目录
摘要 (1)
Abstract (2)
1引言 (3)
2文献综述 (3)
2.1 我国暖通空调的现状及其发展 (3)
2.2 建筑空调系统节能国内外研究现状 (3)
2.2.1 建筑空调系统节能国外研究现状 (3)
2.2.2 建筑空调系统节能国内研究现状 (4)
2.2.3 空调系统的设计与建筑节能 (4)
2.3 空调的发展和前景 (5)
2.3.1 变频空调的发展 (5)
2.3.2 无氟空调的发展 (5)
2.3.3 舒适性空调的发展 (5)
2.3.4 一拖多 (5)
2.3.5 其它空调新技术的发展 (5)
3方案论证 (6)
3.1 空调系统的确定 (6)
3.2 空调系统的比较 (6)
3.2.1 空气处理方式的比较 (6)
3.2.2 空调气流组织的比较 (9)
3.3 机组选择的论证 (12)
4空调系统的设计计算 (12)
4.1 工程概况 (12)
4.2 室外气象参数和室内设计标准 (13)
4.2.1 石家庄市所处位置 (13)
4.2.2 石家庄市地区室外空气计算参数 (13)
4.2.3 室内空气设计标准 (13)
4.3 空调负荷的计算 (13)
4.3.1 根据冷负荷指标法计算各层房间的冷负荷 (13)
4.3.2 各房间新风负荷的确定 (13)
4.3.3 空调系统冷负荷汇总 (14)
4.3.4 制冷系统负荷的确定 (16)
4.4 空调设备选型计算及空调方式说明 (16)
4.4.1 空调机箱选型计算 (16)
4.4.2 风机盘管加新风系统选型计算 (18)
4.5 中央空调冷水机组选型计算 (20)
4.6 空调水系统的设计 (21)
4.6.1 冷冻水系统设计计算 (21)
4.6.2 冷却水系统设计计算 (27)
4.6.3 冷凝水系统设计计算 (27)
4.7 空调风系统的设计 (28)
4.7.1 气流组织设计计算 (28)
4.7.2 一次回风风管系统的设计计算 (30)
4.7.3 新风管设计计算 (36)
4.7.4 卫生间排风设计 (38)
4.8 管道保温与系统消声、减震设计 (39)
4.9 防排烟系统设计 (40)
4.10 空调控制系统设计 (41)
5结语 (41)
致谢 (42)
参考文献 (43)
中央空调系统设计
摘要
随着科学技术的发展以及人民生活水平的提高，空调技术的利用越来越广泛，给人类营造了健康舒适的生活环境。
本设计内容包括: 空调冷负荷的计算；空调系统的划分与系统方案的确定；冷源的选择;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；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；等内容。
关键词：中央空调；负荷；风机盘管—新风系统；全空气处理系统
Abstract
With the development of science technology and the increasing of living standard, the air-condition technology has been taken an abroad use, which built a healthy and comfort habitation for people
It contains: cooling load calculation; the estimation of system zoning; the selection of refrigeration units; the selection of air conditioning equipments; the design of air duct system and calculation; the estimation of air distribution method and the selection of relevant equipments; the design of water system and its resistance analysis; the insulation of air duct plant and chilled water pipes; noise and vibration control; etc..
Keyword: center-air-condition；load；Fan coil units (FCUs)--fresh air system；all-air system
1引言
随着现代科学技术的发展和我国市场经济的大发展，各地都在兴建高标准的办公楼。办公楼的建筑水准和设备水准是一个国家现代化程度和技术水平的标志，而其空调方式应能适应办公楼的功能需求，因此搞好办公楼空调设计是至关重要的。在各类建筑物中，大量采用先进设备和相应配套设备而成的中央空调系统已成为现代化建筑技术的重要标志之一，是现代建筑创造舒适高效的工作和生活环境所不可缺少的重要基础设施。
