郑州誉杰商务综合楼空调末端系统及冷冻热力站的设计毕业设计论文.doc

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1、摘要该设计对象位于郑州市黄河路与未来路交叉口，它是一个商务中心的空调末端系统及冷冻热力站的设计。主要内容包括：负荷计算、空气处理过程和风量的设计与计算、设备选型、风系统与水系统阻力计算以及系统控制方案的确定等。在设计中应结合建筑的具体特点制定合理的空调运行方案，在符合实际情况的前提下尽量使系统具备更强的功能性和可操作性。本设计中，空调系统分为两类：一类为全空气一次回风系统；另一类为风机盘管加独立新风系统，新风处理到室内焓值，不承担室内负荷。冷冻热力站内，夏季制冷采用螺杆式冷水机组作为冷源，冬季供暖采用城市管网作为热源，并通过板式换热器换热。制冷机房布置于地下室，冷却塔设置在建筑物裙房屋顶，水系

2、统选择闭式同程两管制变流量系统。关键词：空调系统，空气处理过程，风机盘管加独立新风，板式换热器IIAir-conditioning System Design for Zhengzhou Yujie Business BuildingAbstractThe object of this design is an air-conditioning terminal system with the refrigeration and thermal station of a standard business center which is located in Zhengzhou city. T

3、he main content includes: the load computation, the design and calculation of the air treatment process and the air flow, the selection of the equipments, the friction calculation of the wind and aqueous system and the determination of the systematic control strategies, etc. Combined with the specif

4、ic characteristics of the architecture in the process of the design, the rational operation scheme should be formulated to make the system possess better functionality and operability in accordance with practical situation. The air-conditioning system is divided into two kinds: one is the system of

5、primary air return, and the other is the system of the fan-coil unit with independent fresh air that the outdoor wind is treated to reach the indoor enthalpy, but not to bear the indoor load. In the refrigeration and thermal station, I adopt the screw water chiller to refrigerate in summer as well a

6、s the urban pipeline to transfer heat in winter through the plate heat exchanger. The generator room is fixed up in the basement, while the chilling tower is installed on the top of the podium of the building. As for the aqueous system, the closed, synchro, two-pipe and variant flow one is chosen.Ke

7、ywords: Air-conditioning system Air treatment process The fan-coil unit with independent fresh air Plate heat exchanger目录引言11. 工程概况及原始资料21.1 工程概况21.2 气象参数21.2.1 室外计算参数21.2.2 室内设计参数31.3 建筑材料简介42. 负荷计算52.1 室内冷负荷计算52.1.1 墙体和屋面传热得热引起的冷负荷52.1.2 玻璃窗传热得热引起的冷负荷52.1.3 玻璃窗日射得热引起的冷负荷52.1.4 内维护结构形成的冷负荷62.1.5 照明

8、散热引起的冷负荷62.1.6 人体散热引起的冷负荷72.1.7 设备散热引起的冷负荷72.1.8 室外新风引起的冷负荷82.2 室内热负荷计算132.2.1 通过围护结构的温差传热量形成的热负荷132.2.2 附加耗热量形成的热负荷132.2.3 外门开启冲入冷风耗热量形成的热负荷132.2.4 新风热负荷143. 空调方案的确定173.1 空调系统的分类173.1.1 按负担室内负荷所用介质种类分类173.1.2 按空气处理设备的设置情况分类183.2 空调方案的比较183.2.1 各种空调系统使用条件和使用特点183.2.2 常用空调系统比较193.2.3 空调系统使用指标概括比较213.

