毕业设计+完整CAD图纸上海市某十九层综合商务大楼中央空调设计.docx
《毕业设计+完整CAD图纸上海市某十九层综合商务大楼中央空调设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《毕业设计+完整CAD图纸上海市某十九层综合商务大楼中央空调设计.docx（69页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
毕业设计+完整CAD图纸上海市某十九层综合商务大楼中央空调设计
摘要
本次设计的是上海市某十九层综合楼中央空调系统。
针对该办公大楼的功能要求和特点，以及该地气象条件和空调要求，参考有关文献资料对该楼的中央空调系统进行系统规划、设计计算和设备选型。
首先计算各房间的冷湿负荷；计算完冷、湿负荷以后，接下来是风量的计算，风量的计算包括送风量和新风量的计算。
风量的计算之初先在h-d图上画出空气的处理过程，然后根据房间的负荷计算结果进行计算，最后根据需要的风量和冷量选择空气处理设备和每个房间的风口。
在此基础上，通过对各种空调方式的比较，选择了合理的空调方式。
考虑到本建筑的特点，选用独立新风加风机盘管空调系统；并对风系统和水系统进行了设计计算.
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。
本中央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：
中央空调系统，空调方式，循环水系统，节能
ABSTRACT
Theair-conditioningsystemisdesignedforabuildinginshanghai.Accordingtotherequiredfunction,characteristicsofthebuilding,andthelocalatmospheredata,designcalculationandproductsselectionarecarriedoutwithrelatedreferences.Firstly,calculatecoolingloadanddamploadoftyperoom.Aftercountingthecoolingloadanddampload,themissionistheaccountofairquantity,includingtheairdeliveringandairreturning.Atthebeginningofairaccounting,weshoulddrawtheprocessofairconditiononthefig.h-d,thencountingbytheresult.Atlastchoosingtheequipmentsofairconditionandairdraughtineveryroomsbythecoolingloadandairquantity.Onthisbasis,theair-conditioningmodeisselectedbycomparingcoolingmodes.Consideringthecharacteristicofthebuilding,choosetheconcentratesingleairpathofaircondition,andcountingthecoolingsystemandthewatersystem.
Accordingtotheresults,thebestoptionsareselected.Andtheoptionscanassurethattheywouldmeettherequirementsofvolume,pressureandnoises,etc.Thisdesignaimstoaeconomiccomfortable，convenientpracticalair-conditioningsystem.Alsoitshouldmeettheenergy-savingrequirementaspossible.
Keywords:
centerair-conditioningsystem，air-conditioningmode，cycleofwatersystem，economyenergy
附表60
1引言
1.1空气调节
众所周知，创造并保持某一特定空间内的温度、湿度、清洁度和流动速度等参数符合一定要求并提供足够量新鲜空气的空气环境控制技术，称为空气调节技术，简称空调。
