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1、某商场夏季中央空调系统设计毕业论文某商场夏季中央空调系统设计毕业论文1文献综述1.1 课题背景百货商场是由若干专业商店或专业柜台组成，其经营范围比百货商店更广。有的亦称百货公司、百货大楼或购物中心等。大型百货商场经营成千上万种商品，规模大、顾客多，一般多设计为多层营业大厅，建筑面积可达上万平方米；中型百货商场，主要经营日用百货和热门商品，规模为几千平方米；小型百货商店经营日用百货，一般仅有一个营业厅，规模为几百平方米。百货商场除营业大厅外，还配备有仓库、管理、加工等用房。这类建筑的特点是：1)空间较大、柜和陈列摆设多样、人流众多，要合理安排顾客人流路线和货物进出路线，避免交错混杂。2)根据商品

2、特性安排营业部位，贵重商品一般设在楼上，日用商品设在最方便的地方，笨重商品多安排在底层或地下层。3)有些商场、商店和其他用途的建筑组合在一起，或附设在某些建筑中。如大型购物中心，不仅有百货商场，而且还有自助食堂、电影院、游乐场、美容院、游泳池和展览厅等活动内容的建筑；目前很多旅馆、车站、航空港等处，均开辟了很多商店、商场，有的还附带饮食店、食品商场等。4)营业大厅要求宽敞，且有良好的通风、采光设施，对大中型商场还应设置通风空调。柜台平面布置应有较大的灵活性，以适应经营商品变换的需要。5)因人流集中，应特别注意消防安全措施等。随着人们生活水平的提高 购买力增强 近年来增加了不少商业建筑，繁华地区

3、的商场顾客比较拥挤。为了保护广大顾客 和商场职工的健康，我国卫生防疫部门对面业建筑提出了卫生要求， 对较大的重点商场还进行过监测 对已建的大中商场要 求进行改造 提出增设通风设施或加建空气调节装置。新建的 大中商业建筑和有条件的一船商场，也相继用没了空气调节设施，大大改善了现有商业建筑的环境和卫生标准。商业建筑是一个人员众多的公共场所，温度、 湿度、 清洁度和新鲜空气量等，对顾客和商场职工等影响很大。售货员长时间在卫生标推不高的环境中工作，会影响健康和工作效率；客虽然在商场中只是短暂地停留， 但污浊含尘的空气容易传播某些疾病。因此，商业建筑的空气环境越来越被商业部门重视。近年来， 在同一城市相

4、同地段的一些商场， 凡设置有良好通风空调系统的， 其年经营额要比不设通风空调系统的间类规模商场大得多， 而且商场职工的工作环境得到了较好的改善 工作效率提高、 病休人员减少 、出勤率增高 。商场和一般的建筑有相同之处，但也有很多特殊性的地方，如商场由于人流众多，照射商品的灯光较强，因此在冷、热负荷计算方面，人体发热和灯光负荷成为主要虑的因素。并且很多商场的柜台、货架和店铺的开间组合，有时要 重新划分和作重新布置，经营商品也会有新的变换，这就要求空调系统和风口布置要适应这些变化等等。因此，设计百货商场暖通空调系统、选择冷、热源和布置送、回风口时，必须充分考虑到商场的这些特点，进行合理的设计。1.

5、2 商场暖通空调设计的特殊性问题1)在售货场陈列的商品是多种多样的，商品的种类变化和商场的形式变化也是较多的，而商场的人员密度和照明负荷也有很大的差别，所以空调方式和设备也应具有各种灵活性以适应各种要求。2)综合性的商场，有时有饮食店、各种商店、文化娱乐中心等，应根据一般售货情况和特点，不同的营业时间划分空调通风系统和设置通风换气装置。3)对于特殊售货场，举办展销物品的会场等，在冬季有的地方也要降温。也就是在南方地区，冬季有可能要进行制冷运转；在北方地区，可以进入大量室外冷风以达到降温目的。4)商场办公室一般设置在商场外面较多，由于其空调时间和一般售货场不同，必须考虑另外的系统，通常采用风机盘

