某科技创新办公楼空调系统设计毕业设计论文.docx

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某科技创新办公楼空调系统设计毕业设计论文

青岛农业大学

毕业论文（设计）

题目：

某科技创新办公楼空调系统设计

姓名：

学院：

专业：

班级：

学号：

指导教师：

毕业设计独创性声明

该毕业设计是我个人在陈明东导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。

文中除了特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或其他机构已经发表或撰写过的研究成果。

其他同志对本研究的启发和所做的贡献均已在论文中作了明确的声明并表示了谢意。

作者签名：

某

日期：

毕业设计使用授权声明

本人完全了解青岛农业大学有关保留、使用毕业设计的规定，即：

学校有权保留送交毕业设计的复印件，允许被查阅和借阅；学校可以公布全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存该毕业设计。

保密的毕业设计（论文）在解密后遵守此规定。

作者签名：

日期：

导师签名：

日期：

某科技创新办公楼空调系统设计

建筑环境与设备工程专业某

指导教师陈明东

摘要：

该次毕业设计是关于对位于中国某一栋科技创新办公楼的空调通风系统的设计。

某作为国家一线大市，公共建筑尤其是中央办公区的办公楼对其室内空调通风及水管系统要求颇高。

建筑居住环境的舒适度和健康性成为现代城市建筑是否合格的重要指标。

当然在对空调系统进行设计还需一一考虑到建筑物所在地点，电力供应情况，能源分布，以及空调系统设计规范等诸多要求。

本次设计是由暖通空调专业性很强的陈明东导师带领我进行设计完成的。

所设计的某科技创新办公楼占地面积1775平方米，共有五层。

每层均分布着规则整齐的办公室及相关会议室等工作房间。

设计期间要仔细考虑，针对某的气象条件，该办公楼的用途和结构等特点要求，对各个房间和空间里面的温度湿度以及空气流速等进行调节和控制。

按照最新的建筑相关规范，选择最符合的参数进行最初的设计规划，得出准确的室内状态参数包括室内所需新风量，送风量，冷负荷，湿负荷，计算出FCU冷量从而对每个房间进行风机盘管的选择和铺设水管水路。

进而设计计算，更新原图，之后逐步进行改进，对不太满足要求的地方在此修改以达到设计要求，进而满足该办公楼对所入内工作人员的要求需要。

关键词：

空调系统设计，风机盘管，空调风系统，空调水系统，设备选型，管路铺设，送排风，供回水等。

ABSTRACT

ThisgraduationdesignisaboutascientificandtechnologicalinnovationofShanghaiofficeislocatedinChina'sairconditioningandventilationsystemdesign.Shanghaiasalineforthecountry,publicbuildings,especiallyinthecentraldistrictofficebuildingforitshighindoorairconditioningventilationandplumbingsystemrequirements.Buildingcomfortandhealthlivingenvironmentbecomeanimportantindexofmodernurbanarchitectureisqualified.Ofcourseontheairconditioningsystemdesignstillneedtoconsiderthebuildinglocation,electricitysupplyanddistributionofenergy,andairconditioningsystemdesignspecificationsandotherrequirements.

Thisdesignisdesignedbyveryprofessionalming-dongChenteacherledmetodo.DesignedbyShanghaiscienceandtechnologyinnovationbuildingcoversanareaof1775squaremeters,atotaloffivelayers.Eachlayerarescatteredandrelevantrulesofofficeconferenceroomandsoonworkroom.thepurposeandstructurefeatureofthebuildingrequirements,toeachroomandspacetemperaturehumidityandairvelocityandsooncarriesontheadjustmentandcontrol.Accordingtothelatestconstructionrelatedstandard,choosethemostconformtotheparametersoftheinitialdesignplan,giveagoodindicationofindoorrequiredstateparametersincludethenewairvolume,andcalculatetheFCUcoldquantitytoeachroomfortheselectionoffancoilunitsandlayingpipewaterway.inturn,designcalculation,updatetheoriginalimage,inareasnotmeettherequirementsinthismodificationtomeetthedesignrequirements,tosatisfytheofficebuildingoftheinsideneedstaffrequirements.

