广州某综合办公楼中央空调系统设计资料.docx

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广州某综合办公楼中央空调系统设计资料

毕业论文

广州某综合办公楼中央空调系统设计

学号：

13935108

姓名：

张辉

班级：

制冷131

专业：

制冷与空调技术

系部：

机电技术学院

指导老师：

沈学明

完成时间2015年12月12日至2016年3月31日

内容摘要

本工程为广州市荔湾区周门北路40号工贸园2栋，地理条件优越。

共五层，一楼设有值班室、休息区、备用间、会议厅、办公室等，二楼设有办公室、接待室、仓库、活动室等，三四楼设有办公室、实验室、药品库、会议接待室等，五楼设有办公室、测试室等。

此次设计的主要内容包括：

1、根据自定的建筑物结构形式和本地区的气象条件，进行空调系统的设计。

2、进行空调房间热负荷计算。

3、进行主机、水泵、管道、末端等的选型计算。

4、进行地下埋管的选择计算。

5、对施工注意事项等进行小结。

本设计计算部分从整栋楼的冷负荷计算开始，为了能够对冷负荷有全面的认识，此次设计采用鸿业软件计算，从而得出合理的冷负荷。

根据建筑的地理、环境、负荷并且综合空气源热泵、水源热泵、地源热泵系统的比较和客户的要求，我们选定了地源热泵系统，来进行空调的设计。

根据房间的功能，全楼划分五个系统，主系统为地源热泵机组系统，其余为VRV机组系统。

通过计算，主系统总制冷量为359kW,制冷机组采用螺杆式地源热泵机组，型号SSD4000（D）H，制冷量为400KW,系统二：

主机选型要根据末端总制冷量，制冷量为9KW。

选择主机机组多联机机组，型号MDVH-V100W/N1-521（E1），制冷量为10KW系统三:

主机选型要根据末端总制冷量，制冷量为19KW。

选择主机机组多联机机组，型号MDV-252（8）W/D2SN1-890，制冷量为25.2KW。

系统四主机选型要根据末端总制冷量，制冷量为24KW。

选择主机机组多联机机组，型号MDV-252（8）W/D2SN1-890，制冷量为25.2KW系统五：

主机选型要根据末端总制冷量，制冷量为26KW。

选择主机机组多联机机组，型号MDV-280（10）W/D2SN1-890，制冷量为28KW。

这样设计高效节能，稳定可靠、无环境污染、一机多用、维护费用低、使用寿命长、节省空间、实现了水资源的循环利用。

在完成方案的确定后，运用鸿业软件进行绘制标准层空调系统平面图，水系统图，并进行水力计算，确定水管管路路径，得出最不利路径的阻力，结合冷负荷，送风量等选择相应的空调末端产品以及辅助设备。

在设计过程中，查找各种厂家产品型号，并遵循暖通空调设计相关的准则与法规，讨论本设计遇到的问题，并总结经验教训。

Abstract

TheprojectfortheLiwanDistrictCity,GuangzhouCity,NorthRoad,40,2,thetradeandIndustryPark,thefavorablegeographicalconditions.Atotaloffivefloors,thefirstfloorwithadutyroom,arestarea,spareroom,conferenceroom,office,etc.,twofloor,withoffices,receptionroom,warehouse,office,etc.,threeorfourfloor,withoffices,laboratories,medicine,conferencereceptionroom,etc.,fivefloor,office,testroom,etc..

Themaincontentsofthedesigninclude:

1,accordingtothestructureofthebuildingandthelocalareaoftheweatherconditions,airconditioningsystemdesign.2,airconditioningroomheatloadcalculation.3,tocarryoutthemainengine,waterpump,pipe,terminalandsoon.4,thechoiceofundergroundpipe.5,theconstructionofattentiontomatterssuchassummary.

Calculatedfromthecoolingloadofthewholebuildingtothedesign,inordertohaveacomprehensiveunderstandingofthedesignandcalculationofthecoolingload,sothatthecoolingloadofHongyesoftware,reasonable.

