中央空调毕业设计.doc

'毕业设计（论文）题目名称：惠新大厦中央空调系统设计学院名称：能源与环境学院班级：建环学号：学生姓名：指导教师：年月日-131- 论文编号：惠新大厦中央空调系统设计专业：建筑环境与设备工程姓名：教导老师：摘要本设计为惠新大厦中央空调设计。通过方案比较，在负荷计算的基础上，采用了风机盘管加新风和全空气两种空调系统形式。一层除了有单独办公室，还有一个长17.8m，宽15.6的办公大厅，不适合用风机盘管加新风系统，选用全空气系统。二层到十层楼层，大部分为单独办公室，所以全部选用风机盘管加新风系统。风机盘管为卧式暗装，新风不承担室内负荷；全空气系统为一次回风系统，室内送风采用散流器下送方式。新风从墙洞引入，再由各层的新风机组集中处理供应。冷冻水由地下室的冷冻机房供应，采用了闭式同程两管制水系统。水管用泡沫橡塑保温，风管采用离心玻璃棉。设计工程中考虑了消声、减振措施。关键词：中央空调，风机盘管加新风系统，全空气系统，大厦-III- CentralAir-conditioningDesignforHuiXinBuildingAbstractTheairconditioningengineeringofHuixinBuildingwasdesigned.Onthebaseofcoolingload,heatingandmoistureloadcalculation,primaryairfan-coilsystemandallairsystemareadoptedbywayoftechnicalandeconomicanalysis.Inadditiontoindividualofficelevel,thereisalength17.8m,widthof15.6intheofficelobby,notsuitableforfancoilplusfreshairsystem,useanallairsystem.Thesecondfloortotenfloors,mostasaseparateoffice,soallthefancoilselectionofanewairsystem.Thefreshairdoesn’tundertakeindoorloadanddeliversairthroughdoubledeflectiongrilleaftermixingthereturnairinthehorizontalrecessedfancoil.Thereturnairisharnessedonetimebytheairhandlingunitintheallairsystemandthehandledairisdeliveredthroughdoubledeflectiongrillebysidewallairsupply.Thefreshairissuppliedbyholeorshaftandhandledbythefreshairhandlingunit.Thechilledwaterwhichisaclosedtwo-pipedirectreturnwatersystemissuppliedbytherefrigeratingplantroom.Thethermalinsulationmaterialofwaterpipeandairductarefoamplasticsandcentrifugalglasswoolrespectively.Measuresofnoiseelimination,damp,firepreventionandsmokeextractionisconsideredduringthedesign.KeyWords:airconditioningprimaryairfan-coilsystemallairsystembuilding.-III- 目录目录II1工程概况-1-1.1原始资料-1-1.2计算参数-1-1.2.1基本气象参数-1-1.2.2室外计算参数-1-1.2.3室内设计参数-1-1.3动力资料：-2-1.4土建资料-2-2负荷计算-3-2.1围护结构瞬变传热形成冷负荷的计算方法-3-2.1.1外墙和屋面瞬变传热引起的冷负荷-3-2.1.2内墙,楼板等室内传热维护结构形成的瞬时冷负荷-3-2.1.3外玻璃窗瞬变传热引起的冷负荷-4-2.1.4透过玻璃窗的日射得热引起的冷负荷-4-2.2设备散热形成的冷负荷-4-2.3照明散热形成的冷负荷-5-2.4人体散热形成的冷负荷-5-2.5新风冷负荷-5-3空调方案的确定-8-3.1空调方案的分类-8-3.1.1按空气处理设备的集中程度分为-8-3.1.2按承担室内负荷所用的介质分为-8-3.2空调方案的比较-8-3.3空调系统形式确定-10-4确定风量、送风状态点及选型计算-13-4.1风机盘管加独立新风系统-13-4.1.1夏季室内新风量的确定-13-4.1.2新风处理状态的确定，总风量及风机盘管风量的确定-14--III- 4.1.3风机盘管选型-16-4.1.4新风机组的选型-17-4.2全空气系统-18-5风管水力计算-20-6水管水力计算-23-6.1水系统形式的分类-23-6.1.1按管道数目分-23-6.1.2开式和闭式-23-6.1.3按环路分-23-6.1.4按流量来分-23-6.2水系统形式的确定-24-6.2.1计算基本公式：-24-6.2.2凝结水管路系统的设计-24-6.3水力计算方法-25-7冷冻站的设计-29-7.1制冷机组的选择-29-7.1.1各种制冷机的优缺点比较表-29-7.1.2制冷机的性能系数（COP）-30-7.2冷却塔的选择-31-7.3分集水器的选择-32-7.4膨胀水箱的选择-32-7.5冷冻水泵的选择-33-7.6冷却水泵的选择-34-7.7补水泵的选择-34-8结论-35-参考文献-36-致谢-37--III- 1工程概况1.1原始资料惠新大厦是一个办公建筑。