某综合楼中央空调设计毕业设计全文_YU

摘要

本设计为XX某综合楼空调系统工程设计，共五层，建筑总面积3087.96㎡，空调面积为。通过计算，系统总的制冷量为233.2KW,制冷机组采用活塞式空冷制冷机一台，型号（WRAT）1202，制冷量为277.4kw,根据房间的功能，全楼采用一次回风系统和风机盘管加独立新风系统，特别是风机盘管加独立新风系统的新风处理到室内状态点的等含线上，直接送到室内，不承担室内负荷。

为了提高水力稳定性，使流量均匀分配，水系统管路采用膨胀水箱补水和定压。同时，在相应的计算过程中，根据设计的过程及计算结果运用CAD绘制标准层空调系统平面图，水系统图，风系统图。通过本次设计是室内环境得到改善，达到了设计要求。

关键词：中央空调系统；活塞式制冷机；风机盘管；新风系统

Abstract

This design is about the ccntral air conditioning system engineering that locates in shenyang. There arc five floors and one floor

underground. The gross floor area is about 3087.96 m2, and the air conditioning area is

about 6730 m2 The cold duty is 233.2kW, TO: choose 1screw chilled water units,

and the models arc（WRAT） Their maximal burning of natural 1

gas arc 277.4kW

when refrigerating; According to different functions, adopting the common form of

dealing air, that is fan-coil unit systems with once air return. Especially, the fresh air

of fan-profile and fresh air system is processed to the point whose heatcontent is the

same to the appear an cc point of the room, and it doesn't hear the load of the room.

In order to raise the watcrpowcr stability, making the even distribution of volume

of flow, the system uses the water tank expanding to supply water and the pressure

was stabilized. At the same time, in proccss of calculating, we draw the standard floor

air-condition system drawing, and the water pipe system, the air-condition room as

well as refrigerator house drawing. The designing make the environment of indoor

improved. Has achieved the design requirement.

Key Words: central air conditioning system; screw chillcd 2

water units; tan-coil;fresh air system 3

目录

引言 (1)

第一章文献综述 (2)

1.1 前言 (2)

1.2 空调的起源 (2)

1.3 设计空调的意义 (3)

1.4 国内外空调应用现状 (3)

1.4.1 国内空调行业现状 (4)

1.4.2 国外空调的现状 (5)

第二章系统设计及参数的选定 (6)

2.1 设计规范及标准 (6)

2.2 建筑资料 (6)

第三章空调热湿负荷的计算 (8)

3.1 冷负荷理论依据 (8)

3.1.1 房间冷负荷的构成 (8)

3.1.2 房间湿负荷的构成 (8)

3.1.3 主要计算公式 (8)

3.2 新风量的确定 (12)

3.2.1 精确计算法 (12)

3.2.2 估算法 (13)

3.3 空调负荷计算举例 (13)

1

第四章空调方案的确定 (16)

4.1 办公楼空调的特点 (16)

4.1.1 建筑特点 (16)

4.1.2 使用特点 (16)

4.2 空调水系统的选取 (16)

4.3 空调风系统的选取 (18)

4.3.1 空调系统的划分原则 (18)

4.3.2 方案比较 (18)

4.4 空调系统选择 (20)

4.5 新风系统 (20)

第五章确定送风状态点及送风量 (20)

5.1 送风量计算原理 (20)

5.2 冷负荷和风量汇总表 (20)

第六章空调风系统的设计与布置 (23)

6.1 风口的设计与布置 (23)

6.2 散流器设计的例子 (23)

6.3封口的布置 (26)

6.4风管的布置及附件 (26)

6.5 系统风管道水力计算的举例 (27)

第七章空调水系统的设计与布置 (33)

7.1 冷冻水管的水力计算原理 (33)

2

7.2 空调水系统的设计原则 (33)

7.3水系统水力计算举例 (33)

7.4 冷凝水的管路设计 (37)

7.5 设计三层楼管道的设计数据 (37)

第八章设备选型 (40)

8.1 风机盘管的选择 (40)

8.2 制冷机组的选择 (42)

8.3 引风机的选择 (42)

8.4 水泵的选择 (42)

