办公楼中央空调系统毕业设计Word文档下载推荐.docx
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瑞士40%的热泵为地祸热泵，瑞典65%的热泵为地祸热泵。
1.2.2建筑空调系统节能国内研究现状
我国是一个人均资源相对贫乏的国家，因此节能降耗有着十分重要的意义。
近年来，由于国民经济的快速发展，使我国的能源显得越来越紧张。
1）建筑空调系统节能国内研究现状概况
随着经济建设的不断深入和人们生活水平的不断提高，空调建筑物越来越多，建筑物消耗的能量也越来越大，甚至出现了空调系统与经济建设争抢电力资源的情况。
因此，在建筑物节能显得十分迫切。
在我国建筑总能耗中，空调系统的能耗占有相当大的比重，因此研究探讨空调系统的节能就显得十分重要。
在建筑物空调系统运行能耗中，冷源系统的能耗是最大的。
近年来，我国暖通空调学术界和工程界在空调冷源系统的节能方面做了大量的研究工作。
研究工作主要集中在冷源系统的形式选择上，对压缩式冷水机组和吸收式冷水机组的技术经济比较研究较多，通过对众多方案的分析已经基本达成共识：
吸收式冷水机组节电而不节能，对其在我国的应用应区别对待，对于有余热可以利用的地区，应大力提倡使用吸收式冷水机组，而一般建筑物则应采用蒸汽压缩式制冷。
当然，在进行冷热源系统的选择时，还要考虑建筑物所在地的气象条件、电力供应状况、能源情况、空调系统有无采用余热回收的可能性等方面的问题。
2）我国建筑空调系统节能研究有待解决的问题
通过对一些地区空调系统的调查发现，设计人员在涉及选用冷水机组时多考虑其额定工况下的全负荷性能，而对其部分负荷性能的考虑较少。
在风冷式冷水机组和水冷式冷水机组的选择应用上我国制冷工程界也存在着认识上的差异。
我国在冷源水系统方面的研究目前较少，一般都是按冷水机组的样本提供的冷却水量和冷冻水量进行冷却水泵和冷冻水泵的选择。
对于水系统的水泵是否运行节能则关注不多。
事实上，对于冷水机组的运行而言，冷凝器和蒸发器都要求定流量，因此，对于冷水机组部分负荷状态运行时，水泵的输出都是全负荷输出，水系统的全年运行能耗是相当大的。
因此水系统的节能具有很大的潜力。
1.3空调系统的设计与建筑节能
空调制冷技术的诞生是建筑技术史一项重大进步，它标志着人类从被动适应宏观自然气候发展到主动控制建筑微气候，在改造和征服自然的过程的又迈出了坚实的一步。
但是对空调的依赖也逐渐成为建筑能耗增长的最主要的原因。
制冷空调系统的出现为人们创造了舒适的空调环境，但20世纪70年代的全球能源危机，使制冷空调系统这一能源消耗大户面临严重考验，节能降耗成为空调系统设计的关键环节。
据统计，我国建筑能耗约占全国总能能耗的35%，空调能耗又约占建筑能耗的50%～60%左右。
由此可见，暖通空调能耗占总能耗的比例可高达22.75%。
因此，建筑中的空调系统节能已成为节能领域中的一个重点和热点。
于是降低空调能耗也被纳于建筑节能的任务中，如何更好的利用现在的空调技术服务人类同时又能满足建筑能耗的要求，是现阶段专业技术人员的工作要点。
而暖通空调设计方案的好坏直接影响着建筑环境的质量和节能状况。
随着科学技术的迅速发展以及对节能和环保要求的不断提高，暖通空调领域中新的设计方案大量涌现，针对同一个设计项目，往往可以有很多不同的设计方案可供选择，设计人员要进行大量的方案比较和优选工作，设计方案技术经济性比较正在成为影响暖通空调设计质量和效率的一项重要工作。
如何对暖通空调设计方案进行科学的比较和优选，是暖通空调设计人员在实际设计工作中经常遇到的一个重要技术难题。
1.4空调的发展和前景
1.4.1变频空调的发展
变频空调是目前空调消费的流行趋势。
它与一般空调比，有着高性能运转、舒适静音。
节能环保、能耗低的显著特点，它的出现改善了人们的生活质量。
日本作为变频空调强国，从20世纪80年代初开始到现在，变频空调已占其空调市场的90％左右。
变频空调在我国发展速度相当快，不到8年时间就达到与日本先进水平同步。
进入2000年，国内个别企业将直流变频技术与PAM控制技术结合应用，使空调完全进入变频空调的最高领域。