该办公楼地下一层为中央空调机房及停车场，地上一～十层为办公楼。冷却塔设于楼顶。每层高4m,总建筑高度40m，建筑面积21000m²。1.2计算参数1.2.1基本气象参数地理位置：河南省位置:北纬34.71东经：113.651.2.2室外计算参数夏季参数大气压:99170.00Pa室外计算干球温度:35.6.00℃空调日平均计算温度:30.80℃计算日较差:9.2℃室外湿球温度:27.40℃室外平均风速:2.60m/s冬季参数大气压：101280.0pa空调计算温度：-5.000℃室外相对湿度：60.00%室外平均风速：4.300m/s1.2.3室内设计参数1.冬季室内参数值：=20℃,Ф=50%,v≯0.2m/s2.夏季室内参数值：=26℃,Ф=60%,v≯0.3m/s-38- 1.3动力资料：1.冷源：冷水机组进水温度7℃,回水温度12℃,温差=5℃2.热源：城市热网3.水源：城市自来水4.电源：220/380v交流电1.4土建资料1.外墙体：根据建筑条件图，按《暖通空调.动力》选择I型墙体，370mm厚，传热系数0.78w/m2.℃.2.内墙体：δ=240mm红砖抹灰3.屋面：传热系数0.6w/m2.℃.4.地面：采用大理石铺地（非保温地面）5.门窗：窗玻璃采用6+6双层有色玻璃，无外遮阳，办公室内遮阳类型为浅蓝布帘，双层钢窗有效面积系数0.756.层高：4.0m-38- 2负荷计算2.1围护结构瞬变传热形成冷负荷的计算方法2.1.1外墙和屋面瞬变传热引起的冷负荷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：W（公式2.1-1）式中：LQ1——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，㎡；K——外墙和屋面的传热系数，W/(㎡·℃)；——计算时间，h；——维护结构表面受到周期为24小时谐性温度波作用，温度波传到内表面的时间延迟，h；-——温度波的作用时间，即温度波作用于维护结构内表面的时间，h；△t——作用时刻下，维护结构的冷负荷计算温差，℃；2.1.2内墙,楼板等室内传热维护结构形成的瞬时冷负荷当空调房间的温度与相邻非空调房间的温度大于3℃时,要考虑由内维护结构的温差传热对空调房间形成的瞬时冷负荷,可按如下传热公式计算：LQ2=F·K·(tls-tn)W（公式2.1-2）式中：F——内维护结构的传热面积，m²；K——内维护结构的传热系数，W/(m²·k)；tn——夏季空调房间室内设计温度，℃；tls——相邻非空调房间的平均计算温度，℃。其中t"ls=t+tls℃（公式2.1-3）式中：t——夏季空调房间室外计算日平均温度，℃；tls——相邻非空调房间的平均计算温度与夏季空调房间室外计算日平均温度的差值,当相邻散热量很少(如走廊)时,tls取3℃,；当相邻散热量在23～116W/m2时,t-38- ls取5℃。2.1.3外玻璃窗瞬变传热引起的冷负荷在室内外温差的作用下,玻璃窗瞬变热形成的冷负荷可按下式计算：LQ3=F·K·△tW（公式2.1-4）式中：F——外玻璃窗面积，m²；K——玻璃的传热系数，W/(m²·k)；△t——计算时刻的负荷温差，℃；2.1.4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·CZ···W（公式2.1-5）式中：F——玻璃窗的面积；CZ——玻璃窗的综合遮挡系数CZ=Cs·Cn；其中，Cs——玻璃窗的遮挡系数，本设计中，Cs=0.86；Cn——窗内遮阳设施的遮阳系数，本设计中，Cn=0.6；——窗的有效面积系数；单层钢窗，双层钢窗0.75；单层木窗0.7，双层木窗0.6；——地点修正系数；——计算时刻时，透过单层窗口面积的太阳辐射热形成的冷负荷，简称负荷强度，W/m；2.2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=QCW(公式2.2-1)式中：LQ——设备和用具形成的冷负荷，W；Qq——设备和用具的实际显热散热量，W；CLQ——设备和用具显热散热冷负荷系数；-38- 如果空调系纙不连续运行，则CLQ＝1.0　2.3照明散热形成的冷负荷和照明灯具的类型和安装方式的不同，其冷负荷计算式分类为白炽灯：LQ5=1000·N·CLQW(公式2.3-1)荧光灯：LQ5=1000·n1·n2·N·CLQW(公式2.3-2)式中：LQ5——灯具散热形成的冷负荷，W；N——照明灯具所需功率，KW；n1——镇流器消耗功率系数，当明装荧光灯的镇流器装在空调房间内时，取n1＝1.2；当暗装荧光灯镇流器装设在顶棚内时，可取n1＝1.0；本设计取n1＝1.0；n2——灯罩隔热系数，当荧光灯上部穿有小孔（下部为玻璃板），可利用自然通风散热与顶棚内时，取n2＝0.5～0.8；而荧光灯罩无通风孔时,取n2＝0.6～0.8；本设计取n2＝0.6；CLQ——照明散热冷负荷系数。