毕业设计修改5555

哈尔滨商业大学毕业设计（论文）

海口24885m2商城大厦夏季舒适性空调系统设计

学生姓名马浩

指导教师赵光伟

专业建筑环境与设备工程

学院能源与建筑工程

2012年05月10日

Graduation Project(Thesis)

Harbin University of Commerce

Air-conditioning System Design of 24885 m2 HaiKou Buildings of Fushun

Student Ma Hao

Supervisor Zhao Guang Wei

Specialty Building Environment and Equipment

Engineering

School School of Civil and Refrigerating

Engineering

2012-05-10

毕业设计(论文)任务书

毕业设计（论文）审阅评语

毕业设计（论文）审阅评语

毕业设计（论文）答辩评语及成绩

哈尔滨商业大学毕业设计（论文）

摘要

该设计为海南省海口市商城大厦西扩一起工程的空调系统设计。地下一层，地上十一层，本建筑为一类公共建筑，耐火等级为一级。整座建筑物包括;营业厅,办公室，会议室等，建筑总面积24885m2，建筑高度为56.500米。通过计算，系统冷量是1966.17 kW，制冷机组采用水冷螺杆式制冷机组两台，型号为LSLGF1160A(M),单台制冷量为1160KW。全楼采用一次回风系统和风机盘管加独立新风系统，特别是风机盘管加独立新风系统的新风处理到室内状态点的等焓线上，直接送到室内，不承担室内负荷。

为了提高水力稳定性，使流量均匀分配，水系统管路采用膨胀水箱补水和定压。同时，在相应的计算过程中，根据设计的过程及计算结果运用CAD绘制标准层空调系统平面图，水系统图、空调机房平面图以及冷冻机房平面图。通过本次设计使室内环境得到改善，达到了设计要求。

关键词：中央空调系统；螺杆式制冷机组；风机盘管；新风系统

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Abstract

The design of Hainan province Haikou city mall building westward expansion together with the design of air conditioning system. Underground layer, ground and eleven floors, the building is a public building, fire resistance rating of 1. The whole building including; business hall, office, conference room, building a total area of 24885m2, building height of 56.500 meters. Through calculation, system cooling capacity is1966.17 kW, refrigeration units using water cooled screw chiller units two, type LSLGF1160A ( M ), a single refrigerating capacity of 1160KW. The whole building adopts the secondary return air system and fan coil plus fresh air system independently, especially of fan-coil plus fresh air system independent fresh air into the interior of the state point enthalpy line, directly to the interior, do not undertake indoor load.

In order to improve the hydraulic stability, flow distribution, water pipeline system using the expansion water tank and constant pressure. At the same time, the corresponding calculation process, according to the design of the process and result of calculation using CAD drawing standards air conditioning system plan, water system, air conditioning and refrigeration room layout plan. Through the design of the indoor environment improved, has reached the design requirement.

Keywords: central air-conditioning system; screw chiller; fan coil; air system

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目录

摘要 (1)

ABSTRACT ...........................................................................................................错误！未定义书签。第一章绪论 . (5)

1.1前言 (5)

1.2综合楼空调设计总论 (5)

1.3设计任务目的与意义 (5)

第二章设计任务及依据 (6)

2.1工程概况 (6)

2.2设计依据 (6)

2.2.1 室外空调设计参数 (6)

2.2.1 室内空调设计参数 (6)

2.3土建资料 (6)

2.3.1 外墙结构 (6)

2.3.2 屋面结构 (7)

2.4室内负荷条件 (7)

第三章负荷计算 (8)

3.1冷负荷理论依据 (8)

3.1.1 房间冷负荷的构成 (8)

3.1.2 房间湿负荷的构成 (8)

3.1.3 主要计算公式 (8)

3.2新风量的确定 (10)

3.3空调负荷计算例举 (11)

第四章空调系统方案的确定 (12)

4.1空调水系统的选取 (12)

4.2空调风系统的选取 (13)

4.2.1 方案比较 (14)

4.3空调系统选择 (15)

4.4新风系统 (16)

4.5空气处理过程的确定 (16)

4.5.1 一次回风集中式空调系统 (16)

4.5.2 风机盘管加独立新风系统 (17)

第五章确定送风状态及送风量 (20)

5.1一次回风集中式系统 (20)

5.1.1 计算依据 (20)

5.1.2 送风量计算举例 (20)

5.1.3 送风量计算汇总表 (21)

5.2风机盘管加独立新风系统 (22)

5.2.1 计算依据 (22)

第六章空调末端设备的选型 (23)

6.1一次回风系统 (23)

