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摘要
中央空调系统是一个复杂的系统，是由冷热源系统和空气调节系统组成。中央空调方式有多种多样，但主要有风机盘管加独立新风机组系统、定风量全空气系统、变风量系统。现今采用最多的是风机盘管加新风系统，这种系统灵活性很强，对于不同的建筑平面布置形式它都可以适应。
图书馆是现代社会中教育和学术研究的重要机构，是人类文化科学知识的宝库，也是传播现代文明和交流时代信息的重要场所。图书馆是一个安静、温馨、舒适的地方，其中央空调的设计需要满足噪音小、面积大、空气好和空气湿度适宜等要求。总的原则应符合“适用、经济和美观”。具体体现在：房间面积合适、空间关系协调、环境条件良好，且结构、构造和施工等要简单、合理而且方便。
本次设计是郑州市某小型民用图书馆的中央空调系统。此图书馆一共分为三层。每层的布置都不相同。每层的冷负荷及空气调节也不相同。根据图书馆的实际情况，本次设计采用风机盘管加新风系统。每层图书馆均装有新风及制冷机组。每层布置两台新风机，通过风管向各个独立的区域提供新风。
图书馆中央空调设计内容包括: 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；空调设备的选型；室内送风方式与气流组织形式的选定；风管系统水力计算；空调冷凝水处理；消声防振设计等内容。
关键词： 中央空调系统 图书馆 风机盘管 新风系统
Abstract
Central air conditioning system is a complex system that is composed of heating and cooling systems and air conditioning systems. Central air conditioning methods are varied, but there are separate fresh air fan coil unit system , constant air volume air system , variable air volume systems. Today, air fan coil systems is the most used that flexibility is very strong, it can accommodate for different forms of architectural layout
The library is an important educational and academic research institutions in modern society, which is a treasure trove of scientific knowledge of human culture , but also is an important place of spreading modern civilization and exchanging information era.The library is a quiet, warm, comfortable place, central air-conditioning design needs to meet the low noise, large area, good air and air humidity suitable requirements. The general principle should be consistent with "applicable, economic and aesthetic." Embodied in: Room size appropriate spatial relations coordination, good environmental conditions, and the structure, construction and construction, etc. It should be simple, reasonable and convenient.
This design is a small civilian central air conditioning system Library in Zhengzhou City. This total is divided into three libraries. Each arrangement are different. Each of the cooling load and air-conditioning is not the same. According to the actual situation of the library, this design uses air fan coil systems. Each library are equipped with new air and refrigeration units. Each arranged in two new fans, new wind pipe to each separate area by wind.
Central air-conditioning design library includes: air-conditioning cooling load calculation ; determine the division of air conditioning systems and system solutions ; choose cold source ; air-conditioning equipment selection ; indoor air supply and air distribution in the form of selected ; duct system hydraulic calculation ; air conditioning condensation water ; muffler vibration-proof design and so on.
Keywords : central air conditioning system library fan coil The new air system
目录
1绪论： 1
1.1空气调节的定义： 1
1.2空气调节的发展： 2
1.3中央空调的分类： 3
1.4图书馆场中央空调设计要求： 5
1.5图书馆中央空调系统方案的确定： 8
2.工程概况和设计参数 9
2.1工程概况 9
2.2建筑基本材料 10
2.3 设计内容、依据、参数 11
2. 3. 1 设计内容 11
2. 3. 2 设计依据 11
2. 3. 3 设计计算参数（郑州市） 11
2.3.4动力资料： 12
3.夏季冷负荷计算 13
3.1 冷负荷的构成因素 13
3.2 冷负荷计算公式 13
3.2.1 维护结构负荷 13
3.2.2 室内热源散热引起的冷负荷 15
3.2.3设备冷负荷 18
3.2.4 新风负荷 19
3.2.5 湿负荷 20
3.3冷负荷计算数据 20
3.3.1 计算结果 20
3.3.2空气处理方案的确定 24
3.4 空气加湿方案的确定 26
3.5 制冷系统负荷的确定 26
4.空调设备的选型计算 27
4.1 风机盘管送风量选型计算 27
4.2 新风机组选型计算 29
5 空调水系统 30
5.1常用空调冷水系统的形式 30
5.2水系统方案的确定 31
5.3空调水系统的布置 32
5.3.1冷冻水设计 32
5.3.2基本公式 32
6空调风系统 34
6.1气流组织的基本要求 34
6.2气流组织的方式及其设计计算 37
6.2.1房间送风量的确定： 37
6.2.2以下为散流器平送风的气流组织设计步骤： 37
6.3 风管水力计算 38
6.3.1 风管的设计 38
6.3.2 计算公式 39
6.3.3风管的设计内容： 39
7冷系统的确定及选型 42
7.1方案确定及可行性 42
7.1.1系统方案 42
7.1.2方案的可行性 42
7.2 机组的选型 42
7.2.1选型方法 42
7.2.2选型步骤 42
8 循环水泵及冷却塔选型 44
8.1水泵计算及选型 44
8.1.1冷冻水泵扬程 44
8.2冷却水泵选型 44