本设计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，功率按照表2.3计算。2.4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＝qs·n·n’·CLQ+ql·n·n’W(公式2.4-1)式中：LQ6——人体散热形成的冷负荷，W；qs——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，办公楼群集系数为0.93；CLQ——人体显然散热冷负荷系数，人体显然散热冷负荷系数。2.5新风冷负荷目前，我国空调设计中对新风量的确定原则，仍采用现行规范、设计手册中规定或推荐的原则,在本设计中，新风量取30m3/h.人。夏季，空调新风冷负荷按下式计算：CLW＝LW·(hW-hN)W(公式2.5-1)-38- CLW——夏季新风冷负荷，KW；LW——新风量，kg/s；hW——室外空气的焓值，kj/kg；hN——室内空气的焓值，kj/kg。一层房间布置图：图2.5-1二至十层房间布置图利用上述方法计算空调冷负荷，结果如下：表2.5-1一层房间最大负荷(不含新风)w新风负荷w合计西101165010202670西102119310202213西11085310201873电信室140810202428西112118910202309楼宇监控室11893401529西120263417004334西116181913603179西115198913603349西114131710202337西113182010202840东101129110202311东122232017004020东118134713602707东117151213602872接待大厅7850340011250-38- 合计121893w顶层房间最大负荷(不含新风)w新风负荷w合计西101246910203489西102158110202601电信室155010202570西112120610202226楼宇监控室12063401546西120272917004429西116182113603181西115192213603282西114150710202527西113179910202819东101210510203125东122231517004015东118154013602900东117162213602982合计144027w上表中各个房间的负荷为逐时最大冷负荷。经计算，负荷汇总之后，整个办公楼的综合最大负荷为1276KW，出现在下午三点，其中新风负荷为596KW。冬季负荷为1000KW。-38- 3空调方案的确定3.1空调方案的分类3.1.1按空气处理设备的集中程度分为1集中式系统：空气集中于机房内进行处理，而房间内只有空气分配装置。需要占用一定的建筑面积，控制管理比较方便，效率高。2半集中式系统：对室内空气处理的设备分散在各个被调节和控制的房间内，而又集中部分处理设备。占用机房少，可以满足各个房间各自的温湿度控制要求，效率较高，但管理维修不方便，且有可能有噪声影响。3分散式系统：对室内进行热湿处理的设备全部分散在各房间内。不需要机房，不需要对空气进行分配的风道，维修管理不便，效率低。在此不考虑集分散式空调系统3.1.2按承担室内负荷所用的介质分为1全空气系统：房间内的热湿负荷全部由经过处理的空气来承担，适用于面积较大人员较多的场所，新风调节方便，过渡季节可实现全新风运行，节约能源，占地面积大，风管占用较大空间，初投资和运行费用较高。2全水系统：室内的热湿负荷全部靠水来承担，没有送风道，节省建筑空间，但室内空气品质不好。3空气水系统：房间内的热湿负荷由经过处理的空气和水来共同承担。3.2空调方案的比较全空气系统与空气-水系统的比较表：表3.2-1比较项目全空气系统空气－水系统设备布置与机房1．空调与制冷设备可以集中布置在机房1.-38- 1．机房面积较大层高较高2．有时可以布置在屋顶或安设在车间柱间平台上只需要新风空调机房、机房面积小2.风机盘管可以设在空调机房内3.分散布置、敷设各种管线较麻烦风管系统1．空调送回风管系统复杂、布置困难2．支风管和风口较多时不易均衡调节风量1，放室内时不接送、回风管2，当和新风系统联合使用时，新风管较小节能与经济性1，可以根据室外气象参数的变化和室内负荷变化实现全年多工况节能运行调节，充分利用室外新风减少与避免冷热抵消，减少冷冻机运行时间2，对热湿负荷变化不一致或室内参数不同的多房间不经济3，部分房间停止工作不需空调时整个空调系统仍需运行不经济1，灵活性大、节能效果好，可根据各室负荷情况自我调节2，盘管冬夏兼用，内避容易结垢，降低传热效率3，无法实现全年多工况节能运行使用寿命使用寿命长使用寿命较长安装设备与风管的安装工作量大周期长安装投产较快，介于集中式空调系统与单元式空调器之间维护运行空调与制冷设备集中安设在机房便于管理和维护布置分散维护管理不方便，水系统布置复杂、易漏水温湿度控制可以严格地控制室内温度和室内相对湿度对室内温度要求严格时难于满足-38- 风机盘管加新风系统的特点：表3.2-2优点1)布置灵活，可以和集中处理的新风系统联合使用，也可以单独使用2)各空调房间互不干扰，可以独立地调节室温，并可随时根据需要开停机组,节省运行费用，灵活性大，节能效果好3)与集中式空调相比不需回风管道，节约建筑空间4)机组部件多为装配式、定型化、规格化程度高，便于用户选择和安装5)只需新风空调机房，机房面积小6)使用季节长7)各房间之间不会互相污染缺点1)对机组制作要求高，则维修工作量很大2)机组剩余压头小室内气流分布受限制3)分散布置敷设各中管线较麻烦，维修管理不方便4)无法实现全年多工况节能运行调节5)水系统复杂，易漏水6)过滤性能差适用性适用于旅馆、公寓、医院、办公楼等高层多层的建筑物中,需要增设空调的小面积多房间建筑室温需要进行个别调节的场合3.3空调系统形式确定本次设计采用两套系统：全空气系统和风机盘管加独立新风系统。