山东建筑大学热能工程学院 王 柯*
摘 要以济南市某工程公司办公楼及公寓楼为研究对象，分别对其冷热源系统、空调系统方案选择、机房设计及管道敷设和保温做了设计概述。重点讲述了空调系统方案的选择和机房设计计算。设计方法有望为类似公寓楼及办公楼的暖通空调的系统设计提供理论方法及优化指导。
关键词办公楼及公寓楼；空调系统方案；冷热源；机房设计
2017鸡年祝福语Design of HVAC System in a Comprehensive Business Building in Jinan
Wang Ke
Abstract Taking the research and development building and apartment building of a biological engineering company in Jinan city as the research objects, the design of the cooling and heating source system, the selection of air-conditioning system scheme, the design of computer room, the pipeline laying and the insulation are summarized respectively. The selection of air conditioning system scheme and computer room design and calculation are emphasized. The design method of this study is expected to provide theoretical method and optimization guidance for hvAC system design of similar
apartment buildings and office buildings.
Keywords Office and apartment buildings; Air conditioning system scheme; Cold and heat source; Machine room design
0 引言
随着经济社会的发展，越来越多的工程公司兴起，随之而来的就是人民对办公楼和配套公寓的舒适性和健康化的要求越来越高。为了满足人们对办公建筑和生活公寓舒适性的要求以及提高公司员工办公效率，本文以济南市某生物工程公司为实际案例，对其冷热源系统、空调系统方案选择、机房设计及管道敷设和保温做了设计概述。
1 工程概况及设计参数
该工程公司位于济南市，地上4层，办公楼建筑面积3770.82 m2；公寓楼建筑面积2724.1 m2，建筑高度均为18.9 m。外墙为240 mm加气混凝土墙带外保温，K=0.56 W/m2·K。屋面为200 mm厚混凝土板加40 mm厚聚氨脂保温层，K=0.53 W/m2·K。外窗及透明幕墙采用中空玻璃，其传热系数为2.7 W/m2·K。内墙传热系数为1 W/m2·K，外窗全部挂淡窗帘。室外气象参数详见表1，室内设计参数详见表2。
2 冷热源系统
2.1 冷、热负荷计算
在进行空调房间夏季冷负荷计算时，按不稳定传
热计算各种热源导致的冷负荷，规范中提供有简化计算法，即冷负荷系数法。要计算的内容有：透过围护结构的非稳态传热从而形成的逐时冷负荷；透过围护结构的稳态传热造成的冷负荷；透过玻璃进入房间的太阳辐射得热造成的逐时冷负荷；室内人员、各类设备、照明设施等散热带来的逐时冷负荷。
空调的热负荷主要是说空调系统在冬季运行中，如果室外的空气温度是在规范里的设计温度这种情况时，为保持室内的设计温度达到要求，系统需要向房间提供的热量。对于民用建筑来说，空调在冬季的经济性对空调系统的影响是比夏季要小的，所以，空调系统热负荷计算一般是按稳定传热理论来计算的，其计算方法是与供暖系统的热损失的计算方法基本一样的。主要所含有的是下面的几大方面：通过围护结构的基本耗热量、附加耗热量、外门开启冲入冷风耗热量、新风热负荷。
本例办公楼和公寓楼主要有大空间办公室、展厅、接待室、实验室、厨房及公寓组成。具体计算结果见表3。宋体英文
