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1、综合商务办公楼开题报告汇总上海应用技术学院城市建设与安全工程学院毕业设计（论文）开题报告 课 题 名 称： 上海某商务综合办公楼空调系统设计和技术经济分析 专 业： 热能与动力工程 班 级： 09106502 学 号： 0910650213 学 生 姓 名： 孙琳婕 指 导 教 师： 王伟晗 2013 年 3 月 1 日1 本课题的目的和意义、国内外研究现状、水平和发展趋势1.1 课题的目的和意义随着现代经济水平的不断提高，各地都在兴建高标准的办公楼。办公楼的建筑水准和设备水准是一个国家现代化程度和技术水平的标志，其空调方式应能适应办公楼的功能需求，大量采用先进设备和相应配套设备而成的中央空调

2、系统是现代建筑创造舒适高效的工作和生活环境所不可缺少的重要基础设施。人们对空气调节的需求越来越多。在现代的办公大楼中，通过采用舒适性空气调节系统，保证了办公人员在工作生产时的舒适性感觉。因此，设计一项经济、节能、舒适的中央空调工程是很有实际意义的。学习本专业的我们应能够牢固地掌握好空调系统设计的方法与步骤并进行技术经济分析，并通过本课题针对综合商务办公楼的设计，使我们一方面能够综合和深化技术基础课、专业课知识，培养分析问题和解决问题的能力，另一方面，也可以为办公楼的工作人员提供一个舒适、健康的环境。1.2 国内外研究现状与水平 中央空调系统通过冷、热源设备提供满足要求的冷、热水并由水泵输送至各

3、个空气处理设备中与空气进行交换后，把处理后的空气送至空气调节房间。简单的说，中央空调系统就是冷热源集中处理空调调节系统。其原理图见图1-1：图1-1 中央空调原理图 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，；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

4、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。 一、中央空调系统的分类： （一）按冷、热介质的到达位置来分类（这里所提到的冷、热源介质，是指为空气处理所提供的冷、热源的种类而不包括被处理的空气本身）： 1、全空气空调系统（又称“风管式空调系统）：空调房间内的热湿负荷全部由经过处理的空气负担的空调系统。它以空气为输送介质，利用室外主机集中产生冷（热）量，将从室内引回的回风（或回风和新风的混风）进行冷却（热）处理后，再送人室内消除其空调冷（热）负荷。典型的例子是目前所常见的确一、二次回风空调系统。其原理见图1-2： 图1-2 风管

5、式中央空调系统 优点：配置简单，初始投资较小，可以引入新风，能够提高空气质量和人体舒适度。缺点：安装难度大，空气输配系统所占用的建筑物空间较大，一般要求住宅要有较大的层高，还应考虑风管穿越墙体问题。而且它采用统一送风的方式，在没有变风量末端的情况下，难以满足不同房间不同的空调负荷要求。 2、冷（热）水机组空调系统：空调房间的热（冷）湿负荷全部由水负担的空调系统。它的输送介质通常为水或乙二醇溶液。它通过室外主机产生出空调冷（热）水，由管路系统输送至室内的各末端装置，在末端装置处冷/热水与室内空气进行热量交换，产生出冷（热）风，从而消除房间空调冷（热）负荷。其原理见图1-3：图1-3冷水机组空调系

6、统 优点：该系统的室内末端装置通常为风机盘管，可以调节其风机转速，节能性好。输配系统所占空间小，不受住宅层高的限制。 缺点：难以引进新风，对于通常密闭的空调房间舒适性较差。 3、空气水式空调系统：空调房间内的热湿负荷由水和空气共同负担的空调系统。它是由风机盘管或诱导器对空调房间内的空气进行热湿处理，而空调房间所需要的空气由集中式空调系统处理后，再由送风管送入各空调房间内。其典型的装置是风机盘管加新风系统。其原理见图1-4：图1-4 风机盘管加新风系统 优点：水式空调系统解决了冷/热水式空调系统无法通风换气的困难，又克服了全空气系统要求风道面积比较大、占用建筑空间多的缺点。 4、制冷剂式中央空调

