目 录
课题名、摘要及关键词--------------------------------------------------------------------------------------------------------1 前言--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------2 第1章 概述-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------3
1.1 气象参数-----------------------------------------------------------------------------------------------3 1.2 建筑概况及工况设定--------------------------------------------------------------------------------3
第2章 空调负荷计算-----------------------------------------------------------------------------------------------------6
2.1 冷负荷构成及计算原理-----------------------------------------------------------------------------6 2.2
空调冷湿负荷计算-----------------------------------------------------------------------------------9
第3章 系统划分和设计方案确定-------------------------------------------------------------------------------------25
3.1 空调系统的选择------------------------------------------------------------------------------------25 3.2 空调系统的划分------------------------------------------------------------------------------------28 3.3 空调送风方案选择---------------------------------------------------------------------------------29
第4章 空调风系统设计及计算----------------------------------------------------------------------------------------32
4.1 风量的计算------------------------------------------------------------------------------------------32 4.2 设备选型及个数的确定---------------------------------------------------------------------------37 4.3 气流组织设计计算---------------------------------------------------------------------------------39 4.4 风管设计及水力计算------------------------------------------------------------------------------45
第5章 制冷机房设计----------------------------------------------------------------------------------------------------56
5.1 机房布置原则---------------------------------------------------------------------------------------56 5.2 制冷机房设备选型---------------------------------------------------------------------------------56
第6章 空调水系统设计及计算----------------------------------------------------------------------------------------63
6.1 水管系统的形式------------------------------------------------------------------------------------63 6.2 水系统的布置---------------------------------------------------------------------------------------63 6.3 水系统的水力计算---------------------------------------------------------------------------------64
第7章 通风及防排烟设计----------------------------------------------------------------------------------------------75
7.1 空调建筑的防火防烟措施------------------------------------------------------------------------75 7.2 通风及防排烟设计计算---------------------------------------------------------------------------77
第8章 消声减振保温设计----------------------------------------------------------------------------------------------84
8.1 空调系统的消声------------------------------------------------------------------------------------84 8.2 空调装置的隔振------------------------------------------------------------------------------------89 8.3 管道的保温计算------------------------------------------------------------------------------------91
第9章 系统控制----------------------------------------------------------------------------------------------------------93 第10章 空调设计施工说明----------------------------------------------------------------------------------------------94
总 结 ------------------------------------------------------------------------------------------------------------97 主要参考文献 ------------------------------------------------------------------------------------------------------------98 谢 辞 ------------------------------------------------------------------------------------------------------------99
广州某酒楼空调通风设计
[摘要] 根据此楼功能要求，以业主的长远利益为出发点，为达到技术可靠，经济合理，管理方便，功能调整的灵活性及使用安全可靠之目标。在比较各种方案的可行性及水系统形式b 后，此设计确定方案为：六层大写字间采用集中式空调系统，四五层客房采用风机盘管加独立新风系统两种方式；水系统采用一次泵、双管制带自控的系统。根据夏季空调计算负荷依次选择冷水机组、末端设备、新风机组、风口。在对各支路及层面进行水力计算后，依据管路特性曲线及泵的性能曲线选择泵的型号，力求冷冻水循环泵设计流量与实际一致，同时保证实际工作点能维持较高的效率。另外在设计过程中，其它详细计算有：膨胀水箱容积、分水器、集水器、调节阀的口径、保温层厚度、防火排烟及车库通风设计计算等。 [关键词] 空调方式、气流组织、一次泵压差旁通、管路特性曲线、并联泵性能、自动控制、节能
Design of air conditioning and ventilation systems for Guangzhou hotel Building
By Ma zhijiao
Abstract : According to this building function request, take
owner's long-term benefits as the starting point, for achieved technology reliable, economy reasonable, manages conveniently, function adjustment flexibility and use safe reliable goal. After compares each kind of plan the feasibility and the water system form, this design definite plan is: Six floor adopt central air conditioner, four and five floor adopt fan-coil adds dedicated outdoor air system two ways; The water system adopt time pumps 、double water pipe take from automatic control of system. Shoulders the computation according to air conditioning calculation load of the summer to choose water chillers unit, the terminal devices, the new atmosphere unit, diffuser. In carries on the water power calculation of various branch and floor after, and pumps the model based on the pipeline characteristic curve and the performance curve choice pumps, makes every effort actual to freeze the water-circulating pump design current capacity with to be consistent, at the same time guaranteed the actual operating point can maintain the high efficiency. Moreover ,during the period of design other the detailed calculation such as: the inflation water tank volume, regulating valve caliber, heat insulating layer thickness, smoke management and the garage ventilatation the design calculation and so on.
