重慶某辦公樓空調系統設計

I第一章緒論1.1課題目的及意義研究背景：空調系統設計在建筑工程領域扮演著舉足輕重的角色，特別是在當前節能環保的時代背景下，為辦公樓設計高效而合理的空調系統具有著重要的意義。而重慶作為中國西南地區的重要城市，經濟發展迅速，辦公樓建設蓬勃，因此研究重慶某辦公樓空調系統設計具有實際應用價值和科學研究意義。辦公樓作為員工工作和生活的重要場所，舒適的室內環境對員工的工作效率和身心健康至關重要。因此，在當前共同面臨的挑戰中，減少能源消耗和降低碳排放顯得尤為重要。作為辦公樓中最耗能的設備之一，空調系統的設計對于能耗和環境保護具有著重要的影響。通過優化空調系統設計，可以降低能耗，提高能源利用效率，減少對環境的負面影響。科學合理的空調系統設計不僅可以提高系統的運行效率，還能減少設備故障和維修次數，從而降低運維成本。隨著科技的不斷進步，空調系統設計技術也在不斷更新與發展同時，通過充分利用現代科技手段，如智能控制系統、新型設備等，可以提高空調系統的經濟性和管理效率，降低辦公樓運行成本。通過對重慶某辦公樓空調系統設計的研究，可以推動空調系統設計技術的創新與發展，積極應用新技術、新材料和新設備，提高空調系統的性能和可靠性，并為建筑工程領域的空調系統設計提供參考和借鑒。因此，重慶某辦公樓空調系統設計的研究對于實際應用和科學研究都具有著重要的意義。通過合理設計的空調系統，可以提升辦公樓室內環境的舒適度，降低能耗和運行成本，同時也推動了空調系統設計技術的創新與發展。這對于重慶乃至全國的辦公樓建設和管理都具有著積極的促進作用。1.2國內外的研究現狀分析在能源逐漸匱乏的現代，節能成為社會的一個焦點。以美國為例分析空調系統節能國外研究現狀，它是一個能耗大國，需有先進的節能技術。該國約有1/3能耗用在建筑方面，來滿足人們對舒適性、空氣品質和生活質量的要求。在建筑節能方面，美國暖通空調制冷工程師協會、制冷協會、冷卻塔協會、能源部以及諸多暖通空調設備生產廠家如York、Carrier等都為此做出了卓越的貢獻。現代環境日益惡化，我國大力開發并制作高效、價廉且便于自凈的技術與設備成為硬性要求。投入大量人力和財力在纖維過濾技術、靜電過濾技術、吸附技術、低溫等離子技術等空氣品質處理技術的研究方面。大家對室內空氣環境改善十分關注，因此將室內空氣熱濕環境控制技術、空氣潔凈控制技術和計算機調控技術相結合，推動舒適空調邁向健康空調，將是未來空調發展的趨勢。

第二章負荷計算2.1工程概況重慶某辦公樓空調系統設計的工程概況是整個設計研究的起點和基礎。項目背景和目的、建筑結構和用途以及周邊環境及影響均包括在內。通過對這些方面的分析，可以為后續的空調系統設計提供必要的依據和參考。重慶因地理位置和地形影響，擁有獨特的地理氣候特征。2.1.1重慶地區氣候特征重慶全年氣候濕潤，四季分明。夏季長且炎熱，冬季短且溫和，幾乎不會出現嚴寒天氣，故有“長夏無冬”的說法。夏季平均氣溫常年在26℃以上，最高氣溫可達到40℃，而冬季平均氣溫則保持在10℃左右。此外，重慶地區年降水量較高，雨季集中，空氣濕度大，常伴有霧氣，給空調系統的設計與運行帶來了特殊的挑戰。基于這樣的氣候特征，空調系統需要具備出色的除濕能力，以保證室內相對濕度的舒適度。同時，夏季高溫高濕的環境也對空調系統的制冷效率提出了要求。2.1.2室內外計算參數1.室外設計計算參數位置：北緯29°35′東經106°28′海拔高度：259.1m表2.1室外設計計算參數季節大氣壓力（Pa）室外干球溫度（℃）室外濕球溫度（℃）相對濕度（%）室外平均風速（m/s）夏季10025036.527.3751.42.室內設計參數空調設計時，除了滿足基本辦公需求，還要考慮建筑辦公樓用能資源優化配置等問題。在具體設計相關參數時，應根據實際情況選取，具體確定各房間的設計參數如下表。表2.2室內設計計算參數房間類別空調溫度℃相對濕度%新風量人員密度照明功率密度值設備功率密度值噪聲夏季夏季M3/h·p人/dB（A)會議室2450120.560340辦公室2650300.2605402.2冷負荷計算方法2.2.1圍護結構瞬變傳熱形成冷負荷的計算方法1）外墻和屋面瞬變傳熱引起的冷負荷外墻和屋面瞬變傳熱引起的逐時冷負荷可按下式計算：（2-1）式中LQ1—瞬變傳熱引起的逐時冷負荷，W；F—傳熱面積，；K—傳熱系數，；tln—計算溫度的逐時值，℃；tn—室內計算溫度，℃。上式中的各圍護結構的冷負荷溫度值都是以北京地區的氣象參數為依據計算的，對不同地區和不同情況應按下式進行修正：t′ln=(tln+td)·ka·kp（2-2）式中td—地區修正系數，℃；ka—不同外表面換熱系數修正系數；kp—不同外表面的顏色系數修正系數。2）外玻璃窗瞬變傳熱引起的冷負荷：LQ3=F·K·（tl-tn）（2-3）式中F—外玻璃窗面積，；K—玻璃的傳熱系數，；tl—玻璃窗的冷負荷逐時值，℃；tn—室內設計溫度，℃。不同地點對t1,t1,′=t1+ttd—地區修正系數，℃。2.2.2透過玻璃窗的日射得熱引起的冷負荷透過玻璃窗進入室內的日射得熱形成的逐時冷負荷按下式計算：LQ4=F·Cz·Dj.max·CLQ（2-4）式中F—玻璃窗的凈面積；Cz—玻璃窗的綜合遮擋系數Cz=Cs·Cn;Cs—玻璃窗的遮擋系數；Cn—窗內遮陽設施的遮陽系數；Dj.max—日射得熱因數的最大值，；CLQ—冷負荷系數。2.2.3設備散熱引起的冷負荷設備和用具顯熱形成的冷負荷按下式計算：LQ=Q·CLQ（2-5）式中Q—實際顯熱散熱量，W；CLQ—顯熱散熱冷負荷系數。實際顯熱散熱熱量按下式計算1）電動設備當工藝設備及其電動機都放在室內時：Q=1000n1n2n3N/η（2-6）當只有工藝設備在室內，而電動機不在室內時：Q=1000n1n2n3N（2-7）當工藝設備不在室內，而只有電動機在室內時：Q=1000n1n2n1?ηηN（2-8）式中N—電動設備的安裝功率，KW；η—電動機效率；n1—利用系數；n2—電動機負荷系數；n3—同時使用系數。電熱設備散熱量對于無保溫密閉罩的電熱設備，按式(2-9)計算：Q=1000n1n2n3n4N（2-9）式中n4—考慮排風帶走熱量的系數，一般取0.5；其他符號意義同上。2） 電子設備散熱量計算公式為Q=1000n1n2n3N，其中系數n2的值根據使用情況而定，對已給出實測的實好功率值的電子計算機可取1.0。一般儀表取0.5～0.9。2.2.4照明散熱形成冷負荷根據照明燈具的類型和安裝方式的不同，其冷負荷計算式分別為：白熾燈：LQ5=1000·N·CLQ（2-10）熒光燈：LQ5=1000·n1·n2·N·CLQ（2-11）式中LQ5—燈具散熱形成的冷負荷，W；N—照明燈具所需功率，KW；n1—鎮流器消耗功率系數；本設計取n1=1.0；n2—燈罩隔熱系數；CLQ—照明散熱冷負荷系數。2.2.5人體散熱形成的冷負荷人體散熱引起的冷負荷計算式為：LQ6=qs·n·n′·CLQ（2-12）式中qs—不同室溫和勞動性質成年男子顯熱散熱量，W；n—室內全部人數；n′—群集系數；CLQ—人體顯熱散熱冷負荷系數。2.2.6新風冷負荷我國在空調系統設計過程中對新風量的確定有要求，查取現有設計手冊,辦公樓的新風量取30m3/h.p。因此夏季，空調新風冷負荷按下式計算：CLW＝1.2·LW·(hW-hN)（2-13）式中:CLW—夏季新風冷負荷，KW；LW—新風量，m3/s；hW—室外空氣的焓值，kJ/kg；hN—室內空氣的焓值，kJ/kg。