冷却水泵选型结果见表8.1： 44
8.3水泵配管 45
8.4 膨胀水箱的选型 45
8.4.1膨胀水量的计算 45
8.4.2系统补给水量的计算 46
8.4.3膨胀水箱的选型 46
9 管道的保温及防腐设计 48
9.1风管的保温及防腐 48
9.1.1保温目的 48
9.1.2保温材料的选择 48
9.1.3保温层厚度的选择 48
9.2水管的保温及防腐 48
10 消声减震设计 49
10.1 消声设计 49
10.2 减振设计 49
总结 51
致谢 52
参考文献 53
1绪论：
1.1空气调节的定义：
空气调节又称空气调理，简称空调。用人为的方法处理室内空气的温度、湿度、洁净度和气流速度的技术。可使某些场所获得具有一定温度和一定湿度的空气，以满足使用者及生产过程的要求和改善劳动卫生和室内气候条件。空调可以实现对空气温度、湿度、流动速度及清洁度进行人工调节，以满足人们工作、生活和工艺生产过程的要求。现代技术优势还要求对空气的成分、压力、气味及噪声等进行调节和控制。采用技术手段创造并满足一定要求的空气环境，是空气调节的任务。
一定空间内的空气环境一般要受到两方面的干扰：一是来自空间内部生产过程、设备及人体等所产生的热、湿和其它有害物的干扰；二是来自空间外部气候变化、太阳辐射及外部空气中的有害物的干扰。这些干扰因素有些是稳定的，有些是不稳定，有些随季节变化。在保证内部空气环境的有关参数（温度、湿度、流动速度及清洁度）处于有限的变化范围内时，有的干扰因素在一定条件下会成为有利因素，如太阳辐射在冬季一般是有利的；而对于内部环境造成不利影响的热湿及其它有害物的等干扰因素就需要采用技术手段来消除它们的影响。所谓的技术手段主要是：采用换气的方法保证内部环境的空气新鲜；采用热、湿交换的方法保证内部环境的温、湿度，以及采用净化的方法保证空气的清洁度。因此，一定空间的空气调节，一般不是指封闭空间的空气再造过程，而是置换、热质交换和净化过程。
空气调节主要涉及以下内容：内部空间内、外干扰量的计算；空气调节的方式和方法；空气的各种处理方法（加热、加湿、冷却、干燥及净化等）；空气的输送与分配及在干扰量变化时的运行调节等。在工程上，将只实现内部环境空气温度的调节技术称为供暖或降温，将为保持工业环境有害物浓度在一定卫生要求范围内的技术称为工业通风。供暖、降温及工业通风都是调节内部空气环境的技术手段，只是在调节的要求上和调节空气环境参数的全面性方面与空气调节不同。因此，可以说空气调节是供暖和通风技术的发展。此外，空气调节所需的冷热源是为空气调节的温湿度服务的，可能是人工的，也可能是自然的。
1.2空气调节的发展：
在超过一千年前，波斯已发明一种古式的空气调节系统，利用装置于屋顶的风杆，以外面的自然风穿过凉水并吹入室内，令室内的人感到凉快。
现代意义上的采暖通风空调技术的起源在西方。19世纪，英国科学家及发明家麦可·法拉第（Michael Faraday），发现压缩及液化某种气体可以将空气冷冻，此现象出现在液化氨气蒸发时，当时其意念仍流于理论化。
1842年，佛罗里达州医生约翰·哥里（John Gorrie）以压所落成的新大楼设有中央空调。一名新泽西州Hoboken的工程师Alfred Wolff协助设计此崭新的空气调节系统，并把技术由纺织厂迁移至商业大厦，他被认为是令工作环境变得凉快的先驱之一。
1902年后期，首个现代化，电力推动的空气调节系统由韦利士·夏维兰·加利亚（1876年-1950年）发明。其设计与Wolff的设计分别在于并非只控制气温，亦控制空气的湿度以提高纽约布克林一间印刷厂的制作过程质素。此技术提供了低热度及湿度的环境，令纸张面积及油墨的排列更准确。其后，加利亚的技术开始用于在工作间以提升生产效率，开利工程公司亦在1915年成立以应付激增的需求。在逐渐发展下，空气调节开始用于提升在家居及汽车的舒适度。住宅空调系统的销量到1950年代才真正起飞。建于1906年，位于北爱尔兰贝尔法斯特的皇家维多利亚医院，在建筑工程学上具有特别意义，被称为世界首座设有空气调节的大厦。
1906年，美国北卡罗莱纳州夏洛特的Stuart W. Cramer正找寻方法增加其南方纺织厂的空气湿度。Cramer把技术命名为空气调节，并在同年将其用于专利申请中，作为水调节（water conditioning）的代替品。水调节当时是一个著名的程序，令纺织品的生产较容易。他把水汽与通风系统结合以“调节”及转变工厂里的空气，控制纺织厂中极重要的空气湿度。韦利士·加利亚使用此名称，并把它放进其1907年创办的公司名称：“美国加利亚空气调节公司” （今开利公司）。
20世纪80—90年代是空调技术发展最快的时期。这时期是我国经济转轨时期，而空调也从原来主要服务对象工业转向民用。从南到北的星级宾馆都装有空调，最差的也装有分体式或窗式空调器。商场、娱乐场所、餐饮店、体育馆、高档办公楼中安装空调已经很普遍了，而空调也普遍进入了家庭。
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、VAV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。
1.3中央空调的分类：
随着工业工艺质量的严格要求和人们对生活、工作环境舒适性要求的不断提高，国内对中央空调的需求量也将稳定增长。目前中央空调除在原有工业领域和商用领域外，已开始运用于住宅小区，实现集中供热供冷。
中央空调方式有多种多样，但主要有风机盘管加独立新风机组系统、定风量全空气系统、变风量系统。
全空气系统是完全由空气来承担房间的冷热负荷的系统,适合与较大空间内的集中空调系统。大多数商场、剧场、会展中心、写字楼以及宾馆酒店大堂采用全空气系统，其特点是房间回风与部分室外新鲜空气混合，经冷却、除湿后，通过送风道送至各房间；它可以是多房间共用一个空调系统或某大空间专用一个空调系统，涉及多房间或人群间的交叉问题。因此，如无特殊情况，应采用全新风方式运行。
单风机系统
1当空调机组为单风机时(只有送风机)，应封闭空调机组的回风口，保证空调机组按全新风方式运行；
2尽可能增大新风量，以保证需要，如果室温达不到要求，可采用加大冷冻水循环量、降低供水温度等措施，改善空调效果；
3空调运行时，应合理开窗，保证室内空气的排出，如果不可能开窗，应在外墙(窗)的适当位置设置相应风量的排风扇，或启用排烟风机。
双风机系统
当空调机组为双风机时(有一台送风机和一台回风机)，应关闭空调回风机至送风通道的混风阀，保证系统按全新风方式运行； 将新风阀和排风阀开至最大，保证最大换气量； 注意新风采气口应远离排风口，避免新风与排风交叉短路。 变风量(VAV)系统采用全新风定风量模式运行，以保证房间各部位的新风量；保证室内(特别是内区部位)的排风量。
现今采用最多的是风机盘管加新风系统，这种系统灵活性很强，对于不同的建筑平面布置形式它都可以适应。特别是当建筑层高较低、结构梁下的净空间高度较小的时候它也比其他空调方式容易适应。在温度控制方面，分散布置的风机盘管有利于不同朝向的办公室空间就地控制，从而使不同负荷房间的温度基本平衡。在寒冷与严寒地区的办公周边区，沿外围结构的地面上设置的立式风机盘管组在冬季运行时可以象散热器那样阻挡外围护结构内表面的下降冷气流。而且其购置容易，价格不高，所以容易被单位接受。然而，在工程的实际运行中也发现了不少缺点：首先，它不利于节能，这种方式的送风量即新风是按办公空间的设计人数乘以每人最小新风量确定的。相对于全空气方式来说往往仅为后者的1/5—1/6。从空调降温的需求出发，在夏季通过人工制冷而给空调房间送冷风，在舒适空调设计中，该空调送风温度一般比室内设计温度低7--14℃。在春秋季节，甚至在冬出及冬末往往有一段相当多天数或数小时的时间室外空气温度等于或低于为达到设计室温所需的空调送风温度。另一缺点是冷冻水管和冷凝水管在办公区的吊顶内“满天飞”，而且风机盘管机组的空气过滤器和微电机等的维护工作需要在办公区内进行。冷冻水管、凝水管及风机盘管机组的滴水盘常常是导致吊顶出现水迹的根源，而且这种现象很难避免。机组的空气过滤器和微电机都是需要定期清洗或检修的部件，所以每隔一段时间维修工人要进入办公区打开吊顶维护。这些检修、维修工作不仅对办公区有干扰，而且对很多公司来说它有可能成为商业泄密的途径。还有随着工作人员对空气品质要求的提高，其新风量已不能满足要求等等。
1.4图书馆场中央空调设计要求：