第九章管道保温与系统消声、减震设计 (43)

9.1 保温材料的选择 (43)

9.2 空调系统的消声 (43)

9.3 空调系统的隔振 (43)

9.4 空调系统的防火排烟 (44)

第十章空调系统的控制和调节 (44)

10.1 活塞式空冷机组 (44)

10.2 风机盘管系统 (44)

10.3 泵进出口设备 (44)

结论 (45)

致谢 (46)

参考文献 (47)

3

引言

随着现代科学技术的发展和我国市场经济的大发展，各地都在兴建高标准的办公楼。办公楼的建筑水准和设备水准是一个国家现代化程度和技术水平的标志，而其空调方式应能适应办公楼的功能需求，因此搞好办公楼的空调设计是至关重要的。在各类建筑物中，大量采用先进设备和相应配套设备而成的中央空调系统已成为现代化建筑技术的重要标志之一，是现代化建筑创造舒适、高效的环境工作和生活环境所不可或缺的重要基础设施。

在现代办公楼中，通过采用舒适性空气调节系统，保证了办公人员在工作学习时的舒适性感觉。具体而言，我们研究、设计的目的除了满足室内空气温度、湿度和速度方面的要求外，更重要的是满足其舒适性的要求。

第一章文献综述

1.1 前言

目前，随着我国经济的组不增长居住条件的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，对中央空调的节能、舒适、健康更加关注，综合楼建筑为人们出行提供方便，为给人们创造一个空气清新、温馨舒适的理想环境，必须搞好综合楼建筑空调设计。

1.2 空调的起源

在超过一千年前，波斯已发明一种古式的空气调节系统，利用装置于屋顶的风杆，以外面的自然风穿过凉水并吹入室内，令室内的人感到凉快。

19世纪，英国科学家及发明家麦可·法拉第，发现压缩及液化某种气体可以将空气冷冻，此现象出现在液化氨气蒸发时，当时其意念仍流于理论化。

1842年，佛罗里达州医生约翰·哥里以压所落成的新大楼设有中央空调。一名新泽西州的工程师协助设计此崭新的空气调节系统，并把技术由纺织厂迁移至商业大厦，他被认为是令工作环境变得凉快的先驱之一。

1902年后期，首个现代化，电力推动的空气调节系统由韦利士·夏维兰·加利亚(1876年-1950年)发明。其设计与Wolff的设计分别在于并非只控制气温，亦控制空气的湿度以提高纽约布克林一间印刷厂的制作过程质素。此技术提供了低热度及湿度的环境，令纸张面积及油墨的排列更准确。其后，加利亚的技术开始用于在工作间以提升生产效率，开利工程公司亦在1915年成立以应付激增的需求。在逐渐发展下，空气调节开始用于提升在家居及汽车的舒适度。住宅空调系统的销量到1950年代才真正起飞。建于1906年，位于北爱尔兰贝尔法斯特的皇家维多利亚医院，在建筑工程学上具有特别意义，被称为世界首座设有空气调节的大厦。

1906年，美国北卡罗莱纳州夏洛特的Stuart W. Cramer正找寻方法增加其南方纺织厂的空气湿度。Cramer把技术命名为空气调节，并在同年将其用于专利申请中，作为水调节的代替品。水调节当时是一个著名的程序，令纺织品的生产较容易。他

把水汽与通风系统结合以“调节”及转变工厂里的空气，控制纺织厂中极重要的空气湿度。韦利士·加利亚使用此名称，并把它放进其1907年创办的公司名称：“美国加利亚空气调节公司”。

最初的空调、电冰箱使用氨、氯甲烷之类的有毒气体。这类气体泄露后会酿成重大事故。Thomas Midgley, Jr.在1928年发明了氯氟碳气体，并将其命名为氟利昂。这种制冷剂对人类安全得多，但是对大气臭氧层有害。氟利昂是杜邦公司CFC、HCFC或HFC类冷冻剂的商标，其中每一类冷冻剂名称还包括一个数字，以表示其成分的分子组成(例如R-11, R-12, R-22, R-134)。其中，在直接蒸发式适度冷却产品领域应用最广的R-22 HCFC制冷剂将于2010年起停止用于新生产的设备中，并于2020年彻底停止使用。R-11和R-12在美国已经停产。作为替代品，一些对臭氧层无害的制冷剂已投入使用，包括商品名为“Puron”的制冷剂R-410A。

