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画
3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印
4）图表应绘制于无格子的页面上
5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档
5.装订顺序
1）设计（论文）
2）附件：
按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订
摘要
本文针对石家庄市金融中心大厦中央空调系统进行了设计计算。
根据该建筑物的功能要求和使用特点，分析比较了各种空调方式，确定该建筑物空调系统为风机盘管-新风系统形式。
主要设计内容包括：
空调冷负荷的计算；空调系统的划分；冷源的选择；空调末端处理设备的选型；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；水系统的设计与水力计算；风管系统与水管系统保温层的设计；消声防振设计等。
本文所设计的中央空调系统既能满足热舒适性要求，又最大程度地考虑了建筑节能的需要。
关键词：
办公楼，中央空调，风机盘管-新风系统，节能
ABSTRACT
ThegraduationprojectdesignsacentralairconditioningsystemforFinancialCentralBuildinginShijiazhuangCity.Basedonthefunctionsandthefeaturesofthebuilding,severalpatternsoftheairconditioningsystemhavebeenanalyzed.Eventually,theschemeoftheprimaryairfancoilsystemisadopted.Thendesigncalculationiscarriedout.Itcontains:
coolingloadcalculation,theestimationofsystemzoning,theselectionofrefrigerationunits,theselectionofairconditioningequipments,thedesignofairductsystem,theestimationofairdistributionmethodandtheselectionofrelevantequipments,thedesignofwatersystemanditsresistanceanalysis,theinsulationofairductplantandchilledwaterpipes,noiseandvibrationcontrol,etc.Thisdesignaimstoacomfortableair-conditioningsystem.Atthesametime,italsomeetstheenergy-savingrequirementtoagreatextent.
KEYWORDS:
officialbuilding,centralairconditioning,primaryairfancoilsystem,energysaving
附表
前言
空调制冷技术的诞生是建筑技术的一项重大进步，它标志着人类从被动适应宏观自然气候发展到主动控制建筑微气候，在改造和征服自然的过程的又迈出了坚实的一步。
制冷空调系统的出现为人们创造了舒适的生活和工作环境，但是制冷空调系统的能耗也逐渐成为建筑能耗增长的最主要的原因。
据统计，我国建筑能耗约占全国总能能耗的35%，而制冷空调系统能耗又占建筑能耗的50%～60%左右。
因此，节能降耗已经成为空调系统设计的关键环节。
空调系统设计方案直接影响着建筑环境的质量和能源消耗状况，对空调系统设计方案进行科学的选择和优化，是提高空调系统设计质量的重要途径。
本次毕业设计的任务是石家庄市金融中心大厦空调系统设计。
该建筑物是一幢二十三层高的办公楼，地下二、三层为地下停车场，地下一层为停车场和餐厅，一层为大堂及办公室，二-二十三层为办公室，总建筑面积约为35524m²。
本次毕业设计，将依据建筑物的功能要求和使用特点，根据民用建筑供暖通风与空气调节设计规范（GB50736-2012）等标准规范的要求，设计合理的空调系统方案，满足建筑物热舒适性的要求，并最大限度地降低系统的能耗。
设计内容包括：
确定该建筑物空调方案，计算负荷，确定空调方式和空调房间气流组织形式，设计风道系统，设计空调水系统，选择空气处理设备，制定空调系统的消声防振措施，确定防排烟措施，选择冷热源设备，设计制冷机房等。
通过本次毕业设计，我们将经受一次较为全面、严格的工程设计训练，熟悉空调系统设计过程，了解现代工程设计方法，培养分析解决问题的能力，树立高度的工作责任感。
第1章.设计资料
1.1设计题目
金融中心大厦空调系统设计
1.2设计范围
空气调节、采暖通风、防排烟设计
1.3建筑概况
本工程位于河北省石家庄市（经度114.25，纬度38.02），海拔高度81米。
总建筑面积约为35524平方米。
地上23层，1至23层为办公区域；地下三层层，其中地下一层地下停车库、设备机房、餐厅，地下2至3层为地下停车库。
1.4设计参数
1.4.1主要气象参数
夏季参数：
空气调节室外干球设计温度35.1℃，空气调节室外湿球计算温度26.8℃。
空气调节日平均温度30℃。
通风室外计算温度30.8℃。
通风室外相对湿度60%，室外平均风速1.7m/s。
大气压力995.8hpa。
冬季参数：
供暖室外计算温度-6.2℃，空气调节室外计算温度-8.8℃，
通风室外计算温度-2.3℃，空气调节室外计算相对湿度55%，
室外平均风速1.8m/s，最多风向平均风速2m/s。
大气压力1017.2hpa。
冬季冷风渗透量朝向修正：
东0.65，南0.2，西1，北0.65，
东南0.15，西南0.4，东北0.9，西北1
太阳辐射朝向修正：
东-0.05，南-0.2，西-0.05，北0.05，
东南-0.13，东北0.05，西南-0.13，西北0.05
外部幕墙传热系数K=0.47w/m2.℃，内墙传热系数K=1.43w/m2.℃，楼板传热系数K=,1.396w/m2.℃，内门传热系数K=6.5w/m2.℃.
