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XXX大学

毕业设计

哈尔滨巴黎广场空调系统设计

学生姓名：

指导教师：

合作指导教师：

专业名称：

建筑环境与设备工程

所在学院：

XXXX年XX月

摘要 I

Abstract II

第一章前言 1

1.研究的目的与意义 1

2.研究现状及存在的问题 1

3.研究内容 1

第二章方案论证 2

1.系统形式的选择：

2.空调机房的布置 3

3.空调冷源的选择 3

第三章负荷计算 5

3.1设计参数 5

3.3新风冷负荷 13

3.4.新风湿负荷 14

3.5汇总表 15

第四章设计计算 36

4.1夏季空调房间送风状态和送风量的确定 36

4.2空调系统夏季空气处理过程及其系统所需制冷量 40

4.3散流器送风的选择计算 43

4.4风道的水力计算及送风管径的确定 43

第五章设备选型计算 54

5.1空调机组的选择 54

5.2冷水机组的选择 55

5.3冷却塔选型 55

5.4水泵的选型计算 56

第六章设计总结 58

致谢 59

参考文献 60

附录Ⅰ文献综述 61

附录Ⅱ外文翻译 65

附录Ⅲ外文原文 74

摘要

本次毕业设计的主要内容是哈尔滨巴黎广场空调系统设计。

哈尔滨巴黎广场位于黑龙江省哈尔滨市区，地上六层，一层高5m，二~六层高4m，总的建筑面积为48000m2。

整座大楼是集餐厅、办公、商铺和柜台等一体的综合性商场。

该空调系统为舒适性空调系统。

本设计主要是针对商铺柜台﹑管理用房等功能进行空调设计。

为购物人员、工作人员等提供一个舒适康的环境。

本设计从整个商场的冷负荷计算开始，从合理设计的角度出发，选择了合适的系统。

设计内容主要包括冷负荷、湿负荷、送风量的计算，风管的水力计算和机组的选型等。

通过这次设计，我们综合运用业理论知识，培养独立创新的能力和解决实际问题的能力。

关键词：

空调系统全空气系统冷负荷设备选择水力计算

Abstract

ThemaincontentsofthisgraduationprojectissomethingaboutSquareofParisofHarbincentralair-conditioningsystemdesign.ThesquareofParisofHarbinlocatesintheurbanareaofHarbinofHeilongjiangProvince.Thereare6floorsontheground,thefirstfloor’sheightis5metersandthesecondtothesixthfloor’sheightis5meters.Totalfloorareais48000m2.Thewholebuildingisacomprehensivemarketwhichcollectstherestaurant,officialworking,retailshopandcounter,andsoon.Theair-conditioningsystemisacomfortableair-conditioningsystem.Thedesignistargetedmainlyonretailshopandcounter,andotherfunctionsofair-conditioningspacesystem.Forthisway,itcanprovideacomfortableandhealthyenvironmentforshoppersandworkingstaff.

ThisdesignisstartingfromthecalculationofthewholeMarketofcoolingload,fromthepointofviewofrealizingreasonableplanandchoosingsuitablestytstem.Thetaskmainlyincludescoolingload,wetload,calculationofairvolume,hydrauliccalculationofairductandtheselectionofequipment,andsoon..Fromthisdesign,wecandeeplyusethespecialtiesofknowledge,developtheindependentinnovationcapabilityandtheabilitythatsolveingpracticalproblems.

Keywords:

airconditioningsystem，full-airconditioningsystem，coolingload，equipmentselection,hydrauliccalculation

第一章前言

1.研究的目的与意义

随着国民经济的发展和人们对生活质量要求的日益提高，建筑居住环境的健康和舒适性已经成为当代建筑发展的必然趋势[1]。

能否为现代建筑的特殊要求提供人们满意的环境和服务，是建筑行业蓬勃发展的重要因素。

商业建筑不断的增多，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。

由于能源的紧缺，节能问题越来越引起人们的重视[2]。

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。

目前，随着我国经济的逐步增长，居住条件日益改善人们对生活环境的舒适性的要求越来越高，对中央空调的需求越来越大，对中央空调节能、舒适、健康更加关注。

因此，设计一项节能、舒适、健康的中央空调工程是很有实际意义的。

2.研究现状及存在的问题

中央空调在世界上已有百年的发展历史，在中国也有20多年的应用时间，然而真正引起国内企业关注还是近几年。

中央空调广泛的应用在工厂，商场等公共场所，在中央空调领域国内外竞争激烈。

然而空调系统的耗能问题是至今人们致力于研究的问题，能够设计出节能环保的空调系统是我们将要研究的问题。

3.研究内容

本次设计的设计题目是哈尔滨巴黎广场空调设计，是一个商业场所的空调系统设计。

商场是现代公共建筑的重要组成部分，是我们生活中购物经常光顾的重要场所，设计安装空气调节系统是现代化公共建筑一个重要方面，也是一个商场能否为顾客提供舒适购物环境，吸引顾客重要前提。