由焓濕表查得會議室內焓值為48新風量的確定（以會議室為例）由查表可得qm,w,p每人每小時所需最小新風量為12會議室人數為n=6Qm,w,b單位建筑面積每小時所需最小新風量為10辦公室建筑面積為F=46qm,w,min=qm,w,p*n+qm,w,b*F2.3計算實例該辦公樓一樓為停車場，不設置空調系統，所以以二樓01號房間為計算實。該房間高度4.2m；樓頂：面積F=21.06南外窗：金屬邊框單層窗，玻璃為Low-E玻璃，窗總面積F=6。玻璃窗傳熱系數查表為K=3.5；南墻：面積F=16.38㎡，其傳熱系數K=1.97；西墻：面積F=22.68㎡，其傳熱系數K=1.97；室內人員的熱負荷按856W計算；室內電器設備冷負荷估算值1356W。二樓01號辦公室樓上為辦公空調房間，其傳熱值計算取210W；設計溫度：26℃，4人辦公室；根據設計參數查得Ca、Ci、Cs、Dj.max的值分別為0.85、0.6、0.3、174。由前文的計算公式可分別計算出各墻、窗等的冷負荷。表2.1南墻冷負荷時間891011121314151718K1.97F10.38CL190.76181.45174.46165.15158.17151.19148.86151.19155.84162.83表2.2南外窗瞬時冷負荷時間891011121314151718K3.5F4.2CL57.3372.0388.2101.43114.66124.95130.83135.24135.24132.3表2.3南窗輻射得熱逐時冷負荷時間891011121314151718Ca0.85Cs0.3Ci0.6Fw4.2Dj，max174CL29.5237.5742.9448.3052.7862.6162.6150.9946.5139.36表2.4西墻冷負荷時間891011121314151718K1.97F22.68CL563.23541.56519.89498.22480.89463.55450.55437.55433.21433.21表2.5逐時冷負荷匯總表時間891011121314151718南墻190.76181.45174.46165.15158.17151.19148.86151.19155.84162.83西墻563.23541.56519.89498.22480.89463.55450.55437.55433.21433.21南外窗CL57.3372.0388.2101.43114.66124.95130.83135.24135.24132.3南窗輻射CL29.5237.5742.9448.3052.7862.6162.6150.9946.5139.36人員856設備1356樓層傳熱110總負荷3162.843154.613147.493135.113128.493124.313114.863096.963092.813089.70由表2.5可知，辦公樓最大冷負荷出現在下午8：00，其值為3162.84W。2.4負荷匯總表2.6空調冷負荷統計編號房間面積夏季夏季夏季夏季總冷指標()總冷負荷新風量新風(含新風)含新風冷負荷房間20121.063942.12176.90955.2875房間20226.915447.89226.041220.6480房間20353.825447.89452.092441.2875房間20453.823884.95452.092441.2880房間20526.919473.50226.041220.6475房間206318.243884.95904.184882.55130房間20726.915447.89226.041220.6480房間20853.823884.95452.092441.2882房間20926.913884.95226.041220.6480房間21026.913898.25226.041220.6482房間21126.913939.41226.041220.6488房間21221.065984.25176.90955.2882房間21397.294768.29817.244413.0780房間21441.45568.74347.761877.9095房間21553.825627.91452.092441.2890房間21653.827503.30452.092441.2892房間21784.875901.75712.913849.7085房間30126.913884.95226.041220.6480房間30226.913884.95226.041220.6475房間30326.913884.95226.041220.6480房間30426.913884.95226.041220.6490房間30526.915604.21226.041220.6490房間30653.826272.15452.092441.2870房間30753.825604.21452.092441.2885房間30853.823884.95452.092441.2883房間30926.913884.95226.041220.6483房間31026.913884.95226.041220.6485房間31126.913884.95226.041220.6482房間31226.913898.25226.041220.6480房間31326.913939.41226.041220.6475房間31421.065984.25176.90955.2880房間31542.424197.40356.331924.1785房間31666.244694.33556.423004.6580房間31741.45568.74347.761877.9083房間31853.825627.91452.092441.2882房間31953.827503.30452.092441.2885房間32084.875901.75712.913849.7085房間60142.426180.56356.331924.1775房間60263.185874.64530.712865.8480房間60342.1233841.20353.811910.5675房間604393.125874.643302.2117831.92125房間60542.124418.14353.811910.5680房間60621.066948.54176.90955.2880房間60797.293588.21817.244413.0785房間60816.564903.22139.10751.1680房間60931.056948.54260.821408.4382總負荷2557.59454695.2119714.68106459.51110由表2.6可知，辦公樓最大冷負荷其值為454.7KW。2.5系統負荷確定制冷系統負荷Q0可按下式確定：Q0=式中：Q—空調系統冷負荷，KW；Kr—房間同期使用系數；本設計Kr=0.9；Kf—冷量損失附加系數；本設計為風-水系統，Kf=1.05；Kη—效率降低修正系數，Kη=1.05～1.10；本設計Kη=1.05；Kb—事故備用系數，Kb=1.0。則本設計制冷系統的負荷Q0=454.7×0.9×1.05×1.05×1.0=451.18KW2.6冷水機組的選型根據計算辦公樓需要冷負荷為451.18KW，所以選擇利德盛半封閉螺桿式LSLG-120WS機組。該機組的相關參數見表2.7表2.7制冷機組相關參數項目單位參數機組運行電流A177.3冷凝器進接口管徑mm125冷卻水流量m3/h103蒸發器進接口管徑mm125冷凍水流量m3/h85冷凍水供水溫度℃5冷凍水回水溫度℃12