1.4.2空调房间的设计参数
房间
夏季设计温度（℃）
相对湿度
（%）
冬季设计温度（℃）
相对湿度
（%）
新风量
噪声标准dB（A）
办公室
27
63
19
50
30m^3人/小时
50
1.5空调方案
空调方案的选择比较以下四种：
1.全空气单风道系统
a、一般用于要求恒温、无尘、无噪音的场所。
例如：
净化空调、电视台、播音室、博物馆等；
b、空调空间大、居留人员多，而且空调空间的温湿度、洁净度以及使用时间等参数要求一致的场所。
例如：
商场、影剧院、展览厅、餐厅、多功能厅、体育馆等。
2.全空气变风量系统
当多个空调房间合用一个空调风系统，各房间负荷变化较大、低负荷运行时间较长，且需要分别控制室内温度的场所。
但是，温度和湿度的控制精度较低及噪声要求不严格的场所。
如一些服务行业大型建筑物等。
变风量系统尤其适用于全年都需要供冷的大型建筑物内区。
注：
国内使用较少，欧洲国家使用较多，运行控制与管理较为繁琐。
3.风机盘管加新风系统的空调系统
多用于空调房间较多，各个房间的居留人员密度不大，建筑物层高较低，房间温湿度要求不严格且各房间要求单独调节的场所。
这是目前使用较多的一种方式。
其优点是可以实现独立调节的功能，外加设计简单。
多用于旅馆客房、公寓、住宅、医院病房、大型办公楼等建筑。
厨房等空气中含有较多油烟的房间，以及空气质量和温湿度要求较高的洁净或恒温恒湿的房间，不能选用风机盘管系统。
4.多联机空调系统
包括空气源和水源。
一般用于民用建筑物中，较多房间需要单独调节和控制的场所。
应用越来越广泛。
主要是使用的灵活性。
缺点是新风系统难以设计和不适宜高大空间
综上所述，本项目空调房间较多，多为办公室，人员密度不大，要求独立控制，因此选择风机盘管加新风系统的空调方案。
1.6冷热源分析
1.6.1设备初投资
该项目建筑位于河北省石家庄市，总建筑面积35524.9m2，层数为26层。
空调总冷负荷为2823.89kw，供暖总热负荷为2426.93kw。
负荷计算和该建筑物所处区域冷热源条件表明，该建筑夏季需独立冷源供冷，冬季需独立热源供热。
按现有冷热源技术条件，冷热源组合有三种方案可供选择。
方案一：
离心式冷水机组+城市热力官网；方案二：
溴化锂吸收式制冷机组；方案三：
地表水水源热泵系统。
分析如下：
方案三：
地表水水源热泵系统属于新型冷热源系统，对于建筑周边环境要求比较严格，另外存在环境与经济性问题，本建筑位于石家庄市市中心，周围无可用地表水，因为该方案不适合。
查各设备选型资料，考虑能效比和价格的综合影响选用，方案一：
麦克维尔磁悬浮离心机两台，型号WME0500SSM3F/E3012/C3012,制冷量1758kw，方案二：
三洋溴化锂机组两台，型号DG-41M,制冷能力1582kw，制暖能力1324kw。
设备初投资,.`
单位：
万元
方案一
方案二
离心式冷水机组+城市热力官网
直燃型溴化锂制冷机
空调设备费用
200
120
城市热力挂网费（88元/m^2）
313
0
冷却塔系统（300元/T）
15
13.5
天然气增容费（600元/Nm³）
0
6.6
总计
528
140.1
1.6.2运行费用
石家庄市一年的采暖时间为123天，空调用制冷时间90天左右，如果按满负荷运行，电价为0.81元/kwh，天然气价3.6元/m^3，人工费取1.5万元/（人*年）。
设每天运行时间8小时。
压缩式制冷
压缩式制冷耗电量为270.5kw，所以
一年的电费:
270.5×8×70×0.81=12.27万元
一年的人工费：
1.5×2=3万元
一年的运行费：
12.27+3=15.27万元
冬天供暖需要接入城市热网，供暖费用48×2426.93*123*24*3600/10^6=124万元
合计：
15.27+124=139.27万元/年
直燃型溴化锂制冷（燃气）
耗天然气110.5m^3/h，耗电量14kw为，因此有：
一年的燃料费：
110.5×8×（123+90）×3.6=67.8万元
一年的电费：
14×8×（123+90）×0.81=1.9万元
一年的人工费：
1.5×2=3万元
合计：
67.8+1.9+3=72.7万元/年
