空调系统设计开题报告.docx

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空调系统设计开题报告

华北电力大学

毕业设计（论文）开题报告

学生姓名：

班级：

所在院系：

所在专业：

设计（论文）题目：

北京市某体育中心空调系统设计指导教师：

2010年3月30日

毕业设计（论文）开题报告

一、结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写不低于2000字的文献综述。

（另附）

二、本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：

本项目是一座体育运动建筑，地处于北京市，共

层。

其中地下一层为一个综合服务场所，主要结构包括地下停车厂，办公室，药房，食品加工区等等。

地上二层结构较为复杂，其中主体结构边缘包括停车区，运动员休息室，贵宾休息室，主体结构的中间地带为四个篮球场，其中三个中间场地为比赛场地，靠南边一个为训练场地。

地上三层结构较为简单，主要结构是观众坐席，

在本次空调系统的设计中主要讲述了空调系统冷湿负荷的计算，空调方式的选择和系统分区[10]，空调系统的风道设计与计算，水系统的管路计算，空调系统的消声减振设计，空调系统的防火排烟设计等。

本次设计采用逐时冷负荷计算法，选择鸿业负荷计算软件进行负荷计算。

风系统的计算是通过确定送风量来选择并布置风机盘管和送风、回风口。

运用假定流速法进行风道水力计算，确定风道尺寸。

水系统的计算是根据冷却水流量，确定冷却塔型号以及冷却水泵，选择最不利环路，运用假定流速法确定水管管径。

气流组织计算根据室内温湿度基数、温湿度允许波动范围、允许气流速度、允许噪声标准，结合建筑特点进行综合考虑。

三、指导教师意见：

1．对“文献综述”的评语：

2．对学生前期工作情况的评价（包括确定的研究方法、手段是否合理等方面）：

指导教师：

年月日

北京市某体育中心空调系统设计

1．课题的背景与意义

随着我国人民生活水平的不断提高，购买力增强。

近年来修建了不少体育运动建筑，并且向多元化方向发展，建筑规模越来越大。

装饰豪华、设施全面、多维服务，集商贸、娱乐、运动、比赛为一体的高级体育运动建筑也层出不穷。

   体育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，对观众和运动员的身体健康影响很大[1]。

因此，体育建筑设施的空气环境越来越被卫生部门所重视。

我国卫生防疫部门对体育建筑提出了卫生要求，对较大的重点体育馆还进行过监测，对一些已建的大中运动地点要求进行改造，增设通风设施或加建空气调节装置。

体育建筑不断的增多，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[2]。

由于能源的紧缺，节能问题越来越引起人们的重视。

因此迫切需要为体育活动场所安装配置节能、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。

2．空调系统发展

中央空调系统的分类

一.按负担室内热湿负荷所用的介质可分为:

1.全空气系统2.全水系统3.空气-水系统4.冷剂系统（

（1）

（2））

二.按空气处理设备的集中程度可分为:

1.集中式2.半集中式

三.按被处理空气的来源可分为:

　　1.封闭式2.直流式3.混合式（一次回风二次回风）

　　主要组成设备有空调主机（冷热源）风柜风机盘管等等[3].

中央空调系统优点

　　经济节能：

主机由微电脑控制，每个区间末端风机盘管可自行调节温度，区间无人时可关闭，系统根据实际负荷做自动化运行，开机计费，不开机不计费，有效节约能源和运行费用。

　　环保：

主机采用水源热泵型机组，电制冷，没有燃烧过程，避免了排污；整个系统为密闭式管路系统，可避免霉菌灰尘等杂质对系统的污染，使环境清新优美，特别适于高档别墅、高级公寓与写字楼的使用。

　　节约空间：

主机体积小巧，不设机房，无需占用设备层，减少公用设施和土建投资，室内末端暗藏在吊顶内，极易配合屋内装修。

　　个性化：

中央空调系统以区间为单元，满足用户不同区间需求，室内末端安装采用暗藏方式，不影响室内的审美观，不占据室内空间，适应用户的个性化需求。

　　简化管理：

于采用不同区间单独控制系统为用户所有，产权关系明确，可简化空调设施管理。

　　提升档次：

中央空调主机可以避免破坏楼体的整体外观，使用户充分享受高档综合环境的同时，提升产品质量及量贩档次。

　　投资方便：

可根据量贩发展情况，分期分批投资添置空调系统，同时量贩档次提升，因此资金周转快，有效地利用资金更进一步开发。

户式中央空调的分类[4]

