课程设计说明书

课程设计说明书题目: 南京市某办公楼空调工程设计

院系：土木建筑学院

专业班级：建环11-2班

学号： 2011300901

学生姓名：陈平平

指导教师：许登科

2014年 7月 1 日

安徽理工大学课程设计（论文）任务书

2014年7月1 日

安徽理工大学课程设计（论文）成绩评定表

目录

一设计资料----------------------------------------------------------------------------1 二冷湿负荷计算---------------------------------------------------------------------- 三新风量的确定---------------------------------------------------------------------- 四送风量的确定和风机盘管的选择---------------------------------------------- 五各个房间冷负荷、湿负荷、送风量汇总------------------------------------- 六风管水力计算---------------------------------------------------------------------- 七供、回水管水力计算------------------------------------------------------------- 八设计总结---------------------------------------------------------------------------- 九参考文献---------------------------------------------------------------------------- 十附录1、2、3、4------------------------------------------------------------------

一、设计资料

1.1 设计课题：南京市某办公楼空调工程设计

1.2室外设计参数《实用供热空调设计手册第二版》上册

-

1.2.2室内设计参数

全年室内参数固定不变，非空调房间（走廊、厕所等）；空调房间的洁净度和噪声要求一般。

1.3 土建条件

南京市为夏热冬冷地区，根据资料确定材料和传热系数等参数。

传热系数内墙选择1.0

外墙选择0.91

窗墙面积比：0.3＜办公楼≤0.4 选玻璃传热系数3.0

（2）室内空气设计参数

注：(1) 空调的运行时间为7:00—19:00时

(2)室内保持正压，不考虑空气渗透引起的冷负荷。

(3)只在办公楼各方间内设空调，考虑内围护结构的传热。

1.4方案设计

1.工程概述：本工程为某办公楼，南京市，该楼共十二层，层高为3.9m。

2.空调系统方案的确定

该建筑为办公楼，各房间相对独立，选择风机盘管加新风系统较为合理。该系统中，风机盘管主要负责空调房间的冷负荷，盘管一般安装在每个空调房间内，而新风则是通过独立的新风机组和新风管道送入每个空调房间。新风冷却去湿处理到室内空气的焓值，而风机盘管承担室内人员，设备冷负荷。一台新风机组可负责众多空调房间或某一层空调房间的新风。新风机组安装在相应层空调机房内。新风处理到IN线，并与室内点直接混合进入风机盘管，最后送入室内。

二、 冷湿负荷计算

详细结果见附录1

围护结构冷负荷计算

在空调工程设计中，存在两中冷负荷计算的计算方法：

一为谐波反应法（负荷温差法），二为冷负荷系数法。冷负荷系数法是在传递函数的基础上为便于在工程中进行手算而建立起来的一种简化计算法。通过冷负荷温度与冷负荷系数直接从各种扰量值求得各分项逐时冷负荷。谐波反应法（负荷温差法）计算的冷负荷的形成包括两个过程：一是由于外扰（室外综合温度）形成室内得热量的过程（既内扰量）。此一过程考虑外扰的周期性以及围护结构对外扰量的衰减和延迟性。二是内扰量形成冷负荷的过程。此一过程是将该热扰量分成对流和辐射两个成分。前者是瞬时冷负荷的一部分，后者则要考虑房间总体蓄热作用后才化为瞬时冷负荷。两部分叠加即得各计算时刻的冷负荷。本设计才用谐波反应法的工程简化计算方法进行冷负荷计算.

2.1 外墙和屋面逐时传热形成的冷负荷

外墙（或屋面）的传热冷负荷 τQ (W)，可按下式计算：

)(n t t KF Q -?+=-ξττ

式中 K —传热系数（W/㎡·℃）； F —计算面积，（㎡）； τ—计算时刻，（h ）；

ξτ-—温度波的作用时刻，即温度波作用于围护结构外侧的时刻，h ；

ξτ-t —作用时刻下的冷负荷计算温度，简称冷负荷温度，查《实用供

热空调设计手册第二版》；

?—负荷温度的地点修正值，查《实用供热空调设计手册第二版》； n t —室内计算温度，℃。

注：（1）关于计算时刻和作用时刻的的意义，举例说明如下：例如对于延迟时间为5小时的外墙,在确定16点房间的传热冷负荷时，应取计算时刻τ=16，时间延迟为ξ=5，作用时刻为ξτ-=16-5=11。这是因为计算16点钟外墙内表面由于温度波动形成的房间冷负荷是5小时之前即11点钟作用于外墙外表面温度波动产生的结果。