第三章系統選型3.1系統類型的比較與選擇依據在進行空調系統的選擇前，必須詳盡地比較各種系統類型的優缺點，并依據具體的工程需求和環境條件來確定最為合適的系統類型。首先，我們將集中討論幾種常見的空調系統類型，包括中央空調系統、分體式空調系統、多聯式空調系統等。中央空調系統因其能夠統一管理且適用于大型建筑的特點而被廣泛應用，但其初期投資較高，維護成本較為昂貴；分體式空調系統在小型辦公環境中應用較為普遍，具有安裝簡便、維護容易的優勢，但在大規模應用時存在效率低下和能源消耗大的問題；多聯式空調系統則以其靈活性和節能性受到了業界的青睞，能夠根據不同區域的需求進行獨立控制，但其系統復雜度較高，對安裝和維護的要求也相對較高。由于重慶地區具有長夏無冬的氣候特征，濕度較大，這對空調系統的除濕能力提出了較高要求。同時，辦公樓中的人員密度和活動頻率較高，這也要求空調系統需要有較好的調節能力以適應內部負荷的快速變化。綜合以上因素，選擇空調系統時應著重考慮系統的除濕性能、溫度調節靈活性以及能源效率。為了對比不同系統的性能，本研究采用了一系列的評估指標，包括系統能效比（COP）、系統的可靠性、運行與維護成本、系統的適應性和靈活性以及對環境的適應能力。通過對這些指標進行綜合評估，我們選擇了適合重慶氣候條件的多聯式空調系統作為本辦公樓空調系統設計的基礎，其出色的部分負荷運行效率和卓越的除濕能力成為了其被選中的主要原因。3.2空調系統的組成多聯式空調系統被確定為該工程的最優選型之后，下一步，就進入空調系統各部件的選型和設計。多聯式空調系統由室外機、多臺室內機、制冷劑管路以及配套的控制系統組成。選擇室外機需綜合考慮制冷能力，能效比和耐腐蝕性能等因素，才能確保系統在重慶多雨潮濕的條件下穩定工作。室內機的選擇則更為多樣，包括壁掛式、吊頂式、立柜式等多種形式，以適應不同空間的裝修風格和使用需求。在制冷劑管路設計中，管徑選擇、管路布置及制冷劑的種類和充注量都需要經過精細計算和嚴格控制，以確保整個系統的高效和安全運行。控制系統的設計是保證空調系統高效運行和用戶舒適體驗的關鍵。該工程采用智能化控制系統，它既能實現對室內外溫度進行實時監測，又能根據室內外環境的變化對制冷劑流量及室內機的運行狀態進行自動調整。另外，該控制系統具有遠程監控的功能，利用互聯網實時把設備的運行數據上傳到云端，使維護人員可以第一時間及時發現和應對系統中可能出現的各種問題，極大地提升了管理便利性以及系統可靠性。3.3空調風系統和水系統方案選擇在建筑系統中，對建筑面積較大的空調系統設計多采用集中式空調系統，對建筑面積較小的多采用風機盤管與新風系統相結合的方式完成對空氣的處理。表3.1集中式和風機盤管加獨立新風空調系統的對比內容集中式（全空氣系統）風機盤管加新風（空氣－水系統）水系統中央空調（全水系統）設備1.有獨立空調機房2.設備均在機房內1.新風機組占地面積小2.設備分布較分散，管路較復雜1.占用建筑少2.設備結構相對簡單送回風管路送回風管系統管路復雜，布置難度大2.風管分支多，不利于平衡1.設備在室內沒有風管2.當系統和新風系統聯合使用時，新風量較小1.送回風管路布置靈活2.風管所占空間小空氣處理可集中處理送入房間空氣參數，同時可精確調節。過濾性能差，室內清潔度要求較高時難以滿足不能解決空調房間通風換氣問題消聲隔震設備集中布置在機房內噪音污染小辦公房間內的噪音污染非常嚴重采用氣水分離器，噪音低。安裝工程量大，周期長安裝簡單，周期短，可快速投運安裝簡單，周期短，可快速投運該空調建筑為辦公樓，四層樓均為辦公室以及會議室。該辦公建筑選用風機盤管加獨立新風的空調方式。表3.2冷水系統的優缺點對比表類型主要特征主要優點存在的缺點閉式系統系統不與大氣接通，在最高點設置水箱水泵功率低，系統簡單膨脹水箱的管路復雜。開式系統管路系統與大氣相通系統與蓄熱水池連接較簡單系統管路容易腐蝕，能耗較大同程式系統供回水干管中的水流方向相同，經過每一管路的長度相等水量分配、調度方便，便于水力平衡。有回程管，管道長度增加，初投資高異程式系統主管中的水流方向相反，每一管路長度不同無回程管、管路長度較短、管路簡單，初投資低系統水利平衡不穩定兩管制系統供熱、供冷合用同一管路系統管路系統簡單，初期投資少無法同時滿足供熱、供冷的要求此次設計辦公建筑面積中等，樓層分布有機房，考慮將主要設備安裝在機房內，有利于降低建筑的噪音污染。從能耗與管道內清潔的角度出發，選用閉式系統。根據建筑的特點只設一個水系統。主管采用同程式系統，水力穩定性好，各設備間的水量分配均衡，調節方便。

第四章設備選型4.1選型因素在進行空調系統的設備選型時，必須綜合考慮一系列決定性因素，以確保所選設備不僅能滿足辦公樓空調系統的需求，而且能在后續運行中表現出優異的性能和經濟效益。一，前言針對重慶地區夏長冬短，濕熱交織這一特殊氣候條件，在選型依據上應著重考慮設備在高溫高濕環境下的適應性和穩定性。二是鑒于辦公樓對于室內溫濕度有嚴格要求，在選型工作中要充分考慮到設備調節精度及響應速度等因素，保證室內環境舒適及職工工作效率。此外，設備的能效比是評價其經濟性的又一重要指標，較高的能效比能顯著降低運行成本，促進節能減排，符合綠色環保的設計理念。在此基礎上，還需要關注設備的可靠性和耐用性，這直接關聯到系統的維護成本和使用壽命。最后，設備的市場口碑和售后服務也是選型時不可忽視的因素，優質的服務可以大大降低日后可能出現的運營問題和維護難度。因此，主要設備選型依據涉及以下幾個核心維度：一是設備的技術性能參數，包括制冷（熱）量、能效比、噪聲水平、控制方式等；二是設備的適應性與可靠性，要求設備能夠適應重慶的氣候特征，經得起長時間的連續運行；三是環境保護與節能指標，符合國家及地方的環保標準，具有良好的節能性能；四是初期投資與運行成本，全面評估設備的經濟性；五是廠家的技術支持和售后服務保障，包括維修、配件供應及技術更新等。在充分分析和衡量以上各個選型依據后，為了確保最終選型的科學性和合理性，采用了多輪比較和專家評審的方法，進一步細化和優化設備選型方案，以期達到最優的設計效果。4.2風機盤管選型與計算盤管選型以中速冷量和中速速度為基礎并遵循風量優先和冷量兼顧這兩個大前提。現以2樓辦公室辦公室為例：該辦公室冷負荷3726W，新風量106m3/h，新風冷負荷611W,因此辦公風機室盤管所需冷負荷為3115W，根據公式LF=QF/[1.2·(hN-hl’(F))]可算出盤管需要的風量為541m3/h。所選的風機盤管要求當進水溫度為7℃時，進風參數DB/WB=26/18.6℃。查GB/T19232-2003風機盤管性能參數可知：該辦公室選擇FP-68。根據盤管選型原則，初選型號為FP-68的標準型風機盤管一臺，其額定風量為190m3/h，取最小水量L=510kg/h，進水溫度為7℃時查得風機盤管的冷量，滿足條件。故選FP-68的標準型風機盤管一臺，其水壓降為17Kpa。