哈尔滨望江集团办公楼空调系统工程设计 说明书

摘要

本设计为哈尔滨望江集团办公楼空调系统工程设计。哈尔滨望江集团办公楼属中小型办公建筑，本建筑总建筑面积4138m2，空调面积2833m2。地下一层，地上八层，建筑高度33.9m。全楼冷负荷为191千瓦，全楼采用水冷机组进行集中供给空调方式。

此设计中的建筑主要房间为办公室，大多面积较小，且各房间互不连通，应使所选空调系统能够实现对各个房间的独立控制，综合考虑各方面因素，确定选用风机盘管加新风系统。在房间内布置吊顶的风机盘管，采用暗装的形式。将该集中系统设为风机盘管加独立新风系统，新风机组从室外引入新风处理到室内空气焓值，不承担室内负荷。风机盘管承担室内全部冷负荷及部分的新风湿负荷。风机盘管加独立新风系统由百叶风口下送和侧送。水系统采用闭式双管同程式，冷水泵三台，两用一备；冷却水泵选三台，两用一备。

在冷负荷计算的基础上完成主机和风机盘管的选型，并通过风量、水量的计算确定风管路和水管路的规格，并校核最不利环路的阻力和压头用以确定新风机和水泵。

依据相关的空调设计手册所提供的参数，进一步完成新风机组、水泵、热水机组等的选型，从而将其反应在图纸上，最终完成整个空调系统设计。

关键词：风机盘管加独立新风系统；负荷；管路设计；制冷机组：冷水机组

Abstract

The design for the Harbin Wangjiang Design Group office building air conditioning system. Harbin Wangjiang Group is a small and medium-sized office building office buildings, the total floor area of building is 4138m2, air-conditioned area is 2833m2. There are eight floor of the building, building height is 33.9m. Cooling load for the entire floor, 191 kilowatts, the whole floor using Central Cooling Chillers to focus on the way .

This design of the main room of the building for office, most of them is very small, and the rooms are not connected, the selected air-conditioning system should be able to achieve independent control of each room, considering the various factors to determine the selection of fan-coil plus fresh air system. Arrangement in the room ceiling fan coil units, using the dark form of equipment. Set the focus on fan-coil system, plus an independent air system, fresh air from the outdoor unit to deal with the introduction of a new wind to the indoor air enthalpy value, do not bear the load of indoor. All bear the indoor fan-coil cooling load and part of its new rheumatoid load. Fan-coil plus an independent air system sent by the Venetian and the under side air delivery. Closed water system with a dual-track program, three cold-water pump, dual-use a prepared; cooling pumps three elections, one prepared by dual-use.

In the cooling load calculation based on the completion of the selection of host and fan coil units, and air volume, the calculation of water, the wind pipe and water pipes to determine the specifications of the road and check the resistance to the most disadvantaged and the loop to determine the pressure head new fans and pumps.

Based on the relevant manuals provided by air-conditioning design parameters, and further completion of the new air units, water pumps, hot water units, such as the selection, which will be reflected in their drawings, the final design of the entire air-conditioning system

Key words:PAU+FCU systems; load; pipeline design; refrigeration machine；Chillers

目录

摘要 ................................................................... I Abstract ................................................................ II 目录 .................................................................. III 1 设计依据 .. (1)

1.1 设计任务书 (1)

1.2 建筑平面图和剖面图 (1)

1.3 国家主要规范和行业标准： (1)

1.4 哈尔滨市设计计算参数： (1)

1.4.1 室外计算参数 (1)

1.4.2 室内计算参数 (1)

1.4.3 其他设计参数 (1)

1.5 建筑围护结构的热工性能 (2)

1.5.1 外墙 (2)

1.5.2 内墙 (3)

1.5.3 屋面 (4)

1.5.4 外门 (4)

1.5.5 外窗 (4)

1.6 设计范围： (5)

1.7 设计原则： (5)

2 负荷计算 (6)

2.1 空调冷负荷的计算 (6)

