摘 要

本建筑为重庆市某综合大厦暖通空调设计，总建筑面积9200m²。地下一层，地上十二层，空调设计范围为地下一层至地上六层。一层到二层为商场，三层为餐厅，四层为办公室。地下一层为车库。

本设计负荷计算采用冷负荷系数法计算冷负荷，地上一二层采用全空气系统，三至六层的餐厅办公室采用风机盘管加新风系统。空调水系统采用闭式，异程，两管制，变流量，一次泵系统。本工程采用空气源热泵作为冷热源，选用两台海尔牌LSBLGRF630/B螺杆型风冷热泵机组，机房设置在屋顶。地下单独设置防排烟系统，电梯间设置加压送风系统防排烟。

关键词：全空气系统 风机盘管系统独立新风系统 加压送风

HVAC Design of a Complex Building in Chongqing

Abstract

This building is a HVAC design for a complex building in Chongqing, with a total floor area of 9200m2. The air conditioning design ranges from one floor underground to six floors above ground. From the first floor to the second floor, there are shopping malls, restaurants on the third floor and offices on the fourth floor. The underground floor is a garage.

In this design, the cooling load is calculated by the cooling load coefficient method. The whole air system is used on the first and second floors above ground, and the fan coil unit plus fresh air system is used in the restaurant offices on the third and sixth floors. Air conditioning water system adopts closed, off-road, two-pipe, variable flow, primary pump system. In this project, air source heat pump is used as cold and heat source. Two Haier LSBLGRF630/B screw air-cooled heat pump units are selected. The machine room is set on the roof. A smoke control and exhaust system is set up separately in the underground, and a pressurized air supply system is set up in the elevator room to prevent and exhaust smoke.

Key words: all-air fan-coil system independent fresh air system pressurized air supply

第一章 空调负荷计算 1

1.1 工程概况 1

1.1.1 围护结构参数 1

1.1.2 照明功率 1

1.1.3 电气设备使用功率 2

1.1.4 人员密度 2

1.1.5 空调使用时间 2

1.1.6 室外气象参数 3

1.1.7 空调室内设计参数 3

1.1.8 设计新风量 3

1.1.9人体的散热和散湿 3

1.2.5 照明负荷 4

1.2.6 设备负荷 4

1.3 室外的冷负荷的计算方法 5

1.3.1 通过外墙和楼板传热形成的逐时冷负荷 5

1.3.2 通过窗户传热形成的逐时冷负荷 5

1.3.3 窗户日射得热行程的冷负荷 5

1.3.4 商场冷负荷计算 6

1.3.5 一层商场冷负荷汇总 8

2.1 热负荷计算 9

2.2 湿负荷及热湿比计算 9

第二章 空调方案分析确定 11

2.1 风系统设计 11

2.1.1 空调系统的划分原则 11

2.1.2 方案比较 11

2.2 水系统设计 14

2.2.1 方案比较 14

2.3 本设计的系统划分与确定 15

第三章 空调送风量、冷量、水量计算及设备选型 17

3.1全空气系统送风量及冷量计算 17

3.2.1 风机盘管 新风系统送风量及冷量计算 18

3.2空调设备选型 20

3.2.1组合式空调机组选型 20

3.2.2 风机盘管选型 20

3.2.3 新风机组选型 21

第四章 气流组织计算 22

4.1散流器送风房间 22

4.1.1空调系统一商场 22

4.1.2 空调系统二餐厅（送新风） 23

4.2 侧送风房间 24

第五章 风管水力计算 26

5.1 风系统设计任务与方法 26

5.2 全空气系统风管水力计算 26

5.2.1 送风管水力计算 26

第六章 水系统水力计算 28

6.1 管材选择和连接 28

6.2 管径的确定 28

6.2.1 沿程阻力 29

6.2.2 局部阻力及局部阻力系数 30

6.3 冷凝水管路的设计计算 31

第七章 建筑通风和防排烟 33

7.1通风设计 33

7.1.1 通风管道设计方案 33

7.1.2通风管道水力计算 33

7.2 排烟设计 34

7.3防烟设计 35

7.4通风及防排烟设备选型 35

7.4.1 送风风机选型 35

7.4.2 排风风机选型 36

7.4.3 排烟风机选型 36

第八章 冷热源机房设备选择 37

8.1 热泵机组的选型 37

8.2 水力计算 37

8.2.1冷热水循环系统水力计算 37

8.2.2冷热水泵的选择 38

8.3膨胀水箱设计选择 39

第九章 消声减震与保温防腐 40

9.1 消声设计 40

9.2 减振设计 40

9.3 保温设计 40

9.4 防腐设计 41

第一章 空调负荷计算

1.1 工程概况

本综合楼系重庆市某单位兴建的一座多功能综合性民用建筑，地上12层，地下一层，建筑高度62m，建筑面积9200m²，地下室为车库，一二层为商场、商务中心、，三层为餐厅，四~十二层为办公室。

