完整西安市某办公楼空调设计.docx
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完整西安市某办公楼空调设计
一XX大学课程设计(论文)任务书
院(系):
建筑工程与力学学院基层教学单位:
建筑环境与设备工程
学号
XX
学生姓名
XX
专业(班级)
07建环2班
设计题目
西安市某办公楼空调设计
设
计
技
术
参
数
1.层高:
一层4。
2m二层3.5m2。
屋顶:
K=0.28W/(m2℃)
3。
外墙:
K=0。
35W/(m2℃)4。
内墙:
K=0.5W/(m2℃)
5。
外窗:
K=3。
07W/(m2℃)6.玻璃幕墙:
K=1。
8W/(m2℃)
6.照明:
荧光灯照明,室内设备无罩,冷指标为10—20W/m2
7.西安室外气象条件:
空调室外计算干球温度35.2℃,湿球温度26℃
设
计
要
求
1、说明书按燕山大学《课程设计说明书》规范撰写;
2、图纸有系统图。
平面图;
4、图纸用A3纸打印;
工
作
量
1、计算:
空调冷负荷的计算、水力计算;
2、选择:
风机盘管;
3、绘图:
采用CAD绘图;
工
作
计
划
第一天:
布置设计任务
第二~五天:
结合说明书编写绘制完成系统图
第六~九天:
结合说明书编写绘制完成平面图
参
考
资
料
1.赵荣义.《空气调节》,中国建筑工业出版社,1994
2.陆亚俊.《暖通空调》,中国建筑工业出版社,
3.陆耀庆.《实用供热空调设计手册》,中国建筑工业出版社,1993
4.何耀东何青。
《中央空调》,冶金工业出版社,1998
5.电子部十院主编。
《空气调节设计手册》,中国建筑工业出版社
6.尉迟斌.《实用制冷与空调工程手册》,机械工业出版社,2002
7.赵荣义。
《简明空调设计手册》,中国建筑工业出版社,2000
指导教师签字
基层教学单位主任签字
二设计题目与原始条件
2.1工程概述
工程为西安市某一办公楼,砖混结构共两层,第一层层高为4。
2m第二层3.2m。
建筑面积约2000m2。
底层为指挥中心,矛盾调处中心,爱心门诊,二层为办公室。
业主已给出建筑平面图,立面图和各个房间的功能,要求设计本办公楼夏季中央空调系统.
2。
2设计依据
2。
2.1设计任务书
《暖通空调》课程设计任务书
2。
2。
3设计规范及标准
(1)采暖通风与空气调节设计规范(GBJ50019-2003版)
(2)房屋建筑制图统一标准(GB/T50001-2001)
(3)采暖通风与空气调节制图标准(GBJ114-88)
2。
3设计范围
(1)中央空调系统选型,空气处理过程的确定。
(2)吊顶式空气处理器、风机盘管、送风口、回风口的选型,风管布置及水力计算。
(3)冷热源选择、水泵、膨胀水箱的选型及水系统设计。
(4)管路保温和消声减振设计
2。
4设计参数
2.4.1空调设计室外空气计算参数:
⑴.地理位置北纬—34°18′;经度108°56′;海拨396.9m;
⑵.大气压力冬季97870Pa;夏季95920Pa;
⑶.室外空气参数,见下表
室外空气参数表
序号
空气参数
数值
空气参数
数值
1
夏季空调室外计算干球温度tw
35.2℃
夏季空调室外计算湿球温度ts
26℃
2
夏季空调室外日平均温度twp
30.7℃
夏季通风室外计算温度
31℃
3
冬季空调室外计算干球温度
-8℃
冬季通风室外计算温度
-1℃
4
冬季室外计算相对湿度
74%
夏季室外计算相对湿度
65%
5
夏季室外平均风速
2.6m/s
冬季室外平均风速
3.8m/s
2。
4.2室内空气设计参数及有关指标见下表
室内设计参数表
类型季节
空调运行
时间
夏季
新风量(m3/人.h)
温度℃
湿度%
风速
指挥中心
8:
00–18:
00
26
55
0。
3
30
调处中心
8:
00–18:
00
26
55
0。
3
30
爱心门诊
8:
00–18:
00
26
55
0。
3
30
办事大厅
8:
00–18:
00
26
55
0.3
30
办公室1
8:
00–18:
00
26
55
0。
3
30
办公室2
8:
00–18:
00
26
55
0。
3
30
办公室3
8:
00–18:
00
26
55
0。
3
30
办公室5
8:
00–18:
00
26
55
0。
3
30
敞开大厅
8:
00–18:
00
26
55
0.3
30
2。
4.3其他
噪声声级不高于45dB;
空气中含尘量不大于0。
30mg/m³;
室内空气压力稍高于室外大气压。
三方案设计
一、二层大厅空间大,人员密集,冷负荷密度大,室内热湿比小。
选择一次回风的定风量单风道全空气系统.为节约能源和资投,只进行单参数的露点送风.其理由如下:
1)适用于室内负荷较大时;
2)与二次回风相比,处理流程简单,操作管理简单;
3)设备简单,最初投资少;
4)可以充分进行通风换气,室内卫生条件好;
因一、二层没有空调机房,所以一、二楼空调设备分别吊装在吊顶内,同时也可节省建筑有效使用面积。
(2)其余房间较小,各房间的使用时间也不同步,因此采用风机盘管+独立新风空调方式。
其优点如下:
1)布置灵活,可以和集中处理的新风系统联合使用,也可单独使用;
2)各房间互不干扰,可以独立的调节室温,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,不需要回风管道,节省建筑空间;
现对风机盘管+独立新风系统对空气的处理过程进行确定,新风处理到室内空气的焓值,不承担室内负荷。
而由风机盘管承担室内所有冷负荷。
四负荷计算
4。
1空调冷负荷计算方法
本设计采用冷负荷系数法冷负荷的计算。
4。
2相关参数的选取
围护结构参数见下表
围护结构参数表
结构类型
类型
传热系数
外墙
总厚度370mm〢型墙
0。
35
外窗
双层金属窗5mm普通玻璃
3.0
外门
双层5mm玻璃门
2.2
内墙
混凝土隔墙
总厚度240mm 〣型类墙
0。
5
屋顶
沥青膨胀珍珠岩
0.28
幕墙
普通low-e节能玻璃6CEF13—69S浅蓝色
1。
8
其它的冷负荷相关参数见下表
其它冷负荷相关参数表(四)
房间
名称
人员
照明
劳动强度
群集系数
类型
功率W/m2
办公室
极轻
0。
89
暗装荧光灯,灯罩有孔
18
大厅
极轻
0。
89
明装荧光灯,灯罩有孔
11
门诊
极轻
0.89
暗装荧光灯,灯罩有孔
18
指挥中心
极轻
0。
89
暗装荧光灯,灯罩有孔
18
注:
(1)室内保持正压,不考虑空气渗透引起的冷负荷。
(2)本设计由于内部房间的温差较小,不考虑内围护结构的传热。
4.3冷负荷的计算
4.3.1外墙和屋面瞬变传热引起的冷负荷
Qc(τ)=AK[(tc+td)kαkρ-tR]
式中:
Qc(τ)--—-——-外墙和屋面瞬变传热引起的逐时冷负荷,W;
A—-—---—外墙和屋面的面积,m2;
K—--—-——外墙和屋面的传热系数,W/(m2·℃);
tR—--—--—室内计算温度,℃;
tc-—---——外墙和屋面冷负荷计算温度的逐时值,℃;
由《暖通空调》附录2-4和附录2-5查取;
td-———--—地点修正值,由《暖通空调》附录2-6查取;
kα-—--—--吸收系数修正值;
kρ——-—-——外表面换热系数修正值;
4。
3.2内墙、地面引起的冷负荷
Qc(τ)=AiKi(to.m+Δtα—tR)
式中:
ki-—-——--内围护结构传热系数,W/(m2·℃);地面:
0。
47,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,℃;
Δtα——---—-附加温升.
注:
由于该内维护结构之间的温差较小,在此次的设计中没有计算该项负荷。
4.3。
3外玻璃窗瞬变传热引起的冷负荷
Qc(τ)=cwKwAw(tc(τ)+td-tR)
式中:
Qc(τ)——-—-——外玻璃窗瞬变传热引起的冷负荷,W;
Kw-——--—-外玻璃窗传热系数,W/(m2·℃),Kw=5.9W/(m2·℃)
Aw-———-—-窗口面积,m2;
tc(τ)--———-—外玻璃窗的冷负荷温度的逐时值,℃,
由《暖通空调》附录2-10查得;
cw——-—--—玻璃窗传热系数的修正值;
由《暖通空调》附录2-9查得,单层金属窗框cw=1。
0
td——--———地点修正值;
4.3。
4透过玻璃窗的日射得热引起的冷负荷
Qc(τ)=CαAwCsCiDjmaxCLQ
式中:
Cα--——-—-有效面积系数,由《暖通空调》附录2-15查得;
Aw—-———-—窗口面积,m2;
Cs--—--—-窗玻璃的遮阳系数,由《暖通空调》附录2-13查得;
Ci—-——-—-窗内遮阳设施的遮阳系数,由《暖通空调》附录2—14查得;
Djmax-—----—日射得热因数,由《暖通空调》附录2-12查得30纬度带的日射得热因数;
CLQ——--—-—窗玻璃冷负荷系数,无因次;
4.3.5照明散热形成的冷负荷
荧光灯Qc(τ)=1000n1n2NCLQ
式中:
Q--————-灯具散热形成的冷负荷,W;
N--———--照明灯具所需功率,W;
n1—--——-—镇流器消耗公率系数,明装荧光灯n1=1。
2;
n2--—---—灯罩隔热系数;n2=1。
0
CLQ---—-—-照明散热冷负荷系数,可有附录2—22查得;
注:
与由于客房、办公室的空调系统仅在有人时才运行,取CLQ=1.
