南京东海大酒店中央空调与通风系统设计开题报告.docx
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南京东海大酒店中央空调与通风系统设计开题报告
毕业设计开题报告
建筑环境与设备工程
南京东海大酒店中央空调与通风系统设计
一、选题的背景、意义（所选课题的历史背景、国内外研究现状和发展趋势）
随着我国人民生活水平的不断提高，购买力增强。
近年来修建了不少商业建筑，并且向多元化方向发展，建筑规模越来越大。
装饰豪华、营销全面、多维服务，集商贸、娱乐、居住、办公为一体的高级商城也层出不穷。
商业建筑的一个流动人口众多的公共场所，室内空气的温湿度、洁净度和新鲜空气量等，多顾客和商场职工的身体健康影响很大。
因此，商业建筑的空气环境越来越被商业部门所重视。
我国卫生防疫部门对商业建筑提出了卫生要求，对较大的重点商场还进行过监测，对一些已建的大中商场要求进行改造，增设通风设施或加建空气调节装置。
新建的大中商业建筑纷纷安装了空调系统，以提高商场的档次，吸引更多的顾客。
各大城市中频频展开的“商战”更加速了空调系统在商业建筑中的普及。
商业建筑不断的增多，以及人们对室内空气的温湿度、洁净度和空气品质问题越来越重视。
由于能源的紧缺，节能问题越来越引起人们的重视。
因此迫切需要为商业建筑物安装配置节能、健康、舒适的中央空调系统来满足人们对高生活水平的追求目前，随着我国经济的逐步增长，居住条件日益改善人们对生活环境的舒适性的要求越来越高，对中央空调的需求越来越大，对中央空调节能、舒适、健康更加关注。
因此，设计一项节能、舒适、健康的中央空调工程是很有实际意义的。
1．国内研究现状
中央空调在世界上已有百年的发展历史，在中国也有20多年的应用时间，然而真正引起国内企业关注还是近几年。
目前国内市场中央空调领域竞争已经进入白热化阶段，随着价格战连绵不断，在家用空调领域几乎已经无利可图的企业纷纷开始在中央空调领域寻找新的发展空间和利润增长点。
2003年中央空调市场容量将达到85亿元，2005年达到200亿元以上。
市场空间迅速巨大，而利润至少是40%以上。
这对于众多在市场上艰难逐利的企业，尤其是仍在价格战中挣扎的家电企业来说，无疑是极其诱人的。
与家用空调行业相比，中央空调仍保持较高利润空调，这使得由原来约克、大金、开利等国外品牌所占领的国内中央空调市场开始发生变化，国内一些品牌也纷纷进入这个领域。
2.国外研究现状
美国中央空调发展现状
美国的中央空调普及率较高，这与其良好的居住条件以及较高的生活水平是分不开的。
美国是世界第一经济大国，人民生活水准较高，对居住的舒适性要求也较高，这些都促进了该国中央空调的普及使用。
美国的别墅型住宅具有宽敞、高大的特点，通常由中、高收入的家庭居住。
由于其层高较大，具有足够的建筑空间用于布置风道，因此在美国，风管式系统在家用小型中央空调中所占的比重相当大。
同时，由于美国居民对家用空调舒适性的要求较高，因此多采用有新风的风管式系统。
目前，美国风管式系统的年产量约为600万台/年，占其家用空调产量的一半左右。
美国的公寓型住宅适合于中、低收入的人群居住，其家用空调的型式以窗式空调器为主，也有采用小区供冷/热水的，一般不使用家用小型中央空调。
目前美国窗式空调器年产量约为600万台/年，占其家用空调产量的一半左右。
美国的中央空调的型式以风管式系统为主，其具体形式多种多样。
风管式单元空调系统和风管式空调箱系统在美国的应用都很广泛，此外，集成了燃气炉的家用小型中央空调系统在美国的应用也非常普遍。