由于上海联谊大厦为综合办公楼，各层分为相互间隔的办公室，互不干扰。故该办公室采用风机盘管加新风系统。由于风机盘管加新风系统有调节灵活的特点，各个房间可独立调节，且相互影响还不是很大。而接待大厅面积大概250平米，故采用一次回风的露点送风系统比较好。处理过程如下图：图3.3-1-38- 风机盘管空气处理方案：风机盘管的新风供给方案共有三种：（1）室外新风靠房间的缝隙自然渗入，风机盘管处理的基本上都是循环空气。此种方式初投资和运行费用都比较低，但室内卫生条件差，且因受无组织渗透风的影响，造成室内温度场不均匀，只适用于人员较少的情况。（2）墙洞引入新风直接进入机组。新风口进风量可以调节，冬夏季可按最小新风量进风，过渡季节尽量多采用新风。这种方式既能保证室内得到比较多的新风量，又有一定的节能效果，但新风负荷的变化直接影响室内参数的稳定性。这种系统只适用于对室内空气参数要求不太严格的建筑物。（3）由独立的新风系统供给室内新风。室外新风通过新风机组处理到一定的状态参数后，由送风道系统直接送入。这种独立的新风供给方式，提高了空调系统调节和运行的灵活性。初投资比较大。综合考虑三种方案的特点，本建筑为高级办公楼，对空气质量要求比较高，采用独立的新风系统，既提高了该系统的调节和运转的灵活性，风机盘管的结露现象得以改善，而且可以适当的提高风机盘管制冷时的供水温度，节约能量。具体处理过程如下图:(夏季风机盘管空气处理过程)图3.3-2-38- -38- 4确定风量、送风状态点及选型计算4.1风机盘管加独立新风系统本设计采用单独的新风系统供给室内新风，把新风处理到室内的等焓线上，不承担室内的负荷，这样就提高了该系统的调节和运转的灵活性4.1.1夏季室内新风量的确定1.满足卫生要求：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正常成分，给人体带来不良的影响。因此在空调系统的送风量中，必须掺入含二氧化碳少的室外新风来稀释室内空气中的二氧化碳的含量，使之符合卫生标准的要求。公共建筑主要空间的设计新风量表4.1-1建筑类型和房间名称新风量m3/(h•人)旅游旅馆客房5星级504星级403星级30餐厅、宴会厅、多功能厅5星级304星级253星级202星级15大堂、四季厅4~5星级10商业、服务4~5星级202~3星级10美容、美发、康乐设施30旅店客房1~3级304级20-38- 2.补充局部排风量，以防房间产生负压当空调房间内有排风柜等局部排风装置时，为了不使空调房间产生负压，在系统中必须有相应的新风量来补尝排风量。3保持空调房间正压要求一般情况下室内正压在5-10pa即可满足为了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，需要使空调房间内部保持一定的正压值，即用增加一部分新风的方法，使室内空气高于外界压力，然后再让这部分多余的空气从房间门窗缝隙等不严密处审渗出去。室内的正压值△P(PA)正常，相当于空气从房间缝隙渗出时阻力。空调房间正压值5～10Pa来计算。过大的正压不但没有必要，而且还降低了系统运行的经济性。保持建筑物或房间正压所需风量，可按换气次数估算。换气次数n=L/V次/h。保持房间内正压所需的换气次数如下表所示：表4.1-2室内正压（Pa）无外窗的房间有外窗，密封较好的房间有外窗，密封较差的房间50.60.70.9101.01.21.5GW1=总人数×每人新风量其中总人数＝人员密度×房间面积4.1.2新风处理状态的确定，总风量及风机盘管风量的确定-38- 本建筑风机盘管系统采用独立的新风系统，各层都设有新风处理机组，以热湿比来确定新风状态。以西101办公室为例：热湿比取送风机器露点90%，由焓湿图查得送风状态点参数为：i0=51，t0=190C室内状态点参数为：in=58，tn=260C。得总送风量，新风量，由此得通过风机盘管处理的风量为：，根据风机盘管所需的风量和冷量选择风机盘管，参数如下：表4.1-1型号制冷量W风量水流量L/s阻力开利CMT0065230106014.04按照以上计算方法计算一层其他房间，结果如下：表4.1-2房间热湿比总风量新风量风机盘管风量送风状态点m西102210000.130.03432=17西110150000.080.0321614.5西112210000.130.0343217西113320000.260.0399319西114230000.150.0351817-38- 西115260000.220.0477817东101230000.140.03475东111250000.160.03561东115350000.280.031080东117270000.220.04778东118240000.150.04475东122250000.260.049504.1.3风机盘管选型有房间的负荷和风量，可以选择风机盘管。