在现代的办公大楼中，通过采用舒适性空气调节系统，保证了办公人员在工作学习时的舒适性感觉。具体而言，我们研究、设计的目的除了满足室内空气温度、湿度和速度方面的要求之外，更重要的是满足其舒适性方面的要求。
空气温湿度与一般舒适性空调的温湿度基本类似。根据我国《采暖通风与空气调节设计规范》（GBJ19－87）中规定，舒适性空调的室内参数应达到以下水平：
表1—1 舒适性空调室内计算参数
季节温度（℃）相对湿度（％）风速（m/s）
夏季24～28 40～65 ≤0.3
冬季18～22 40～60 ≤0.2
2文献综述
2.1我国暖通空调的现状及其发展
进入90年代后，我国的居住环境和工业生产环境都已广泛地应用空调，空调技术已成为衡量建筑现代化水平的重要标志之一。90年代中期，由于大中城市电力供应紧张，供电部门开始重视需求管理及削峰填谷，蓄冷空调技术提到了议事日程。近年来，由于能源结构的变化，促进了吸收式冷热水机组的快速发展，以及热泵技术的应用。
随着生产和科技的不断发展,人类对空调技术也进行了一系列的改进,同时也在积极研究环保、节能的空调产品和技术,已经投入使用了冰蓄冷空调系统、燃气空调、VRV空调系统、地源热泵系统等。暖通空调技术的发展，必然会受到能源、环境条件的制约，所以能源的综合利用、节能、保护环境及趋向自然的舒适环境必然是今后发展的主题。
2.2建筑空调系统节能国内外研究现状
2.2.1建筑空调系统节能国外研究现状
能源是整个经济系统的基本组成部份，作为一个能源消耗大国，美国在节能和提高能源利用率方面投入了大量的人力、物力。在美国的整个能源消耗中，有约1/3以上消耗在建筑能耗上，这些能耗用来满足人们的热舒适、空气品质、提高人们的生活质量。美国暖通空调制冷工程师协会、美国制冷协会、美国冷却塔协会等组织、美国能源部以及众多暖通空调设备生产厂家如York, Carrier等都为建筑节能做出了很大贡献。特别是美国制冷设备生产厂商投入了大量的资源研究高性能冷水机组，使得冷水机组单位制冷量的能耗仅为20世纪70年代的62.3%。美国在空调冷源水系统方面的研究也卓有成效，在冷却水系统方面着重于降低冷
却水流量，以达到减少冷却水泵能耗的目的。日本是一个资源贫困的国家，其主要能源来自进口，同时又是一个能源高消费国家。因此，节能和提高能源的利用率对日本来讲有着重要的意义。长期以来，在建筑节能方面，日本做了大量工作，颁布了许多节能法规，提出了建筑节能的评价方法。日本的一些设备生产厂家对空调和制冷设备的投入也很大。Daikin公司首推的变频VRV系统，为中小型建筑安装集中式空调系统创造了条件；Sany公司则在直燃式冷水机组上成绩卓著。世界各国大力发展可再生能源作为空调冷热源用能。地源热泵供暖空调是一种使用可再生能源的高效节能、环保型的工程系统。在美国地源热泵系统占整个空调系统的20%左右;瑞士40%的热泵为地源热泵，瑞典65%的热泵为地源热泵。
2.2.2建筑空调系统节能国内研究现状
我国是一个人均资源相对贫乏的国家，因此节能降耗有着十分重要的意义。近年来，由于国民经济的快速发展，使我国的能源显得越来越紧张。
1.建筑空调系统节能国内研究现状概况
随着经济建设的不断深入和人们生活水平的不断提高，空调建筑物越来越多，建筑物消耗的能量也越来越大，甚至出现了空调系统与经济建设争抢电力资源的情况。因此，在建筑物节能显得十分迫切。在我国建筑总能耗中，空调系统的能耗占有相当大的比重，因此研究探讨空调系统的节能就显得十分重要。在建筑物空调系统运行能耗中，冷源系统的能耗是最大的。近年来，我国暖通空调学术界和工程界在空调冷源系统的节能方面做了大量的研究工作。研究工作主要集中在冷源系统的形式选择上，对压缩式冷水机组和吸收式冷水机组的技术经济比较研究较多，通过对众多方案的分析已经基本达成共识：吸收式冷水机组节电而不节能，对其在我国的应用应区别对待，对于有余热可以利用的地区，应大力提倡使用吸收式冷水机组，而一般建筑物则应采用蒸汽压缩式制冷。当然，在进行冷热源系统的选择时，还要考虑建筑物所在地的气象条件、电力供应状况、能源情况、空调系统有无采用余热回收的可能性等方面的问题。
2.我国建筑空调系统节能研究有待解决的问题
通过对一些地区空调系统的调查发现，设计人员在涉及选用冷水机组时多考虑其额定工况下的全负荷性能，而对其部分负荷性能的考虑较少。在风冷式冷水机组和水冷式冷水机组的选择应用上我国制冷工程界也存在着认识上的差异。我国在冷源水系统方面的研究目前较少，一般都是按冷水机组的样本提供的冷却水量和冷冻水量进行冷却水泵和冷冻水泵的选择。对于水系统的水泵是否运行节能则关注不多。事实上，对于冷水机组的运行而言，冷凝器和蒸发器都要求定流量，因此，对于冷水机组部分负荷状态运行时，水泵的输出都是全负荷输出，水系统的全年运行能耗是相当大的。因此水系统的节能具有很大的潜力。
2.2.3空调系统的设计与建筑节能