此种家用小型中央空调系统在供冷季由制冷机组提供冷量，在供热季由燃气炉提供热量，对室内回风和新风进行处理，消除房间空调负荷，同时也可以满足
家庭生活热水的需求。
日本小型中央空调发展现状
与美国以风管式系统为主的特点不同，日本的家用空调走的是一条"氟系统"为主的发展道路，从窗式空调器到定速分体式空调器，再到变频分体式空调器。
同样，日本的家用小型中央空调也以冷剂式空调即VRV系统为主。
在世界冷剂式空调行业中，在二十世纪九十年代以前，60％的市场被日本所占有，并且在设备开发和控制技术上都处于世界最前沿。
这为日本发展VRV系统提供了技术保证。
同时，日本国土面积小而人口众多，人口密度非常大，其住宅多属于高密度住宅，建筑结构较为紧凑。
一般层高均较低，不适合于布置需要占用较大层高的风管式空调系统。
而且日本是个国内资源匮乏的国家，其能源消耗主要依赖于从国外进口，因此该国非常强调节能。
家用空调作为能源消耗大户，其节能技术的开发尤其受到重视。
VRV系统的节能性是其在日本得到广泛应用的一个重要原因。
另外，对于专业的空调安装队伍来讲，VRV系统的安装非常规范，施工费用低。
以上这些因素决定了日本家用小型中央空调的型式以VRV系统为主。
此外，在日本，对于比较高档的别墅住宅，也有采用风管式系统的，风管式单元空调系统和风管式空调箱系统都有应用。
对于面积很大的高级住宅还采用新风机组+风管式空调箱系统，通过新风道将室外空气引入室内，运行时需要关闭房间所有的窗户，原则上可实现全年连续运行。
对于中级住宅或规模较小的高级住宅也有采用冷/热水机组的，在这种系统中，室内末端装置多采用落地式风机盘管，当采用吊顶式风机盘管，在冬季供热时，室内上下温差太大，通常辅以电热壁毯作为辅助热源。
二、相关研究的最新成果及动态
中央空调水处理过程
（一）物理清洗
对主机水侧铜管进行“通炮”．适用于主机水侧铜管轻微软垢或新建系统，是一种经济有效的方法。
具体操作：
打开主机端盖，用通炮器逐一对铜管逐根通炮，清洗管瞳的生物粘泥和锈渣．通炮完毕则用高压水冲洗干净，然后梅水室侧面，端盖内壁所有锈渣，垢块彻底铲除，并刷两遍防锈漆，起到除锈，防锈．除垢，防垢的作用。
主机水侧铜管通炮清洗一般一年一次。
（二）化学清洗
采取单台循环专业清洗方法，采用有机高分子整合清洗剂。
配以高效缓蚀剂，对铜管的腐蚀比无机酸低十几倍，在有效地保护设备的摹础上可以快速除垢，除锈，清洗结束后对铜管进行预膜处理，可以极大地延缓设备的腐蚀速度。
具体步骤为，化学除垢，漂洗中和，药剂预膜。
（三）其他主要空调设备清洗
风机盘管系统的清洗，板式热交换器的清洗，冷却塔的清洗等：
风机盘管系统清洗主要包括：
Y型过滤器拆洗，冷凝水盘，表冷器，风机等清洗及消毒：
板式热交换器清洗主要包括：
对板交进行化学清洗和物理拆洗两种方式相结合进行清洗；冷却塔的清洗主要包括：
对冷却塔填料，集水池底部等部位进行除垢，除锈，除藻及黏泥清洗以及杀菌处理。
关于细菌生物的除去
中央空调的循环系统在运行过程中所生成的细菌、藻类、垢、锈以及生物粘泥，严重地损害了空调主机和循环水管道，造成空调热交换率下降，从而影响空调制冷、制热的效果。
目前。
由于绝大多数空调用户误认为这种现象是主机质量问题或风机盘管、热泵机组或过滤网等其他产品的质量出现了问题，于是舍重求轻．不断维修主机，拆洗过滤网和盘管。
甚至更品，这样既浪费了时间，又浪费了大量的资金，而并没有解决实际问题。
在这里，我建议各用户单位正确认识中央空调的冷热交换原理及循环水的要求，从根本上解决中央空调运行负担．
工艺过程
（一）杀菌剥离