4.3.6人体散热形成的冷负荷
人体显热散热形成的冷负荷
Qc(τ)=qsnφCLQ
式中:
qs-------不同室温和劳动性质成年男子显热散热量;
n——--——-室内全部人数;
φ-—---—-群集系数,由《暖通空调》表2—12查得;
CLQ—-——-——人体显热散热冷负荷系数,由《暖通空调》附录2—23查得;
人体潜热散热引起的冷负荷
Qc(τ)=qlnφ
式中:
ql-—--—-—不同室温和劳动性质成年男子潜热散热量,W;
n,φ——---—-同式5—6-1;
4。
3.7设备散热形成的冷负荷
办公室,指挥中心,调处中心,爱心门诊设备散热为13W/㎡,大厅设备散热量为5W/㎡公式。
4.4湿负荷的计算
人体散湿量可按下式计算:
mw1=0。
278nψg×10-3g/s
式中:
mw1—--——--人体散湿量,g/s;
;g--—-——-成年男子的小时散湿量,g/h;
n-----—-室内全部人数;
ψ——-—-—-群集系数;
4。
5新风负荷计算
4.5.1新风冷负荷
Qc.o=Mo(iw—in)
式中:
Qc.o-——-——-夏季新风冷负荷,KW;
Mo—---—--新风量,kg/s;
iw-—----—室外空气的焓值,kJ/kg;
in——---—-室内空气的焓值,kJ/kg;
4。
5。
2新风湿负荷
4。
6夏季空调计算结果汇总
根据以上各项计算公式,得到夏季空调冷湿负荷结果如下,详细计算请参考附录Ⅰ:
时间
8:
00
9:
00
10:
00
11:
00
12:
00
13:
00
14:
00
15:
00
16:
00
17:
00
18:
00
Q(KW)
21。
46
28。
80
27.59
25。
96
25.04
26。
44
28。
14
29。
41
30.18
29.94
28.46
最大值出现在下午四点。
五空调处理过程的计算
5。
1全空气系统设计计算
5。
1.1夏季送风状态点和送风量
空调系统送风状态和送风量的确定可在i-d图上进行,具体步骤如下:
1)在i—d图上找出室内状态点N,室外状态点W
2)根据计算出的室内冷负荷Q和湿负荷W求出根据计算出的室内冷负荷Q和湿负荷W求出
再过N点画出此过程线
3)采用最大温差送风即(露点送风),画出相对湿度90%等相对湿度线,该线与
线交于O点,O为送风状态点。
4)由
=
确定新风和回风的混合状态点c,连接c点和o点。
如图所示:
5.1.2以第2层大厅为例进行设计计算
1′热湿比
=
=34691kJ/kg
2′确定送风状态点
在i-d图上确定N点,in=55kJ/kg,dn=11。
54g/kg,过N点作ε=16333线,采用机器露点送风,确定送风状态点O,to=17。
6℃,io=46。
25kJ/kg,do=11。
26g/kg
3′计算送风量
送风量G=
=
=0.952kg/s(4112。
64m3/h)
新风量GW=270m3/h
4′确定新回风混合状态点
由
=
=
=10%可用作图法在NW线上确定c点,ic=56。
69Kj/kg。
5′求系统需要的冷量
Qo=G(ic—io)=0。
952×(56.69—46。
25)=9。
939kw
同理,可得一层大厅
送风状态点:
io′=45。
9kJ/kgtO=17.4℃
送风量:
G=0.793kg/s(7795。
273m3/h)
新风量:
300m3/h
新回风混合点:
ic=58.24kJ/kg
热湿比
=26719。
86kJ/kg
系统需要的冷量:
Qo=6.93kw
5。
2风机盘管加独立新风系统设计计算
考虑到卫生和能效,选择处理后的新风和风机盘管处理过的空气混合后送入室内的方案。
采用新风不负担室内负荷的方式,即将送入室内的新风处理到90%相对湿度的室内等焓点D(见焓湿图)。
空调系统送风状态和送风量的确定可在i—d图上进行,具体步骤如下:
⑴在i-d图上找出室内状态点N,室外状态点W
⑵根据计算出的室内冷负荷Q和湿负荷W求出
,取送风温差为8℃,送风状态点通过N点画出
线与φ=90℅线相交,即得送风点S
⑶根据in等焓线,由新风处理后的机器露点相对湿度定出D点
⑷根据N、S两点确定房间总风量
⑸根据新风比确定风机盘管处理风量及终状态
以办公室1为例进行设计计算。
1.确定N点,in=55kJ/kg,dn=11.54g/kg
2.确定送风点S
过N点画出
线与φ=90℅线相交,得送风点S
Ts=18℃,is=46.15kJ/kg,ds=11。
04g/kg
3.送风量G
按下式计算送风量G=
㎏/s
G=0.2314kg/s(694.2m3/h)
EP风量GF=G—GW=1788-120=574.2m3/h
4。
确定F点
iF=44.3tF=17。
5℃
六风机盘管﹑散流器﹑百叶的选择
6.1风机盘管的选择
根据风机盘管负荷Q=GF*(in-iF)=2.048KW,根据SINKO样本选用ECRN--300冷量2.2Kw,风量中档,为648m3/h,其它具体参数请参考样本。
故用风机盘管处理后的空气可满足室内要求,其它空调房间算法同上,
三层各个房间的送风状态及送风量和风机盘管选型列于下表:
风机盘管选型表
房间名称
房间内冷负荷(W)
送风点
风机盘管送风温度(℃)
风机盘管送风量(m3/h)
新风量
总送
风机盘管型号
焓(kJ/kg)
焓差(kJ/kg)
(m3/h)
风量(m3/h)
办公室2。
3.4
4461
51.27
7。
64
18.72
1609
178。
8
1788
ECRN—300
办公室5
9060
47.69
11。
22
15.7
1470
990
2460
ECRN—400
指挥中心
4461
51.27
7。
64
18.72
1609
178.8
1788
ECRN—300
调处中心
2129
51.11
7。
8
18。
71
752
84
836.3
ECRN—300
爱心门诊
4043
51.43
7.48
18.73
1490
166
1656.44
ECRN—600P
6。
2散流器选择
6。
2。
1全空气系统
按负荷计算各房间风量,确定风口数量及尺寸。
一层用圆形散流器顶送与活动百叶侧送混合送风,其余送风选择圆形形散流器,回风选择单层百叶回风口。
根据《空气调节设计手册》,采用散流器上送上回方式的空调房间,为了确保射流有必需的射程,并不产生较大的噪声,风口风速控制在3~4m/s之间,最大风速不得超过6m/s,回风百叶风口风速取4~5m/s。
卫生间不回风.按各房间负荷出现最大时刻选型,列于下表,按房间大小及形状布置风口(见图纸)。
全空气系统风口选型表
送风量(m3/h)
风口数
尺寸(mm)
出口风速m/s
一层大厅
2379
2散流器+2百叶
吼径200;300*500
4。
5;5.4
二层大厅
4112.64
7散流器
吼径200
4。
5
6。
2.2风机盘管加新风系统
选择圆形散流器作为送风口。
统计如下表
房间号
办1
办2。
3.4
办5
指挥
调处
门诊+慈善
送风量(m3/h)
694
621
1048
742.8
570
1392
送风口数(个)
2
2
4
2
2
6
送风口型(cm)
180
180
180
200
150
200
七风系统水力计算
7.1风管材料和形状的确定
对于民用舒适性空调,风管材料一般采用薄钢板涂漆或镀锌薄钢板,本设计采用镀锌薄钢板,该种材料做成的风管使用寿命长,摩擦阻力小,风道制作快速方便,通常可在工厂预制后送至工地,也可在施工现场临时制作。
风管的形状一般为圆形和矩形,圆形风管强度大,耗材量少,但占有效空间大,其弯头与三通需较长距离,矩形风管占由空间较小,易于布置、明装较美观的特点。
本设计采用矩形风管,而且矩形风管的高宽比控制在2。
5以下.
