综合办公楼暖通系统设计和实现土木工程专业.doc

某综合办公楼暖通系统设计 摘要 本文对北京某综合办公楼暖通空调系统进行设计，关于每一环节的设计，都要提出几种预选方案并比较各个方案的优缺点及进行经济技术分析，最终得到最优方案，来达到办公楼暖通空调设计要求。针对设计过程中出现的问题我也提出一些切实可行的解决办法并改善方案。 建筑对象为北京某综合办公楼，一至三层为裙房，房间类型有中庭、餐厅、办公室、配电室、IT中心，四至十二层以办公室为主，考虑到房间的类型和用途的时候，空调系统采用风机盘管加新风的组合，关于个别不需要新风的房间只采用风机盘管提供冷量即可。制冷机房单独布置，采用两台螺杆式制冷机组，由于冷热负荷相差不大，流量接近两倍，故分别设置冷热水泵，机房内有板式换热器进行市政热网与二次侧换热，用于冬季采暖供水。设计中有一些必须注意的问题，如风管水管的布置，风机盘管选型，制冷机房的布置是否正当，应结合实际施工情况来确定设计方案。 整个暖通空调系统的设计符合国家相关设计规范。大量的设计手册和样本，也可用于配套设备的选择，并且从经济性和技术性两大角度，进行更深层次的细致对比，从而确定总设计方案以及相应的设备选型，与此同时，绘制了较为严谨的施工图。此外，在本篇论文中，详细阐明了基本设计方法及其多样化相关数据。 关键词：暖通空调系统；系统设计；设计原理；节能设计 目 录 摘要 I 1绪论 1 1.1选题背景 1 1.2暖通空调技术发展概况 1 1.3相关工作 1 1.4本文主要设计内容 1 2工程概述 2 2.1工程概况 2 2.2室内设计参数 2 2.3室外设计参数 2 2.4建筑条件 3 2.5能源与动力条件 3 3空调系统方案的确定与比较 4 3.1空调系统方案分析比较 4 3.1.1空气处理系统方案 4 3.1.2全空气系统方案 4 3.1.3风机盘管系统方案 4 3.2方案的确定 5 4负荷计算 6 4.1冷负荷的构成及负荷计算方法 6 4.2冷负荷计算 6 5冷热源的确定与经济技术分析 9 5.1冷热源形式的比较 9 5.2方案确定与比较 9 5.3确定最终方案 10 6空气处理方案分析及计算 11 6.1风机盘管选型 11 6.1.1空气处理过程的计算 11 6.1.2风机盘管选型 12 6.2新风机组选型 13 7气流组织计算 15 7.1空调气流组织校核计算 15 7.1.1散流器送风气流组织设计计算 15 8空调风管水力计算 17 8.1计算方法 17 8.2风管水力计算 18 9空调水系统及水管水力计算 20 9.1空调水系统分类及方案选择 20 9.2水力计算 20 9.2.1水力计算依据 20 9.2.2水力计算 21 10制冷机房设备的选择 23 10.1制冷机组的选择 23 10.2水泵的选择 23 10.2.1水泵选择依据 23 10.2.2补水定压系统设计 25 10.3冷却塔的选择 25 10.4分集水器的选择 26 10.5水处理设备的选择 26 10.6保温层的选择 26 11空调系统的消声与隔振 27 11.1空调风系统的消声 27 11.2空调装置的防震 27 11.3消声设备选型 27 结论 28 参考文献 29 附录 30 致谢 32 1 绪论 1.1选题背景 现如今，现代化的城市建筑，都对多样化设备，提出了较为严苛的实际要求。通常情况下，建筑所涉及到的设备，必须存在相对较低的日常能耗，并且不能对生态环境，造成一定的污染。对于中央空调系统而言，在其实际设计过程，需要协调配备某些单元设备，例如：制冷机组、新风机组、风机及其冷却塔等多样化设备，这些设备看似彼此独立，却又相互联系，构建出智能化的中央空调系统[1]。近年来，中国社会和科技领域正在不断蓬勃发展，人们的生活质量得到了稳步提升。在此背景下，暖通空调系统应运而生，并且获得了相对广泛的实际应用。