由于图书馆是公共场所，现代化图书馆中，除图书资料以外，还有大量的非书本资料，诸如光盘、软盘、磁带，它们共同构成图书馆的馆藏，统称文献资料。妥善保存这些文献资料，必须突破传统的观念，从仅着眼于对图书资料保存条件的研究深入到对非书资料保存条件的研究，对文献资料防护增添了新的内容。例如记录信息的磁带，如周围有较强的电磁场时，记录的信息会遭到破坏甚至全部丢失；光盘，胶片等保存中如带有静电，载体易吸附灰尘，损失载体，严重影响播放质量。因此，这一节中增加了“防磁，防静电”的要求。防护的对象不同，要求也不同，设计中必须区别对待，采取切实可行的防护措施。根据图书馆的特殊要求，在防护上面应应有相应的规范。具体防护内容应包括以下方面：
1、温度、湿度要求
单就有利于书刊资料保护而言，基本书库在不设空调的情况下，温湿度以低些为好，但要适度，否则有使纸张水分冻结而易受损的可能。另外还考虑到工作人员和读者（开架时）身体健康的承受能力和建筑处理的可能性等因素，因此确定温度下限为5℃。高温（库房温度在30〔以上〕对图书的危害尤为严重。其主要表现为：温度过高，会使纸张中原有的水分迅速蒸发而干燥发脆，抗折性和其它机械强度降低，加速纸张老化。因此温度上限宜为30℃，相对湿度在40％～65％之间。超越上述限定时，应通过热工计算首先考虑采取建筑隔热、保温措施，其次再以空调设备手段进行解决。书库内标准温湿度的制定主要依据是：要有利于文献资料保存的耐久性，不利于有害生物（包括图书害虫、书库霉菌和家鼠）的生长和繁殖。
2、防水、防潮
对任何书库来讲，围护结构内表面都不允许出现结露现象。在室内外温差很大地区，书库围护结构应采取有效的保温和隔潮措施。
为了使书库周围排水通畅，库内无渗水、漏水现象发生，一般可在书库周围设一定宽度的散水坡和排水沟。雨水可由此被引到远离库房的地方去，从而避免书库进水。更应避免给排水管道从书库地面以下通过，防止因管道渗漏造成后患。底层书库采用填实地面铺设防潮层的具体做法很多。如在三合土夯实垫层上做水泥砂浆找平，铺设沥青油毡防水层再做钢筋混凝土现浇地面等，可根据地下水位的高低来考虑。采用架空地面防潮效果更为可靠，这是由于基层和库房地面之间隔开一定的空间，使潮气和地下水不能直接通过地面层渗入库内，从而取得较好的防潮效果。
书库屋面一般都较高，宜采取有组织排水，但不应采取内落水做法，更不得采用暗管敷设。为了防止墙身受到雨淋和浸水，落水管也应采用塑料或金属等防锈蚀材料制作的管材。
有些设计，往往在多（高）层建筑物的顶层或屋面上设置给水设施（如高位水箱、水柜等），如果这类水箱间正好位于书库之上或有给排水管道穿过书库，都是不能容许的。
3、防尘、防污染
图书馆的庭园绿化对环境保护有积极的作用。绿色植物特别是树木，对烟灰、粉尘有明显的阻挡、过滤和吸附作用。经有关单位测定，工业区绿化得好，会使空气的降尘量降低23％～52％；飘尘量降低37％～60％。
各种植物吸尘能力有所差异。一般来说，针叶树比阔叶树、落叶树比常绿阔叶树的吸尘能力要强些。其中吸尘能力较强的树种主要有刺槐、榆树、木槿、广玉兰、重阳木、女贞、大叶黄杨、楝树、构树、三角枫、桑树、夹竹桃等（以上各种树木叶片单位面积上的吸尘量均在5g/m2以上）。
此外矮小花卉和草坪的吸尘能力也较强。因此在这种意义上说绿色植物是大气的天然净化器和过滤器。
书库防尘主要包括防止库外灰尘的进入和避免库内围护结构（主要是地面）起尘。因此，除了要求库房门窗有良好的密闭性能外，严寒及多风砂地区应设缓冲门（门斗）。设计时缓冲门与人口在平面上应保持垂直关系。
为了使库房地面不易起尘，一般可采用水磨石地面或普通水泥地面上涂刷过氯乙烯等涂料。条件允许时特藏书库地面可铺设毡材或地毯。但采取水磨石地面或涂料饰面往往又和防潮有矛盾。设计时应根据当地条件，综合考虑各方面的利弊，选用合适的材料或分层处理。
防尘总的指标要求书库内空气飘尘量应在0.15mg／m2以下（标准浓度）。
4、防日光和紫外线照射
利用透光材料的扩散和折射性能，如采用凹凸玻璃、毛玻璃、棱镜玻璃或空心玻璃砖等使直射阳光扩散，不仅可减弱阳光对图书资料的直接危害作用，而且可消除室内的眩光。另外，利用遮阳构件、遮阳百页、遮阳格片或窗帘进行调光、遮光，使用方便，操作也较灵活。
过滤紫外线的装置核心是紫外线吸收剂。其化学成分，主要有邻-羟基苯基苯并三唑类，邻-羟基二苯甲酮类，水杨酸酯类几种。使用方法通常可将它们掺入到合成的树脂中，压制成透明的紫外线滤光片（器），安装在日光灯灯具上。
在美国，有些图书馆为了保护图书免遭紫外线的危害，采取在日光灯固定装置上安装紫外线滤光器的办法，已取得一定效果。
5、防磁、防静电
磁带上的磁性层（即磁信号的运载体）是硬磁性体，硬磁性体一旦磁化，它将保留有较大的剩磁（即磁感应强度）。也就是硬磁性体离开磁场后，它的内部存贮了磁能，可以长久保留住记录的信息。而当磁带被外界电器设备所形成的足够强的磁场磁化后，也将被永久保留磁感应强度（磁带上即保留已录信息的磁信号），另外还有外界干扰的磁信号，磁带的播放或读取时两种信号都起作用，严重的影响播放或读取质量。而当外磁场强度达到一定强度时（磁场强度使磁带上各点的磁感应强度达到饱和值），磁带上记录的信息信号有被消掉的危险。变压器、电动机、无线电装置及其它电器设备形成的磁场有可能对磁带库中的磁带产生影响，解决的办法是两者保持一定的距离，或采取屏蔽措施。
有些非书资料库采用未做防静电处理的塑料地毡或化纤地毯地面，在人员活动中易产生静电。当非书资料的缩微胶片、磁带、唱片、光盘带有静电后，极易吸附尘土，将造成信号的失落、失真、杂波干扰等，造成磁带、唱片、光盘的划伤和播放机器的损坏；如带有静电的磁带在磁头附近放电会造成放电杂波，在图像上表现为极不规律的白点状干扰，当静电较强时会使磁带与磁鼓吸附在一起，而影响正常走带。
注：本要求来源于《图书馆建筑设计规范》。
1.5图书馆中央空调系统方案的确定：
根据以上空调系统比较，及建筑物要求，本设计采用风机盘管。由于建筑本身的要求及空调各系统的特点，本设计除副楼外的各层均采用风机盘管加新风机组系统。选用风机盘管系统具有以下优点：
（1）布置灵活性大，节能效果好，各房间能根据室内负荷情况单独调节温湿度，房间不使用时可以关掉机组，不影响其他房间的使用；
（2）各空调房间互不相通，不会相互污染；
（3）节省运行费用，运行费用与单风道系统相比约低20%~30%，比诱导器低10%~20%，而综合投资费用大体相同，甚至略低；
（4）可以承担80%的室内负荷，与全空气系统相比可节省空间；
（5）只需要新风机房，机房面积小，风机盘管可以安装在空调房间内；
（6）机组定型化、规格化、易于选择安装，安装投产较快；
（7）使用寿命长。
每层均设一台新风机组，房间噪声太大，舒适性就会下降，为了降低噪声，新风机房内设置消声器、消声静压箱，水系统采用闭式系统，屋顶设置膨胀水箱和冷却塔，地下室设冷水机组，冷冻水泵两台，冷却水泵两台。为了降低能源损耗，冷却水和冷冻水管道均做保温。
2.工程概况和设计参数
2.1工程概况
郑州某民用图书馆，本图书馆主体建筑采用砖墙02-370结构，分为三层，总高度为12m，总建筑面积约为972 m2。建筑的使用功能为：一层为闭架书库、阅览室、大厅和检索区、二层为电子阅览室，开架书库、三层为阅览室、开架书库、办公室、会议室、储藏室和馆长及馆长休息室。郑州市处于亚热带向暖温带的过渡地带，属典型的季风大陆半湿润气候，四季分明，阳光充足，雨量充沛。
表2-1 各参数
参数 围护结构夏季传热系数(W/(㎡·K)) 围护结构冬季传热系数(W/(㎡·K)) 围护结构延迟(h) 围护结构衰减
外墙 砖墙02-370 1.49 1.51 12.8 0.15
外窗 单层塑钢窗 4.7 4.94 0.3 1
内门 木(塑料)框单层实体门 3.35 3.35 0.5 0.99
内墙 砖墙(003003) 2.38 2.38 5.4 0.56
楼板 楼面-2 0.65 0.65 11.2 0.22
内窗 3mm单外窗 2.58 2.58 0.5 1
2.2建筑基本材料
（1） 外墙体： 根据建筑条件图，按II型墙计算,如图1所示：
图1.1 外墙结构示意图
资料来源：陆亚峻主编.《暖通空调》.中国建筑工业出版社，2002年6月第一版
1.水泥沙浆；
2.砖墙，δ=370 mm；
3.白灰粉刷。属于Ⅱ型，传热系数K=1.50W/（㎡.K）。
（2）内墙体： δ=240mm红砖抹灰
（3）屋面： 根据建筑条件图，为Ⅱ型，其结构如图所示：
图1.2 屋面结构示意图
资料来源：陆亚峻主编.《暖通空调》.中国建筑工业出版社，2002年6月第一版。
传热系数：2.38