1.1.1 围护结构参数

根据《公共建筑节能设计规范》重庆市的气候分区为夏热冬冷地区。

本商场的围护结构材料的选取及其热工参数如下表：

表 1-1 围护结构材料及热工参数

1.1.2 照明功率

根据《公共建筑节能设计标准》、《实用供热空调设计手册》查得不同用途房间照明功率不同，具体如下所示：

表 1-2 照明功率

1.1.3 电气设备使用功率

根据《公共建筑节能设计标准》、《实用供热空调设计手册》查得不同用途房设备负荷不同，具体如下所示：

表 1-3 电气设备使用功率

1.1.4 人员密度

根据《公共建筑节能设计标准》、《实用供热空调设计手册》查得人员密度为不同，

具体如下所示：

表 1-4 人员密度

1.1.5 空调使用时间

使用时间具体如下所示：

表 1-5 空调使用时间

1.1.6 室外气象参数

1.夏季空调室外计算湿球温度：27.3℃

2.夏季空调室外计算干球温度：36.3℃

3.冬季空调室外计算干球温度：3.5℃

4.夏季通风室外计算干球温度：32.4℃

5.冬季通风室外计算干球温度：5.2℃

6.大气压力：冬季：99.36KPa ，夏季：97.31KPa

1.1.7 空调室内设计参数

在此次设计中，夏季室内温度为 26℃，相对湿度为 55%

1.1.8 设计新风量

根据《公共建筑节能设计标准》、《实用供热空调设计手册》查得具体如下：

表 1-6 设计新风量

1.1.9人体的散热和散湿

由《空气调节》P53 表 2-16 可知：

表 1-7 人体散热和散湿

1.2.5 照明负荷

由于没有给出装潢吊顶图，这里的灯选择日光灯（部分空间可以选择节能灯），以满足亮度要求，暗装整流器，对于照明的散热这里视为按稳态法计算。所以综合《实用供热空调设计手册第二版（下册）》表 20.8-1具体如下所示：

表 1-8 照明负荷

1.2.6 设备负荷

根据《实用供热空调设计手册第二版（下册）》表 20.9-4，设备负荷具体如下所示：

表 1-9 设备负荷

1.3 室外的冷负荷的计算方法

1.3.1 通过外墙和楼板传热形成的逐时冷负荷

（1-1）

式中，K——围护结构传热系数 W/(㎡·℃)；

F——围护结构计算面积，㎡；

——作用时刻下，围护结构的冷负荷计算温差，简称负荷温差，见《空气调节》（第四版）附录 2-10,附录 2-11；

τ——计算时间，h;

ε——围护结构表面受到周期为 24h谐性温度波作用，温度波传到内表面的时间延迟，h；

τ-ε——温度波的作用时间，即温度波作用于围护结构外表面的时间，h。

1.3.2 通过窗户传热形成的逐时冷负荷

窗户瞬变传导形成的冷负荷

（1-2）

式中， ——计算时刻的负荷温差，℃，见《空气调节》（第四版）附录 2-12

因传导热负荷只与温度有关，故按最热月的日较差分区，见《空气调节》（第四版）附录 2-12。窗户热容小，传热系数较大，故符合温差按日较差 0.5℃分档。

1.3.3 窗户日射得热行程的冷负荷

（1-3）

式中， ——窗的有效面积系数；单层钢窗 0.85，双层钢窗 0.75，单层木窗 0.75，双层木窗 0.7；

——地点修正系数，见《空气调节》（第四版）附录 2-13；

——计算时刻时，透过单位窗户面积的太阳总辐射热形成的冷负荷，简称负荷强度，W/㎡，见《空气调节》（第四版）附录 2-13.

