通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)課程設(shè)計

樂山某辦公樓中央空調(diào)設(shè)計1暖通空調(diào)國內(nèi)外發(fā)展及現(xiàn)狀要進行辦公樓中央空調(diào)的設(shè)計，先要充分了解中央空調(diào)在國內(nèi)外的發(fā)展?fàn)顩r，再針對我國的實際情況具體而論。1.1空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能國外研究現(xiàn)狀在能源逐漸匱乏的現(xiàn)代，節(jié)能成為社會的一個焦點。以美國為例分析空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能國外研究現(xiàn)狀，它是一個能耗大國，需有先進的節(jié)能技術(shù)。該國約有1/3能耗用在建筑方面，來滿足人們對舒適性、空氣品質(zhì)和生活質(zhì)量的要求。美國暖通空調(diào)制冷工程師協(xié)會、制冷協(xié)會、冷卻塔協(xié)會、能源部以及眾多暖通空調(diào)設(shè)備生產(chǎn)廠家如York、Carrier等都為建筑節(jié)能做出了卓越的貢獻。1.2我國在中央空調(diào)領(lǐng)域中的發(fā)展現(xiàn)代環(huán)境日益惡化，我國大力開發(fā)并制作高效、價廉且便于自凈的技術(shù)與設(shè)備成為硬性要求。在纖維過濾技術(shù)、靜電過濾技術(shù)、吸附技術(shù)、低溫等離子技術(shù)等空氣品質(zhì)處理技術(shù)的研究方面投入較多的人力和財力。而且大家關(guān)心室內(nèi)空氣環(huán)境的改善，因此，將室內(nèi)空氣熱濕環(huán)境控制技術(shù)、空氣潔凈控制技術(shù)和計算機調(diào)控技術(shù)三者相結(jié)合，促使舒適空調(diào)邁向健康空調(diào)，會是今后空調(diào)發(fā)展的方向。1.3我國空調(diào)事業(yè)發(fā)展過程中的突出問題在中央空調(diào)發(fā)展趨勢中，健康、環(huán)保、節(jié)能是永恒的話題，中國中央空調(diào)市場的發(fā)展必須結(jié)合國情。我國是一個地域廣闊的國家，地理、氣候條件極為復(fù)雜，擁有多種多樣的氣候類型。氣候多樣性就決定各地的氣候條件不近相同，這個對空氣調(diào)節(jié)提出了更高的要求。地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展水平差異性較大，不同地區(qū)的人們對空調(diào)的需求不一樣。如何針對不同層次的用戶設(shè)計不同型式的家用空調(diào)，這也是一個值得研究的問題。本章主要介紹中央空調(diào)在國內(nèi)外的發(fā)展及現(xiàn)狀，我國在空調(diào)設(shè)計發(fā)面的發(fā)展有突破性的進步，但是由于地理、人文等因素，需要克服的困難還有很多。

2設(shè)計原始參數(shù)設(shè)計參考各種文獻，查找樂山建筑資料及原始參數(shù)，為下面冷負荷計算做準(zhǔn)備。2.1建筑資料本建筑是一幢四層高的辦公樓，地處四川省樂山市。樂山地處北緯29°附近，全市屬于亞熱帶氣候，具有四季分明的特點，年平均氣溫為16.5～18℃。辦公樓由商務(wù)辦公、會議、培訓(xùn)等多功能組成的現(xiàn)代化辦公場所，地面共四層，綜合辦公樓建筑總面積4614，辦公樓總層高16.8m，每層層高4.2m。該辦公樓相關(guān)資料如下：（1）屋面防水層5mm，水泥沙漿20mm，鋼筋混凝土35mm，內(nèi)粉刷20mm。（2）外墻外墻為240mm的磚墻，墻外水泥砂漿20mm，白灰內(nèi)粉刷20mm。（3）外窗金屬邊框單層窗，玻璃為6mm透明普通玻璃，窗總高3.17m。（4）人數(shù)人員根據(jù)各房間的使用功能及使用單位提出的要求確定。（5）照明、設(shè)備由建筑電氣專業(yè)提供。（6）空調(diào)使用時間辦公樓空調(diào)在工作日正常使用時間為8:00～18:00。（7）動力與能源a.動力：動力電380V～50Hz。b.能源：自備。2.2設(shè)計原始參數(shù)2.2.1室外設(shè)計計算參數(shù)位置：北緯29.57°東經(jīng)103.75°海拔高度：408～480m表2.1室外設(shè)計計算參數(shù)季節(jié)大氣壓力（Pa）室外干球溫度（℃）室外濕球溫度（℃）相對濕度（%）室外平均風(fēng)速（m/s）夏季9565032.926.6681.4冬季956632.3—850.82.2.2室內(nèi)設(shè)計參數(shù)空調(diào)設(shè)計時，除了滿足基本辦公需求，還要考慮建筑辦公樓用能資源優(yōu)化配置等問題。在具體設(shè)計相關(guān)參數(shù)時，應(yīng)根據(jù)實際情況選取，確定各房間的設(shè)計參數(shù)如下表。表2.2室內(nèi)設(shè)計計算參數(shù)房間類別空調(diào)溫度℃相對濕度%新風(fēng)量人員密度照明功率密度值設(shè)備功率密度值噪聲夏季冬季夏季冬季M3/(h·p)dB（A)會議室26185550300.535340辦公室26186550300.220540注：室內(nèi)空氣壓力稍高于室外大氣壓力。本章根據(jù)樂山建筑的實際情況，考慮到室內(nèi)、外多方面問題，列出空調(diào)設(shè)計所需的標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)。3空調(diào)負荷計算為了使空調(diào)房間的溫度和相對濕度維持在生產(chǎn)工藝和人體熱舒適所要求的范圍內(nèi)，必須向空調(diào)房間送入具有一定溫度和相對濕度的空氣，用以消除房間的熱、濕負荷。由外部干擾造成熱、濕負荷與室內(nèi)外空氣的狀態(tài)參數(shù)有關(guān)，因此要確定熱、濕負荷的計算。3.1冷負荷的構(gòu)成及計算原理空調(diào)冷負荷主要包括：1）外墻和屋面瞬變傳熱引起的冷負荷；2）外玻璃窗瞬變傳熱引起的冷負荷；3）透過玻璃窗的日射得熱引起的冷負荷；4）設(shè)備散熱引起的冷負荷；5）人體散熱引起的冷負荷。