Accordingtotheconstructionofthegeography,environment,loadandintegratedairsourceheatpump,watersourceheatpump,groundsourceheatpumpsystemcomparisonandcustomerrequirements,weselectedthegroundsourceheatpumpsystem,tocarryoutthedesignofairconditioning.Accordingtothefunctionoftheroom,thewholebuildingisdividedintofivesystems,themainsystemisgroundsourceheatpumpsystem,andtheotheristheVRVsystem.Throughcalculation,themainsystemoftotalrefrigerationcapacityof359kW,refrigerationunitsusingscrewtypegroundsourceheatpumpunit,modelSSD4000（D）H,therefrigerationcapacityof400KW,systemtwo:

themainenginetypeselectionaccordingtotheendofthetotalcoolingcapacity,refrigerationcapacityof9KW.Selectthehostunit,themodelMDVH-V100W/N1-521（E1）,theamountofrefrigerationfor10KWsystemthree:

themainenginetypeselectionaccordingtotheendofthetotalrefrigerationcapacity,refrigerationcapacityof19KW.Selectthehostunit,themodelMDV-252（8）W/D2SN1-890,theamountof25.2KW.Systemfourmainengineselectionaccordingtotheendofthetotalcoolingcapacity,refrigerationcapacityof24KW.Selectthemainunit,themodelofMDV-252（8）W/D2SN1-890,theamountofrefrigerationfor25.2KWsystemfive:

themainenginetypeselectionaccordingtotheendofthetotalcoolingcapacity,refrigerationcapacityof26KW.Selectthehostunit,themodelMDV-280（10）W/D2SN1-890,theamountof28KW.Thisdesignisefficientandenergysaving,stableandreliable,noenvironmentalpollution,amulti-purpose,lowmaintenancecosts,longservicelife,savespace,toachievetherecyclingofwaterresources.

AtthecompletionoftheprogramisdeterminedafterdrawingstandardlayerofairconditioningsystemplanusingHongyesoftware,watersystem,andhydrauliccalculation,determinethewaterpipepath,drawthemostunfavorablepathofresistance,withthecoolingloadairsupplyselectthecorrespondingendoftheair-conditioningproductsandauxiliaryequipment.

Inthedesignprocess,tofindavarietyoffactoryproducts,andfollowtheHVACdesignguidelinesandregulations,discussthedesignoftheproblemsencountered,andsummarizetheexperienceandlessons.

前言

地热是一种可以不断循环再生的自然清洁能源。

虽然与传统的煤矿、石油、天然气等能源相比，它的应用还不是那么广泛，但是它犹如一个巨大的太阳能集热器，收集着地表上47%的太阳能，光每年收集的能量可供人类使用500年，因此在传统能源越用越少的今天，许多国家开始重视地热能的开发。

地源热泵中央空调系统是将不大于400米深的地表浅层热资源（地热）作为冷热源，利用地表水、地下水、地表土壤来进行冷热交换的供暖空调系统。

原理是：

冬季，系统把地源中的热量吸取，转移到室内，是室内温度升高；夏季，系统将室内的热量吸取，释放到地表水、地下水、地表土壤中。

它不受环境的限制，可以安置在任何区域，真正是无处不在；并且在运行的过程中不会产生任何污染，不会燃烧、没有排烟、没有废弃物，也不需要建设堆放废弃物的场地。

这种近乎无限可以再生的地表浅层资源，使得地源成为一种重要的自然清洁能源。

安装地源热泵还有几个好处。

第一点：

维护少。

地源热泵系统的运动部件比常规系统少，因此减少了维护。

第二点：

运行费用低。

地源热泵只需用一点电。

第三点：

可靠。

若安装得当，地源热泵系统可使用25年以上。

第四点：

改善环境。

地源热泵系统不会燃烧，因此不会产生任何有害气体，影响健康。

从污染物排放上，同空气源热泵相比而言，减少了40%以上，与电供暖系统比较，得出至少减少70%的结论，若是在加上其他节能排放措施，效果将更加明显。

在能量损耗上，地源热泵中央空调系统要比电供热系统节约60%以上的电能，比燃料供热系统节约50%以上的能量；运行费用更是普通空调的一半。

关键词：

地源热泵；中央空调；冷热源；节能

第一章 工程概述及设计参数

1.1 工程概述

本工程为广州市荔湾区周门北路40号工贸园2栋，地理条件优越。

共五层，一楼设有值班室、休息区、备用间、会议厅、办公室等，二楼设有办公室、接待室、仓库、活动室等，三四楼设有办公室、实验室、药品库、会议接待室等，五楼设有办公室、测试室等。

1.2 设计参数

1.2.1建筑地点

广州，北纬23°8'，东经113°17'，夏热冬暖地区，海拔41.7m。

1.2.2室外气象参数

夏季参数：

冬季参数：

夏季大气压：

100290Pa冬季大气压：

102070Pa

空调室外干球温度:

34.2℃冬季室外供暖计算干球温度：

8.2℃

通风室外干球温度：

32℃冬季通风计算温度：

10.3℃

空调室外湿球温度：

28℃冬季室外空调计算干球温度：

5.3℃

空调室外日平均温度：

31℃冬季室外空调计算相对湿度：

74%

通风室外相对湿度：

66%室外平均风速：

2.4m/s

室外平均风速：

1.5m/s

地表面温度：

地表面年平均温度：

24.6℃

地表面最冷月平均温度：

15.6℃

地表面最热平均温度：

31.4℃

1.2.3土建资料

本工程地处广州，为一幢五层建筑，主要功能是办公楼；建筑面积为3075㎡，空调面积约为2371.2㎡，建筑总高度为21m。

楼层高度约为3.5m。

墙体材料：

加气混凝土砌块

加气砼空心砌块墙（除管井为100厚外，其余均为200厚）

门为木框单层玻璃门，6mm普通玻璃（K=5.94W/㎡·℃）

窗为双层铝合金窗，5mm厚普通玻璃。

1.2.4设计依据

（1）《采暖通风与空气调节设计规范》（GB50019－2003）

（2）《通风与空调工程施工质量验收规范》（GB50243－2002）

（3）《暖通空调制图标准》（GB/T50114－2001）

（4）全国民用建筑工程时间技术措施《暖通空调·动力》（2003）

（5）《供热空调设计手册》

（6）《采暖通风设计手册》

1.2.5室内设计参数

夏季空调：

设计温度为27±2℃,相对湿度65%±5％，室内风速为0.25m/s。

冬季空调：

设计温度为18±2℃，相对湿度55%±5％，室内风速为0.20m/s。

1.2.6室内照明及人员密度估算指标

1．室内照明估算指标：

会议室30W/m2办公室20W/m2

活动室40W/m2套间20W/m2

休息区20W/m2

2．室内人员密度估算指标：

会议室0.4～0.5人/m2，办公室0.1～0.23人/m2

套间0.05～0.15人/m2，活动室0.1～0.3人/m2

1.2.7冷热源

冷源：

冷冻水供水温度为7℃，回水温度为12℃。

热源：

热水供水温度为55℃，回水为45℃。

1.2.8设计成果

1．设计说明书

2．设计计算书

3．设计图纸：

第二章负荷计算

通过鸿业软件计算：

图2.1鸿业软件计算示例截图

表2.1负荷计算表：

楼层

名称

房间个数

面积（㎡）

冷负荷（W）

冷负荷指标（W/㎡）

热负荷（W）

热负荷指标（W/㎡）

最终负荷（W）

一层

备用室西

1

34.72

4555

131

1927

56

4555

开票室

1

21.7

3022

139

1332

61

3022

值班室

1

21.7

3022

139

1332

61

3022

大厅

1

65.1

23162

356

14504

223

23162

备用室东

1

11.1

1756

158

618

56

1756

备餐间

1

30.3

8416

278

4823

159

8416

技术服务室

1

49

7840

160

2691

55

7840

展示接待室

1

49

7840

160

2691

55

7840

门市部

1

49

7840

160

2691

55

7840

主任办公室

1

24.5

4467

182

1371

56

4467

会议厅

1

115.5

25468

221

14106

122

25468

二层

活动室

1

41.3

10182

247

5856

142

10182

会议室

1

41.3

10193

247

5856

142

10193

财务办公室

1

40.12

6777

169

3431

86

6777

主管办公室

1

19.47

3269

168

1193

61

3269

采购

1

16.52

2833

172

1046

63

2833

董事长办公室

1

23.8

3988

168

1173

50

3988

接待室

2

23.1

2656

115

1261

55

2656

办公室

7

23.1

3881

168

1261

55

3881

办公区

1

41.3

6933

168

2296

56

6933

续上表2.1：

三层

办公室

3

41.3

6970

169

2340

57

6970

主任办公室

1

18.88

2822

149

1012

54

2822

会议接待室

1

35.4

9375

265

5227

148

9375

实验室西

1

72.1

23627

328

13805

192

23627

实验室

6

22.4

6898

308

3146

141

6898

实验室东

1

42

15770

376

8303

198

15770

四层

办公室

3

41.3

6970

169

2340

57

6970