9、3 空调方案的确定214. 风量计算244.1 送风量的确定244.2 新风量的确定244.2.1 满足卫生要求244.2.2 补充局部排风量254.2.3 保证空调房间的正压要求255. 空气调节设备的选择265.1 空气处理机组的选择265.1.1 空调机组选型方法265.1.2 空调机组选型结果265.2 风机盘管机组的选择275.2.1 风机盘管机组选型结果276. 空调系统的设计计算296.1 风系统的阻力计算296.1.1 风管设计的基本任务296.1.2 风管的选择296.1.3 风管内风速的选择296.1.4 气流组织和送风形式306.1.5 计算方法316.1.6 计算结果3

10、26.2 水系统的阻力计算336.2.1 水系统形式的分类336.2.2 水系统形式的确定346.2.3 计算方法346.2.4 冷冻水系统设计计算356.2.5 冷却水系统设计计算406.2.6 冷凝水系统管路设计407. 冷冻热力站设计427.1 水冷式冷水机组的选择427.1.1 制冷机组选择依据427.1.2 制冷机组选型方案447.2 板式换热机组的选择457.3 冷却塔的选择457.4 定压装置的选择467.5 集水器、分水器的选择477.6 软水器的选择477.7 软化水箱的选择487.8 除污器的选择487.9 泵的选择487.9.1 冷冻水泵选型497.9.2 冷却水泵选型4

11、97.9.3 水泵的配管508. 空调系统管道保温以及系统的消声与减震518.1 空调系统管道的保温518.2 空调系统的噪声控制518.3 空调系统的减震控制52结论54致谢55参考文献5655引言目前我国中央空调行业正处于高速发展的成长期，但由于受价格、质量、服务及住房等诸多因素的影响，成长周期相对较长。在中央空调有较大利润空间的驱动之下，更多企业加入到家用中央空调行业的行列中，这样虽然导致价格会有较大幅度下降，却也推进了中央空调行业的不断发展。由于处于市场导入期，市场规模底数较低，20082009年增速迅猛，但随着市场规模底数不断提高和价格持续走低，销售额方面增速却进一步趋缓，预计以后几

12、年平均增长率会保持在25-30%左右。由此可见，随着我国国民经济不断增长，人民生活水平不断提高，住宅建筑不断发展，中央空调将作为一种新潮流很快会成为空调行业发展的新热点。中央空调设施庞大而复杂，向来是高级宾馆、豪华酒店、大型写字楼的专用品。我国中央空调行业近年来的巨大发展，很大程度上得益于房地产业的飞速发展。我国固定资产投资呈现稳定增长趋势，在所有增长中房地产投资的同比增长幅度最大。其中，办公用房和商业用房规模的上升，必将导致中央空调产品需求总量的高速增长。此外，在新投资建设的许多民用建筑特别是高层建筑也开始布置中央空调系统，比如，在近些年建成的商厦、宾馆、商品批发市场、体育文化娱乐中心和多功

13、能办公楼等建筑中大多开始采用中央空调系统。在本次毕业设计当中，我始终保持着严谨的求学态度，对各种问题都尽量从各类参考书籍或者同学老师那里得到清楚、满意的答案。这次毕业设计不同于前几次的课程设计，它不仅是专业技术深化与升华的重要过程，也是我们把理论与社会实践全面、系统结合的过程。然而这毕竟是我们第一次身体力行，故而难免在具体操作过程中存在着诸多问题和不足之处，望各位老师给予批评、指正，从而让我进一步提高和完善。谨此，让我对指导我毕业设计的吴建波老师及其他给予过我帮助的老师和同学表示由衷的感谢和敬意。1. 工程概况及原始资料本章介绍了郑州誉杰商务综合楼空调末端系统设计与冷冻热力站设计的工程概况以及

14、郑州市的气象资料。1.1 工程概况该毕业设计包括郑州誉杰商务综合楼的空调末端系统设计和冷冻热力站设计两部分，具体内容包括了冷冻热力站及空调风系统和水系统的全面设计。郑州誉杰商务综合楼的建筑概况：共有十五层，其中地下一层，地上十四层；地下一层包括车库、配电室和冷冻站等；一至四层为产品展览厅会议室以及办公室等；五到十三层主要为办公场所；十四层为健美训练厅更衣室以及棋牌室等；总建筑面积12330，空调房间面积7388.33，一层层高3.9米，二至十四层层高3.2米，总高度45.5米，地下室高5.0米。1.2 气象参数根据采暖通风与空气调节设计规范，郑州地区室外计算参数确定如下：1.2.1 室外计算参