空调工程师们通常把空气调节的应用大致分为“舒适性应用”和“工艺过程性应用。”

1.3 设计空调的意义

时代在变，科技在发展，在全球化驱使的21世纪，随着人民生活水平的不断提高，购买力逐渐增强，商业建筑、娱乐场所、居民区都在朝着多元方向发展。

建筑业在持续稳定的向前发展，和前几年的建筑业相比，现在的发展商将眼光放得更远，他们追求的不再是容积率和如何将成本降得更低。而是考虑以人为本开发质量高，舒适度高的商用建筑和居民区。商业建筑不断的增多，以及人们对室内空气的温湿度、洁净度和空气质量越来越重视。又由于能源的紧缺，节能问题也成为关注的重点。因此迫切的需要为商业建筑安装、配备节能、健康、舒适的中央空调系统来满足人民对高生活水平的追求。

1.4 国内外空调应用现状

一般而言，中央空调是一种主要应用于大型楼宇的空调系统型式。近年来，中央空调在住宅中的应用也日益广泛。相对于传统的分散式家用空调型式而言，家用小型中央空调具有节能、舒适、容量调节方便、噪声低、振动小等突出的优点。美国和日本在家用小型中央空调上的研究开展得较早，技术上也较成熟。从二十世纪

九十年代中后期开始，我国也开始了对家用小型中央空调的研究，在工程上也开始有应用的实例。系统型式，美国和日本的发展。下面就国内及美、日中央空调发展现状加以分析。

1.4.1 国内空调行业应用现状

中国的空调生产开始于20世纪70年代，受益于改革开放以来国内经济的持续高速增长，空调行业也呈现飞跃式的发展。国内空调企业的生产模式已从当初的单纯引进和仿制转变为通过自身培养形成强大的自主研发能力，国内的空调产品无论是在品种规格、技术含量，还是在产品性能、产品质量水平等方面均取得长足的进步与发展，与国际先进水平的差距不断缩小。

与美国和日本选择的家用小型中央空调发展道路不同，我国的家用小型中央空调主要发展的是冷/热水机组的型式，目前其产量占我国家用小型中央空调总量的70%以上。此外也有风管式系统，但其数量比冷/热水机组少得多，VRV系统的数量就更少。之所以会出现目前这种格局，有如下几个方面的原因：

(1)冷/热水机组的室外主机实际上就是一个风冷热泵装置，室内末端是风机盘管。而目前我国的风冷热泵技术经过多年的探索和研究，已经基本成熟。而在风机盘管技术上我国目前已经处于世界领先水平。因此我国发展冷/热水机组有技术上的保证。

(2)冷/热水机组不需要占用太多建筑层高，在住宅内布置较为方便，且施工简单，安装费用低。而风管式系统的设置需与建筑结构相配合，占用建筑空间大，且施工不方便。对于VRV系统，目前国内在此领域的技术尚不成熟，还存在流量控制问题、管道材质问题、现场焊接问题、管道施工问题等需进一步研究和完善的方面。且VRV 系统的初投资太高，限制了它的推广。

(3)从舒适性的角度考虑，风管式系统由于调风/调温的问题解决得不好，无法同时满足多个空调房间不同的空调负荷需求。而冷/热水机组则可以很方便地进行各房间的独立控制和调节，同时也能达到节能的目的。

从以上的分析可以看出，决定我国家用小型中央空调发展现状的主要因素是技术上的考虑，这也是一种新型产品在其发展的初期阶段所具有的必然特征。

1.4.2 国外空调的应用现状

（1）美国中央空调的现状

美国的中央空调普及率较高，其技术路线主要走的是"风系统"的道路，即该国的户式中央空调的系统型式以风管式系统为主，典型品牌有：约克、特灵、瑞姆、吉姆、天普、英特森。

