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空调毕业设计说明书
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LT
摘要
本设计为河南省地质工程公司办公楼空调工程设计，位于河南省郑州市，该建筑地下一层，地上十五层，办公楼里有集中办公室、大厅、会议室、等大空间房间，也有办公室等小空间房间。
首层，二层和三层高度均为4.5m，三层以上每层高度为3.5m，总高度为56.1m，建筑总冷负荷为1893705W，冬季总热负荷为1534161W，空调面积为12120m2，冷指标为156.2W/m2，热指标为126.6W/m2。
根据各房间大小、功能等具体情况选取不同空调方案，例如集中办公区、大厅等采用全空气系统，设置散流器平送的形式，这样能有效的进行除湿并能满足风量要求，而对于一般的办公室，会议室，因为其面积较小，多采用风机盘管加新风系统侧送的气流组织形式，主要是考虑了其占地小、噪音低和便于控制等优点。
本设计的水系统采用了垂直方向的同程式，水平方向采用异程式的形式。
根据郑州当地的特点，我选用了直燃型溴化锂吸收式冷（热）水机组，这样不仅可以夏季供冷，冬季还可以供热。
此外，我还对空调系统的防腐保温以及消声减震等进行了简单的设计。
关键词：
中央空调系统，冷热负荷，空调方案，直燃型溴化锂吸收式冷热水机组
ABSTRACT
air-conditioningsystemisdesignedforaofficeofThegeologicalengineeringcompanyofChinainZhengzhou.Theconstructionoftheundergroundlayer,15onthegroundfloor,officebuildingacent--realizedoffice,lobby,conferenceroom,bigspaceroom,officespaceandothersmallrooms.Firstlayerandsecondlayerandthethirdlayerheightwere4.5m.,theflooroverthethirdis3.5meachlayer.Thetotalheightis56.1m.Thetotalcoolingloadis1893705W,andthetotalheatloadis1534161W,theair-conditioningareais12120m2,thecoolingloadindicatoris156.2W/m2,theheatloadindicatoris126.6W/m2.Accordingtoroomsizeandfunctionofthespecificcircumstances,Iselecttherightprogram.Forexample,largerconferenceroom,functionroombusinessoffice,wecanusethefullairsysteminordertocarryoutthedehumidificationeffectivelyandmeettherequirementsofwind.Butfortheordinaryofficebecausetheareaisrelativelysmall,wecanusefancoilplusfreshairsystemmainlyonaccountofitssmallfootprint,lownoiseandeaseofcontrol..AccordingtothelocalcharacteristicsofZhengzhou,IselectedThedirect-firedlithiumbromideabsorptionchiller（hot）waterunit.Inaddition,Ialsomakeasimpledesignforanti-corrsion,heat,mufflerandshockabsorption.
KEYWORDS：
centralairconditioningsystem,coolingload,airconditioningscheme,directfiredLiBrabsorptionchiller
前言