（4）地面： 采用大理石铺地（非保温地面）
（5）门窗： 窗玻璃采用3mm厚单层塑钢化玻璃，无外遮阳，客房内遮阳类型为白布帘。窗宽3m，高1.8m。
（6）层高： 4 m
（7）在图书馆内的总小时数为14小时，（8:00-22:00）；
（8）室内压力稍高于室外压力；
（9）室内照明：荧光灯明装，200W，开灯时间根据房间具体位置定；
（10）空调设计运行时间14个小时。
2.3 设计内容、依据、参数
2. 3. 1 设计内容
本设计是对图书馆的中央空调设计。
2. 3. 2 设计依据
《采暖通风与空气调节设计规范》 GB50019-2003
《建筑设计防火规范》 GBJ16-87（2001年版）
2. 3. 3 设计计算参数（郑州市）
（一） 表2-2室外空气计算参数
基本参数 省份 城市 经度(°E) 纬度(°N)
中国 河南省 郑 州 113.65 34.72
夏季参数 夏季大气压(Pa) 夏季室外空调计算日平均温度(℃) 夏季室外空调计算干球温度(℃) 夏季国家室外空调计算湿球温度(℃) 大气透明度等级 大气透明度等级
98910 30.1 35 27.5 2.2 5
（二）室内空气计算参数
（1）以下为选择室内空气计算参数的主要原因：
① 建筑房间的使用功能对空气舒适性的要求。
② 地区的冷热源情况，节能要求和经济条件等因素。
（2）本工程的室内计算参数如下： 夏季 261℃；
(三）其他
新风量=30m³/h人；
室内空气压力比室外大气压稍大。
2.3.4动力资料：
1. 冷源：冷水机组进水温度7℃,回水温度12℃,温差=5℃
2. 水源： 城市自来水。
3. 电源：220/380v交流电
3.夏季冷负荷计算
3.1 冷负荷的构成因素
（1）外墙、屋面的温差传热引起的冷负荷
（2）外窗的温差传热引起的冷负荷
（3）外窗的太阳辐射引起的冷负荷
（4）内围护结构房屋间的温差传热的冷负荷
（5）人体散热的冷负荷
（6）照明散热的冷负荷
（7）设备散热的冷负荷
（8）散湿形成的潜热冷负荷
（9）空气渗透带入室内的冷负荷（如能保证室内正压可不计算）
3.2 冷负荷计算公式
在本设计中，采用冷负荷系数法进行计算。运用冷负荷计算法时，为了简化，把用b、d（围护结构的Z传递函数的系数）计算的传导得热和V、W（房间的Z传递函数的系数）计算的相应负荷合并在一起，用冷负荷温度直接从外扰来计算负荷。而冷负荷温度可以根据某地的标准气象、室内设计参数，不同的建筑结构等典型事件事先计算成表格查用。对日射得热等采用与负荷强度意义类似的冷负荷系数来简化计算
3.2.1 维护结构负荷
（一） 外墙瞬变传热引起的冷负荷
本设计墙体属《暖通空调》中的Ⅱ型，外墙传热系数为K=1.5W/㎡℃.由表3-3（外墙冷负荷计算温度t1表）查的不同朝向的t1值,并由表3-4（地点修正值）查得天津的地点修正值，得到修正后的温度t1。按各朝向外墙面积计算出外墙逐时冷负荷见表2.1。
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（3-1）计算：
(3-1)式中：
--外墙和屋面瞬变传热引起的逐时冷负荷，；
--外墙和屋面的面积，；
--外墙和屋面的传热系数，，可根据外墙的不同构造，由《暖通空调》附录2-2和《暖通空调》附录2-3中查取；
--室内计算温度，℃；
--外墙和屋面冷负荷计算温度的逐时值，℃，根据外墙的屋面的不同类型分别在《暖空空调》附录2-4和《暖通空调》附录2-5中查取。
注：《暖通空调》的附录2-4和附录2-5中给出的各种维护结构的负荷温度值都是以北京地区温度参数为依据计算得出的，因此，对于不同的地区设计地点，应对值进行修正，即应为。天津修正值可由《暖通空调》附录2-6查得。
（二）屋面冷负荷
本设计中屋面类型属《暖通空调》II型结构，传热系数K=0.48 W/㎡℃.由屋面冷负荷计算温度查得II型的逐时值，再由表2-5查得天津的地点修正值，两者相加即为屋面冷负荷计算温度。公式同（3-1）。
（三）外玻璃窗瞬变传热引起的冷负荷
在室内外温差作用下，通过外玻璃窗瞬时变化传热引起的冷负荷可按下式计算：
(3-5)
式中：
--外玻璃窗瞬变传热引起的冷负荷，；
--外玻璃窗传热系数，可由《暖通空调》的附录2-7和附录2-8中查得；
--窗口面积，；
--外玻璃窗的冷负荷温度的逐时值，℃，可由《暖通空调》附录2-10中查得。
注：
值要根据窗框等情况的不同加以修正，修正值可以从《暖通空调》附录2-9中查得。
对《暖通空调》附录2-10中的值要进行地点修正，修正值可从《暖通空调》附录2-11查得。对于郑州地区=1.
因此，公式相应变为：
(3-6)
（四） 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：
(3-7)
式中：
--窗口面积，；
--有效面积系数----《暖通空调》2-15；
--窗玻璃冷负荷系数，无因次，------《暖通空调》附录2-16至附录2-19。
注：值按南北区的划分而不同。其标准为：建筑地点在北纬27°13′以南的地区为南区，在北纬27°13′以北的地区为北区。
3.2.2 室内热源散热引起的冷负荷
室内热源散热主要由室内设备散热，照明散热及人体散热三部分组成。室内热源散热包括潜热和显热两部分。潜热散热作为瞬时冷负荷，显热散热中，以对流形式的散热量成为瞬时冷负荷，而辐射散热量则先被维护结构表面吸收，而后缓慢的逐渐散出，形成滞后的冷负荷。因此，必须采用相应的冷负荷系数。
（一） 照明散热形成的冷负荷
当电压一定时，室内照明散热量是不随时间变化的稳定散热量，但是照明散热方式仍以对流与辐射两种方式进行散热，因此，照明散热形式的冷负荷计算仍采用相应的冷负荷系数。
根据照明灯具的类型和安装方式不同，其冷负荷计算式分别为
白炽灯 (3-8)
荧光灯 (3-9)
式中：
--灯具散热形成的冷负荷，；
--照明灯具所需功率，；
--镇流器消耗功率系数，当照明荧光灯的镇流器装在空调房间内时，取；当暗装荧光灯镇流器装设在顶棚内时，可取；
--灯罩隔热系数，当荧光灯罩上穿有小孔（下部为玻璃板），可利用自然通风散热与顶棚内时，取0.5～0.6；而荧光灯罩无通风孔者0.6～0.8；
--照明散热冷负荷系数，可由《暖通空调》附录2-22查得。
（二）人体散热形成的冷负荷
人体散热与性别，年龄，衣着，劳动强度及周围环境条件（温，湿度等）等多种因素有关。人体散发的潜热量和对流热直接形成瞬时冷负荷，而辐射散发的热量将会形成滞后冷负荷。因此，应采用相应的冷负荷系数进行计算。
人体显热散热引起的冷负荷计算式为：
(3-10)
式中：
--人体显热散热形成的冷负荷，；
--不同室温和劳动性质成年男子显热散热量，；
--室内全部人数；
--群集系数，见表2-4；
--人体显热散热冷负荷系数。
表3.1某些空调建筑物内的群集系数
工作
场所 影剧院 百货
商店 旅馆 体育馆 图书馆 工厂轻劳动 银行 工厂重劳动
群集系数φ 0.89 0.89 0.93 0.92 0.96 0.90 1.0 1.0
资料来源: 陆亚俊、马最良、邹平华.暖通空调[M].北京: 中国建筑工业出版社，2002年6月
人体潜热散热引起的冷负荷计算式为：
(3-11)
式中：
--人体潜热形成的冷负荷，；
--不同室温和劳动性质成年男子潜热散热量，；
n，--同式3-10。
3.2.3设备冷负荷
根据文献[1]可知设备显热形成的冷负荷，热设备及热表面散热形成的计算时刻冷负荷Q，(1) 设备散热形成的冷负荷
计算式为：
（3-12）
式中：
Qs——设备和用具的实际显热散热量
CLQ——设备和用具显热散热冷负荷系数
电动设备散热量的计算方法如下：
（1）电动机和工艺设备均在空调房间内的散发量
（3-13）
（2）只有电动机在空调房间内的散热量
（3-14）
（3）只有工艺设备在空调房间内的散热量
（3-15）
式中：
N—设备的总安装功率，kW；
η—电动机的效率；
—同时使用系数，一般可取0.5-1.0；
—利用系数，一般可取0.7-0.9；
a—输入功率系数；
—小时平均实耗功率与设计最大功率之比，一般可取0.5-0.8左右。
电热设备散热可按下式计算：
=1000N (3-16)
式中 ：
—考虑排风带走热量的系数，一般取0.5，其他系数意义同前。
电子设备散热可按下式计算：
(3-17)
的值根据使用情况而定，对于已给出实测的实耗功率值的电子计算机可以取1.0，一般仪表取0.5～0.9