也就是说，空调创造的室内空气环境，不受室外气候变化、太阳辐射和大气中有害物的干扰，也不受室内产生的热、湿和其他有害物的干扰，室内空气环境的参数（温度、湿度、洁净度及气流速度等）始终的保持在已定的基数上，不得超过允许的波动范围。
1.2空调系统设计
空调系统的设计是一个比较庞大而复杂的系统工程，是整个大学阶段所学专业知识有机集成、并在创造的过程。
空调系统设计的内容不但涉及到大学所学“空气调节”课程的内容，还涉及到其他专业基础及专业课程的内容，例如，“传热学”、“工程热力学”、“流体力学”、“材料力学”、“热质交换理论及其设备”、“供热工程”、“空调用制冷技术”、“空调自控原理”等课程。
由于空调系统的设计属于工程设计的活动，除了教科书所授的内容之外，还必须参考相关的工程设计手册、国家规范及措施、生产厂家的设备或材料技术样本。
空调系统设计的基本设计步骤及其主要设计程序可归纳如下。
第1步：
熟悉设计建筑物的原始设计资料
包括：
建设方提供的文件、建筑用途及其工艺要求、设计任务书、建筑作业图等。
第2步：
资料调研
包括：
查阅相关的设计资料（手册、规范、标准、措施等）、收集相关设备与材料的产品。
第3步：
确定室内外设计气象参数
根据设计建筑物所处地区，查取室外空气冬、夏季气象设计参数；
根据设计建筑物的使用功能，确定室内空气冬、夏季设计参数。
第4步：
确定设计建筑物的建筑热工参数及其他参数
根据建筑物的外围护结构的构成，计算外墙、屋面、外门、外窗的传热系数等参数；
根据建筑物的内维护结构的构成，计算内墙、楼板、外门、外窗的传热系数等参数；
根据建筑物的使用功能，确定在室人员数量、灯管负荷、设备负荷、工作时间段参数。
第5步：
空调冷（热）、湿负荷计算
计算设计建筑物在最不利条件下的空调冷（热）、湿负荷（余热、余湿）；
进行建筑节能方案比较，确定合理的空调冷、湿负荷。
第6步：
确定最佳空调方案
通过技术经济比较，选择并确定合适所设计建筑物的空调系统方式、冷热源方式、以及空调系统控制方式。
第7步：
送风量与气流组织计算
根据计算的空调冷（热）、湿负荷以及送风温差，确定冬、夏季送风状态和送风量；
根据设计建筑物的工作环境要求，计算确定最小新风量；
根据空调方式及计算的送、回风量，确定送、回风口形式，布置送、回风口，进行气流组织设计。
第8步：
空调水、风系统设计
布置空调风管道，进行风道系统的水力计算，确定管径、阻力等；
布置空调水管道，进行水管路系统的水力计算，确定管径、阻力等。
第9步：
主要空调设备的设计选型
根据空调系统的空气处理方案，并结合h-d图，进行空调设备选型设计计算；
确定空气处理设备的容量及送风量，确定表面式换热器的结构形式及其热工参数；
根据风道的水力计算，确定风机的流量、风机及型号。
第10步：
防、排烟系统设计
第11步：
冷、热源机房设计
根据空气处理设备的容量，确定冷源（制冷机）或热源（锅炉）的容量及型号；
根据管路系统的水力计算，确定水泵的流量、扬程及型号。
第12步：
空调设备及其管路到的保冷与保温、消声与隔振设计
第13步：
工程图纸的绘制、整理设计与计算说明书
1.3空气调节毕业设计的目的及意义
空气调节毕业设计的目的旨在提高个人运用所学的理论知识解决实际问题的能力，需要自己充分发挥主观能动性，运用所有的设计参考资料，解决设计中遇到的各种问题。
在此过程中，专业课程及相关课程的再次回顾及熟悉，各种设计资料、规范及标准图集的参考分析，设计过程的详细规划，锻炼了自己对工程项目的应对、分析、解决、总结及提高等各种能力。
除此之外，各种专业软件及办公软件的应用，提高了个人的计算机应用能力。
总之，空气调节毕业设计是对自己大学四年学习成果的综合检验，也是对自己综合能力的考察和提高，利于纠正错误，发现不足，对自己离开校门步入社会开展自己的工作极具实践意义。
2空调负荷计算
空调房间冷（热）、湿负荷是确定空调系统送风量和空调设备容量的基本依据。
在舍内外热、湿扰量的作用下，某一时刻进入一个恒温恒湿房间的总热量和湿量称为该时刻的得热量和得湿量。
当得热量为负值时称为耗湿量。
在某一时刻保持房间恒温恒湿，需向房间供应的冷量称为冷负荷；相反，为补偿房间失热而需向房间供应的热量称为热负荷；为维持室内相对湿度所需由房间除去或增加的湿量为湿负荷。
得热量通常包括以下几个方面：
（1）由于太阳辐射进入的热量和室内外空气温差经维护结构传入的热量；
（2）人体、照明设备、各种工艺设备及电气设备散入房间的热量。