2.2 空调系统的方案分析以及对其选择
空调的系统如果按照处理空气设备的布置的不同分类可以分成集中、半集中和分散系统。如果按照系统所需要承受的室内的热负荷、冷负荷和湿负荷的这些介质来分类，空调系统方案又可以分成：全空气的系统、全水的系统、空气－水系统、冷剂系统。各系统的具体比较见表4。
在对三种不同的空调系统综合比较之后得出，集中式空调系统更适合大空间或者是温湿度变化不大
的房间。本设计的房间温湿度变化均较大，空间也有
限，使用时间不均匀，因此出于经济节能和布置更加
方便的角度考虑，采用半集中式空调系统更恰当合
理。
3 空调系统机房设计计算
3.1 冷热源设计概况
该工程公司位于济南市，地上4层，研发楼建筑面积3770.82 m 2；公寓楼建筑面积2724.1 m 2
，建筑
高度均为18.9 m 。研发楼冷指标为65.11 W/m 2，总
冷负荷为201.138 kW ，热指标为30.59 W/m 2，总热负荷为108.57 kW 。公寓楼冷指标为51.78 W/m 2，总冷负荷为105.5 kW ，热指标为29.2 W/m 2，总热负荷为59.43 kW 。 该工程总冷负荷为306.638 kW ，总热负荷为168 kW 。 由冷热源的选择原则，结合济南市的能源现状，本方案夏季采用螺杆式制冷机供冷，冬季采用城市热网供热。
3.2 冷水机组、换热器及冷却塔的选型
节约粮食的名言考虑到现设备完善程度较好，损失可忽略不计，所以冷水机组的总装机容量按负荷计算结果为准，不附加选型系数，但装机容量与计算冷负荷的比值应不得超过1.1，Q ≤1.1×306.6=337.26 kW ，选用一台冷水机组，则螺杆式水冷冷水机组制冷量应取306.6 kW -337.26 kW 。由以上参数，因而选用格力公司生产的型号为LSBLG325H 的螺杆式水冷冷水机组一台。
换热器是应用于分割或者是混合不同种类或不同压力、温度的流体并来实现流体间的热交换。换热器应采用高效、紧凑、便于维护、使用寿命长的表面式的产品，空调冷水用换热器宜采用板式换热器。所以本设计空调冷水系统是采用板式换热器。圆形的逆流式的标准冷却塔是一种高效能冷却水装置，水温降3℃~8℃左右。广泛适应于空调制冷、冷库等的冷却工程中。
对于空调系统来说一般是采用整体制冷机组（或冷水机组），首先要确定的是冷凝器的热负荷。如果是电制冷的机组，冷凝器的热负荷就是制冷量加上压缩机的指示功率。对吸收式制冷机组来说，冷凝器的热负荷是制冷量加上机组所消耗的热量。在冷凝器的热负荷确定下来了以后再依照冷却水的温差就可以计算出冷却水的实际流量了。冷却水流量计算公式如式（1），公式中的Qc 为制冷主机制冷量：
×1.2 kg/s （1）
式中：G C ——冷却水量，kg/s ；
女人魅力和气质的句子C P ——水的定压比热，kJ/kg·℃；
T W1、T W2——设计工况下冷却塔进出口水温，
国标规定为35℃~30℃。
根据冷却水量、系统调节的方式等确定冷却塔的型号和台数。冷却塔台数最好与制冷机相台数对应起来。
Qc=325 kW
Gc=325/（4.2×5）×1.2=18.57 kg/s=66.85 m³/h 冷却塔的水流量=冷却水系统水量×1.2=80.2 m³/h 。
所以选1台型号为DBNL3-100的冷却塔。
3.3 水泵的选型及计算 3.3.1 冷冻水泵的选型及计算
冷冻水泵扬程的组成： （1）制冷机组的蒸发器侧的水阻力为：6 mH 2O 。
（2）末端设备（主要是空气处理机组、风机盘管等）的表冷器或者是蒸发器水阻力：7 mH 2O 。
（3）回水过滤器的阻力为：5 mH 2O 。
（4）制冷系统水管路的沿程的阻力和局部的阻力损失为：8.5 mH 2O 。
经计算得出冷冻水泵的扬程为26.5 mH 2O 。 循环水流量：
G =1.2Q/1.163Δt （2） 式中：Q——建筑物总冷负荷，kW ；
Δt——供水温差℃。 则冷冻水流量为：
G=1.2Q/1.163Δt=1.2×306.638/(1.163×5)= 63.3 m 3/h 因采用一用一备，则冷冻水泵的流量为G 1=64 m 3/h 。根据以上数据选择型号为FLG 65-160(I)的冷冻水泵2台，一用一备。
3.3.2 冷却水泵的选型及计算
冷却水泵扬程的组成：