主任办公室

1

18.88

2822

149

1012

54

2822

会议接待室

1

35.4

9375

265

5227

148

9375

实验室西

1

72.1

23627

328

13805

192

23627

实验室

6

22.4

6898

308

3146

141

6898

实验室东

1

42

15770

376

8303

198

15770

五层

办公室

4

20.65

3736

181

1680

81

3736

测试室1

1

61.95

21507

347

12246

198

21507

测试室2

1

35.4

11579

327

5227

148

11579

办公室1

1

24.5

4566

186

2170

89

4566

办公室2

5

24.5

4549

186

2017

82

4549

测试室3

1

140

46490

332

26795

191

46490

第三章空调方案的设计

3.1空调方案的选择

3.1.1冷热源的确定

地源热泵是一种中央空调工艺方式，既可供热又可制冷的高效节能空调系统。

利用水与地能，进行冷热交换来作为水源热泵的冷热源。

它可用的冷热源形式可分为：

地表水、地下水或地下浅层土壤地温，三种形式。

为了设计更加完美，我们对三种形式进行了一个比较：

（1）埋管式土壤源：

不受限制，国家鼓励、适用我国长江以北地区、不受影响,在建筑物周围垂直埋管即可、地下埋管可使用50年。

水平埋管：

优点：

室外施工费用相对较低

缺点：

室外占地面积较大

垂直埋管：

优点：

运行及维护费用低占地面积较小

冬季无需辅助热源不产生任何污染

节能效果明显

缺点：

初投资费用较高   

（2）地下水源：

受限制，审批严格、适用于我国长江以北地区、但长期抽水将会导致地面下沉，并且对井位的密度和井距都有严格的要求、地下水位的变化也会对取水量造成极大的影响，同时很多因素也会对水井的使用寿命造成影响。

优点：

运行及维护费用低室外施工费用较低

冬季无需辅助热源无需占地，受建筑周围环境影响小

不产生任何污染换热效率高，节能效果明显

缺点：

打井受政策限制系统易受地下水源状况影响

（3）地表水源：

受限制，需审批，要求地表水温冬季大于7 ℃，夏季小于30 ℃、取水量受地表水位的变化影响，输水管道的使用寿命比土壤源垂直埋管低得多。

优点：

运行及维护费用低无需占用土地

室外施工费用低冬季无需辅助热源

不产生任何污染

缺点：

需临近较大面积水域

系统效率低于其他方式

通过以上类型对比分析，埋管式地源热泵是最适合的，虽然其他二种类型也有其优点，但就软硬件条件来看，还是存在一定的不合理和不可执行性的。

因此选用埋管式地源热泵。

3.1.2地下换热器埋管形式的确定

（1）埋管方式

在地源热泵系统中，由于地下换热器根据埋管方式的不同，可分为水平与立式埋管两种形式。

水平埋管虽然施工简单，造价较低，但传热条件受到外界冬夏气候一定的影响，但缺点是占地面积大。

立式埋管具有占地少、工作性能稳定等优点，而且占地面积小、受外界的影响极小，恒温效果好；施工完毕后，需要的维护费用极少,用电量也很低，运行成本得到了大幅度降低。

所以我们采用垂直埋管系统。

（2）埋管形式

竖直式地热换热器的构造有多种。

大致有3种形式：

U型管、单管型、套管型。

单管型的使用范围会受水文地质条件的限制。

套管型的内、外管中流体冷热交换时存在能量的损失。

U型管应用最广泛，管径一般在50mm以下，埋管越深，换热性能越好，U型管中使用最普遍的是每个竖井中布置单U型管。

我们选择的是U型管。

3.1.3地下管道连接方式

地下热交换器中介质流动的回路形式有串联和并联两种。

地下热交换器串联系统管径较大，管道费用较高，并且长度压降特性限制了系统能力。

并联系统管径较小，管道费用较低，且经常布置成同程式，当每个并联环路之间流量平衡时，其换热量相同，其压降特性有利于提高系统能力。

因此，实际工程一般都采用并联同程式。

我们采用单U型管并联同程的形式。

3.1.4阀门安装

水系统的阀门可采用闸阀、止回阀、球阀，对于大管路可采用蝶阀，选用阀门时，应和系统的承压能力相适应，阀门型号应与连接管管径相同。

阀门的作用一为检修时关断用，一为调节用。

一般在下列地点设阀门：

（1）水泵的进口和出口；

（2）系统的总入口、总出口；各分支环路的入口和出口；

  （3）设备的供回水管。

3.2空调系统划分

办公楼主要有五个系统。

主系统为地源热泵机组系统，其余为VRV机组系统。

系统一：

一层：

开票室+值班室+技术服务室+门市部+主任办公室+大厅+备用室东西两间

两层：

活动室+财务办公室+主管办公室+采购室+董事长办公室+办公室（7）+办公区

三层：

办公室（3）+主任办公室+实验室西+实验室（6）+实验室东

四层：

办公室（3）+主任办公室+实验室西+实验室（6）+实验室东

五层：

办公室（4）+测试室1+测试室2+办公室1+办公室2（5）+测试室3