当办公设备的类型和数量无法确定，故可根据《暖通空调设计规范》表3—13给出的单位面积散热指标估算空调区的办公设备散热量。此时空调区办公设备的散热量
(3-18)
式中 ：
F—空调区面积（m2）；
—办公设备单位面积平均散热指标（W/m2），见《暖通空调设计规范》表3—13设备散热冷负荷办公室内按每人一台电脑，每台电脑的散热量为100W。
3.2.4 新风负荷
室外的新鲜空气量是否充足是保障室内空气品质好坏的的关键。因此，空调系统中输入室外的新鲜空气（简称新风）是非常必要的。由于夏季室外空气的焓值和气温比室内的空气焓值和气温高，空调系统夏季为处理新风势必要消耗冷量。
夏季，空调新风冷负荷按下式计算：
(3-19)
式中：
--夏季新风负荷，；
--新风量,；
--室外空气的焓值，；
--室内空气的焓值，；
3.2.5 湿负荷
湿负荷是指空调房间的湿源向室内的散湿量，也就是为维持室内含湿量恒定需从房间出去的湿量。
人体散湿量可按下式计算：
(3-20)
式中：
Mw --人体散湿量，kg/s；
φ--群集系数，本银行大楼群集系数为1.0；
g--成年男子的小时散热量，g/h；26℃时，极轻劳动成年男子的小时散热量为109 g/h。
n, η—同式（3-10）
3.3冷负荷计算数据
3.3.1 计算结果
在本次计算中使用了鸿业软件进行计算，鸿业暖通空调负荷计算软件HY-LOAD，是计算空调逐时冷负荷、空调热负荷、采暖热负荷的软件。HY-LOAD软件主要包含下列功能：
1 空调冷负荷计算采用谐波反应法，可计算任意地点、任意朝向、任意围护结构的逐时冷负荷。
2 冷热工程数据共享，同一计算工程，数据一次录入，还可以同时计算空调热负荷、采暖热负荷。
3 按照《防空地下室设计规范》的要求，新增地下室的负荷计算核心。
4 CAD智能建模数据提取高效的建筑模型提取功能，能识别常用的建筑专业软件生成的建筑图纸。能够一次框选建筑平面图，自动识别和生成房间，其中包括房间面积、各个围护结构的方位和尺寸信息。
5批量修改等数据编辑工具，能同时修改多个房间一个或多个设计参数。例如可以一次把所有房间的围护结构类型改为另外一种形式。另外房间复制、镜像等功能，保证用户快速录入数据。
6生成Word／Excel计算书丰富的输出设置内容，满足计算书个性化要求。详细的计算书便于检查校核；简介计算书便于打印审批。软件可同时生成负荷逐时变化曲线。
7丰富的数据库，软件内含全国各地气象参数数据库；《公共建筑节能设计标准》设计参数数据库；空调设计手册、技术措施、节能标准中全部围护结构数据库。数据库开放扩充。
满足建筑节能设计规范满足节能设计规范要求，可以对新型材质和新型围护结构的做法进行扩充，节能报告书中能够生成详尽的规定性指标检查结果，以及窗墙比和体形系数的计算结果。
使用 HY-LOAD软件，可以提供快速准确、符合规范的负荷计算，提高设计质量和效率。可简可繁的Word/Excel计算书，便于保存文档、项目审查。
表3-2图书馆个房间负荷统计：
参数 面积(㎡) 夏季总冷负荷最大时刻(含新风/全热)(h) 夏季室内冷负荷最大时刻(全热)(h) 夏季总冷负荷(含新风/全热)(W) 夏季室内冷负荷(全热)(W) 夏季总湿负荷(含新风)(kg/h) 夏季室内湿负荷(kg/h) 夏季新风机组冷负荷(全热)(W)
1001[阅览室] 282 10:00 10:00 34430 19174 17.873 3.243 15256
1002[书库] 504 15:00 15:00 53870 26603 31.944 5.795 27267
1003[采编室] 57 14:00 14:00 5944 4402 1.824 0.345 1542
1004[检索区和大厅] 76.5 13:00 13:00 6850 4780 2.447 0.463 2069
2001[电子阅览室] 282 09:00 09:00 37549 22293 18.044 3.413 15256
2002[书库] 525 14:00 14:00 42667 28465 16.796 3.177 14202
3001[阅览室] 282 09:00 09:00 37549 22293 18.044 3.413 15256
3002[办公室] 57 14:00 14:00 6143 4601 1.824 0.345 1542
3003[会议室] 51 04:00 04:00 5123 3744 1.632 0.309 1380
3004[储藏室] 18 04:00 04:00 1498 1254 0.288 0.054 243
3005[馆长室] 54 03:00 03:00 3854 3123 0.864 0.163 730
3006[馆长休息室] 18 03:00 03:00 1655 1411 0.288 0.054 243
3007[书库] 309 00:00 00:00 34520 17803 19.772 3.74 16717
表3-3图书馆所有层负荷和新风统计：
参数 面积(㎡) 夏季总冷负荷最大时刻(含新风/全热)(h) 夏季室内冷负荷最大时刻(全热)(h) 夏季总冷负荷(含新风/全热)(W) 夏季室内冷负荷(全热)(W) 夏季总湿负荷(含新风)(kg/h) 夏季室内湿负荷(kg/h) 夏季新风机组冷负荷(全热)(W) 夏季新风机组冷负荷(显热)(W) 夏季新风机组冷负荷(潜热)(W) 夏季新风量（m³）
1楼层 919.5 11:00 11:00 99389 53255 54.088 9.846 46135 14204 31930 5116.5
2楼层 807 10:00 10:00 79638 50180 34.84 6.591 29458 9070 20388 3267
3楼层 789 09:00 09:00 89948 53836 42.711 8.079 36112 11119 24994 4005
夏季最大时刻负荷表：
参数 面积(㎡) 夏季总冷负荷最大时刻(含新风/全热)(h) 夏季室内冷负荷最大时刻(全热)(h) 夏季总冷负荷(含新风/全热)(W) 夏季室内冷负荷(全热)(W) 夏季总湿负荷(含新风)(kg/h) 夏季室内湿负荷(kg/h) 夏季新风冷负荷(W) 夏季新风机组冷负荷(显热)(W) 夏季新风机组冷负荷(潜热)(W)
图书馆 2515.5 10:00 10:00 267978 156273 131.639 24.516 111705 34393 77312
3.3.2空气处理方案的确定
（一）风机盘管空气处理方案
风机盘管的新风供给方案共有三种：
（1）室外新风靠房间的缝隙自然渗入，风机盘管处理的基本上都是循环空气。此种方式初投资和运行费用都比较低，但室内卫生条件差，且因受无组织渗透风的影响，造成室内温度场不均匀，只适用于人员较少的情况。
（2）墙洞引入新风直接进入机组。新风口进风量可以调节，冬夏季可按最小新风量进风，过渡季节尽量多采用新风。这种方式既能保证室内得到比较多的新风量，又有一定的节能效果，但新风负荷的变化直接影响室内参数的稳定性。这种系统只适用于对室内空气参数要求不太严格的建筑物
（3）由独立的新风系统供给室内新风。室外新风通过新风机组处理到一定的状态参数后，由送风道系统直接送入。这种独立的新风供给方式，提高了空调系统调节和运行的灵活性。初投资比较大。
综合考虑三种方案的特点，本建筑为高级建筑，对空气质量要求比较高，采用独立的新风系统，风机盘管的结露现象得以改善，而且可以适当的提高风机盘管制冷时的供水温度，节约能量，具体处理过程如下图
图3.1 夏季风机管空气处理过程
图3.2 夏季处理过程示意
（二）全空气系统空气处理方案确定
集中式空调系统常见的有一次回风系统，《采暖通风与空气调节设计规范》规定：当空气调节区允许采用较大温差或室内散湿量较大时，应采用一次回风的全空气定风量空气调节系统。二次回风系统可以免去再热环节，多用于工艺性高精度空调。
图3.3夏季一次回风系统空气处理过程
3.4 空气加湿方案的确定
空气加湿是空调工程中热、湿处理的基本方法之一，根据热、湿交换理论，在实际工程中常采用的集中加湿方法为以下两种：
1.喷水室喷循环水加湿空气，即利用水吸收空气的显热进行蒸发加湿，近似为等焓过程。
2.喷蒸汽加湿空气，即利用外界热源使水制成蒸汽混入空气中进行加湿，近似为等温过程。
喷蒸汽加湿空气，加湿迅速、均匀、稳定、不带水滴、不带细菌、设备简单、运行费用低、安装灵活。喷水室加湿处理空气，过渡季节会有或长或短的时间，可以停用制冷设备，但水系统将变成开始系统。本系统采用气化加湿。