哈尔滨巴黎广场作为大型的购物消费场所，对空调的安装与使用和是内的空气品质要求很高。

给人们提供一个空气适宜的购物环境，是商场建筑的主要目的，这就需要我们通过空调系统实现。

本次设计题目为“哈尔滨巴黎广场空调设计”以大型购物广场为设计对象。

以现行中央空调设计标准为设计标准规范，理论联系实际，尽量使设计符合现场实际；在查阅大量资料、文献和参考手册并进行了毕业实习的基础上，进行了空调机组的冷负荷计算、风管的设计计算、以及相关设备的选型，并根据计算结果合理布置管路、最后绘制出CAD图纸。

第二章方案论证

随着我国社会主义是市场经济的迅速发展和人们生活水平的提高，空调技术在各方面都得到了广泛的应用。

大型的中央空调系统主要用于工厂、商店、超市、写字楼、酒店等，用以改善人员的工作环境和消费者的购物环境。

本建筑为哈尔滨巴黎广场，位于哈尔滨市区，是一个综合性商场。

地上六层，一层高5米，二～六层层高4米，建筑面积48000m2。

具有使用时人员密度高，使用的时间性较强，便于统一管理；部分营业厅布局常有变动，要求空调设备有一定的灵活性等特点。

室内空气质量要求较高需保证足够的新风量和良好的通风条件防止空气污染等特点。

1.系统形式的选择：

1.1按空调系统按空气处理设备的设置情况分类

可分为三类：

1）集中式系统；2）半集中式系统；3）分散式系统。

比较项目

集中式空调系统

半集中式空调系统

分散式空调系统

系统特征

集中进行空气的处理，输送和分配

有集中的中央空调器，并在各个空调房间内还有分别处理空气的末端装置

每个房间的空气处理分别由各自的整体式空调器承担

设备布置与机房

1.空调与制冷设备可以集中布置在机房

2.机房面积较大

3.有时可以布置在屋顶上或安设在车间柱间平台上

1.只需要新风空调机房面积

2.末端装置可以安装在空调房间内

3.分散布管敷设各种管线较麻烦

1.设备成套，紧凑。

可以放入房间也可以安装在空调机房内

2.体积小，机房面积小，只需集中式系统的50%，机房层高较低；自动化程度高

3.机组分散布置，敷设各种管线和维修管理较麻烦

风管系统

1.空调送回风管系统复杂，布置困难

2.支风管和风口较多时，不易均衡调节风量

1.设室内时，不接送回风管2.当和新风系统联合使用时，新风管较小

1．系统小，风管短，各个风口风量的调节比较容易，达到均匀

2.直接放室内，可不接送风管和回风管

3.余压小

系统应用

单风管系统；

双风管系统；

变风量系统

末端再热式系统；

风机盘管机组系统；

诱导器系统

单元式空调器系统；窗式空调器系统；

分体式空调器系统；

半导体式空调器系统

因为本设计为商场设计，又考虑到控制空调精度，则需要进行再热然然后送风，因此本系统采用集中式空调系统。

1.2全空气、全水、空气—水和冷剂系统

按负担室内空调负荷所用介质分为全空气、全水、空气—水和冷剂系统。

建筑空间大易于布置风道、温湿度严格时采用全空气系统。

建筑空间小不易布置风道，层高较低、冷湿负荷较小时采用空气—水系统。

不需通风换气时可采用全水系统。

冷剂系统一般用于单元式空调机组、房间空调器和多台机组型空调器。

本设计是大型商场的设计，为了保证足够的新鲜空气可集中进行空气过滤和空调箱的消声处理，然而全空气系统简单，维修管理方便，又因为此设计为大型商场，负荷大，因此采用全空气系统。

1.3直流式和循环式系统

按空调系统处理的来源分为直流式和循环式。

民用建筑一般采用循环式，处理的空气部分为室内新风和室内回风。

既满足了卫生要求又符合了系统经济性的要求。

又可分为一次回风系统和和二次回风系统。

一次回风系统的特点是回风与新风在热湿处理设备前混合，适用于送风温差较大的场合，况且本设计地点人口较多，散湿量较大，也比较适合一次回风系统，它的设备简单，节省了初投资，可以进行通风换气保证了室内的卫生条件。