空调制冷技术的诞生是建筑技术史一项重大进步，它标志着人类从被动适应宏观自然气候发展到主动控制建筑微气候，在改造和征服自然的过程的又迈出了坚实的一步。但是对空调的依赖也逐渐成为建筑能耗增长的最主要的原因。制冷空调系统的出现为人们创造了舒适的空调环境，但20世纪70年代的全球能源危机，使制冷空调系统这一能源消耗大户面临严重考验，节能降耗成为空调系统设计的关键环节。据统计，我国建筑能耗约占全国总能能耗的35%，空调能耗又约占建筑能耗的50%～60%左右。由此可见，暖通空调能耗占总能耗的比例可高达22.75%。因此，建筑中的空调系统节能已成为节能领域中的一个重点和热点。于是降低空调能耗也被纳于建筑节能的任务中，如何更好的利用现在的空调技术服务人类同时又能满足建筑能耗的要求，是现阶段专业技术人员的工作要点。而暖通空调设计方案的好坏直接影响着建筑环境的质量和节能状况。随着科学技术的迅速发展以及对节能和环保要求的不断提高，暖通空调领域中新的设计方案大量涌现，针对同一个设计项目，往往可以有很多
不同的设计方案可供选择，设计人员要进行大量的方案比较和优选工作，设计方案技术经济性比较正在成为影响暖通空调设计质量和效率的一项重要工作。如何对暖通空调设计方案进行科学的比较和优选，是暖通空调设计人员在实际设计工作中经常遇到的一个重要技术难题。
2.3空调的发展和前景
2.3.1变频空调的发展
变频空调是目前空调消费的流行趋势。它与一般空调比，有着高性能运转、舒适静音。节能环保、能耗低的显著特点，它的出现改善了人们的生活质量。
日本作为变频空调强国，从20世纪80年代初开始到现在，变频空调已占其空调市场的90％左右。变频空调在我国发展速度相当快，不到8年时间就达到与日本先进水平同步。进入2000年，国内个别企业将直流变频技术与PAM控制技术结合应用，使空调完全进入变频空调的最高领域。它不仅使直流变频压缩机的优越性能充分发挥，更能利用数码特点，准确提高能效，达到节能51％的目的。
2.3.2无氟空调的发展
臭氧层破坏是当前全球面临的重大的环境问题之一，由于以前空调业所采用的传统制冷剂对臭氧层有破坏作用及产生温室效应，对大气造成破坏，因而无氟空调是众所期待的产品。近年来以海尔空调为代表的无氟空调的出现，标志着无氟空调时代的来临。
2.3.3舒适性空调的发展
健康是空调业发展的主题之一。以前的空调采用了多种健康技术，如负离子、离子集尘、多元光触媒等，这些技术的运用使空调产品的健康性能得到了极大提升。海尔空调把负离子、离子集尘、多元光触媒、双向换新风、健康除湿等领先技术在内的高科技手段组合起来使用，发挥了巨大的威力，而未来空调进步的一个方向也就是对各种技术的灵活使用。
空调气流的舒适度是健康空调的另一个标准。传统空调的送风方式简单直吹人体，易引起伤风、感冒、头痛、关节痛等不舒适状态，因此新近推出的风可以从周围环绕，而不是对人直吹，通过改善空调送风的气流分布，令人感觉更舒适的空调——环绕立体送风、三维立体风的健康空调成了热销产品也就不足为奇了。
2.3.4一拖多
空调器的发展从一个侧面反映了我国居民居住环境的巨大变化，也为自身发展指明了方向。1993年以前，中国空调市场主要以一拖一为主，1993年海尔推出一拖二空调后，率先将空调业引入了一拖多时代。目前海尔一拖多空调产量突破了百万台足以证明其市场消费能力。海尔MRV网络变频一拖多中央空调的出现以及众多厂家的家用中央空调产品使得家庭中央空调迅速普及。
2.3.5其它空调新技术的发展
1.HEPA酶技术
HEPA酶杀菌技术，对于0.3微米以上的粉尘吸附率可达99.9 ％，对结核菌、大肠菌等有害细菌具有高效杀菌能力，对霉菌的生长也有很强的抑制作用。
2.冷触媒技术
冷触媒这一技术采用日本专利，是一种低温低吸附的材料，根据吸附--催化原理，在常温下就能对甲醛等有害物质边吸附边分解成二氧化碳和水，这种触媒不需要再生，不需更换，使用寿命长达十年以上。
3.体感温度控制技术
智能装在遥控器上的感温元件，感知室内人们活动范围的温度，并将信息发射到主机接收器上，使主机随时调整运行状态，实现真正的体感温度控制自动化。
4.人感控制技术
人感控制技术利用双红外感应器控测人的方位，自动调节送风方向（左送风、中送风、右送风或全方位送风），风随人行。
5.PTC电辅助加热技术
PTC电辅助加热技术，可在超低温条件下迅速制热，效力强劲，安全可靠，可长期使用。
总之，伴随着科技和社会的进步，节能、环保、健康、智能控制已成为空调发展的大趋势。
3方案论证
3.1空调系统的确定
本设计为一综合信息大楼的设计，系统的选定应注意档次和安全的要求。根据各类房间的使用功能及以下所提及的选择原则，为了运行管理和调节的方便，拟将一至四层的报告厅、门厅、期刊阅览室、网络阅览室、普通阅览室、微缩阅览室与微缩库、文献阅览室各作为一独立单元，采用一次回风集中式空调箱送风；三、四层东面、五层全部由于房间较多且面积较小，为了便于单个独立调节和节能性分析各，拟采用风机盘管加新风系统。
为了运行管理的方便，拟将冷冻水系统分为三个子系统：Ⅰ区、Ⅱ区、Ⅲ区水系统，竖管和各层水平支管均采用同程式。整个冷冻水系统采用一次泵，定水量、双管制的闭式循环。冷源拟采用活塞式冷水机组。
本建筑物为非高层建筑，并且建筑物各房间均有外窗自然采光。
3.2空调系统的比较
3.2.1空气处理方式的比较