它不仅使直流变频压缩机的优越性能充分发挥，更能利用数码特点，准确提高能效，达到节能51％的目的。
1.4.2无氟空调的发展
臭氧层破坏是当前全球面临的重大的环境问题之一，由于以前空调业所采用的传统制冷剂对臭氧层有破坏作用及产生温室效应，对大气造成破坏，因而无氟空调是众所期待的产品。
近年来以海尔空调为代表的无氟空调的出现，标志着无氟空调时代的来临。
1.4.3舒适性空调的发展
健康是空调业发展的主题之一。
以前的空调采用了多种健康技术，如负离子、离子集尘、多元光触媒等，这些技术的运用使空调产品的健康性能得到了极大提升。
海尔空调把负离子、离子集尘、多元光触媒、双向换新风、健康除湿等领先技术在内的高科技手段组合起来使用，发挥了巨大的威力，而未来空调进步的一个方向也就是对各种技术的灵活使用。
空调气流的舒适度是健康空调的另一个标准。
传统空调的送风方式简单直吹人体，易引起伤风、感冒、头痛、关节痛等不舒适状态，因此新近推出的风可以从周围环绕，而不是对人直吹，通过改善空调送风的气流分布，令人感觉更舒适的空调——环绕立体送风、三维立体风的健康空调成了热销产品也就不足为奇了。
1.4.4一拖多
空调器的发展从一个侧面反映了我国居民居住环境的巨大变化，也为自身发展指明了方向。
1993年以前，中国空调市场主要以一拖一为主，1993年海尔推出一拖二空调后，率先将空调业引入了一拖多时代。
目前海尔一拖多空调产量突破了百万台足以证明其市场消费能力。
海尔MRV网络变频一拖多中央空调的出现以及众多厂家的家用中央空调产品使得家庭中央空调迅速普及。
1.4.5其它空调新技术的发展
2）冷触媒技术
冷触媒这一技术采用日本专利，是一种低温低吸附的材料，根据吸附--催化原理，在常温下就能对甲醛等有害物质边吸附边分解成二氧化碳和水，这种触媒不需要再生，不需更换，使用寿命长达十年以上。
3）体感温度控制技术
智能装在遥控器上的感温元件，感知室内人们活动范围的温度，并将信息发射到主机接收器上，使主机随时调整运行状态，实现真正的体感温度控制自动化。
4）人感控制技术
人感控制技术利用双红外感应器控测人的方位，自动调节送风方向（左送风、中送风、右送风或全方位送风），风随人行。
5）PTC电辅助加热技术
PTC电辅助加热技术，可在超低温条件下迅速制热，效力强劲，安全可靠，可长期使用。
总之，伴随着科技和社会的进步，节能、环保、健康、智能控制已成为空调发展的大趋势。
1.
2工程概况
本建筑是一幢五层高的办公楼，地处江苏省南京市。
南京地处我国长江下游地区，属北亚热带季风气候区，四季分明，夏热冬冷，春秋短暂，雨量集中，历年平均气温16℃，主导风向夏季为西南风，冬季为东北风。
本办公楼第一层为中央空调机房及停车场,二～五层为办公室,采用风机盘管加新风系统，这四层的布局基本相同。
每层有24间办公室，大部分办公室都配有卫生间。
第一层高4.5m,二～五层层高均为3.8m，建筑物总高度约为21.2m。
总建筑面积约为6690m²
。
本系统管线不复杂，施工方便，夏季空调和冬季供暖同用一套系统，无论从经济、使用寿命，还是从美观、清洁的角度讲，该系统都很符合建筑用途的要求。
二～五层办公室风机盘管加新风系统；
厕所设置排风扇，保持厕所的相对负压，通过其他房间渗透补充厕所风量，再通过厕所风机排出，使厕所异味不能扩散至其他房间。
正压控制的问题，为防止外部空气流入空调房间，设定保持室内5～10Pa正压，送风量大于排风量时，室内将保持正压。
该设计中采用的计算方法和数据依据主要来源于张萍主编的《中央空调设计实训教程》[1],还有其他的一些相关资料。
相关建筑图见附录。
该建筑物相关资料如下：
1）屋面
保温材料为沥青膨胀珍珠岩，厚度为70mm。
2）外墙
外墙为厚度为240mm的红砖墙，墙外表面为水泥砂浆抹灰加浅色喷浆，墙为厚为70mm的加气混凝土保温层，内粉刷加油漆。
3）外窗
单层钢窗，玻璃为6mm厚的吸热玻璃，内有活动百叶帘作为内遮阳。
4）人数
人员数的确定是根据各房间的使用功能及使用单位提出的要求确定的，本办公楼人员密度按每平方米0.15人估算。