15、数温度、相对湿度:a 夏季空调室外计算干球温度，采用历年平均不保证50h的干球温度b 夏季空调室外计算湿球温度，采用历年平均不保证50h的湿球温度c 夏季空调室外计算日平均温度，采用历年平均不保证5天的平均温度d 夏季空调室外计算逐时温度，可按下式确定： tsh = twp+ tr （1-1）其中， tsh -夏季空调室外计算逐时温度（）twp -夏季空调室外计算日平均温度（）-室外计算温度逐时变化系数tr-夏季室外计算平均日较差（）e 冬季空调室外计算温度，采用历年平均不保证1天的平均温度f 冬季空调室外相对湿度，采用累年最冷月平均相对湿度g 夏季通风室外计算温度，应采用历年最热月14时的月

16、平均温度的平均值h 夏季通风室外计算相对湿度，应采用历年最热月14时的月平均相对湿度的平均值大气压力：冬季 采用最冷三个月各月平均大气压力平均值夏季 采用最热三个月各月平均大气压力平均值地点：郑州北纬：35东经：113.65海拔：110.4m（1）夏季：大气压：991.7bPa室外计算日平均温度30.8室外干球温度：35.6室外湿球温度：27.4室外平均风速：2.6 m/s密度：1.136 kg/m3夏季室外计算相对湿度最热月平均值：70%（2）冬季：大气压：1012.8bPa空调室外干球温度：-7室外平均风速：3.4 m/s密度：1.326Kg/ m3夏季室外计算相对湿度最冷月平均值：60%

17、1.2.2 室内设计参数表1-1 室内计算参数房间名称夏季冬季展览厅25-2755-6518-2040办公室25-2755-6518-2040会议室25-2755-6518-20401.3 建筑材料简介在利用软件天正暖通8.2计算空调负荷之前，需要预先知道空调房间各围护结构的热工特性，根据甲方所提供的数据，下面简要介绍一下本建筑物的热工参数。l 屋顶：材料为沥青膨胀珍珠岩，厚度为160mm，传热系数为K=0.49(w/.)，传热衰减为=0.37，传热延迟为9.3h；l 外窗：玻璃钢窗，12mm辐射率0.25Low-E中空玻璃（在线），间隔层充空气，K=1.9(w/.)，内挂浅色布窗帘，布料为涤

18、棉平纹布，无外遮阳，F=29.26；l 外墙：材料为加气混凝土，厚度为240mm，传热系数为K=0.51(W/（*），传热衰减为=0.21，传热延迟为8h，F=14.9，窗墙比为0.66；l 内墙：内墙为120mm砖墙，内外粉刷；l 房间类型属于中型；l 室内压力稍高于室外大气压力。2. 负荷计算2.1 室内冷负荷计算依据全国民用建筑工程技术设计措施暖通空调动力介绍冷负荷系数法进行计算。2.1.1 墙体和屋面传热得热引起的冷负荷Q=FK (t0+td)k1k2 - tR （2-1）式中 Q 墙体或屋面瞬变传热引起的逐时冷负荷，w； K 围护结构传热系数，w/（k）； F 围护结构计算面积，；

19、t0 围护结构冷负荷室外计算温度逐时值，； td 围护结构冷负荷室外计算温度逐时值的地点修正，； k1 外表面放热系数修正值； k2 外表面吸收系数修正值；tR 室内计算温度，.2.1.2 玻璃窗传热得热引起的冷负荷Q=clKF(t0+td-tR) （2-2）式中 Q 外玻璃窗瞬变传热引起的冷负荷，w； cl 窗框对传热系数K的修正；传热系数，w/(k)；F 窗口面积，m2； t0 维护结构冷负荷室外计算温度逐时值，； td 维护结构冷负荷室外计算温度逐时值的地点修正，；tR 室内计算温度，.2.1.3 玻璃窗日射得热引起的冷负荷Q=CLQDjmaxCiCsFCa （2-3）式中 Q透过玻璃窗