空调系统的方式很多，根据空调冷热源的布置，冷媒输送方式及空气处理过程的特点，概括性地说空调系统一般有三种形式，即集中式空调系统、半集中式空调系统、分散式空调系统。
对空调系统的选择，《采暖通风与空气调节设计规范》（GBG19－87）规定了选择空调系统的总原则和要求：
1.选择空调系统时，应根据建筑物的用途、规模、使用特点、室外气象条件、负荷变化情况和参数要求等因素，通过技术经济比较确定。这样就可在满足要求的前提下，尽量做到投资省、系统运行经济和能耗小。
2.对集中式空调系统，要求一般宜用单风管式的空调系统，当房间负荷变化较大，采用变风量系统能满足要求时，不宜采用定风量再热的定风量再热式系统，不过普通舒适性空调对空调精度无严格的要求，目前仍较多采用无再热的定风量集中式系统。仅作为夏季降温用的系统，不应采用二次回风系统。
3.空调面积较小的房间，或建筑物中仅个别房间有空调要求的情况，宜采用分散式空调系统。对空气调节房间较多，且各房间空调要求不一的建筑物，条件许可时，宜采用四管制或双风道变风量空调系统。
4.面积很大的空调房间，或者室内空气设计状态相同、热湿比和使用时间也大致相同，且不要求单独调节的多个空调房间，通常多采用单风管、低速、一次回风、无再热的定风量
集中式空调系
统。这种系统
现在在我国民用建筑舒适性中央空调中采用最多。
一般来说，宾馆式建筑和多功能综合大楼的中央空调系统，一般都高有集中冷热源，水－空气形式的集中空调；其中的餐厅、商场、舞厅、展览厅、大会议室、办公室等多采用组合式空调器（或柜式空调器）的风系统，并且多为低速单风管、一次回风与新风混合、无再热的定风量系统；客房、中小型会议室、贵宾房等常用风机盘管加新风系统。
分别以定风量全空气系统，风机盘管+新风系统和单元式空调机，作为集中式空调、半集中式空调和分散式空调系统的代表，比较其特征和适用性，见下表3—1：表3—1 空气处理方式的比较表
名称集中式分散式半集中式
风管、设备与布置风
管
系
统
1.空调送回风管系统
复杂，布置困难
2.支风管和风口较多
时不易均衡调节风量
3.风管要求保温，影
响造价
1.系统小，风管短，各个风口
风量的调节比较容易达到均匀；
2.直接放室内时，可不接送风
管，也没有回风管；
3.小型机组余压小，有时难于
满足风管布置和必需的新风量
放室内时，不接
送、回风管；
当和新风系统联
合使用时，新风管
较小
设
备
布
置
与
机
房
1.空调与制冷设备可
以集中布置在机房；
2.机房面积较大，层
高较高；
3.有时可以布置在屋
顶上或安设在车间柱间
平台上
1.设备成套，紧凑，可以放在
房间内，也可以安装在空调机房
内；
2.机房面积较小，只及集中系
统的50%，机房层高较低；
3.机组分散布置，敷设各种管
线较麻烦
1.只需要新风
空调机房，机房面
积小；
2.风机盘管可
以安设在空调房
间内；
3.分散布置，敷
设各种管线较麻
烦
风
管
互
相
串
通
空调房间之间有风管连
通，使各房间互相污染。
当发生火灾时会通过风
管迅速蔓延
空调房间之间有风管连通，使各
房间互相污染。当发生火灾时也
不会通过风管蔓延
各空调房间之间
不会互相污染
空调
控制品质温
湿
度
控
制
可以严格地控制室内温
度和室内相对湿度
各房间可以根据各自和负荷变化
与参数要求进行温湿度调节。对
要求全年须保证室内相对湿度允
许波动范围小于±5%或要求室内
相对湿度较大时，较难满足。多
数机组按17～21KJ/Kg的最大焓
降设计，对室内温度要求较低、
室外湿球温度较高、新风量要求
较多时，较难满足
对室内温湿度要
求较严时，难于满
足
气过滤与净化可以采用初效、中效和
高效过滤器，满足室内
空气清洁度的不同要
求。采用喷水室时，水
与空气直接接触，易受
污染，须常换水
过滤性能差，室内清洁度要求较
高时难于满足
过滤性能差，室内
清洁度要求较高
时难于满足
接下表
空
气分布可以进行理想的气流分
布
气流分布受制约
气流分布受一定
制约
安装与维护安
装
设备与风管的安装工作
量大，周期长
安装设产快；
对旧建筑改造和工艺变更和适应
性强
安装投产较快，介
于集中式空调系
统与单元式空调
器之间
消
声
与
隔
振
可以有效地采取消声和
隔振措施
机组安设在空调房间内时，噪声、
振动不好处理
必须采用低噪声
风机，才能保证室
内要求
维
护
运
行
空调与制冷设备集中安
设在机房，便于管理和
维修
机组易积灰与油垢，清理比较麻
烦，使用二三年后，风量、冷量
将减少；难以做到快速加热（冬
天）与快速冷却（夏天）。分散
维修与管理麻烦
布置分散，维护管
理不方便。水系统
复杂，易漏水
经
济
性
节
能
与
经
济
性1.可以根据室外气象
参数的变化和室内负荷
变化实现全年多工况节
能运行调节，充分利用
室外抵消，减少与避免
冷热抵消，减少制冷机
运行时间；
2.对于热湿负荷变化
不一致或室内参数不同
的多房间，不经济；
3.部分房间停止工作
不需空调时，整个空调
系统仍须运行，不经济
1.不能按室外气象参数的变化
和室内负荷变化实现全年多工况