随着科技的不断盛行，该系统的基础构造逐渐趋于复杂，这也为设计过程及其安装过程增加了难度。设计者不仅需要具备扎实的理论知识，而且必须掌握和遵循该行业中的诸多标准规范，才能切实满足实际工作需求。 1.2暖通空调技术发展概况 由于中国国民经济的日益繁荣，建筑行业在诸多领域中脱颖而出，并获得了相对稳定的迅猛发展。而作为建筑领域中尤为关键的暖通空调领域，也在不断推陈出新，研发出更加符合客户实际需求的新产品和新材料。实际上，暖通空调行业能够如此稳步的前行，关键在于秉持节能环保及其可持续发展的基本方针，将建筑环境的安全性与环保性作为持续发展的前提条件。基于冷热计量等相关政策，再结合多样化地域的基本特点，实现行业的智能化[3]。 1.3相关工作 暖通空调设计是建筑业发展的重要组成部分，我国经济不断发展，人民对居住工作环境的要求越来越高，因此暖通空调行业的要求也不断提高。暖通空调正向着节能、环保、可持续的方向发展，关于大型公共办公建筑，设计正当的暖通空调系统，将有利于人们对工作环境的舒适度要求[4]。 1.4本文主要设计内容 在本篇论文中，主要针对首都地域的某综合办公楼暖通空调系统，进行更深层次的细致设计。为达到人们工作环境及各方面要求进行的设计，主要设计内容有对办公楼夏季冷负荷和冬季热负荷计算，根据国家规定负荷指标确定是否满足要求，应尽可能的节能。进行方案的比较选择，提出几种可行性方案，按照节能环保可持续的要求选择最优方案进行设计。设备选择，管路计算，校核应保证满足正常工作要求。最后进行制冷机房相关设计，选择合适的机房设备，绘制相关平面图系统图。 16 2 工程概述 2.1工程概况 本次设计对象为北京某综合办公楼，其建筑面积约为10700m2，该办公楼共十二层，地下一层为车库，一至三层为裙房，且有变形伸缩缝将每层分为两部分，首层为接待大厅和一些办公室，二层含有大餐厅、办公室和IT中心，三层为办公室，四层以上为标准层，以办公室为主。本设计对办公楼进行暖通空调系统设计，来满足冬季和夏季的冷负荷和热负荷要求，并满足人们的舒适度要求。 2.2室内设计参数 表2-1 室内相关设计参数细表 2.3室外设计参数 具体地点：首都北京 气候寒冷，位于北纬39°8′，东经116°47′，海拔78.2m； 大气压力：夏季1000.2kPa，冬季：1021.7kPa； 年平均温度：13.7℃； 室外计算干球温度：采暖-7.6℃；冬季空调-9.9℃；冬季通风-3.6℃； 夏季通风29.7℃；夏季空调33.5℃；日平均29.6℃； 与此同时，室外计算湿球温度为26.4℃； 室外计算的相对湿度大致如下：冬季空调大约为44％；夏季通风大约为61％； 室外风速大致如下：其中，冬季平均大致为2.6m/s；夏季平均大致为2.1m/s； 最多风向平均速度及其实际频率如下：冬季WN，平均4.7，频率25％；夏季SE，平均3.6，频率15％；全年N，频率15％； 最大冻土深度：92cm 2.4建筑条件 （1）外墙：混凝土加气混凝土，K=0.71；不透明玻璃幕墙，玻璃棉板，K=1.8； （2） 屋面：基体为聚苯板，屋面传热系数为K=0.43。 （3） 外窗：空气层为14mm的热防护玻璃窗，冬季K=1.32，夏季K=1.3 （4） 内墙：轻集料混凝土框架填充墙，硬质聚氨酯板，K=0.42。 （5）本建筑为地上十二层、地下一层的高层建筑，每层高3.9米。 2.5能源与动力条件 （1） 动力：该建筑设有380V和220V电源。 （2） 能源：该建筑无热源，故此，应该采用相应的供热方式，才能切实满足冬季供热的实际需求。气源方面：由于在建筑的北侧，已经配备天然气管道，并且其低位热值大致为19000kJ/Nm3，完全满足供应量的基本需求。水源：该建筑北面有市政给排水管线，水源较充足，水质较硬。 （3） 冷热媒：热媒由市政热网供给，经过板式换热器后提供60℃的热水；冷媒大多表现为7℃的冷冻水，并且通过冷冻机房进行统一供给。 3 空调系统方案的确定与比较 3.1空调系统方案分析比较 3.1.1空气处理系统方案 （1） 基于能够承担室内热湿负荷程度的相关介质，进行细致分类： 全水系统：在该系统中，主要针对室内中存在的冷热负荷，进行相应的承担。当其承担热负荷的情况下，则会将热量源源不断的供给于室内；以此类推，当其承担冷负荷的情况下，则会将冷量源源不断的供给于室内。 全空气系统：在此系统中，主要利用空气，承担室内中存在的全部冷热负荷。 空气水系统：在此系统中，主要通过将空气与水，作为基础介质，来一致承担起为室内中存在的全部冷热负荷。 制冷剂系统：在此系统中，主要通过将制冷剂作为基础介质，针对室内环境下存在的空气，进行一系列的冷却，加热及其去湿工序。 （2） 根据作用于室内空气处理的多样化设备，所表现出的集中程度，进行细致分类，大致如下： 集中式系统：对于该系统而言，其主要将空气统一在机房内部，实现集中处理，其中，主要包含冷却处理、去湿处理、加热处理及其加湿处理等，然而，房间内部仅仅配备空气分配装置。 半集中式系统：对于该系统而言，其主要将作用于室内空气处理的多样化设备，适度分配于需要进行调节或者控制的房间内部环境中。与此同时，针对少数设备，通过冷冻水或热水的方式，进行集中处理。此过程的典型案例，即为风机盘管和新风系统之间的完美应用。 分散式系统：对于该系统而言，其主要将作用于室内热湿处理的多样化设备，全部分配在所有房间的内部。其中，主要涉及到单元式空调机组及其多联机等[6]。 3.1.2全空气系统方案 通常情况下，对于全空气系统而言，其基本作用在于利用空气，承担室内中存在的全部冷热负荷。首先，全空气空调系统，将会基于已经实现输送热湿处理的全部冷空气，向所需的房间中，提供一定数量的显热冷量及其相应的潜热冷量。实际上，无论是对于空气的冷却工序，还是去湿工序，都必须通过空调机房内部存在的空气处理机组进行实现，不会在房间内部，进行相关冷量的及时补充。然而，对于已经输送至房间的相关空气而言，将能基于空调机房内部或者是房间内部，进行自身的加热工序。 在当前时期，最为典型的全空气系统，基本涉及为3类。其中，主要包含定风量单风道空调系统及其相应的变风量空调系统，与此同时，包含定风量双风道空调系统[7]。在本次设计中，主要选择第一种，这是由于，该方式能够支持相对较大的送风量，并能实现充分换气。除此之外，该方式配备了回风风机，即使是在过渡季节，也能享受到全新风。然而，这种方式同样存在某些劣势，例如：其风道截面相对较大，将会占用有限的建筑空间；并且由于送风机功率通常表现为恒定，故此无法实现节能。 3.1.3风机盘管系统方案 风机盘管机组是目前应用较为广泛的一种空调形式，它具有的优点是各房间可独立调节室温，有利于节约能量；布置灵活，容易与装饰工程配合进行安装；不同房间彼此之间的空气均不会连通，并且不会占用较多的建筑空间。 然而，对于此种机组而言，其存在的诸多劣势，在于布置相对松散，难以实现集中管理与后期维护。如果在此机组中，并未配备合适的新风系统，则在冬季环境下，室内所表现出的相对湿度将会相对较低，无法满足全年的实际需求。与此同时，该机组无法对空气实现良好的过滤，只有高效的低噪声风机才能实现；此外，该机组涉及到的水系统相对复杂，极易发生漏水现象，并且在长期冷热交替的情况下，机组内部容易出现水垢，加大了清洗难度。由于在此次设计中，所设计的配电室及其机柜等部件，对于温度和湿度，并未提出过高的要求，所以采用了单独风机盘管不加新风的系统形式，节省了初投资。 3.2方案的确定 基于本建筑的实际情况，在此针对空调系统，进行明确划分，大致如下： （1）二层的大餐厅与包间采用风机盘管加新风系统。因为空