得湿量主要为人体散湿量和工艺过程与工艺设备散出的湿量。
房间冷（热）、湿负荷量的计算必须以室外气象参数和室内要求维持的气象条件为依据。
2.1工程概况
2.1.1工程概述
本工程为上海某十九层综合楼空调设计，地下一层地上共十九层，地下一层为地下车库和机房，地上一、二层为商场，三层为餐厅，四层为娱乐场，五至十层为宾馆，十一至十九层为办公室。
建筑面积约为14896㎡。
2.1.2建筑土建基本资料
本设计中，按照《公共建筑节能设计标准》（GB50189-2005）选择维护结构传热系数。
图2.1
（1）建筑外墙构造如下:
外墙构造：
外粉刷加喷浆（20mm）、钢筋混凝土（30mm）、钢筋混凝土700（150mm）、混凝土、喷白浆（150mm）；此为加气混凝土外墙
表2.1建筑结构热力参数
δ
K
β
ν
ζ
140
0.71
0.19
78.82
10
1.2
1.3
其外墙传热系数K取0.71W/（㎡•K）。
（2）建筑内墙构造如下：
内墙采用2号的砖墙：
一砖两面抹灰，传热系数K＝1.65W/（㎡•K），如下图所示：
图2.2
（3）楼板构造：
图2.3
选取-2的楼面，传热系数为0.65W/（㎡•K）。
选取不上人屋面-挤塑聚苯板，传热系数为0.61W/（㎡•K）。
（4）门的型号如下：
玻璃外门：
传热系数K＝6.04W/（）；塑料框单层实体门：
传热系数K＝3.02W/（㎡•K）；
（5）窗的型号如下：
单层标准玻璃钢框窗，内挂浅蓝色布窗帘或活动百叶，无外遮阳设施。
K=2.9W/（㎡•K）
（6）玻璃幕墙：
K=3.01W/（㎡•K），Xg=0.85,Cn=0.60,Cs=0.86。
2.1.3空调计算气象参数
①空调冷负荷计算室外设计温度表
表2.2空调冷负荷计算室外设计温度表
城市
夏季空调日平均温度（oc）
夏季空调干球温度（oc）
夏季空调湿球温度（oc）
上海市
30.4
34.0
28.2
②空调计算室内计算参数
表2.3空调计算设计计算参数
房间名称
温度（oc）
湿度（%）
噪声标准
新风量
夏季
冬季
夏季
冬季
NC
m3/人·h
商场、会议室
24-27
20-22
<60
≥35
25-35
20
办公室、宾馆
24-25
22
55-65
40-50
35
30
2.2空调热、湿负荷计算
2.2.1空调负荷分类
空调负荷可以分为空调房间或区域负荷和系统负荷两种：
空调房间或区域负荷即为直接发生在空调房间或区域内的负荷；另外还有一些发生在空调房间或区域以外的负荷，如新风负荷（新风状态与室内空气状态不同而产生的负荷）、管道温升（降）负荷（风管或水管传热造成的负荷）、风机温升负荷（空气通过风机后的温升）、水泵温升负荷（液体通过水泵后的温升）等，这些负荷不直接作用于室内，但最终也要由空调系统来承担。
将以上直接发生在空调房间或区域内的负荷和不直接作用于空调房间或区域内的附加负荷合在一起就称为系统负荷。
通常，根据空调房间或区域的热、湿负荷确定空调系统的送风量或送风参数；根据系统负荷选择风机盘管、新风机组、空气处理器等空气处理设备和制冷机、热源设备。
因此，设计一个空调系统，第一步要做的工作就是计算空调房间或区域的热、湿负荷。
①空调房间或区域负荷计算方法
作为空调房间或区域负荷的计算方法，夏季设计冷负荷计算按不稳定传热分别计算各种热源引起的负荷；冬季设计热负荷计算可按稳定传热计算法计算，计算方法采用采暖负荷计算方法，将传热量作为空调房间的热负荷。
空调房间或区域的夏季计算负荷有得热量和热负荷之分。
1）夏季计算得热量应根据下列各项确定：
a.通过外围护结构（外墙、屋顶）传入的热量；
b.通过外围护结构（外窗）进入的太阳辐射热量；
c.通过内围护结构（隔墙、楼板）传入的热量；
d.人体散热量；
e.照明散热量；
f.设备、器具、管道及其他内部热源的散热量；
g.食品或物料的散热量；
h.渗透空气带入的热量；
i.伴随各种散湿过程产生的潜热量。
2）夏季计算冷负荷应根据下列各项确定：
a.通过围护结构（外墙、屋顶）进入的步稳定传热量；
b.通过外围护结构（外窗）进入的太阳辐射热量；
c.人体散热量；
d.非全天使用的照明散热量；
e.非全天使用的设备散热量；
上述五项形成的冷负荷，按不稳定传热方法计算；而不应把他们相应得热量的逐时负荷直接作为各相应时刻冷负荷的即时值。
a.内围护结构（隔墙、楼板）传入的热量；
b.食品或物料的散热量；
c.渗透空气带入的热量；
e.伴随各种散湿过程产生的热量。
上述四项形成的冷负荷，可把他们相应得热量的逐时负荷值直接作为各相应时刻冷负荷的即时值。