型号如下：表4.1-3房间盘管型号风量制冷量w进出水管in凝水接管in外形尺寸mm机组耗功W数量西102CMT00355027903/43/4281西110CMT00241019203/43/4271西112CMT00355027903/43/4281西113CMT00475038403/43/4501西114CMT00355027903/43/4281西115CMT006106052303/43/4871-38- 东101CMT00355027903/43/4281东111CMT00475038403/43/4501东115CMT006106052303/43/4871东117CMT006106052303/43/4871东118CMT00355027903/43/4281东122CMT006106052303/43/48714.1.4新风机组的选型由于建筑长度为93.6m,为了确保最远处房间的余压，该层设两套新风机组，分别置于两端的走廊尽头一层西经计算，新风负荷=26.52表4.1-4型号风量制冷量KW电机功率KW水流量水阻DBFPx2200030.50.32x15.3116尺寸mm数量重量Kg872x986x500184一层东新风负荷=27.2,选择新风机组参数如下：表4.1-5型号风量制冷量KW电机功率KW水流量水阻DBFPx2200030.50.32x15.3116-38- 尺寸mm数量重量Kg872x986x500184其他各层东西两边新风负荷均为29.92Kw,新风机组参数如下：表4.1-6型号风量制冷KW电机功率KW水流量水阻DBFPx3300050.10.55×18.7136尺寸mm数量台重量Kg1166x986x500181054.2全空气系统取机器露点95%，房间热湿比为：，则,，室内状态点参数为：,总送风量，新风量=10X30X1.2/3600=0.1，则一次回风量=0.842-0.1=0.742，一次混合点，则空调器所需提供的冷量为：.因为大厅面积不太大，人员也不多采用一套空调器，所选的组合式空调器参数为：表4.2-1型号风量范围制冷量KW电机功率KW水阻KPaDBFP3300016.90.55×14.8水量尺寸（长x宽x高）mm数量-38- T/h2.931166X986x5001-38- 5风管水力计算计算方法采用假定流速法。根据给定风量和选定流速，计算管断面尺寸再用断面尺寸及风量，算出风道内实际流速。根据经验值假定风管内空气的流速，由公式F=G/V计算出风管面积，再由面积以及《实用供热空调设计手册》矩形风管尺寸确定出风管的长、宽。根据风管的长、宽，计算出风管的断面积，再跟据面积和流量反算出风管内空气的实际流速。由实际流速求出动压，再根据规范查出风管的局部阻力系数，计算出风管的局部压力损失。由《实用供热空调设计手册》得风管的单位摩擦阻力，由公式△Pm＝L△pm确定风管的沿程压力损失。另外要保持风管各环路中压力的平衡，风管设计时各并联环路之间的压力损失的差值应保持在小于15%的范围内。下面以一层风管的最不利环路的水力计算为例，进行风管的水利计算。常用局部阻力系数：裤衩三通0.5，散流器1.28，弯头0.39，蝶阀0.3，弯管1.2一层西新风系统示意图图5-1321456低速风管内风速：总管和支管6——8m/s有送，回风口的支管3——5m/s假定风管1内的风速为6.5m/s,风量为2400m3/h,经计算，风管断面积为95238mm2,选择560×-38- 200的钢板矩形风管，,校核速度v=6m/s在速度范围内，符合要求。因为大楼东西对称，所以东楼风管以及各层新风管径都同一层西。风管计算表：表5-1序号G尺寸长度V比摩阻R沿程阻力RL局部阻力总阻力12400560x20046.01.455.60.510.816.421050320x25012．63.60.749.320.53.8813.213420200x16010.83.61.314.00.53.8817.9241350500x2009.83.750.727.050.54.2111.2751080320x25011.73.750.748.650.54.2112.876480200x16011.74.21.315.20.55.2920.50合计92.19一层接待大厅风系统示意图图5-2空气处理机组2345接待大厅总风量为2526m3/h,面积为250m2。布置16个风口。新风量为300m3/h,回风量为2226m3/h,排风量取新风量的90%，因为大厅装有旋转门，可采用自然排风。同时，大厅采用采用吊顶回风，由回风量及回风口选型资料可选取四个回风口，各个风口回风量为576m3/h，规格200*200。采用假定流速法选择个管段尺寸。-38- 1管段，风量为2526m3/h,假定流速为7m/s,计算出管段面积为100238mm2,选择500×200的风管，此时流速为7.02m/s。2，3，4，5管中走同样的风量，故管段尺寸相同，同1管段方法相同，计算并选择其管段尺寸为320×200。-38- 6水管水力计算6.1水系统形式的分类6.1.1按管道数目分双管制：夏季供应冷水冬季供应热水均在相同管路中进行，其优点是系统简单，投资少。