Key words : air conditioning mode 、air distribution 、 time pumps the differential pressure by-pass 、the pipeline characteristic curve 、 the parallel pumps overall performance 、automatic control 、economy energy
前 言
本次设计的任务是为广州市某酒楼空调设计，具体设计的步骤：空调冷负荷的计算；空调系统的划分与系统方案的确定；空调末端处理设备的选型；风系统的设计与计算；室内送风方式与气流组织形式的选定；冷源的选择；水系统的设计、布置与水力计算； 风管系统与水管系统保温层的设计；
消声防振设计。这次毕业设计采用的是空气——水系统，冷冻水直接送入末端装置，风机盘管系统设独立新风且不承担新风负荷。在设计过程中，详细计算了四五六层每个房间的冷、湿负荷，并根据各房间方位的不同计算了几个具有代表性的冷负荷指标，力求与估算指标一致；其余使用估算方法。
由于本人是初次进行空调系统全面设计，水平有限，错误之处在所难免，恳请各位老师指正。
编者：
第1章 概 述
1.1气象参数
查《空气调节设计手册》得石家庄市室外气象参数值为： 地理位置: 北纬 23.08
东经 113.19 海拔 6.6m
室外计算干球温度：
冬季空调温度： 5℃
冬季通风温度：
13℃ 夏季通风温度： 31℃ 夏季空调温度： 33.5℃ 夏季空调日平均温度： 30.1℃ 夏季空调计算湿球温度：27.7℃ 相对湿度：
冬季空调相对湿度： 70% 最热月相对湿度： 83% 夏季通风相对湿度： 67% 风速：
冬季风速： 2.4 m/s 夏季室外平均风速： 1.8 m/s 大气压力：
冬季： 1019.5 hPa 夏季： 1004.5 hPa 1.2 建筑概况及工况设定
本建筑是一幢六层高的酒楼，地处广东省广州市,我国南方，夏热冬凉，冬季短暂。酒楼具体布置如下:地下一层为空调机房及停车场； 地上一层：商铺；二层：中餐厅，西餐厅；三层：舞厅，卡拉OK 厅；四五层：客房,每层有42间，配带卫生间；六层：写字楼； 一层层高为5.8m,四五层层高为3.6m ，其它层层高为4.5m ，建筑物总高度约为26.5m 。总建筑面积约为9908.8㎡。设计夏季空调和冬季供暖共用一套系统，考虑到酒店级别，电梯及楼梯井前室不设空调。厕所设置排风扇，保持厕所的相对负压，通过其他房间渗透补充厕所风量，再通过厕所风机排出，使厕所异味不能扩散至其他房间。正压控制的问题，为防止外部空气流入空调房间，设定保持室内5～10Pa 正压，即排风量取新风风量的80～90%左右，室内将保持微正压。
该建筑物相关资料如下：
1）屋面
保温材料为水泥膨胀珍珠岩，厚度为90mm。
2）外墙
外墙为厚度为240mm的红砖墙，墙外表面为水泥砂浆抹灰加浅色喷浆，内粉刷加油漆。
3）外窗
单层钢窗，玻璃为6mm厚的普通玻璃，内有浅色窗帘作为内遮阳。
4）人数、照明、设备
人员数的确定是根据各房间的使用功能及使用单位提出的要求确定的，本楼人员密度、照明、设备负荷按[4]估算指标确定。
5）空调运行时间
空调每天运行24小时。
资料收集：
表1.1热工指标：
注：1
2、建筑体形尺寸数据参见建筑图；
查《实用供热空调设计手册》，得出室内设计参数为
表2.1 室内设计参数汇总表：
T(℃)
表1.3 室内控制参数汇总表：
单位面积设备功率按[6]推荐值选取。
人体活动性质根据[3]的定义：极轻劳动：主要以坐姿为主，典型场所：写字楼由于其特殊性，绝大多数时间都是坐姿工作；轻度劳动：站立及少量走动，典型场所：实验室、商店等。
第2章 空调系统负荷的计算
2.1 冷负荷构成及计算原理
★围护结构瞬变传热形成冷负荷的计算方法 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： CLQ=F×K×(t ξ-τ-t n ) W （2-1） 式中： CLQ ——外墙和屋面瞬变传热引起的逐时冷负荷,W ；
τ——计算时间，h ；
ξ——围护结构表面受到周期为24谐波性温度波作用，温度波传到内表面的时间延迟，h ； τ-ξ——温度波的作用时间，即温度波作用于围护结构内表面的时间，h ； F ——外墙和屋面的面积，㎡；
K ——外墙和屋面的传热系数，W/(㎡·℃),可根据外墙和屋面的不同构造，表1中查取； t n ——室内计算温度，℃；
t ξ-τ——外墙和屋面冷负荷计算温度的逐时值，℃，根据外墙和屋面的不同类型分别在附表2－
9[3]及附表11.4-2[1]中查取见表1；
必须指出：(2-1)
式中的各围护结构的冷负荷温度值都是以设计地区气象参数为依据计算出来的，对于不同地区和不同情况应按下式进行修正：
t '
ξ
-τ=（t ξ-τ+t d ） ℃ （2-2）
式中: t d ——地区修正系数，℃，见附表2－9后 [1]；