节能运行调节，过渡季不能用全
新风；
2.灵活性大，各空调房间可根
据需要停开；
3.加热大多采用热泵方式，经
济性好
灵活性大，节能效
果好，可根据各室
负荷情况自行调
节；
盘管冬夏兼用，内
壁容易结垢，降低
传热效率；
无法实现全年多
工况节能运行调
节
造价除制冷机锅炉设备外，
空调机组和风管造价均
较高
仅设备造价，单元式空调机价格
全理，故造价较低
介于两者之间
使
用
使用寿命长使用寿命较短使用寿命较长
命
适用性1.建筑空间大，可布
置风道
2.室内温湿度、洁净
度要求严格的生产车间
3.空调容量很大的大
空间如商场、大厅等
空调房间布置分散；
空调使用时间要求灵活
无法设置集中式冷热源
室内温湿度控制
要求一般的场合；
层高较低的多层
或高层建筑场合，
如旅馆和一般标
准的办公楼
3.2.2空调气流组织的比较
所谓气流组织，就是指如何送入空调房间内的空气，使其在室内合理的流动和分配。空调房间的温度场和速度场的均匀与气流组织的合理与否有着密切的关系，气流组织的好坏直接影响到要保证的区域温差和气流速度的规定值及洁净房间内空气洁净度。目前对于一般性舒适性空调来说送风口一般采用侧送风或散流器上平送风。
根据以下对气流组织的分析及比较，在本设计中空调房间均采用散流器上部平送，下部回风的气流组织方式。
1.气流组织的基本要求
表3—2 舒适性空调气流组织的基本要求：（选择散流器送风）
室内温湿度要求送风温
差
（℃）
每小时
换气次
数
风速（m/s）
常见气流
组织形式
特点、技术要求及适用范围
送风
出口
工作
区
冬季：18-22℃夏季：24-28℃
φ
=40-60% 不宜大
于10
（送风
高度
h<5m）
不宜小
于5次
全部
采用
散流
器送
风方
式，建
议出
口风
速为
2-5
冬季
不大
于
0.2；
夏季
不大
于
0.3。
1.散流
器平送风
下部回风
2.散流
器下送，
下部回风
3.送吸
式散流
器，上送
上回
1.温度场均匀，速度场均
匀，混合层高度为0.5-1.0m
2.需设置吊顶或技术夹
层。散流器平送风时应对称
布置，其轴线与侧墙距离不
小于1m
3.散流器平送用于一般
空调，室温允许波动范围为
±1℃
4.散流器下送密集布置
用于净化空调
表3—2 舒适性空调气流组织的基本要求：（选择侧面送风）
室内温湿度要求送风温
差
（℃）
每小时
换气次
数
风速（m/s）
常见气流
组织形式
特点、技术要求及适用范
围
送风出
口
工作区
冬季：
18-22℃
夏季：
24-28℃
φ
=40-60%
不宜大
于10
（送风
高度
h<5m）
不宜小
于5次
2-5（送
风口位
置较高
时取较
大值）
冬季不
大于
0.2；夏
季不大
于0.3。
1.单侧
上送下回、
走廊回风
2.单侧
上送上回
3.双侧
上送下回
1.温度场均匀，速度场
均匀，混合层高度为
0.3-0.5m
2.贴附侧送风口宜贴
顶布置，宜采用可调双层
百叶风口。回风口宜设在
送风口同侧。
3.用于一般空调，室温
允许波动范围为±1℃
2.空气分布器的比较
送风气流组织包括送风形式及空气分布器的类型，这里只对上述两种的空气分布类型进行比较，如表3—3。
3.空调水系统的比较
空调水系统包括冷水系统和冷却水系统两个部分，它们有不同类型可供选择。详见下表3—4。
表3—3 常见空气分布器的型式、特征及适用范围
空气分
布器类
型
送风口
名称
型式气流类型及调节性能
适用范
围
备注
侧送风
口
格栅送
风口
叶片固定和叶片可调
节两种，不带风量调
节
1.属圆射流
2.叶片可调节格栅，
可根据需要调节上、下
倾角或扩散角
3.不能调节风口风量
要求不
高的一
般空调
工程
叶片固定
的格栅风
口可做回
风用，也
可做新风
进风口
单层百
叶送风
口
叶片横装为H型，竖
装为V型，均带有对
开式风量调节阀
1.属圆射流
2.H型可调节竖向仰
角或倾角，V型可调节
水平扩散角
3.能调节风口风量
用于一
般精度
的空调
工程
单层百叶
风口与过
滤器配套
使用可做
回风口
双层百
叶送风
口
双层百叶送风口
1.属圆射流
2.外层叶片可调节，可
根据需要调节竖向仰角
或俯角，以及调节水平
扩散角
3.能调节风口风量
用于公
共建筑
的舒适
性空调，
以及精
度较高
的工艺
空调
叶片可调
成A、B、
C、D四种
吹出角
度，调节
范围为：
0-180°
条缝形
百叶送
风口
长宽比大于10，叶片
横装可调节的格栅
风口，或者与对开式
风量调节阀组装在
一起的条缝百叶风
口
1.属平面射流
2.根据需要可调节上
下倾角
3.必要时也可调节风
量
可作为
风机盘
管出风
口，也可
用于一
般的空
调工程
-
散流器
圆形
（方
形）直
片式散
流器扩散圈为三层锥形
面，拆装方便。可与
单开阀板式或双开
板式风量调节阀配
套使用
1.扩散圈挂在上面一
档呈下送流型，挂在下
面一档呈平送贴附射流
型
2.能调节送风量
用于公
共建筑
的舒适
性空调
和工艺
空调
-
圆盘型散流器圆盘呈倒蘑菇形，拆