5）照明、设备
由建筑电气专业提供，照明设备为暗装荧光灯，镇流器设置在顶棚内，荧光灯罩无通风孔，功率为30w/m²
设备负荷为40w/m²
6）空调使用时间
办公楼空调每天使用10小时，即8：
00～18：
00。
7）动力与能源资料
a.动力：
工业动力电380V－50Hz;
b.能源：
由自备空调机房供给。
8）气象资料
a.表2.1室外气象参数表
地理位置（南京）
海拔（m）
大气压力（Kpa）
室外平均风速m/s
北纬
东经
8.9
冬季
夏季
31°
10′
118°
43′
1025.2
1004.0
2.6
b.表2.2室外计算（干球温度℃）表
夏季空调室外计算湿球温度
空气调节
通风
空调日平均
-6
2
35
31.4
32
28.3
c.表2.3室内计算参数表
名称
房间用途
温度（℃）
湿度（%）
室内风速m/s
办公室
26
50
v≤0.25
23
40
v≤0.15
9）其他
新风量取30m³
/h.p;
噪声声级不高于40dB;
空气中含尘量不大于0.30mg/m³
;
室内空气压力稍高于室外大气压。
3设计方案的论证
3.1办公楼（写字楼）空调特点
1）建筑特点
办公楼的外围护结构多为钢筋混凝土的框架结构,采用自重的轻型墙体材料作为外围护结构。
大量采用玻璃幕墙,采用大面积单层玻璃幕墙加铝合金饰板作为高层写字楼外围护结构的主流,其玻璃幕墙主要为6mm或8mm厚度的热反射镀膜玻璃。
办公楼由吊顶或架空地板形成办公自动化机器和通讯设备的线性空间，办公楼的净高为2.6m左右。
2）使用特点
办公楼的使用性质与时间全楼大体一致,所以整幢楼可选择用同样的空调系统和设备,管理比较方便。
办公楼一般采用集中或半集中空调系统。
3）办公楼空调系统注意事项
a.分区问题：
按建筑物分为内区和外区,也可以按朝向分或根据房间用途、标准高低、负荷变化以及使用时间等特点划分系统。
b.过度季节问题：
过度季节外区可不用冷热源,但内区仍需要降温,这时应用室外空气直接进入内区降温,即节能又简单;
或考虑采用一台小容量的制冷机。
c.加班问题：
个别办公楼或某层需要节假日加班,为此最好不要设太大的集中空调系统。
d.特殊房间的个别控制问题：
用风机盘管系统以便控制。
3.2方案比较
表3.1全空气系统与空气－水系统方案比较表[2]
比较项目
全空气系统
空气－水系统
设备布置与机房
1．空调与制冷设备可以集中布置在机房
2．机房面积较大层高较高
3．有时可以布置在屋顶或安设在车间柱间平台上
1．只需要新风空调机房、机房面积小
2．风机盘管可以设在空调机房内
3．分散布置、敷设各种管线较麻烦
风管系统
1．空调送回风管系统复杂、布置困难
2．支风管和风口较多时不易均衡调节风量
1．放室内时不接送、回风管
2．当和新风系统联合使用时，新风管较小
节能与经济性
1．可以根据室外气象参数的变化和室内负荷变化实现全年多工况节能运行调节，充分利用室外新风减少与避免冷热抵消，减少冷冻机运行时间
2．对热湿负荷变化不一致或室内参数不同的多房间不经济
3．部分房间停止工作不需空调时整个空调系统仍需运行不经济
1．灵活性大、节能效果好，可根据各室负荷情况自我调节
2．盘管冬夏兼用，内避容易结垢，降低传热效率
3．无法实现全年多工况节能运行
使用寿命
使用寿命长
使用寿命较长
安装
设备与风管的安装工作量大周期长
安装投产较快，介于集中式空调系统与单元式空调器之间
维护运行
空调与制冷设备集中安设在机房便于管理和维护
布置分散维护管理不方便，水系统布置复杂、易漏水
温湿度控制
可以严格地控制室内温度和室内相对湿度
对室内温度要求严格时难于满足
空气过滤与净化
可以采用初效、中效和高效过滤器，满足室内空气清洁度的不同要求，采用喷水室时水与空气直接接触易受污染，须常换水
过滤性能差，室内清洁度要求较高时难于满足
消声与隔振
可以有效地采取消防和隔振措施
必须采用低噪声风机才能保证室内要求
风管互相串通
空调房间之间有风管连通，使各房间互相污染，当发生火灾时会通过风管迅速蔓延
各空调房间之间不会互相污染
表3.2风机盘管+新风系统的特点表[2]