美国是世界第一经济大国，人民的生活水准较高，对居住环境的舒适度和健康度要求较高，这就促进了中央空调使用在美国的迅速发展与扩大。

美国的别墅型住宅具有宽敞、高大的特点，通常由中、高收入的家庭居住。由于其层高较大，具有足够的建筑空间布置风道。因此在美国，风管式系统在家用小型中央空调中所占的比重较重。同时，由于美国的居民对空调舒适性的要求较高，因此在设计空调时多采用有新风的风管式空调系统。

美国的中、低层收入的居民多居住在公寓型住宅。其家用空调的形式多以窗式空调器为主。也有采用小区供冷/热水的，一般不使用家用小型中央空调。

（2）日本中央空调的现状

日本中央空调技术路线与美国以风管式系统为主的特点不同，日本的家用空调系统走的是一条"氟系统"为主的发展道路，从窗式空调器到定速分体式空调器，再到变频分体式空调器。同样，日本的户式中央空调也以制冷剂式，即VRV系统（包括一拖多）为主，典型品牌有大金，东芝、日立等。

日本国土面积小而人口众多，人口密度非常大，其住宅多属于高密度住宅，建筑结构较为紧凑，一般层高均较低，不适合于布置需要占用较大空间的风管式空调系统。而且日本是一个国内资源匮乏的国家，其能源消耗主要依赖于从国外进口，因此该国家非常强调节能。家用空调作为能源消耗大户，其节能技术的开发尤其受到重视。VRV系统的安装非常规范，标准化的管配件齐全，施工费用低。以上这些因素决定了日本户式中央空调的型式以VRV系统为主。而且，世界制冷剂式空调市场的60%被日本占有，在设备开发和控制技术上日本都处于世界最前沿。

（3）国内外空调联合发展的新纪元

由此可见，随着全球经济的迅速发展，随着人们生活水平的提高，传统空调己经不能满足多居室家庭的温度调节要求，这就需要更先进，更节能，更优化空调的高端产品走向全世界，这就需要全球的共同努力。随着国内外中央空调市场竞争的日益激烈，行业企业单体力量就显得较为薄弱，资金不足、技术落后的现状使单个企业很难形成规模经济与国际型企业相抗衡，而网络经济时代的新竞争法则要求行业内主要竞争对手在具有共同价值实现环节中，更多的是以合作方式共享资源(而不是以竞争方式争夺资源)。因此，新经济时代的中央空调企业将寻求联合协作的发展道路。这样，一方面可以集中众多同类企业的研发优势和人才优势，在空调产品的经营开发、设计、工艺等方面赢得整合资源优势和比较优势，实现优势互补，达到规模经济；另一方面，通过企业间的联合发展，行业企业可以最大限度地降低内耗，全面调整自身的经营方针和政策，提高品牌的竞争能力和市场占有能力。从而实现中央空调在全世界的协调、健康、持续、快速的发展。

第二章系统设计及参数的选定

2.1 设计规范及标准

1. 采暖通风与空气调节设计规范（GB50019-2003）

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）

2.2 建筑资料

本建筑是XX的一幢地上五层高的综合楼（带有地下室），其中包括休息室、办公室、大会议室、小会议室及健身房等。本建筑的占地面积为630.91㎡，总建筑面积为3087.96㎡，建筑高度为16.8m，其中一层高为3.9m，其余层高为3m。

本设计只考虑夏季制冷，不考虑冬季制热。通过空调方案的优缺点及适用场合的比较，结合本工程的实际情况及实际设计需要，本设计采用风机盘管加独立新风半集中式空调系统，并在此基础上进行风、水系统及冷水机房的设置。厕所厕所设置排风扇，保持厕所的相对负压，通过其他房间渗透补充厕所风量，再通过厕所风机排出，使厕所异味不能扩散至其他房间。正压控制的问题，为防止外部空气流如空调房间，设定保持室内5~10Pa正压，送风量大于排风量时，室内将保持正压。