4.3風機盤管的選型表4.1風機盤管型號房間總負荷(w)新風負荷(w)風機盤管負荷(w)盤管風量(m3/h)風機盤管型號數量(個)水壓降（Kpa）房間2014070.14955.283114.86541FP-68117房間2023942.121220.642721.48472FP-51110房間2035447.892441.283006.61522FP-68117房間2045447.892441.283006.61522FP-68117房間2053884.951220.642664.31463FP-51110房間2069473.504882.554590.95797FP-51220房間2073884.951220.642664.31463FP-51110房間2085447.892441.283006.61522FP-68117房間2093884.951220.642664.31463FP-51110房間2103884.951220.642664.31463FP-51110房間2113898.251220.642677.62465FP-51110房間2123939.41955.282984.12518FP-68117房間2138170.634413.073757.55652FP-68117房間2144768.291877.902890.39502FP-51110房間2155568.742441.283127.47543FP-68117房間2165627.912441.283186.63553FP-68117房間2177503.303849.703653.60634FP-68117房間3014070.14955.283114.86541FP-85110房間3023942.121220.642721.48472FP-51110房間3033884.951220.642664.31463FP-51110房間3043884.951220.642664.31463FP-51110房間3053884.951220.642664.31463FP-51110房間3063884.951220.642664.31463FP-51110房間3075604.212441.283162.94549FP-68117房間3086272.152441.283830.87665FP-68117房間3095604.212441.283162.94549FP-68110房間3103884.951220.642664.31463FP-51110房間3113884.951220.642664.31463FP-51110房間3123884.951220.642664.31463FP-51110房間3133884.951220.642664.31463FP-51110房間3143898.251220.642677.62465FP-51117房間3153939.41955.282984.12518FP-68220房間3164197.401408.432788.97484FP-51117房間3176295.233004.653290.59571FP-68110房間3184694.331877.902816.43489FP-51117房間3195568.742441.283127.47543FP-68117房間3205627.912441.283186.63553FP-68117房間3217503.303849.703653.60634FP-68220房間4014070.14955.283114.86541FP-85110房間4023942.121220.642721.48472FP-51110房間4033884.951220.642664.31463FP-51110房間4043884.951220.642664.31463FP-51110房間4053884.951220.642664.31463FP-51110房間4063884.951220.642664.31463FP-51110房間4075604.212441.283162.94549FP-68117房間4086272.152441.283830.87665FP-68117房間4095604.212441.283162.94549FP-68110房間4103884.951220.642664.31463FP-51110房間4113884.951220.642664.31463FP-51110房間4123884.951220.642664.31463FP-51110房間4133884.951220.642664.31463FP-51110房間4143898.251220.642677.62465FP-51117房間4153939.41955.282984.12518FP-68220房間4164197.401408.432788.97484FP-51117房間4176295.233004.653290.59571FP-68110房間4184694.331877.902816.43489FP-51117房間4195568.742441.283127.47543FP-68117房間4205627.912441.283186.63553FP-68117房間4217503.303849.703653.60634FP-68120房間5014070.14955.283114.86541FP-68110房間5023942.121220.642721.48472FP-51110房間5033884.951220.642664.31463FP-51110房間5043884.951220.642664.31463FP-51110房間5053884.951220.642664.31463FP-51110房間5063884.951220.642664.31463FP-51110房間5075604.212441.283162.94549FP-68117房間5086272.152441.283830.87665FP-68117房間5095604.212441.283162.94549FP-68110房間5103884.951220.642664.31463FP-51110房間5113884.951220.642664.31463FP-51110房間5123884.951220.642664.31463FP-51110房間5133884.951220.642664.31463FP-51110房間5143898.251220.642677.62465FP-51117房間5153939.41955.282984.12518FP-68220房間5164197.401408.432788.97484FP-51117房間5176295.233004.653290.59571FP-68110房間5184694.331877.902816.43489FP-51117房間5195568.742441.283127.47543FP-68117房間5205627.912441.283186.63553FP-68117房間5217503.303849.703653.60634FP-68220房間6016180.561910.564269.99741FP-85220房間6027650.962865.844785.12831FP-85120房間6035874.641910.563964.08688FP-85268房間60433841.2017831.9216009.283190FP-85420房間6055874.641910.563964.08688FP-85117房間6064418.14955.283462.86601FP-68120房間60710278.254413.075865.181018FP-68210房間6083588.21751.162837.05493FP-51117房間6094903.221408.433494.79607FP-682204.4新風機組的選型辦公樓新風系統按樓層分區，每一層有獨立的新風系統，設立一臺組合新風柜，根據設計計算出來的數據，對新風機組選型如表4.2。表4.2新風機組選型表空調分區所需要新風量(m3/h)所需要新風負荷(KW)型號額定風量(m3/h)冷量(KW)盤管數量(排)電機功率(KW)水流量(t/h)水壓降(Kpa)余壓(Pa)二層675336.464BFPX-8L800089.361.54.321.55276三—五層675336.464BFPX-8L800089.362.54.314.08276六層611133.002BFPX-8L800089.341.54.311.86276

