空调课程设计教材Word下载.docx
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5.《建筑设备施工安装通用图集91SB6（通风与空调工程）》
华北地区建筑设计标准化办公室
第一章绪论
1.1设计目的
建筑是人们生活和工作的场所，而建筑内的环境对人的寿命、工作效率、产品质量等起着极为重要的作用。
同时，由于多年来城市化工业化进程的不断加深，伴随着能源的大量开采及不合理利用，导致能源紧缺的问题日益严重。
为了响应国家节能减排的号召，设计良好的与低能耗运行的中央空调系统已成为普遍的需求，也对减少经济支出、保护地球的生态环境有着积极的意义。
而课程设计是把理论知识应用于实践工程的绝佳的锻炼机会。
在课程设计中不仅要求我们熟练掌握暖通空调科目所学的理论知识外，还要熟习和掌握国家有关的建设方针政策，综合运用所学的基础理论和专业知识，联系实际来解决工程设计问题。
通过毕业设计，明确设计程序，设计内容及各设计阶段的目的要求和各工种间的必要配合。
西南某省，可以选择重庆或者成都为例星光办公楼空调工程系统设计，该建筑总建筑面积达22481.13平方米，总高度105.5米，共29层。
是一栋以办公为主，功能多样化的高层建筑。
设计的主要目的是满足建筑物的温、湿度以及新鲜空气量要求的设计，即为常见的舒适型空调设计。
但这次设计的任务是艰巨的，无论从建筑面积、还是建筑高度来讲，都是一次全新的挑战，全面综合考验了自我设计的能力。
通过这次设计，我能对专业知识进行更有效的应用，把知识与实践结合起来，在设计中发现问题、解决问题，获得一定的实际设计能力，为以后学习和工作打下良好的基础。
1.2设计要求
1.2.1初步设计：
学生接受设计任务后，熟习土建图纸与原始资料，查阅和收集资料，对设计对象选择多种空调方式，经过综合比较后，最后选定一种较好的方案。
根据有关设计规范及概算指标，对冷负荷进行初步估算，初步确定末端设备、容量、台数、面积并确定送、排风方式。
1.2.2施工图设计
a．设计计算
⑴计算室内冷、湿负荷；
⑵确定设计方案。
包括系统划分、空气处理过程设计、计算总冷量、总风量；
⑶根据冷量和风量确定选用空气处理设备、绘出空气处理系统草图；
⑷夏季运行工况调节分析；
⑸确定室内气流组织形式，进行气流组织计算；
⑹进行系统风道布置及管道水力计算；
b．绘图
图纸应包括首页图、空调系统布置平面图、系统图、大样图、。
第二章空调系统方案的比较及确定
2.1建筑概况
西南某省，可以选择重庆或者成都为例星光办公楼，是一个建筑组成复杂、用途各不相同的高层大空间建筑。
大楼总建筑面积为22481.38m㎡,其中空调面积为17951.10㎡。
大厦主楼地面29层，地下3层，其中地下1层层高2.7米，地下2～3层层高3.6米，1层层高5米，2～6层层高4.2米,7～12层层高3.1米，13层3.8米，14层3.4米，15～24层3.1米，25层4.8米，26～27层3.1米。
二到六层为营业厅，七到二十四层为大空间办公，二十五、二十六层为综合会议室，二十七层到二十八层为客房，二十九层为活动室。
2.2方案的初步确定
2.2.1空调水系统的选取
冷水系统方案的确定及优缺点如下表：
表2.1冷水系统优缺点
类型
特征
优点
缺点
闭式
管路系统不与大气相接触，仅在系统最高点设置膨胀水箱
与设备的腐蚀机会少;
不需克服静水压力，水泵压力、功率均低。
系统简单
与蓄热水池连接比较复杂
开式
管路系统与大气相通
与蓄热水池连接比较简单
易腐蚀，输送能耗大
同程式
供回水干管中的水流方向相同；
经过每一管路的长度相等
水量分配，调度方便，便于水力平衡
需设回程管，管道长度增加，初投资稍高
异程式
供回水干管中的水流方向相反；
经过每一管路的长度不相等
不需设回程管，管道长度较短，管路简单，初投资稍低
水量分配，调度较难，水力平衡较麻烦
两管制
供热、供冷合用同一管路系统
管路系统简单，初投资省
无法同时满足供热、供冷的要求
三管制
