南京市别墅多联机VRV空调系统设计.docx
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南京市别墅多联机VRV空调系统设计
摘要
随着我国经济的快速增长，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，对家用空调的需求越来越大，尤其对空调节能、舒适和健康更加关注。
住宅面积不断扩大，住宅空调向着舒适美观、环保健康、高效节能的趋势发展。
空调的主要作用是对房间内的空气流动速度、温度、湿度及洁净度等进行调节与控制，同时提供足够的新鲜空气。
目前，对于建筑面积较大的别墅，普遍采用具有节能、舒适、运转平稳等诸多优点，而且各房间可独立调节，能满足不同房间不同空调负荷需求的多联机（VRV）空调系统。
本设计为江苏省南京市的某别墅VRV空调系统设计，拟为之设计合理的VRV空调系统为室内生活人员提供舒适的生活环境。
建筑物共两层，一层为厨房、餐厅、卧室、卫生间、客厅父母房；二层为书房、休息室、阳台、卫生间、更衣室、主卫、儿童房、小客厅、主人房，建筑面积为241.92㎡，空调总面积为188.72㎡，由此可见空调总面积不大，且各房间面积相对较小、但是有独立控制的要求；空调使用的时间相对分散，且各功能间的负荷不会要求同时最大；在综合考虑建筑物的特点及对舒适性的要求与经济性等方面之后，选用多联机系统。
本设计对建筑工程的概况进行了介绍，并利用鸿业负荷计算软件对各房间的冷热负荷进行了计算，从而得到空调系统负荷，并绘制出了建筑平面图，确定合适的空调方案及空调方式。
针对不同功能房间室内装修特点，选用不同形式的室内机，并按配置率80%～130%选择室外机。
根据空调设备生产厂家的施工要求，布置室内外机及管道位置。
关键词：
别墅空调系统，VRV，负荷计算，规划方案
ABSTRACT
WiththerapidgrowthofChina'seconomicandtheimprovementoflivingconditions,peoplehaveincreasedhighdemandonthelivingenvironmentofthecomfortandpayedmoreandmoreattentiontothegreaterdemandfordomesticairconditioning,especiallytheairconditioningenergysaving,comfortandhealth.Residentialareacontinuestoexpand,residentialairconditioningdevelopedtoacomfortableappearance,environmentalhealth,efficientenergyconservationtrends.
Themainfunctionofairconditioningistoregulateandcontroltheairflowrate,temperature,humidityandcleanlinessintheroom.Atpresent,theconstructionareaoflargevilla,commonlyusedtheVRVairconditioningsystem.Whichhastheadvantagesofenergysaving,comfortable,stableoperationandmanyotheradvantages,andeachroomcanbeadjustedindependently,tomeetdemandsofthedifferentonlineroomsofdifferentairconditioningload.
ThedesignofavillainJiangsu,NanjingVRVairconditioningsystemdesign,intendedtodesignareasonableVRVairconditioningsystemforindoorlivingstafftoprovideacomfortablelivingenvironment.Thebuildingatotaloftwolayers,thefirstlayerforthekitchen,diningroom,bedroom,bathroom,livingroom,parentsroom;thesecondlayeristhestudyroom,lounge,balcony,bathroom,dressingroom,themainhealth,children'sroom,livingroom,masterroom.Theconstructionareais241.92squaremeters,andatotalareaofairconditioningis188.72squaremeters,thetotalareaofthevisibleairconditioningisnotbig,andtheroomareaisrelativelysmall,buttherearerequirementsforindependentcontroloftheuseofairconditioning;therelativedispersiontime,andthefunctionbetweenthemaximumloadisnotsimultaneouslyafterconsideringthecharacteristicsofbuildings;andtherequirementsforcomfortandeconomyetc.,usingVRVsystem.