20、进入室内的日射得热形成的逐时冷负荷，w；CLQ窗玻璃冷负荷系数；Djmax日射得热因数；Ci窗内遮阳设施的遮阳系数；Cs 窗玻璃的遮阳系数；F窗口面积，；Ca有效面积系数.2.1.4 内维护结构形成的冷负荷当邻室为通风良好的非空调房间时，通过内墙和楼板的温差传热而产生的冷负荷可按下式计算： Q=KF(to+ta - tR) （2-4）式中 Q通过内维护结构温差传热引起的冷负荷，w； K内维护结构的传热系数，w/(k)； F内维护结构的面积，； to夏季空调室外计算日平均温度，； ta附加温升，； tR室内计算温度，.表 2-1 附加温升邻室散热量(w/)很少（如办公室、走廊）116ta ()0

21、23572.1.5 照明散热引起的冷负荷明装在吊顶玻璃罩内的荧光灯： Q=n1n2nFClq （2-5） 式中 Q灯具散热形成的冷负荷，w； n照明设备的照明功率密度值，w/； n1镇流器消耗功率系数； n2灯罩隔热系数； F房间面积,； Clq照明散热冷负荷系数.2.1.6 人体散热引起的冷负荷人体散热形成的冷负荷分为人体显热散热引起的冷负荷及人体潜热散热引起的冷负荷：1人体显热散热形成的冷负荷Q，可按下式计算：Q= nqs Clq （2-6）式中 群集系数； n空调房间内的总人数；qs不同室温和劳动性质成年男子显热散热量，w； Clq人体显热散热冷负荷系数.2人体潜热散热形成的冷负荷Q，可

22、按下式计算： Q=qln （2-7）式中 ql不同室温和劳动性质成年男子潜热散热量，w； n、同式(2-8).2.1.7 设备散热引起的冷负荷工艺设备散热形成的冷负荷Q，可按下式计算： （2-8）式中 N电机设备的安装功率，w；电动机效率；n1利用系数，一般取0.7-0.9；n2同时使用系数，一般取0.5-0.8；n3负荷系数，一般取0.5左右.无保温密闭罩形成的冷负荷Q，可按下式计算： （2-9）式中 n4考虑排风带走热量的系数2.1.8 室外新风引起的冷负荷为保证室内良好的空气品质，空调室内引入了新风，由此必然引起冷负荷增加。夏季，空调新风冷负荷按下式计算： Q= Mo（ho - hR）

23、（2-10）式中 Mo新风量，kg/s；ho 室外空气的焓值；hR室内空气的焓值.表2-2 建筑不同类型房间设计新风量房间类型展览厅办公室会议室文印室阅览室其它房间新风量m3/（hp）303030303025根据公共建筑节能设计标准（GB 50189-2005），郑州市属于寒冷地区，该商务中心的体型系数小于0.3。如下表所示：根据上述表格提供的数据可知，墙体、玻璃和窗户等围护结构的选择均符合公共建筑节能标准。计算冷负荷采用软件天正暖通8.2，室内设计温度26，相对湿度60%，整栋楼（共14层）总冷负荷汇总如下：表2-3 冷负荷计算书简略表楼层房间工程负荷最大值时刻(13点)的各项负荷值总冷负荷

24、新风冷负荷总湿负荷新风湿负荷总冷指标新风冷指标总湿指标WWkg/hkg/hW/m2W/m2kg/hm21层1001多媒体音像室20419.46959.315.246.6154.152.50.121002科技资料室12879.86040.19.765.7139.165.20.111003展览厅一5234426261.441.8724.8170.385.40.141004展览厅二56149.831513.749.3629.7177.799.80.161005文印室96465252.36.225101.955.50.071层小计15143976026.7122.4471.7160.680.60.13

25、2层2001办公室3565.91050.51.67194.327.80.042002办公室*62931.61050.51.671116.341.70.072003会议室192858228.615.87.8140.259.80.112004大会议室50489.623635.245.3822.3149.970.20.132005办公室11928.44201.86.74113.940.10.062层小计102858.343418.879.6140.9133.956.50.13层3001办公室3565.91050.51.67194.327.80.043002办公室*62931.61050.51.671