7、系统，简称VRV（Varied Refrigerant Volume）系统：它以制冷剂为输送介质，室外主机由室外侧换热器、压缩机和其他附件组成，末端装置是由直接蒸发式换热器和风机组成的室内机，冷媒直接在风机盘管蒸发吸热进行制冷。一台室外机通过管路能够向若干个室内机输送制冷剂液体。通过控制压缩机的制冷剂循环量和进入室内各换热器的制冷剂流量，可以适时地满足室内冷/热负荷要求。其原理见图1-5：图1-5 VRV空调系统 优点：节能、舒适、运转平稳，且各房间可独立调节，能满足不同房间不同空调负荷的需求。 缺点：控制复杂，对管道材质、制造工艺、现场焊接等方面要求非常高，且其初投资比较高。（三）按根据主机

8、类型分类： 1、压缩式空调系统：包括活塞式、螺杆式（分单螺杆和双螺杆两种）、离心式和涡旋式。 2、吸收式空调系统： （1）按用途分类： 冷水机组：供应空调用冷水或工艺用冷水。冷水出口温度分为7、10、13、15四种。 冷热水机组：供应空调和生活用冷热水。冷水进、出口温度为12-7；用于采暖的热水进出口温度为55-60。 热泵机组：依靠驱动热源的能量，将低势位热量提高到高势位，供采暖或工艺过程使用。输出热的温度低于驱动热源温度，以供热为目的的热泵机组称为第一类吸收式热泵；输出热的温度高于驱动热源温度，以升温为目的的热泵机组称为第二类吸收式热泵。 （2）按驱动热源分类： 蒸汽型：以蒸汽为驱动热源。

9、单效机组工作蒸汽压力一般为0.1MPa（表）；双效机组工作蒸汽压力为0.250.8MPa（表） 直燃型：以燃料的燃烧热为驱动热源。根据所用燃料种类，又分为燃油型（轻油或重油）和燃气型（液化气、天然气、城市煤气）两大类。 热水型：以热水的显热为驱动热源。单效机组热水温度范围为85150；双效机组热水温度150 。 （3）按驱动热源的利用方式分类： 单效：驱动热源在机组内被直接利用一次。 双效：驱动热源在机组的高压发生器内被直接利用，产生的高温冷剂水蒸气在低压发生器内被二次间接利用。 多效：驱动热源在机组内被直接和间接地多次利用。 （四）按空气处理设备的情况分类： 1、集中式空调系统：指在同一建筑

10、内对空气进行净化、冷却（或加热）、加湿（或除湿）等处理，然后进行输送和分配的空调系统。它的空气处理设备和送、回风机等集中在，通过送回风管道与被调节空气场所相连，对空气进行集中处理和分配；集中式中央空调系统有集中的冷源和热源，称为冷冻站和热交换站；其处理空气量大，运行安全可靠，便于维修和管理，但机房占地面积较大。其原理见图1-6：图1-6集中式空调系统 2、半集中式空调系统（又称“混合式空调系统”）：它是建立在集中式空调系统的基础上，除有集中空调系统的空气处理设备处理部分空气外，还有分散在被调节房间的空气处理设备，对其室内空气进行就地处理，或对来自集中处理设备的空气再进行补充处理，如诱导器系统、

11、风机盘管系统等。这种空调适用于空气调节房间较多，而且个房间空气参数要求单独调节的建筑物中。集中式空调系统和半集中式空调系统通常可以称为中央空调系统。 3、分散式空调系统：（又称“局部式或独立式空调系统”）：它将空气处理设备分散放置在各个房间内。常见的有窗式空调器、分体式空调器。 （五）根据冷凝器冷凝方式分类： 1、风冷式空调系统：风冷式的冷水机组，是以冷凝器的冷却风机取代水冷式冷水机组中的冷却水系统的设备（冷却水泵、冷却塔、水处理装置、水过滤器和冷却水系统管路等），使庞大的冷水机组变得简单且紧凑。冷机组可以安装于室外空地，也可安装在屋顶，无需建造机房。 2、水冷式空调系统：普通型水冷式冷水机组