2.1.1 外墙冷负荷与屋面冷负荷： (6)

2.1.2 玻璃窗瞬变传热引起的冷负荷： (6)

2.1.3 透过玻璃窗进入的日射得热引起的冷负荷： (7)

2.1.4 照明散热引起的冷负荷： (7)

2.1.5 人员散热引起的冷负荷： (7)

2.2 调热负荷的计算： (12)

2.3 空调湿负荷的计算： (14)

3 系统选择 (15)

3.1 冷热源选择： (15)

3.1.1 选择冷热源系统的基本原则： (15)

3.1.2 冷热源系统方案的比较 (15)

3.1.3 冷热源系统方案的确定 (16)

3.2 空调系统的选择 (16)

3.2.1 空调系统设计的基本原则 (16)

3.2.2 空调系统方案的比较 (17)

3.3 空调系统方案的确定： (18)

4 新风负荷的计算 (19)

4.1 新风量的确定 (19)

4.2 空调新风冷负荷的计算： (19)

5 空气处理设备的选择 (21)

5.1 风机盘管的选择： (21)

5.1.1 风机盘管处理过程 (21)

5.1.2 风机盘管的选取 (22)

5.1.3 风机盘管的布置 (23)

5.2 新风机组的选择： (23)

5.2.1 新风机组的计算： (24)

5.2.2 新风机组的型号及布置： (24)

6 气流组织 (25)

6.1 气流组织分布 (25)

6.2 风口布置 (26)

6.3 风口选择计算 (26)

7 风系统水力计算 (27)

7.1 风管水力计算方法 (27)

7.2 风管水力计算过程 (27)

7.3 风管的布置及附件： (28)

8 空调水系统设计及水利计算 (30)

8.1 空调水系统的设计 (30)

8.1.1 空调水系统的设计原则 (30)

8.1.2 空调水系统方案的确定 (30)

8.2 冷水系统的水力计算 (30)

8.3 冷凝水管道设计 (32)

8.3.1 设计原则： (32)

8.3.2 管径确定 (32)

8.4 水系统安装要求 (32)

9 制冷机房设备的选择计算 (34)

9.1 冷水机组选型计算： (34)

9.2 冷却塔的设计计算： (34)

9.3 循环水泵的选择： (34)

9.3.1 冷冻水泵的设计计算 (35)

9.3.2 冷却水泵的设计计算： (35)

9.4 集分水器的设计计算： (35)

9.5 水处理设备的选择计算 (36)

9.6 阀门安装： (36)

10 管道保温与防腐 (37)

10.1 管道保温 (37)

10.1.1 保温目的 (37)

10.1.2 保温材料的选用 (37)

10.1.3 保温厚度 (37)

10.1.4 保温经济厚度 (38)

10.2 管道防腐 (38)

11 消声减震设计 (39)

11.1 消声设计 (39)

11.1.1 管道系统消声设计的步骤： (39)

11.1.2 消声器使用过程中应当注意的几个问题： (39)

11.2 减震设计 (39)

结束语 (40)

参考文献 (41)

致谢 (42)

1 设计依据

1.1 设计任务书

1.2 建筑平面图和剖面图

1.3 国家主要规范和行业标准：

⑴、《采暖通风与空气调节设计规范》 GB50019－2003；

⑵、《高层民用建筑设计防火规范》 GB50045－95；

⑶、《公共建筑节能设计标准》 GB50189－2005；

⑷、《建筑设计防火规范》GB50016－2006；

1.4 哈尔滨市设计计算参数：

1.4.1 室外计算参数

表1.1 哈尔滨室外气象参数

1.4.2 室内计算参数

表1.2 各空调房间室内计算参数

1.4.3 其他设计参数

注：本设计中人员密度、照明功率密度、设备密度均未说明。此处均根据[1]《公共建筑节能设计标准》选取。

表1.3 照明功率密度值(w／㎡)[1]

表1.4 不同类型房间人均占有的使用面积(㎡/人

)