26、116.341.70.073003办公室3559.31050.51.67170.620.80.033004中会议室10735.447279.084.5158.9700.133005办公室17058.36302.710.055.9111.741.30.073006财务室7218.32100.93.35293.127.10.043007财务室4157.71050.51.6718421.20.033层小计63884.422584.837.5521.3108.938.50.064层4001办公室5416.61575.72.511.5106.7310.054002办公室8409.72888.84.612

27、.710937.50.064003办公室*22931.61050.51.671116.341.70.074004办公室1449525.20.840.548.217.50.034005办公室*55272.82100.93.352136.354.30.094006党委会议室8614.13501.56.723.317470.70.144层小计56116.421096.634.7819.9124.446.80.085-9层（5层）5001办公室64672626.13.52.5127.451.70.075002办公室8409.72888.84.612.710937.50.065003办公室*22931.

28、61050.51.671116.341.70.075004办公室1449525.20.840.548.217.50.035005办公室*55272.82100.93.352136.354.30.095006会议室8614.13501.56.723.317470.70.145-9层小计57166.822147.135.7720.9126.749.10.0810-13层（4层）10001会议室6485.52626.15.042.5171.569.40.1310002大开间办公室17659.26302.710.055.9114.240.80.0610003大开间办公室32688.712080.219

29、.2611.4115.142.50.0710-13层小计56833.521009.134.3519.8119.344.10.0714层14001会议室6609.92626.15.042.5174.869.40.1314002大开间办公室18167.76302.710.055.9117.540.80.0614003大开间办公室33622.912080.219.2611.4118.342.50.0714层小计58400.521009.134.3519.8122.544.10.07工程总计945866.5378907.9624.96357.212851.30.082.2 室内热负荷计算2.2.1 通

30、过围护结构的温差传热量形成的热负荷=FK（tR- tw ）a （2-11）式中 通过供暖房某一面围护结构的基本耗热量，w；K 该面围护物的传热系数，w/（k）；F 该面围护物的表面积, m2；tR 室内空气计算温度, ； 室外空气计算温度，； 温差修正系数，对于外维护结构取a=1；邻室为不采暖房间时，若有门窗与室外相通取a=0.7，若无与室外相通的门窗则取a=0.4.2.2.2 附加耗热量形成的热负荷附加耗热量按基本耗热量的百分率计算。考虑了各项附加以后，某面围护物的耗热量Q(w)为： （2-12）式中 附加率（或修正率）；朝向修正系数； 风力修正 5%-10%；两面外墙修正 5%；窗墙面积比

31、过大修正 10%；房高附加 15%；间歇附加 仅白天用 20% 不经常使用 30%.2.2.3 外门开启侵入冷风耗热量形成的热负荷 Q = Qj kq （2-13）式中 Q通过外门冷风侵入耗热量；Qj某围护的基本耗热量；kq外门开启外门开启冲入冷风耗热量附加率.2.2.4 新风热负荷冬季空调新风热负荷可按下式计算: Q=Mcp（to- tR） （2-14）式中 Q空调新风热负荷，KW；M新风量，kg/s；cp空气的定压比热，取1.005kJ/（kg）；to冬季空调室外空气的计算温度，；tR冬季空调室内空气的计算温度，.整栋楼(共14层)总热负荷汇总如下：表2-4 热负荷计算书简略表楼层房间各项

32、负荷值热负荷新风热负荷总热负荷总湿负荷热指标湿指标WWWkg/hW/m2kg/hm21层1001多媒体音像室1263.910234.611498.5-4.0286.8-0.031002科技资料室1472.28882.910355.1-3.49111.8-0.041003展览厅一3125.638621.241746.8-15.17135.8-0.051004展览厅二3125.946345.549471.4-18.2156.6-0.061005文印室612.97724.28337.1-3.0388.1-0.031层小计9600.4111808.5121408.9-43.92128.7-0.052层