6、管系统。5)为防止从主要进出口侵入的室外空气，商业建筑物在冬季应设置热风幕，以防止冷风从大门侵入室内；夏季多采用普通空气幕（又称气帘）。6)由于商业建筑人员频繁进出，而且易燃物品也较多，故必须遵守建筑设计防火规范和高层民用建筑防火规范等，对高层商业建筑和封闭性的地下商场等，应配置排烟等防灾设备。1.3 百货公司、商场类建筑空调系统设计的注重点1)百货公司、商场的冷负荷主要来自照明和人员发热。其数值大小视建筑的档次而定。档次高的人数少，反之人多。通常按0.51.0人/m2计算。照明按3040W/m2。2)过渡季节的通风换气十分重要。几乎需80%的排气才能满足卫生要求。因此这类建筑宜采用双风机系统

7、，或单风机加排风机系统。3)商场出入口处人流不息，一年四季大门敞开。冬季流入大量冷空气，夏季室外热气入侵，增加空调负荷。多年的经验告诉我们，大门口设置冷热风幕时解决这一问题的好办法。风幕的吹出口风速不能太大，也不能过小，大了会吹掉顾客的帽子，小了挡不住室外气流的入侵。工程实践证明风幕的吹出口风速以45m/s为好。4)商场中循环空气污染严重，空气过滤器以自动清洗式为佳。1.4 百货商场的空调设备目前，百货商场采用的冷源有以下几种：往复式（活塞式）制冷机、离心式制冷机、螺杆式制冷机、吸收式制冷机等。应根据不同百货商场的冷负荷大小和各地区能量的供给条件，允许接受电力的能力情况进行选择。对于较小的商店

8、，有的则可以采用分体式空气调节器、窗式空调器或柜式空调器。“制冷”中有“台数不宜过多”、“应与空气调节负荷变化情况及运行调节要求相适应”、“台数不宜少于两台”等规定。我们在考虑冷水机组配置时，应注意避免下列四种情况。 一、要避免机组台数过少，台数过少存在的问题有： 1)负荷可靠性下降，一旦负荷高峰时机组出现故障，影响的比例就大；2)负荷适应性差。因为综合性建筑中往往配置有娱乐场所等，其面积不大、冷负荷也不大，而娱乐场所又往往有提前和延长制冷要求，机组台数少，意味着单台制冷负荷大，一旦开启，负荷就不适应，对离心式机组，往往易发生喘振现象，所以选择离心机组，要满足20%40%负荷时能适应最小冷负荷

9、的需要。3)机组台数过少，机组低负荷运行的概率高，由于机组在低负荷下运行的COP低，因而能耗会增高。 二、要避免机组台数过多。机组台数过多有如下缺点： 1)单机容量下降，机组COP下降，能耗高； 2)机组台数多，配置的循环水泵也多，水泵并联多，并联损失高；3)机组台数多，配置的循环水泵多，占用机房面积就大。 还有一种情况就是设计者有时会将高区低区的冷水机组截然分开，其实这是没有必要的，因为高区可采用通过换热的办法，使高低区的冷水机组合为一个系统，这样就可减少机组台数。4)机组台数过多，也意味着绝对故障点增多。 三、要避免不恰当的使用多机头机组(包括多机头风冷热泵或模块化风冷热泵、模块化冷水机组

10、)。如3台30HT280有24个机头，3台LSRF 829M有36个机头，8台CXAH250，总冷量仅1224kW，却有32个机头，绝对故障点太多。 四、要避免一味地采用等容量机组。采用等容量机组，机房布置也许会划一整齐，备品备件会少，但工程中往往有小负荷的不同使用功能的场所，如采用等容量机组，就容易造成负荷适应性差的缺点。其实采暖通风与空气调节设计规范中有“大型制冷机房，当选用制冷量大于或等于1160kW的一台或多台离心式制冷机时，宜同时设置一台或两台制冷量较小的离心式、活塞式或螺杆式等压缩式制冷机”大小容量搭配的规定。中央空调系统节能措施：当人们意识到能源危机时，减少能源的消耗在社会生活中