3.1.1圍護結(jié)構(gòu)瞬變傳熱形成冷負荷的計算方法1）外墻和屋面瞬變傳熱引起的冷負荷外墻和屋面瞬變傳熱引起的逐時冷負荷可按式(3-1)計算：(3-1)式中K—傳熱系數(shù)[]；F—傳熱面積（）—計算溫度的逐時值(℃)；—室內(nèi)計算溫度(℃)。上式中的各圍護結(jié)構(gòu)的冷負荷溫度值都是以北京地區(qū)的氣象參數(shù)為依據(jù)計算的，對不同地區(qū)和不同情況應(yīng)按下式進行修正：(3-2)式中t—地點修正值，(℃)；—外表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)修正值；—外表面吸收系數(shù)修正值。采用修正后的逐時冷負荷計算溫度時，冷負荷計算用下式進行。(3-3)2）外玻璃窗瞬變傳熱引起的冷負荷：(3-4)式中F—外玻璃窗面積()；K—玻璃的傳熱系數(shù)[]；—玻璃窗的冷負荷逐時值(℃)；—室內(nèi)設(shè)計溫度(℃)。不同地點對t修正：(3-5)t—地點修正系數(shù)(℃)。3.1.2透過玻璃窗的日射得熱引起的冷負荷無外遮陽玻璃窗的日射得熱形成的逐時冷負荷：(3-6)式中—日射得熱引起的逐時冷負荷（W）；D—不同緯度帶各朝向七月份日射得熱因素的最大值()；F—玻璃窗的凈面積（）；C—窗玻璃的遮陽系數(shù)；C—窗內(nèi)遮陽系數(shù)；—冷負荷系數(shù)。3.1.3設(shè)備散熱引起的冷負荷設(shè)備和用具顯熱形成的冷負荷按下式計算：(3-7)式中Q—實際顯熱散熱量(W)；—顯熱散熱冷負荷系數(shù)。實際顯熱散熱熱量按下式計算1）電動設(shè)備當(dāng)工藝設(shè)備及其電動機都放在室內(nèi)時：(3-8)當(dāng)只有工藝設(shè)備在室內(nèi)，而電動機不在室內(nèi)時：(3-9)當(dāng)工藝設(shè)備不在室內(nèi)，而只有電動機在室內(nèi)時：(3-10)式中N—電動設(shè)備的安裝功率(kW)；—電動機效率；n—利用系數(shù)；n—電動機負荷系數(shù)；n—同時使用系數(shù)。電熱設(shè)備散熱量對于無保溫密閉罩的電熱設(shè)備，按式(3-9)計算：(3-11)式中n—考慮排風(fēng)帶走熱量的系數(shù)，一般取0.5；其他符號意義同上。2） 電子設(shè)備散熱量計算公式為，其中系數(shù)n的值根據(jù)使用情況而定，對已給出實測的實際功率值的電子計算機可取1.0。一般儀表取0.5～0.9。3.1.4照明散熱形成冷負荷根據(jù)照明燈具的類型和安裝方式的不同，其冷負荷計算式分別為：白熾燈：(3-12)熒光燈：(3-13)式中N—照明燈具的功率（W）；n—鎮(zhèn)流器消耗功率系數(shù)，本設(shè)計取n=1.0；n—燈罩隔熱系。3.1.5人體散熱形成的冷負荷人體散熱引起的冷負荷計算式為：(3-14)(3-15)式中—人體顯熱散熱量；q—不同室溫和勞動性質(zhì)成年男子顯熱散熱量（W）；—人體潛熱散熱量；—不同室溫和勞動性質(zhì)成年男子顯熱散熱量（W）；—室內(nèi)全部人數(shù)；—群集系數(shù)；3.1.6新風(fēng)冷負荷我國在空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計過程中對新風(fēng)量的確定有要求，查取現(xiàn)有設(shè)計手冊,辦公樓的新風(fēng)量取30m3/(h.p)。因此夏季，空調(diào)新風(fēng)冷負荷按下式計算：(3-16)式中:—夏季新風(fēng)冷負荷，（kW）；—新風(fēng)量，（kg/s）；—室外空氣的焓值，（kJ/kg）；—室內(nèi)空氣的焓值，（kJ/kg）。3.2計算實例以一樓辦公室01號房間為計算實例，該房間高度4.2m；樓頂：面積F=49，上一層為空調(diào)房間；南外窗：金屬邊框單層窗，玻璃為6mm厚的透明普通玻璃，窗總面積F=5.7。玻璃窗傳熱系數(shù)查表為K=3；南墻：面積F=24.4，其傳熱系數(shù)K=1.55；西墻：面積F=29.6，其傳熱系數(shù)K=1.55；室內(nèi)人員的熱負荷按856W計算；室內(nèi)電器設(shè)備冷負荷估算值1356W。一樓01號辦公室樓上為辦公空調(diào)房間，其傳熱值計算取210W；設(shè)計溫度：26℃，4人辦公室；根據(jù)設(shè)計參數(shù)查得Ca、Cn、Cs、D的值分別為0.85、0.6、0.89、174。由前文的計算公式可分別計算出各墻、窗等的冷負荷。

表3.1南外窗傳熱冷負荷時間（時）89101112131415161718溫差△t1.92.93.64.35.25.86.98.27.26.45.6K3F5.7LQ333506274899911814012311096表3.2南窗透入日射得熱引起的冷負荷時間（時）89101112131415161718D174Ca0.85C0.6F5.7C0.89LQ4252293329361379383361329279261306表3.3南墻冷負荷時間（時）89101112131415161718溫差△t3.04.04.65.46.37.18.18.88.47.06.4K1.55F24.4LQ114151174204239269307333318265242表3.4西墻冷負荷時間（時）89101112131415161718溫差△t3.13.64.35.16.06.98.08.99.88.66.8K1.55F29.6LQ142165197234275317367408450395312表3.5逐時冷負荷匯總表時間（時）89101112131415161718南墻114151174204239269307333318265242南窗傳熱33506274899911814012311096南窗日照252293329361379383361329279261306西墻142165197234275317367408450395312人員856設(shè)備1356樓層傳熱110總負荷41364254435744684577466347484806476646264552由逐時計算匯總表可以看出，該房間最大負荷出現(xiàn)在15:00。3.3辦公樓負荷總和根據(jù)以上的計算方法，對整幢辦公樓進行了冷負荷的計算，得到了整個大樓的負荷情況，表3.6列出了四層樓各個辦公室的負荷情況。