表1.5 不同类型房间电器设备功率(w／㎡

1.5.1 外墙

本设计所取维护结构材料以参照[1]“节能设计标准”以及“建筑施工说明”为准，由于部分墙体表面装修材料不同而引起导热系数的微小变化在此忽略不计，只取主要墙体进行热阻计算，选取参照范围如下：

图1.1

具体参数及做法见下。

煤矸石多孔砖（EPS板）190外墙传热系数K值：0.436 W/(㎡.K) 做法如下：

图1.2

1.5.2 内墙

加气砼砌块分户墙传热系数K值：1.182W/(㎡.K) 具体做法如下：

图1.3

1.5.3 屋面

钢筋混凝土屋面板

传热系数K值：0.493W/(㎡.K) 做法如下：

图1.4

1.5.4 外门

节能外门

名称：木(塑料)框夹板门和蜂窝夹板门

传热系数K值：2.6W/(㎡.K)

1.5.5 外窗

外窗：PA断桥铝合金辐射率≤0.25Low-E 中空玻璃(空气9mm)

传热系数K值：2.6W/(㎡.K)

其中外窗的选取与建筑窗墙比相关，哈尔滨地处严寒A区，其维护结构限值可根据节能标准查取[1]

该建筑朝正北向，对建筑的各个方向维护结构进行统计如下表

朝向窗类型

窗

面积

墙面

积

窗

墙比

传热

系数

标准

限值

东断桥铝合金中空玻璃(9mm)

20

4.96

1353

.86

0.

151

2.6

3.0

西断桥铝合金中空玻璃(空气9mm) 27508.0. 2.6 3.0

通过计算得建筑外窗总面积814.78m2 墙体总面积3500m2 总窗墙比为0.233

1.6 设计范围：

本设计哈尔滨望江集团办公楼属中小型办公建筑，本建筑总建筑面积4138m2，空调面积2833m2。地下一层，地上八层，建筑高度33.9m。全楼冷负荷为196千瓦，根据房间功能，全楼采用水冷机组进行集中供给空调方式。

1.7 设计原则：

满足国家及行业有关规范、规定的要求，利用国内外先进的空调技术和设备，创建健康舒适的室内空气品质及环境。

2 负荷计算

2.1 空调冷负荷的计算

本设计采用冷负荷系数法计算夏季空调冷负荷，通过冷负荷温度与冷负荷系数直接从各种扰量值求得各分项逐时冷负荷。现分项说明如下：

2.1.1 外墙冷负荷与屋面冷负荷：

在日射和室内气温综合作用下，外墙和屋面瞬变传热引起的空调冷负荷，可按下式计算：

CL＝F×k(t ，

1-t n)