（2）当外墙或屋面的衰减系数β＜0.2时，可近似使用日平均冷负荷pj Q (W)代替各计算时刻的冷负荷τQ ：

)(n pj pj t t KF Q -?+=

式中pj t —负荷温度的日平均值；

2.2 外窗的温差传热冷负荷

通过外窗温差传热形成的计算时刻冷负荷τQ 按下式计算：

)(n t t aKF Q -+=δττ

式中n t —计算时刻下的冷负荷温度，℃； δ—地点修正系数，℃；

K —玻璃窗的传热系数，W/（㎡·℃） ；

a —窗框修正系数；

2.3 外窗的太阳辐射冷负荷 外窗只有内遮阳设施的辐射负荷

计算如下：

ττn z d g J X X FX Q = 式中z X —内遮阳系数；

τn J —计算时刻下，透过有内遮阳设施窗玻璃太阳辐射的冷负荷强度，W/㎡。

2.4 内围护结构的传热冷负荷

Q c(τ)=A i K i (t o.m +Δt a -t R )

K i ——内围护结构的传热系数； A i ——内围护结构的面积； t o.m ——夏季空调室外计算日平均温度； Δt a ——附加温升；

2.5 人体冷负荷

2.5.1 人体显热冷负荷

人体显热散热形成的计算时刻冷负荷τQ （W ），按下式计算：

T X nq Q -=ττ?1

式中?—群体系数；

n —计算时刻空调房间内的总人数； 1q —一名成年男子小时显热散热量，W ；

T —人员进入空调区的时刻，h ；

T -τ—从人员进入空调区的时刻算起到计算时刻的持续时间，h ；

T X -τ —人体显热散热冷负荷系数。

2.5.2 人体散湿和潜热冷负荷

(1) 人体散湿量按下式计算：

g n D ττ?001.0=

式中?—群集系数；

g —一名成年男子的小时散湿量，h g /。

τn —计算时刻空调区内的总人数；

(2) 人体散湿形成的潜热冷负荷，按下式计算：

2q n Q ττ?=

式中 2q —一名成年男子小时潜热散热量，W 。

2.6 灯具冷负荷

本宾馆用的是镇流器在空调区内的荧光灯，灯具散热形成的冷负荷可按下式计算：

T NX n Q -=ττ12.1

式中1n —同时使用系数，当缺少实测数据时，可取0.6—0.8当本设计中取0.7；

N —灯具的安装功率，W ；

τ —计算时刻，h ； T —开灯时刻，h

T -τ—从开灯时刻算起到计算时刻的持续时间，h ；

T X -τ—T -τ时间灯具散热的冷负荷系；

2.7 设备显热冷负荷

设备显热散热形成的计算时刻冷负荷，可按下式计算：

T s X q Q -=ττ

式中S q —热源的显热散热量，W ； τ —计算时刻，h ；

T —热源投入使用的时刻，h ；

T -τ—从热源投入使用的时刻起到计算时刻的持续时间，h ；

T X -τ—T -τ时间设备、器具散热的冷负荷系数，见表20.9-5。

注：本设计中设备发热为15 W/㎡。

2.8 新风冷负荷

夏季空调新风冷负荷，可按下式计算：

)(n w w h h G Q -=

式中Q —夏季新风冷负荷，kW ；

w Q —新风量，s kg /； w h —室外空气焓值kg kJ /；

n h —室内空气焓值kg kJ /；

注：以上所有数据参数都出自《实用供热空调设计手册》第二版下册。

三、新风量的确定

3.1 新风量的要求

在空气调节中，需要新风保证人体健康，大多数场合要利用相当一部分回风，以节约能耗。所以，在夏、冬季节混入的回风量越多，使用的新风量越少，就越显得经济，但新风量过少会导致室内卫生条件差。因此，实际上考虑卫生条件的要求，系统中的新风量占送风量的百分比即新风比不小于10%；考虑到房间的噪声要求，一般新风比应控制在30%以下。综上所述，新风比的选取范围为10%～30%之间。