表3.6空調(diào)冷負荷統(tǒng)計編號房間面積夏季夏季夏季夏季總冷指標(biāo)夏季()總冷負荷新風(fēng)量新風(fēng)(含新風(fēng))最大冷負荷含新風(fēng)m3/(h?p)冷負荷發(fā)生時刻房間0153480623722928815:00房間025011342746654723015:00房間031004384004316:00房間0435351920820189815:00房間051361028260558437614:00房間0626219811510147815:00房間0726219811510147815:00房間0854430824121247616:00房間091053953003316:00房間1025215211210838515:00房間1125215211210838515:00房間1252402423124298114:00樓層1686597963190251678214:00房間0118426002415:00房間0226254911711289615:00房間0327255316013479816:00房間042301432734536706214:00房間055111233767664122116:00房間062219221009648715:00房間0736309616115518515:00房間0850428022321548616:00房間0969598730729628615:00房間10281396008415:00房間1128248612411948714:00房間1252459823122278815:00房間1350411422121338315:00房間14110946649147448716:00房間1529248812712268615:00房間16282997165159210415:00房間1752446823122278614:00樓層2905814133891370518815:00房間01181389007316:00房間02262838155149810915:00房間03262880157151810915:00房間0423019425102599048415:00房間05231476006715:00房間06363928214206810915:00房間07252666146140610914:00房間08102890445644028715:00房間095111687766673622916:00房間10293188174167810917:00房間11263861231222714915:00房間12334428248239113315:00房間13110978649147448915:00房間14283088168162210914:00房間15283031168162210915:00房間16525395307296911216:00樓層38448927549604724710714:00房間0178708734633469015:00房間02125926337439688015:00房間03222481129124911115:00房間04368082536471022515:00房間052441654272364896717:00房間06313569186179711215:00房間07272841158152910815:00房間08261324005017:00房間09263398192185813116:00房間10263914231222915115:00房間11526868384371213315:00樓層4691651413514326719715:00大樓13126291947153541455869315:00由表3.6可知，辦公樓最大冷負荷出現(xiàn)在下午15：00，其值為291.947kW。3.4系統(tǒng)負荷確定制冷系統(tǒng)負荷Q0可按下式確定：Q0=Q×Kr×K×Kη×Kb(3-17)式中Q—空調(diào)系統(tǒng)冷負荷（kW）；Kr—房間同期使用系數(shù)，本設(shè)計Kr=0.9；Kf—冷量損失附加系數(shù)；本設(shè)計為風(fēng)-水系統(tǒng)，Kf=1.05；Kη—效率降低修正系數(shù)，Kη=1.05～1.10；本設(shè)計Kη=1.05；Kb—事故備用系數(shù)，Kb=1.0。則本設(shè)計制冷系統(tǒng)的負荷Q0=Q·Kr·K·Kη·Kb=291.947×0.9×1.05×1.05×1.0=289.68kW3.5冷水機組的選型根據(jù)計算辦公樓需要冷負荷為289.68kW，所以選擇利德盛半封閉螺桿式BSL-380WDE機組，該機組的相關(guān)參數(shù)見表3.7。表3.7制冷機組相關(guān)參數(shù)項目單位參數(shù)機組運行電流A134冷凝器進出口管徑mm108冷卻水流量m3/h81蒸發(fā)器進出口管徑mm108冷凍水流量m3/h75冷凍水供水溫度℃5冷凍水回水溫度℃12本章以01辦公室為例，對人體、設(shè)備、照明等冷負荷進行計算，以表格形式列出辦公樓各個房間冷負荷及最大冷負荷出現(xiàn)時刻。

4系統(tǒng)方案的確定系統(tǒng)包括了風(fēng)系統(tǒng)和水系統(tǒng)，根據(jù)辦公樓使用特點來確定系統(tǒng)方案，達到節(jié)能、舒適要求。4.1辦公樓的使用特點整個辦公樓的分為會議室、辦公室、設(shè)備間、樓道等公共區(qū)域。辦公樓的使用性質(zhì)與時間全樓大體一致，大體上是正常上班時間8:00～18:00，所以整幢樓可選擇用同樣的空調(diào)系統(tǒng)和設(shè)備,管理比較方便。每一個人對溫濕度的敏感程度不一樣，同時考慮到辦公室人員加班問題，大樓選擇集中空調(diào)系統(tǒng)與半集中空調(diào)系統(tǒng)相結(jié)合的方式，有利于解決辦公樓加班問題，同時滿足節(jié)能要求。4.2空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)方案對比在建筑系統(tǒng)中，對建筑面積較大的空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計多采用集中式空調(diào)系統(tǒng)，對建筑面積較小的多采用風(fēng)機盤管與新風(fēng)系統(tǒng)相結(jié)合的方式完成對空氣的處理。