广东某别墅中央空调系统设计论文 3层别墅不用中央空调
毕业设计(论文)报告
题目名称： 广东某别墅中央空调系统设计 学生姓名： 吴雄邦 学 号： 1104173132 二级学院（系）/专业： 能源与电气工程学院/
班 级： 空冷1111班 指导教师： 王俊琪 李振平
2014年 5 月 25日
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摘 要
本设计为广东某别墅中央空调系统设计，拟为之设计合理的中央空调系统为室内生活人员提供舒适的生活环境。建筑物共三层，一层为客厅、书房、餐厅、厨房、工人房、洗衣房，二层为3个卧室，1个起居室，三层为主卧室、衣库；要求采用中央空调夏季制冷冬季供暖。
内容包括将整个设计过程进行阐述，包括分析该建筑的地理环境和功能，根据暖通空调相关的设计手册和规范进行数据分析并确定空调系统，根据建筑结构特征和朝向等进行的负荷计算，根据各房间的负荷进行的末端设备选型，其末端是风机盘管的设计，最后根据别墅的空调使用率进行VRV家用中央空调的选型，然后绘制系统的平面图等，最后根据图纸进行负荷计算。 关键词：中央空调系统；风机盘管；负荷计算
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ABSTRACT
This design is the design of a villa in Guangdong central air conditioning system, to provide a comfortable living environment for the indoor living personnel to design the central air conditioning system. The building of three floors, one for the living room, study room, restaurant, kitchen, laundry room, workers housing, the two layer is the 3 bedrooms, 1 living room, bedroom, three layer clothing lipary; require the use of central air-conditioning refrigeration in summer and heating in winter.
The content includes the whole design process are expounded, including the analysis of the geographical environment and function, according to the HVAC design manual and standard data analysis and calculate the air conditioning system, according to the building structure and orientation of the load calculation, according to the terminal equipment selection room load, the end is the design of the wind the fan coil unit, according to the selection of air conditioning usage villa VRV household central air-conditioning, and then draw the system plans, according to the drawings for load calculation.
Key words: The central air conditioning system; Fan coil units; Load calculation
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目 录
1工程概况 ........................................................................................................ 1
1.1 所选建筑物 ............................................................................................................. 1 1.2 地理参数 ................................................................................................................. 1
2设计参数及参照标准 .................................................................................... 2
2.1室外参数 .................................................................................................................. 2 2.2室内温湿度要求 ...................................................................................................... 2 2.3参照标准 .................................................................................................................. 2