装方便。可与单开或
双开阀板风量调节
阀配套使用
1.圆盘挂在上面一档
时呈下送流型，挂在下
面一档呈平送贴附射流
2.能调节送风量
同上-
流线型散流器散流器及其扩散圈
呈流线型，可调节风
量
气流呈下送流型，采用
密集分布
用于净
化空调
-
方（矩）形散流器扩散圈的形式有10
多种，可形成1-4个
不同的送风方向，可
与对开式多叶调节
阀或单开阀板式风
量调节阀配套使用，
拆装方便
1.平送贴附射流型
2.能调节送风量
用于公
共建筑
舒适性
空调
-
续表3-3
条缝形（线形）散流器长宽比很大，叶片单
向倾斜为一面送风，
叶片双向倾斜为两
面送风
气流呈平送贴附射流型
用于公
共建筑
舒适性
空调
-
表3－4 空调水系统比较表
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
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
系统
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
根据以上各系统的特征及优缺点，结合本办公楼情况，本设计空调水系统选择闭式、同程、双管制、单式泵系统，这样布置的优点是过渡季节只供给新风，不使用风机盘管的时候便于系统的调节，节约能源。
本系统设计采用双管制供应冷冻水，具有结构简单，初期投资小等特点。同时考虑到节能与管道内清洁等问题，可以采用闭式系统，不与大气相接触，仅在系统最高点设置膨胀水箱，管路不易产生污垢和腐蚀，不需要克服系统静水压头，水泵耗电较小。
由于设计属于多层建筑，因此可以采用同程式水系统，此系统除了供回水管路外，还有一根同程管，由于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，且此系统属于垂直同程系统。
3.3 机组选择的论证
本设计采用活塞式水冷冷水机组提供夏季冷量，之所以采用此方案，其原因是：
1. 该机组在空调制冷范围内，其容积效率比较高；系统装置较简单；用材为普通金属材料，加工容易、造价低；采用多机头、高速多缸短行程、大缸径后容量有所增大，性能可得到改善。
2. 如果采用直燃型溴化锂吸收式冷热水机组，其初始投资费用较大，设备的工艺要求极严，维护保养要求较高，其制冷与采暖功能又是用户工作、生活条件及工艺生产正常进行的必要保证，因而确保设备的安全可靠工作是非常必要的。用这种重要的设备去扩大某些常规的功能应用，并不是很合理和合算。
3. 若采用水冷螺杆机组，虽然其能效比高，但机房建筑费用，维护保养，年运转费用高，另外还要另外配锅炉冬天供暖以及提供生活热水，初投资也比较高。
4 空调系统的设计计算
4.1 工程概况
本建筑物是一栋集办公、图书阅览室、电子阅览室等多种功能的现代化的信息大楼。地处河北省石家庄市。其分为五层，一至二楼主要是图书阅览室、电子阅览室。三至五楼主要
是学校相关部门的办公室。本次设计要结合该建筑物的综合性特点。为其设计出合适的中央空调系统，第一层高4.5m, 二～五层层高均为4.2m ，建筑物总高度约为21.3m 。总建筑面积约10505m 2。毕业设计要求完成整栋大楼的中央空调系统设计。其主要内容包括：设计方案选择，负荷计算，主机及末端设备的选型，气流组织设计，水系统设计，风系统设计，空调系统的消声减震及防排烟设计等内容。相关建筑图见附图纸。 该建筑物相关资料如下：
1． 屋面 结构与《中央空调实训教程》中表1－6（b ）中序号1相同，保温材料为沥青膨胀珍珠岩，厚度δ=50㎜。
2． 外墙：
红砖墙δ=240mm ，墙外表面为水泥沙浆拌灰加浅色喷浆，墙70mm 厚的加气混凝土保温层，内粉刷加油漆。
3． 外窗：
单层钢窗，玻璃厚为5mm 普通玻璃，有活动百叶窗帘作为遮阳。 4． 人数：
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：报告厅按290人/㎡计算；网络阅览室按0.25人/㎡计算；普通阅览室、期刊阅览室、微缩阅览室均按60人计算；三、四层视听间按0.2人/㎡计算；控制及藏片库按0.1人/㎡计算；五层办公室按每间4人计算；专家研究室按0.1人/㎡计算；编目室按5人，复印间按2人，会议室按15人计算。
5． 照明设备：
照明设备为暗装荧光灯，镇流器设置在顶棚内，荧光灯罩无通风孔，功率为65W ／m 2。 6． 空调每天使用时间：7:00－19:00， 即12小时。
4.2 室外气象参数和室内设计标准
4.2.1 石家庄市所处位置
确定石家庄市的经纬度海拔： 石家庄市的经度为东径114°25′ 石家庄市的纬度为北纬38°02′ 4.2.2 石家庄市地区室外空气计算参数
确定石家庄市的室外空气计算参数： 夏季室外大气压力995.6 hPa
夏季空调计算日平均温度7.29=p t ℃ 夏季空调计算干球温度1.35=w t ℃ 夏季通风计算干球温度31=g t ℃ 夏季空调计算湿球温度6.26=ws t ℃ 夏季室外平均计算风速s m v /5.1= 冬季室外大气压力1016.9hPa 冬季空调计算干球温度11-=w t ℃