1．循环时间为20小时左右。
2．用药：
1#清洗剂、4#分散剥离剂、5#杀菌灭藻剂。
说明：
以上药品是杀菌、灭藻、发酵、分散剥离药品，主要是杀死细菌
藻类，疏散生物粘泥。
（二）化学清洗
1．循环时间为20d,时．
2．用药：
3#除垢剂、4#分散剥离剂、髀除锈剂、10#缓蚀剂．
（三）预膜
1．循环时间为24—72小时。
2．用药：
9#预膜剂、2#预膜辅助剂、8#除锈剂、10#缓蚀剂．
（四）水稳药
1．循环时间为30分钟左右。
2．用药：
6}l水稳药、9#预膜剂、10#缓蚀剂、7#湿保剂（冷却水专
用）．
PLC和变频器在中央空调节能改造中的应用
随着变频技术的日益成熟，利用变频器、PLC、数模转换模块、温度传感器、温度模块等器件的有机结合，构成温差闭环自动控制系统，自动调节水泵的输出流量，达到节能目的提供了可靠的技术条件。
下图为变频节能系统示意图
1、对冷冻泵进行变频改造
控制原理说明如下：
PLC控制器通过温度模块及温度传感器将冷冻机的回水温度和出水温度读入控制器内存，并计算出温差值；然后根据冷冻机的回水与出水的温差值来控制变频器的频率，以控制电机转速，调节出水的流量，控制热交换的速度；温差大，说明室内温度高系统负荷大，应提高冷冻泵的转速，加快冷冻水的循环速度和流量，加快热交换的速度；反之温差小，则说明室内温度低，系统负荷小，可降低冷冻泵的转速，减缓冷冻水的循环速度和流量，减缓热交换的速度以节约电能；
2、对冷却泵进行变频改造
由于冷冻机组运行时，其冷凝器的热交换量是由冷却水带到冷却塔散热降温，再由冷却泵送到冷凝器进行不断循环的。
冷却水进水出水温差大，说明冷冻机负荷大，需冷却水带走的热量大，应提高冷却泵的转速，加大冷却水的循环量；温差小，则说明，冷冻机负荷小，需带走的热量小，可降低冷却泵的转速，减小冷却水的循环量，以节约电能。
三、课题的研究内容及拟采取的研究方法（技术路线）、难点及预期达到的目标
研究方法
1）熟悉设计建筑物的原始设计资料；
2）资料调研；
3）确定室内外设计条件及其他工艺设计条件；
4）空调负荷计算；
5）系统方案比较，确定系统最佳设计方案；
6）管道系统水力计算；
7）主要设备选型计算；
8）冷源机房设计；
9）管道的保冷、消声与隔振设计；
10）工程图纸绘制（包括：
图纸目录、设计与施工说明、设备表、设计图纸）；
11）根据以上的设计安排与工作写出设计说明书（内容含计算书）。
难点：
中央空调清洗的难点在于认识
中央空调风道内积尘的原因
室外空气经中央空调处理时，由于大多数粗精效过滤网仅能过滤3um以上的悬浮颗粒物，其微细颗粒物则随风直接进入风道，而风道内表面虽然看似光滑，但其实际粗糙度远远高于微细颗粒物的大小，因此，这些微细的颗粒物随着空气滚动与风道内壁相互碰撞摩擦产生静电吸附越积越多，从而导致风道内壁的粗糙度越来越大，灰尘粘附加速进行，如此长年累月灰尘越积越厚最终形成较厚积尘。
中央空调风道积尘带来的危害
滋生细菌，传染疾病：
由于风道通过出风口、回风口与室内形成相对封闭空间，风道内的灰尘（一般肉眼看不见）及病菌会随着空调风吹到房间各个角落，逐渐变成室内空气的污染源；同时某一个房间的病菌也容易随着空调循环风吹到其他房间形成交叉感染。
如：
“非典”期间国家卫生部命令停开室内所有无新风的中央空调，防止疫情传播。
1976年美国费城的军团菌大爆发，事后研究认定其传染源就是该市某会场内的中央空调。
风阻加大、损耗能源：
空气在风道内流动，由于粘性及流体的相对运动，因而产生了内摩擦力，空气在风道内流动过程中，就要克服这种阻力而消耗能量.