Inthedesignthebuildingengineeringareintroduced,andtheuseofHongyeloadcalculationsoftwareforeachroomtocalculatethecoolingandhotingload,soastoobtaintheloadofairconditioningsystem,anddrawtheconstructionplan,determinetheappropriateschemeofairconditioningandairconditioningmode.Accordingtothedifferentfeaturesofindoordecorationoftheroom,theuseofdifferentformsofindoormachine,andaccordingtotheallocationrateof80%~130%tochoosetheoutdoormachine.Accordingtotheconstructionrequirementsofairconditioningequipmentmanufacturers,thelayoutofindoorandoutdoormachinesandpipes.
KEYWORDS:
VillaAirConditioningSystem,VRV,LoadCalculation,PlanningScheme
前言
自19世纪空调问世以来，随着经济的快速发展，空调技术也获得了较快的提高，现在空调系统已经成为现代建筑中不可缺少的基础设施之一。
同时随着人们生活水平的提高及在建筑物内停留时间的增加，对舒适而健康的室内空气环境的要求也越来越高。
因此，建筑物空调系统的合理设计已经引起人们的重视。
本设计为别墅的多联机（VRV）空调系统工程设计，此类建筑物的功能相对齐全，舒适度要求比较高，各房间同时使用的概率比较低。
设计中根据江苏省南京市此类建筑物结构的特点，以现行中央空调设计标准为设计标准规范，在查阅了大量中外文献、相关资料和参考手册的基础上，利用鸿业暖通设计软件设计绘制了建筑物的图纸，并利用鸿业负荷计算软件对建筑物各房间的冷热负荷进行了计算，得出空调系统的总负荷。
确定合适的空调方案及空调方式。
针对不同功能房间室内装修特点，选用不同形式的室内机，并按配置率80%～130%选择室外机。
根据空调设备生产厂家的施工要求，布置室内外机位置。
并对空调冷凝水管道系统，阀门，保温，温湿度等参数控制进行了介绍。
本设计过程中，充分考虑了目前国内外均在大力倡导的节能环保这一设计要点，在尽量降低空调能耗和对周围环境的不良影响的前提下，不仅使该空调设计满足舒适健康的要求，而且做到了经济节能。
学习三年以来，通过从专业基础课到专业理论课的系统全面学习，并且在这期间，也进行了多次的课程设计学习，不仅使我学到的理论知识可以应用于实际工程设计当中，从而进一步增进了对专业知识的理解。
本次毕业设计旨在培养我学会并熟悉查阅各种规范、标准、参考资料，具备文献检索和收集资料的能力；学习并掌握专业软件的使用方法；学习撰写专业论文的方法技巧；通过完成毕业设计过程，一方面复习和巩固专业知识，另一方面能够运用所学知识解决和处理工程实际问题，为尽快适应和胜任今后的工作打下良好的基础。
由于本人掌握的相关理论知识有限，实际工程的经验匮乏和设计时间有限等，导致本次设计中对某些部分的设计不能做得全面完美，还存在很多不妥之处，恳请各位老师给予指正！
第1章工程概况
1.1节建筑工程概况
该建筑所在地为江苏省南京市，该建筑为两层别墅。
一层为厨房、餐厅、卧室、卫生间、客厅父母房；二层为书房、休息室、阳台、卫生间、更衣室、主卫、儿童房、小客厅、主人房，建筑面积为237.9㎡，空调总面积为188.72㎡。
1.2节气象参数
南京位于长江下游沿岸，是长江下游地区比较繁华的经济中心，是华东地区重要的交通枢纽，同时也是中国重要的文化教育中心之一。