表4.1集中式和風(fēng)機盤管加獨立新風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的對比內(nèi)容集中式（全空氣系統(tǒng)）風(fēng)機盤管加新風(fēng)（空氣－水系統(tǒng)）設(shè)備1.有獨立空調(diào)機房2.設(shè)備均在機房內(nèi)1.新風(fēng)機組占地面積小2.設(shè)備分布較分散，管路較復(fù)雜送回風(fēng)管路1.送回風(fēng)管系統(tǒng)管路復(fù)雜，布置難度大2.風(fēng)管分支多，不利于平衡1.設(shè)備在室內(nèi)沒有風(fēng)管2.當(dāng)系統(tǒng)和新風(fēng)系統(tǒng)聯(lián)合使用時，新風(fēng)量較小空氣處理可集中處理送入房間空氣參數(shù)，同時可精確調(diào)節(jié)。過濾性能差，室內(nèi)清潔度要求較高時難以滿足消聲隔震設(shè)備集中布置在機房內(nèi)噪音污染小辦公房間內(nèi)的噪音污染非常嚴重安裝工程量大，周期長安裝簡單，周期短，可快速投運該建筑為辦公樓，四層樓均為辦公室以及會議室?？照{(diào)面積分散、每個房間的負荷也不同，同時還存在加班問題。該辦公建筑選用風(fēng)機盤管加獨立新風(fēng)的空調(diào)方式。4.3空調(diào)水系統(tǒng)方案選擇冷水系統(tǒng)方案的確定及優(yōu)缺點如表4.2。表4.2冷水系統(tǒng)的優(yōu)缺點對比表類型主要特征主要優(yōu)點存在的缺點閉式系統(tǒng)系統(tǒng)不與大氣接通，在最高點設(shè)置水箱水泵功率低，系統(tǒng)簡單膨脹水箱的管路復(fù)雜。開式系統(tǒng)管路系統(tǒng)與大氣相通系統(tǒng)與蓄熱水池連接較簡單系統(tǒng)管路容易腐蝕，能耗較大同程式系統(tǒng)供回水干管中的水流方向相同，經(jīng)過每一管路的長度相等水量分配、調(diào)度方便，便于水力平衡。有回程管，管道長度增加，初投資高異程式系統(tǒng)主管中的水流方向相反，每一管路長度不同無回程管、管路長度較短、管路簡單，初投資低系統(tǒng)水利平衡不穩(wěn)定兩管制系統(tǒng)供熱、供冷合用同一管路系統(tǒng)管路系統(tǒng)簡單，初期投資少無法同時滿足供熱、供冷的要求此次設(shè)計辦公建筑面積中等，樓層分布有機房，考慮將主要設(shè)備安裝在機房內(nèi)，有利于降低建筑的噪音污染。從能耗與管道內(nèi)清潔的角度出發(fā)，選用閉式系統(tǒng)。根據(jù)建筑的特點只設(shè)一個水系統(tǒng)。主管采用同程式系統(tǒng)，水力穩(wěn)定性好，各設(shè)備間的水量分配均衡，調(diào)節(jié)方便。4.4風(fēng)系統(tǒng)方案選擇根據(jù)辦公樓建筑特點，系統(tǒng)采用風(fēng)機盤管與獨立新風(fēng)系統(tǒng)對空氣進行處理，其處理過程如下圖。圖4.1空氣處理焓濕圖示意圖N—室內(nèi)狀態(tài)點W—室外狀態(tài)點O—送風(fēng)狀態(tài)點L—新風(fēng)狀態(tài)點M—盤管狀態(tài)點ONON混合混合 新風(fēng)機組將室外新風(fēng)W處理到與室內(nèi)空氣等焓點W，盤管將從N點處理到M點然后與L狀態(tài)的新風(fēng)在室內(nèi)混合，達到送風(fēng)狀態(tài)點O，再沿?zé)釢癖染€達到房間狀態(tài)點N。通過討論的結(jié)果，本辦公樓空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計采用的處理方式為新風(fēng)由新風(fēng)機組處理到室內(nèi)空氣焓值、并直接送入室內(nèi)，即新風(fēng)與風(fēng)機盤管并聯(lián)向房間送風(fēng)。本章采用對比的方法，使各種系統(tǒng)類型的優(yōu)缺點一目了然，確定出風(fēng)系統(tǒng)和水系統(tǒng)分別采用風(fēng)機盤管與獨立新風(fēng)系統(tǒng)、閉式系統(tǒng)。

5新風(fēng)機組、風(fēng)機盤管選型計算系統(tǒng)方案確定后，應(yīng)根據(jù)方案選型，選出最適合該辦公樓的設(shè)備類型。5.1風(fēng)機盤管的系統(tǒng)選型計算盤管的選擇的依據(jù)是中等冷量，中等速度而且遵循風(fēng)量優(yōu)先，兼顧冷量，二者綜合考慮的大前提?，F(xiàn)以一樓101辦公室為例，該辦公室冷負荷4806W，新風(fēng)量237m3/h，新風(fēng)冷負荷2292W,因此辦公風(fēng)機室盤管所需冷負荷為2514W，根據(jù)公式LF=QF/[1.2·(hN-hl’(F))]可算出盤管需要的風(fēng)量為264m3/h。所選的風(fēng)機盤管要求當(dāng)進水溫度為7℃時，進風(fēng)參數(shù)DB/WB=26/18.6℃。查GB/T19232-2003風(fēng)機盤管性能參數(shù)可知：該辦公室選擇FP-51。根據(jù)盤管選型原則，初選型號為FP-51的標(biāo)準(zhǔn)型風(fēng)機盤管一臺，其額定風(fēng)量為190m3/h，取最小水量L=510kg/h，進水溫度為7℃時查得風(fēng)機盤管的冷量為2800W，滿足條件。故選FP-51的標(biāo)準(zhǔn)型風(fēng)機盤管一臺，其水壓降為10kPa。依據(jù)以上的計算方法，可得出辦公樓其余辦公室的風(fēng)機盤管型號與數(shù)量，具體列入表5.1中。