分别设置供冷、供热管路与换热器，但冷热回水的管路共用
能同时满足供冷、供热的要求，管路系统较四管制简单
有冷热混合损失，投资高于两管制，管路系统布置较简单
四管制
供冷、供热的供、回水管均分开设置，具有冷、热两套独立的系统
能灵活实现同时供冷或供热，
没有冷、热混合损失
管路系统复杂，初投资高，占用建筑空间较多
单式泵
冷、热源侧与负荷侧合用一组循环水泵
系统简单，初投资省
不能调节水泵流量，难以节省输送能耗，不能适应供水分区压降较悬殊的情况
复式泵
冷、热源侧与负荷侧分别配备循环水泵
可以实现水泵变流量，能节省输送能耗，能适应供水分区不同压降，系统总压力低。
系统较复杂，初投资较高
变水量
系统中的供回水温度保持定值，负荷变化时，通过改变供水量的变化来适应
输送能耗随负荷的减少而降低
配管设计，可以考虑同时使用系数，管径相应减少
水泵容量、电耗相应减少
系统较复杂
必须配备自控设备
基于本建筑的特点、同时考虑到节能与管道内清洁等问题，因而采用了闭式系统，不与大气相接触，在机房设气体定压罐定压。
这样不仅使管路不易产生污垢和腐蚀，不需要克服系统静水压头，且水泵耗电较小。
水系统设为异程式两管制。
2.2.2空调风系统的选取
a.空调风系统的划分原则
（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。
b.方案比较
表2.2全空气系统与风机盘管－水系统方案比较
比较项目
全空气系统
风机盘管－水系统
设备布置与机房
空调与设备可以集中布置在机房，机房面积较大层高较高,有时可以布置在屋顶或安设在车间柱间平台上。
只需要新风空调机房、机房面积小，风机盘管可以设在空调机房内分散布置、敷设各种管线较麻烦。
风管系统
空调送回风管系统复杂、布置困难，支风管和风口较多时不易均衡调节风量。
放室内时不接送、回风管，当和新风系统联合使用时，新风管较小。
节能与经济性
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，对热湿负荷变化不一致或室内参数不同的多房间不经济，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。
灵活性大、节能效果好，可根据各室负荷情况自我调节，盘管冬夏兼用，内避容易结垢，降低传热效率无法实现全年多工况节能运行。
使用寿命
使用寿命长
使用寿命较长
续表
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－水系统
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要求。
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2.3风机盘管+新风系统的特点
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）使用季节长
7）各房间之间不会互相污染
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
本设计为办公楼的空调系统设计，办公室，会议室，娱乐室等不同要求房间多，功能复杂，拟采用风机盘管加新风系统，风机盘管的新风供给方式为：
新风与风机盘管送风分别由独立风口送出。
第三章空调负荷的计算
3.1主要设计参数
3.1.1室外气象参数
基本信息
城市西南某省，可以选择重庆或者成都为例市
经度106.46
纬度30
夏季参数
空调室外干球计算温度36.5
空调室外失球计算温度27.3
空调日平均温度32.5
室外通风计算温度33
最热平均月相对湿度（%）75
风速（m/s）1.4
大气压力（Pa）97320
大气透明度5
冬季参数
室外采暖计算温度4
室外空调计算温度2
室外通风计算温度7
最冷月平均相对湿度（%）82
平均风速（m/s）1.2
最多风向平均风速（m/s）2.2
大气压力（Pa）99120