具体台站位置：
东经118.8°，北纬32°，海拔高度为8.9m；冬季参数：
大气压力为102550Pa，室外供暖计算干球温度为-1.8℃，通风计算温度为2.4℃，室外空调计算干球温度为-4.1℃，室外空调计算相对温度为0.76，室外平均风速为2.4m/s，最多风向平均风速为3.5m/s；夏季参数：
大气压力为100430Pa，室外干球温度为34.8℃，通风室外干球温度为31.2℃，空调室外湿球温度为28.1℃，空调室外日平均温度为31.2通风室外相对温度为0.69，室外平均风速为2.6m/s，大气透明度等级为5。
地表面年平均温度为13.7℃，地表面最冷月平均温度为-5.4℃，地表面最热月平均温度为29.4℃。
其中，夏季空调室外计算干、湿球温度及冬季室外计算温度，相对温度，用于确定空气的处理过程中焓湿图上室外空气的状态点。
而夏季空调室外计算日平均温度及冬季空调室外计算温度，是用于计算空调冷、热负荷时的重要参数。
室外平均风速和夏季风速不同，所以，在计算冬季与夏季的负荷时计算，应该分别采用不同的外维护结构传热系数。
1.3节土建资料
1.外墙参数如下表所示：
表1.1外墙参数
构造
厚度（mm）
保温
材料
传热系数（夏）（W/m^2·K）
传热系数（冬）（W/m^2·K）
传热系数（内）（W/m^2·K）
传热衰减
传热延迟（h）
1.挤塑聚苯板（XPS）
30
粘土多孔砖KP1-XPS外保温
0.71
0.72
0.68
0.17
9.9
2.水泥砂浆
20
3.粘土多孔砖KP1-190/240
190
4.水泥砂浆
20
2.内墙参数如表1.2所示：
表1.2内墙参数
构造
厚度（mm）
保温
材料
传热系数（夏）（W/m^2·K）
传热系数（冬）（W/m^2·K）
传热系数（内）（W/m^2·K）
传热衰减
传热延迟（h）
1.水泥砂浆
20
粘土多孔砖KP1
1.86
1.89
1.67
0.43
7.7
2.粘土多孔砖KP1-190/240
190
3.水泥砂浆
20
3.屋面参数如表1.3所示：
表1.3屋面参数
构造
厚度（mm）
保温
材料
传热系数（夏）（W/m^2·K）
传热系数（冬）（W/m^2·K）
传热系数（内）（W/m^2·K）
传热衰减
传热延迟（h）
1.自然煤矸石、炉渣混凝土
40
泡沫混凝土—XPS保温
0.57
0.58
0.56
0.1
13.8
2.挤塑聚苯板（XPS）
35
3.水泥砂浆
20
4.泡沫混凝土
160
5.钢筋混凝土
120
6.混合砂浆
20
4.窗的参数如表1.4所示：
表1.4窗的参数
构造
厚度（mm）
保温
材料
传热系数（夏）（W/m^2·K）
传热系数（冬）（W/m^2·K）
传热系数（内）（W/m^2·K）
传热衰减
传热延迟（h）
平板玻璃
5
单层5（mm）外窗
5.74
6.06
4.23
1
0.1
5.楼板参数如表1.5所示：
表1.5楼板参数
构造
厚度（mm）
保温
材料
传热系数（夏）（W/m^2·K）
传热系数（冬）（W/m^2·K）
传热系数（内）（W/m^2·K）
传热衰减
传热延迟（h）
1.水泥砂浆
20
钢筋混凝土-水泥基复合保温砂浆（W型）
2.22
2.27
1.95
0.54
5
2.钢筋混凝土
120
3.水泥基复合保温砂浆（W型）
20
6.门参数如表1.6所示：
表1.6门的参数
构造
厚度（mm）
保温
材料
传热系数（夏）（W/m^2·K）
传热系数（冬）（W/m^2·K）
传热系数（内）（W/m^2·K）
传热衰减
传热延迟（h）
松木云杉热流方向顺木纹
20
木框单层实体门
4.23
4.44
3.35
1
0.4
7.地面参数如表1.7所示：
表1.7地面的参数
保温
材料
传热系数（夏）（W/m^2·K）
传热系数（冬）（W/m^2·K）
传热系数（内）（W/m^2·K）
传热衰减