1.3.4 商场冷负荷计算

1. 外围护结构冷负荷

（1）北外墙冷负荷

K=0.59 W/(m2·k)，β =0.2，衰减度ν =53.64，延迟时间 11h, 从查《空气调节》（第四版）附录 2-10 查得扰量作用时刻的重庆市北外墙负荷温差的逐时值，按上式算出北外墙的逐时冷负荷，结果表 1-3

表1-3 北外墙冷负荷

（2）西外墙冷负荷

K=0.59 W/(m2·k)，β =0.2，衰减度ν =53.64，延迟时间 11h，从查《空气调节》（第四版）附录 2-10 查得扰量作用时刻的杭州市西外墙负荷温差的逐时值，按上式算出西外墙的逐时冷负荷，结果见下表

表1-4 西外墙冷负荷

（3）北外窗日射得热冷负荷

由《空气调节》（第四版）附录 2-13 查得各计算时刻的负荷强度，该侧窗面积共 8.82㎡，窗的有效面积系数 Xg 按照双层 3mm 原普通玻璃（由《空气调节》（第四版）附录 2-7） 取 0.65，地点修正系数 1.06，窗户内遮阳系数 Cn 按照毛玻璃（由《空气调节》（第四 版）附录 2-8）选取 0.4，按式（1-1）·计算，结果见表 1-5

表1-5 北外窗日射得热冷负荷

2.室内热源散热形成的冷负荷

设备、照明和人体散热形成的冷负荷，在工程上可用下式(《空气调节》（第四版）P54)简化计算：

（1-4）

式中，Q——设备、照明额人体的得热，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刻， h；

——τ-T 时间的设备负荷强度系数（附录 2-14），照明负荷强度系数（附录 2-15）、人体负荷强度系数（附录 2-16）。

3.设备冷负荷

由通过围护结构传热的冷负荷计算，查《空气调节》（第四版）附录 2-14，设备投入使用后的小时数，连续使用时间 19-7=12，设备功率密度取 5W/m2，房间面积为 37.94 ㎡，故设备散热量为：189.7W。计算结果见表 1-11

表1-11 设备冷负荷

4.照明冷负荷

查《空气调节》（第四版）附录 2-15，设备投入使用的小时数，连续使用时间 19-7=12，房间面积为60.8㎡，同时使用系数为0.8，照明功率密度为11W/㎡，故照明的功率为535W。计算结果见表 1-12

表 1-10 照明冷负荷（W）

5.人体冷负荷

从《空气调节》（第四版）表 2-18，查得成年男子散热散湿量为：显热 61W/人，潜热 73W/人，散湿量 109g/(h·人)，查《空气调节》（第四版）附录 2-16，设备投入使用后的小时数，连续使用时间 19-7=12，人员密度取 0.25 人/㎡，群集系数取 0.89。计算结果如表 1-13

表 1-11 人体冷负荷（W）

1.3.5 一层商场冷负荷汇总

由计算可知，最大的冷负荷出现在15时，其值为102KW。

其余房间冷负荷计算参见附表一。 综合计算，该综合建筑总的冷负荷430kW。

2.1 热负荷计算

查《实用供热空调设计手册》可知不同类型房间的供暖面积热指标；

商场 70-80W/㎡，取75W/㎡；面积为3300㎡

办公室 60-80W/㎡，取 60W/㎡；面积为3300㎡

餐厅 115-140W/㎡，取 115W/㎡;面积为1700㎡

用下式估算整栋建筑的热负荷：

??，? = ??,? ∗?? (式 2.2-1)

??,? = 115×1700 60×3300 75×3300＝641000W=641（KW）

则整栋建筑的热负荷为641KW。

2.2 湿负荷及热湿比计算

人体散湿量可按下式计算

（2-6）

——人体散湿量（g/s）；

n——为空调房间人员总数；

n'——群集系数，百货商店取群集系数为 0.89，办公室取群集系数为 0.93；

W ——为成年男子的小时散湿量[g/(h·p)]，26℃时，极轻劳动成年男子的

小时散湿量为109[g/(h·p)],轻度劳动成年男子的小时散湿量为 184[g/(h·p)]。

表1-12 湿负荷及热湿比

第二章 空调方案分析确定

典型的空调系统应由空调冷热源、空气处理设备、空调风系统、空调水系统以及自动控制和调节装置组成。它能根据需要组成许多不同形式的系统。在工程上应考虑建筑的用途和性质、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许多方面的因素、选定合理的空调系统。空调系统可以按空气处理的设置分为集中系统、半集中系统、全分散系统；按负担室内负荷所用的介质种类可分为全空气系统、全水系统、空气-水系统、冷剂系统；按集中式空调系统处理的空气来源可分为封闭式系统、直流式系统、混合式系统。

