暖通空调课程设计书

开封某体校科研楼空调系统设计

摘要

本设计为开封某体校科研楼空调系统设计，设计合理的中央空调系统，为室内人员提供舒适的生活工作娱乐环境。该建筑总四层，以办公室、会议室、门厅、测力平台实验室、激光测试室等为设计对象。总建筑面积3540.9㎡，总空调面积1984.5㎡。

通过对几种不同空调方案的考虑与比较，在负荷计算的基础上，空间较小、人员不多的房间采用风机盘管加新风系统，以此来满足室内的空气调节要求。对各个房间进行送风量及送风参数的计算，并根据风量与冷量选取空调设备。风机盘管采用开利42CE004200A产品，新风机组选用HDK-02系列新风机组。

空调水系统采用双管同程式系统，依据假定流速法确定管径，并进行最不利环路与最有利环路的管道不平衡率校核。对于一些无法通过改变管径或加设阀门等常规方法调节平衡的采用调节阀进行平衡调节。冷凝水采用集中排放至卫生间地漏。最后对空调系统进行了简单的防腐与保温设计。

关键词：冷热负荷，风机盘管，空气处理机组，新风机组，冷热源

目录

长沙蓝羽休闲会所空调工程设计 ..................................... 错误！未定义书签。前言 ................................................................................. 错误！未定义书签。第1章工程概况 .. (5)

§1.1 建筑概况 (6)

§1.2 建筑参数 (6)

§1.3 围护结构资料.................................................... 错误！未定义书签。

§1.4 其他资料 ........................................................... 错误！未定义书签。第2章空调负荷的计算 (8)

§2.1 夏季冷负荷计算 (8)

§2.2 热负荷计算 ....................................................... 错误！未定义书签。

§2.3 湿负荷 ............................................................... 错误！未定义书签。

§2.4 新风量及新风负荷 (12)

第3章空调方案的确定 (13)

§3.1 空调冷热源方案的确定 .................................... 错误！未定义书签。

§3.2空调风系统方案的确定 (13)

§3.3空调冷冻水系统 (16)

§3.4空调冷却水系统................................................. 错误！未定义书签。第4章送风量、送风状态参数确定. (17)

§4.1全空气一次回风系统送风量、送风状态参数确定错误！未定义书签。

§4.2 风机盘管加新风系统送风量、送风状态参数确定 (17)

第5章空调机组的选型 (21)

§5.1空气处理机组的选型 ......................................... 错误！未定义书签。

§5.2 新风机组的选型 (21)

§5.3 风机盘管的选择 (22)

第6章气流组织计算 (23)

§6.1气流组织形式 (23)

§6.2 侧送风的计算 (24)

§6.3 散流器送风的计算............................................ 错误！未定义书签。

§6.4回风口的设计计算............................................. 错误！未定义书签。第7章风管、水管的布置及水力计算.. (25)

§7.1空调风道的设计计算 (27)

§7.1空调水管的设计计算 (27)

第8章机房布置及附属设备的选择.............................. 错误！未定义书签。

§8.1机房布置 ............................................................ 错误！未定义书签。

§8.2 冷热源的选择.................................................... 错误！未定义书签。

§8.3定压补水装置选型............................................. 错误！未定义书签。

§8.4分水器和集水器的选型 ..................................... 错误！未定义书签。

§8.3 水泵选型 ........................................................... 错误！未定义书签。

§8.6 冷却水系统 ....................................................... 错误！未定义书签。第9章管道的保温与防腐 (32)

§9.1管道的保温 ........................................................ 错误！未定义书签。

§9.2管道的防腐 ........................................................ 错误！未定义书签。结论 . (37)

参考文献 (38)

致谢 (39)

第1章工程概况

§1.1 工程概况

本次设计为开封某体校科研楼空调系统设计，该建筑总四层，一层层高为4.2米，其他层层高均为3.9米。总建筑面积3540.9㎡，总空调面积1984.5。一层为监控室、荣誉室、接待室、办公室、测力平台实验室、激光测试室等；二层为小会议室、大会议室、主任办公室、电教室、文印室等；三层为财务室、办公室等；四层为选材工作室、办公室、研究室、器材保管室、多维高速摄像室等。设计的主要目的是对这些房间进行暖通空调的系统设计，使各功能间的室内空气符合风速、湿度、温度以及人的舒适性需要。