11、愈来愈重要。在公共和民用建筑中，中央空调系统的耗能约占建筑物耗能的 65 以上。目前，大多数楼字中央空调系统中存在很多能源浪费的情况，如因空调负荷计算不当，致使冷热源机组容量选择过大，形成“大马拉小车”的状况；系统的自控节能控制设计较为粗糙，甚至未作考虑，通常水泵运行的定流量系统对于电能的浪费是严重的；系统的管理不当也会造成运行成本的浪费等等。空调冷负荷的确定及冷水机组的选择: 设计冷负荷是选择设备的主要依据，所以正确地计算建筑冷负荷对整个系统的设计十分重要。公共和民用建筑空调系统的负荷主要来自围护结构传热 ( 包括太阳辐射 ) 和新风负荷。由于各房间朝向、位置、功能及其内部热源等情况的不同造

12、成的最大冷负荷出现的时间并不相同。因此建筑物冷负荷的最大值应为每个房间逐时负荷叠加的最大值，而不是简单地将每个房间的最大冷负荷进行叠加。空调系统负荷是随室外气象条件而变化的，一年春夏秋冬四季中负荷有很大的不同，波动很大，在全年出现峰值负荷的时间很少。有资料表明，办公楼全年负荷的时间频率 ( 某负荷出现时间与总时间之比 ) 如图所示： 从图中可以看出，全年负荷大多集中于最大负荷的 50 70 之间， 而且当负荷大于总负荷的 50 时，一般需开冷机，其余时间可用新风抵消冷负荷。因此设计时考虑全年负荷变化对冷机及其他设备进行大小搭配选择， 以便在室内冷负荷较小时开启小型设备，而在冷负荷较大时再开启大

13、型设备，尽量避免冷机及其他设备在低负荷率的情况下运行，其单位制冷量的耗电量会增加，因此适当选择冷机型号，保证高效率运行，也可减少系统能耗，达到节能的目的。水泵的选择：冷水泵和冷却水泵的容量是按建筑物最大的设计负荷选定的，水泵扬程由系统最不利环路沿程阻力和局部阻力之和确定。实际工程因系统管路复杂，阻力计算往往只是粗略计算，而考虑很高的安全系数，这样水泵扬程选择往往偏大， 泵扬程在 0.4 0.5MPa 的设计常能见到。水泵的选择计算，应贯彻执行国家节能设计标准 (GB50189 93) 对水系统”水输送系数”的要求：空调供冷的水输送系数不得小于30。同时对系统最不利环路阻力的计算应该力求准确 以

14、选择适当水泵扬程使水泵达到经济运行的目的。 另外泵的设置，经常未考虑冬夏季空调水量的差别，冬夏共用 l 台水泵，冬季大流量小温差，低效运行，电能浪费很大。为此建议冬夏季的冷水循环泵和热水循环泵分别设置。 空调水系统节能措施: 目前空调冷水系统大都采用 1 级泵定流量系统。水泵容量是按冷水机组最大负荷时选定的，且全年在固定的水流量下工作。当一些空调末端停机时，水阀不能关闭，回水温度随着降低，使得供回水间温差减小。由于季节昼夜和建筑物使用功能的不同，实际空调负荷在一年绝大部分时间内远比设计负荷低 ( 前面也谈到过 ) ，全年有 60 的时间实际负荷是在设计负荷的 50 70 以下运行，而冷水流量不

15、变情况下，供回水间温差由设计的 5 7 降为 0 . 5 1.0 ，即系统在大流量小温差的情况下工作，从而浪费了水泵运行的输送能量且增大了管路系统的冷热量损失。为了较好实现节能目标，考虑空调水系统设计为变流量系统。在空调末端设二通阀，依据室内恒温器的信号或送风温度信号，控制二通阀门的开度，改变用户 ( 负荷侧 ) 的水流量达到变流量的目的。但在冷源侧，通过冷水机组蒸发器的水流量是不能低于所需水量的额定值的，否则导致冷水温度过低，甚至有结冰危险，所以在供回水干管之间须设置带调节阀的旁通管以保证通过冷水机组蒸发器的水流量的恒定 一次泵变流量系统冷源侧常采用多台冷水机组和多台冷水泵 ( 每台冷水泵对