　　风管机

　　一台定频室外机，一台定频室内机，通过风管把冷热风送至每个房间，可方便将室外新风引入；对空气进行加湿等集中处理也较容易，是廉价的机器，设计合理每个房间的噪声仅增加1～3分贝，卧室不必吊顶，每个房间在可高于主温控器设定的温度以上，对温度进行控制；可以有一定比例的能量转移，达到节能及加快空调冷热速度的效果。

　　室内机局部噪声较大，根据现场不同的安装条件，实测在42～52分贝之间，对设计及安装要求很专业。

　　一拖多机组

（1）定频多联机

　　把分体空调集中到一个室外机中，最多一拖三里面有三台压缩机，冷媒系统各自独立；把明装壁挂室内机改变成暗藏式；引进新风困难，是分体空调的一种变形，卧室内风机噪音由低到高要增加7～14分贝，最高达50分贝。

每个卧室需增加长1.2m以上，宽0.6m，高0.3m的吊顶，另需设检修孔；每个内机都需有冷凝水排放的管路。

　　冷媒系统独立，但电路部分的有共用点；如发生外风机，外机温度探头、压力保护或电器局部短路等故障时，整套机器将无法运行。

（2）定、变频一拖多

　　其中有1～2台变频压缩机或另加1台定频压缩机，电路上有射频干扰，对电脑有影响。

检修孔新风引入吊顶与冷凝水与多联机相同；对氟管的分支器要求设计合理；对上，下层共用1台机器，管路要求更高；较易在全开启时出现末端内机效果太差的情况。

　　冷热水机

　　定频冷热水机或变频冷热水机

　　大型中央空调的缩小，冷凝器由水冷变成风冷；用水泵将冷热水送至风机盘管。

引入新风、检修孔、吊顶冷凝水排放、噪声指标与多联机相同。

但又增加了冷热水管；由于温度差很大，密封问题突出，出现漏水对装潢的破坏较大。

另外大型中央空调蒸发器都定时清理和酸洗；家用冷热水机对此还无良策，长期使用，冷热交换器的效率将大打折扣。

如能与中央水处理系统相结合，可克服上述难点。

单独房间使用空调，其它房间风机盘管有冷热水管流过，也会产生能耗；现较流行采用电磁水阀来关闭水路；除去造价上的因素外；还会使局部水流速过高，产生噪声的问题。

户式中央空调的工作原理

　　1．冷（热）水机组的基本工作过程是：

室外的制冷机组对冷（热）媒水进行制冷降温（或加热升温），然后由水泵将降温后的冷媒（热）水输送到安装在室内的风机盘管机组中，由风机盘管机组采取就地回风的方式与室内空气进行热交换实现对室内空气处理的目的。

　　2．风管（道）式机组的基本工作过程是：

供冷时，室外的制冷机组吸收来自室内机组的制冷剂蒸气经压缩、冷凝后向各室内机组输送液体制冷剂。

供热时，室外的制冷机组吸收来自冷凝器的制冷剂蒸气经压缩后向各室内机组输送汽体制冷剂，室内机组通过布置在天花板上的回风口将空气吸入，进行热交换后送入安装在室内各房间天花板中的风管（道）内，并通过出风口上的散流器向室内各房间输送空气。