3.5 制冷系统负荷的确定
制冷系统负荷Q0可按下式确定：
KW (3-16)
式中：
Q——空调系统冷负荷，KW ；
Kr——房间同期使用系数，0.6～1.0，本设计Kr=0.8；
Kf ——冷量损附加系数，风-水系统Kf=1.10～1.15；
直接蒸发式表冷系统Kf=1.05～1.10；
本设计为风-水系统，Kf=1.10；
Kη——效率降低修正系数，Kη=1.05～1.10；本设计Kη=1.05；
Kb——事故备用系数，一般不考虑备用，仅在特殊工程中才采用X台1备用的方式。
本设计不考虑备用，Kb=1.0。
4.空调设备的选型计算
4.1 风机盘管送风量选型计算
采用新风不担负室内负荷的方案，即送入室内新风的焓处理到与室内空气在同一等焓线，新风处理的机器露点相对湿度即可定出新风处理后的机器露点L。室内状态点N,室外状态点W，送风点O,风机盘管出口点M
图4.1 风机盘管处理过程
（1）室内热湿比及房间送风量：
（4-1）
在i－d 图上确定室内状态点N，过N点作ξ线按5℃送风温差与φ=95%线相交，即得送风点O（见右图），=39.08 kj/kg； =52.92 kj/kg；
则送风量为
（4-2）
风机盘管风量：
要求的新风量Gw，则风机盘管的风量：
（4-3）
确定M点
(4-4)
连接L、O两点并延长与相交得M点
风机盘管的全冷量： (4-5)
风机盘管机显冷量：
(4-6)
风机盘管的选择：
根据房间的形状、用途及美观要求，选用适当的型卧式暗装风机盘管机组，使每台机组得风量、进水温度为、水流量、水阻力、机外余压、全冷量显冷量、均满足要求。
表4-1图书馆隔层风机盘管汇总：
型号 所需风量（m³/h） 结构型式 中档风量（m³/h) 中档全冷（KW) 设备热湿比 台数
第一层 BFPWZS12I 18670 卧式 12000 68.4 2500 2
第二层 BFPWSZ10 19724 卧式 10000 55.9 2500 2
第三层 BFPWSZ10 18300 卧式 10000 55.9 2500 2
4.2 新风机组选型计算
本图书馆共三层，由于面积较大,人员较多，所需新风量较大，所以每层各自安装新风机。新风机组的选型主要靠新风的风量和负荷进行选型。而新风冷凉和负荷前面已经计算过，此处不再计算。
表4-2第一层：
风机型号 流量范围(m³/h) 全压 效率 功率 外形尺寸宽*高*厚 台数
DW8-65NO2.5CS-H 2600-3200 345.7 62.4 0.5 350*200*50 2
表4-3第二层：
风机型号 流量范围(m³/h) 全压 效率 功率 外形尺寸宽*高*厚 台数
DW12-54NO2.25 1500-1900 159.4 61.3 0.2 320*187*50 2
表4-4第三层
风机型号 流量范围（m³/h） 全压 效率 功率 外形尺寸宽*高*厚 台数
DW8-34NO2.5 1700-2200 289.6 60.4 0.37 310*278*50 2
5 空调水系统
5.1常用空调冷水系统的形式
表5-1水系统分类表
分类依据 种类及特点
循环方式 开式循环系统：下部设有回水箱或蓄水池，末端管路与大气相通。水泵扬程高，循环水易受污染。
闭式循环系统：冷水在系统内进行密闭循环，不与大气相通。水泵扬程小，不易污染。
供回水管数 两管制系统：仅有一套供水管路和一套回水管路，供水管路夏季供冷水，冬季供热水，构造简单，布置方便，节省初投资，不能实现同时供冷和供热
三管制和四管制系统：投资高，系统较复杂，可实现同时供冷与供热
水在管道内的流程 同程式：水流通过各末端设备的路程都相同，各环路阻力比较接近，有利于水力平衡，管路布置复杂，投资高。
异程式：水流通过各末端设备的路程不同，管路配置简单，投资省，阻力不易平衡。
供回水干管的布置形式 水平式系统和垂直式系统
流量是否可调 定流量系统：循环水流量保持恒定值
变流量系统：冷源供给用户的水量随负荷的变化而变化，节能
5.2水系统方案的确定
水管布置采用两管制，各层水管同程布置垂直异程，水平同程，水系统选择闭式等温一次泵变流量系统的形式。
（1）两管制系统的优点
两管制水系统是采用同一套供回水管路，冬季供热水、夏季供冷水。由运行人员依据多数房间的需要决定，实行供热与供冷的转换。两管系统具有管理方便，一次性投资较小等优点。本设计对空调精度要求不是很高，故采用两管制。而三管制是共用一根回水管，因此冷热有混合损失，运行效率不高，而且系统水力工况复杂，难于运行。四管制初投资较高且多占空间。
（2）闭式系统的优点
1水泵扬程仅需克服循环阻力，与楼层数无关仅取决于管路长度和阻力。
2循环水不易受污染，管路腐蚀情况比开式系统好。
3不需要设回水池，但要设一个膨胀水箱。膨胀水箱尽量接至靠近水泵入口的回水干管。
（3）同程和异程系统的选择
在本设计中同层的水平管上采用同程系统，而在立管上则采用异程系统，这样有既利于管路阻力的平衡也能够给施工带来方便且减少后期调试的费用。
（4）一次泵定流量系统的选择依据
一次泵系统的特点是直接把从空调主机出来的空调水通过管道输送到各末端装置后再回到空调主机，如此循环流动。一次泵定流量系统比较简单，控制元件少，且本设计中水泵的扬程大约在20—30米，一般水泵都能满足要求，所以在本设计中采用一次泵系统。
二次泵变流量系统虽然能节省冷冻水泵的耗电量，但初投资比较大，自控要求比较高，占地面积也大些，本工程总负荷不是很大，采用二级本系统不能达到良好的节能效果。
综上所述：水管布置采用两管制，各层水管同程布置垂直异程，水平同程，水系统选择闭式等温一次泵定流量系统的形式。
利用：
1.进出冷水机组的主管道之间的压差旁通阀通过调节水量来适应负荷变化。
2.末端风机盘管或新风机组回水管上采用电动二通阀调节水量来调节风机盘的冷量。
5.3空调水系统的布置
风机盘管的供、回、凝水管路(见图纸)。冷冻水供回水管<DN50时采用镀锌钢管；≥DN50时采用无缝钢管。空调凝结水管采用UPVC管。
按冷冻水供回水7/12℃计算流量,水泵压出口流速取2.4~3.6m/s，吸入口取1.2~2.1m/s，主干管流速取1.2~4.5m/s，一般管道取1.5~3m/s。[3]为控制流速，本设计中水平管道的流速取0.5～2.0m/s。闭式系统选表面当量绝对粗糙度K＝0.2mm，确定主要管段流量、流速、管径。
5.3.1冷冻水设计
相关计算公式及依据如下：
5.3.2基本公式
本计算方法理论依据张萍编著的《中央空调实训教程》[1]。
（1）沿程阻力
（5-1）
沿程阻力系数
（5-2）
（2）局部阻力
水流动时遇弯头、三通及其他配件时，因摩擦及涡流耗能而产生的局部阻力为
（5-3）
（3）水管总阻力
（5-4）
（4）确定管径
（5-5）
式中：
Vj--冷冻水流量,m 3/s ；
Vj=Q/CΔT（kg/s）
其中Q为空调制冷或制热量；
C为水的比热容，4.2KJ/Kg*℃；
ΔT为进出空调设备的进出水温差
vj--流速,m/s 。
水流量的计算：风机盘管的水流量按照产品样本取；新风机组 按新风冷量乘以1.1的系数后计算管径、实际流速比摩阻(Pa/m)根据流量、流速大致范围查文献水力计算表，并用内插法计算。
6空调风系统
6.1气流组织的基本要求
表6-1舒适性空调气流组织的基本要求：
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℃
空气分布器
表6-2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 属圆射流
叶片可调节格栅，可根据需要调节上、下倾角或扩散角
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 属圆射流
H型可调节竖向仰角或倾角，V型可调节水平扩散角
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 属圆射流
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
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 属平面射流
根据需要可调节上下倾角
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发板式风量调节阀配套使用 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流型