第五章水力計算5.1水系統的基本原理在探討水力計算之前，我們必須首先理解水系統的基本原理。作為空調系統中至關重要的一環,水系統的主要作用在于通過循環流動的水流傳遞熱量,實現寫字樓內溫度的調節和控制。在這一過程中，水作為熱媒介，承擔著熱能從發熱點傳遞至散熱點的任務。其基本原理可歸納為：熱水從熱源（如鍋爐或熱泵）被泵送至空調末端設備（如風機盤管、空氣處理機組等），在此過程中，水流經過管路系統，逐漸放出熱量，以達到調節室內溫度的目的。隨后，冷卻后的水返回到熱源處進行再次加熱，如此循環往復，構成了閉合的水系統循環。為了保證水系統能夠高效、穩定地運行，必須對系統中的水流流速、流量、管道直徑、管道布置等進行精確的計算與設計。作為空調系統中至關重要的一環,水系統的主要作用在于通過循環流動的水流傳遞熱量,實現寫字樓內溫度的調節和控制。流量的確定則關乎到系統能否滿足熱負荷的需求，確保室內環境的舒適性。管道的直徑選擇和布置則直接影響到系統的能效比和占用空間，合理的管道設計可以減少熱損失，并有助于系統的美觀與節省成本。此外，水系統的基本原理還涉及到眾多物理量的相互作用，包括但不限于水的密度、比熱容、溫差、熱阻等。這些物理量的變化會直接影響到熱量的傳遞效率，因此在設計時必須予以充分考慮。綜合來看，水系統的基本原理并不僅僅是涉及單一的物理過程，而是一個涉及多個因素、多個過程相互作用的復雜系統。5.2空調水系統流量計算1.冷凍水系統水流量計算冷凍水流量計算公式如下：質量流量G0=Q體積流量V0=3600Q0式中QOCPρ—水的密度，取值為1000kg/m3；t1t2表5.1空調水系統流量匯總表房間號總負荷(w)風機盤管負荷(w)盤管風量(m3/h)數量(個)水壓降（Kpa）質量流量(kg/s)體積流量(m3/h)房間2014070.143114.86955.281200.040.15房間2023942.122721.481220.641100.040.13房間2035447.893006.612441.281170.040.14房間2045447.893006.612441.281170.040.14房間2053884.952664.311220.641100.040.13房間2069473.504590.954882.552200.060.22房間2073884.952664.311220.641100.040.13房間2085447.893006.612441.281170.040.14房間2093884.952664.311220.641100.040.13房間2103884.952664.311220.641100.040.13房間2113898.252677.621220.641100.040.13房間2123939.412984.12955.281170.040.14房間2138170.633757.554413.071170.050.18房間2144768.292890.391877.901100.040.14房間2155568.743127.472441.281170.040.15房間2165627.913186.632441.281170.040.15房間2177503.303653.603849.701170.050.17房間3013942.122721.481220.641100.040.13房間3023884.952664.311220.641100.040.13房間3033884.952664.311220.641100.040.13房間3043884.952664.311220.641100.040.13房間3053884.952664.311220.641100.040.13房間3065604.213162.942441.281100.040.15房間3076272.153830.872441.281170.050.18房間3085604.213162.942441.281170.040.15房間3093884.952664.311220.641100.040.13房間3103884.952664.311220.641100.040.13房間3113884.952664.311220.641100.040.13房間3123884.952664.311220.641100.040.13房間3133898.252677.621220.641100.040.13房間3143939.412984.12955.282170.040.14房間3155984.254060.081924.171200.050.19房間3166295.233290.593004.651170.040.16房間3174694.332816.431877.901100.040.13房間3185568.743127.472441.281170.040.15房間3195627.913186.632441.281170.040.15房間3207503.303653.603849.702170.050.17房間3215901.753977.581924.172200.050.19房間4013942.122721.481220.641100.040.13房間4023884.952664.311220.641100.040.13房間4033884.952664.311220.641100.040.13房間4043884.952664.311220.641100.040.13房間4053884.952664.311220.641100.040.13房間4065604.213162.942441.281100.040.15房間4076272.153830.872441.281170.050.18房間4085604.213162.942441.281170.040.15房間4093884.952664.311220.641100.040.13房間4103884.952664.311220.641100.040.13房間4113884.952664.311220.641100.040.13房間4123884.952664.311220.641100.040.13房間4133898.252677.621220.641100.040.13房間4143939.412984.12955.282170.040.14房間4155984.254060.081924.171200.050.19房間4166295.233290.593004.651170.040.16房間4174694.332816.431877.901100.040.13房間4185568.743127.472441.281170.040.15房間4195627.913186.632441.281170.040.15房間4207503.303