16、应 1 台冷水机组 ) 的方式。此时，每台水泵水流量不变，冷水泵和相应的冷水机组进行台数控制，以使冷水机组在部分负荷下进行节能运行，其系统 如下图所示。 一次水泵的台数控制则采用流量控制法。其控制原理是：供水总管上流量检测器测得的实际水量，通过变送器将流母信号变成脉冲信号送到台数控制器，控制器按各台水泵预设定的流量范围和变送器送来的信号进行比较，如果实际用水量小于 1 台水泵的容量时，则停止 1 台水泵运行；当实际用水量增加时，水泵的加泵过程与此相反。为了保证一次泵流量和冷水机水量恒定，采用负荷控制时，要求在一次泵供回水干管问设置带调节阀的旁通管，并采用固定供回水压差的方法。此处的压差控制只是

17、通过供回水压差调节旁通阀的开启度以控制旁通水量，并不能直接控制水泵的停启。当然，亦可采集旁通水量大小信号来实现水泵的流量台数控制。随着控制技术的发展，不同类型冷水机组都配置有完善的控制装置，能根据负荷变化自动调节蒸发和冷凝器中冷媒循环流量，为水系统的变流量运行提供了基础条件。对冷水机组的冷水系统进行变流量运行是完全可能的，不会对冷水机组的安全运行产生影响，流量的调节范围可控制在 60 100 之间。当实际用户负荷变化时，供水量随之变化，可直接通过水泵的变频调速控制达到节能目的。而对于冷水机组的冷却水系统进行变流量运行也是完全可行的，由于冷却水量较冷水流量大 20 30 ，其节能效果更加显著。通

18、过水泵的变频调速控制，变频器在 1-2 年内即可回收投资，空调水系统采用变流量运行，使输送能耗能随流量的增减而增减，具有显著的节能效益和经济效益。1.5 百货商场的空调方式百货商场的空调方式大致分为集中方式和局部方式。集中方式有可分为全空气方式、与机组（指末端装置）结合使用的方式（或空气-水方式）以及全水方式。大中型商场主要采用全空气方式中的单风道定风量方式。局部方式在小型商业建筑中使用最广。1.送风口型式：因为不同类型的送风口有不同的送风气流流形，所以送风口的型式要考虑不同的使用场合，不能盲目采用。商场以顶棚送风居多，而顶棚送风口的形式又以散流器型和盘型用得最广泛。百货商店送风口的允许风速为

19、7.5m/s，对一层（首层）可达10m/s。2.回风口型式：一般商场装在墙上或顶棚上的回风口，以固定百叶（格子型）的型式使用最广泛。但目前国内商场的卫生条件和环境较差，一般多采用下回风或侧回风。百货商店回风口的允许风速，位于人的活动区域上面时，允许面风速4m/s，在人的活动区域内，但原离人时，允许面风速3-4m/s ，在人的活动区域内，但离人较近时，允许面风速2-3m/s。在墙上的回风格，允许面风速2.5-5m/s。3.送、回风口布置时需要注意事项1)根据所处理的负荷大小来设计选择个数和大小。2)注意影响气流的障碍物，若气流流动的地方受梁等障碍物影响时，气流偏转会有吹风感，而气流停滞时会造成温

20、度分布不均匀，所以应注意风口布置的位置。3)避免气流短路。由于送风口和回风口布置不当，送出的气流还没有完全处理室内的负荷，就被回风口吸入，发生所谓短路现象。4)要有模数化、标准化的设计思想。风口的布置，要能够适应以后隔墙的变化和货柜的重新组合等变化，适应今后商场变化的需要。5)风口的数量选择是根据实际需要，不宜过多设置；因风口在商场内外露，所以它的形状和布置等的确定，应征得建筑师的同意。1.6 百货商场的消声隔震消声处理往往带有随意性和可有可无性，噪声处理计算除有特殊要求外，一般被忽略，因此往往出现不理想的情况。常见的问题有：1)根据布置的可能性设置消声设备，设置了送风消声设备却忽略了回风消声

21、根据布置的可能性设置消声设备，设置了送风消声设备却忽略了回风消声设备；没有条件设置消声设备时，在所谓静压箱(实际上只能算是接管箱)内贴保温吸音材料算是考虑了，既增加了阻力损失，消声效果也不够，如果出现保温吸声材料贴得不紧密，壁板又嫌薄且无加强措施，还会增加附加振动噪声。集中回风口的噪声超标常困挠着用户，消声设备布置在空调机房内，二次再生噪声影响和风管辐射噪声也应引起重视2)风噪声也是不能忽视的。风噪声常发生在空调送风的始端风口处。由于风管始端往往按设备出口尺寸配置，或由于空间紧张，设计风管尺寸偏小，风速较大，风口处啸叫的风噪声很大，由于风口导流未考虑好，风口处送不出风来，有时甚至是吸风也时有发