Keywords:

airconditioningsystemdesign,fancoilunits,airconditioningwindsystem,air-conditioningwatersystem,equipmentselection,pipelaying,exhaust,forreturn,etc.

第一章前言

1.1工程概述

本工程为某科技创新办公楼，其建筑面积为5067平方米。

共有地上5层，1-4层层高为3.5米，顶层第五层高为4.5米。

建筑高度为18.5米。

办公楼内办公室排布规整匀称，另有会议室，少量设备室房间。

其中一层到四层结构布局基本相同，第五层房间较少，工程量不大。

整体结构较为简单。

1.2冬夏季室内外设计参数

本科及办公楼位于某，地处于属于亚热带季风气候区。

其室内基本设计参数如下：

房间名称

室内参数

新风量

室内允许噪声

夏季

冬季

℃

%

℃

%

门厅

27-29

≤65

13-20

10-15

≤50

值班室

26-28

≤65

20-22

25

≤50

办公室

26-28

≤65

20-22

25

≤45

接待室

26-28

≤65

20-22

25

≤45

会议室

25-28

≤65

20-22

25-30

≤45

休息室

25-28

≤65

20-22

25-30

≤45

本次设计中该上海办公楼夏季设计温度办公室为26度，新风量为人均30m³/h.p。

围护结构的热工性能：

上海属于夏热冬冷地区，外墙（包括非透明幕墙）传热系数≤1.0，本设计中需要参考设计总说明书和《公共建筑节能设计规范》，得到的如下参数：

1.外墙传热系数为0.58W/（㎡.k）

玻璃窗传热系数为2.06W/（㎡.k）

2.室内设备的传热系数：

普通办公室传热系数为20W/（㎡.k），走廊为0。

3.办公人员的工作时间为7.00-18.00

4.人均占有面积：

普通办公室4㎡/人，高级办公室8㎡/人。

1.3设计目标范围和设计所遵循原则：

该生根据本次设计的公共建筑的使用情况，同时综合考虑建筑特点，用户需求和外界环境等各方面要求，依据国家暖通设计规范，设计出一套合理详尽的空调系统设计方案，旨在营造一个健康舒适，安全大方的办公环境。

该工程空调系统设计主要包括以下几个内容：

（1）办公楼每层个房间负荷以及所需新风量要求；

（2）各空调房间的空调系统设计；（3）新风机的选择设计安放。

（4）各层风管水管选择与铺设设计等；

设计所遵循的原则：

本次毕业设计须满足国家及相关行业领域有关规范﹑规定的要求以及甲方的要求，利用国内外进步的空调技术及技术设备，创建健康舒适的室内空气品质及环境。

第二章负荷计算

2.1房间的冷负荷构成有如下几部分：

1.通过围护结构传入室内的热量

2.透过窗进入室内的热量

3.人体散热量

4.照明散热量

5.设备散热量

6.其他室内散热量

2.2设计房间负荷及房间参数选取实例

由于有关负荷计算的具体计算公式在《暖通空调规范》以及相关专业书籍可轻易查询参照，学生在此不再一一赘述。

下面我以本次设计中具体房间1002的办公室为例具体说明下负荷计算和房间参数选取的方式：

该房间1002，是一间房间面积为54.7㎡的普通办公室。

其中北外墙面积为30.8㎡，北外墙传热系数为0.54（w/㎡*K），北外墙上外窗总面积为17.6㎡，其传热系数为2.6（w/㎡*K）。

该房间南靠走廊，而走廊不设空调通风处理因此需要添加内墙负荷进行负荷计算。

南内墙面积为30.8㎡，南内墙传热系数为1.86（W/㎡*k）。

西内墙紧接办公室1001的东内墙，因此其负荷传热等可以忽略不算，同样东内墙与房间1003的办公室洗内墙相连均也不计，人员密度取4㎡/人，新风量为30m2/人，单位照明功率为20W/m2，单位面积设备功率为11W/m2v，人员逐时在室率，设备以及照明逐时使用率都按照实用供热空调设计手册第二版相关规定设定。

