银行办公楼暖通空调设计说明书_本科毕业设计

摘要

本建筑为北京银行办公楼,一、二层为营业大厅、门厅等大空间房间,三至六层为办公室。设计的任务是完成该建筑的通风空调设计。

银行办公楼属于民用建筑,宜用舒适性空调系统,即为室内人员创造舒适健康环境的空调系统。该设计就是要完成对办公楼夏季室内的供冷,以及防火排烟和消声减震的设计。设计的内容主要有:(1)空调冷负荷和湿负荷的计算。计算的方法采用的是谐波反应法。(2)夏季空调过程的设计,包括送风状态确定,送风量计算,新风量计算,回风量计算和冷量计算。(3)空调系统的划分和方案确定,由于该办公楼一、二层为大厅和门厅等宜采用全空气系统,即全部用空气承担室内的冷负荷、热负荷;三至六层为办公楼,宜优先采用调节方便的半集中式空调系统,即对室内空气处理的设备分设在各个被调节和控制的房间内,而又将新风集中在新风机房进行处理。(4)空调制冷设备选型,包括风机盘管,全空气机组和新风机组的选型。(5)气流组织设计,包括送风气流组织设计,回风口设计计算。(6)风管水管的水力计算,确定风管的断面尺寸和水管的管径。(7)防火排烟设计,设置防火阀,防火防烟阀。(8)消声减震,分析噪声的来源,确定噪声量的来源,并选择消声器。

通过该设计实现了对北京银行办公楼夏季供冷和通风的需求,创造了一个有利于健康的,适于人类工作和生活的内部空间环境。

关键词:

通风空调;舒适;供冷;防火排烟;消声减震

Abstract

This building for Beijing bank offices, a business hall, 2 hall for large space, such as room, three to six layer for the office. Design task is finished the building ventilation and air conditioning design.

Bank office building belongs to civil building, appropriate USES comfort air-conditioning systems, namely indoor personnel for creating healthy and comfortable environment of air conditioning system. This design is to finish the summer of office buildings as well as fire and cooling, indoor smoke and silencing the design of shock. Design is the main content of: (1) the air condition cold load and wet load calculation. Calculation method USES is harmonic response method. (2) summer air conditioning process design, including the supply air condition, send air volume calculation, determine the new air volume calculation, the calculation and the cold air back calculating. (3) air conditioning system division and plan, because the office building and 2nd for the hall and vestibular etc appropriate adopts all-air system, is all of the use of air cooling load, undertake indoor thermal load; Three to six layers as offices, appropriate priority to adopt convenient adjustment half of central air-conditioning systems, i.e. on indoor air treatment equipment in each is consisted of adjustment and the control room, and will air on fresh air room for processing. (4) air conditioning and refrigeration equipment selection, including fan coil units and fresh air, the air unit selection. (5) airflow organization design, including the supply air inlet airflow organization design, design and calculation. (6) duct conduit of hydraulic calculation and determine the section size and conduit wind pipe diameter. (7) fire smoke exhaust design, setting fire smoke fire valve, valve. (8) silencing the source of shock, analysis of noise, determine the amount of noise sources, and choose the muffler.

Through the design of Beijing bank building realized summer cooling and ventilation requirement, created a healthy, suitable for human work and life's internal space environment. Keywords:

Ventilation and air conditioning; Comfortable; Cooling; Fire smoke; Silencing damping

引言

展望21世纪空调技术的发展“节约能源,保护环境和获取趋于自然条件的舒适健康环境”必将是空调技术发展的总目标[1]。从某种意义上来说,现代空调的发展既是节能技术、空调技术的发展过程,又是一个控制不断加强、精确、深化的过程。现代空调有两个发展方向,一是走可持续发展之路,二是充分利用信息技术和自动控制技术[1]。

通风与空气调节的目的是为了保持室内良好的空气环境,提供足够量的新鲜空气以保证室内具有适宜的舒适环境和良好的空气品质。空调的实质就是通过一定的技术手段对特定空间内空气的品质进行调节,维持室内空气具有一定的状态参数。空气调节的核心任务就是在任何自然环境下,将空气处理到所需要求的送风状态,然后送入空调区以满足人体舒适标准或室内热湿标准要求及工艺对室内温度、湿度、洁净度等的要求。空气调节技术在舒适性空调方面的应用主要是服务于民用建筑的空调,舒适性空调虽然较工业空调起步晚,但近些年来,发展快、起点高且应用范围广。在办公楼、商业建筑、旅游建筑、科教文卫建筑、通信建筑以及居住建筑等方面都有广泛的应用。

空气调节对国民经济各部门的发展和对人民物质生活水品的提高有着重要的作用,而且对提高劳动生产率,保护人体健康,创造舒适的工作和生活环境有重要意义。由此可见,空气调节技术的发展不仅要在能源利用,能量的节约和回收改进能量转换和传递设备的性能,提高系统能量的综合利用效