摩擦阻力表达式为：
△Pm=λ*l/4Rs*ρυ2/2
公式中:
λ：
摩擦阻力系数RS：
风道水力半径
ι：
风道长度ρ：
空气密度
ν：
风道内空气平均流速
风道在时间的推移和设备使用的年限增加中，它的表面会依附着大量的灰尘（悬浮微粒物）。
这使边壁形成的边界层发生破坏，即破坏了流体在风道内的层流状态。
而形成了紊流状态，增加了内摩擦力，使风力受阻、风机的负载增大，机组能力下降，对于设备使用寿命会降低，增加能源的消耗。
封闭空间内空气置换效果较差
由于空调环境中，为节省能源大多数环境均设定位为封闭、半封闭空间，室内空气大多数属循环利用，空气的清洁度大多依靠空调本身的过滤和定时输送适量新风来维持，因此相对室外空气的新鲜度较为浑浊。
积尘严重，容易滋生细菌
由于中央空调是依靠风道及出风口将处理后的空气送入各房间，风道内属密闭空间，而室外空气中各类悬浮颗粒物不能完全被中央空调过滤装置所阻隔，因此微细灰尘便进入风道黏附在风道内壁上，加之大多数风道狭小、密闭清洗困难，长年累月便形成大量积尘。
而较厚积尘极易滋生各类有害微生物，如：
病毒、细菌、内霉素、真菌、军团菌、冠状病毒等。
风道内容易成为寄生动物及昆虫的活动空间
由于风道布置大多处于楼宇吊顶板内，较为隐蔽，加之风道内四季温湿度较为适宜，因此常常成为病菌和昆虫寄生活动的空间，如：
老鼠、蟑螂等
缺少强制性约束 中央空调清洗难上加难
【症结一】缺少强制性约束
2003年6月30日，国家标准化管理委员会发布《空调通风系统清洗规范》，其中提出，在通风系统被污染、通风系统性能下降和对室内环境有特殊要求等3种情况下，中央空调必须清洗。
清洗检查人员必须经过相关技术培训，才能上岗作业。
一个月后，国家卫生部出台《公共场所集中空调通风系统卫生规范》，从技术层面对空调风管的卫生标准、清洗方法等作了规定。
2006年3月1日，卫生部制定的《公共场所集中空调通风系统卫生管理办法》和相配套的3个技术规范正式实施，进一步明确公共场所经营者应定期对集中空调进行清洗。
虽然上述文件都明确要求中央空调必须定期清洗，但由于缺乏强制性措施，有关规定难以得到有效执行。
作为目前中央空调清洗检查的主管部门，市疾控中心有关负责人说，目前，对中央空调不按规定清洗的处罚依据还是1987年制定的《公共场所卫生管理条例》，该条例规定，对不清洗者可处罚款300至800元。
与动辄数万元的清洗费用相比，使用单位显然可以“无动于衷”。
【症结二】清洗费用太高
据业内人士介绍，南京目前有10多家中央空调专业清洗机构，清洗费用大多按照空调风机盘管的展开面积计算，根据清洗的彻底程度，每平方米30元—100元不等。
如此算下来，一栋20层楼的中央空调彻底清洗一次，大约需要花费20万元。
但一家清洗机构透露，其实每平方米的清洗成本只有10多元，但由于公司业务量少，所以不得不把各种成本加在区区几栋需要清洗的大楼上。
【症结三】社会各界认识不足
在路边随机采访了5位市民，没有一个人知道中央空调必须定期清洗。
一家新街口的五星级饭店物业部门负责人甚至表示，宁可花钱清洗饭店外墙，也不花钱来洗空调，理由是外墙干净可以看得见，而空调干不干净没人能看出来。