6.1.1 末端设备选型参数 (23)

6.1.2 空调机组的布置 (23)

6.2风机盘管的选择计算 (24)

3

6.2.1 风机盘管加新风系统的处理过程 (24)

6.2.2 风机盘管的选择计算 (25)

6.2.3 风机盘管的布置 (26)

6.3新风机组的选择 (26)

6.3.1 新风机组的选择计算 (26)

6.3.2 新风机组的布置 (26)

第七章空气分布的设计计算 (28)

7.1布置气流组织分布 (28)

7.2散流器选择计算 (29)

7.3风系统水利计算 (30)

7.3.1 计算方法 (30)

7.3.2 系统风管道的水力计算举例 (31)

7.4.3 风口布置 (32)

7.4.4 风管的布置及附件 (32)

第八章空调水系统设计 (34)

8.1空调水系统的设计原则 (34)

8.2空调水系统方案的确定 (34)

第九章空调冷源设备选择 (35)

9.1冷水机组的选型 (35)

9.2机房内水管管径计算 (36)

9.3分水器和集水器的计算 (38)

9.4冷却塔的选型 (39)

9.5水泵的选型 (39)

9.5.1 冷冻水泵的选型 (39)

9.5.2 冷却水泵的选型 (41)

9.6屋顶膨胀水箱 (41)

9.7水系统附件的设计 (41)

9.7.1 除污器和水过滤器 (41)

9.7.2 放空气器 (42)

9.7.3 阀门 (42)

第十章消声、减振与保温设计 (43)

10.1消声与隔声设计 (43)

10.2减振设计 (43)

10.2.1 冷冻机、水泵及风机等设备的减振 (43)

10.2.2 管道减振 (44)

10.3保温设计 (44)

第十一章经济性分析 (45)

11.1设计说明 (45)

11.2造价分析 (45)

11.3经济性分析 (47)

结论 (48)

参考文献 (49)

致谢 (50)

附表一冷负荷计算表 (51)

附表二工程信息及计算依据 ····································································错误！未定义书签。

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第一章绪论

1.1 前言

通过大学本科四年的学习，我掌握了有关的专业基础课程。最为最后总结，毕业设计是检验我学习能力和对知识掌握程度的一个过程。我选择中央空调系统

的设计，对我来说是个挑战，我非常愿意接受这个挑战。

目前，随着我国经济的逐步增长，居住条件日益改善人们对生活环境的舒适

性的要求越来越高，对中央空调的需求越来越大，对中央空调节能、舒适、健康

更加关注。综合楼建筑为人们出行提供方便。为给人们创造一个空气清新、温馨

舒适的理想环境，必须搞好综合楼建筑的空调设计。

1.2 综合楼空调设计总论

1. 节能空调设计是综合楼建筑节能的重要组成部分

舒适指标和房间卫生要求使空调制冷设备和新风、排风设备每时每刻都在运转，因而要消耗大量的能源，空调能耗已成为城市民用能耗大户。空调能耗约占

综合楼建筑总能耗的60％。空调设计在保证各等级建筑空间热舒适指标和卫生

要求的前提下，要尽量降低空调、制冷、新风、排风设备装机容量，并从设计上

要为随气候变化而调节与控制开启台数和开启功率打下基础。决不能为确保热舒

适指标而任意加大保险系数，这是摆在空调设计者面前的一个十分迫切重要的问题。然而，现在人们对健康的追求要求在空调运行时有足够的新风量，新风量的

增加又使得在处理新风时需要更多的能量，出现了健康与节能上的矛盾。在空调

系统的设计时就需要找到一个最佳的平衡点，这是摆在空调设计者面前的一个重

要课题。设计中选用性能先进的节能型空调制冷设备是设计者必须遵循的原则。

2. 综合楼建筑空调设计的重要性

进入二十一世纪，随着我国经济的增长，改革开放步伐的加快和对外开放政

策的贯彻，全国综合楼建设速度较快，规模也较大。这类建筑的内外装饰华丽多彩，使用功能齐全，一般都装有全年舒适性空调，因此搞好此类建筑物的空调设计，保证各空调房间内的温度、湿度、新风量、风速、噪声和含尘浓度等6项涉

及到热舒适标准和卫生要求的舒适性空调室内设计参数，是空调设计者的主要任务。做好设计工作直接关系到人们的身体健康和综合楼的经济效益，可见搞好综

合楼建筑空调设计的重要性不言自明。

1.3 设计任务目的与意义

本次设计的任务是综合楼中央空调系统设计，通过合理的设计使综合楼有一个健康舒适的环境。本次设计的目的是通过四年的专业学习，在老师的指导下进行一次系统完整的空调设计，培养综合运用所学的基础理论知识解决实际工程技术问题的能力，提高计算机应用绘图能力和查阅文献资料的能力。