2.1 风系统设计

2.1.1 空调系统的划分原则

（1）能保证室内要求的参数，即在设计条件下和运行条件下均能保证达到室内温度、相对湿度、净化等要求；

（2）初投资和运行费用相对便宜；

（3）尽量减少一个系统内的房间相互不利的影响；

（4）尽量减少管道长度及其重叠，以便于施工、管理和测试；

（5）系统应与建筑物分区一致；

（6）各房间或区的设计参数值和热湿比相接近污染物相同，可以划分成一个全空气系统。对于定风量单风道系统，还要求工作时间一致，负荷变化规律基本相同；

（7）一般民用建筑中的全空气系统不宜过大，否则风管难于布置；系统最好不要跨楼层设置，需要跨楼层设置时，出于防火目的的考量，楼层数量不应太大。

2.1.2 方案比较

表 2-1 全空气系统与空气-水系统方案比较表

表 2-2 集中式和风机盘管加新风系统比较

2.2 水系统设计

2.2.1 方案比较

表 2-3 各种水系统优缺点

2.3 本设计的系统划分与确定

建筑物的商场部分空间较大,设有专门的空调机房,在节能以及节省空间的考虑下选择全空气系统。建筑物餐厅和办公室部分空间较分散，人员集中程度大，负荷根据运行时间不一致，且各自有不同的要求，因而选用风机盘管加新风系统。其中新风单独处理，与之相比的新风经过回风箱处理的方案相比，减少了风机盘管中风机的风量，减少了噪声，当风机盘管不运行时新风继续送风，增加了室内空气品质。

表 2-4 空调系统划分及方式的选择

空调系统的划分

一层是以商场为主的购物中心，商场和门厅为高大空间，采用全空气系统，三四层餐厅，办公室部分采用风机盘管加新风系统。基于本建筑的特点、同时考虑到节能与管道内清洁等问题，因而采用了闭式系统，不与大气相接触，仅在系统最高点设置膨胀水箱，这样不仅使管路不易产生污垢和腐蚀，不需要克服系统静水压头，且水泵耗电较小。根据地理位置和建筑的特点只设一个水系统，由于设计建筑占地面积不大，且冷媒水都在同侧回供。因单式泵比较简单且建筑只需一个系统分区，所以采用了单式泵系统；因两管制方式简单且初投资少，且建筑地处重庆，无需同时供冷和供热，且无特殊温度要求，因而采用两管制系统。风机盘管供回水管上均设有调节阀，对应在制冷机房集水器和分水器之间设置压差调节阀，起旁通之效。依据负荷的变化灵活地调节。为防止管网因杂质和积垢而造成水路堵塞影响使用，在制冷机组、水泵回水口上加除垢器。综上，水系统采用闭式异程式双管制变水量单式泵系统。

第三章 空调送风量、冷量、水量计算及设备选型

3.1全空气系统送风量及冷量计算

1.一以商场为例，其一次回风处理过程的计算：

（1）h-d图的绘制过程图

图3-1 一次回风处理过程图

（2）送风量的计算

根据一层商场的冷负荷和湿负荷，确定其热湿比线ε

ε= Q/W= 102003.13×3600/56661=6480.8kJ/kg，过N点交φ=95%于点L，得到=40.7kJ/kg。由于室内设计温度为26℃，相对湿度为60%，则得到h_N=58.32 kJ/kg。