冬季冷风渗透量朝向修正
东0.55
南0.15
西0.4
北1
东南0.2
西南0.15
东北0.6
西北1
3.1.2室内设计参数
表3.1室内设计参数表
房间使
用性质
夏季
冬季
干球温度
（℃）
相对湿度
（%）
气流速度（m/s）
气流速度
（m/s）
库房
—
走廊
25~27
40~60
≤0.3
18~20
40~50
≤0.2
办公室
26~28
≤65
大厅
16~18
≥35
客房
20~22
3.1.3建筑热工
本围护结构是由多层匀质材料组成的，而不是固定型的，故不能直接从附表中查到K值，需按照给出的各种材料从设计手册图中查出其厚度、导热系数来进行围护结构的传热系数计算，计算公式如下：
（3-1）
（3-2）
R——热阻；
K——多层匀质材料组成的结构的传热系数，W/m2.℃；
αn——内表面换热系数，W/m2.K；
αw——外表面换热系数；
W/m2.K；
δ——各层建筑材料的厚度，m；
λ——各层建筑材料的导热系数，W/m.K。
主要围护结构的材料组成如下：
外墙：
从外至内 釉面砖＋水泥砂浆＋空心砖＋水泥砂浆＋白灰;
地面（从上至下）：
水泥砂浆＋钢筋混凝土板＋白灰；
屋面（从外至内）:
二毡三油绿豆砂＋水泥砂浆＋泡沫钢筋混凝土＋石油沥青隔气层＋钢筋混凝土板＋隔音层；
外门：
金属框单层玻璃门；
外窗：
单框双玻塑钢窗；
从《民用建筑采暖设计与施工安装手册》中查得：
αn=8.7W/m2.Kαw=23.3W/m2.K。
二毡三油绿豆砂：
λ=0.17W/m.K，δ=0.01m；
水泥砂浆：
λ=0.93W/m.K，δ=0.02m；
泡沫钢筋混凝土：
λ=0.23W/m.K，δ=0.15m；
石油沥青隔气层：
λ=0.27W/m.K，δ=0.15m；
钢筋混凝土板：
λ=1.55W/m.K，δ1=0.13m，δ2=0.38m；
隔音层：
λ=0.05W/m.K，δ=0.10m；
白灰抹面：
λ=0.69W/m.K，δ=0.01m；
空心砖：
λ=0.58W/m.K，δ=0.24m；
釉面砖：
λ=2.91W/m.K，δ=0.01m。
a、屋面传热系数：
（3-3）
（3-4）
b、外墙传热系数：
（3-5）
（3-6）
c.砖墙加玻璃幕墙传热系数：
（3-7）
（3-8）
d、内墙传热系数：
（3-9）
（3-10）
e、楼板传热系数：
（3-11）
（3-12）
由《暖通空调》教材附录得单层窗的传热系数Kw=2.93W/（m2.K）,查《民用建筑采暖设计与施工手册》得木制内门的传热系数为K=2.91W/（m2.K），各传热系数见下表：
表3.2维护结构传热系数汇总表
屋面
外墙
砖墙加玻璃幕
内墙
楼板
外窗
外门
W/
（m2.K）
K
0.28
1.64
1.05
1.70
2.37
2.93
2.91
3.2空调冷负荷的计算
3.2.1空调房间的冷负荷包括：
1）由于室内外温差和太阳辐射作用，通过建筑围护结构传入室内的热量形成的冷负荷；
2）人体散热、散湿形成的冷负荷；
3）灯光照明形成的冷负荷；
4）其他设备散热形成的冷负荷。
空调房间的冷负荷是确定送风系统风量和空调设备的依据。
由于室内外温差和太阳辐射热的作用,通过围护结构传入室内的热量形成的冷负荷与室外气象参数（太阳辐射热、室内外温度）、围护结构和房间的热工性能有关，传入室内的热量并不一定立即成为室内冷负荷。
其中对流形成的得热量立即变成室内冷负荷，辐射部分的得热量经过室内围护结构的吸热—放热后，有时间的衰减和数量上的延迟。
因此，必须采用相应的冷负荷系数。
本设计中采用的就是冷负荷系数法。
3.2.2空调房间冷负荷计算依据
冷负荷主要应用的公式如下：
（1）外墙和屋面瞬变传热引起的冷负荷
CL=KF（tc（τ）－tR）（3-13）
CL—外墙和屋面瞬变传热引起的冷负荷的逐时值，W；
K——围护结构传热系数，W/m2·
K;
F——围护结构计算面积，m2;
tR——室内温度°
C;
tc（τ）——外墙和屋面冷负荷计算温度的逐时值。