3负荷计算 ........................................................................................................ 3
3.1 空调负荷的概念及组成 ......................................................................................... 3 3.2 各房间负荷、总负荷 ............................................................................................. 5
3.2.1 外墙和屋面瞬变传热引起的冷负荷 ........................................................... 5 3.2.2 内墙,楼板等室内传热维护结构形成的瞬时冷负荷 .................................. 5 3.2.3 外玻璃窗瞬变传热引起的冷负荷 ............................................................... 6 3.2.4 透过玻璃窗的日射得热引起的冷负荷 ....................................................... 6 3.2.5 人体散热形成的冷负荷 ............................................................................... 6 3.2.6 门引起的冷负荷 ........................................................................................... 7 3.2.7 照明、设备散热形成的冷负荷 ................................................................... 7 3.3相关参数的选取 ...................................................................................................... 7 3.4 负荷计算总结 ......................................................................................................... 8
4风机盘管与外机机组选型 .......................................................................... 23
4.1大金家用VRV的优点及优势 .............................................................................. 23
4.1.1大金家用VRV系统的优点 ........................................................................ 23 4.1.2大金家用中央空调优势 .............................................................................. 23 4.2风机盘管选型 ........................................................................................................ 24
4.2.1风机盘管型号及各参数 .............................................................................. 24 4.2.2各房间风机盘管选型 .................................................................................. 26 4.3 外机机组选型 ....................................................................................................... 26
4.3.1 计算总负荷数值 ......................................................................................... 26 4.3.2 外机机组型号及各参数值 ......................................................................... 26 4.3.3 外机机组选型 ........................................................................................... 27
5各楼层平面设计图 ...................................................................................... 28
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5.1 楼层平面图 ........................................................................................................... 28 5.2 智能感知3D气流风管式风机及冷煤管道、冷凝水管道布置 ........................ 31