传热延迟（h）
40mm混凝土
5.97
6.31
4.35
0
0
8.其它设计参数
民用建筑空调房间内空气设计参数的确定主要取决于以下内容。
①空调房间使用功能对舒适性的要求
所谓舒适就是人体所能维持正常的散热量和散湿量。
影响人舒适感的主要因素有：
室内空气的温度、湿度和空气流动速度；其次是衣着情况、空气的新鲜程度、室内各表面的温度等。
②要综合考虑地区、经济条件和节能要求等因素
根据我国国家标准《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》（GB50736—2012）的规定，对于舒适性空调，室内设计参数如下。
表1.8舒适性空调室内空气设计参数
项目
夏季
冬季
温度
应采用24～28℃
应采用18～22℃
相对湿度
应采用40%～65%
应采用40%～60%
风速
不应大于0.3m/s
不应大于0.2m/s
标准中给出的数据是概括性的。
对于具体的民用建筑而言，由于各空调房间的使用功能各不相同，而其室内空调设计计算参数也会有较大的差异。
对于该别墅的空调系统设计，采用室内空气设计参数如下：
夏季温度24℃，相对湿度60%，风速0.25m/s；
冬季温度20℃，相对湿度40%，风速0.15m/s。
设备、照明、人员密度：
每平方米的人数指标为评估室0.15人/m2左右，每平方米照明安装功率指标为25W/m2，电气设备安装功率为30W/m2左右，该建筑层高为3.2m。
第2章负荷计算
本设计利用鸿业负荷计算软件对别墅内各房间夏季冷负荷与冬季热负荷进行计算。
计算过程中设置参数类型如下：
冬季温湿度、夏季温湿度、房间的面积、外墙与内墙的结构参数及面积、外窗的结构参数及面积、外门与内门的结构参数及面积、屋面的机构参数及面积、地面及楼板的结构参数及面积、人体、新风（冷）、新风（热）、设备功率及灯光等参数进行设定。
由软件根据固定算法计算出夏季冷负荷与冬季热负荷。
2.1节空调负荷的概念及组成
空调房间的冷（热）、湿负荷是用于确定空调系统的送风量及设定方案选取空调设备的根本依据。
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:
外墙负荷计算；
内墙负荷计算；
外窗负荷计算；
外门负荷计算；
内门负荷计算；
地面负荷计算；
楼板负荷计算
照明设备负荷；
电气设备负荷；
人员散热总负荷。
2.2节冷热负荷计算过程
楼层一：
1.厨房的负荷：
参数如图2.1、2.2所示，由图2.2可知厨房最大冷负荷为2151W，最大热负荷为3182W。
图2.1厨房的参数设置
图2.2厨房负荷计算结果
2.餐厅的负荷：
参数如图2.3、2.4所示，由图2.4可知餐厅最大冷负荷为3022W，最大热负荷为4184W。
图2.3餐厅的参数设置
图2.4餐厅负荷计算结果
3.卧室的负荷：
参数如图2.5、2.6所示，由图2.6可知卧室最大冷负荷为2009W，最大热负荷为3090W。
图2.5卧室的参数设置
图2.6卧室负荷计算结果
4.卫生间的负荷：
参数如图2.7、2.8所示，由图2.8可知卫生间最大冷负荷为2080W，最大热负荷为1895W。
图2.7卫生间的参数设置
图2.8卫生间负荷计算结果
5.父母房的负荷：
参数如图2.9、2.10所示，由图2.10可知父母房最大冷负荷为3038W，最大热负荷为4215W。
图2.9父母房的参数设置
图2.10父母房负荷计算结果
6.客厅的负荷：
参数如图2.11、2.12所示，由图2.12可知客厅最大冷负荷为4287W，最大热负荷为3923W。
图2.11客厅的参数设置
图2.12客厅负荷计算结果
7.楼梯及其他闲置空间的的负荷：
参数如图2.13、2.14所示，由图2.14可知最大冷负荷为6244W，最大热负荷为5840W。
图2.13其他空间的参数设置
图2.14其他空间负荷计算结果
楼层二：
1.书房的负荷：