653.603849.701170.050.17房間4215901.753977.581924.171200.050.19房間5013942.122721.481220.641100.040.13房間5023884.952664.311220.641100.040.13房間5033884.952664.311220.641100.040.13房間5043884.952664.311220.641100.040.13房間5053884.952664.311220.641100.040.13房間5065604.213162.942441.281100.040.15房間5076272.153830.872441.281170.050.18房間5085604.213162.942441.281170.040.15房間5093884.952664.311220.641100.040.13房間5103884.952664.311220.641100.040.13房間5113884.952664.311220.641100.040.13房間5123884.952664.311220.641100.040.13房間5133898.252677.621220.641100.040.13房間5143939.412984.12955.282170.040.14房間5155984.254060.081924.171200.050.19房間5166295.233290.593004.651170.040.16房間5174694.332816.431877.901100.040.13房間5185568.743127.472441.281170.040.15房間5195627.913186.632441.281170.040.15房間5207503.303653.603849.702170.050.17房間5215901.753977.581924.172200.050.19房間6017650.964785.122865.841200.060.23房間6025874.643964.081910.562200.050.19房間60333841.2016009.2817831.924680.240.88房間6045874.643964.081910.561200.050.19房間6054418.143462.86955.281170.050.17房間6066948.545024.371924.172200.070.24房間6073588.212837.05751.161100.040.14房間6084903.223494.791408.432170.050.17房間6096948.545024.371924.172200.070.24以上結果為消除室內冷負荷(不包含新風負荷)所需的冷凍水流量，即風機盤管里冷凍水的流量。新風機組所需冷凍水流量計算結果如下表所示：表5.2新風機組冷凍水流量樓層新風負荷(kW)t1(℃)t2(℃)質量流量(kg/s)體積流量(m3/h)二層53.27120.862.89三-五層437120.933.34六層40.37120.853.075.3冷凍水系統水平管水力計算冷凍水供回水管路水力計算以第二層為例進行計算，計算過程如下：選定最不利環路，給管段標號。如下圖所示：圖5.3二層水系統平面圖（2）按以下公式計算各段的流量：kg/h（5-3）其中：G—管段流量，kg/h；Q—管段的冷負荷，W；—供回水的溫差，℃。（3）在計算時按假定流速法確定管段管徑。推薦的流速如下表。表5.4水管流速表管徑（mm）<3232～7070～100125～250250～400>400冷凍水0.5～0.80.6～0.90.8～1.21.0～1.51.4～2.01.8～2.5根據假定的流速和確定的流量計算出管徑，計算式如下：（5-4）其中：d—管徑，m；G—管段流量，kg/h；v—假定水管流速，m/s。根據計算值選擇相應的管徑，一般情況下計算值與選擇的實際管徑有差距，因此需要利用選擇出來的管徑計算管路中介質的實際流速，計算公式如下：（5-5)式中：d—選擇確定的管徑，m；G—管段流量，kg/h；v—實際流速，m/s。（4）利用比摩阻計算沿程阻力(5-6)式中：—沿程阻力，Pa；R—比摩阻，Pa/m；L—管段長度，m。根據有關流體力學的知識,我們知道比摩阻R的計算公式是:R=1dλρv式中：—管路摩擦阻力系數；d—管段的內徑，m；v—流體流速，m/s；摩擦阻力系數由柯列勃洛克公式確定：(5-8)式中：K—相對粗糙度，本設計中取K=0.15mm；Re—雷諾數。（5）管路的局部阻力。計算公式如下：(5-9）式中：—局部阻力，Pa；—管段中總的局部阻力系數。（6）計算總的阻力，計算式如下：=+（5-10）表5.5第二層管段阻力表管段編號流量（m3/h）管徑（cm）管長（m）流速（m/s）比摩阻（Pa/m）摩擦阻力（Pa）局部阻力（Pa）管段阻力（Pa）17.310.0651.50.61103343.5797.79643.6926.770.0655.30.57103321.2785.51847.7136.300.0657.40.53103301.7975.45672.8545.780.055.80.82282364.35185.862159.8655.260.0570.75230336.37158.411032.4164.810.053.80.68230311.58135.921860.9274.010.057.50.57142268.86101.201237.2083.560.0480.79394305.08203.602370.6093.040.045.50.67321270.11159.602085.60102.580.0460.57256239.12125.081072.28112.120.043.70.47193208.1294.76866.76121.660.3240.012322.120.0287.42131.610.023.81.43255136.2363.441032.44總計--69.3--28331001.7315877.53根據上表計算的結果可知，該層最不利環路環路的阻力為15.9Kpa。該樓層所以風機盤管的水阻為243Kpa。回水同程管其長度為69.3m，管徑為DN80，水流量為18.81m3/h，局部阻力系數為5.0(包括5個彎頭，每個彎頭為1.0)，同程管的總阻力為2Kpa。由此計算出第一層冷凍水系統最不利環路的總阻力損失為四、五，六層的布局與第二層的水管布置大致相同，且三、四五層管段排布一致，如下表。