本设计取δ＝240mm 红砖外墙； 传热系数k 取1.95w/㎡.℃，衰减系数β=0.35，时间延迟系数ξ=8.5h 。 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[2]：
CLQ=F×K×(t 'L S - t n ) W （2-3） 式中： F ——内维护结构的传热面积，㎡；
K ——内维护结构的传热系数，W /( ㎡·k) ；
t ′n ——夏季空调房间室内设计温度，℃；
t L S ——相邻非空调房间的平均计算温度，℃ 。
t 'L S =t+t L S ℃ （2-4）
式中： t ——夏季空调房间室外计算日平均温度，℃；
t L S ——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, t L S 取3 ℃,；当相邻散热量在23～116 W /m 2时, t L S 取5 ℃。
由于此楼空调房间与非空调房间温差小，各层之间室内控制温度之差<5℃，且吊顶内有风机盘管的回风通过，因此内墙、楼板等室内传热维护结构形成的瞬时冷负荷不考虑。
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：
CLQ=F×K×(t τ – t n ) W （2-5） 式中： F ——外玻璃窗面积，m2；
K ——玻璃的传热系数，W /(㎡·k) ； 本设计单层玻璃K=6.4 W /(㎡·k) ；
t τ——玻璃窗的冷负荷温度逐时值，℃，见表2-12 [3]
； t n ——室内设计温度，℃ 。
不同地点对t τ修正：t 'τ= t τ+ t d （2-6） 式中：t d ——地区修正系数，℃ ，见表2-12[3]。
★
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：
CLQ=F×χg ×χd ×Cn×Cs×J j·τ W （2-7） 式中： F ——玻璃窗的净面积,
χg ——是窗的有效面积系数， 本设计单层钢窗取0.85； χd ——地点修正系数，见附录2-13[3] ；
Cs —— 玻璃窗的遮挡系数，见附录2-7[3]
，6mm 厚普通玻璃C s =0.89； Cn —— 窗内遮阳设施的遮阳系数，见附录2-8[3]，浅色窗帘C n =0.5；
J j·τ——计算时刻时，透过单位窗口面积的太阳辐射热形成的冷负荷，简称负荷强度，W/m2，见
附录2-13[3]
；
★设备散热形成的冷负荷
设备和用具的实际显热散热量按下式计算 1）电动设备
当工艺设备及其电动机都放在室内时：
Q ＝1000×n 1×n 2×n 3×N/η (2-8)
当只有工艺设备在室内，而电动机不在室内时：
Q ＝1000×n 1×n 2×n 3×N (2-9)
当工艺设备不在室内，而只有电动机放在室内时：
Q ＝1000×n 1×n 2×n 3×1ηη
-N (2-10)
式中： N ——电动设备的安装功率，kW ；
η——电动机效率，可由产品样本查得，或见表2-14[3]；
n 1——利用系数，是电动机最大实效功率与安装功率之比，一般可取0.7～0.9可用以反映安装功
率的利用程度；
n 2——电动机负荷系数，定义为电动机每小时平均实耗功率与机器设计时最大实耗功率之比； n 3——同时使用系数，定义为室内电动机同时使用的安装功率与总安装功率之比，一般取0.5～
0.8。
2）电热设备散热量
对于无保温密闭罩的电热设备，按下式计算：
Q ＝1000×n 1×n 2×n 3×n 4×N (2-11) 式中： n 4——考虑排风带走热量的系数，一般取0.5；
其中其他符号意义同前。
3）电子设备散热量
计算公式同(2-10)，其中系数n 2的值根据使用情况而定，本设计对电脑n 2取1.0。一般仪表取0.5～0.9。 ★照明散热形成的冷负荷
根据照明灯具的类型和安装方式的不同，其冷负荷计算式分别为：
白炽灯：Q=1000×N W (2-12) 荧光灯：Q=1000×n 1×n 2×N W (2-13)
式中： CLQ 5——灯具散热形成的冷负荷，W ； N ——照明灯具所需功率，KW ；
n 1——
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n 1＝1.2；当暗装荧
光灯镇流器装设在顶棚内时，可取n 1＝1.0；
n 2——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n 2＝0.5～0.8；而荧光灯罩无通风孔时,取n 2＝0.6～0.8；
本设计照明、设备资料欠缺，因此使用后式（2-17）工程简化计算方法计算,功率指标按[4][5][7]书中估算。 ★人体散热形成的冷负荷
人体散热引起的冷负荷计算式为：
CLQ ＝q×n ×ψ+q q ×n ×ψ W (2-14)
式中： CLQ ——人体散热形成的冷负荷，W ；
q s ——不同室温和劳动性质成年男子显热散热量，W(见表1-20[3])；