群集系数为0.92.劳动强度为静坐。

根据上述所给的房间参数进行逐时计算该1002的房间负荷参数，如下表所示：

1002[办公室]*2

房间参数

面积

54.7m2

高度

3.5m

室内温度

26.0℃

相对湿度

55%

人体

13人

照明

602W

设备

710W

新风

390.00m3/h

人体

显热

14.5

14.5

566.7

603.1

624.9

639.4

646.7

661.2

全热

539.8

539.8

1092

1128.4

1150.2

1164.7

1171.9

1186.5

湿负荷

0.79

0.79

0.79

0.79

0.79

0.79

0.79

0.79

照明

负荷值

34.7

34.7

387

410.1

427.4

439

456.3

467.9

设备

负荷值

5.1

5.1

26.4

37.5

46

52

56.2

60.5

新风

显热

971.4

971.4

971.4

971.4

971.4

971.4

971.4

971.4

全热

4276.3

4276.3

4276.3

4276.3

4276.3

4276.3

4276.3

4276.3

湿负荷

4.56

4.56

4.56

4.56

4.56

4.56

4.56

4.56

北外墙

基本信息

长

8.80m

高（宽）

3.50m

面积

8.8*3.5-17.6m2

传热系数

0.54（W/㎡·K）

负荷值

10.7

8.8

8.8

9.5

12

15.2

19.1

24.2

北外窗_嵌

基本信息

长

8.80m

高（宽）

2.00m

面积

8.8*2m2

传热系数

2.600（W/㎡·K）

负荷值

757.5

987.1

1302

1537.6

1657.5

1718.9

1638.2

1451.8

南内墙

基本信息

长

8.80m

高（宽）

3.50m

面积

3.5*8.8-3.1m2

传热系数

1.86（W/㎡·K）

负荷值

380.6

380.6

380.6

380.6

380.6

380.6

380.6

380.6

南内门_嵌

基本信息

长

1.58m

高（宽）

2.00m

面积

2.1*1.5m2

传热系数

6.500（W/㎡·K）

负荷值

151.5

151.5

151.5

151.5

151.5

151.5

151.5

151.5

1002[办公室]小计

冷负荷（W）

1879.9

2107.6

3348.4

3655.1

3825.2

3921.8

3873.9

3722.9

新风冷负荷（W）

4276.3

4276.3

4276.3

4276.3

4276.3

4276.3

4276.3

4276.3

总冷负荷（W）

6156.2

6383.9

7624.7

7931.4

8101.5

8198.1

8150.2

7999.2

湿负荷（kg/h）

0.79

0.79

0.79

0.79

0.79

0.79

0.79

0.79

新风湿负荷（kg/h）

4.56

4.56

4.56

4.56

4.56

4.56

4.56

4.56

总湿负荷（kg/h）

5.35

5.35

5.35

5.35

5.35

5.35

5.35

5.35

冷指标（W/m2）

34.4

38.5

61.2

66.8

69.9

71.7

70.8

68.1

新风冷指标（W/m2）

78.2

78.2

78.2

78.2

78.2

78.2

78.2

78.2

总冷指标（W/m2）

112.5

116.7

139.4

145

148.1

149.9

149

146.2

总湿指标（kg/hm2）

0.1

0.1

0.1

0.1

0.1

0.1

0.1

0.1

根据每个房间的具体参数和具体分析，通过庞大的计算和统计，得出工程负荷最大值时刻在下午2点，即14时。

下学生以办公楼2层为例，将该点各房间的总冷负荷，新风冷负荷，总湿负荷，总冷指标，新风冷指标，总湿指标，新风量，房间最大负荷汇总得出负荷计算书。

具体如下：

楼层

房间

房间面积

工程负荷最大值时刻（14点）的各项负荷值

房间最大负荷

总冷负荷

新风冷负荷

总湿负荷

新风湿负荷

总冷指标

新风冷指标

总湿指标

新风量

m2

W

W

kg/h

kg/h

W/m2

W/m2

kg/hm2

m3/h

W

2层

2001[大办公室]