表5.1風(fēng)機盤管型號房間號總負荷(w)新風(fēng)負荷(w)風(fēng)機盤管負荷(w)盤管風(fēng)量(m3/h)風(fēng)機盤管型號數(shù)量(個)水壓降（kPa）一層房間01480622922514263FP-51110一層房間021144265574885536FP-51220一層房間03437404374480FP-85117一層房間04341920081411155FP-3416一層房間051028258434439487FP-51220一層房間0620981114984108FP-3416一層房間072008111489498FP-3416一層房間08440023242076228FP-51110一層房間09390003900428FP-34212一層房間1020521083969106FP-3416一層房間1120521083969106FP-3416一層房間12422422291995219FP-51110二層房間01426042647二層房間02224911291120123FP-3416二層房間03285315471306143FP-3416二層房間04143723665107071174FP-34636二層房間051123067414489492FP-51220二層房間061922964958105FP-3416二層房間07309215511541169FP-3416二層房間08428921542135234FP-51110二層房間09590729622945323FP-68117二層房間10138601386152FP-3416二層房間11238611941192131FP-3416二層房間12444822272221244FP-51110二層房間13431421332181239FP-51110二層房間14947647444732519FP-34212二層房間15244812261222134FP-3416二層房間16294715921355149FP-51110二層房間17446822272241246FP-51110三層房間01138901389三層房間02283814981340147FP-3416三層房間03288015181362149FP-3416三層房間0419405990495011042FP-51410三層房間05145601456160FP-3416三層房間06392220681854203FP-51110三層房間07266614061260138FP-3416三層房間08890444024502494FP-34212三層房間091168767364951543FP-51220三層房間10318816781510166FP-3416三層房間11386122271634179FP-3416三層房間12442523912034223FP-51110三層房間13978847445044553FP-51220三層房間14308316221461160FP-3416三層房間15308516221463160FP-3416三層房間16579829692829310FP-68117四層房間01702733463681404FP-34212四層房間02996339685995657FP-34318四層房間03241112491162127FP-3416四層房間04803247103322364FP-34212四層房間0516342698993531026FP-51330四層房間06350917971712188FP-3416四層房間07288115291352148FP-3416四層房間08132401324145FP-3416四層房間09339518581537169FP-3416四層房間10391422291685185FP-3416四層房間11686837123156346FP-342125.2新風(fēng)機組的選型辦公樓新風(fēng)系統(tǒng)按樓層分區(qū)，每一層有獨立的新風(fēng)系統(tǒng)，設(shè)立一臺組合新風(fēng)柜，根據(jù)設(shè)計計算出來的數(shù)據(jù)，對新風(fēng)機組選型如表5.2。表5.2新風(fēng)機組選型表空調(diào)分區(qū)所需要新風(fēng)量(m3/h)所需要新風(fēng)負荷(kW)型號額定風(fēng)量(m3/h)冷量(kW)盤管數(shù)量(排)電機功率(kW)水流量(t/h)水壓降(kPa)余壓(Pa)一層319030.167KG06D3Ⅱ-B600033.2641.55.7211.86285二層389137.251KG05D3Ⅱ-B500037.7461.56.521.55310三層496047.247KG07D3Ⅱ-B700053.3462.59.1814.08310四層341432.871KG06D3Ⅱ-B600033.2641.55.7211.86285本章根據(jù)中等冷量，中等速度原則、盤管選型原則，通過計算出各樓層的各種數(shù)據(jù)，選出新風(fēng)機組、風(fēng)機盤管類型。各個房間有之相對應(yīng)的類型。6空調(diào)水系統(tǒng)的設(shè)計計算對各房間空調(diào)水系統(tǒng)設(shè)計進行計算，從而可以選取對應(yīng)的冷凍水泵。6.1水系統(tǒng)的布置形式空調(diào)水系統(tǒng)根據(jù)布置形式和工作原理，可分為下面幾種類型：1）按管道數(shù)量分為：雙管制、三管制和四管制；2）按流動關(guān)系分為：同程式和異程式；3）按布置形式分為：水平式和垂直式；4）按原理分為：開式和閉式；5）按調(diào)節(jié)方式分為：定流量和變流量。該設(shè)計中管路不與大氣接觸，在系統(tǒng)的最高點設(shè)置膨脹水箱，系統(tǒng)所需的冷量由制冷機組供給，供回水選擇雙管制，具有系統(tǒng)簡單，水泵壓力、功率均低，初投資低等優(yōu)點。由于設(shè)計的辦公樓屬于多層建筑，因此可以采用同程式水系統(tǒng)，此系統(tǒng)除了供回水管路外，還有一根同程管，各并聯(lián)環(huán)路的管路總長度基本相同，各用戶盤管的水阻力大致相等，流量分配均勻，且此系統(tǒng)屬于垂直同程系統(tǒng)。本設(shè)計管材選用焊接鋼管，易于加工制作，安裝簡單，能承受較高溫度及壓力，且具有一定的防腐性能。6.2空調(diào)冷凍水系統(tǒng)水流量計算冷凍水流量計算公式如下：質(zhì)量流量(kg/s)(6-1)體積流量(m3/h)(6-2)式中—空調(diào)耗冷量（kW）；—水的比熱容，Cp=4.18kJ/kg·℃；—水的密度，取值為1000kg/m3；—冷凍水供水溫度，本設(shè)計取7℃；—冷凍水回水溫度，本設(shè)計為12℃。