根据送风量，则可以得到一层商场的送风量：

G=102003.13/1000/（58.32-40.7）=5.79kg/s

同理可得到总的送风量：G=6.71kg/s=21378.25m³/h

（3）新风量和新风比的确定

以一层商场为例，其容纳人数为346人，新风指标为20 m³/h*人，则其新风量为： G=346×20=6920 m³/h=7819.6kg/h

同理一层总新风量为G=7070 m³/h=7989.1 kg/h

当一个空气调节风系统负担多个使用空间时，系统得新风量应按下式计算

Y=X/(1 X-Z)； （4-1）

Y=； （4-2）

X=； （4-3）

Z=； （4-4）

式中：Y——修正后得系统新风量在送风量中的比例；

——修正后的总新风量（m³/h）；

——总送风量，即系统中所有房间送风量之和（m³/h）；

X——未修正的系统新风量在送风量中的比例；

——系统中所有房间的新风量之和（m³/h）；

Z——需求最大的房间新风比；

——需求最大的房间的新风量（m³/h）；

——需求最大的房间的送风量（m³/h）。

则可得：X=7070/21378.25=0.33，Z=6920/18443=0.375，Y=0.33/（1 0.33-0.375）=0.35，

则修正后的总新风量为0.35×21378.25=7387.2 m³/h，新风比为0.35。

（4）确定新，回风混合状态点

根据系统新风百分比为35%，则可得h_C=0.35×（h_W-h_N） h_N=67.83kJ/kg

（5）系统需要的冷量

Q₀=G×（h_C-h_L）=6.71×（67.83-40.7）=182.04kW

（6）系统校核

门厅：热湿比线ε=15940.75kJ/kg

贵宾室：热湿比线ε=27233.31kJ/kg

餐饮门厅：热湿比线ε=7372.93kJ/kg

过L点作不同房间的热湿比线，由于室内设计温度波动范围为26±1℃，相对湿度为60±5%。经过校核，不同的热湿比线可以落入该室内允许参数范围内，因此可以实施该运行方式。

3.2.1 风机盘管 新风系统送风量及冷量计算

（一）风机盘管 新风机组系统方案分析

图3-2 风盘 新风系统处理过程图

1. 在h-d图上找出室内状态点N，室外状态点W；
2. 根据办公室1所算出的冷负荷和湿负荷，过N点作热湿比线ε，交φ=90%于点O，该点即为送风状态点；
3. 根据该房间的冷负荷和G=Q/h_N-h_O，确定该房间的送风量；
4. 过N点作等焓线交φ=90%于点L，将新风W处理到L点；
5. 根据前式算出房间新风量，再用总风量减去新风量得到风机盘管风量；
6. 根据新风百分比确定M点。

（2）送风量的确定

以三层中餐厅为例，根据中餐厅冷负荷和湿负荷，确定其热湿比线

ε= Q/W= 25204×3600/18063=5023.22kJ/kg，过N点交φ=90%于点O，得到h_O=43.5kJ/kg。

由于室内设计温度为26℃，相对湿度为60%，则得到h_N=58.32 kJ/kg。

根据送风量G=Q_冷负荷/（h_N-h_O），则可以得到中餐厅的送风量如下：

G=25204/1000/（58.32-43.5）=1.7kg/s

（3）新风量的计算

中餐厅的新风量：G=2880m³/h=0.9kg/s

则风机盘管的风量为G=1.7-0.9=0.8kg/s=2548.7m³/h

（4）风盘冷冻水量： = = 1.203 kg/s （式 4.2-3）

（5）新风机组风量与水量：

中餐厅新风量为 0.9kg/s（2880m³/h）

冷冻水量计算： m = = = 1.17kg/s (式 4.2-4)

（6）系统需要的冷量

Q₀=G_F*（h_N-h_M）=0.8*（58.32-18.6）=31.8kW=31800W

其他房间计算方法同上，计算结果见附表二。

3.2空调设备选型

3.2.1组合式空调机组选型

组合式空调机组选型见表3-1

表3-1全空气一次回风系统组合式空气调节机组选型表

3.2.2 风机盘管选型

风机盘管选型见表3-2

表3-2风机盘管选型表

3.2.3 新风机组选型

新风机组选型见表3-3

表3-3新风机组选型表

第四章 气流组织计算

4.1散流器送风房间

由参考文献[5]下册散流器送风设计计算，进行气流组织计算。

4.1.1空调系统一商场

商场高度5.8m,，送风量为 21378.3m³/h，其作用区域面积为 1100m²。

1.布置散流器

共布置 25个散流器，每个散流器承担 6m×6m 的送风区域。

2.初选散流器

选用颈部尺寸为 300×300 mm 方形片式散流器，喉部面积为 0.09 m²，则颈部风速，满足散流器颈部风速在 2～5m/s 内，散流器实际出风口面积约为颈部面积的 90%，即 =0.09×0.9=0.081 m²。散流器出口风速。

3. 求射流末端速度为 0.4m/s 的射程，即

(4-1)

式中： X——自散流器中心算起到射流外观原点的距离，对于多层锥面型为 0.07m；