1.6.3设备折旧费
设备折旧费是指设备到达使用寿命折合于每年的设备费用，电制冷机25年，直燃型溴化锂机组是15年。
对于电制冷机：
200÷25=8万元/年
对于直燃型溴化锂制冷机：
120÷15=8万元/年
1.6.4维护管理费
一般情况下维护管理费按设备折旧费的30%计算
对于电制冷机：
8×30%=2.4万元/年
对于直燃型溴化锂制冷机：
8×30%=2.4万元/年
1.6.5其他费用
为便于分析比较，辅助设备、管道安装调试费等认为基本相同，不在比较范围内。
1.6.6总费用
对于电制冷机：
313+15+139.27+8+2.4=477.67万元/年
对于直燃型溴化锂制冷机：
13.5+6.6+72.7+8+2.4=103.2万元/年
1.6.7结论
方案一
方案二
经济分析
初投资费用中设备费占38%，城市热力挂网费占59%。
全年运行费中主要是能源费，其中供暖费占80%。
初投资费用中设备费占86%，
全年运行费中主要是能源费，其中天然气费占83%。
综合分析
离心式水冷机组性能稳定，技术成熟可靠，产品优越，使用时将长，夏季制冷的iplv=11.3，但是城市热力官网的入网费太高，增加了初投资的成本
直燃机组虽然省电但是不节能，燃料费花费大，设备本身不可避免有制冷量逐年衰减的缺陷，使用寿命较短，维护费较高，但是运行费较低,总投资低。
综上所述，直燃式溴化锂机组在初投资上有一定的优势，但其运行费用高于离心式冷水机组加城市热力，经计算可知，溴化锂制冷机组的总投资将高于离心式冷水机组加城市热力，。
由于溴化锂机组并不节能，一次能耗很大而对温室效应影响大，所以离心式冷水机组在能源利用和环境保护方面更有优势。
本工程选用离心式冷水机组加城市热力，主要是因为离心式压缩机组技术成熟，性能稳定，寿命长，效率高，维修方便。
长远来看，离心式制冷机组经济性方面更占优势，因此选择离心式制冷机组WME0500SSM3F/E3012/C3012加城市热力管网作为本工程的冷热源。
第2章.空调房间的冷湿负荷计算
在空调设计中，负荷计算是系统设计的最基本的依据之一。
是选取空调设备、运行调节管理、系统评价等方面的基础资料。
它的大小直接关系到空调的能耗大小。
冷（热）负荷大，系统耗电量大，能耗高；冷（热）负荷小，系统耗电量小，能耗低。
2.1外墙和屋顶传热形成的逐时冷负荷（冷负荷系数法）
Q=Ko·Fo·[（tlo-tdl）·Ca·Cp-tn]
Ko
传热系数，W/（m2·℃）
Fo
外墙和屋顶的面积，m2
tlo
墙体或屋面冷负荷计算温度的逐时值，℃
tdl
围护结构的地点修正系数，℃
Ca
外表面放热系数修正值
Cp
围护结构外表面日射吸收系数的修正值
tn
室内设计温度，℃
2.2外墙、架空楼板或屋面的传热冷负荷（谐波法）
Q=KF（Tτ-ξ+Δ-Tn）
K
传热系数，W/（m2·℃）
F
计算面积，m2
τ
计算时刻，h
τ-ξ
温度波的作用时刻，即温度波作用于外墙或屋面外侧的时刻，h
Tτ-ξ
作用时刻下的冷负荷计算温度，简称冷负荷温度，℃
Δ
负荷温度的地点修正值，见表20.3-1和表20.3-2的表注，℃
Tn
室内设计温度，℃
2.3外窗玻璃瞬变传热引起的冷负荷
传热部分
Q=Fch·Kch·CK1·Ck2·[（tlc+td2）-tn]
Kch
外窗传热系数，W/（m2·℃）
Fch
外窗窗口面积，m2
tlc
外窗的逐时冷负荷计算温度，℃
td2
外窗逐时冷负荷计算温度的地点修正值
CK1
不同类型窗框的外窗传热系数的修正值
CK2
有内遮阳设施外窗的传热系数修正值
tn
室内设计温度，℃
太阳辐射热部分
Q=Cs·Cn·Ca·[Fl·Jch。
zd·Ccl。
ch+（Fch-F1）·Jsh。
zd·C（cl。
ch）N]
Cs
窗玻璃遮挡系数
Cn
窗内遮阳设施的遮阳系数
Ca
窗的有效面积系数
F1
窗上受太阳直接照射的面积，m2
Jch。
zd
透过标准窗玻璃的太阳总辐射照度，W/m2
Jsh。
zd
透过标准窗玻璃的太阳散热辐射照度，W/m2
Ccl。
ch
冷负荷系数（C（cl。
ch）N为北向冷负荷系数），无因次，按纬度取值，并考虑“有遮阳和无遮阳”的因素