（1）制冷机组的冷凝器水阻力为：6.5 mH 2O 。 （2）冷却塔的喷头喷水压力是：2 mH 2O 。 （3）冷却塔（开式冷却塔）的接水盘距离喷嘴的高差是：3 mH 2O 。
（4）回水过滤器侧的阻力是：5 mH 2O 。
（5）制冷系统的水管路沿程的阻力和局部的阻力损失是：7 mH 2O 。
经过计算可以得出冷却水泵的扬程是23.5mH 2O 。 冷却水流量的计算公式如式（3）：
GC=(Q+61)/1.163Δt kg/s （3） 式中：QC——冷凝器侧的热负荷，kW ；
GC——冷却水的流量，kg/s ；
CP——水的定压比热容，kJ/kg·℃；
Δt——设计工况下的冷却塔进出口水温之差，
在国标规定是37℃/32℃。
所以冷却水的流量计算是：
GC =(Q+61)/1.163Δt=(337+61)/1.163*5=68.4 m 3/h 则每台冷却水泵的冷却水流量为68.4 m 3/h 根据冷却水流量和扬程选择型号为 FLG80-160(I)B 的冷却水泵2台，一用一备。
3.3.3 热水循环泵的选型及计算
热水循环泵的扬程的组成部分：
（1）板式换热器的阻力是：10.5 mH 2O 。
（2）制冷系统的水管路沿程的阻力和局部的阻力损失是：11 mH 2O 。
郑爽抽烟21W W P C
C T T C Q G
经过计算得热水循环泵的扬程为21.5 mH2O。
冷却水流量计算公式如式（4）：
GC=QC/1.163Δt m3/h （4）式中：Q C——该系统的热负荷，kW；
G C——热水循环泵的水流量，kg/s；
△t——二次热媒供回水的温差，℃；
GC=QC/1.163Δt= 168/(1.163×10)=14.45 m3/h
则热水循环泵水流量为G=1.05G=15.168 m3/h，根据热水循环水泵水流量和扬程选择型号为FLG 40-160（1）A的热水循环泵2台，一用一备。
4 空调系统保温及管道敷设概述
4.1 空调系统的保温
管道与设备的表面需要进行保温处理主要目的为：首先是为了满足用户的使用需要，防止介质温度过度降低（或升高）。为了节约能源、减少热损失（或冷损失），在降低产品成本的同时，也能提高经济效益。
在工程中最常用的保温保冷材料主要有憎水膨胀珍珠岩、玻璃纤维保温板、聚苯乙烯泡沫塑料、聚氯乙烯泡沫塑料等。玻璃棉具有耐酸，抗腐，不烂，不蛀，吸水率小，化学稳定性好，无毒无味，价廉，寿命长，导热系数小，施工方便等特点。对于一般无特殊要求的设备或管道，其保温层厚度是取满足“经济厚度”和“散热损失”的要求的厚度。保温管道在保温前需要进行防锈处理，并刷防锈漆。
4.2 空调系统管道敷设
设备、管道敷设和安装说明：
（1）在水管路系统中的最低点处，应配置DN25泄水管，并配同直径闸阀。
（2）在图纸中会绘出管道固定支、吊架；但是活动支、吊架的具体形式和位置是由安装单位的施工人员根据现场情况确定出来的。
（3）在设置管道的支、吊架时，必须设置于保温层的外部，在穿过支、吊架处，应镶以垫木，以避免出现冷桥现象，从而造成支架处凝水的不利情况。
（4）冷、热水供、回水管以及阀门等设备，均需以离心玻璃棉管壳进行保温（DN40以下的管道取30 mm厚，其余取40 mm厚）。
（5）当保温管道穿越墙身时，保温层是不能间断的；在墙体两侧，应设置夹板，中间的空间，应以松散的保温材料填充。
5 结语
（1）从风管布置、系统类型及运行维护等方面对三种空调系统进行比较，出于经济节能和布置更加方便的角度考虑，采用半集中式空调系统更恰当合理。且由冷热源的选择原则，结合济南市的能源现状，本方案夏季采用螺杆式制冷机供冷，冬季采用城市热网供热。从而为冷热源系统的选择提供理论依据。
（2）建筑空调系统设计中机房系统的设计是非常重要的环节之一。在进行冷却塔、换热器、水泵的选择时都与建筑负荷有关。对于空调系统来说一般是采用整体制冷机组，首先要确定的是冷凝器的热负荷。且水泵都要留有备用。
（3）在进行空调系统设计时为了满足用户的使用需要，防止介质温度过度降低或升高，为了节约能源、减少热损失或冷损失，在降低产品成本的同时，也能提高经济效益，都要对管道和设备进行保温。
参考文献
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2000
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