7。
2送、回风管的布置和管径确定
风管用镀锌钢板制作,用带玻璃布铝箔防潮层的离心玻璃棉板材(容量为48kg/m3)保温,保温层厚度δ=30mm.按房间的空间结构布置送回风管的走向(见图纸),并计算各管段的风量。
吊顶中留给空调的高度约为700mm.由于建筑空间的局限,回风管干管安置在送风干管下部。
根据室内允许噪声的要求,风管干管流速取5~6.5m/s,支管取3~4.5m/s来确定管径(具体尺寸见图纸).
7。
3送风系统的设计
本建筑因层高较高,所以可充分利用吊顶,在走廊的吊顶内可以放置新风机组,在房间的吊顶内放置风机盘管,实现上送风,在满足舒适性的前提下,又不影响室内美观,所以本设计中均采用上送上回方式。
选择、布置风口时,考虑了使得活动区处于回流区,以增强房间舒适度
7.4风管最不利点压力损失计算
绘制全空气系统最不利环路的轴测图,标出各段标号、长度、流量、管径(见附录).镀锌钢板粗糙度K取0。
15.列表计算压力损失,校核空调机组的余压值是否满足需要.
相关计算公式及依据如下:
单位长度沿程阻力由流速,管径,K查设计手册阻力线图;
沿程阻力=管段长度*单位长度沿程阻力;
局部阻力系数根据局部管件的形状查设计手册;
动压=流速^2*1。
13/2;
局部阻力=局部阻力系数*动压;
总阻力=沿程阻力+局部阻力。
现以二层左侧空调系统为例进行水力计算,计算结果如下表:
管段
流量
管径(cm)
长度(m)
ν(m/s)
R(Pa/m)
△Py(Pa)
ξ
动压(Pa)
△Pj(Pa)
管段阻力(Pa)
1——2
416.5
20*16
2
3.62
0.907
1。
814
1。
78
7.39
13。
15
14。
96
2—-3
833
20*20
3。
182
5。
78
1。
82
5。
79
0.64
18.91
12。
1
17。
89
3-—4
1666
32*25
3
5。
78
1。
206
3.619
0.64
18。
91
12。
1
15.72
4—-5
2499
40*32
9。
47
5.42
0.807
7。
643
0.89
16。
62
14。
79
22。
43
5—-6
5547
63*50
11.8
4。
89
0.39
4.602
0。
89
13。
52
12.03
16.63
6-—7
6645
63*50
2。
3
5。
86
0。
541
1.244
0.8
19.4
15.52
16。
76
软接头、消声箱等其它阻力
50
总阻力
154。
39
八水系统的计算
8.1水系统的设计
本设计采用两管制、闭式、一次泵定流量系统,各层水管异程布置。
8.2水系统阻力计算(鸿业计算)
九机组选择
9.1新风机组的选择
G—1。
5DF新风机组性能表
机组
额定风量m3
长×宽×高mm
制冷量Kw
水量T/h
水阻力Kpa
G-1.5DF
1500
830×1050×542
13.1
1。
3
4.6
9.2全空气机组的选择
机组
额定风量m3
长×宽×高mm
机组全压Pa
制冷量Kw
水量T/h
水阻力Kpa
一层大厅
G—03F
3000
1830×940×1920
300
16。
2
3.2
16.9
二层大厅
G-03F
3000
1830×940×1920
300
16。
2
3。
2
16.9
十设计总结
通过本次设计我学会了很多东西,首先是知识的串联能力不住,不能综合全面的考虑所学知识。
其次还学到了很多专业知识,如各房间的冷负荷计算方法,各种设备的合理布局以及管路布好后水力平衡的计算和调节方法,这对以后的工作有很大的帮助,尤其是管路连接好后的水力平衡和调节是难点,也是实际生活中最不容易满足的部分,要求我们足够的细心和耐心以及缜密的思维逻辑,来分析系统失调的原因。
设计中还存在许多不足之处,在老师的指导下一点一点改进,使图面驱于完善;各种管线的连接在平面图上要能反应出所有管线的连接情况,有时不能以实际看到的为准,空间布局要尽量的合理,使各管道井然有序,多而不乱;管道的选择在满足流量要求的前提下采用经济比摩阻;资用压力要有10%的富余量,同时也锻炼了小组之间的团结协作能力,为以后的工作积累了经历。
十一参考文献
[1]采暖通风与空气调节设计规范(GB50019-2003)北京:
中国计划出版社.2001
[2]陆亚俊,马最良,邹平华等。
暖通空调。
北京:
中国建筑
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