76.3

8896.1

4934.2

6.17

5.3

116.6

64.7

0.08

450

8896.07

2002[办公室]*4

54.7

8150.2

4276.3

5.35

4.6

149

78.2

0.1

390

8198.12

2003[办公室]

67.3

10407.5

5263.1

6.58

5.6

154.6

78.2

0.1

480

10466.33

2004[小会议室]

55.6

8131.2

3603.2

4.4

3.6

146.2

64.8

0.08

390

8167.06

2005[文印室]

22.7

3380.7

1644.7

2.06

1.8

148.9

72.5

0.09

150

3393.67

2006[大办公室]

126

9076.3

4605.2

6.18

4.9

72

36.5

0.05

420

9276.68

2007[办公室]*3

74.5

6893.6

3947.3

5.3

4.2

92.5

53

0.07

360

7022.49

2008[办公室]

123.9

8766.7

4385.9

5.89

4.7

70.8

35.4

0.05

400

8956.5

2009[传达室]

21.5

2849.7

1644.7

2.06

1.8

132.5

76.5

0.1

150

2914.67

2010[办公室]

75.3

5405.6

2631.6

3.53

2.8

71.8

34.9

0.05

240

5524.97

2011[办公室]

56.9

5732.6

3070.2

4.12

3.3

100.7

54

0.07

280

5820.42

此表只是一层楼层一个房间的具体参数，根据此表，得到所需新风送风量以及FCU冷量进而确定各房间所需的风机盘管才能继续后面的设计。

可见负荷计算这部分是基础也是根基，需要认真去做。

第三章3.空调系统的分类及选择

3.1.1按空气处理设备的设置情况分类

集中式空调系统，如单风道系统，双风道系统，定风量系统及变风量系统。

半集中式空调系统，如风机盘管+新风系统，诱导器系统，冷辐射板+新风系统及水源热泵空调系统，分散式空调系统。

3.1.2按负担室内空调负荷所用介质种类不同分类

1.全空气系统，如一二次回风空调系统；

2.全水系统；

3.空气-水系统；

4.冷剂系统等

3.1.3按空调系统处理的空气来源分

1.封闭式系统；

2.直流式系统；

3.混合式系统；

3.1.4按空气流量是否变化分类

1.定风量系统；

2.变风量系统；

3.1.5空调系统方案的选择

空调系统的设计方案的选择取决于很多因素，所以在设计计算的时候，应该密切综合考虑到建筑，结构，环境等诸多因素。

要全面了解建筑物所在地的状态参数等特点。

本次设计时某某科技创新办公楼，其中房间类型主要是办公室，另外有极少的会议室，设备室等。

现就此种情况的空调系统方式进行选择，宜采用空气-水系统，风机盘管新风攻击方式单设新风系统，独立供给室内。

3.2空调系统方案所涉及设备的选择

1.新风机

新风机是一种对空气进行净化处理的设备，它能够使室内的空气产生循环，一方面把室内污浊的空气排出室外，另一方面把室外新鲜的空气经过相关处理过滤等措施后，再次输入到室内，让房间里充满新鲜的空气，新风机通过自主的送风和引风，使室内空气实现对流，从而最大效率的进行室内空气置换，保证进入室内的空气的清洁卫生。