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 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流型
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 平送贴附流型
能调节送风量 用于公共建筑舒适性空调 -
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 气流呈平送贴附流型 用于公共建筑舒适性空调 -
根据气流组织和空器分布器的要求和特点，对于图书馆选择方形散流器；
6.2气流组织的方式及其设计计算
6.2.1房间送风量的确定：
送风量的计算公式：
(6-1)式中：q为冷、热负荷，以冷负荷进行计算。
6.2.2以下为散流器平送风的气流组织设计步骤：
（1）按房间尺寸布置各个散流器，计算出每个散流器的送风量。
（2）试选散流器，根据相应规定，选择适当散流器的颈部风速v0 ’ ,层高比较低和要求噪声低时，则应选择较低的风速；层高比较高或者噪声控制要求不很高时，则应选择高风速；选好风速后，进一步再选定散流器的规格。选出散流器后，可以算出来实际颈部风速，散流器的实际出口面积大约为是颈部面积的90%，所以
(6-2)
（3）计算射程
(6-3)
（4）校核工作区的平均速度。若vm满足工作区风速要求，则认为设计合理；若vm不满足工作区风速要求，则重新布置散流器，重新计算。用相同方法计算其他房间。舒适性空调散流器送风气流组织：
散流器的速度衰减方程：
(6-4)
式中：
——距散流器中心水平距离为x处的最大风速（m/s）；
——散流器的送风速度（m/s）；
——送风口常数，多层锥面散流器为1.4，平盘式散流器为1.1；
——散流器的有效面积（㎡）；
——自散流器中心算起到射流外观原点的距离，对于多层锥面为0.07m。
送风速度：
； (6-5)
则上式可改写为：
(6-6)
（4）校核工作区的平均风速。若vm满足其风速要求，则可认为设计是合理的；若vm不能满足其风速要求，则需呀重新布置散流器位置，重新计算。用相同的方法计算其他的房间。
6.3 风管水力计算
6.3.1 风管的设计
1确定出通风空调的系统方案，绘制出风管路线图，并标住管段长度和送风量
2选出最不利的环路，并依次标号
3根据风管的设计原则，初步选出各管段的风速
4由风速和风量，计算出断面尺寸
5根据各管的风量和断面尺寸得出单位长度的摩擦阻力Rm
6计算出各个管段的沿程阻力和局部阻力，并且使各并联管路间的不平衡率不能超过15%。
6.3.2 计算公式
风道风速的选定参照下表：
表6.3 民用建筑空调系统风速的选用
推荐风速（m/s） 最大风速(m/s)
居住 公共 居住 公共
新风入口 2.5 2.5 4 4.5
风机入口 3.5 4 4.5 5
风机出口 5.0-8.0 6.5-10 8.5 7.5-11
主风道 3.5-4.5 5-6.5 4.0-6.0 5.5-8.0
水平支风道 3 3.0-4.5 3.5-4.0 4.0-6.5
送风口 1.0-2.0 1.5-3.5 2.0-3.0 3.0-5.0
资料来源 ：陆跃庆主编.《实用供热空调设计手册》.中国建筑工业出版社，1993年6月第一版
6.3.3风管的设计内容：
（1）定出风管的形状并选择风管的尺寸；
（2） 算出风管的压力损失；
沿程压力损失的计算公式
通过矩形风管的风量按照下式计算：
（6-7）
式中：
L —风量，m3/h；
a、b—风管断面净宽和净高，m；
v —风速，m/s；
沿程压力损失
长度为l（m）的风管沿程压力损失△Pm可按下式计算：
（6-8）
式中：
△pm—单位管长沿程压力损失，Pa/m；
单位管长沿程压力损失△pm可按下式计算：
（6-9）
式中：
λ—摩擦阻力系数；
ρ—空气密度，kg/m3；
de—风管当量直径，m。
对于矩形风管：
（6-10）
摩擦阻力系数λ按下式计算：
（6-11）
式中：
K —风管内壁的当量绝对粗糙度，m；
Re—雷诺数： Re＝υde/ν；
ν—运动粘度，m2/s；
风管局部压力损失按下式计算
（6-12）
7冷系统的确定及选型
7.1方案确定及可行性
7.1.1系统方案
本设计选用电动离心式冷水机组供冷。
7.1.2方案的可行性
机组特点：
1. 在相同冷量的情况下,特别在大容量时,与螺杆压缩机组相比,省去了庞大的油分装置,机组的重量及尺寸较小,占地面积小，
2. 离心式压缩机结构简单紧凑,运动件少,工作可靠,经久耐用,运行费用低;
3. 容易实现多级压缩和多种蒸发温度,容易实现中间冷却,使得耗功较低
4. 制冷系数高，一般在5.0以上,30％负荷运行可实现无极调节，节能效果更加明显。
5. 机组无需大修，只需水系统的清洗，维修费用低，维修及运行管理都较为方便。
7.2 机组的选型
7.2.1选型方法
按机组制冷量≥空调冷负荷，冷冻水流量满足空调要求来选择机组型号。
7.2.2选型步骤
（1）冷冻水流量为：
（7-1）
式中：
为系统总的制冷量
为热水的比热本设计中取4.18KJ/KG·℃
为冷冻水的出口温度本设计取７℃
为冷冻水的入口温度本设计取１２℃
（2）冷却水流量为：
（7-2）
式中：
Q——冷凝器散热量，1.2；
——冷却水进出口温差，5℃；
——水的比热，4.18℃8 .循环水泵及冷却塔选型
8 循环水泵及冷却塔选型
8.1水泵计算及选型
8.1.1冷冻水泵扬程
取冷冻水供回水温差5℃计算，冷冻水流量约为84.4kg/s，取1.1安全系数。冷扬程按下式计算：
(8-1)
式中：
hf、hd-水系统总的沿程阻力和局部阻力损失，Pa；
hm-设备阻力损失，Pa；
hs-开式水系统的静水压力，Pa；
8.2冷却水泵选型
冷却水流量270.6，温差5℃，扬程30m。
冷却水泵选型结果见表8.1：
表8.1冷却水泵参数
型号 流量L/S 扬程 转速 尺寸 长/宽 mm
IS150-125-400B 42.2 39.77 1450 1490 660
效率 数量 电机型号
78.97% 3 Y225M-4
注：设一台同型号同规格备用水泵。
8.3水泵配管
1 为降低水泵的振动和噪音传递，应根据减振要求选用减振器，并在水泵的吸入管和压出管上安装软接头；
2 水泵吸入管和压出管设置进出阀和出口阀，以便关断用。出口阀采用电动蝶阀主要起调节作用；
3 水泵压出管上的止回阀选用防水击性能较好的缓闭式止回阀，是为了水泵突然断电时水逆流使水泵叶轮受阻；
4 为有利于管道清洗和排污，止回阀下游和水泵进水管处设排水阀；
5 水泵出水管装设压力表和温度计。
6冷却塔选型
冷却水流量270.6，温差5℃，选择冷却塔参数如下表：
表8-2冷却塔参数
型号 水量（m³/h） 总高度/最大直径 mm 风量(m³/h) 进水压力
CDBNL3 200 5194/5700 112000 3.01
直径m 数量
4.6 2
8.4 膨胀水箱的选型
8.4.1膨胀水量的计算
当空调系统为闭式系统时，为使水系统中的水因水温变化而引起的体积膨胀给予余地以及有利于系统中空气的排除，在管路中应连接膨胀水箱。膨胀水箱应该接在水泵的吸入侧，水箱高于系统最高点1m。
膨胀水箱的配管应包括膨胀管、信号管、补给水管（手动和浮球阀自动控制）、溢流管、排污管等。箱体应保温并加盖板。为防止冬季供暖时水箱结冰，在膨胀水箱上接出一根循环管，把循环管接在连接膨胀管的同一水平管路上，使膨胀水箱中的水在两连接点压差的作用下处在缓慢流动状态。膨胀管和循环管连接点间距取1.5～3.0m。
膨胀水箱的容积是由系统中水容量和最大的水温变化幅度决定，由下式计算：
m³ (8-2)
式中：
Vp-膨胀水箱有效容积（即从信号管到溢流管之间高差内的容积），m³
α-水的体积膨胀系数，α=0.0006，L/℃
Δt-最大的水温变化值，℃，按冬季计算，取60-20=40℃。
Vs-系统内的水容量，m³，即系统中管道和设备内总容水量。计算系统内冷冻水总容量时，按空气－水系统按每平米建筑1.3L取。
8.4.2系统补给水量的计算
正常的补水量主要取决于冷、热水系统的规模、施工安装质量和运行管理水平，由于准确计算较困难，故本设计按照系统的循环水量的1%为正常的补给水量，但考虑到事故增加的补给水量，故补水量取4倍的正常补给水量。则补水由市政管网提供，不另设补水泵。补给水管用水、煤气钢管即焊接钢管。管径取 DN15，流速为1.42m/s。