根據(jù)以上公式計算各房間冷凍水流量見表6.1：表6.1各房間冷凍水流量表房間號總負荷(w)風(fēng)機盤管負荷(w)盤管風(fēng)量(m3/h)數(shù)量(個)水壓降（kPa）質(zhì)量流量(kg/s)體積流量(m3/h)一層房間01480624032631100.110.41一層房間021134248855362200.230.84一層房間03438443744801170.210.75一層房間0435191411155160.070.24一層房間051028244394872200.210.76一層房間062198984108160.050.17一層房間07219889498160.040.15一層房間08430820762281100.100.36一層房間09395339004282120.190.67一層房間102152969106160.050.17一層房間112152969106160.050.17一層房間12402419952191100.100.34二層房間01426426470.020.07二層房間0222491120123160.050.19二層房間0328531306143160.060.22二層房間04143721070711746360.511.84二層房間051123044894922200.210.77二層房間061922958105160.050.17二層房間0730921541169160.070.27二層房間08428921352341100.100.37二層房間09590729453231170.140.51二層房間1013861386152160.070.24二層房間1123861192131160.060.21二層房間12444822212441100.110.38二層房間13431421812391100.100.38二層房間14947647325192120.230.82二層房間1524481222134160.060.21二層房間16294713551491100.060.23二層房間17446822412461100.110.39三層房間01138913890.070.24三層房間0228381340147160.060.23三層房間0328801362149160.070.23三層房間0419405950110424100.451.64三層房間0514561456160160.070.25三層房間06392218542031100.090.32三層房間0726661260138160.060.22三層房間08890445024942120.220.78三層房間091168749515432200.240.85三層房間1031881510166160.070.26三層房間1138611634179160.080.28三層房間12442520342231100.100.35三層房間13978850445532200.240.87三層房間1430831461160160.070.25三層房間1530851463160160.070.25三層房間16579828293101170.140.49四層房間01702736814042120.180.63四層房間02996359956573180.291.03四層房間0324111162127160.060.20四層房間04803233223642120.160.57四層房間0516342935310263300.451.61四層房間0635091712188160.080.29四層房間0728811352148160.060.23四層房間0813241324145160.060.23四層房間0933951537169160.070.26四層房間1039141685185160.080.29四層房間11686831563462120.150.54以上結(jié)果為消除室內(nèi)冷負荷(不包含新風(fēng)負荷)所需的冷凍水流量，即風(fēng)機盤管里冷凍水的流量。新風(fēng)機組所需冷凍水流量計算結(jié)果如下表所示：表6.2新風(fēng)機組冷凍水流量樓層新風(fēng)負荷(kW)t1(℃)t2(℃)質(zhì)量流量(kg/s)體積流量(m3/h)一層30.27121.445.20二層37.37121.786.42三層47.37122.268.14四層32.97121.575.666.3冷凍水系統(tǒng)水平管水力計算冷凍水供回水管路水力計算以第一層為例進行計算，計算過程如下：選定最不利環(huán)路，給管段標(biāo)號。如下圖所示：圖6.1一層水系統(tǒng)平面圖由圖6.1可得出該樓層系統(tǒng)的最不利環(huán)路為：1-2-3-4-5-6-7-8-盤管-同程管。（2）按以下公式計算各段的流量：(6-3)其中：G—管段流量（kg/h）；Q—管段的冷負荷（W）；—供回水的溫差（℃）。（3）在計算時按假定流速法確定管段管徑。推薦的流速如下表。表6.3水管流速表管徑（mm）<3232～7070～100125～250250～400>400冷凍水0.5～0.80.6～0.90.8～1.21.0～1.51.4～2.01.8～2.5根據(jù)假定的流速和確定的流量計算出管徑，計算式如下：(6-4)其中：d—管徑（m）；G—管段流量（kg/h）；v—假定水管流速（m/s）。根據(jù)計算值選擇相應(yīng)的管徑，一般情況下計算值與選擇的實際管徑有差距，因此需要利用選擇出來的管徑計算管路中介質(zhì)的實際流速，計算公式如下：(6-5)式中：d—選擇確定的管徑（m）；G—管段流量（kg/h）；v—實際流速（m/s）。（4）利用比摩阻計算沿程阻力(6-6)式中：—沿程阻力（Pa）；R—比摩阻（Pa/m）；L—管段長度（m）。根據(jù)流體力學(xué)相關(guān)知識可知，比摩阻R的計算公式為：(6-7)式中：—管路摩擦阻力系數(shù)；d—管段的內(nèi)徑，（m）；v—流體流速，（m/s）；摩擦阻力系數(shù)由柯列勃洛克公式確定：(6-8)式中：K—相對粗糙度，本設(shè)計中取K=0.15mm；Re—雷諾數(shù)。（5）管路的局部阻力。計算公式如下：(6-9)式中：—局部阻力，（Pa）；—管段中總的局部阻力系數(shù)。（6）計算總的阻力，計算式如下：(6-10)由以上的計算方法可計算出該層最不利環(huán)路各管段的阻力見表6.4。