自从空调设备的问世以来，空调技术得到了飞速的发展，随着人们生活水平的不断提高，人们对生活环境舒适度的要求也越来越高，同时空气调节的技术也不断提升。
二十一世纪的工作者需要一个更为舒适的环境，不但温度适宜而且要湿度适中，通风室内空气品质都符合人们满足的标准，要为室内工作人员营造一个舒适健康的办公环境，令人精神愉快，精力充沛工作效率得到提高，并且有益于身心健康。
本设计建筑为河南省地质工程公司办公楼，根据当地的情况与房间的布置，有针对性的采用空调方案，进行合理的设计，将会给建筑室内环境营造一种适宜，舒服的感觉，这样既有利于人体健康，又能提高工作效率，同时，将室内舒适条件维持在一个适宜的水平上，对降低建筑物能耗也具有重大意义。
本设计的空调方案采用了风机盘管空调系统和全空气系统兼用的形式。
新风加风机盘管系统是近20年来高层民用建筑采用最为普遍的一种空调系统形式，以适应建筑层高低的客观条件，并满足各房间独立调节的需要，它以投资少、布置灵活的特点，广泛应用于各种建筑中，设计、施工及运行管理方面十分成熟，深受业主信赖。
但是，它的缺点也是显而易见的:
风机盘管数量较多，导致维修、维护日常工作量激增;水管阀门的漏水，尤其是冷冻水管因保温未做好造成凝结水滴下将污染吊顶板，发生霉变;过度季节不能充分利用室外新风节约能耗;全年新风量固定不变，以满足最低的卫生标准所要求的最小新风量来设计的，因而空气品质较差。
针对我国室内空调存在品质差的要求，新风量采用及空气过滤装置的设计没有给予充分的重视。
全空气系统是完全由空气来担负房间的冷热负荷。
一个全空气系统通过输送的冷空气向房间提供冷热量，其空气的冷却、去湿处理全集中于空调机房内的空气处理机组，在房间内不再进行补充冷却，而对输送到房间内的空气的加热可在空调机房内完成，也可在房间内完成。
一个全空气系统可以为一个或者多个区服务，其具有以下优点：
有专门的过滤段，有较强的空气除湿能力；送风量大，换气充分，空气污染小；在初秋过渡季节课实现全新风运行，节约运行能耗；空调机组置于机房内，运转维修容易，能进行完全的空气过滤；产生的振动、噪声传播问题较少。
缺点：
占用机房。
本设计的冷热源采用了直燃式溴化锂双效冷（热）水机组。
此机组不仅可以在夏季提供冷源而且在冬季也可以提供热源，适合无集中市政供热的地区。
溴化锂冷（热）水机组具有加工简单，操作方便，可实现无级调节，运动部件少，噪声低，振动小，对臭氧成无破坏以及成本低，对热源品位要求不高，运行费用少等优点；热泵机组适合我国夏热冬冷地区具有环保节能，冷热联供，无需冷却水系统和供热锅炉等优点，在我国将发挥越来越重要的作用。
本设计是针对河南省地质工程公司的办公建筑，对它的大厅、集中办公区、办公室、会议室等的室内空气进行中央空调的系统的设计，使之符合风速、温度、湿度、及人的舒适性需要。
根据郑州市地区的气候条件及建筑物的性质、功能以及对室内空气环境的要求，要求我们运用所学的理论知识，且依据各种国家地区的建筑设计规范标准及相关手册，独立的完成并熟练掌握舒适性空调的设计及其运行管理。
设计思想应科学、新异、图纸绘制要规范化，设计过程中要注重培养解决工程实际问题的能力。
第一章原始资料
1.1建筑物概况
本设计为河南省地质工程公司办公楼空调工程设计，功能房间大致分为：
办公室、集中办公区、大厅、会议室等。
一层、二层和三层层高4.5m，其他层均为3.5m。
名称：
河南省地质工程公司办公楼空调工程设计
地点：
郑州
用途：
地下室为机房，一层为窗口式办公区、大厅等，二层为集中办公区，三层为集中办公区，四至十五层多为办公室，会议室。
建筑空调面积：
12120m2
1.2气象资料
整理的室外气象资料见表1-1和表1-2。
表1-1室外气象参数
地理位置
（郑州）
海拔
（m）
大气压力
（Kpa）
室外平均风速
（m/s）
室外计算相对湿度
北纬
东经
110.4
冬季
夏季
冬季
夏季
冬季空调
夏季空调
最热月月平均
34°14′
113°10′
101.55
98.91.
2.4
2.2
-7℃
35.6℃
80%
表1-2室外空气参数表
冬季
夏季
夏季空调室外计算湿球温度
空气调节
通风
采暖
空气调节
空调日平均
通风
27.4℃
-7℃
-3.2℃
-3.8℃
35.6℃
31.5℃
31℃
室内参数设计为：
夏季：
温度为26℃，相对湿度为60%
冬季：
温度为20℃，相对湿度为50%