果和寻求合理的运行规律等方面继续研究和开发,而且要在更广泛的范围内研究创造有利于健康的适于人工作的生活环境[2]。

实践证明,空气调节不是一种奢侈的手段,而是现代化生产和社会生活中不可缺少的保证条件,因此,可以概括的说,现代化生产需要空气调节,空气调节技术的发展与提高则依赖于现代化。

当前,对空气调节的广泛应用也提出了挑战,主要表现在全球变暖和大气臭氧层遭受破坏这样两个全球性问题,以及内部空间的空气质量问题。因此,空气调节技术的发展在制冷技术领域内,寻求过渡性或永久性对大气臭氧层破坏性极大的氟利昂12、氟利昂11的潜化物已迫在眉睫。此外,创造有利于健康,适于人类工作和生活的内部空间环境,还需要进一步研究。

就空气调节而言,今后研究和发展的重点有以下四个方面[2]:

(1)能源的合理利用。一方面要不断提高空调产品的性能,降低能源消耗,同时,要促进利用余热,自然能源和可再造能源的产品的开发和应用。

(2)室内空气品质的改善。随着我国经济和社会的快速发展和人民生活质量的不断提高,改善人居环境水平成为当今社会关注的问题。

(3)加强信息技术和自动控制技术在空调行业的应用。信息技术与现代自动控制技术相结合,已经或正在给空调技术的发展带来新的活力。

(4)加强标准化建设。我国制定的标准必须符合国情,同时要有利于提高产品质量和促进国际贸易以及保护国家利益。

因此,将室内空气热湿环境控制技术,空气洁净控制技术和计算机控制技术三者结合,促使舒适空调迈向健康空调应是今后空调发展的方向。

1工程概况

本建筑为北京银行办公楼,占地面积为2500 m2,主体建筑高度为28.2m,该建筑共六层,一、二层为营业大厅、门厅等,楼楼层高为4.5 m,三层为办公楼、计算机房,层高为4.2 m,四至六层为办公室,层高为3.6 m。

2设计资料

2.1土建资料

该建筑的屋顶构造从上到下依次为(1)预制细石混凝土板25 mm,表面喷白色水泥浆;(2)通风层≥20 mm;(3)卷材防水层;(4)水泥砂浆找平层20 mm(5)保湿层沥青膨胀珍珠岩125 mm;(6)隔汽层;(7)现浇钢筋混凝土板70 mm;(8)内粉刷。属于Ⅱ型,传热系数K=0.48W/(m2K)。外墙构造从内到外为(1)水泥砂浆;(2)砖墙;(3)白灰粉刷。属于Ⅱ型,传热系数K=1.5W/(m2K)。窗的构造为双层窗,3 mm厚普通玻璃,金属窗框,80%玻璃,白色帘。一、二层门高为2.5m,玻璃幕墙高为4.5m,普通玻璃为2.4m,三至六层们高为2.2m,窗高2m。

2.2气象资料

该设计地区为北京市,室外气象条件为:北纬39°48′,东经116°28,海

拔31.2 m,大气压力夏季为998.6hPa;冬季为1020.4 hPa。室外空气计算温度参数:夏季空调室外计算干球温度33.2℃,空调室外计算湿球温度26.4℃。冬季室外计算干球温度为-12℃。

空调室内计算参数:夏季室内空气干球温度为26℃,室内空气相对湿度≤65%。

2.3能源资料

采暖:以热水作为热煤,热煤供水温度为95℃,回水温度为70℃。

空调:冷冻水由统一的冷冻机房提供,冷冻水供水温度为7℃,回水温度为12℃。热媒为三个表压的高压蒸汽,由集中锅炉房供给。

2.4工艺资料

空调设计运行时间为10小时,人员工作时间为8:00——18:00,共10小时工作时间,室内压力稍高于大气压力,室内照明为荧光灯照明30W/m2,开灯时间为8:00——18:00。

3 空调冷负荷和湿负荷计算

3.1外墙和屋顶冷负荷

在日射和室外气温综合作用下,外墙和屋面的逐时冷负荷可按下式计算:

()()

R t c t c t t AK Q -=)(。

(3-1)

式中 Q c(τ)——外墙屋面的逐时冷负荷,W ; A ——外墙或屋面的面积,m 2;

K ——外墙或屋面的传热系数,W/(m 2·K),可根据外墙和屋面的不

同构造,在文献[3]的附录2-2和附录2-3中查取;

t R ——室内计算温度,℃;

t′c(τ)——外墙或屋面逐时冷负荷计算温度,℃。

以405房间为例,由文献[3]的附录2-4查得外墙冷负荷计算温度,即可

按式(3-1)算出外墙逐时冷负荷,计算结果列于表1中。

表1 东外墙逐时冷负荷

以405房间为例,由文献[3]的附录2-4查得外墙冷负荷计算温度,即可按式(3-1)算出外墙逐时冷负荷,计算结果列于表2中。

表2北外墙逐时冷负荷

3.2外窗冷负荷

3.2.1外窗瞬时传热冷负荷

在室内外温差作用下,通过外玻璃窗传热形成的冷负荷可按下式计算:

()

R d c w w W c t t t A K C Q -?+=)()(ττ。

(3-2)

时间 8:00 9:00 10:00 1100 12:00 13:00 14:00 1500 16:00 17:00 18:00 t c(τ) 36.0

35.5

35.2

35.0

35.0

35.2 35.6

36.1

36.6

37.1

37.5

△t d 0 k α 1 k ρ 1 t′c(τ) 36.0

35.5

35.2

35.0

35.0

35.2 35.6 36.1 36.6 37.1 37.5 t R 26 △t 10

9.5

9.2

9

9

9.2 9.6

10.1

10.6

11.1

11.5

K 1.5 A 22.68 Q c(τ)

340.2 323.2

312.9

306.2

306.2

312.9

326.6 343.6 360.6 377.6 391.2

时间 8:00 9:00 10:00 1100 12:00 13:00 14:00 1500 16:00 17:00 18:00 t c(τ) 32.3

32.1

31.8

31.0

31.4

31.3 31.2

31.2

31.3

31.4

31.6

△t d 0 k α 1 k ρ 1 t′c(τ) 32.3

32.1

31.8

31.0

31.4

31.3 31.2 31.2 31.3 31.4 31.6 t R 26 △t 6.3

6.1

5.8

5

5.4

5.3 5.2

5.2

5.3

5.4

5.6

K 1.5 A 17.6 Q c(τ)

166.3 161.0

153.1

132

142.6

139.9

137.3 137.3 139.9 142.5 147.8

式中 Q c(τ)——外玻璃窗的逐时冷负荷,W ;

K w ——外玻璃窗传热系数,W/(m 2·K),可由文献[3]的附录2-7和附录2-8查得;

A w ——窗口面积,m 2;

t c(τ)——外玻璃窗的冷负荷温度的逐时值,℃; △t d ——地点修正值; t R ——室内温度,℃。

以405房间为例,由文献[3]的附录2-8查得K=3.01W/(m 2·K)。再由附录2-9查得玻璃窗传热系数的修正值,对金属框双层窗应乘1.2的修正系数。由附录2-10查出玻璃窗冷负荷计算温度t c(τ

)

,根据式(3-2)计算,将计算结

果列于表3中。

表3 北外窗逐时冷负荷

3.2.2透过玻璃窗日射得热形成的冷负荷

透过玻璃窗进入室内的日射得热形成的逐时冷负荷可按下式计算:

()LQ j s c w a t c C D C A C Q max ,= (3-3)

式中 A w ——窗口面积,m 2; C a ——有效面积系数;

C LQ ——玻璃窗冷负荷系数,无因次,由文献[3]的附录2-16~2-19查得。

时间 8:00 9:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 1500 16:00 17:00 18:00 t c(τ) 26.9 27.9 29.0 29.9 30.8 31.5 31.9 32.2 32.2 32.0 31.6 t R 26 △t 0.9

1.9

3.0

3.9

4.8

5.5 5.9

6.2

6.2

6.0

5.6

K w 3.612 A w

9.4

Q c(τ) 30.5 64.3 101.5 132 162.4 186.1 199.6 209.8 209.8 203.0 189.5

以405为例分析透过玻璃窗日射得热引起的冷负荷。由文献[3]的附录2-15查得双层窗有效面积系数Ca=0.75,故窗的有效面积A w =0.75×7.35=5.51m 2

由附录2-13查得遮挡系数C s =0.86,由附录2-14查得遮阳系数C i =0.5,遮阳系数为C c,s 0.86×0.5=0.43。在由附录2-12查得纬度39°48′时,北向日射得热因数最大值=114W/m 2。

用公式(3-3)计算逐时传热进入玻璃窗日射得热引起的冷负荷,列于表4中。

表4 北外窗日射得热冷负荷

3.3设备冷负荷

设备和用具显热形成的冷负荷按下式计算:

LQ s t c C Q Q 。

)( (3-4)

式中 Q c(τ)——设备和用具显热形成的冷负荷,W ; Q s ——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。

室内设备为电脑,电脑每台散热量为150W ,405室的设备散热量1500W 。

3.4照明冷负荷

当电压一定时,室室内照明散热量是不随时间变化的稳定散热量,但是照明散热仍以对流与辐射两种方式进行散热,因此,照明散热形成的冷负荷计算仍采用相应的冷负荷系数。

时间 8:00 9:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 1500 16:00 17:00 18:00 C LQ 0.54 0.65

0.75

0.81

0.83

0.83 0.79

0.71

0.60

0.61

0.68

D j,max 114 C c,s 0.43 A w 7.05

Q c(τ)

186

224

259.2

279.9

286.8

286.8 273.0 245.4 207.4 210.8 235.0

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