三管制：分别设置能供冷供热管路，冷热回水管路合用。其优点是能同时满足供冷供热要求。四管制：供冷供热分别由供回水管路分开设置，具有冷热两套独立的系统，其优点是能同时满足供冷供热的要求，且无冷热混合损失。但投资高，管路复杂，空间的占用率大。6.1.2开式和闭式开式水系统：与蓄热水才连接比较简单，但管路和设备易腐蚀，且为克服系统的静压水头水泵耗电量大。闭式水系统：不与大气相接触管路系统不易腐蚀，不需克服静压差，水泵耗电量少。6.1.3按环路分同程式：除了供回水管路外，还有一根同程管，系统水利稳定，流量分配均匀异程式：系统中水循环量保持定值，负荷变化大，可通过改变风量或改变供回水量度进行调试。6.1.4按流量来分定流量系统：系统中水循环量保持定值，负荷变化时，可通过改变风量或改变供回水温度进行调节。变流量系统：系统中供回水温度保持定值，负荷改变时，通过改变水量来调节。-38- 6.2水系统形式的确定通过以上的分析比较，根据实际设计资料，本设计水系统形为：闭式，两管制，同程式，定流量水系统。6.2.1计算基本公式：流体在在沿管道流动的过程中，会产生摩擦压力和局部压力损失。通常把摩擦阻力损失称为摩擦损失，把局部压力损失称为局部损失。摩擦压力损失：Pm＝λlρv2/（2×d）（公式6.2-1）式中：△Pm：摩擦压力损失，Pa；λ：摩擦系数；d：管道内径；l：管道长度；v：热媒在管道中的流速，（m/s）；ρ：热媒的密度，（kg/m3）；当l＝1m时，上式变为以下通用形式：△Pm＝λρv2/（2d）或△Pm＝L△pm（公式6.2-2）式中：△pm——单位长度摩擦压力损失（比摩阻），Pa/m；局部压力损失：基本公式：△Pj＝ξρv2/2（公式6.2-3）式中△Pj：局部压力损失，Pa；ξ:局部阻力系数；局部阻力系数ξ值可由表查得。管断的压力损失△pm和局部损失△Pj之和就是该管断的总压力损失，即p＝△pm＋△Pj＝λρv2/（2d）＋ξρv2/2＝△pm＋ξρv2/2（公式6.2-4）6.2.2凝结水管路系统的设计各种空调设备在运行过程中产生的冷凝水，必须及时排走。排放凝结水的管路系统设计，应注意以下各要点:1:风机盘管凝结水盘的泄水支路坡度，不宜小于0.01。其他水平支干管，沿水流方向，应保持不小于0.002的坡度，且不允许有积水的部位。-38- 如受条件限制，无坡度敷设时，管内流速不得小于0.25m/s。2:当冷凝水盘位于机组内的负压段时，凝水盘的出水口处必须设置水封，水封的高度应比凝水盘处的负压（相当于水柱高度）大50%左右。水封的出口应与大气相通。3:冷凝水管道宜采用聚氯乙烯塑料管或镀锌钢管，不宜采用焊接钢管。4:冷凝水立管的顶部，应设计通向大气的透气管。5:设计和布置冷凝水管路时，必须认真考虑定期冲洗的可能性。6:冷凝水管的公称直径DN，应根据通过冷凝水的流量计算确定。一般情况下，每1kw的冷负荷每小时产生约0.4kg的冷凝水，在潜热负荷较高时，每1kw冷负荷产生约0.8kg的冷凝水。通常可以根据机组的冷负荷Q（kw）按下列数据近似的选定冷凝水管的公称直径：Q≤7kwDN＝20mmQ＝7.1～17.6kwDN＝25mmQ=17.7～100kwDN＝32mmQ＝101～176kwDN＝40mmQ＝177～598kwDN＝50mmQ＝599～1055kwDN＝80mmQ＝1056～1512kwDN＝100mmQ＝1513～12462kwDN＝125mmQ＝＞12462kwDN＝150mm闭式系统的热水和冷水管路的每个最高点，应设排气装置。为了拆卸检修，在排气装置前应加装一个阀门。为避免排气装置漏水，排气管最好接至水池或室外。系统最低点和需要单独放水的设备（如表冷气或加热器等）的下部应设带阀门的放水管，并接入地漏。6.3水力计算方法同风管的水利计算方法相同，水管的水利计算也采用假定流速法。根据推荐流速，确定管径，计算最不利环路压力损失，然后进行并联环路阻力平衡，最后确定系统总阻力，获得系统特性曲线，结合水泵性能曲线选择水泵型号。其具体水利计算方法和步骤如下：-38- （1）计算最远立管的环路。确定供水干管各个管段、最远立管和回水总干管的管径及其压力损失。（2）用同样方法，计算最近立管环路、回水干管各管段的管径及其压力损失。（3）求最远立管和最近立管的压力损失不平衡率，应使其在±5%以内。（4）计算出系统的总压力损失及其他各立管的资用压力值。（5）确立其他立管的管径。根据各立管的资用压力和立管各管段的流量，选用合适的立管管径。（6）求各立管的不平衡率。根据立管的资用压力和立管的计算压力损失，求各立管的不平衡率。不平衡率应在±10%以内（7）计算系统总阻力，获得管网特性曲线，为选择水泵作准备。一层西图6.3-12134567新风机组DBFP31：接立管的总干管，2，6：向两侧送水的两个支管。一层西总水量为1.778Kg/s,假定管段中水流速度为1.2m/s,则求得各管段管径如下：-38- 1管段：DN802管段:DN503管段：DN324管段：DN405管段：DN326管段:507管段：DN32图6.3-25417623同理：一层东及其它各层管径计算如下：1管段：DN802管段:DN653管段：DN324管段：DN405管段：DN326管段:DN407管段：DN32立管选型：-38- 如上图所示：1管段管径为一二三层管径，2管段管径为四五六层管径，3管段管径为七八九十层管径。