1.3土建资料
围护结构（窗户、外门和天窗除外）传热阻，在全面采暖的情况下，应根据技术经济比较确定，且应该符合国家现行有关节能标准的规定。
对于部分围护结构如外墙和屋面的传热阻，要满足一下计算的最小的传热阻。
（1-1）
式中Ro·min——围护结构的最小传热阻（m2·℃/Ｗ）；
tn——冬季室内计算温度（℃），本设计取20℃；
tw——冬季围护结构室外计算温度，按文献[3]采用；
——冬季室内计算温度与维护结构内表面温度的允许温差（℃），按文献[14]采用；
α——围护结构温差修正系数，按文献[14]采用；
αn——围护结构内表面换热系数[w/（m2·℃）]，按文献[14]采用。
一、外墙的选取
外墙为普通砖外墙，属于Ⅱ类外墙其结构见表1-3。
表1-3外墙结构类型表
类型
壁厚δ（mm）
保温厚
（mm）
导热热阻（m2·K/W）
传热系数（W/m2·℃）
质量
（kg/m2）
热容量（kJ/（m2·K）
Ⅱ
240
——
0.95
0.9
534
478
外墙构造如下：
图1-1外墙构造示意图
注：
外墙颜色为浅色，吸收系数为Kρ=0.94
二、屋面的选取
所选屋面为普通Ⅳ型屋面，其结构参数见表1-4。
表1-4屋面结构类型表
壁厚（mm）
保温层
导热热阻（m2·K/W）
传热系数（W/m2·℃）
类型
材料
厚度l
35
水泥膨胀珍珠岩
50
0.98
0.87
Ⅳ
屋面构造如下图1-2：
图1-2屋面构造示
注：
屋面颜色为浅色，吸收系数Kρ=0.94
三、内墙的选取：
本设计内墙的型号与外墙相同。
四、楼板的选取
楼板的构造如下图1-3
图1-3楼板构造示意图
楼板为钢筋混凝土楼板，厚度为80mm；
面层厚度为20mm，内粉刷厚度为25mm；K=1.65（W/m2·℃）
五、窗、照明等设备的选取
（1）窗的系数根据αi和αo来决定，其中αi=8.7（W/m2·K），αo根据一下公式计算得
αo=3.5+5.6ν（1-2）
式中ν——室外平均风速，取2.2m/s
则，αo=15.82（W/m2·K）查文献[]得窗的传热系数为K=2.94（W/m2·K），所选材质为金属框双层活动百叶帘3mm厚普通窗。
（2）照明均采用明装荧光灯，镇流器装设在房间内，故镇流器消耗功率系数n1取1.2，灯罩隔热系数n2取1.0。
七、人员及照明等指标
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。
由于办公室属于极轻劳动，则成年男子在冬夏不同温度下的散热量和散湿量查文献得如表1-5，人员密度和照明见表1-6：
表1-5不同温度下成年男子散热量和散湿量表
体力活动性质
热湿量w
（g/h）
室内温度（℃）
20
26
极轻劳动
显热
90
60.5
潜热
47
73.3
全热
137
134
湿量
69
109
人员密度及照明密度如下表：
表1-6人员、照明参数表
房间
人员密度（m2/人）
照明密度（w/m2）
办公室
8
20
大厅
15
20
走廊
2
20
第二章负荷计算
2.1负荷计算
2.1.1夏季冷负荷计算
目前，在我国常用冷负荷系数法计算空调冷负荷。
冷负荷系数法是建立在传递函数法的基础上，是便于手算的一种简化计算方法。
夏季建筑围护结构的冷负荷是指由于室内外温差和太阳辐射作用，通过建筑维护结构传入室内的热量形成的冷负荷。
具体计算方法如下：
一、冷负荷计算方法
1、外墙和屋面逐时传热形成的冷负荷
在日射和室外气温综合作用下，外墙和屋面的逐时冷负荷可按下式计算
（2-1）
式中
——外墙屋面的逐时冷负荷，W；
A——外墙或者屋面的面积，m2；
——外墙或者屋面的传热系数，（W/m2·℃），可根据外墙和屋面的不同构造，在文献中查取。
——室内计算温度，℃；
——外墙或者屋面的逐时冷负荷计算温度，℃，其计算方法多样，计算过程也比较复杂，常用已有的计算结果，列表查取。
（1）由于文献中给出的各围护结构的冷负荷温度值都是以西安地区气象参数为依据计算出来的。
因此，对于不同的设计地点，应对
值修正为
+Δtd，见表2-1。
表2-1结构地点修正值表
城市
E
S
W
N
水平
郑州
0
0
0
0
0
（2）吸收系数修正如表2-2
表2-2吸收系数修正值Kρ表
颜色
外墙
屋面
浅色
0.94
0.88
中色
0.97
0.94
二、内围护结构冷负荷