其中：CL——外墙和屋面瞬变传热引起的逐时冷负荷，w； F——外墙和屋面的面积，m2；

k——外墙和屋面的传热系数，w/m2·℃；

t n——室内设计温度，℃；

t ，

1——外墙和屋面的冷负荷计算温度的逐时值，℃；

查[3]附录2-4得哈尔滨市8：00－20：00各时刻各朝向的t ，

1值如下表所示（煤矸石多

孔砖（EPS板）190外墙为Ⅰ型）：

表2.1哈尔滨市各时刻各朝向的t，1值

计算过程中外墙的传热系数为0.44 w/m2·℃，屋面传热系数为0.493w/m2·℃。2.1.2 玻璃窗瞬变传热引起的冷负荷：

此建筑物所有塑钢窗及玻璃幕墙传热系数为k＝2.6 w/m2·℃，瞬变引起的冷负荷

计算公式为CL＝F×k(t ，

1-t n)，各符号意义同上式。查[3]附录2-10得窗玻璃的逐时冷

负荷计算温度t ，

1值列于下表：

表2.2玻璃的逐时冷负荷计算温度t1值

2.1.3 透过玻璃窗进入的日射得热引起的冷负荷：

由资料查得本建筑中所有玻璃窗的有效面积系数值为Ca=0.75,故计算公式为

CL=F·Ca·Cz·Djmax·Ccl

其中：CL——透过玻璃窗进入室内的日射得热引起的冷负荷，w；

F——玻璃窗面积，m2；

Ca——玻璃窗的有效面积系数；

Cz——窗玻璃的综合遮挡系数，Ca Cz＝0.387；

Djmax——日射得热因数的最大值，w/m2；

Ccl——冷负荷系数逐时值；见[3]附录2-16到2-19

2.1.4 照明散热引起的冷负荷：

照明散热量属于稳态得热，一般情况下这一得热量是不随时间变化的。建筑物内的照明使用荧光灯，冷负荷计算公式为：

CL=860n1n2NCcl

其中：Cl——照明散热引起的冷负荷，w；

N——照明灯具所需功率，kw；

n1——镇流器消耗功率系数，取1.0；

n2——灯罩隔热系数，取0.6；

Ccl——照明散热冷负荷系数，按照不同的空调设备运行时间和开灯时间及开灯后的小时数，空调供冷系统仅在有人时才运行，取Ccl＝1.0；

由节能标准[1]查取照明功率密度值。

其中N＝房间面积×照明功率密度值/1000；

2.1.5 人员散热引起的冷负荷：

此建筑物为综合办公楼，由于建筑，大多属极轻劳动类型，室内设计温度为26摄氏度，在此情况下，查资料[3]表2-13得每人散发的显热为60.5ｗ，潜热为73.3ｗ，全热为134ｗ。群集系数取0.96。

人体显热散热引起的冷负荷计算式为：

CL1=Qs n1C CL

其中：Qs——来自室内全部人体的显热得热，查为60.5*人数；

n1——群集系数，0.96；

C CL——人体显热散热冷负荷系数，这一系数取决于人员在室内停留的时间及进出的时间值，查[3]附录2-23知其逐时列表如下：

人体潜热散热引起的冷负荷计算式为

CL2=Q L n1

其中：Q L——来自室内全部人体的潜热得热，为69*人数；

则总的冷负荷为CL=CL1+CL2=n×60.5×0.96×C CL+n×73.3×0.96 (w)。

各个房间的空调冷负荷及汇总见下列各表（室内设计温度为26℃）：

102业务大厅：

○1东外墙

面积F=50.4 m2，传热系数k=0.436 w/m2·℃，室内温度为26℃，北京市北向的逐时

值t ，

1值如下：

表2.4哈尔滨市东向的逐时值t，1值

由CL＝F×k(t ，

1-t n)可得北外墙逐时冷负荷如下：

表2.5东外墙逐时冷负荷

○2南外墙

面积F=33.6 m2，传热系数k=0.436 w/m2·℃，室内温度为26℃，北京市南向的逐时

值t ，

1值如下：

表2.6哈尔滨市东向的逐时值t，1值

由CL＝F×k(t ，

1-t n)可得北外墙逐时冷负荷如下：

表2.7南外墙逐时冷负荷

○3南外窗

面积F=33.6 m2，传热系数k=2.6 w/m2·℃，室内温度为26℃，哈尔滨市玻璃窗冷负

荷计算温度t ，

1如下：

表2.8 哈尔滨市玻璃窗冷负荷计算温度t，1

由公式CL＝F×k(t ，

1-t n)可得南外窗逐时冷负荷如下:

表2.9南外窗逐时冷负荷

南外窗透过窗玻璃进入的日射得热引起的冷负荷计算公式为CL=F·Ca·Cz·Djmax·Ccl，查[3]附录2-12以及2-16其中哈尔滨市南向窗玻璃的冷负荷系数逐时值Ccl如下所示：