该建筑物的相关资料：

1）屋面

保温材料为聚苯板，重量不小于20Kg/㎡，厚度为70㎜。

2）外墙

200㎜厚的（外贴50厚聚苯保温）加气混凝土外墙。

3）外窗

塑钢6+12 空气+6中空玻璃窗。

4）人员

人员数的确定是根据不同房间使用功能及使用单位不同的要求确定的，本设计的人员数选定是根据尉迟斌主编的《实用制冷与空调设计手册》估算的

5）照明、设备

由建筑电气专业提供，照明设备为暗装荧光灯，镇流器设置在顶棚内，荧光灯罩无通风孔，功率为30W/m 2

，设备负荷为40W/m 2

。 6）空调使用时间

办公楼空调每天使用10小时，即8：00~12：00、14：00~18：00、19：00~21：00。 7）动力与能源资料

水源：该建筑的东、南两侧均有市政给水管线，水源较充足，水质较硬。 电源：有380V 和220V 电源，用电容量能够满足要求。 热源：该楼无热源需选用锅炉满足冬季供热及全年热水供应。 气象资料

2.2 气象参数

表2-1 室外气象参数表

表2-2 室外计算（干球）温度（。

C ） 冬季 夏季 夏季空气调节 室外计算湿球 温度（。

C ）

采暖

空气调节

最 低 日平均

通风

通风

空气调节

空气调节 日平均

计 算 日较差

-19

-22

-24.9

-12

28

31.4

27.2

8.1

25.4

其他参数

新风量选取按不同分房间的用途选取（最小新风量）： 办公室：25m3/hp

地理位置 大气压力hPa

北纬 东经 海拔（米） 冬季 夏季 41。

46，

123。

26，

41.6

1020.8

1007.7

休息室：40m3/hp

健身房：60m3/hp

噪声声级不高于40Db;

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。

第三章空调热湿负荷的计算

3.1 冷负荷理论依据

3.1.1 房间冷负荷的构成

1）空调调节的夏季的热量，应根据下列各式确定：

2）通过维护结构传入室内的热量；

3）透过外窗进入室内的太阳辐射热量；

4）人体散热量；

5）照明散热量；

6）设备、器具、管道及其他热源的散热量；

7）食品或物料的散热量；

8）其它室内散热量

3.1.2 房间湿负荷的构成

1）人体散湿量；

2）其它室内散失量

3.1.3 主要计算公式

冷负荷系数法，计算某建筑物空调冷负荷，可按照条件查出相应的冷负荷温度与冷负荷系数，用稳定传热公式形式即可算出维护结构传入热量所形成的冷负荷和日照的热形成的冷负荷。

1. 外墙和屋顶瞬变传热引起的冷负荷[5]

在日射和室外气温综合作用下，外墙和屋面瞬变传热引起的逐时冷负荷可按下式计算：

CL=F·K·(t ln-t n)

式中 LQ1——外墙和屋顶传热形成的的逐时冷负荷，W；

F——外墙和屋面的传热面积，m2；

K——外墙和屋面的传热系数，W/（m2·℃），可根据外墙和屋面的不同构造，查取：

t n——室内计算温度，℃；

t ln——外墙和屋面冷负荷计算温度的逐时值，℃，根据外墙和屋面的不同类型分别查取。

2 .外玻璃窗温差传热引起的逐时冷负荷

在室内外温差的作用下，玻璃窗瞬变传热形成的冷负荷可按下式计算：

CL=F·K·（tl-tn）

式中 F——外玻璃窗面积，㎡；

K——玻璃的传热系数，W/（㎡·k）;

本设计塑钢6+12空气+6中空玻璃窗K=2.47W/（㎡·k）；

tl——玻璃窗的冷负荷逐时值，℃；

t n——室内设计温度，℃。

不同地点对t1按下式修正：

t,1′=t1+t d

式中 t d——地区修正系数，℃。

空调房间与邻室的夏季温差大于3℃时，按下列计算通过隔墙、楼板等内维护结构传热形成的冷负荷：

CL=KF(tls-tn)

3. 透过玻璃窗的日射得热引起的冷负荷

透过玻璃窗进入室内的日射得热形成的逐时冷负荷按下式计算：

LQ4=F·C z·D max

.j·C LQ

式中 F——玻璃窗的净面积，是窗口面积乘以有效面积系数C a，本设计单层钢窗

C a=0.85；

C z——玻璃窗的综合遮挡系数C z=C s·C n;