结 论 ............................................................................................................. 34 谢 辞 ............................................................................................................. 35 参考文献 ......................................................................................................... 36 附 录 ............................................................................................................. 37
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1工程概况
1.1 所选建筑物
广东某别墅；本建筑是一座家用别墅，所在地广东省阳江市，房间总面积约300平方米。共三层，主要房间有客厅、主卧室、客卧、厨房、卫生间等，层高3.3m，窗高2m、门高2.5m，空调面积为约200平方米。
1.2 地理参数
①经纬度：北纬21°50′，东经111°45′ ②海拔高度：23.3m
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2设计参数及参照标准
2.1室外参数
表2-1 阳江室外气象参数
2.2室内温湿度要求
表2-2 舒适型空调室内设计参数
2.3参照标准
表2-4 参考标准
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3负荷计算
3.1 空调负荷的概念及组成
空调房间的冷(热)、湿负荷是确定空调系统送风量和选取空调设备的基本依据。在室内外热、湿扰量的作用下，某一时刻进入房间的总热量和湿量叫做该时刻的得热量和得湿量。冷负荷的含义是维持一定的室内热湿环境所需要的在单位时间内从室内除去的热量，包括显热量和潜热量两部分。热负荷的含义是维持一定室内的热湿环境所需要的在单位时间内向室内加入的热量，也同样包括显热负荷和潜热负荷量部分。湿负荷的含义是维持室内恒定的相对湿度所需除去的湿量。 空调房间或区域的夏季负荷计算，应根据下列各项确定: ⑴外墙负荷计算； ⑵太阳辐射引起的负荷； ⑶内墙总负荷； ⑷电热设备总负荷； ⑸电子设备总负荷；
⑹人员散热总负荷；
表3-1房间负荷结构表
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3.2 各房间负荷、总负荷
3.2.1 外墙和屋面瞬变传热引起的冷负荷
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计算公式：
Qc,τ=KF[(tc,τ+td)KαKρ-tn] 式(3-1)
式中: Qc,τ——外墙和屋面瞬变传热引起的逐时冷负荷,W； F——外墙和屋面的面积，㎡；
K——外墙和屋面的传热系数，W/(㎡·℃) tn——室内计算温度,℃； td——地区修正系数,℃;
ka——不同外表面换热系数修正系数
kp——不同外表面的颜色系数修正系数由于αw、αn、ρ都采用北京地区特定条件,则有：Kα=1.0 Kρ=1.0
3.2.2 内墙,楼板等室内传热维护结构形成的瞬时冷负荷
当空调房间的温度与相邻非空调房间的温度大于3℃时,要考虑由内维护结构的温差传热对空调房间形成的瞬时冷负荷传热公式计算：
Qc,τ=F·K·(tl s - tn) W 式(3-2) 式中：F——内维护结构的传热面积，m²； K——内维护结构的传热系数，W /( m²·k) ； tn ——夏季空调房间室内设计温度,℃；
tl s ——相邻非空调房间的平均计算温度,℃ 。 t"l s按下式计算 t"l s = t + tl s ℃
式中：t ——夏季空调房间室外计算日平均温度,℃；
tl s ——相邻非空调房间的平均计算温度与夏季空调房间室外计算日平均温度的差值,当相邻散热量很少(如走廊)时,tl s取3 ℃,当相邻散热量在23～116 W /m时,tl s取5℃
所以内墙及楼板冷负荷计算：内墙及楼板冷负荷的计算公式为：
Q=KF（tls－tn) 其中：tls=twp+△tls
tls——相邻非空调房间的平均计算温度； twp——夏季空调室外计算日平均温度；
△tls——相邻非空调房间的平均计算温度与夏季空调室外计算日平均温度的差值。
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3.2.3 外玻璃窗瞬变传热引起的冷负荷
在室内外温差的作用下,玻璃窗瞬变热形成的冷负荷由下式计算：
Qc,τ=F·K·(tl – tn) W 式(3-3) 式中：F——外玻璃窗面积,m²；
K——玻璃的传热系数,W /( m²·k) ； tl——玻璃窗的冷负荷温度逐时值,℃； tn——室内设计温度,℃ 。
不同地点对t1按下式修正：tl’=tl+ td 式中：t d——地区修正系数,℃
所以外窗传热温差引起的冷负荷：玻璃窗由温差引起的冷负荷计算公为： Qc,τ=KF(tˊc,τ-tn) 其中： tˊc,τ=(tc,τ+td)Kα
3.2.4 透过玻璃窗的日射得热引起的冷负荷
透过玻璃窗进入室内的日射得热形成的逐时冷负荷由下式计算：
Qc,τ=F·CZ·D j.max· CLQ W 式(3-4)
式中：F——玻璃窗的净面积,是窗口面积乘以有效面积系数Ca， 本设计双层钢窗Ca=0.75；
CZ——玻璃窗的综合遮挡系数CZ= Cs·Cn ；
其中，Cs—— 玻璃窗的遮挡系数,6mm厚吸热玻璃Cs =0.87； Cn—— 窗内遮阳设施的遮阳系数,中间色活动百叶帘Cn =0.6； D j.max——日射得热因数的最大值,W/m² CLQ ——冷负荷系数
所以南外窗日射得热引起的冷负荷：玻璃窗由日射得热引起的冷负荷计算公式为：