表6.4管段阻力表管段編號流量（m3/h）管徑（cm）管長（m）流速（m/s）比摩阻（Pa/m）摩擦阻力（Pa）局部阻力系數(shù)（Σξ）局部阻力（Pa）管段阻力（Pa）118.81DN803.80.92143.3501.2418932694.2216.96DN804.20.87129.7544.82.5758.31303315.7DN805.30.82216.8690.52679.52170.1414.55DN8012.40.76991227.23.5856.92084.1513.45DN807.90.78104.6439.11.5302.5741.7613.07DN5060.6289.9388.81.5158.21346.9712.66DN507.30.67197.31440.21.2418.91809812.11DN504.50.58182.61369.82.5865.31635.1總計--13784.1根據(jù)上表計算的結(jié)果可知，該層最不利環(huán)路環(huán)路的阻力為13.8kPa。該樓層所以風(fēng)機盤管的水阻為129kPa?；厮坦芷溟L度51.4m，管徑為DN80，水流量為18.81m3/h，局部阻力系數(shù)為5.0，同程管的總阻力為8.6kPa。由此計算出第一層冷凍水系統(tǒng)最不利環(huán)路的總阻力損失為三、四層的布局與第一層的水管布置大致相同因此阻力不再做詳細計算，阻力損失基本相等。6.4冷水系統(tǒng)立管的水力計算2341此幢辦公樓冷凍水分系統(tǒng)冷水立管的布置相同，均采用回水同程管，具體布置情況如圖23415圖6.2冷水系統(tǒng)立管布置圖阻力計算方法基本相似，先選取最不利環(huán)路，根據(jù)6.2所示1-2-3-4-5為最不利環(huán)路。用以上的計算方法計算可得出結(jié)果，具體計算結(jié)果見表6.5。表6.5冷水立管水力計算表管段編號流量（m3/h）管徑（cm）管長（m）流速（m/s）比摩阻（Pa/m）摩擦阻力（Pa）局部阻力系數(shù)（Σξ）局部阻力（Pa）管段阻力（Pa）161.71DN12521.07103.1103.11667.8870.9238.56DN10051.06132.55301657.91487.9326.81DN8050.92143.3573.11520.61093.7413.63DN5051.04135.248533971421.6561.71DN125121.07103.11031.521635.62567.1總計--29--2722.73878.97441.2表6.5列出了立管最不利環(huán)路阻力，可得出該立管總阻力為7.4kPa。在計算管路總的阻力時，取管路的10%作為富余。則管路總阻力為6.5冷凍水泵的選取一、選取原則：二、水泵的參數(shù)計算1）揚程在閉式系統(tǒng)中：其中:—管路總的沿程阻力和局部阻力，;—設(shè)備阻力，。設(shè)備在運行中也存在一定的阻力，因此在選擇水泵時，應(yīng)該全面考慮，本設(shè)計冷水機組阻力取值為15kPa，水泵阻力取值為12kPa。根據(jù)前文水利計算的結(jié)果，可算出Hp:富余量取10%，因此水泵的揚程：2）水泵流量泵的流量等于蒸發(fā)器的額定流量的115%根據(jù)計算數(shù)據(jù)選用上海永久工業(yè)泵廠生產(chǎn)的臥式離心泵，其相關(guān)參數(shù)如表6.6水泵的性能參數(shù)。表6.6水泵的性能參數(shù)型號流量(m3/h)揚程(m)轉(zhuǎn)(r/min）效率（％）功率（kW）100FB-37100.837290073226.6冷卻水泵的選取一、選取原則：水泵的參數(shù)計算1）揚程設(shè)計將冷卻塔安裝在樓頂，所以冷卻泵需要揚程應(yīng)該克服樓層高度產(chǎn)生的靜壓，建筑樓層總高度為16.8m，綜合考慮冷卻塔高度4m,設(shè)備在運行中也存在一定的阻力，因此在選擇水泵時，應(yīng)該全面考慮，本設(shè)計冷水機組阻力取值為15kPa，水泵阻力取值為12kPa?？伤愠鯤p:富余量取8%，因此水泵的揚程:2）水泵流量泵的流量等于冷水機組的額定流量的115%根據(jù)計算數(shù)據(jù)選用ISW臥式單級離心泵，其相關(guān)參數(shù)如表6.7水泵的性能參數(shù)。表6.7冷卻水泵性能參數(shù)型號流量(m3/h)揚程(m)轉(zhuǎn)速(r/min）效率（％）功率（kW）ISW臥式單級離心泵125-160963629007822本章通過計算各房間冷凍水系統(tǒng)水流量、水平管水力和冷水系統(tǒng)立管的水力選出冷卻水泵的類型，列出水泵的性能參數(shù)。

7空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計計算計算完空調(diào)水系統(tǒng)，接下來計算風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計。計算內(nèi)容包括風(fēng)口選擇、新風(fēng)管的水力。7.1氣流組織氣流組織，就是在空調(diào)房間內(nèi)合理地布置送風(fēng)口和回風(fēng)口，使得經(jīng)過凈化和熱濕處理的空氣，由送風(fēng)口送入室內(nèi)后，在擴散與混合的過程中，均勻地消除室內(nèi)余熱和余濕，從而使工作區(qū)形成比較均勻而穩(wěn)定的溫度、濕度、氣流速度和潔凈度，以滿足生產(chǎn)工藝和人體舒適的要求。同時由回風(fēng)口抽走空調(diào)區(qū)內(nèi)空氣，將大部分回風(fēng)返回到空氣處理機組(AHU)，少部分排至室外。因該建筑樓為辦公場所，設(shè)計的空調(diào)系統(tǒng)為舒適性空調(diào)，按照《實用供熱空調(diào)設(shè)計手冊》氣流組織的基本要求，房間選擇側(cè)送側(cè)回的送風(fēng)方式。7.2風(fēng)口的布置本設(shè)計采用新風(fēng)+風(fēng)機盤管系統(tǒng)，系統(tǒng)的送風(fēng)口根據(jù)送風(fēng)管尺寸新風(fēng)量和風(fēng)機盤管風(fēng)量之和選擇合適的雙層百葉送風(fēng)口(傾角為45°)，新風(fēng)送風(fēng)口選擇雙層百葉風(fēng)口。