33、2001办公室711.41544.82256.2-0.6159.7-0.022002办公室*64741544.82018.9-0.6180.1-0.022003会议室2106.512101.314207.8-4.75103.3-0.032004大会议室1838.634759.136597.7-13.65108.7-0.042005办公室980.46179.47159.8-2.4368.4-0.022层小计8480.963853.872334.7-25.0894.2-0.033层3001办公室711.41544.82256.2-0.6159.7-0.023002办公室*64741544.8201

34、8.9-0.6180.1-0.023003办公室917.81544.82462.7-0.6148.8-0.013004中会议室857.76951.87809.6-2.73115.6-0.043005办公室1238.49269.110507.5-3.6468.8-0.023006财务室722.33089.73812-1.2149.2-0.023007财务室464.31544.82009.1-0.6140.6-0.013层小计775633214.340970.3-13.0569.8-0.024层4001办公室1185.42317.33502.7-0.9169-0.024002办公室1422.442

35、48.35670.8-1.6773.5-0.024003办公室*24741544.82018.9-0.6180.1-0.024004办公室58.8772.4831.2-0.327.7-0.014005办公室*5361.23089.73450.9-1.2189.2-0.034006党委会议室464.35149.55613.8-2.02113.4-0.044层小计5884.731025.736910.4-12.1981.8-0.035-9层（5层）5001办公室1185.43862.15047.5-1.5299.5-0.035002办公室1422.44248.35670.8-1.6773.5-0.

36、025003办公室*24741544.82018.9-0.6180.1-0.025004办公室58.8772.4831.2-0.327.7-0.015005办公室*5361.23089.73450.9-1.2189.2-0.035006会议室464.35149.55613.8-2.02113.4-0.045-9层小计5884.732570.638455.2-12.7985.2-0.0310-13层（四层）10001会议室711.43862.14573.5-1.52120.9-0.0410002大开间办公室2844.89269.112113.9-3.6478.3-0.0210003大开间办公室2

37、425.517765.820191.3-6.9871.1-0.0210-13层小计5981.83089736878.8-12.1477.4-0.0314层14001会议室1174.73862.15036.8-1.52133.2-0.0414002大开间办公室4738.99269.114008-3.6490.6-0.0214003大开间办公室590617765.823671.8-6.9883.3-0.0214层小计11819.63089742716.6-12.1489.6-0.03工程总计96892557240.1654132.1-218.8988.5-0.033. 空调方案的确定3.1 空调系

38、统的分类空气调节系统一般由空气处理设备、空气输送管道及空气分配装置组成。根据实际需要，它能组成许多不同形式的系统。在工程上应考虑建筑物的用途和性质、热湿负荷特点、温湿度调节和控制的要求、空调机房的面积和位置、初投资和运行维修费用等多方面的因素，从而选定合理的空调系统。本工程为高层民用建筑，建筑物的功能以办公为主，下面先简单介绍一下空调系统不同情况下的分类。3.1.1 按负担室内负荷所用介质种类分类（1）全空气系统 全空气系统是指空调房间的室内负荷全部由经过处理的空气来负担的空调系统。此种方式适用于较大房间，使用风量较大的风道或较高的风速，会产生噪音问题。（2）全水系统 全水系统是指空调房间的热湿负荷全靠水作为冷热介质来承担，因为水的比热大，所以需处理相同负荷时，水系统所需的管道占空间减少许多，但是水只能清除余热余湿，并不能解决房间的通气问题。所以此种系统只适用于小空间人流密度也不大，室内品质要求不高的场所。（3）空气水系统 空气水系统是由水和空气共同承担空调房间负荷的系统，即可以用水系统来占用少量的空间来承担室内负荷，又可用新风系统提供好的室内空气品质，是现在大型建筑空调系统普遍采用的方式。（4）冷剂系统 这种系统是将制冷系统的蒸发器直接放在室内来吸收余热余湿。这种方式通常用于分散安装的局部空调机组，但由于冷剂管道不便于长距