其中，C s——玻璃窗的遮挡系数；

C n——窗内遮阳设施的遮阳系数；

D max

.j——日射得热因数的最大值，W/㎡；

C LQ——冷负荷系数。

4. 设备散热形成的冷负荷

设备和用具显热形成的冷负荷按下式计算：

LQ=Q·C LQ

式中 Q——设备和用具的实际显热散热量，W；

C LQ——设备和用具显热散热冷负荷系数。根据这些设备和用具开始使用后的小时数及从开始使用时间算起到计算冷负荷的小时数、以及有罩和无罩情况不同而定。

设备和用具的实际显热散热热量按下式计算

电动设备

当工艺设备及其电动机都放在室内时：

Q=1000n1n2n3N/η

当只有工艺设备在室内，而电动机不在室内时：

Q=1000n1n2n3N

当工艺设备不在室内，而只有电动机在室内时：

Q=1000n1n2n3

N η

η-

1

式中 N——电动设备的安装功率，KW；

η——电动机效率，可由产品样本查得；

n1——利用系数，是电动机最大实效功率与安装功率之比，一般可取0.7～

0.9可用以反映安装功率程度；

n2——电动机负荷系数，定义为电动机每小时平均实耗功率与机器设计时最大实耗功率之比；

n3——同时使用系数，定义为室内电动机同时使用的安装功率与总安装功率之比，一般取0.5～0.8。

电热设备散热量

对于无保温密闭罩的电热设备，按下式计算：

Q=1000n1n2n3n4N

式中 n4——考虑排风带走热量的系数，一般取0.5；

其他符号意义同前。

电子设备散热量

计算公式为Q=1000n1n2n3N，其中系数n2的值根据使用情况而定，对已给出实测的实好功率值的电子计算机可取1.0。一般仪表取0.5～0.9。

5. 照明散热形成的冷负荷

《查空调设计手册》可知不同分房间的照明设备所需的冷负荷有所不同，办公室的冷负荷为每平方米30W，健身房的冷负荷为每平方米20W，休息室的冷负荷为每平方米30W.再根据每个房间的占地面积计算出每个房间照明设备的冷负荷值。

6. 人体散热形成的冷负荷

人体散热引起的冷负荷计算式为：

LQ6=q s·n·n′·C LQ

式中 q s——不同室温和劳动性质成年男子显热散热量，W；

n——室内全部人数；

n′——群集系数；

C LQ——人体显热散热冷负荷系数。

7. 人体散失负荷

人体散湿量[7]可按下式计算：

D=n ·n ′·w ·103

-, 式中 D ——人体散湿量，kg/h;

n ′——群集系数，办公楼的群集系数为0.93；

w ——成年男子的小时散热量，kg/（h ·p ）；26℃时极轻劳动成年男子的小时散热量为0.109 kg/（h ·p ），静坐时散热量为0.068 kg/（h ·p ），重度劳动时散热量为0.408 kg/（h ·p ） 新风冷负荷

Q=3600)

(1.2w o h h v n -?? 式中 Q ——新风冷负荷；

n ——计算时刻空调房间的人数; v ——计算时刻空调房间内的新风标准； h0——室内空气的焓值； hw ——室外空气的焓值。

3.2 新风量的确定

3.2.1 精确计算法

对空调房间送新风的目的在于创造一个较清洁的室内环境，一般空调系统中新风量的确定要遵守以下三条原则： 1. 满足人员卫生的要求

在人员长期停留的空调房间，由于人们呼出二氧化碳气体的增加，会逐渐破坏室内空气的成分，给人体带来不良的影响。因此在空调系统的送风量中，必须通入含二氧化碳少的室外新风稀释室内空气的二氧化碳的含量，使之符合卫生标准的要求。 保证空调房间正压的要求

一般情况下室内都要求保持5-10pa 的正压，目的是防止外界环境空气渗入空调房间，干扰室内温度，湿度或破坏室内的洁净度。使空调房间内保持一定的正压值，通常是采用增加一部分新风的方法，使室内空气高于外界压力，然后再让部分多余