表5.6第三—五層管段阻力表管段編號流量（m3/h）管徑（cm）管長（m）流速（m/s）比摩阻（Pa/m）摩擦阻力（Pa）局部阻力（Pa）管段阻力（Pa）112.230.081.60.6882413.0893.32224.52211.770.0653.70.99205488.93198.04956.54311.310.0654.30.95205469.86182.891064.39410.850.06540.91205450.79168.34988.34510.390.06540.87167431.72154.40822.4069.930.0653.50.83167412.64141.06725.5679.380.0654.60.79133390.00126.01737.8188.720.06520.73133362.58108.91374.91913.530.0880.75106457.01114.22962.22107.720.0658.20.65103320.8785.29929.89117.260.0654.70.61103301.8075.46559.56126.800.0540.96282367.55189.131317.13136.340.053.50.90230342.75164.48969.48145.880.053.80.83230317.84141.431015.43155.370.053.70.76183290.07117.80794.90表5.7第六層管段阻力表管段編號流量（m3/h）管徑（cm）管長（m）流速（m/s）比摩阻（Pa/m）摩擦阻力（Pa）局部阻力（Pa）管段阻力（Pa）19.780.065170.82167406.56136.932975.9328.960.0656.70.75133372.30114.831005.9338.280.065100.69103343.9397.991127.9945.110.05120.72183276.12106.742302.7454.430.0480.98394299.04195.623347.6263.830.045.50.85321258.76146.471911.9772.970.045.50.66193200.3287.781149.2882.330.03250.81237196.92132.551317.555.4冷水系統立管的水力計算這棟辦公樓的冷凍水分系統冷水立管排布是一樣的,都是回水同程管,具體排布如圖5.8圖5.8冷水系統立管布置圖阻力計算方法基本相似，先選取最不利環路，根據5.8所示1-2-3-4-5為最不利環路。用以上的計算方法計算可得出結果，具體計算結果見表5.9。表5.9冷水立管水力計算表管段編號流量（m3/h）管徑（m）管長（m）流速（m/s)比摩阻(Pa/s)摩擦阻力（Pa）局部阻力系數Σξ局部阻力（Pa）管段阻力（Pa）161.71DN12521.07103.1103.11252.18458.38238.56DN10051.06132.55301247.49909.99326.81DN8050.92143.3573.11186.43902.93413.63DN5051.04135.24853238.24914.24561.71DN125121.07103.11031.52252.181489.38總計--29--2722.71176.524674.92表5.9列出了立管最不利的環路阻力,可以得出該立管的總阻力為4.7千帕。在計算總管路阻力時,取管路阻力的10%為剩余部分。則管路總阻力為?5.5水泵的選擇與計算選擇合適的水泵是保證水系統正常運行的關鍵。水泵的選擇與計算需要綜合考慮多個方面的因素，其中包括水泵的流量、揚程、功率以及效率等。水泵的流量必須滿足系統在最大負荷時的需求。通常，為了確保系統的可靠性，會選擇比計算得出的最大流量略大的水泵，以應對不可預測的額外需求或系統在未來的擴展。流量的計算必須以實際負荷為基礎,同時兼顧各終端設備的管線的安排。揚程的選擇關系到水泵能否將水順利地從低點泵送至高點。揚程的計算涉及到系統的靜壓和動壓，以及管道的阻力損失等。在決定揚程時,需要對管路中所有的壓力損失進行仔細計算,包括局部損失路損失,這樣才能保證水泵的揚程能夠戰勝這些阻力。1）揚程在閉式系統中：其中:Hy,HHs—設備阻力，m設備在運行中也存在一定的阻力，因此在選擇水泵時，應該全面考慮，本設計冷水機組阻力取值為15Kpa，水泵阻力取值為12Kpa。根據前文水利計算的結果，可算出Hp:富余量取10%，因此水泵的揚程：H=31.9×1.1=35m5.6水泵流量泵的流量等于蒸發器的額定流量的115%。Q=85×1.15=97.75根據計算數據選用，其相關參數如表5.10水泵的性能參數。表5.10水泵的性能參數型號流量(m3/h)揚程(m)轉(r/min）效率（％）功率（KW）100FB-37100.83729007322根據計算數據選用，備用泵其相關參數如表5.11所示表5.11備用水泵性能參數型號流量(m3/h)揚程(m)轉(r/min）效率（％）功率（KW）ISW80-200(I)1005029007422

第六章風系統水力計算6.1氣流組織氣流組織,即將送風口和回風口合理布置在空調房內,使經過凈化和熱濕處理的空氣,由送風口送入室內使室內余熱和余濕在擴散混合過程中得到均勻消除,從而使工作區形成溫度、濕度、氣流速度和潔凈度相對均勻穩定,達到生產工藝和人體舒適度的要求。同時由回風口抽走空調區內空氣，將大部分回風返回到空氣處理機組(AHU)，少部分排至室外。因該建筑樓為辦公場所，設計的空調系統為舒適性空調，按照《實用供熱空調設計手冊》氣流組織的基本要求，房間選擇側送側回的送風方式。6.2風口的布置本設計采用新風+風機盤管系統，系統的送風口根據送風管尺寸新風量和風機盤管風量之和選擇合適的雙層百葉送風口(傾角為45°)，新風送風口選擇雙層百葉風口。6.3風口的選擇以二樓第一間辦公室為例采用圓盤形散流器，布置兩個散流器。每個散流器的送風面積是F=3.9m×3m=11.7㎡，兩個方向的水平射程分別為1.5m和1.8m。平均射程l=1.5+1.82取工作區的高度為2m，則垂直射程為?x=H-h=（4.2-2）m=2.2ml?x=由于0.5<0.75<1.5，因此符合射程要求。選取送風溫差，計算送風量，校核換氣次數。由《民用建筑供暖通風與空氣調節設計規范》（GB50736——2012），根據本題送風溫度的精度要求，查出送風溫差和換氣次數的推薦值分別為6~9℃和5次。選定送風溫差為△t=6℃，則所需的送風量和換氣次數分別為qm=n=qmABH=換氣次數為27次/h大于所需求的5次/h，滿足需求。選定散流器喉部風速，根據單個散流器風量計算喉部面積。選取散流器喉部的風速為u0=3ms，計算出喉部面積為選定修正系數K值。由0.1lF0=計算軸心溫差，其值應小于空調精度。軸心溫差衰減為?tx=軸心溫度衰減為0.48℃<1℃，故能滿足空調精度要求。校核工作區流速，該值應小于工作區允許風速。散流器射流的速度衰減為ux=u故能滿足夏季空調工作區室內風速不應大于0.3m/s的要求。校核氣流貼附長度。Ar=11.1?t0Arx=0.06Ar（l+?x所需最小射程為lx=0.54F0Ar由于l=1.65m>1.49m，所以滿足射流貼附長度要求。6.4新風管的水力計算本次設計校核采用假定流速法，其特點是先按技術經濟要求選定風管的流速，再根據風管的風量確定風管的斷面尺寸和阻力。下面以第二層新風管道系統為例來說明風管水里計算的詳細過程。該層新風管道布置如下圖：圖6.1二層新風管路布置圖由圖可知該新風系統的最不利環路為1-3-5-7-9-12-14-17-20-23-25-27-29。以管段1為例，其風量為4960m3/?，管長為3m。假定流速法中風管的推薦流速見表表6.2風管推薦流速表室內允許噪聲dB(A）主管風速m/s支管風速m/s新風入口風速m/s25～353～4≤2335～504～72～33.550～656～92～54～4.565～858～125～85辦公室噪聲要求<40dB(A),假定該段管路流速為5m/s，則斷面面積為：（6-1）根據矩形通風管道統一規格，選用風管斷面尺寸為1000×400mm，所以風管實際流度為：v=G1）沿程阻力損失單位管長沿程阻力損失RmRm=λ式中：λ—摩擦阻力系數；ρ—空氣密度，kg/m3；—風管當量直徑，m。