§1.2 建筑参数

一、开封的室外气象参数【5】

开封市位于北纬34度48分东经114度20分，夏季空调室外干球温度35.20 ℃，夏季空调室外湿球温27.80 ℃，夏季空调日平均温度30.5℃，夏季室外平均风速3.0m/s，夏季空调大气透明度等级5，夏季大气压99600Pa。

二．室内设计参数【5】

根据我国国家标准《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》（GB50736-2012）的规定，对于舒适性空调，室内设计参数如下表：

表1-1 人员长期逗留区域空调室内设计参数

注：1 Ⅰ级热舒适度较高，Ⅱ级热舒适度一般；

2 热舒适度划分参见文献【5】。

不同功能房间的室内设计参数见下表：

表1-2 室内设计参数

注：少数房间为了满足送风参数的计算，夏季相对湿度设计为55%。详见附表送风参数计算部分。

第2章负荷计算

为了维持室内空气热湿参数在一定要求范围内时，在单位时间内需向室内供应的冷量称为冷负荷；相反，为了维持室内空气热湿参数在一定要求范围内时，在单位时间内需向室内供应的热量称为热负荷；为了维持室内相对湿度在一定要求范围内，在单位时间内需从室内除去的湿量称为湿负荷。冷、热、湿负荷是暖通空调工程设计的基本依据，暖通空调设备容量的大小主要取决于热负荷、冷负荷与湿负荷的大小。

热负荷、冷负荷与湿负荷的计算以室外气象参数和室内要求保持的空气参数为依据。

§2.1 夏季冷负荷计算【2】

冷负荷计算是空调设计及合理选用空调设备的主要依据。从性质上来看，空调冷负荷可分为围护结构冷负荷和室内冷负荷两部分。目前，在我国常用冷负荷系数法计算空调冷负荷。夏季建筑围护的冷负荷是指由于室内外温差和太阳辐射作用，通过建筑围护结构传入室内的热量形成的冷负荷。空调区的夏季计算得热量，应根据下列各项确定：

1.通过围护结构传入的热量；

2.通过透明围护结构进入的太阳辐射得热量；

3.人体散热量；

4.照明散热量；

5.设备、器具、管道及其他内部热源的散热量；

6.食品或物料的散热量；

空调区的夏季冷负荷，应根据各项得热量的种类、性质以及空调区的蓄热特性，分别进行计算。

例：1007房间负荷计算

此房间最大值出现在13点，最大值为2507W（包括了内围护结构和设备散热）。

各层的负荷汇总见下表：

表2-11 各层房间最大冷负荷汇总表

该建筑的总冷负荷为224637W（包括了设备负荷、内围护结构传热引起的负荷），冷负荷指标为113W/m2。

§2.4 新风量及新风负荷

室外新鲜空气量是保障良好的室内空气品质的关键。因此，空调系统中引入室外新鲜空气（简称新风）是必要的。由于夏季室外焓值比室内空气焓值要高，空调系统为处理新风势必要消耗冷量。空调系统冬季为处理新风势必要消耗热量和加湿量。据调查，空调过程中处理新风的能耗大致占到总能耗的25%～30%，对于高级宾馆和办公建筑可高达40%。可见，空调处理新风所消耗的能量是十分可观的。所以，空调系统要在满足室内空气品质的前提下，应尽量选用较小的的新风量。否则，空调制冷系统与设备的容量将增大。

一、新风量的确定

在系统设计时，一般必须确定最小新风量，此新风量通常应满足以下三个要求：（1）稀释人群本身和活动所产生的污染物，保证人群对空气品质的要求；（2）补充室内燃烧所耗的空气和局部排风量；（3）保证房间正压。其中正压新风量按公式计算比较繁琐，而且在设计计算时，尚无确定的缝隙资料，因此工程中常按换气次数估算，有外窗的房间，正压新风量可取1～2次/h换气次数（根据窗的多少取值）；无窗和无外门房间取0.5～0.75次/h 换气次数。通常取上述要求计算出新风量中的最大值作为系统的最小新风量。如果计算所得的新风量不足系统送风量的10%，则取送风量的10%。