Qf,τ=FCSCnDj,maxCL 式(3-5)
其中： Qf.Τ——透过玻璃窗的日射得热引起的逐时冷负荷（W）； Dj,max——不同纬度带各朝向七月份日射得热因素的最大值； CS——窗玻璃的遮阳系数；
CL——冷负荷系数。以北纬27030´为界，分为北区和南区； Cn——窗内遮阳系数。 3.2.5 人体散热形成的冷负荷
人体散热引起的冷负荷计算式为：
Q＝qs·n·n′·CLQ +ql·n·n′ W 式(3-6) 式中： Q——人体散热形成的冷负荷，W；
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qs——不同室温和劳动性质成年男子显热散热量，W n——室内全部人数；
n′——群集系数，办公楼群集系数为0.93； CLQ——人体显然散热冷负荷系数， 所以人体散热引起的冷负荷的计算公式为：
Qτ=QS·CL+Qr 式(3-7) 其中： QS=n1n2qs Qr=n1n2qr
S
Q——人体或设备显热散热量；
Qr——人体或设备的潜热散热量； n1——室内人数； n2——群集系数。 3.2.6 门引起的冷负荷
门安装在大厅与临室之间，两个房间内通过逐时冷负荷变化不大， Q=KF（tls－tn) 式(3-8)
K=3.5W/（㎡℃） F=1.5×2.5=3.75㎡
夏季空调节日平均温度为30.8℃
tls=twp+△tls =33.8℃ Q=KF（tls－tn)=115.5W 3.2.7 照明、设备散热形成的冷负荷
全部统一计算：单位面积照明、电器设备负荷为 40 W/㎡。
3.3相关参数的选取
围护结构参数见下
表3-2 围护结构参数表
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其它的冷负荷相关参数见表
表3-3 其它冷负荷相关参数表
3.4 负荷计算总结
表3—4外墙单位面积计算表
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表3-5地面或内墙单位面积冷负荷计算
表3-6外窗瞬时传热冷负荷单位面积计算
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表3-10各个房间负荷计算
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表3-11 房间总负荷计算表
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4风机盘管与外机机组选型
根据计算的空调负荷，本建筑采用大金家用VRV X中央空调系统。该系统运行成本低，相对节能，采用先进变频技术，室内机的单独开启不会增加能耗，室外机置于室外工作，压缩机、安全保护的等电器元件都集中放在室外机内，维修非常方便。
4.1大金家用VRV的优点及优势
4.1.1大金家用VRV系统的优点
（1） 真正节约电能，系统室外机采用直流变速控制，室外机的输出可根据室内负荷的大小自动调节，远程直接冷媒输送，改变了目前普通中央空调以水作载体的陈旧模式，是目前风冷热泵机组中能效比最高的空调设备 ，制冷时其能效比可达2.79（制热为3.44），比一般风冷热泵机组高20%左右，比一般空调节能40%~50%；
（2） 室外机采用行业首创的直流风扇马达，使得其效率比其前代采用交流马达产品的VRV提升40%，尤其在低速运行时；
（3） 自动故障检测，每台室内机的故障代码都会显示于无线遥控器的数字显示面板上，室外机的故障代码侧同时显示于无线遥控器数字面板和室外机PC电路板的LED上；
（4） 运转范围更广，制冷时室外温度运转范围从-5℃DB至43℃DB，制热时室外温度运转范围由原VRV的-15℃WB至15.5℃WB扩展到-20℃WB至15.5℃WB；
（5） 绿色环保，采用绿色环保制冷剂，对大气臭氧层无污染，无破坏； （6） 停电自动再启动使得机组在停电时会记录下断电前运转模式，当电源恢复后能自动回到原先的设定；
（7） 室外机和压缩机的循环运转使得各台室外机的使用得到平衡，从而延长空调机与系统的寿命；
（8） 室内机通过一条主管连接所有的室内机，减少管道的焊接。本空调系统不需要专人管理、不需要设置机房。 4.1.2大金家用中央空调优势
A、智慧节能性
大金自行研发的直流变频压缩机可根据室内的不同需求，满载或部分负荷运转时均能保持高效率，拥有高COP、IPLV值更超过国家一级标准，省电又节能。大金拥有卓越的直流变频技术，独特的磁阻式直流电机，采用强力钕磁铁，比传统交流和直流电机效率高。
B、自由设计性
大金家用中央空调外机机身紧凑，内机形式及容量丰富，能与内装充分融合，设
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计自由度高。
大金中央空调自由设计优点：
（1）只需1台室外机便可连接多台室内机
（2）室内机与内装相融合，提高了内装设计的自由度 （3）室外机机身紧凑
（4）超长冷媒配管使设计安装自由 C、独特便利性
大金家用中央空调拥有多种控制系统，让您操作方便。可清洗过滤网 设计使维护十分便利。有线遥控器、无线遥控器、统一开关器和集中遥控器等多种控制系统的使您的生活随心所欲。
大金中央空调独特便利性优点：
（1）可对每个房间进行个别控制，使用 便利。 （2）系统简单、维护方便，只需定期清洗过滤网。 D、创新安全性
大金家用中央空调采用冷媒配管，没有漏水的隐患，防腐蚀的室外机可靠耐用，运转更安心。
E、理想舒适性
大金家用中央空调拥有先进的静音技术和稳定的温度控制技术，给您带来舒适宁静的生活空间。大金家用中 央空调采用直流变频技术，迅速启动、精确温控，尤其在制热方面达到了很好的效果。
大金中央空调理想舒适性优点：
（1）家庭中常用的超薄型风管机拥有 高、中、低三档风量，可结合实际使用需要自由调节。
（2）大金家用中央空调拥有先进的静音性。室内机最低运转音仅27DB（A）（CDXS25静音运转时）。室外机运转音通过 多种静音设定，自己获得静音环境的同事也不会干扰到邻居。
（3）大金家用中央空调系统拥有宽广的运转范围，即使是在寒冷地区也能适用。 （4）家用中央空调出风口，拥有与室内 机匹配的尺寸，可方便地调节送风方向与角度，让空调效果表现出众。