阻力系數λ由雷諾數確定，雷諾數為：Re=vdeν（6-3式中：ν—運動粘度，空氣在20℃時運動粘度為15.06×10-6。當量直徑為，則2.25×105若選用鋼板制風管，則查得其當量粗糙度為K=0.15mm；所以，用阿里特蘇里公式進行計算：則該段管長為l=3m，則管段1沿程阻力為Pml2）局部阻力損失管段1的局部阻力管件：2個軟接頭ξ=0.05×2=0.1；消聲器ξ=0.4；防火閥ξ=0.19；Σξ=0.1+0.4+0.19=0.69管段1的局部阻力為：則管段1的阻力損失為：。按以上的計算方法可對其余管段進行水力計算,水力計算的結果匯總于表6.3。表6.3第二層風管水利計算結果匯總表管段編號風量（m3/h）截面尺寸（mm）管長（m)流速(m/s)比摩阻(Pa/s)沿程阻力(Pa)局部阻力系數()局部阻力(Pa)管段總阻力(Pa)寬高17465.2516005005.32.590.100.52.19.109.642226.0425016021.570.230.50.40.648.2437288.3416005007.42.530.100.72.18.679.404452.0932010023.921.633.32.120.8624.1357062.316004005.83.070.171.00.42.423.436452.0932010023.921.633.32.120.8624.1376610.21160040072.870.151.10.73.724.798226.0425016021.570.230.52.13.343.7996158.1212504003.53.420.230.80.75.286.08109045614.5029.02.1213.619.2011226.0425010023.141.182.42.113.356.49125027.91000400817.685.3642.90.7141.1110.1113452.0932010026.283.917.82.153.407.53144801.8610004005.516.884.9027.00.7128.712.3215226.04425010023.141.182.42.113.356.3016226.0425010023.141.182.42.113.352.39174349.771000400620.146.8941.40.7183.105.2818226.0425010023.141.182.42.113.3510.1119356.3325010024.952.725.42.133.184.35203897.691000400424.6110.1740.70.7273.382.3921226.0425010023.141.182.42.113.353.9422176.9025010022.460.751.52.18.186.24233671.6410004003.823.189.0634.40.7242.593.4824356.3325010024.952.725.42.133.185.8925817.2432025047.572.5810.30.725.855.3226347.7625010024.832.605.22.131.605.62273494.741000400432.3617.3669.40.7472.763.1828452.0932010026.283.917.82.153.4024.13291973.41800200427.4125.91103.60.7339.187.3130356.332508024.953.346.72.133.189.33最不利環路1-3-5-7-9-12-14-17-20-23-25-27-29的總阻力為234.54Pa，考慮10%的富余量，故所需的系統作用壓力為：234.54×1.1=258Pa。根據前文新風機組選擇的結果，二層新風機組余壓276＞258滿足要求。三、四、五、六層的布局與第二層的水管布置大致相同，且三、四、五層管段排布一致，如下表。表6.4第三-五層風管水利計算結果匯總表管段編號風量（m3/h）截面尺寸（mm）管長（m)流速(m/s)比摩阻(Pa/s)沿程阻力(Pa)局部阻力系數()局部阻力(Pa)管段總阻力(Pa)寬高17465.2516005001.62.590.100.20.692.993.152176.9010010024.914.198.42.132.7141.0937288.3416005003.82.530.100.40.72.893.264226.0425016021.570.230.52.13.343.7957062.316004004.33.070.170.70.74.244.986226.042508023.141.442.92.113.3516.2476610.21125040043.670.261.00.76.097.128226.0425016021.570.230.52.13.343.799226.0425016021.570.230.50.40.641.09106384550.241.02.117.0418.0111452.0832010023.921.633.32.120.8624.13125706.0412504003.53.170.200.70.74.545.2313452.0832010023.921.633.32.120.8624.1314226.0425016021.570.230.52.13.343.79154801.8610004006.53.330.231.50.75.026.5316226.0425016021.570.230.52.13.343.7917226.0425016021.570.230.52.13.343.79184575.82100040083.180.211.70.74.566.2619226.0425016021.570.230.52.13.343.7920226.0425016021.570.230.52.13.343.79214123.7310004008.22.860.181.40.693.655.0922226.0425016021.570.230.52.13.343.7923176.9010010024.914.198.40.710.9019.29243671.648503204.73.750.371.82.119.0420.8025356.3325010023.961.803.60.77.0810.68263494.7480020046.071.455.82.149.8655.6627260.8225016021.810.290.60.71.482.07283138.418002003.55.451.194.22.140.2144.3629556.4232010024.832.404.80.46.0210.8230347.7625010023.861.723.42.120.2223.67312321.1780020044.030.682.72.122.0024.7132452.0932010023.921.633.30.76.9510.22331973.418002003.63.430.501.82.115.9017.7134452.0932010023.921.633.3