参数如图2.15、2.16所示，由图2.16可知书房最大冷负荷为1801W，最大热负荷为1437W。
图2.15书房的参数设置
图2.16书房负荷计算结果
2.休息室的负荷：
参数如图2.17、2.18所示，由图2.18可知休息室最大冷负荷为2321W，最大热负荷为1702W。
图2.17休息室的参数设置
图2.18休息室负荷计算结果
3.儿童房的负荷：
参数如图2.19、2.20所示，由图2.20可知儿童房最大冷负荷为2928W，最大热负荷为1732W。
图2.19儿童房的参数设置
图2.20儿童房负荷计算结果
4.主人房的负荷：
参数如图2.21、2.22所示，由图2.22可知主人房最大冷负荷为2454W，最大热负荷为1722W。
图2.21主人房的参数设置
图2.22主人房负荷计算结果
5.更衣室的负荷：
参数如图2.23、2.24所示，由图2.24可知更衣室最大冷负荷为866W，最大热负荷为157W。
图2.23更衣室的参数设置
图2.24更衣室负荷计算结果
6.主卫的负荷：
参数如图2.25、2.26所示，由图2.26可知主卫最大冷负荷为1465W，最大热负荷为832W。
图2.25更衣室的参数设置
图2.26更衣室负荷计算结果
7.卫生间的负荷：
参数如图2.27、2.28所示，由图2.28可知卫生间最大冷负荷为1507W，最大热负荷为827W。
图2.27卫生间的参数设置
图2.28卫生间负荷计算结果
8.小客厅的负荷：
参数如图2.29、2.30所示，由图2.30可知小客厅最大冷负荷为1848W，最大热负荷为277W。
图2.29小客厅的参数设置
图2.30小客厅负荷计算结果
9.南阳台的负荷：
参数如图2.31、2.32所示，由图2.32可知南阳台最大冷负荷为4446W，最大热负荷为3146W。
图2.31南阳台的参数设置
图2.32南阳台负荷计算结果
10.北阳台的负荷：
参数如图2.33、2.34所示，由图2.34可知北阳台最大冷负荷为3434W，最大热负荷为3268W。
图2.33北阳台的参数设置
图2.34北阳台负荷计算结果
11.其他空间的负荷：
参数如图2.35、2.36所示，由图2.36可知其他空间最大冷负荷为2942W，最大热负荷为1631W。
图2.35其他空间的参数设置
图2.36其他空间负荷计算结果
总负荷：
如图2.37所示，由计算结果可知1楼层夏季总冷负荷为22149W，2楼层夏季总冷负荷为24474W，别墅夏季总冷负荷为46467W。
如图2.38所示，由计算结果可知1楼层冬季空调热负荷为26328W，2楼层冬季空调热负荷为16731W，别墅冬季空调热负荷为43059W。
图2.37总冷负荷计算图
图2.38总热负荷计算图
第3章空调方案的确定
3.1节系统形式的确定
一直以来，人们普遍采用房间空调器来解决夏季降温和非严寒地区冬季供暖的问题。
房间空调器之所以在住宅中能够迅速普及是因为它具有一定的优势：
便于安装、制冷（热）速度较快、冷（热）量方便调节、能耗计量容易、价格相对较低；但是它也有一定的缺点：
房间空调器的能耗比较低大约为2.6-2.9KW；
无法对新风进行采集，对于保证良好的室内环境品质和舒适性有一定的缺陷；
房间空调器的设置没有规则，会影响建筑外观；
房间空调器室外机产生的噪声、冷凝水及废热的随处排放，给城市的市容带来了困扰。
随着人们生活水平的提高及环保意识的增强，大型中央空调不断向节能、环保等方向创新发展，同时小型空调也向着大功率、节能、环保、舒适、美观豪华的方向发展。
目前以窗式空调、分体挂壁机及分体柜机为代表的比较常见的空调已经不能满足消费者的需求，然而户式中央空调不仅适用于大面积多居室的别墅和单元房，同样可以适用于办公楼、中小型餐厅及娱乐场所等，具有相当非常好的市场潜力与发展前景。
由于生活水平的提高，人们的居
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