冬季通风计算干球温度3-=g t ℃ 冬季最低日平均温度1.17-=p t ℃
冬季室外平均计算风速s m v /8.1= 4.2.3 室内空气设计标准
根据“采暖通风与空气调节设计规范”确定本建筑的夏季室内空气设计标准：
夏季室内空气温度 26=n t ℃ 夏季室内空气相对湿度50=Φn ﹪ 夏季室内风速v ≤0.25 m ／s
室内空气压力稍高于室外大气压。
4.3 空调负荷的计算
4.3.1 根据冷负荷指标法计算各层房间的冷负荷
该设计中采用的计算方法和数据依据主要来源于张萍主编的《中央空调设计实训教程》。
根据民用建筑空调冷负荷的估算指标（W/㎡），各房间的面积用其不同的使用功能，分别计算出各房间的冷负荷，结果汇总于表4－1。
4.3.2 各房间新风负荷的确定
表4—1为各房间的空调冷负荷值，其值包括了新风负荷。 新风负荷按下式4—1计算确定。
表4－1 各房间的空调冷负荷（包括新风负荷）
楼层
房间 每间面积
指标（W/㎡）
每间负荷（W ）
备注 一层
报告厅 239.57 180 43122 — 门厅
508.46
140
71184
按展览厅最小值
网络阅览室及其前走廊 568.35 185 105145 按计算机房取
期刊阅览室及其前走廊 546.36 90 49172 — 二层
普通阅览室及其前走廊
518.51 90 46666 — 网络阅览室及其前走廊 568.35 185 105145 按计算机房取
期刊阅览室及其前走廊
546.36 90 49172 — 三、四层
视听厅（各２个） 102.52 110 11277 按办公室取值
视听室（各１个） 136.12 110 14973 同上 控制及藏片库（各２个） 37.77 110 4155 同上 微缩阅览室与微缩库及其
前走廊
546.36
90
49172
—
文献阅览室及其前走廊
568.35 90 51152 — 五层
专家研究室０１
54056 130 7093 按办公室取最值 编目室 30.1 140 4214 按办公室取最值
办公室（５个）
20.16 140 2822 — 会议室 29.25 260 7605 — 专家研究室０２ 49.18 130 6393 按办公室取最值
专家研究室０３（２个）
69.91 130 9088 同上 专家研究室０４ 41.98 130 5257 同上 专家研究室０５（２个） 85.45 130 11109 同上 专家研究室０６（３个）
65.22 130 8479 同上 北侧走廊
270
50
13500
()KW h h L h h G LQ N w W N w W W 3600/)(2.1)(-=-= 4-1
根据室内外参数（即n t =26℃,φ=50%；w t ＝35.1℃,ws t =26.6℃）,查h －d 图得： w h ＝84.2KJ/Kg, n h =53.4 KJ/Kg;
本建筑物各房间新风量W L 的选取参考简明空调设计手册，同时考虑有的房间的特性进行适当增大，具体见表4－2。 4.3.3 空调系统冷负荷汇总
根据各房间空调负荷及空调系统的分区情况，将各系统的空调冷负荷汇总于表4－3。 表4－2 各房间的新风冷负荷
楼层 房间 人数 新风指标（m 3/h 2人） 新风量（m 3/h ） 新风负荷（W ）
一层
报告厅 290 10 2900 29773 门厅
75 25 1875 19250 网络阅览室及其前走廊 100 25 2500 25667 期刊阅览室及其前走廊
60 25 1500 15400 二层
普通阅览室及其前走廊 60 25 1500 15400 网络阅览室及其前走廊 100 25 2500 25667 期刊阅览室及其前走廊
60 25 1500 15400 三、四层
视听厅（各２个） 20 25 500 5133 视听室（各１个） 25 25 625 6417 控制及藏片库（各２个） 4 25 100 1027 微缩阅览室与微缩库及
其前走廊
60
25
1500
15400
文献阅览室及其前走廊
60 25 1500 15400 五层
专家研究室０１
5 25 125 1283 编目室 5 25 125 1283 办公室（５个）
4 2
5 100 1027 会议室 15 25 375 3850 专家研究室０２ 5 25 125 1283 专家研究室０３（２个）
7 25 175 1797 专家研究室０４ 4 25 100 1027 专家研究室０５（２个） 9 25 225 2310 专家研究室０６（３个）
7
25
175
1797
表4－3 各空调系统的冷负荷汇总表
楼层
空调系统 总冷负荷 其中新风负荷
新风量 空调方式 一层
门厅
71184 19250 1875 一次回风集中式系统 期刊阅览室及其前走廊
105145
15400
1500
一次回风集中式系统
网络阅览室及其前走廊
49172 25667 2500 一次回风集中式系统 报告厅
43122 29773 2900 一次回风集中式系统 二层