8.4.3膨胀水箱的选型
按采暖通风图集T905（一）选用规格型号形型号4。规格尺寸和配管的公称直径如下：
公称容积 1.0m3; 有效容积 1.2m3;
长x宽=1400mmx900mm; 高1100mm;
溢流管 DN40; 排水管 DN32;
膨胀管 DN25; 信号管 DN20;
循环管 DN20； 补水管 DN32。
膨胀水箱装在机房，水箱自重255.1kg。
9 管道的保温及防腐设计
9.1风管的保温及防腐
9.1.1保温目的
①提高冷、热量的利用率，避免不必要的冷、热损失，保证空调的设计运行参数。
②当空调风道送冷风时，防止其表面温度可能低于或等于周围空气的露点温度，使表面结露，加速传热；同时可防止结露对风道的腐蚀。
9.1.2保温材料的选择
根据新规范及业主要求，本设计选用柔性泡沫橡塑保温材料，其导热系数λ=0.03375+0.000125tm[W/（m.K）]，式中tm-保冷层的平均温度，℃。
9.1.3保温层厚度的选择
本应该计算保温层的防止结露的最小厚度和经济厚度，然后取其较大值，本设计中选用保温层厚度为25mm。
9.2水管的保温及防腐
保温及防腐目的
保温目的：一是为了减少管道的冷、热损失，二是防止冷管路表面结露。
防腐目的：防止金属表面的外部腐蚀并保护好涂料层。
根据新规范及业主要求，本设计选用柔性泡沫橡塑保温材料，其导热系数
λ=0.03375+0.000125tm[W/（m.K）]，式中tm-保冷层的平均温度，℃。
10 消声减震设计
10.1 消声设计
（1）因为风管主管道的风速＜9m/s，所以在新风机组出口处装设有消声静压箱，并贴上吸声材料，既可以起到稳定气流，也可利用箱断面突变和箱体的内表面吸声作用对由风机发出的噪音进行比较有效的衰减作用。
（2）以下为管道的系统消声的设计步骤
1由噪声的声源频谱、管道的系统噪声的衰减量和实际室内的容许噪声标准，确定出消声器所需要的消声量。要特别注意的是，噪声声源声功率等级，噪声的自然衰减量，室内的容许噪声都应该分别按照各倍频程确定。
2根据给定的管道的空气流量，选适当的流速近而确定消声有效的流通截面积。还有选择流速时应该注意兼顾到消声器的消声性能，空气的动力性能和气流再生的噪声。一般来说，通过室式的消声器的风速不应大于5m/s；流过消声弯头的 风速不应大于8m/s；流通过其他的类的消声器的风速不应大于10m/s。
3调的机组和新风机组的静压箱内贴有5mm厚的软质的海绵吸声材料。
在机组和风管的接头以及吸风口处都应采用软管的连接，同时，管道支架、吊架等都要采用橡胶减振。
10.2 减振设计
（1） 水泵和风冷离心冷水机组固定于隔振基座上，机组与风管的连接处用帆布或者柔性短管。隔振的基座用的钢筋混凝土板块加工而成。
（2）水泵、风机盘管、冷水机组、空调机组等设备供回水管用橡胶或不锈钢柔性软管连接，以不使设备的振动传递给管路。
（3）水泵、热泵机组固定在隔振基座上，以增加其稳定性。隔振基座用混凝土板或型钢加工而成，其质量按经验数据确定，水泵取其自重的1～3倍，水泵的基座采用弹簧复合减震器，接管均应采用柔性连接。对于热泵机组由于自重大，其地基承重能力应大于机组运行重量的1.5倍。可在机座下直接设置橡胶垫板或减震基座。
（4）新风机组、风机盘管及装设管道中间的通风机的吊装，吊脚架上采用弹簧减震装置，空调机组和新风机组风机进出口与风管间的软管采用帆布材料制作，软管的长度为200～250mm。
（5）水管、风管敷设时，在管道支架、吊卡、穿墙处作隔振处理。管道与支吊、吊卡间应有弹性料垫层，管道穿过围护结构处，其周围的缝隙应用弹性材料填充。
（6）在设计和选用隔振器时，应注意的问题
1当设备转速n>1500r/min时,宜选用橡胶、软木等弹性材料垫块或橡胶隔振器;设备转速≤1500r/min时,宜选用弹性隔振器.
2隔振器承受的荷载比应超过允许工作荷载.
3选择弹簧隔振器时,设备的、旋转频率f与弹簧隔振器垂直方向的自振频率之比应大于或等于2.0.当其共振振幅较大时,宜与阻尼比大的材料联合使用.
4使用隔振器时,设备重心不宜太高,否则容易发生摇晃.当设备重心偏高时,或设备重心偏离几何中心较大且不易调整时,或隔振要求严格时,宜加大隔振台座的重量及尺寸,使体系重心下降,确定机器运转平稳.
5支承点数目不应少于4个,机器较重或尺寸较大时,可用6～8个.
6为了减少设备的振动通过管道的传递量,通风机和水泵的进出口宜功过隔振软管与管道连接.
7在自行设计隔振器时,为了保证稳定,对弹簧隔振器,弹簧应做得短胖些.一般地说,对于压缩性荷载,弹簧的自由高度不应大于直径的两倍橡胶、软木类的隔振垫,其静态压缩量X不能过大,一般在10mm以内,这些材料的厚度也不宜过大,一般在几十毫米以内.
总结
随着经济技术的发展，人们的生活水平在不断地改善，人们追求更加舒适优越的生活环境。自然地，中央空调成为了生活中必不可少的设备。如今，中央空调的系统多种多样，根据不同的场合，有不同的中央空调的设计方案，可以满足人们日常生活的需求。本次毕业设计是某图书馆中央空调系统设计，选取的是风机盘管加新风系统。
设计之初，要确定建筑物的各个方面的信息。比如建筑物面积、各个房间的大小和建筑物的特殊性。然后根据当地的室内外气象参数和设计参数，对墙壁、窗户、门等建筑用材料进行选材，确定各材料的传热系数。接下来的是进行冷负荷的计算，确定各个房间所有的冷负荷因素，运用鸿业软件，录入各个房间的参数，计算出冷负荷和新风、回风量。有了冷负荷，根据节能、方便、环保等方面的要求，确定中央空调的系统，并进行论证。系统确定了，就要对系统设备进行选型。包括风机盘管和新风机 。这些都确定好以后，进行中央空调系统的水力计算。根据风冷量确定水管的流速和直径。然后风速、风量和风冷量，布置出最佳风道，进行风道的水力计算。最后要做的就是冷系统的计算选型和循环水泵、冷却塔的计算选型。这样中央空调的风、水、冷三大系统都确定好了。系统的维护和质量是非常必要的。系统的维护需要对系统进行保温，就就需要进行保温材料的选取。图书馆是一个安静的学习地方，中央空调不可避免的产生噪音、震动等。这就需要我们进行消音减震处理。全部选取和处理好了，中央空调的设计就完成了。
中央空调系统的设计，运用了热能与动力工程专业相关的大量知识，充分体现了理论应用于实践的，实践依附于理论的道理。学好专业知识才是创造人生价值的根本。认真完成毕业设计具有很重要的价值和意义。
致谢
本次的毕业设计是在朱老师的悉心指导下完成的，毕业设计的选题、方案的设计以及最后的定稿，朱老师给了我很多建议。在这几个月的设计中，首先要感谢我的老师朱贞卫老师。感谢老师在这几个月的实践中对我设计提出宝贵的意见和悉心指点。我的每一份收获都倾注了朱老师大量的心血。老师广博的知识、严谨的治学态度和兢兢业业的工作作风都令我深深感动，令我终身受益。在此向朱老师表示我最真挚的谢意和最崇高的敬意。
感谢机械学院的各位老师，在学习中，使他们传授我专业知识，为本论文和我今后的工作奠定了坚实的基础。河南理工大学机械学院的老师用他们的爱心、耐心责任心滋润着我，在我人生中最重要的四年，为我保驾护航，指引方向，改变了我，也改变了人生的轨迹，借此机会，我想对她们说一句：“你们辛苦了，谢谢你们”。在今后，我会继续保持积极向上的态度，努力拼搏提高自己。
与此同时，感谢和我一起做毕业设计的同学，感谢他们为我提供支持和帮助，感谢他们学习中和生活中给予我的无私的关心和默默的帮助。在此我也想对我的家人、朋友表示深深的感谢，在未来的日子里，我会再接再厉，绝不辜负你们的期望。最后，感谢河南理工大学给了我求学的机会！
再次感谢所有关心和支持我的人！
参考文献
[1] 王志远主编.制冷原理与应用.机械工业出版社
[2] 余跃进主编 .中央空调系统设计》.东南大学出版社 2007版
[3] 赵荣义、范存养、薛殿华、钱以明主编 .空气调节.第三版
[4] 建筑工程常用数据系列手册编写组 .暖通空调常用数据手册. 第二版
[5] 路诗奎、姚寿广 .空调制冷专业课程设计指南.
[6] 周邦宁 中央空调设备选型手册.北京：中国建筑工业出版社，1999
[7] 关震荣编. 采暖通风工程制图（第二版）.北京：高等教育出版社,1991
[8] 何天琪主编.供暖通风与空气调节.北京：中国建筑工业出版社，2002
[9] 采暖通风与空气调节设计规范 GB50019-2003
[10] 民用建筑节能设计标准.JGJ26-95
[11] 建筑设计防火规范.GBJ16-87（2001年版）