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第二章设计任务及依据

2.1 工程概况

本设计对象为海南省海口市，主要有：营业厅，办公室，会议室等。建筑总面积24588平方米，建筑总高度为57.000米。本工程空调设计的任务包括本综合楼的中央空调系统的设计及通风设计。本中央空调系统设计要求能够实现夏季供冷，并能满足人体的舒适性要求。

2.2 设计依据

2.2.1 室外空调设计参数

地理位置：海南省海口市

气象参数为：

1. 夏季：

大气压：100240Pa 北纬19°32′－20°05′，东经110°10′－110°41′

室外干球温度：34.50℃室外湿球温度：27.90℃室外平均风速：2.80m/s

2.2.1 室内空调设计参数

2.3 土建资料

2.3.1 外墙结构

1. 外墙体（由外向内）：外装饰层20mm，通风空气层50mm,

玻璃面板60mm，情集料混凝土空心砌块200mm，内墙面抹灰层15mm。

由文献[3]表3-16得

表2-1墙体参数

保温层导热热阻

m2·K/W

传热系数

W/m2·K

单位面积质量

kg/m2

热容量

kJ/·K

类型

ρ=1950 1.11 0.54 786683 Ⅰ

2. 外窗：采用双层中空玻璃，厚度为6mm；规格：依据给定的建筑条件确定；挂深黄色密织布内窗帘，不考虑外遮阳，K=2.60 W/(m2·K)。

6

2.3.2 屋面结构

屋面结构类型（由外向内）：混凝土板20mm，架空层200mm，防水层5mm 厚水泥砂浆找平层15mm，最薄轻集料混凝土找平层30mm，加气混凝土砌块100mm，聚苯板50mm，钢筋混凝土屋面板200mm。导热热阻1.05（㎡*K/W），传热系数0.83【W /（㎡*K）】，单位面积质量4272

kg/m，热容量360【KJ/（㎡*K）】类型Ⅲ。邻室和楼下房间均为空调房间，室温相同。

2.4 室内负荷条件

表2-2 人员密度

工作场所群集系数

人员密度

2

/m

人

商场0.89 0.25 控制中心0.93 0.25 办公室0.96 0.1 大厅0.95 0.1

表2-3 人员状态

工作场所

温度

℃状态

显热

W

潜热

W

湿量

g/h

商场26 轻度劳动61 110 193 控制中心26 极轻劳动60.5 73.3 109 办公室26 极轻劳动60.5 73.3 109 大厅26 轻度劳动58.15 123.28 184

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8 第三章 负荷计算

3.1 冷负荷理论依据

3.1.1 房间冷负荷的构成

通过围护结构传入室内的热量； 透过外窗进入室内的太阳辐射热量； 人体散热量； 照明散热量； 设备散热量； 其它室内散热量。

3.1.2 房间湿负荷的构成

1 人体散湿量

2 其它室内散湿量。

3.1.3 主要计算公式

冷负荷系数法，当计算某建筑物空调冷负荷是，可按照条件查出相应的冷负荷温度与冷负荷系数，用稳定传热公式形式即可算出经围护结构传入热量所形成的冷负荷和日射得热形成的冷负荷。

1 外墙和屋面瞬变传热引起的冷负荷

[()]l d N CL FK t t K K t ,ταρ=+- (3-1)

式中 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，m 2；

K ——外墙和屋面的传热系数，W/(m 2?℃ )，由文献[3]附录2-2和附录2-3

查取；

N t ——室内计算温度，℃；

l t ,τ——外墙和屋面冷负荷计算温度的逐时值，℃，由文献[3]附录2-4和附录2-5查取；

d t ——地点修正值，由文献[3]附录2-6查取； K α——吸收系数修正值，取K α=1.0； K ρ——外表面换热系数修正值，取K ρ=0.9。

2 外玻璃窗瞬变传热引起的冷负荷

,[()]l d N CL FK t t K K t ''ταρ=+- (3-3) 式中 CL ——外玻璃窗瞬变传热引起的冷负荷，W ；

9 K ——外玻璃窗传热系数，W/(m 2?℃

)，由文献[3]附录2-7和附录2-8查

得；

F ——窗口面积，m 2；

,l t τ——外玻璃窗的冷负荷温度的逐时值，℃，由文献[3]附录2-10查得； K 'α——不同类型玻璃窗框传热系数的修正值；由文献[3]附录2-9查得；

K 'ρ——有内遮阳设施玻璃窗的传热系数修正值，单层窗K 'ρ=0.75，双层窗

K 'ρ=0.85；

d t ——地点修正值，由文献[3]附录2-11查得。

3 透过玻璃窗的日射得热引起的冷负荷

,max a J s n CL CL FC K C C C = (3-4)