经计算：1管段水量为11.646Kg/s2管段总水量为8.568Kg/s3管段总水量为11.424Kg/s查相关资料知：向上立管中流速为1-3m/s,该系统中，选择流速为2m/s,则1管段管径R,R2=(11.644+8.568+11.424)/2/3.14*1000求得R=71,选择DN150的水管立管。同理可计算：2管段的R=56.4,选择DN125的立管。3管段R=42.7,选择DN100的立管。回水管的选择：由经验知立管回水管可选择比供水管大一号的管径-38- 7冷冻站的设计冷冻站的设计包括：制冷机组的选择、水泵的选择、冷却塔的选择、膨胀水箱的选择以及其他一些设备的选择。7.1制冷机组的选择应按建筑物的用途、各类制冷机的特性、结合当地水源（包括水量、水温以及水质）、电源和热源（包括热源性质、品位高低）等情况，从初投资和运行费用进行综合技术经济比较来确定。对大型集中空调系统的冷源，宜选用结构紧凑、占地面积小、压缩机、电动机、冷凝器、蒸发器和自控元件等都组装在同一框架上的冷水机组。选择电力驱动的冷水机组时，当单机空调制冷量大于1163KW时，宜选用离心式；制冷量在582～1163KW之间时，宜选用离心或螺杆式；制冷量小于582KW时，宜选用活塞式或螺杆式。由于设备的选型涉及投资问题，在本设计中，对各种可能的方案进行了认真的分析和比较。7.1.1各种制冷机的优缺点比较表表7.1-1特点压缩式吸收式活塞式离心式螺杆式单效或双效能源以电能为动力以热能为动力蒸汽式或热水式直燃式-38- 优点容积效率比较高系统装置较简单加工容易造价低采用多机头大缺径后性能可得到改善，改装成模块冷水机组单机容量可大大提高且安装方便。COP高单机容量大结构紧凑重量轻，相同容量比活塞式轻80%以上，运转平稳振动小噪声较低，调节方便在15-100%内能经济实现无级调节,无气阀活塞环等易损件，工作可靠机组重量轻结构简单，运转平稳，单机制冷量较大，COP高，易损件少，运行可靠，易维修，调节方便，危害臭氧层的程度轻，温室效应小加工简单可实现无级调节，噪声低，振动小，对能源要求不高，吸收式制冷的成本低，运行费用少缺点振动较大，单机容量小，调节特性较差，模块式的COP只能达到3.60左右且价格昂贵对材料加工精度质量要求高单级压缩机在低负荷下易喘振，小型离心式的总效率小于活塞式单机容量比离心式小，转速比离心式低，噪声比离心式高，要求加工装配精度高，调节性能较差。使用寿命比压缩式短耗汽量大，热效率低7.1.2制冷机的性能系数（COP）表7.1-2类型名称容量（kw）动力消耗(kw/h)COP二次能一次能电动型活塞式69.8-139.50.3153.21.12螺杆式348.9-1744.20.3053.31.16离心式697.7-1744.20.2813.61.26吸收型单效348.9-34892.35kg/kw*h0.580.5双效348.9-34891.38kg/kw*h1.301.11燃气直燃冷热水发生器348.9-34890.18kg/kw*h0.970.83-38- 综合分析,在设计中总冷负荷1276kW。为节省投资，可选用螺杆型冷水机组。选用螺杆式制冷机的优点有：1:本螺杆压缩机运行零部件少，特别是没有活塞式压缩机的阀片组等易损件，因而运行可靠，寿命长。2:与活塞式制冷机相比，螺杆式冷水机组没有不平衡惯性力，也不存在液击的问题，机组可平稳的高速工作。3:与离心式冷水机相比，螺杆式冷水机组排气量不受排气压力的影响，既不存在喘振问题，具有强制输其的特点，在宽广的负荷范围内保持较高的效率。4:与活塞式和吸收式机组相比，操作维护方便。利用可靠的控制系统操作人员不必经过长时间的专业培训，可实现无人职守运转。冷负荷为1276kw，结合开利空调冷水机组样本，综上选择两台螺杆水冷机组，制冷量均为696KW。参数如下：表7.1-3型号螺杆机组30HXC200A制冷量KW696蒸发器水流量l/s120水压将kpa72接管尺寸mm125冷凝器水流量l/s143水压将kpa68接管尺寸mm150尺寸长X宽X高(m)3.275X0.98X1.9417.2冷却塔的选择该工程采用水冷冷却方法，有冷却塔循环供水，冷却塔补水量为循环水量的2%左右。冷却塔设置位置应通风良好，避免气流短路及建筑物高温高湿排气或非洁净气体的影响。冷却塔台数宜按制冷机台数一对一匹配设计，故选用两台冷却塔且安装楼顶。冷却塔的选择依据循环水量以及进出水温度来确定。由机组参数可知冷却水流量143，湿球温度T=28℃，温差5℃，选择冷却塔参数如下：-38- 表7.1-4型号水量总高度风量进水压力DFNL-1501504050840006.3直径m数量宽度2.1230007.3分集水器的选择分水器、集水器断面直径可按断面流速V=0.1m/s确定，或按经验估算D=2.5-5dmax,dmax为支管中的最大管径。综合考虑，取分集水器的管径为DN350（集分水器的管径多为350到1500之间）。7.4膨胀水箱的选择膨胀水箱的作用是用来贮存水系统的膨胀水量，另外也有稳压的作用。为保证膨胀水箱和水系统的正常工作，在机械循环系统中，膨胀水箱应该接在水泵的吸入侧。膨胀水箱的容积是由系统中的水容量和最大的水温变化幅度决定，可由下式计算：:膨胀水箱的有效容积:水的体积膨胀系数，最大的水温变化值，系统内的水容量，以系统的设计冷量为基础，系统水容量约为2～3L/KW。