当邻室为通风良好的非空调房间时，通过内墙和楼板的温差传热而产生的冷负荷可按公式（2-1）计算。
当邻室有一定的发热量时，通过空调房间隔墙、楼板、内窗、内门等内围护结构的温差传热而产生的冷负荷，可视作不随时间变化的稳定传热，按下式计算：
=KiAi（to.m+Δta-tR）（2-2）
式中Ki——内围护结构的传热系数，（W/m2·℃）；
Ai——内围护结构的面积，m2；
to.m——夏季空调室外计算日平均温度，℃；
Δta——附加温升，℃，可按表2-3选取
表2-3附加温升表
邻室散热量W/m2
Δta（℃）
邻室散热量W/m2
Δta（℃）
很少＜23
0～2、3
23～116
＞116
5
7
三、外玻璃窗逐时传热形成的冷负荷
在室内温差作用下，通过外玻璃窗传热形成的冷负荷可按下式公式计算
（2-3）
式中
——外玻璃窗的逐时冷负荷，W；
——窗口面积，m2；
——外玻璃窗的传热系数，（W/m2·℃），可由文献[2]附录2-7和附录2-8查的；
——外玻璃窗的冷负荷温度的逐时值，℃，可由文献[2]附录2-10查的。
注：
（1）对附录2-7、2-8中的
值要根据窗框等情况的不同加以修正，修正值cw可从文献[2]附录2-9中查的。
（2）对附录2-10中的值要进行地点修正，修正值Δtd可从附录2-11中查取。
四、透过玻璃窗的日射得热形成冷负荷的计算方法
（1）日射得热因数：
透过玻璃窗进入室内的日射得热分为两部分，即透过玻璃窗直接进入室内的太阳辐射热ql和窗玻璃吸收太阳辐射后传入室内的热量qa。
采用3mm厚的普通平板玻璃作为“标准玻璃”，在αi=8.7（W/m2·K）和αo=18.6（W/m2·K）的条件下，得出夏季通过这一“标准玻璃”的日射得热量ql和qa值，两者相加得：
Dj=ql+qa（2-4）
称Dj为日射得热因数。
（2）透过玻璃窗日射得热形成的逐时冷负荷
按下式计算：
（2-5）
式中
——窗口面积，m2；
——有效面积系数，由文献[2]附录2-15查的；
——窗玻璃冷负荷系数，无因次，由文献附录2-16～附录2-19查的；
五、照明散热形成的冷负荷
根据照明灯具的类型和安装方式不同，其逐时冷负荷计算公式分别为：
（2-6）
（2-7）
其中，（2-6）为白炽灯的计算公式，（2-7）为荧光灯的计算公式。
式中
——灯具散热形成的逐时冷负荷，W；
——照明灯具所需功率，Kw；
——镇流器消耗功率系数，当明装荧光灯的镇流器在空调房间内时，取1.2，当安装荧光灯镇流器装在顶棚内时，可取1.0；
——灯罩隔热系数，当荧光灯罩上部穿有小孔，可利用自然通风散热于顶棚内时，去0.5～0.6；而荧光灯罩无通风者取0.6～0.8；
——照明散热冷负荷系数，计算时应注意其值为从开灯时刻算起到注：
计算时刻的时间，可由文献[2]附录2-22查的。
六、人体散热形成的冷负荷[2]
1、人体显热散热引起的冷负荷计算公式为：
（2-8）
式中
——人体显热散热量形成的逐时冷负荷，W；
——不同室温和劳动性质成年男子显热散热量，W，见表1-5；
——室内全部人数；
——群集系数，取1；
——人体显热散热冷负荷系数，计算时应该注意其值为从人员进入房间时算起到计算时刻的时间，由文献[2]附录2-23差得。
2、人体潜热散热引起的冷负荷计算公式为：
（2-9）
式中
——人体潜热散热形成的冷负荷，
——不同室温和劳动性质成年男子潜热散热量，W，见表1-5；
、
——同式2-8。
2.1.2冬季热负荷计算
建筑物冬季采暖通风设计的热负荷在文献中明确规定应根据建筑物散失和获得的热量确定。
对于民用建筑，冬季热负荷包括两项：
围护结构的耗热量和由门窗缝渗入室内的冷空气耗热量。
对于生产车间还应包括由外面运入的冷物料及运输工具的耗热量，水分蒸发耗热量，并应考虑因为车间内设备散热、热物料散热的获得的热量。
一、围护结构耗热量
文献中所规定的“围护结构的耗热量”实质上是围护结构的温差传热量、加热由于外门短时间开启而侵入的冷空气的耗热量以及一部分太阳辐射热量的代数和。
为了简化计算，文献[14]规定，维护结构的耗热量包括基本耗热量和附加耗热量两部分。
按一下公式计算：
（2-10）
式中
——j部分围护结构的基本耗热量，W；
——j部分围护结构的表面积，m2；
——j部分围护结构的传热系数，（W/m2·℃）；
——冬季室内计算温度，（℃）；
——采暖室外计算温度，（℃）；
——围护结构的温差修正系数，由文献[2]表4.1.8-1得。