在风管（道）上设计有新风门和排风门，可以按一定比例置换空气，以保证室内空气的质量。

　　3．变频一拖多机组的基本工作过程是：

供冷时，室外的制冷机组吸收来自室内机组的制冷剂蒸气经压缩、冷凝后向各室内机组输送液体制冷剂。

供热时，室外的制冷机组吸收来自冷凝器的制冷剂蒸气经压缩后向各室内机组输送汽体制冷剂。

各室内机组通过暗装的方式布置在天花板上。

通过其回风口将空气吸入，进行热交换后送入，再从送风口将处理后的空气采取就地回风的方式送回室内。

机组在能量调节方式上由微电脑控制，室外机组的变频式压缩机根据室内冷热负荷的变化，自动调节压缩机的工作状态，以满足室内冷热负荷的要求。

商用中央空调系统

　　单冷式：

将室内热湿空气吸入，经蒸发器将其中的水蒸气冷凝，然后将干燥、凉爽的空气送入室内，起到降温、降湿的作用。

　　冷热式：

既能降温、降湿，又可制热、取暖。

制热方式可分为热泵式和电热式。

热泵式空调取暖时，室外空气温度在5℃以上才能正常工作。

　　窗式：

是空调制冷、通风、控制系统的组合体。

　　移动式：

它与窗式空调器的区别是采用水冷方式，冷凝水通过软管排出，可以在室内随意移动，不用安装。

　　分体式：

它由室内机箱和室外机箱组成，室外机箱组合了制冷系统中的压缩机、冷凝器和轴流风机等。

　　变频空调：

是由电脑控制的变频器和变频压缩机组成的,它运用变频控制技术，使空调根据环境温度自动选择制冷、制热和除湿运转方式，使居室在短时间内迅速达到所需要的温度，并在低转速低能耗状态下以较小的温差波动，实现快速、节能和舒适的控温效果。

　　水冷式：

由室内盘管，室外机可以是水冷螺杆或冷却搭（这种也属于单冷式），机组里面的东东就不说了，四大部件你应该知道的吧。

　　风冷式：

室内盘管，室外机是风冷螺杆或模块机组。

　　中央空调系统是由一系列驱动流体流动的运动设备（如水泵、风机及压缩机）、各种型式的热交换器（如风机盘管、蒸发器、冷凝器及中间热交换器等）及连接各种装置的管道（如风管、水管及冷媒管）和阀件所组成。

系统一般可分下列五个循环[5]：

（1）室内空气循环；

（2）冷水循环；

　　（3）冷媒循环；

　　（4）冷却水循环；

　（5）室外空气循环。

在当今社会，空调系统的发展可谓是日新月异，取得了令人瞩目的成就。

当然，在高速发展的同时，我们也遇到了一些不容忽视的关键问题，如系统节能、可持续发展、新形势下的行业责任等。

这些问题都是在空调系统发展道路上我们所面对的一些新问题。

从小处来看，它与我们的日常生活息息相关，能够使我们的生活更加美好；从大的方面来考虑，更直接影响到整个地球的生态平衡。

在前不久在北京举行的第21届“国际制冷、空调、供暖、通风及食品冷冻加工展览会”上，清华大学江亿教授就对温湿度独立控制系统方面的研究，介绍了中央空调行业现状、目前大型公共建筑中央空调系统存在的问题，指出了目前存在的单机效率尚可但系统能源利用效率很低的现状（冷机效率可以达75％，但系统效率却不足l9％）[6]，又从温湿度独立控制的角度介绍了一些节能措施。

中国建筑科学研究院徐伟教授做了《可再生能源开发利羽——有效节省供热空调常规能源》的大会报告，分别陇可再生能源发展的必然性、我国HVAC中可再生能源立用的主要模式及应用趋势进行了介绍，指出了可再生源研究的紧迫性。

同济大学龙惟定教授做了《中国能源前景与暖通空凋发展》的报告，提出了建筑能量消费弹性系数的概念，陪出了建筑节能的目标：

即应将建筑能源消费弹性系数陉制在1．0以下；根据我国“十一五”规划纲要，2010年全国能耗总量应为27亿t标准煤[7]。

3．工程概况

体育运动建筑有着结构复杂，功能多样的特点。

本项目是一座体育运动建筑，地处于北京市，共

层。

其中地下一层为一个综合服务场所，主要结构包括地下停车厂，办公室，药房，食品加工区，以及空调冷冻机房，超时空调机房，有线电视系统，体育馆变电室，体育馆空调机房，设计电话通讯网络，计算机网络系统综合布线等等。

地上二层结构较为复杂，其中主体结构边缘包括停车区，运动员休息室，贵宾休息室，记者办公室，组委办公室，技术代表，技术官员，裁判员休息室，运动员更衣室，兴奋剂检测室，卫生间，淋浴室，会议室，配电间，器械库，消防安保控制室，空调机房，服务间，及各种通道，包括运动员入场通道，风道，强弱电，和电梯间等等。

主体结构的中间地带为四个篮球场，其中三个中间场地为比赛场地，靠南边一个为训练场地。

地上三层结构较为简单，主要结构是观众坐席，北面设置有主席台，在主席台的两边各有一个观众通道，另外在四个拐角各有一个观众通道，这样在很大度上方便了观众进出体育馆的速度，不仅节约了观众时间，而且减小了突发事件所带来的危险性；在座位的最下面设置有残疾人专用座椅（在无残疾人观众时此排活动座椅仍然可以拉开），这更体现出了场馆设计的人性化，从坡度的零米到三点三米设置有十一排观众座位席，从三点三米到五点五米设有六排观众席。