二、新风负荷

夏季新风冷负荷按下

)(.R o o o c h h M Q -= （2-12）

式中：o c Q .—夏季新风冷负荷，kW ；

o M —新风量，kg/s ；

o h —室外空气焓值，kJ/kg ；

R h —室内空气焓值，kJ/kg 。

1．夏季新风负荷计算如下：

以一层1004办公室为例：

已知：室内设计温度为25℃，相对湿度为55%；室外温度为34.4℃，相

对湿度59.9%，人数为2。查焓湿图，室内空气焓值为53kJ/kg,室外空气的焓

值为88kJ/kg,新风负荷为：

6475.0538********.111)(.=-???=

-=）（R o o o c h h M Q KW 第3章 空调方案的确定

§3.1空调风系统方案的确定

§3.1.1空调风系统的分类

按空气处理设备的集中程度分：

一、集中式空调系统

空气处理设备和风机等集中设在空调机房内，通过送回风管道与被调节的各个房间相连，对空气进行集中处理和集中分配。这类系统的空气处理设备能实现对空气的各种处理过程，可以满足各种调节范围和空调精度及洁净度的要求，也便于集中管理和维护，是工业建筑中工艺性空调与民用建筑中舒适性空调所采用的最基本的空调方式。

集中式空调系统又包括一次回风系统和二次回风系统。

1.一次回风系统

一次回风系统的特点：回风仅在热湿处理设备前混合一次；可利用最大送风温差送风，当送风温差受限制时利用再热满足送风温度。其可以用与最大送风温差送风的公共民用建筑；室内散湿量小（热湿比小）的场合

一次回风系统综合了直流式和循环式系统的特点，其基本出发点由二：（1）为满足室内人员所必须的卫生标准，系统向室内提供一定量的新鲜空气；

（2）为了减少全新风带来的能量损失，采用了部分回风来节省能量。

三、半集中式空调系统

通常把一次空气处理设备和风机、冷水机组等设在集中的空调机房内，而把二次空气处理设备设在空气调节区内。这类系统与集中式空调系统相比较，省去了回风管道，送风管道面积也大为减少，节省建筑空间，是目前各类建筑尤其是高层建筑中应用最广泛且发展较快的一种空调系统。

半集中式空调系统又有风机盘管加新风空调系统和诱导器空调系统。

风机盘管加新风空调系统是空气—水式空调系统中的一种主要形式，也是目前我国多层或高层民用建筑中采用最为普遍的一种空调形式。它以投资少，占用空间小和使用灵活等优点广泛应用于各类建筑中。

§3.2.2空调风系统的选择与论证

选择空调系统时要尽量满足以下的原则：保证室内要求的参数，即在设计条件下和运行条件下均能保证达到室内温度、相对湿度、净化等要求；初投资和运行费用综合起来较为经济；尽量减少一个系统内的各房间相互不利的影响；尽量减少风管长度和风管重叠，便于施工、管理和测试；系统应与建筑物分区一致；一般民用建筑中的空气系统不宜过大，否则风管难于布置；系统最好不要跨楼层设置，需要跨楼层设置时，层数也不应过多这样有利于防火，有些房间高度较高（层高>5m的房间，受到空间的限制，全空气一次回风系统难以达到系统所要求的风速，应采用风机盘管加新风系统）。

综合比较该建筑均采用风机盘管加新风系统。

论证：

一、全空气一次回风系统的论证

此系统将空调机设置在专门的空调机房内，而用送风道向各空调房间供冷或供热。其特点是：

1.回风仅在热湿处理设备前混合一次；

2.可利用最大送风温差送风，当送风温差受限制时，利用再热满足送风温度；

3. 因空调机设置在机房内，运转，维修较容易，能进行完全的空气过滤，产生振动，噪声传播的问题较少；

4. 因送风量大，换气充分，再加上过滤完全，房间内的空气品质较好，特别是若设置回风机或排风机时，则可在过度季节利用新风进行供冷；

5.必须有大型的空调机房；

6. 当房间空间较大而分区数少时，设备费较其他方式便宜。

二、风机盘管加新风系统的论证

该系统是将风机盘管设置在空调房间内，直接处理室内空气，新风机组设置在专门机房或吊顶，用风道向各空调房间内送入处理后的新风，其特点是：

1、噪音较小，对于旅馆的客房，夜间低档运行的风机盘管机组，室内环境一般在30—40dB(A)；

2、具有个别控制的优越性。风机盘管机组的风机速度可分为高、中、低三档；水路系统采用冷热水自动控制温度调节器等，可灵活的调节各房间的温度；是内无人时机组可停止，运行经济、节能；