它可以实现全年多工况节能运行调节，经济性较好，在风机出口处设置了消声静压箱，因此有效的控制了震动影响。

因此本系统采用了一次回风系统。

2.空调机房的布置

本设计为6层大型商场，横向跨度比较大，而商场的负荷较大，因此本设计采用每层设置2个空调机房，只为本层进行风的供给。

而该设计采用的是一次回风方式，回风一部分送回空调机房，一部分直接排除室外。

3.空调冷源的选择

空调冷源的选择，应考虑以下因素[3]：

（1）机组能耗

（2）空调冷冻水泵和冷却水泵的能耗

（3）运行管理和使用寿命

（4）环境保护要求

（5）噪声和振动

（6）设备价格

目前，空调系统经常采用的冷水机组有活塞式制冷机组、螺杆式制冷机组、离心式制冷机组和溴化锂吸收式制冷机组。

空调冷源是空调系统供冷的核心，为整个系统提供冷量。

目前多以冷水机组为主，主要有活塞式、螺杆式、离心式和溴化锂吸收式冷水机组。

①活塞式冷水机组

活塞式冷水机组装置结构简单、容积效率高、加工简单、造价低、调节范围广。

但活塞惯性力大、单级容量不易过大、单位制冷剂重量大、调节性能差、适用于中小冷量。

②螺杆式冷水机组

与活塞式相比螺杆式冷水机组结构简单、运动部件少、转速高、运转平稳、振动小、中小型密闭式机组的噪音较低、机组重量轻。

另外，其单机制冷量大、具有较高的容积效率、压缩比可达20且容积效率的变化不大、COP高、易损件少运行可靠、易于维修而且对湿冲程不敏感、允许少量液滴入缸无液击危险、可通过滑阀进行无级调节调节方便。

制冷剂采用R22,相比之下危害臭氧层程度低、温室效应小。

③溴化锂吸收式冷水机组

溴化锂吸收式冷水机组具有加工简单、操作方便、冷量可调范围大、运动减少、噪音低、振动小、可进行废热、余热等利用、直燃式可省掉锅炉、热效率高、耗电省、溶液对环境无污染等优点。

但使用寿命短、性能系数低、维修复杂、性能衰减较为严重。

④离心式冷水机组

离心式冷水机组压缩机输气量大单机制冷量大、结构紧凑、单位重量制冷量大、性能系数高、运转平稳震动小、噪音低、调节方便可无级调节、无气阀、填料等易损件、可靠性高、但转速高对加工精度要求高、单级压缩低符合时易发生喘振、运行工况偏离设计工况时效率下降较快、制冷量随蒸发温度降低而减少幅度快。

本设计的特点是制冷量要求大，性能系数高，可靠性高，故采用该冷水机组。

经论证，该空调系统为全空气集中式一次回风系统，冷源采用离心式冷水机组。

第三章负荷计算

3.1设计参数

3.1.1基本气象参数

地理位置[4]:

黑龙江哈尔滨

台站位置:

北纬45°41′东经126°37′

3.1.2夏季参数

大气压[4]:

985.1hPa室外计算干球温度:

30.30℃

空调日平均计算温度:

26.00℃计算日较差:

8.30℃

室外湿球温度:

23.40℃室外平均风速:

2.80m/s

室外相对湿度61.00%

3.1.3室内设计参数

1）设计温度：

夏季26℃，设计精度[1]±1℃

2）相对湿度：

夏季65%

3.2负荷计算

3.2.1维护结构引起冷负荷计算

说明：

考虑该大厦为商用商场，空调的运行时间主要在商场的开放时间时间，所以计算负荷时本设计取的时9—21时。

下面以商铺138为例，进行负荷的计算。

表3-1138商铺基本概况表

一层房间

面积m2

0.2人/m2

人数

窗面积m2

照明

新风量

层高5m

W/m2

m3/h·人

138商铺

180

0.2

7200

（一）外墙和屋面瞬变温差传热引起的冷负荷

外墙为厚200mm砖墙，内外粉刷，加气混凝土板墙，为V型墙；屋面为70mm厚现浇钢

筋混凝土，屋面板加25mm厚沥青膨胀珍珠岩保温层，IV型

Qc（τ）=A*K*（t’c（τ）-tn）（3-1）

式中[1]：

Qc（τ）——外墙和屋面瞬变传热引起的冷负荷W

A——外墙和屋面的面积m2

K——外墙和屋面的传热系数w/m2℃

查得外墙：

K=0.86w/m2℃；屋面：

1.04w/m2℃

tn——室内设计温度℃夏季26℃

t’c（τ）——修正后的墙体和屋面的瞬时冷负荷计算温度℃

t’c（τ）=（tc（τ）+tdtc（τ）——外墙和屋面的瞬时冷负荷计算温度℃（3-2）

td——地点修正值

Ka——外表面传热系数修正值

Kp——外表面吸收系数修正值

查资料[1]（暖通空调第2版P16表2-8）可知：

哈尔滨夏季日平均风速V=2.8m/s，换热系数aw=24.4w/m2℃

故Ka=0.96w/m2℃；墙体为浅色墙故Kp=0.94w/m2℃。

查资料[1]（暖通空调第2版P393附表2-6）哈尔滨冷负荷温度修正tdS＝-2.2W＝-3.4N＝-3.4E＝-3.4水平＝-4.1

（1）北外墙冷负荷

表3-2商铺138北墙冷负荷表

时间

10:

11:

12:

13:

14:

15:

16:

17:

18:

19:

20:

21:

tc（τ）

29.1

29.2

29.6

30.1

30.7

31.5

32.3

33.1

33.9

34.5

35.5

△td

-3.4

0.96

0.94

t'c（τ）

23.192

23.282

23.643

24.094

24.636

25.357

26.079

26.801

27.523

28.065

28.516

28.967

△t

-2.808

-2.718

-2.357

-1.906

-1.364

-0.643

0.0794

0.8013

1.5232

2.0646

2.5158

2.967

1.04

138商铺

Qc（τ）

-219

-212

-183.9

-148.7

-106.4

-50.12

6.1901

62.5

118.81

161.04

196.24

231.43

（二）外窗瞬变温差传热引起的冷负荷

外窗为标准玻璃的单层钢窗，无内外遮阳，外玻璃墙为单层6mm普通玻璃

由玻璃窗引起的瞬时冷负荷计算式与上式相同

Qc（τ）=K*A*（t’c（τ）-tn）（3-3）

式中[1]：

Qc（τ）——外窗瞬变传热引起的冷负荷

A——玻璃窗的计算面积㎡

K——玻璃窗的传热系数W/㎡℃

根据单层钢窗得K=5.94W/m℃

t’c（τ）——修正后的玻璃窗的瞬时冷负荷计算温度℃

t’c（τ）=（tc（τ）+td）*Ka（3-4）

Ka——玻璃窗的传热系数修正值

Ka按单层金属窗，80%玻璃修正取[1]（附录2-9）Ka=1.0

td——玻璃窗的地点修正值

td=-3.0℃

tc（τ）——玻璃窗的瞬时冷负荷计算温度℃

tn——室内温度℃

（2）西外窗瞬时传热冷负荷：

表3-3商铺138窗玻璃瞬时冷负荷计算温度表

时间

10:

11:

12:

13:

14:

15:

16:

17:

18:

19:

20:

21:

tc（τ）

27.9

29.9

30.8

31.5

31.9

32.2

31.6

30.8

29.9

29.1

-3

t'c（τ）

24.9

26.9

27.8

28.5

28.9

29.2

28.6

27.8

26.9

26.1

△t

-1.1

0.9

1.8

2.5

2.9

3.2

2.6

1.8

0.9

0.1

5.94

Qc（τ）

-326.7

267.3

534.6

742.5

861.3

950.4

891

772.2

534.6

267.3

29.7

（三）透过外窗的日射得热引起的冷负荷

外窗为标准玻璃的单层钢窗，无内遮阳；外玻璃墙为单层6mm普通玻璃

计算公式[1]为：

Qc（τ）=Ca*Aw*Cs*Cn*DJ.max*Cl（3-5）

式中[1]：

Qc（τ）——透过外窗的日射得热引起的冷负荷W

A——玻璃窗的有效面积㎡

窗的有效面积=窗的面积*有效面积系数

Ca——有效面积系数，Ca=0.85[1]（附录2-15）

DJ.max——日射得热因数的最大值W/㎡

Cs——窗玻璃的遮阳系数

Cs按3mm普通玻璃计算Cs=1.0[1]（附录2-13）

Cn——窗内设施遮阳系数

Cn为有内遮阳Cn=0.6

Cl——玻璃窗冷负荷系数

哈尔滨属于北区，取北区无内遮阳玻璃冷负荷系数Cl[1]

表3-4北区无内遮阳窗玻璃冷负荷系数CL表

朝向

10:

11:

12:

13:

14:

15:

16:

17:

18:

19:

20:

21:

0.28

0.39

0.49

0.54

0.65

0.6

0.42

0.36

0.32

0.27

0.23

0.21

0.2

0.6

0.56

0.37

0.29

0.28

0.26

0.24

0.22

0.19

0.17

0.16

0.15

0.49

0.56

0.61

0.64

0.66

0.63

0.59

0.64

0.38

0.35

0.32

0.16

0.17

0.18

0.25

0.37

0.47

0.52

0.62

0.55

0.24

0.23

0.21

水平

0.39

0.47

0.53

0.57

0.69

0.68

0.55

0.49

0.41

0.33

0.28

0.26

0.25

（3）西外窗透入日射得热引起的冷负荷：

表3-5商铺138西窗透入日射得热引起冷负荷表

时间

10:

11:

12:

13:

14:

15:

16:

17:

18:

19:

20:

21:

0.16

0.17

0.18

0.25

0.37

0.47

0.52

0.62

0.55

0.24

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