3.1．1卫生要求2w L

在人长期停留的空调房间内，新鲜空气的多少对健康有直接影响，人体总要不断的吸进氧气，呼出二氧化碳。在实际工作中，一般可以按规范确定：不论每人占房间体积多少，新风量按大于等于30)h ./(m 3人采用。小型会议室等短期停留时取15m3/（人*h ）。

3.1.2补充局部排风1p L

当空调房间内有排风柜等局部排风装置时，为了不使车间产生负压，在系统中必须有相应的新风来补偿局部排风。

3.1.3保持空调房间的正压要求Ls

为了防止外界空气渗入空调房间，干扰空调房间内温湿度或破坏室内洁净度，需要在空调系统中用一定量的新风量来保持房间的正压。一般情况下室内正

压在5-10pa 既可以满足要求，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。 其中1w L =1p L +s L 取1w L 、2w L 、3w L 中的最大值 3.2 11层各房间新风量的确定

房间1101 G=30×1=30m 3/h 房间1102 G=30×5=150 m 3/h 房间1103 G=30×5=150 m 3/h 房间1104 G=30×10=300 m 3/h 房间1105 G=30×8=240 m 3/h 房间1106 G=30×4=120 m 3/h 房间1107 G=30×10=300 m 3/h 房间1108 G=30×10=300 m 3/h

四、送风量的确定和风机盘管的选择

（夏季风机盘管系统:(新风处理到IN 线，并与室内点直接混合进入FCU

（1）空调系统送风量的计算及分析

考虑到卫生和能效，选择处理后的新风和风机盘管处理过的空气混合后送入室内的方案。室外新风W 被冷却到处理到机器露点L ，此点的温度根据设计的室内状态点的焓值线与相对湿度90%-95%线的交点确定，一般可取17-19℃。风机盘管处理到M 点再与新风混合后到O 点，0N 为处理后空气送入室内的状态变化过程。计算表明，对于旅馆客房，人员密度小的办公室等，这种处理方案可以达到室内的设计要求。

一次回风系统过程线图:

（2）各房间风机盘管的选型

此设计为合肥某办公楼空调工程设计，多为办公室，查阅《空气调节设计手册》得知，办公建筑选用卧式暗装风机盘管，符合办公楼美观的要求，根据算出的负荷和风量，参考某厂家产品样本，主要通过冷量对风机盘管进行选型。（3）各房间的详细计算过程

房间1101

送风量m^3/h: 1127.65

新风量m^3/h: 30

回风量m^3/h: 1097.65

新风比%: 2.66041

热湿比: 100404

-------------------------

FCU冷量kW: 3.05929

FCU显热冷量kW: 2.85582

新风AHU冷量kW: 0.322723

房间冷负荷kW: 3.04

一次回风系统过程线图:

风机盘管的选择：选用3排管FP-136型风机盘管机组一台，每台机组高档风量1360m3/h,额定冷量8.15KW,完全满足要求。

房间1102

送风量m^3/h: 1491.77

新风量m^3/h: 150

回风量m^3/h: 1341.77

新风比%: 10.0552

热湿比: 27155.2

-------------------------

FCU冷量kW: 4.20747

FCU显热冷量kW: 3.84885

新风AHU冷量kW: 1.61362

房间冷负荷kW: 4.111

-------------------------

风机盘管的选择：选用3排管FP-68型风机盘管机组两台，每台机组高档风量680m3/h,额定冷量4.17KW,完全满足要求。

房间1103

送风量m^3/h: 1565.49

新风量m^3/h: 150

回风量m^3/h: 1415.49

新风比%: 9.58168

热湿比: 28165.9

-------------------------

FCU冷量kW: 4.36047

FCU显热冷量kW: 3.9979

新风AHU冷量kW: 1.61362

房间冷负荷kW: 4.264

风机盘管的选择：选用3排管FP-85型风机盘管机组两台，每台机组高档风量850m3/h,额定冷量5.09KW,完全满足要求。

房间1104

送风量m^3/h: 915.324

新风量m^3/h: 300

回风量m^3/h: 615.324

新风比%: 32.7753

热湿比: 10281.5

-------------------------

FCU冷量kW: 3.30593

FCU显热冷量kW: 1.97404

新风AHU冷量kW: 3.22723

房间冷负荷kW: 3.113

风机盘管的选择：选用3排管FP-68型风机盘管机组一台，每台机组高档风量680m3/h,额定冷量4.17KW,完全满足要求。

房间1105

送风量m^3/h: 1931.09

新风量m^3/h: 240

回风量m^3/h: 1691.09

新风比%: 12.4282

热湿比: 24502.3

-------------------------

FCU冷量kW: 6.08935

FCU显热冷量kW: 4.93472

新风AHU冷量kW: 2.58179

房间冷负荷kW: 5.935

风机盘管的选择：选用3排管FP-85型风机盘管机组两台，每台机组高档风量850m3/h,额定冷量5.09KW,完全满足要求。

房间1106

送风量m^3/h: 1283.52

新风量m^3/h: 120

回风量m^3/h: 1163.52

新风比%: 9.3493

热湿比: 28866.1

-------------------------

FCU冷量kW: 3.57317

FCU显热冷量kW: 3.28094

新风AHU冷量kW: 1.29089

房间冷负荷kW: 3.496

风机盘管的选择：选用3排管FP-68型风机盘管机组两台，每台机组高档风量680m3/h,额定冷量4.17KW,完全满足要求。

房间1107

送风量m^3/h: 447.978

新风量m^3/h: 300

回风量m^3/h: 147.978

新风比%: 66.9675

热湿比: 6324.77

-------------------------

FCU冷量kW: 2.10793

FCU显热冷量kW: 0.813274

新风AHU冷量kW: 3.22723

房间冷负荷kW: 1.915

风机盘管的选择：选用3排管FP-34型风机盘管机组一台，每台机组高档风量340m3/h,额定冷量2.15KW,完全满足要求。

房间1108

送风量m^3/h: 2176.44

新风量m^3/h: 300

回风量m^3/h: 1876.44

新风比%: 13.784

热湿比: 20269

FCU冷量kW: 6.32993

FCU显热冷量kW: 5.66649

新风AHU冷量kW: 3.22723

房间冷负荷kW: 6.137

风机盘管的选择：选用3排管FP-102型风机盘管机组两台，每台机组高档风量1020m3/h,额定冷量6.00KW,完全满足要求。

风机盘管详细附表

（4）新风机组的选择

风管水力计算中计算出最不利环路的总损失，而且有最不利环路的的总风量，总损失为2015.592Pa,总风量为10515m3/h查阅《暖通空调常用数据手册》，可以选出吊顶式新风机组，型号为GK—12W/L。其额定风量12000m3/h，送风机功率为1.8×2kw,供冷量为66.8kw.新风机组高度为1100mm，因此设计时吊顶预留1200mm。