（2）内围护结构的传热冷负荷
当邻室为通风良好的非空调房间时，通过内窗的温差传热负荷可按下式计
算：
CL=KF△tτ（3-14）
当邻室为通风良好的非空调房间时，通过内墙、楼板的温差传热负荷，按式：
CL=KF△tpj估算，△tpj取零朝向数据，查得△tpj=4。
当邻室有一定发热量时，通过空调房间内窗、隔墙、楼板或内门等内围护结构的温差传热负荷，按下式计算：
CL=CL=KF（twp+△tls-tR）（3-15）
CL——稳态冷负荷，W；
twp——夏季空调室外计算日平均温度，℃；
tR——夏季空调室内计算温度，℃。
tls—邻室计算平均温度。
（3）窗户
1）窗户瞬变传导得热形成的冷负荷
CL=KwFw（tc（τ）－tR）（3-16）
CL——外墙和屋面瞬变传热引起的冷负荷的逐时值，W；
Kw——外玻璃窗传热系数，W/m2·
Fw——窗口计算面积，m2;
tR——室内计算温度°
tc（τ）——外玻璃窗冷负荷计算温度的逐时值。
2）透过玻璃窗的日射得热引起的冷负荷的计算方法
CL=CaAwCsCiDjmaxCLQ（3-17）
Ca——有效面积系数；
Aw——窗口面积；
Cs——窗玻璃的遮阳系数；
Ci——窗玻璃的内遮阳系数；
Djmax——最大日射得热因数；
CLQ——窗玻璃的冷负荷系数。
（3）室内热源散热引起的冷负荷
电热设备的散热量：
Qs=1000n1n2n3n4N（3-18）
N——电热设备的安装功率；
n4——考虑排风带走的热量系数
n1——利用系数；
n2——电热设备负荷系数；
n3——同时使用系数。
（4）照明散热形成的冷负荷
荧光灯CL=1000n1n2NCLQ（3-19）
CL——灯具散热形成的冷负荷；
n1——镇流器消耗功率系数；
n2——灯罩隔热系数；
CLQ——照明散热冷负荷系数。
（5）人体散热形成的冷负荷
1）人体显热散热形成的冷负荷：
Qc（τ）=qsnφCLQ（3-20）
Qc（τ）——人体散热形成的冷负荷
qs——不同室温和劳动强度成年男子显热散热量；
n——室内全部人数；
φ——群集系数；
CLQ——人体显热散热
2）人体潜热散热形成的冷负荷：
Qc=qlnφ（3-21）
Qc——人体潜热散热形成的冷负荷
ql——不同室温和劳动强度成年男子潜热散热量；
n,φ——同前式
3.3空调湿负荷的计算依据
空调湿负荷是指空调房间内湿源（人体散湿、敞开水池或槽表面散湿、地面积水等）向室内的散湿量。
由于本建筑内只有人体散湿，故只计算人体散湿量。
人体散湿量按下公式计算：
（3-22）
式中
——人体散湿量，kg/h；
g——成年男子的小时散湿量，g/h；
Φ——群集系数。
3.4一层大厅1001房间冷、湿负荷计算
表3.3大厅1001冷湿负荷计算表
负荷源
逐时负荷值
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
房间参数
面积
417.37m2
高度
5.00m
室内温度
24.0℃
60
人体
40人
照明
5.0W/m2
设备
10000W
新风
10.00m3/h/人
北内墙
长
2
高（宽）
3
6.00-1.7
传热系数
1.86
负荷值
92.4
北内门_嵌
0.7
2.4
1.68
6.5
125.6
西内墙
0.11
0.33
7.1
东北外墙
2.51
7.53-3.1
0.54
25.9
25.7
25.2
24.8
24.5
24.3
24.1
25
东北外窗_嵌
1.5
2.1
3.15
2.6
565.3
579.3
358.1
168
164
169.7
162.1
146.4
123.2
99.6
71.4
47.5
40.1
东内墙
6.68
20.04-2.4
377.3
东内门_嵌
1
179.4
6.85
20.55-3.6
362.6
3.6
269.1
南内墙
2.8
8.40-2.4
128.3
128.
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