表2.10南向窗玻璃的冷负荷系数逐时值Ccl

南向Djmax=302 w/m2，Ca·Cz=0.387，计算可得南外窗透过窗玻璃进入的日射得热引起的逐时冷负荷为：

○4人体

101房间的面积为159 m2，此房间为办公室，查资料得业务大厅中每人空间为20 m2/

人，故此房间中的人员散热量按8人计算。显热计算公式CL1=Qs n1C CL，其中Qs=人数*60.5w，群集系数n1取0.96，人体显热散热冷负荷逐时系数如下：

计算得人员显热散热引起的冷负荷如下表：

人体潜热得热为稳态得热，公式CL=Q L n1，其中CL=人数*73.3w，群集系数n1=0.96，计算得CL=580w。

102房间照明散热引起的冷负荷由下式计算：

CL=860n1n2NCcl=860×1×0.6×5×28.8×1/100=743.04w

102房间的各项冷负荷及汇总见下页表所示：

表2.11 102房间各项负荷汇总表

注：外窗的冷负荷中第一行为玻璃窗瞬变引起的冷负荷，第二行为透过窗玻璃进入的日射得热引起的冷负荷。

该房间最大负荷时刻为13时最大负荷为4419w。

整栋建筑冷负荷汇总表如下

表2.12 冷负荷汇总表

一层房间的冷负荷计算详表见附表-1

2.2 调热负荷的计算：

空调热负荷由通过围护结构的温差传热量和附加耗热量组成，其中通过围护结构的温差传热量由下式计算：

Qj=k F(t n-t w) a

其中：Qj——通过供暖房间某一面围护物的温差传热量，w；

k——该面围护结构的传热系数，w/（m2·℃）；

F——该面围护结构的散热面积，m2；

t n——室内空气计算温度，℃；

t w——室外供暖计算温度，℃；

a——温度修正系数。

附加耗热量包括朝向修正、风力附加，因各层层高均小于等于四米，故不需要计算高度附加值。

冬季采用空调采暖时，室内保持正压状态，故未计算通过门窗缝隙的冷风渗透耗热量及冷风渗入耗热量。

101、102计算详表例如下：

各房间及楼层热负荷汇总表见下表：

热负荷汇总表2.2

2.3 空调湿负荷的计算：

本次设计中湿负荷是根据平均每人每小时散湿量为依据计算的，查资料得在办公情况下，每人每小时散湿量为109g/h，乘以每房间的人数得各房间散湿量，整理见中负荷汇总表 (单位：kg/h）：

3 系统选择

3.1 冷热源选择：

3.1.1 选择冷热源系统的基本原则：

(1)空气调节人工冷热源宜采用集中设置的冷（热）水机组和供热、换热设备。其及机型和设备的选择，应根据建筑物空气调节的规模、用途、冷负荷、所在地区气象条件、能源结构、政策、价格及环保规定等情况，按下列要求综合论证确定：

a.热源应优先采用城市、区域供热或工厂余热；

b.夏热冬冷、干旱缺水地区的中小建筑可采用空气源热泵或埋管式地源热泵冷（热）水机组供冷、供热；

c.全年进行空气调节，且各房间区域负荷特性相差较大，需要长时间向建筑物供热和供冷时，技术经济比较后，可采用水环热泵空气调节系统供冷、供热；

d.在执行分时电价、峰谷电价差较大的地区，空气调节系统采用低谷电价时段蓄冷（热）能明显节电及节省投资时，可采用蓄冷（热）系统供冷（热）；

(2)需设空气调节的商业建筑或公共建筑群，有条件时宜采用热、电、冷联产系统或集中设置供冷、供热站；

(3)电动压缩式机组台数及单机制冷量的选择，应满足空气调节负荷变化规律及部分负荷运行的调节要求，一般不宜少于两台；当小型工程仅设一台时，应选调节性能优良的机型；

(4)选择电动压缩式机组时，其制冷剂必须符合有关环保要求，其使用年限不得超过中国禁用时间表的规定。

3.1.2 冷热源系统方案的比较

3.1.2.1 冷源比较

根据冷热源系统设计原则和建筑物的实际情况，拟定冷源系统方案，对各方案进行技术、经济比较，具体比较见下表：