普通阅览室及其前走廊
46666 15400 1500 一次回风集中式系统 期刊阅览室及其前走廊 105145 15400 1500 一次回风集中式系统 网络阅览室及其前走廊
49172 25667 2500 一次回风集中式系统 三 四 层
微缩阅览室及其前走廊 49172 15400 1500 一次回风集中式系统 文献阅览室及其前走廊
51152
15400
1500
一次回风集中式系统
Ⅰ区 45836 12577 1225 风机盘管加新风系统 五层
Ⅰ区
47655 8983 875 风机盘管加新风系统 Ⅱ区 34743 12063 1175 风机盘管加新风系统 Ⅲ区 43526 5903 575 风机盘管加新风系统
整栋建筑
887850
259360
4.3.4 制冷系统负荷的确定
由表4－3知整栋建筑的空调总冷负荷为887.85KW ，制冷系统冷量可根据公式4—2求知：
b f r K K K K Q Q ????=η0 4-2
取房间同期使用系数 80.0=r K ；
由于空调系统为水－空气系统，所以取冷量损失附加系数 15.1=f K ； 取效率修正系数 05.1=ηK ； 系统不考虑备用机，取0.1=b K ； 则 0.105.115.18.085.8870????=Q ＝857.7（KW ）
4.4 空调设备选型计算及空调方式说明
4.4.1 空调机箱选型计算
一层４个区、二层３个区、三、四层各２个区采用一次回风集中式空调系统，各系统的空调冷负荷见表4－3。
1. 报告厅空调箱选型计算
报告厅的空调系统负荷为43.122kw(包括新风负荷)，其中新风负荷为29.773kw 。新风量为2900m 3/h 。
报告厅空调方式采用一次回风方式。考虑到建筑具体布置，拟在该区南侧空调机房内布置一台立式空调机箱。具体计算如下：
（1） 作空调处理方案图（见图4-1），查取有关参数。
由已知的室外计算参数w t 、ws t 和室内设计参数N N t Φ、在h-d 图中分别定出新风和回风（即室内设计状态）的状态点W 和N ，查得
w h =84.2kJ/kg, N h =53.4kJ/kg 室内空气设计状态对应的露点温度
℃。
图4－1
C
h w =84.2kJ/㎏
T L =16℃ W
N
h N =53.4kJ/㎏
h c =76.3kJ/㎏
T N,L =15℃
h L =42.9kJ/㎏
90% 100%
d n
（2） 确定送风状态点：
当取送风的机器露点L ＇温度15,'==L N L t t ℃时
111526,0=-=-=?L N N t t t ℃>10℃ 4-3
不符合舒适性空调送风温差选择的要求，所以取16102610=-=-=N L t t 作为送风状态点，由L t =16℃,L Φ=90%查得L h =42.9kJ/kg
（3） 空调机所需的冷量：
空调冷负荷为43.02kw ，则空调箱应具有冷量为43.02kw 。 （4） 空调机所需的风量
由于房间的冷负荷（不包括新风负荷）为Q 1=13.35kw ，则房间的送风量为
()()s kg h h Q G l N /3.19.424.53/35.13/1=-=-= 4-4
即 h m L /39002.1/36003.13
=?=
（5） 空调箱进风参数的确定：
由以上计算可知，房间的送、新风量分别为3900m 3/h 和2900m 3/h 。即新、回风比为 3900/（3900-2900）=2.9:1，则新、回风混合态的焓值为
()kg KJ h h h N w c /3.769.3/9.2=+= 4-5
由此在NW 连线上找到C 点，并查得c t =32.7℃,cs t =24.4℃，即该空调机的进风参数为DB/WB=32.7/24.4（℃）。
（6） 空调箱的选型：
附录II 给出的空调箱工况为DB/WB=27/19.5，实际情况（DB/WB=27.8/21.1）比给出的工况条件恶劣，则在选型时可适当考虑增加制冷量，在已知制冷量43.12kw ，风量为3900m 3/h 时，选用型号为FPG4-80的上出风立式空调箱一台，其额定风量为8000m 3/h ，余压420Pa ，冷量45.67kw ，盘管采用四排，电机功率2.2kw ，水流量2.54l/s,水压降22.45KPa 。
2. 其他区域空调箱箱选型计算
用同样的方法,对一层另３个区、二层３个区及三、四层各２个区的空调箱系统进行选型计算，选型结果列于表4—4。
表4—4 一、二、三、四层空调箱型号及其参数
楼层
一层 一、二层 二层 三、四层 房间（各空调区）
门厅
（Ⅰ区）
期刊阅览
室及其前
走廊
（Ⅱ区） 网络阅览
室及其前
走廊 （Ⅲ区） 普通阅览
室及其前
走廊 （Ⅰ区） 微缩阅览
室及其前
走廊 （Ⅰ区） 文献阅览
室及其前
走廊 （Ⅱ区） 负荷（KW ）
71.184 49.172 105.145 46.666 49.172 51.152 空调箱型号
FPG4
—
FPG4
—
FPG4
—
FPG4－
FPG4
－
FPG4－