3）围护结构传热量计算：
a.对于外窗，采用室外计算逐时温度；
b.对于外墙与屋顶，采用室外计算逐时综合温度；
c.对于隔墙、楼板等内围护结构，当邻室为非空调区时，采用邻室计算平均温度；
d.外墙和屋顶传热形成的逐时冷负荷，采用谐波反应法或冷负荷系数计算；
e.透过外窗（玻璃窗）温差传热形成的逐时冷负荷和透过外窗（玻璃窗）进入空调房间或区域的太阳辐射热形成的逐时冷负荷，采用谐波反映法或冷负荷系数法。
4）夏季计算散湿量的确定：
a.人体散湿量；
b.渗透空气带入的湿量；
c.各种潮湿表面、液面或液流的散湿量；
d.食品或气体物料的散湿量；
e.设备散湿量；
f.化学反应过程的散湿量；
5）通过围护结构的散湿量。
确定散湿量时，应根据散湿源的种类，分别选用适宜的群集系数、负荷系数和同时使用系数，有条件时，应采用实测值。
维护结构建筑热工要求：
空调房间维护结构的传热系数K值，应尽可能根据技术经济比较。
该值的大小直接关系到空调房间或区域的空调冷、热负荷的大小。
a.对于屋顶、顶棚、外墙，根据室温允许的波动范围（空调精度）。
传热系数控制在0.9w/（m2·oc）以内；
b.对于内墙、楼板，根据室温允许的波动范围（空调精度），传热系数控制在1.0w/（m2·oc）以内；
c.对于外窗，当室内外温差较大时，应尽量采用双层玻璃或其他节能型玻璃；
d.对于寒冷需采暖地区，应尽量控制其窗墙比。
②空调房间或区域外附加负荷的计算方法
1）风机温升负荷：
当电动机安装在通风机蜗壳内时，空气在通过风机后，由于电动机的机械摩擦发热，将导致空气通过通风机后温度升高，引起冷负荷增加。
2）水泵温升负荷：
空调冷冻水通过水泵后温度升高，引起冷负荷增加。
3）空气管道温升负荷：
空气通过送、回风管道时，由于送、回风管道受风管的保温情况、内外温差、空气流速、风管面积等因素影响，将通过风管壁散失热量或冷量，导致通过风管的空气温降（或温升）。
保温的冷水（或热水），也会由于管壁的传热导致通过管道液体温升（或温降），引起冷（或热）负荷增加。
4）新风负荷：
为了保证空调房间或区域内的卫生条件，需要将室外新风送入室内由于室内外温差的影响，这部分新风要引起冷（或热）负荷增加。
③系统冷负荷
空调区的夏季系统冷负荷，应当根据所服务空调区的同时使用情况、空调系统的类型及调节方式，按各空调区逐时冷负荷的综合最大值或各空调区夏季冷负荷的累计值确定，并应计入各项有关的附加负荷。
所谓各空调区逐时冷负荷的综合最大值，是将同时使用的各空调区逐时负荷相加，再得出的数列中取最大值。
所谓空调区夏季冷负荷的累计值，是直接将各空调区逐时冷负荷的最大值相加，不考虑他们是否同时使用。
显然，采用“空调区夏季冷负荷的累计值”法计算的结果要大于“各空调区逐时冷负荷的综合最大值”法计算的结果。
通常，当采用变风量集中式空调系统时，由于系统本身具有适应各空调区冷符合的变化的调节能力，即可采用前一种计算方法：
当采用定风量集中式空调系统或末端设备室温控制装置的风机盘管系统时，由于系统本身不能适应各空调区冷负荷的变化，可采用后一种计算方法。
2.3冷负荷计算
2.3.1围护结构冷负荷
谐波反应法的工程简化计算方法
①外墙和屋顶
CLQτ=KFΔtτ-ε
式（2.1）
式中：
τ：
计算时间，h；
ε：
围护结构表面受到周期为24小时谐性温度波作用，温度波传到内表面的时间延迟，h；
τ-ε：
温度波的作用时间，及温度波作用于围护结构外表面的时间，h；
K：
围护结构传热系数，w/m2·Κ；
F：
围护结构计算面积，m2；
Δtτ-ε：
作用时刻下，围护结构的冷负荷计算温差，简称负荷闻差。
负荷温差Δtτ-ε按照外墙和屋面的船热衰减系数β进行分类。
围护结构愈厚、重（热容量愈大），则υ值愈大，β值愈小；围护结构愈轻、薄（热容量愈小），则υ值愈小，β值愈大。
β值在0到1之间变化。
当围护结构β≤0.2时，由于结构具有较大的惰性对于外界扰量反应迟钝，从而使负荷温差的日变化很小，为了简化计算，可按日平均负荷温差Δtp计算冷负荷。
②窗户
a.窗户瞬变传导得热形成的冷负荷
CLQc·τ=KFΔtτ
式（2.2）
式中：
Δtτ：
计算时刻的负荷温差；
F：
窗口面积。
b.窗户日射得热形成的冷负荷
CLQj·τ=xgxdCnCsFJj·τ
式（2.3）
式中：
xg：
窗的有效面积系数；单层钢窗0.85，双层钢窗0.75；单层木门，0.7，双层木窗，0.6；
xd：
地点修正系数；
Jj·τ：