式中 a C ——有效面积系数，由文献[3]附录2-15查得；

F ——窗口面积，m 2；

s C ——窗玻璃的遮阳系数，由文献[3]附录2-13查得； n C ——窗内遮阳设施的遮阳系数，由文献[3]附录2-14查得；

,max J K ——日射得热因数，由文献[3]附录2-12查得；

CL C ——窗玻璃冷负荷系数，无因次，由文献[3]附录2-16至附录2-19查得。

4 照明散热形成的冷负荷

白炽灯 CL CL NC = (3-5) 日光灯 12CL CL n n NC = (3-6)

式中 N ——照明灯具所需功率，W ；

1n ——镇流器消耗功率系数，明装时，1n =1.2，暗装时，1n =1.0；

2n ——灯罩隔热系数，灯罩有通风孔时，2n =0.5~0.6；无通风孔时，

2n =0.6~0.8；

CL C ——照明散热冷负荷系数，由文献[3]附录2-22查得。 5 人体散热形成的冷负荷 人体显热散热形成的冷负荷

12s CL CL q n n C = (3-7)

式中 s q ——不同室温和劳动性质成年男子显热散热量，W ，由文献[3]表2-13

查得；

1n ——室内全部人数；

2n ——群集系数，由文献[3]表2-12查得；

CL C ——人体显热散热冷负荷系数，由文献[3]附录2-23查得。 人体潜热散热引起的冷负荷

12l CL q n n = (3-8)

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式中

O h ——新风点状态的焓值，kJ kg ； l q ——不同室温和劳动性质成年男子潜热

散热量，W ，由文献[3]表2-13查得；1n ，2n 同式3-7。

6 人体散湿负荷

-60.27810D mnw =? (3-9)

式中 D ——散湿量，kg/h ；

n ——群集系数，由文献[3]表2-12查得；

m ——计算时刻空调房间内的总人数；

w ——名成年男子的小时散湿量，由文献[3]表2-13查得。 7 食物散湿引起的湿负荷

311.510(kg/h)D m -=? (3-10) 式中 D ——散湿量，kg/h ；

m ——计算时刻空调房间内的总人数。 8 新风冷负荷

00 1.2()3600

O N C nv h h Q ?-= (3-11)

式中 0c Q ?——新风冷负荷，kW ；

n ——计算时刻空调房间内的总人数；

0v ——计算时刻空调房间内的新风标准，3m h p ?； N h ——回风点状态的焓值，kJ kg 。

3.2 新风量的确定

精确计算法

对空调房间送新风的目的在于创造一个较清洁的室内环境，一般空调系统中新风量的确定要遵守一下三条原则：

1 满足人员卫生要求

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，会逐渐破环室内空气的成分，给人体带来不良的影响。因此在空调系统的送风量中，必须通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。

2 保证空调房间正压的要求

一般情况下室内都要保持5～10Pa 的正压，目的是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。是空调房间内部保持一定的正压值，通常是采用增加一部分新风的方法，是室内空气高于外界压力，然后在让这部分多余的空气从房间门窗缝隙等不严密处渗出去。

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3 满足最小新风比

最小新风比为新风量与房间总送风量的比值，新风比应不小于10%。 估算法

按每人每小时所需新风量确定，如不满足最小新风比，则需增加新风量。

3.3 空调负荷计算例举

以一层商场早12：00为例 （1）西外墙瞬时冷负荷

[()]l d N CL FK t t K K t ,ταρ=+-=111.3×

0.54 × [(35.5-1.90) ×0.98×0.97-25] = 336W

（2）西外窗瞬时冷负荷

,[()]l d N CL FK t t K K t ''ταρ=+-=12.6×

2.60 ×103 ×[(25-1.0) ×1.2×1.0-25] =3036W

（3）南外墙冷负荷

.()i i o m N CL AK t t t α=+?-=178.08×

0.54×（26.8+2-25）=43.19 W （4）北外墙瞬时冷负荷

[()]l d N CL FK t t K K t ,ταρ=+- =127.68×0.54× [(35.10-1.4) ×0.98×0.97-27] =305 W