7.3風(fēng)口的選擇以2樓203辦公室為例，該辦公室尺寸為7.15×3.7×4.2m3；空調(diào)系統(tǒng)為風(fēng)機盤管加新風(fēng)，依據(jù)房間負荷計算設(shè)備選型，其安裝的風(fēng)機盤管為FP-34型，風(fēng)量143m3/h；新風(fēng)作為輔助送風(fēng)，可忽略新風(fēng)對氣流的影響，因此只需對風(fēng)機盤管送風(fēng)的氣流組織進行計算。1）選定送風(fēng)口形式擬采用雙層百葉送風(fēng)口，其紊流系數(shù)為ɑ=0.16，射程為5.65-0.5=5.15m（0.5m為射流末端寬度）。2）取送風(fēng)溫差Δt取送風(fēng)溫差Δt=5℃。3）確定送風(fēng)口的出流速度v0(7-1)式中：Fn—垂直于單股射流的空間斷面面積，（）—送風(fēng)口直徑或當(dāng)量直徑，m。(7-2)式中H—房間高度（m）；B—房間寬度（m）；L—房間的總送風(fēng)量（m3/h）；利用假定速度法先假定v0=3m/s，由公式（7-2）算出射流自由度為30.35，利用公式（7-1）求得v0=0.36×30.35=10.92m/s。所取v0=3m/s<10.92m/s，且在2～5m/s范圍之間，則滿足要求。4）確定送風(fēng)口數(shù)目N(7-3)式中：a—送風(fēng)口紊流系數(shù)；x—送風(fēng)射流的射程，（m）；—受限射流無因次距離，見式（7-4）(7-4)式中其他符號含義同上。取Δtx=1℃,由公式，查得受限射流距離為0.3；由公式（7-3）N=2.05,因此風(fēng)口數(shù)目N為2個。5）確定送風(fēng)口尺寸由下式算得每個風(fēng)口面積(7-5)式中：—送風(fēng)口面積；依據(jù)公式（7-5）可計算出=0.0607m2，選取雙層百葉風(fēng)口，尺寸為650×150；則v0=L/(3600·a·b)=2.16m/s,de=2·a·b/(a+b)=243.75mm6）校核房間高度(7-6)房間高度≥H為滿足要求；式中：h—空調(diào)區(qū)高度，一般取2.5m；w—送風(fēng)口底邊至頂棚距離（m）；0.07·x—射流向下擴展的距離（m）；0.3—安全系數(shù)（m）。H=h+w+0.07·x+0.3=2.5+0.33+0.07×5.15+0.3=3.5<4.2m符和要求。7.4新風(fēng)管的水力計算本次設(shè)計校核采用假定流速法，其特點是先按技術(shù)經(jīng)濟要求選定風(fēng)管的流速，再根據(jù)風(fēng)管的風(fēng)量確定風(fēng)管的斷面尺寸和阻力。下面以第三層新風(fēng)管道系統(tǒng)為例來說明風(fēng)管水里計算的詳細過程。該層新風(fēng)管道布置如下圖：圖7.1三層新風(fēng)管路布置圖由圖可知該新風(fēng)系統(tǒng)的最不利環(huán)路為1-2-4-6-8-10-12-14-16-17。以管段1為例，其風(fēng)量為4960，管長為3m。假定流速法中風(fēng)管的推薦流速見表7.1。表7.1風(fēng)管推薦流速表室內(nèi)允許噪聲dB(A）主管風(fēng)速(m/s)支管風(fēng)速(m/s)新風(fēng)入口風(fēng)速(m/s)25～353～4≤2335～504～72～33.550～656～92～54～4.565～858～125～85辦公室噪聲要求＜40dB(A),假定該段管路流速為5m/s，則斷面面積為：(7-7)根據(jù)矩形通風(fēng)管道統(tǒng)一規(guī)格，選用風(fēng)管斷面尺寸為1000×400mm，所以風(fēng)管實際流度為：在推薦流速范圍內(nèi)。1）沿程阻力損失單位管長沿程阻力損失可用下式計算：(7-8)式中：λ—摩擦阻力系數(shù)；ρ—空氣密度（kg/m3）；—風(fēng)管當(dāng)量直徑（m）。阻力系數(shù)λ由雷諾數(shù)確定，雷諾數(shù)為：(7-9)式中ν—運動粘度，空氣在20℃時運動粘度為15.06×10-6。當(dāng)量直徑為，則。若選用鋼板制風(fēng)管，則查得其當(dāng)量粗糙度為K=0.15mm；所以，用阿里特蘇里公式進行計算：則該段管長為，則管段1沿程阻力為。2）局部阻力損失管段1的局部阻力管件：2個軟接頭；消聲器；防火閥；管段1的局部阻力為：則管段1的阻力損失為：。按以上的計算方法可對其余管段進行水力計算,水力計算的結(jié)果匯總于表7.2。表7.2風(fēng)管水利計算結(jié)果匯總表管段編號風(fēng)量（m3/h）截面尺寸（mm）管長（m）流速（m/s）比摩阻（Pa/m）沿程阻力（Pa）局部阻力系數(shù)（）局部阻力（Pa）管段總阻力（Pa）寬高14960100050034.151.64.80.6919.524.32282080040053.230.842.112.3516.433502501202.42.070.421.0082.17.78.74217063032010.73.840.293.1030.45.018.152002001003.320.581.9142.15.036.96183050032011.74.770.445.1480.44.9810.1726025020011.92.080.263.0942.87.2810.48146050032054.560.391.951.28.510.5918010010052.120.311.552.15.637.21010804003204.64.620.452.070.710.0512.11112010010052.120.331.652.15.637.31273040020010.55.140.66.30.46.212.51321016012052.180.321.62.15.437.0145202002003.52.420.31.042.15.86.8153704002504.54.280.431.9350.79.311.2163601601606.32.360.462.8982.18.5311.4173601601603.52.080.31.052.15.216.31827006304008.95.830.897.9210.710.2718.2193001601206.42.490.221.4082.18.29.62020806303203.52.610.451.5752.115.211