22、生。风口风量调节欠周，个别风口风速太大也会引起风噪声。风机、水泵、空调器等空调设备，风管、水管的隔震处理应引起足够重视。1.7 防火、防排烟1. 防火分区和防火分隔在高层建筑设计时,防火和防烟分区的划分是极其重要的。防火区的划分,既要从限制火势蔓延、减少损失方面考虑,又要顾及到便于平时使用管理,以节省投资。高规第5. 1. 1 条规定“高层建筑内采用的防火墙等划分防火分区”。高规第5. 1. 3 条规定“当高层建筑与其裙房之间设有防火墙等防火分隔设施时, ?”。由以上两条可知防火墙用于划分防火区区和进行防火分隔,然而高规没有对防火分隔作明确的定义,没有规定什么况下应设防火分隔。高规第5.1.1

23、5.1.4 条条文说明指出国外规范规定高层建筑每隔一定距离设一道防火墙。防火分区、防火分隔是两个不同的概念,一个防火分区内可以有若干个防火分隔,一个防火分隔就不一定是一个防火分区。防火墙、隔墙更是两个不同的概念,在高层建筑中前者要求耐火极限不低于3. 00h 的不燃烧体,后者要求耐火极限没那么高的不燃烧体。2. 防烟分区和挡烟垂壁高规第5. 1. 6 条“设置排烟设施的走道、净高不超过6. 00m 的房间,应采用挡烟垂壁、隔墙或从顶棚下突出不小于0. 50m的梁划分防烟分区。每个防烟分区的建筑面积不宜超过500m2,且防烟分区不应跨越防火分区。”高规第8.4. 5 条机械排烟时“防烟分区内的排

24、烟口距最远点的水平距离不应超过30m。”如文献23所述在施行这两条时,尤其是大面积房间排烟时,会遇到以下问题: 把梁高大于0. 50m的梁视为挡烟垂壁,自然地将房间划分成许多小的防烟分区,结果按一个最大防烟分区每平方米不小于120m3h 计算的排烟量很小,而系统的排烟口却很多,使控制系统复杂; 当梁高相同时,防烟分区之间的界线模糊; 因高规第8.4. 5 条规定的是机械排烟的排烟口距最远点的水平距离不应超过30m ,当自然排烟时其排烟口距最远点的水平距离应是多少? 笔者认为高规第5. 1. 6 条仅适用于走道和净高不超过6. 00m的房间,并不适用于大面积的商场、展览厅。建议高规增加关于大面积

25、房间防烟分区的条文,并限定其与单台排烟机最小排烟量相匹配的防烟分区的最小面积。2 设计基础资料2.1 工程概况该工程位于广东省广州市，是广州蘭西一百商场夏季中央空调系统设计，商场共4层，总建筑高度22m，总建筑面积为10580，南北边长为41.54m,东西边长为65.84m。设计内容包括商场的一二三四层的集中中央空调系统设计和该空调系统配套的冷冻站设计，空调水系统设计及风系统设计，空调系统管道保温处理及设备减震设计。 该建筑是集办公、商业与一体的综合民用建筑，建筑房间类型以商场和办公室为主，同时还有一些辅助性房间。商场的营业时间为8：0020：00，办公室的上班时间为8：0012：00，13：

26、0018：00。在该时段内要求对各房间进行空气调节。根据房间类型及分布，我们对该建筑进行如下分区：一区，以办公为主，包括主楼第四层的办公室、休息室及其他少数辅助房间；二区，以商场为主，同时包括群房。表2-1 本建筑功能表楼层用途面积（）一购物区2571.56消防水泵房73.44二（三）购物区2645四购物区2473办公区171.362.2 设计依据 本工程暖通空调设计根据甲方提供的委托设计任务书,并依照暖通现行国家颁发的有关规范,标准进行设计，具体为：1.采暖通风与空气调节设计规范（GB500192003）2.建筑设计防火规范（GBJ1687）（2001年版）2.3 建筑基础资料1)外墙：37