q q ——不同室温和劳动性质成年男子潜热散热量，W(见表1-20[3])； n ——室内全部人数；
ψ——群集系数，(见表2-15[3])；
★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,各功能房间新风量指标按[1][2]取值。
夏季，空调新风冷负荷按下式计算：
CLQ W ＝ρ×L W ×(h W -h n ) W (2-15)
式中: CLQ w ——夏季新风冷负荷，KW ；
ρ——夏季空调室外计算干球温度下的空气密度(1.13kg/m 3) L w ——新风量，kg/s ；
h W w ——室外空气的焓值，(kJ/kg)； h n ——室内空气的焓值，(kJ/kg)。
★湿负荷
人体散湿量可按下式计算：
D=n×ψ×w×10-3kg/h (2-16)
式中：D——人体散湿量，kg/h；
ψ——群集系数，办公楼群集系数为0.93；
w——成年男子的小时散热量，kg/(h·p)；26℃时，极轻劳动成年男子的小时散湿量为0.109 kg/(h·p)；
★工程简化计算方法
设备、照明和人体散热得热形成的冷负荷，在工程上可用下式简化计算；
CLQτ＝Q×Xτ-T(2-17)
式中：Q——设备、照明和人体的得热,W；
T——设备投入使用时刻或开灯时刻或人员进入房间时刻,h；
τ-T——从设备投入使用时刻或开灯时刻或人员进入房间时刻到计算时间的时间,h；
Xτ-T——τ-T时间的设备负荷强度系数(见附表2-14)[3]、照明负荷强度系数(附表2-15)、人体负荷强度系数(附表2-16)。
2．2 空调冷负荷计算
说明：此设计只详细计算四、五、六层，其他层采用估算计算，风机、风管温升忽略不计。
★四五层房间设置:
基本参数:所有客房: 0.063人/㎡，人均新风: 30m3/h，室内设计温度: 26℃，设计夏季相对湿度60%，群集系数: 0.93,劳动强度为极轻劳动，一名成年男子每小时显热散热量61W/人,一名成年男子每小时潜热散热量73W/人。
空调运行时间:客房设为全天，围护结构冷负荷计算采用谐波法的工程简化计算方法/人体冷负荷计算采用工程简化计算方法。
设备冷负荷计算方式:由于资料欠缺，设计每间客房配置一台电视机功率100W。
冬季采暖热负荷按夏季空调的冷负荷估算：冬季的热负荷约为夏季冷负荷的80%，可估算出冬季的热负荷。
表2.1：负荷计算详细列
73.73 92.16 108.3 124.4 135.9 145.2 152.1 154.4 149.8 142.8
西玻璃窗日射得热引起的冷负荷
最大冷负荷出现在17:00 其冷负荷为: 2378 W
最大冷负荷出现在16:00 其冷负荷为: 1442 W
10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00 20:00 21:00 22:00 197.4 241.7 275.7 299.6 306.4 296.2 272.3 238.3 180.4 119.1 78.3 64.68 51.06 44.26
10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00 20:00 21:00 22:00
0.92 0.93
561.6
最大冷负荷出现在16:00 其冷负荷为:2449 W
100 100 100 100 100
2399 2553 2614 2668 2564
最大冷负荷出现在16:00 其冷负荷为:2668 W
最大冷负荷出现在15:00 其冷负荷为:1393 W
最大冷负荷出现在15:00 其冷负荷为:1862 W
四五层总负荷汇总(W)：由于此酒店在正常营业日中存在部分客房空载，因此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，但在以上设计计算中是按最大（所有客房有人）负荷计算，所以为保正在非满载下各客房室内参数符合设计工况要求，总负荷则按两端四间房为计算标准即左北面9间以401计算、右北面以420计算、左南面10间以442计算、右南面以421计算，此处多计的负荷作为安全裕量。
最大总冷负荷出现在16:00 其冷负荷为:102638.8 W
以上指标没有包括新风负荷,最大总冷负荷指标出现在16:00 其冷负荷指标为:87W/㎡
★六层房间设置:
基本参数: 写字间人数: 0.2 人/㎡，人均新风: 18 m^3/h，设计温度: 26℃，设计相对湿度60%，群集系数: 0.93
劳动强度为极轻劳动，一名成年男子每小时显热散热量61W/人，一名成年男子每小时潜热散热量73W/人；
人在空调房间的时间:上午8:00—晚上23:00，围护结构冷负荷计算采用谐波法的工程简化计算方法/人体冷负荷计算采用工程简化计算方法，设备冷负荷计算方式:由于资料不完整，设计此写字楼一人配置一台
电脑功率300W。
表2.2：负荷计算详细列