4.2风机盘管选型
4.2.1风机盘管型号及各参数
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表4—1智能感知3D气流风管式风机盘管性能参数表（FXNP**MMVC）
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4.2.2各房间风机盘管选型
图4-1 智能感知3D气流风管式风机图
根据房间计算的冷负荷和风机盘管的制冷量，还有其他原因引起的冷负荷对各个房间进行相对应的风机盘管的型号： 客厅选：XNP63MMVC
书房、餐厅+厨房、工人房、卧室3、起居室选：XNP22MMVC 卧室1、卧室2：XNP25MMVC 主卧室+衣库：XNP36MMVC
4.3 外机机组选型
本设计选用大金家用中央空调VRV X SERIES 4.3.1 计算总负荷数值
整栋别墅的最大冷负荷 Qmax 6.3+2.2*5+2.5*2+3.6=25.9KW 4.3.2 外机机组型号及各参数值
表4—2 VRV X SERIES外机机组性能参数表（RUXYQ*AB）
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4.3.3 外机机组选型
图4-2 VRV X外机图
卧室、客厅、餐厅同时开启空调的概率很小。所以外机机组选择型号为RUXYQ10AB。
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5各楼层平面设计图
5.1 楼层平面图
图5-1 别墅一层平面图
别墅一层根据房间的使用而布置空调的房间为客厅、书房、工人房、厨房+餐厅。
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图5-2别墅二层平面图
别墅二层根据房间的使用而布置空调的房间为卧室1、卧室2、卧室3、起居室。
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图5-3别墅三层平面图
别墅三层根据房间的使用而布置空调的房间为主卧室。
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5.2 智能感知3D气流风管式风机及冷煤管道、冷凝水管道布置
图5-4 一层风机盘管及冷煤管道、冷凝水管道布置图
别墅一层根据房间的使用而布置空调的房间为客厅、书房、工人房、厨房+餐厅。风机盘管的位置和出风发现根据房间的不同而进行不同的设计与布置。安装高度都是距离楼层地面2.5m。VRV X的外机放在别墅的西面。
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图5-5 二层风机盘管及冷煤管道、冷凝水管道布置图
别墅二层根据房间的使用而布置空调的房间为卧室1、卧室2、卧室3、起居室。风机盘管的位置和出风发现根据房间的不同而进行不同的设计与布置。安装高度都是距离楼层地面2.5m。
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图5-6 三层风机盘管及冷煤管道、冷凝水管道布置图
别墅三层根据房间的使用而布置空调的房间为主卧室。风机盘管的位置和出风发现根据房间的不同而进行不同的设计与布置。安装高度都是距离楼层地面2.5m。
图5-7 系统简图
注：红色线为冷媒管（气管+液管）；蓝色线为冷凝水管！
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结 论
VRV系统，美观.节能，与家装完美结合，是未来家用空调的发展方向。理论要与实践相结合，以前都只注重理论的学习，而忽略了实践，通过这次设计，让我真正了解到实践的重要性，以后我一定要加强动手能力。
（1）VRV空调系统具有典型的中央空调系统的特征，室外机、室内机乃至控制系统是相互独立、按需组合的。VRV空调系统需分部件按功能不同确定设计试验工况参数，进行产品设计和性能试验，实现部件的标准化、系列化，降低生产、应用成本。
（2）对于固定配置的VRV空调系统，如一拖二、一拖三系统，用作家用空调时在安装规范方面宜以整机对待。可归于房间空调器类进行管理，以最大限度的控制应用成本。
（3）对于非固定配置的VRV空调系统，必需分部件按功能不同明示甚至统一相应的设计试验工况参数。在工程应用上，制订相应的设计、安装规范，纳入建筑设备工程项目管理范畴。
（4）VRV空调系统内部工况参数取决于气候条件、系统和能效指标要求，应在全面系统研究的基础上确定。
俗话说：实践出真知。做完课程设计，回想了论文设计过程中的种种，觉得这句话是对论文设计的最好写照。
一学期的论文设计终于结束了，在这期间我进行了大量的设计计算和画图，时间有点仓促，任务比较重，学到了很多以前书本上所未能学到的东西，使我对空气调节这门课从以前抽象的、纯理论认识上升为较系统的、比较形象的了解，掌握了一些设计方法，同时也认识到设计对我们本专业的重要性，虽然设计中有一些挫折，比如前面一步没考虑全面到后来就得重新再来，但是当设计结束后感觉对这门课还是挺充实的。通过论文设计使我真正学到了很多知识，为使我把本专业学得更好更扎实，希望以后能有更多这样的设计机会。
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谢 辞
在毕业设计过程中，我要感谢我的指导老师王俊琪老师和李振平师傅。在老师的悉心指导下我顺利完成了毕业设计，在此表示我深深的谢意！此外，也感谢各位老师来对我的设计论文进行评阅。虽然王老师对我们的要求很严格，但这使我在学习的过程中更加努力和认真，也让我在实习期能够认真对待工作内容，不断提升自己并取得进步。
回顾三年大学生活，老师教我勇进步，同学伴我共成长，感谢各位老师和同学陪伴在我的身边。
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参考文献
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附 录
表附录1设备材料清单表格