27、0厚砖墙外墙查实用供热空调设计手册表11.4-1可知传热系数K =1.49 W/ ，衰减系数=0.15 ，衰减度 =38.6 ，延迟时间 =12.7h ， f =2.0，放热衰减度f=1.52)内墙：240厚砖墙查实用供热空调设计手册表11.4-1可知传热系数K =1.76 W/ ，衰减系数=0.28，衰减度 =17.56，延迟时间 =9.0 h , f = 2.0，放热衰减度f=2.03)楼板：二三四层为水磨石楼面查实用供热空调设计手册表11.4-4可知传热系数K =2.72 W/ ，衰减系数=0.50，衰减度 = 6.40，延迟时间 = 5.3 h，f = 1.8，放热衰减度f=2.74)

28、屋顶：200厚膨胀珍珠岩保温屋面查实用供热空调设计手册表11.4-2可知传热系数K =0.52W/ ，衰减系数=0.48，衰减度 = 35.16，延迟时间 = 6.3 h， f = 1.1，放热衰减度f=1.35)外窗：单层钢窗5mm米厚普通玻璃，无内外遮阳 查实用供热空调设计手册表3.1-13可知 窗户的传热系数K =6.4 W/ 查实用供热空调设计手册表11.4-11可知 窗户的构造修正系数Xg =0.936)内门: 普通木质内门查采暖通风空气调节设计图说表1-2-2-2可知, 木内门的传热系数K=2.9 W/表2-2 围护结构的夏季热工指标名 称Kff屋面78号0.520.486.31.

29、11.3外墙79号1.490.1512.72.01.5内墙1号1.760.289.02.02.0楼板36号2.720.55.31.82.7 由表2-2知，内墙的f = 2.0，楼板的f = 1.8，查实用供热空调设计手册表 可知，该商场的房间属于重型类房间。2.4 气象参数1)室外气象参数夏季室外计算干球温度 33.5夏季室外计算相对温度 27.7夏季日平均干球温度 30.1夏季平均日较差 6.5夏季平均风速 1.8 m/s1)室内设计参数 表2-3 室内设计参数室内温度（）相对湿度（%）新风量夏季夏季m3/(h人)25-2760-6530 m3/(h人2)本商场室内设计参数：表2-4商场室内

30、设计参数房间名称夏季新风量（m/h.人）噪声dB(A)气流速度（m/s）干球温度相对温度%商场266015550.4办公室265018400.33 空调系统冷负荷的确定冷负荷计算是空调设计及空调冷水机组选型的主要依据。在冷负荷计算中，我们经常采用冷负荷系数法和谐波反应法计算空调冷负荷。在房间冷负荷计算中，包括外墙和屋顶冷负荷、外玻璃窗冷负荷、日射得热冷负荷、人员散热冷负荷、设备冷负荷、照明冷负荷、食物散热冷负荷。在选择空调冷水机组时，需要的是空调机组冷负荷，它包括房间冷负荷、新风冷负荷和再热冷负荷。由于我们在空气处理时不需要再热，所以不考虑再热冷负荷。空调系统冷负荷，应根据所服务的房间同时使用

31、情况，系统类型和调节方式，按各房间诼时冷负荷的的综合最大值或各房间的计算冷负荷累加值而定，并应计算新风冷负荷以及通风机，水泵，风管，水管等温升引起的附加冷负荷。本设计不采用各系统冷负荷综合最大值作为制冷机的容量，而是把每个逐时值的累加最大值作为选用冷水机组的依据，为使其有富裕值，一般在选用冷水机组时，应以小于1的参差系数， 有关空调冷负荷的具体计算请见下列计算过程。3.1 二（三）楼冷负荷计算3.1.1 围护结构冷负荷计算1.外墙：外墙瞬变温差传热形成的冷负荷Q，可按下式计算： Q=KFt- （3-1） 式中：K外墙的传热系数, W/ F外墙的面积, 计算时刻； -温度波的作用时刻，即温度波作用外墙外侧的时刻； t-作用时刻下，通过外墙的冷负荷计算温差，简称负荷温差，各外墙的面积计算如下：西外墙：F =1.24