Fch
外窗面积（包括窗框，即窗的窗洞面积），m2
2.4照明、人体散热引起的冷负荷
2.4.1照明散热引起的冷负荷
Q＝N·n1·Ccl（白炽灯和镇流器在空调房间外的荧光灯）
Q＝（N1+N2）·n1·Ccl（明装荧光灯：
镇流器安装再空调房间内）
Q＝N1·n1·n2·Ccl（暗装荧光灯：
灯管安在吊顶玻璃罩内）
N
白炽灯的功率，W
N1
荧光灯的功率，W
N2
镇流器的功率，一般取荧光灯功率的20%，W
n1
灯具的同时使用系数，即逐时使用功率与安装功率的比例
n2
考虑玻璃反射，顶棚内通风情况的系数，当荧光灯罩有小孔，利用自然通风散热于顶棚内时，取为0.5-0.6，荧光灯罩无通风孔时，视顶棚内通风情况取为0.6-0.8
Ccl
照明散热形成的冷负荷系数
2.4.2人体散热引起的冷负荷
冷负荷Qr=Qs·CCL+Qq；Qs=n·Cr·q1，Qq=n·Cr·q2
Qr人体散热引起的冷负荷，W
Qs·CCL显热冷负荷,W
CCL人体显热散热冷负荷系数
Qq潜热冷负荷，W
q1不同室温和劳动性质时成年男子的显热量，W
n空调房间内的人数，人
Cr群集系数
q2每个人散发的潜热量，W
湿负荷Wr＝n·Cr·w
Wr人体的散湿量，g/h
Cr群集系数
n空调房间内的人数，人
w每个人的散湿量，g/h
2.5设备引起的冷负荷
q=n1·n2·n3·n4·N（电热设备）
q=1000·n1·n2·n3·N/η·Ccl（工艺设备和电动机都在室内）
q=n1·n2·n3·N·Ccl（仅工艺设备在室内）
q=n1·n2·n3·Ccl·N（1-η）/η（仅电动机在室内）
N
电热设备的安装功率，W
n1
同时使用系数，即同时使用的安装功率与总安装功率之比，一般为0.5~1.0
n2
安装系数，即最大实耗功率与安装功率之比，一般可取0.7~0.9
n3
负荷系数，即小时平均实际功率与设计最大实耗功率之比，一般取0.4~0.5
n4
通风保温系数
η
电动机效率，可由产品样本查得，一般可取08~0.9
Ccl
电动设备和用具散热的冷负荷系数
2.6内围护结构引起的冷负荷
Q＝K·F·（tls–tn），tls＝tw.pj+△tls
K
内围护结构的传热系数,W/（m2·℃）
F
内围护结构的面积，m2
tls
邻室计算平均温度，℃
tn
室内设计温度，℃
tw.pj
设计地点的日平均室外空气计算温度，℃
△tls
邻室计算平均温度与夏季空调室外计算平均温度的差值,℃
注：
根据相关资料，功能相近房间可计算一间，其余参照计算。
部分标准层按照内区90W/㎡。
外区按100W/㎡的冷负荷指标进行估算。
2.7新风、渗透引起的冷负荷
W＝1/1000·ρw·L·（dw–dn）湿负荷
Qx=1/3.6·ρw·L·（tw-tn）显热负荷
Qq=1/3.6·ρw·L·（Iw-In）全热负荷
ρw夏季室外空调计算干球温度下密度：
一般取：
1.13kg/m3
L空气量m3/h
dw室外空气含湿量，g/kg干空气
dn室内空气含湿量，g/kg干空气
tw室外空气调节计算干球温度，℃
tn室内计算温度，℃
Iw室外空气焓值，kJ/kg干空气
In室内空气焓值，kJ/kg干空气
第3章.热负荷计算说明
3.1通过围护结构的基本耗热量计算公式
3.2附加耗热量
计算公式
3.3通过门窗隙缝的冷风渗透耗热量计算
3.4外门开启冲入冷风耗热量计算公式
第4章.空气调节系统
4.1冷、热源
在地下一层制冷机房内设置麦克维尔磁悬浮离心式制冷机组3台，夏季提供7/12℃的冷水；
冬季热源为市政供水（95℃/70℃）由设备机房热交换间内的板式换热器提供60/45℃的空调用热水。
4.2空调水系统
本次毕业设计采用变流量闭式循环系统,在制冷机房内设置循环泵提供循环动力。
风机盘管机组的供水系统采用双管系统，冬季供热水，夏季供冷水都在同一管路中进行。
供回水管道安装坡度为0.003,坡向起点。
冷凝水管安装坡度为0.005,坡向终点。
空调水系统管道系统各阶段高点设自动排气阀。
各进水支干管设温度感应器，在供水干管上装有流量
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