春兰等空调维修点的工作人员说，这个夏天，很多单位或个人因为空调“不制冷”来报修，但是技术人员检查后发现，很多空调本身没有问题，而是管道内长期积累的灰尘等污垢造成空调制冷效果变差。
随着气温的回落，南京很多高楼关闭了中央空调。
据了解，眼下最适合给中央空调来次彻底“洗澡”，以保证它们冬季正常上岗。
但是，近日走访了几家大型写字楼和商场却发现，很少有单位打算清洗空调。
现状：
九成以上中央空调常年不“洗澡”
经采访多家装有中央空调的大楼物业，一半以上的工作人员称“没必要清洗”，有一部分称“每年都有清洗，但都是公司内部工程人员操作”，还有一部分表示没听说过中央空调管道每年需要清洗。
来自市疾控中心的相关数据显示，南京中央空调使用3年以上还没有进行专业清洗和防疫的超过95％，使用10年以上没进行过专业清洗和防疫的超过90％以上，更有甚者，有的中央空调已使用了20多年，却从未进行过专业清洗和防疫。
四、论文详细工作进度和安排
2010.11.20~2011.01.15 开题报告；
2011.02.18~2011.02.28 确定室内外设计条件，负荷计算；
2011.03.01~2011.03.15 系统方案比较，确定系统最佳设计方案；
2011.03.16~2011.03.31 管道系统水力计算；
2011.04.01~2011.04.15 主要设备选型计算，冷源机房设计，管道的保冷、消声
与隔振设计；
2011.04.16~2011.05.20 工程图纸绘制；
2011.05.21~2011.06.05 文挡整理，上交设计成果
五、主要参考文献
[1] 中华人民共和国建设部主编.采暖通风与空气调节设计规范（GB50019-2003）.北京：
中国计划出版社，2003
[2] 中华人民共和国公安部主编.高层民用建筑设计防火规范（GB50045-95）
[3] 公共建筑节能设计标准.北京：
中国建筑工业出版社，2005
[4] 中国建筑工业出版社编.暖通空调规范.北京：
中国建筑工业出版社，2000
[5]中国建筑工业出版社主编.安装工程施工及验收规范.北京：
中国建筑工业出版社，2000
[6] 陆耀庆主编.实用供热空调设计手册.北京：
中国建筑工业出版社（第一版），1993
[7] 路延魁著.电子工业部第十设计研究院主编.空气调节设计手册（第二版）.北京：
中国建筑工业出版社，1995
[8] 赵荣义等. 简明空调设计手册. 北京：
中国建筑工业出版社. 1998
[9] 周邦定主编.中央空调设备选型手册.北京：
中国建筑工业出版社（第一版），2002
[10] 蒋永琨主编.高层建筑消防设计手册.上海：
同济大学出版社，1995
[11]李娥飞编著.暖通空调设计通病分析手册.北京：
中国建筑工业出版社，1991
[12] 付祥钊主编.流体输配管网.北京，中国建筑工业出版社，2005
[13] 贺平，孙刚编著.供热工程（第三版）.北京：
中国建筑工业出版社，1993
[14] 陆亚俊主编.暖通空调.北京：
中国建筑工业出版社，2002
[15]05系列工程建设标准设计图集 DBJT19-20-2005
[16] 暖通空调与制冷设备、配件及控制仪表、器件生产厂家的产品样本及产品选用资料
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