五、各个房间冷负荷、湿负荷、送风量汇总

11层各房间

房间1101 房间1102 房间1103

最大冷负荷

W 3040

最大冷负

荷W

4111

最大冷负

荷W

4264

湿负荷g/h 109 湿负荷g/h 545 湿负荷g/h 545

送风量m^3/h 1127.65

送风量

m^3/h

1491.77

送风量

m^3/h

1565.49

新风量m^3/h 30

新风量

m^3/h

150

新风量

m^3/h

150

房间1104 房间1105 房间1106

最大冷负

荷W 3113

最大冷负

荷W

5935

最大冷负

荷W

3496

湿负荷g/h 1090 湿负荷872 湿负荷g/h 436

送风量m^3/h 915.324

送风量

m^3/h

1931.09

送风量

m^3/h

1283.52

新风量m^3/h 300

新风量

m^3/h

240

新风量

m^3/h

120

房间1107 房间1108

最大冷负

荷W 1915

最大冷负

荷W

6137

湿负荷g/h 1090 湿负荷g/h 1090

送风量m^3/h 447.978

送风量

m^3/h

2176.44

新风量m^3/h 300

新风量

m^3/h

300

六、风管水力计算

6.1风管材料和形状

对于民用舒适性空调，风管材料一般采用薄钢板涂漆或镀锌薄钢板，本设计采用镀锌薄钢板，该种材料做成的风管使用寿命长，摩擦阻力小，风道制作快速方便，通常可在工厂预制后送至工地，也可在施工现场临时制作。风管的形状一般为圆形和矩形，圆形风管强度大，耗材量少，但占有效空间大，其弯头与三通需较长距离，矩形风管占由空间较小，易于布置、明装较美观的特点。本设计采用矩形风管，而且矩形风管的高宽比控制在2.5以下。

6.2 送风系统的设计

6.2.1空调送风管设计。

空调房间采用的是吊顶式处理器对室内进行空气调节。因此在空气处理器的出口需接送风管。将处理好的空气平均送到房间的各个地方。送风口采用方型散流器，采用颈部尺寸200×200 的方型散流器。

6.2.2新风系统设计

1．绘制新风管道系统图，对各段管段进行编号。

2．选定最不利环路，本系统最不利环路为：1–2–3–4–5–6–7–8–9–10–11–12–13。

3．根据各管段的风量及选定的流速，钢板矩形风管计算表，确定最不利环路上各管段的断面尺寸和单位长度摩擦阻力.

（详细计算见附表2）风管水力计算系统简图：

七、供、回水管水力计算

7.1冷冻水管设计

根据建筑物的结构及其相应的设计要求，三层办公楼冷冻水的布置见设计施工图。现对冷冻水系统进行水力计算，本系统最不利环路为：东侧的餐厅包间3的风机盘管至储藏间供水立管的环路，其水利计算草图见图，水利计算步骤如下：

1．对系统图中各管段进行编号，最不利环路编号为

1-2-3-4-5-6-7-8-9-10-11-12-13-14。

2.查参考文献，一般供水管：1.5～

3.0m/s，根据房间的负荷，长度及其相应的参数计算各段的管径及其相应的实际速度和阻力。

3.计算各管段局部阻力系数。

（详细见附表3）水管水力计算系统简图：

7.2．冷凝水管的设计

冷凝水管采用一般的自来水管，空气处理器、风机盘管的冷凝水管管径应与其出口管径相匹配，干管管径最大不超过DN50，而且冷凝水管应有不小于0.001 的坡度。

查资料有：

冷凝水管

冷负荷Q(KW) 管径mm

Q≤7 DN20

Q=7.1—17.6 DN25

Q=17.8—100 DN32

Q=101—176 DN40

由以上的表格和对应的冷负荷，可以确定冷凝管的管径,如下表：

八、设计总结

通过本次课程设计，我学到了很多知识，很多在课堂上容易被我们忽视的知识，我设计的是南京市某十二层办公楼的空调设计。在设计过程中，我经过了气象资料查询，冷热负荷计算，风口的计算，风机盘管等设备的选择，还有系统的选择，风管和水管的水力计算，CAD绘图等。在这次设计中，我深刻的了解到了对一栋楼的空调系统并没有我们刚开始想象的这么简单，通过这三个多星期的努力，终于完成了这次办公楼空调系统的设计，虽然还存在很多问题，很多不合理的地方，但我相信通过明年的毕业设计，一定能很好的设计出一套空调系统，在这次设计中，我遇到了很多困难，但是通过和同学之间的相互探讨，使我很好的解决了很多问题，也使我明白了，很多东西都要通过自己的实践才能得到答案的。感谢负责这次设计的许老师，感谢您耐心为我们解答疑问。

九、参考文献

1.《暖通空调》第二版

2．《民用建筑热工设计规范》（GB50154-93）

3.《公共建筑节能设计标准》（GB50189-200 4．《民用建筑热工设计规范》（GB50154-93）

5.《采暖通风与空气调节设计规范》（GB50019-2003）

6.《暖通空调制图标准》（GB/T50114-2001）

7.《实用供热空调设计手册》第二版

8．《空气调节设计手册》第二版

9.《暖通空调常用数据手册》第二版