优点
1）布置灵活，可以和集中处理的新风系统联合使用，也可以单独使用
2）各空调房间互不干扰，可以独立地调节室温，并可随时根据需要开停机组,节省运行费用，灵活性大，节能效果好
3）与集中式空调相比不需回风管道，节约建筑空间
4）机组部件多为装配式、定型化、规格化程度高，便于用户选择和安装
5）只需新风空调机房，机房面积小
6）使用季节长
7）各房间之间不会互相污染
缺点
1）对机组制作要求高，则维修工作量很大
2）机组剩余压头小室内气流分布受限制
3）分散布置敷设各中管线较麻烦，维修管理不方便
4）无法实现全年多工况节能运行调节
5）水系统复杂，易漏水
6）过滤性能差
适用性
适用于旅馆、公寓、医院、办公楼等高层多层的建筑物中,
需要增设空调的小面积多房间建筑室温需要进行个别调节的场合
表3.3风机盘管的新风供给方式表[1]
供给方式
示意图
特点
适用范围
房间缝隙自然渗入
1）无规律渗透风，室温不均匀
2）简单、方便
3）卫生条件差
4）初投资与运用费用低
5）机组承担新风负荷，长时间在湿工况下工作
1）人少，无正压要求，清洁度要求不高的空调房间
2）要求节省投资与运行费用的房间
3）新风系统布置有困难或旧有建筑改造
机组背面墙洞引入新风
1）新风口可调节，冬、夏季最小新风量；
过渡季大新风量
2）随新风负荷变化，室内直接受影响
3）初投资与运行费节省
4）须作好防尘、防噪声、防雨、防冻措施
5）机组长时间在湿工况下工作
同上
房高为6m以下的建筑物
单设新风系统，独立供给室内
1）单设新风机组，可随室外气象变化进行调节，保证室内湿度与新风量要求
2）投资大
3）占有空间多
4）新风口尽量紧靠风机盘管，为佳
要求卫生条件严格和舒适的房间，目前最常采用此方式
单设新风系统供给风机盘管
1）单设新风机组，可随室外气象变化进行调节，保证室内湿度与新风量要求
3）新风按至风机盘管，与回风混合后进入室内，加大了风机风量，增加噪声
要求卫生条件严格的房间，目前较少采用此种方式
本设计为办公楼的空调系统设计，系统的选定应注意档次和安全的要求，按负担室内空调负荷所用的介质来分类可选择四种系统——全空气系统、空气—水系统、全水系统、冷剂系统。
全空气系统分一次回风式系统和二次回风式系统，该系统是全部由处理过的空气负担室内空调冷负荷和湿负荷；
空气—水系统分为再热系统和诱导器系统并用、全新风系统和风机盘管机组系统并用；
全水系统即为风机盘管机组系统，全部由水负担室内空调负荷，在注重室内空气品质的现代化建筑内一般不单独采用，而是与新风系统联合运用；
冷剂系统分单元式空调器系统、窗式空调器系统、分体式空调器系统，它是由制冷系统蒸发器直接放于室内消除室内的余热和余湿。
对于较大型公共建筑，建筑内部的空气品质级别要求较高，全水系统和冷剂系统只能消除室内的余热和余湿，不能起到改善室内空气品质的作用，所以全水系统和冷剂系统在本次的建筑空调设计时不宜采用。
终上所述，拟采用风机盘管加新风系统，风机盘管的新风供给方式用单设新风系统，独立供给室内。
3.3方案的确定
本办公楼采用风机盘管加新风系统，分成两个区（东区和西区）。
因为办公室是间歇性使用，白天使用，晚上关闭，人员分布较平均，同时各房间冷热负荷并不相同需要进行个别的调节，导致热湿比不同，所以全空气系统并不适合。
每层设有新风机组，可以由同层的新风机组送入室内，和风机盘管一起满足室内的冷热负荷。
风机盘管空调方式，这种方式风管小，可以降低房间层高，但维修工作量大，如果水管漏水或冷水管保温不好而产生凝结水，对线槽内的电线或其它接近楼地面的电器设备是一个威胁，因此要求确保管道安装质量。
风机盘管加新风系统占空间少，使用也较灵活，但空调设备产生的振动和噪音问题需要采取切实措施予以解决。
对于该系统所存在的缺点，可在设计当中根据具体的问题予以解决和弥补。
3.4风机盘管机组的结构和工作原理
风机盘管机组是空调机组的末端机组之一,就是将通风机、换热器及过滤器等组成一体的空气调节设备。
机组一般分为立式和卧式两种,可以按室内安装位置选定,同时根据室内装修要求可做成明装或暗装。