（5）北外窗瞬时冷负荷

[()]l d N CL FK t t K K t ,ταρ=+- =50.4×2.60 ×103 ×[(35.1-2.0) ×0.98×0.97-27] =7837 W

（6）照明得热引起的冷负荷

V=1128.96×0.07=81W （7）人体冷负荷

CL=1128.96×0.25×0.89×165=42525W （8）设备散热引起的冷负荷 取17160 W

（9）新风冷负荷

00 1.2()3600

O N c nv h h Q ?-==1.2×289×20× (76.67-61.91)/3600=64319W

其它综合楼空调房间负荷计算详见附表1。

哈尔滨商业大学毕业设计（论文）

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第四章 空调系统方案的确定

4.1 空调水系统的选取

冷水系统方案的确定及优缺点如下表：

表4-1 冷水系统优缺点

类型

特征

优点

缺点

闭式 管路系统不与大气相接

触，仅在系统最高点设置

膨胀水箱

与设备的腐蚀机会少，不需克服静水压力、水泵压力，功率均低，系统简单 与蓄热水池连接比较复杂

开式 管路系统与大气相通 与蓄热水池连接比较简单 易腐蚀，输送能耗大 同程式

供回水干管中的水流方向相同；经过每一管路的长度相等

水量分配，调度方便，便于水力平衡

需设回程管，管道长度增加，初投资稍高 异程式 供回水干管中的水流方向相反；经过每一管路的长度不相等

不需设回程管，管道长度较短，管路简单，初投资稍低

水量分配，调度较难，水力平衡较麻烦

两管制 供热、供冷合用同一管路系统

管路系统简单，初投资省

无法同时满足供热、供冷的要求

三管制

分别设置供冷、供热管路与换热器，但冷热回水的管路共用

能同时满足供冷、供热的要求，管路系统较四管制简单 有冷热混合损失，投资高于两管制，管路系统布置较简单

四管制

供冷、供热的供、回水管均分开设置，具有冷、热两套独立的系统

能灵活实现同时供冷或供热，

没有冷、热混合损失

管路系统复杂，初投资高，占用建筑空间较多 单式泵

冷、热源侧与负荷侧合用一组循环水泵

系统简单，初投资省

不能调节水泵流量，难以

节省输送能耗，不能适应供水分区压降较悬殊的情况

复式泵

冷、热源侧与负荷侧分别配备循环水泵

可以实现水泵变流量，能节省输送能耗，能适应供水分区不同压降，系统总压力低。

系统较复杂，初投资较高

类型特征优点缺点

变水量

系统中的供回水温度

保持定值，负荷变化

时，通过改变供水量

的变化来适应

输送能耗随负荷的减少

而降低

配管设计，可以考虑同时

使用系数，管径相应减少

水泵容量、电耗相应减少

系统较复杂

必须配备自控设备基于本建筑为高层建筑、同时考虑到节能与管道内清洁等问题，因而采用了

闭式系统，不与大气相接触，仅在系统最高点设置膨胀水箱，这样不仅使管路不易产生污垢和腐蚀，不需要克服系统静水压头，且水泵耗电较小。根据地理位置和建筑的特点只设一个水系统。由于设计属于多层建筑且冷媒水都在同侧回供，水系统可均设为同程式。每个层除了供回水管路外，还有一根同程管，各并联环路的管路总长度基本相同，各用户盘管的水阻力大致相等，所以系统的水力稳定性好，流量分配均匀，此系统属于垂直且水平同程系统。

因其各使用功能时间差异比较大，负荷分布不均匀等特点，决定采用了变水量系统；因单式泵比较简单且建筑只需一个系统分区，所以采用了单式泵系统；因两管制方式简单且初投资少，而且建筑地处长春，需同时供冷和供热且有特殊温度要求，因而采用了三管制系统。

为保证负荷变化时系统能有效、可靠节能的运行，设置三台冷冻水泵和冷却水泵，其中分别设一台为备用水泵；风机盘管供回水管上均设有调节阀，对应在制冷机房集水器和分水器之间设置压差调节阀，起旁通之效。依据负荷的变化灵活的调节。（在过渡季节亦可用，流量小时可将大流量高扬程的冷水循环水泵的冷水直接送回机组节省能源。）为防止管网因杂质和积垢而造成水路堵塞影响使用，在制冷机组、水泵回水口上加电子水处理仪和除垢器。

4.2 空调风系统的选取

4.2.1 空调系统的划分原则

能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；

各房间或区的设计参数值和热湿比相接近污染物相同，可以划分成一个全空气系统。对于定风量单风道系统，还要求工作时间一致，负荷变化规律基本相同；

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