系统分区进行调节控制容易。冷热符合按房间朝向、使用目的、使用时间等把系统分割为若干区域系统，进行分区控制；

4、风机盘管机组体型小，布置和安装方便，属于系统的末端机组类型；

5、占建筑空间少；

6、对于将来建筑物的扩建，而相应增设风机盘管机组，实现比较容易。

§3.3空调水系统

§3.3.2空调水系统的选择及论证

该建筑地处我国北方地区，根据系统的形式及优缺点，本工程的建筑特征、系统大小、能源利用及投资等工程具体条件。结合建筑情况综合比较，采用双水管夏季供冷水。因此，本系统可以双管制供应冷冻水，且具有结构简单，初期投资小等特点。

第4章送风量、送风状态参数确定

§4.1 风机盘管加新风系统送风量、送风状态参数确定

此系统中，房间的新风供应有一种方式：

新风与风机盘管的送风并联送出，各自单独送入室内。

回风口风机盘管

新风与风机盘管的送风并联送出方式

此送风方式的好处新风与风机盘管的运行互不干扰，即使风机盘管停止运行，新风量仍然保持不变。在实际工程设计中，这种方式对施工也较为简单，风管的链接方便；不利之处是室内至少要有两个送风口，对室内的吊顶装修产生一些影响。

此方式的空气处理过程在h-d图上的表示见下图。

该建筑采用的新风与盘管的布置形式对于空调专业本身来说具优缺点，但这些对使用的影响并不严重，而实际设计中，在满足使用要求情况下，如何与室内装修协调是考虑上述布置形式的一个主要因素。本设计采用新风与风盘的送风混合后再送风的送风方式。新风冷却去湿处理到室内空气的焓值，由风机盘管承担室内人员、设备冷负荷和建筑围护结构冷负荷。

§4.2.1风盘加新风空气处理过程的计算

本设计风机盘管加新风系统的空气处理过程如下：

新风与风盘送风相混合送风时的夏季处理过程

一．夏季处理过程的计算步骤如下：

新风被新风机组由室外状态点W 处理至室内状态点N 等焓线与新风机

组的机器露点L,回风被风机盘管由室内状态点N 处理到风机盘管的机器露

点M ，室内回风与新风混合到O 点然后沿夏季热湿比线ε送入室内。

1.根据冷负荷Q 和湿负荷D ，求出热湿比D Q =ε在h-d 图上过室内状态点N

作热湿比线，与?=95％线交于O 点，即送风状态点。

2.新风处理至与室内空气焓值相等线与?=95％线相交的点，即图中的L 点。

3.根据冷负荷Q 求出系统总回风量：

O

N h h h Q G -= 4.根据新风量确定原则，求出最小新风量x G （㎏/s ）。

5.确定回风经风机盘管处理后的状态，即图中M 点的状态：

送风量为： x h s G G G +=

6.求出风机盘管制冷量： ()M h h G Q N h -=

7. 新风负荷： )h -h (W N X X G Q ?=

§4.2.2典型房间计算举例

一.夏季计算

以1007办公室为例进行计算。

已知：

室内设计参数：室内温度t R =25℃,相对湿度φ=55%；室外设计参数：室

外温度t w =34.4℃，相对湿度59.9%。室内冷负荷为Q=664.9W ；室内湿负荷

为D=0.194g/s

1.计算热湿比

根据室内热负荷Q 和湿负荷D 确定热湿比ε,

95.923110194.0 1.791D 3-=?==

Q ε kJ/kg 2.确定送风状态点O

在h-d 图上过室内状态点N 作热湿比线，与φ=95％交于O 点，从而确

定送风状态参数：温度O t =17.0℃，焓值h O =42.9kJ/㎏，含湿量d O =10.2g/kg 。

送风温差为=8℃

3.计算送风量

由冷负荷Q 和室内焓值h N 和送风状态点焓值h O 的焓差确定送风量。

送风量 0.23787742.9

-50.431.791O N s ==-=）（h h Q G kg/s 由室内人数n=2人，每人新风量30m 3/h

新风量 60302x =?=G m 3/h=0.02kg/s