二、围护结构附加耗热量
1、朝向修正率
不同朝向的围护结构，受到的太阳辐射热量是不同的，同时不同的朝向，风的速度和频率也不同。
因此文献[14]规定对不同的垂直外围护结构进行修正。
其修正率见表2-4:
2、高度附加率
由于室内温度梯度的影响，往往使房间上部的传热量加大。
因此规定：
当民用建筑和工业企业辅助建筑的房间净高超过4m时，每增加1m，附加率为2%，但最大附加率不超过15%。
注意，高度附加率应加在基本耗热量和其他附加耗热量的总和上。
本建筑一～三层为4.5m，均附加2%。
表2-4朝向修正率表
朝向
修正率
北、东北、西北
0
东、西
-5%
东南、西南
-10%
南向
-15%
3、有空调的房间通常保持正压，因而在一般情况下，不计算门窗缝渗入室内的冷空气的耗热量。
对于有封窗习惯的地区，也可以不计算门窗缝隙的冷风渗入。
2.1.3湿负荷和新风负荷计算
一、湿负荷计算
湿负荷是指空调房间（或者区）的湿源（人体散湿、敞开水池表面散湿、地面积水、化学反应过程的散湿、食品或者其他物料的散湿、室外空气带入的湿量等）向室内的散湿量，也就是为维持室内含湿量恒定需从房间除去的湿量，本设计大楼为办公楼，湿负荷为人员散湿，不涉及食物和水池等散湿。
计算公式如下：
（2-11）
式中
——人体散湿量，kg/s；
——成年男子的小时散湿量，g/h，见表2-5；
、
——同式2-9。
二、新风负荷
空调系统中引入室外新鲜空气（简称新风）是保障良好室内空气品质的关键。
在夏季室外空气焓值和气温高于室内空气焓值和气温时，空调系统为处理新风势必要消耗冷量。
而冬季室外气温比室内气温低且含湿量也低时，空调系统为加热加湿新风势必要消耗能量。
据调查，空调工程中处理新风的能耗要占到总能耗的25%～30%，对于高级宾馆和办公建筑可高达40%。
可见，空调处理新风所消耗的能量是十分可观的。
所以在满足空气品质的前提下，尽量选用较小的新风量。
否则，空调制冷系统与设备的容量将增大。
目前，我国空调设计中对于新风量的确定，仍采用现行规范、设计手册中规定的原则。
1、夏季空调新风冷负荷按下式计算：
（2-12）
式中
——夏季新风冷负荷，kW；
——新风量，kg/s；
——室外空气的焓值，kJ/kg；
——室外空气的焓值，kJ/kg。
2、冬季空调新风热负荷按下式计算：
（2-13）
式中
——空调新风热负荷，kW；
——空气的定压比热，kJ/（kg·℃），取1.005kJ/（kg·℃）；
——冬季空调室外空气计算温度，℃；
——冬季空调室内空气计算过温度，℃。
2.2计算实例
一、夏季冷负荷计算实例
以602房间为典型房间进行计算：
1502办公室长8.5m，宽8m，人员为12人，办公时间为早8点到晚6点。
1、南外墙
由[2]附录2-4得Ⅱ型外墙冷负荷计算温度，将其逐时值及计算结果列入表2-5中。
按公式（2-1）计算。
表2-5南外墙冷负荷表
计算时刻τ
8:
00
9:
00
10:
00
11:
00
12:
00
13:
00
14:
00
15:
00
16:
00
17:
00
18:
00
△t（τ-ε）
7
7
6
6
6
6
6
6
7
8
9
K
0.9
0.9
0.9
0.9
0.9
0.9
0.9
0.9
0.9
0.9
0.9
F
14.7
14.7
14.7
14.7
14.7
14.7
14.7
14.7
14.7
14.7
14.7
CLQ（τ）
93
93
79
79
79
79
79
79
93
106
119
2、西外墙
由[2]附录2-4得Ⅱ型外墙冷负荷计算温度，将其逐时值及计算结果列入表2-6中。
按公式（2-1）计算。
表2-6西外墙冷负荷表
计算时刻τ
8:
00
9:
00
10:
00
11:
00
12:
00
13:
00
14:
00
15:
00
16:
00
17:
00
18:
00
△t（τ-ε）
10
9
9
8
8
7
7
7
8
8
9
K
0.9
0.9
0.9
0.9
0.9
0.9
0.9
0.9
0.9
0.9
0.9
F
5
5
5
5
5
5
5
5
5
5
5
CLQ（τ）
45
41
41
36
36
32
32
32
36
36
41
3、屋面
由[
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