新风机主要分为排风式新风机和送风式新风机两种类型，本次设计主要针对该办公楼输送新风进行对房间空气品质进行调节，满足人体需要的舒适感和健康需求，因此本次设计新风机我采用送风式新风机房。

选择型号要根据设备风量、风压选用时以不小于设计值为原则；根据房间用途、面积、内部人员数量等因素确定合适新风量，每人所需新风量，原则上，一台新风机负责一层楼面所需新风量。

新风机的新风口按照安排新风机的位置进行布置。

本次设计办公楼内没有新风机房，因此我选择直接在墙上安置新风机开洞取外界新风，进行处理后输送各用户房间。

新风口应设在室外较为清洁的地点，进风口处室外空气有害物的含量不应大于室内作业地点最高容许浓度的30%。

通风机进风口增加向下弯头，或设置百叶窗，以防止雨水进入侵蚀风机。

本次设计我将每层楼分成2部分送风，选取2个新风机分别输送新风到每个房间。

2.风机盘管

风机盘管由热交换器，水管，过滤器，风扇，接水盘，排气阀，支架等组成，其工作原理是机组内不断的再循环所在房间的空气，使空气通过冷水或者热水盘管后被冷却（加热），以保持房间温度的恒定。

通常，新风通过新风机组处理后送入室内，以满足空调房间新风量的需要。

本次风机盘管的选型，我根据通过计算出的该办公楼的冷负荷计算书，得到冷负荷与湿负荷，进而通过计算得到每个房间所需送风量及FCU冷量。

按照兼顾fcu制冷量和送风量的要求确定各个房间风机盘管的型号。

下面图标为选择风机盘管时所参考的指标和相应规格：

规格

额定风量（m3/h）

额定供冷量（W）

额定供热量（W）

FP-34

340

1800

2700

FP-51

510

2700

4050

FP-68

680

3600

5400

FP-85

850

4500

6750

FP-102

1020

5400

8100

FP-136

1360

7200

10800

FP-170

1700

9000

13500

FP-204

2040

10800

16200

FP-238

2380

12600

18900

风机盘管选型依据表

3.风口

本次设计房间均采用顶送风方式，各个办公室房间中回风口我选用的为圆形风口，新风口和送风口均为方形风口。

该办公楼房间新风口的布置我遵循靠近送风口的要求，尽量满足均匀分布于房间中心，有助于新风进来能有效地散布于房间整体。

风口的选择要根据风量的多少还有后口风速同时兼顾多方面的因素选择合适的尺寸和型号。

下面我以2层办公楼西半区为例，简要说明下我的风口布置和相关设计安排：

次楼层新风机位于西头接墙出，新风从西外墙外引入，供给2层西半区的8个办公室。

以2002办公室为例，该房间面积为54.7㎡，所需新风量为390m³/h，我采用2台新风量为195m³/h的风口的散流器顶送。

其中每台规格为：

长160mm，宽160mm高100mm，标高为3m，喉口风速为2.69。

其他房间按照以上条件均匀布置风口。

下图为该办公楼2层部分新风系统平面图的简图：

第四章.空调系统设计中管径确定与风管阻力计算

本次设计学生采用空调系统方式的是空气-水系统方式，因此需进行空气-水系统风管水力计算，而空气-水系统中风管只有新风管，所以进行水力计算即可，宜采用假定流速法。

我根据相关资料包括《暖通空调设计手册》，《公共建筑设计规范》等确定风管干管流速在6-8m/s为宜，支管在2-5m/s，另外还需考虑带相关阻力，噪声。

风量大小以及管材规格等要求综合确定选取。

下面我已该办公楼3层为例输出计算表如下：

表1分支1最不利路径水力计算表

最不利阻力（Pa）

151

编号

G（m^3/h）

L（m）

形状

D/W（mm）

H（mm）

υ（m/s）

ΔPy（Pa）

ΔPj（Pa）

ΔP（Pa）

1

3320

6.79

矩形

500

320

5.76

6.61

18.09