则经计算系统水量=2.5*1276=3190L=3.19m3=0.0006303.19=0.002（公式7.4-1）-38- 由有效容积可从暖通标准图集选取规格型号。本工程选用落地式膨胀水箱，尺寸：900*900*800，循环管DN20，膨胀管DN25，溢流管DN40，排水管DN32，水箱自重127kg。7.5冷冻水泵的选择本设计选用三台冷冻水循环泵，两用一备。当采用一次泵系统时，冷冻水泵的扬程为管路、管件阻力、冷水机组的蒸发器阻力和末端设备的表冷器阻力之和，并附加5%-10%的余量。即H=△Pm+△Pj+△Ps（公式7.5-1）式中：△Pm：沿程阻力损失△Pj：局部阻力损失△Ps：设备阻力损失立管采用同程式，水平干管采用异程式，选择最不利环路计算阻力。从制冷机组到立管31.6m,比摩阻为291，立管分三段，比摩阻分别为291，366，485.顶层最不利环路管长和比摩阻如下：供水管总阻力：31.6×291+12×291+12×366+16×485+2×402+4×671+970×12.6+10.8×1334=55KPa回水管总阻力：31.6×291+12×195+12×291+16×366+2×292+4×561+12.6×671+10.8×970=43KPa制冷机蒸发器水压降为72KPa,供回水管路阻力经计算为98KPa，末端压力降为10KPa。则经计算总阻力为229KPa,即23m水柱。总水量为31.7Kg/s,选择两台水泵，则每台水泵的水量为57m3/h,则所选水泵参数如下：(因为水泵并联，根据性能曲线知流量增加。)泵的参数表7.5-1-38- 型号流量扬程转速电机功率KWKQW65-160(l)652829007.5效率数量汽蚀余量m重量Kg76%33.0977.6冷却水泵的选择冷却水泵选用三台，两备一用。泵的流量应等于冷水机组冷凝器的额定流量并附加5%-10%的裕量。冷却水泵的扬程由冷却水系统阻力（管道、管件、冷凝器阻力之和），冷却塔积水盘水位（设置冷却水箱时为水箱最低水位）至冷却塔布水器的高差，冷却塔布水器所需压力组成，并附加5m水柱的裕量。冷凝器阻力为68KPa,制冷机到冷却塔的高度为40m,冷却塔水阻为6.2m水柱，安全余量5m,经计算冷却水泵的扬程为58m,流量为143，选择水泵参数如下：(因为水泵并联，根据性能曲线知流量增加。)冷却泵参数表7.6-1型号流量扬程转速电机功率KWKQW125-250(A)1507029005.5效率数量汽蚀余量m重量Kg74%3454907.7补水泵的选择系统补水量取系统水容量的2%。补水点宜设置在循环水泵的吸入端。补水泵流量取补水量的2.5-5倍，扬程应附加30-50KPa。补水泵宜设备用泵。软化宜设软化水箱，储存补水泵的0.5-1h水量。补水泵的扬程为泵到补水点的阻力，补水点到膨胀水箱的高度之和，以及5m水柱的附加量，经计算，补水泵水量为4.37m3/h,扬程为57m,选择补水泵参数如下：(因为水泵并联，根据性能曲线知流量增加。)表7.7-1-38- 型号扬程m效率转速r/min电机功率KW气蚀余量m重量kg数量KQW40-250B6027%290042.37728结论这次设计的课题是惠新大厦中央空调系统的设计，主要任务是完成整栋大楼冷负荷的计算；系统的经济性分析；系统冷冻站的设计；各楼层风系统和水系统的设计和计算。通过比较，对于办公室采用了风机盘管+独立新风的半集中式系统，对办公大厅采用了一次回风的全空气露点送风系统。这次设计的办公大楼系统比较简单，房间功能比较单一，但是设计中也遇到了很多问题，在解决这些问题的过程中了解了很多东西，同时设计该办公楼的中央空调得到以下成果：1.设计了一套比较合理的空调方案，比较经济节能。2.选择水冷螺杆机组和锅炉作为冷热源，技术比较成熟且经济。3.对系统各部分进行了详细的计算，确保系统能够正常运行。4.绘制了一套图纸，达到毕业设计要求，与施工图很接近。5.通过阀门控制，过渡季节全新风运行，最大限度的利用自然能量，达到节能的效果。-38- 参考文献[1]路延魁，空气调节设计手册，北京：建筑工业出版社，2007[2]陆耀庆，实用供热空调设计手册，北京：建筑工业出版社，2008[3]陆耀庆，供暖通风设计手册，北京：建筑工业出版社，2007[4]赵荣义等，空气调节，北京：中国建筑工业出版社，2008[5]孙一坚，工业通风，北京：中国建筑工业出版社，2009[6]潘云钢，高层民用建筑空调设计，北京：中国建筑工业出版社，2009[7]《高层民用建筑防火规范》GB50045—09[8]《建筑设计防火规范》GBJ16—87，2007年版[9]《全国民用建筑工程设计技术措施暖通空调动力》中国建筑标准设计研究所2009-38- 致谢经过近半年的辛苦和努力，我的毕业设计课题终于完成了，看着设计说明书中的每个字，每个数据，每幅插图，感触颇多。从开始做设计时到完成的这一刻，我的导师和同组成员给了我很大的帮助。很多在设计中遇到的问题都是在他们的帮助下解决的，很多错误也是他们发现并帮助我修改。周围老师、同学的帮助和关怀，令我受益匪浅。没有他们的帮助，我就不可能取得这样的成果。在此，我特别感谢老师在设计过程中给我的帮助和指导，此外，对那些在学习、工作、生活上给予过我帮助和支持的其他老师和同学，我也要在此向他们表示衷心的谢意！-38- -38-'