计算时刻时，透过单位窗口面积的太阳总辐射热形成的冷负荷，简称负荷强度，w/m2。
2.3.2室内热源、湿源的散热形成的冷负荷
①工艺设备散热
1）电动设备
电动设备系指电动机及其所带动的工艺设备。
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：
Q=1000n1n2n3N/η（W）式（2.4）
当工艺设备在室内，而电动机不在室内时：
Q=1000n1n2n3N（W）
式（2.5）
当工艺设备不在室内，而只有电动机放在室内时：
（W）
式（2.6）
式中：
N：
电动设备的安装功率，KW；
η：
电动机效率，可由产品样本查得；
n1：
利用系数（安装系数），系电动机最大实耗功率与安装功率之比，一般可取0.7-0.9，可用以反映安装功率的利用程度；
n2：
同时使用系数，及房间内电动机同时使用的安装功率与总安装功率之比，根据工艺过程的设备使用情况而定，一般为0.5-0.8；
n3：
负荷系数，每小时的平均实耗功率与设计最大实耗功率之比，他反映了平均负荷达到最大负荷的程度，一般可取0.5左右，紧密机床取0.15-0.4。
上述各系数的确切数据，应根据设备的工作情况确定。
2）电热设备的散热量
对于保温密闭罩的电热设备，按下式计算：
（W）
式（2.7）
式中：
n4：
考虑排风带走热量的系数，一般取0.5。
3）电子设备
计算公式同式（2.6）其中系数n3的值根据使用情况而定，对于已给出实测的实耗功率值的电子计算机可取1.0。
一般仪表取0.5-0.9。
照明得热:
照明设备散热量属于稳定得热，一般得热量是不随时间变化的。
根据照明灯具的类型和安装方式的不同，其得热量：
白炽灯
式（2.8）
荧光灯
式（2.9）
式中：
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n1=1.2,；当暗装荧光灯镇流器装设在顶棚内时，可取n1=1.0；
n2：
灯罩隔热系数，当荧光灯罩上部有小孔（下部为玻璃板），可利用自然通风散热于顶棚内时，取n2=0.5-0.6；而荧光灯罩无通风孔者，则视顶棚内通风情况，取n2=0.6-0.8。
4）人体散热与散湿
人体散热与性别、年龄、衣着、劳动强度以及环境条件（温、湿度）等多种情况有关。
从性别上看，可认为成年女子总散热量约为男子的85%、儿童则约为75%。
由于性质不同的建筑物种有不同比例的成年男子、女子和儿童数量，而成年女子和儿童的散热量低于成年男子。
为了实际计算方便，可以成年男子为基础，乘以考虑了各类人员组成比例的系数，称群集系数。
于是人体散热量则为：
式（2.10）
式中：
q：
不同室温和劳动性质时成年男子的散热量，W；
n：
室内全部人数；
n‘：
群集系数。
工程简化计算方法:
设备、照明和人体散热得热形成的冷负荷，在工程中可用下式简化计算：
式（2.11）
式中：
Q：
设备、照明和人体的得热，W；
T：
设备投入使用时刻或开灯时刻或人员进入房间时刻，h；
τ-T：
从设备投入使用时刻或开灯时刻或人员进入房间时刻到计算时刻，h；
JXτ-T（JEτ-T、JLτ-T、JPτ-T）：
τ-Ｔ时间的设备负荷强度系数、照明负荷强度系数、人体负荷强度系数。
５）不同温度条件成年男子散热散湿量
表2.4不同温度条件成年男子散热散湿量
体力活动性质
热湿量（w）（g/h）
室内温度（oc）
极轻劳动
26
显热
61
潜热
73
全热
134
湿量
109
6）室内设备的功率及数量
表2.5设备功率及数量
房间名称
设备名称
功率（W）
数量（台）
综合大厅
计算机
55
6
显示器
70
6
打印机
130
1
复印机
400
1
荧光灯
40
3
宿舍
计算机
55
2
显示器
70
2
荧光灯
40
2
（4）以五楼房间为例，其他空调冷负荷与湿负荷计算均汇总表见附录。
5001[客房]
25.9
3057
2595
0.037
38.9
462
462
5002[客房]
25.9
1990
1529
0.037
38.9
462
462
5003[客房]
25.9
1985
1523
0.037
38.9
462
462
5004[客房]
25.9
1985
1523
0.037
38.9
462
462
5005[客房]
25.9
2831
2369
0.037
38.9
462
462
5006[套房卧室]
22.03
5632
4062
0.125
132.2
1571
1571
5007[
升级会员 