观众总容量达到一万以上。

3．空调系统设计

传统建筑暖通技术的已相当广泛，且产品种类繁多[8]。

随着产品本身功能的复杂化及人们对办公环境、生活环境要求的提高。

暖通技术已经向着更高更远的方向迈进[9]。

在本次空调系统的设计中主要讲述了空调系统冷湿负荷的计算，空调方式的选择和系统分区[10]，空调系统的风道设计与计算，水系统的管路计算，空调系统的消声减振设计，空调系统的防火排烟设计等。

4．毕业设计拟采用的方法

目前，建筑空调负荷计算方法有冷负荷系数法、谐波反应法、概算法、逐时法等。

本次设计采用逐时冷负荷计算法，它是空调系统冷负荷计算的基本方法之一，用该方法计算，计算工作量大，查表工作量也大，许多参数必须通过复杂的插值计算方能确定，如果计算中某一中间参数出现错误，则会影响到整个设计过程[11]。

为了简化设计，拟采用相关软件进行计算。

采用计算机软件来计算，方便、快捷，经过修正，亦比较准确，可根据具体的空调系统每天运行的时间来统计每天的负荷[12]。

经比较，选择鸿业负荷计算软件进行负荷计算。

风系统的计算是通过确定送风量来选择并布置风机盘管和送风、回风口。

运用假定流速法进行风道水力计算，确定风道尺寸。

水系统的计算是根据冷却水流量，确定冷却塔型号以及冷却水泵，选择最不利环路，运用假定流速法确定水管管径。

气流组织计算根据室内温湿度基数[13]、温湿度允许波动范围[14]、允许气流速度、允许噪声标准[15]，结合建筑特点进行综合考虑。

5．设计进度安排

2010年4月9日至2010年4月22日：

熟悉图纸，进行方案初步设计，提交开题报告；

2010年4月23日至2010年5月20日：

进行照明、插座设计；

2010年5月21日至2010年6月10日：

进行配电系统和弱电系统设计，并完成英文翻译；

2010年6月11日至2010年6月22日：

其他相关部分的设计，编写整理计算书及毕业设计答辩前期工作。

参考文献

[1]刘金;室内空气品质与流场关系的研究[D];南京理工大学;2003年

[2]李晓山;置换通风系统在中国的应用问题研究[D];东华大学;2004年

[3]倪进昌,MichaelSchmidt,ThomasSchlosser,徐静.正确评价空调系统[J].暖通空调,2009,（01）

[4]刘坤.可持续发展的新型空调设备和系统的开发[J].黑龙江科技信息,2009,（17）

[5]高巍,刘莉.暖通空调系统节能问题探讨[J].中国新技术新产品,2009,（15）

[6]江亿，空调系统发展现状[D];清华大学;2010年

[7]刘叔伟.大型商场类建筑空调节能分析[D].天津大学,2008

[8]曹瑜,胡松涛,郑小锋,谭鲁志.列车空调送风系统设计方法研究[A].山东制冷空调——2009年山东省制冷空调学术年会“烟台冰轮杯”优秀论文集[C],2009

[9]梁境.大型公共建筑节能运行监管模式的研究[D].重庆大学,2009

[10]J．C．Hong．ChatteringHandlingfor．VSCSystems．TheFirstChineseWorldCongressONIntlligentContro[andlnte[]JgemAutomationt~jtng，1993．

[11]YibinSong，B．At~ten，F．Blaabjerg．ASMVSControl[er{0raPMSMSorv0System．ICEMA’96．Harbln．China

[12]强天伟.通风空调设备用蒸发冷却节能技术的研究[D].东华大学,2006

[13]李永安,王琳.人防工程中自然能源在采暖空调的应用[C].山东制冷空调——2009年山东省制冷空调学术年会“烟台冰轮杯”优秀论文集,2009

[14]王连成.天津奥林匹克中心体育场暖通空调系统设计[A].地温资源与地源热泵技术应用论文集（第三集）[C],2009

[15]宋绍彩.优化空调系统力促建筑节能[N].政府采购信息报,2008