风机盘管通常与冷水机组（夏）或热水机组（冬）组成一个供冷或供热系统。
风机盘管是分散安装在每一个需要空调的房间内（如宾馆的客房、医院的病房、写字楼的各写字间等）。
风机盘管机组中风机不断循环所在房间内的空气和新风，使空气通过供冷水或供热水的换热器被冷却或加热，以保持房间内温度。
在风机吸风口外设有空气过滤器，用以过滤被吸入空气中的尘埃，一方面改善房间的卫生条件，另一方面也保护了换热器不被尘埃所堵塞。
换热器在夏季可以除去房间的湿气，维持房间的一定相对湿度。
换热器表面的凝结水滴入接水盘内，然后不断地被排入下水道中。
由于本系统采用风机盘管+新风系统，有独立的新风系统供给室内新风，即把新风处理到室内参数，不承担房间负荷。
这种方案既提高了该系统的调节和运转的灵活性，且进入风机盘管的供水温度可适当提高，水管结露现象可以得到改善。
机组由风机、电动机、盘管、空气过滤器、室温调节装置及箱体等组成（见图3.1）。
图3.1风机盘管机组构造图
4空调冷负荷计算
4.1冷负荷构成及计算原理
4.1.1围护结构瞬变传热形成冷负荷的计算方法
具体计算见附录1
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可按下式计算：
LQ1=F·
K·
（tln-tn）W（4.1）
式中：
LQ1——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/（㎡·
℃）,可根据外墙和屋面的不同构造，表1－6（a）或表1－6（b）[1]中查取；
tn——室内计算温度，℃；
tln——外墙和屋面冷负荷计算温度的逐时值，℃，根据外墙和屋面的不同类型分别在表1－7（a）～表1－7（g）[1]中查取
必须指出：
（4.1）式中的各围护结构的冷负荷温度值都是以北京地区气象参数为依据计算出来的，因此对不同地区和不同情况应按下式进行修正：
t'
ln=（tln+td）·
ka·
kp℃（4.2）式中:
td——地区修正系数，℃，见表1－8（a）及表1－8（b）[1]；
ka——不同外表面换热系数修正系数，见表1-9[1]；
kp——不同外表面的颜色系数修正系数，见表1-10[1]；
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,可按如下传热公式计算：
LQ2=F·
（tls-tn）W（4.3）
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，℃；
tls——相邻非空调房间的平均计算温度，℃。
t'
ls按下式计算t'
ls=t+tls℃（4.4）
t——夏季空调房间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,tls取3℃,；
当相邻散热量在23～116W/m2时,tls取5℃。
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可按下式计算：
LQ3=F·
（tl–tn）W（4.5）
F——外玻璃窗面积，m²
K——玻璃的传热系数，W/（m²
本设计单层玻璃K=6.26W/（m²
tl——玻璃窗的冷负荷温度逐时值，℃，见表1-13[1]；
tn——室内设计温度，℃。
不同地点对tl按下式修正：
tl’=tl+td（4.6）
td——地区修正系数，℃，见表1-14[1]。
4.1.2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按下式计算：
LQ4=F·
CZ·
Dj.max·
CLQW（4.7）
F——玻璃窗的净面积,是窗口面积乘以有效面积系数Ca，
本设计单层钢窗Ca=0.85；
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，由表1-16[1]查得，6mm厚吸热玻璃Cs=0.89；
Cn——窗内遮阳设施的
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