12、在结构上的主要特点是冷凝器和蒸发器均为壳管换热器，它有冷却水系统的设备（冷却水泵、冷却塔、水处理装置、水过滤器和冷却水系统管路等），冷却效果比较好。 （六）按空气流量状态分类 1、定风量系统此系统：在运行过程中，风量始终保持恒定，不随其它参数的变化而改变。因此，空气处理机内的风机能耗在运行过程中也始终处于恒定状态，每个风口的风量在运行过程中也始终保持不变。 2、变风量系统：系统及系统内各个风口的风量均按一定的控制要求在运行过程中不断调整，以满足不同的使用要求。因此，空调机组内的风机总是处于变参数运行状态，从风机理论中可知，在低风量时可节省部分风机的运行性能。其原理见图1-7：图1-7变风量空调

13、系统 二、商用中央空调系统的分类： （一）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。 （二）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。 （三）窗式：是空调制冷、通风、控制系统的组合体。 （四）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。 （五）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。 （六）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

14、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。 （七）水冷式：由室内盘管，室外机可以是水冷螺杆或冷却搭（也属于单冷式）。 （八）风冷式：室内盘管，室外机是风冷螺杆或模块机组。 在我国，空调行业已经有20多年的历史了。在目前我国空调行业主要的竞争者有格力、美的、海尔、海信科龙、志高等，竞争已进入到白热化阶段。寻找新的利润增长点已经是各个企业的共同的追求。相对而言，中央空调仍保持较高利润，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

15、牌也纷纷进入这个领域，目前全球中央空调主要的竞争者还是约克、大金、开利等国外品牌占领国内商用空调市场，近几年有了较大改变，格力、海尔、美的、松下、LG等企业纷纷进入这一领域，以争取更多主动权。在风机盘管和空气处理机组上，我国与国际同类产品性能与质量相差不远，而在集中式空调方面。我国的水系统热泵冷热水系统，日本的制冷系统VRV，美国的空气系统风管机形成三足鼎立之势。但我国在标准体系方面有待进一步完善，我们应积极采用国际标准和国外先进的标准及技术，指定的标准既要符合国情，同时要有利于提高产品质量和促进国际贸易，以及保护国家利益。通过对国内外空调系统的文献查阅，本课题针对上海某商务综合办公楼来设计空

16、调系统，通过以上对多种空调系统的对比分析，初步决定对于面积较大的办公室空间采用全空气系统，冬季送热风，夏季送冷风，风管送风，集中回风后回风；面积稍小的空间采用风机盘管加新风系统。1.3 发展趋势现在全球中央空调的竞争不仅仅是品牌的竞争同时也是技术的竞争，而且，中央空调品种多发展迅速，健康、环保、节能将是永远的主题。高科技含量的空调必将取代市场上仅仅具备了制冷制热功能的低技术含量的空调。现在市场上常用一下几种中央空调：燃气空调、地源热泵中央空调、冰蓄冷中央空调等，其中地源热泵中央空调是一种新型的节能空调设备，在资源的消耗和转换过程中不会造成严重的环境污染，而且热效率还比较低，同时能实现零排放，价

17、格低廉。目前世界发达国家都已经或正在使用冰蓄冷空调，我国目前实施推广的省、市有北京、湖北、河南、湖南、江苏、浙江、广东等，尤其是在以广东为中心的华南地区，每年使用中央空调的时间长达910个月，使用冰蓄冷空调无论在经济效益上，还是社会效益上，意义更为重大。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，因为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。目前办公建筑使用的中央空调系统有三种主要形式： 1、冷/热水机组：冷/热水机组的输送介质通常为水或乙二醇溶液，它的基本原理与通常所说的风机盘管系

18、统类似。通过室外主机产生出空调冷/热水，由管路系统输送至室内的各末端装置，在末端装置处的冷/热水与室内空气进行热量交换，产生出的冷/热风，从而消除房间空调负荷。 2、VRV系统：VRV空调系统是一种制冷剂式的空调系统，它以制冷剂为输送介质，室外主机由室外侧换热器、压缩机和其他制冷附件组成，末端装置是由直接蒸发式换热器和风机组成的室内机。一台室外机通过管路能够向若干个室内机输送制冷剂液体。通过控制压缩机的制冷根据室内负荷大小自动调节系统容量的节能、舒适、环保的空调系统。VRV系统具有节能、舒适、运转平稳等诸多优点，而且各房间可独立调节，能满足不同房间的不同空调负荷的需求。但其系统控制复杂，且其初

19、次投资费用高。 3、风管式系统：风管式系统以空气为输送介质，其原理与大型全空气中央空调系统的原理基本相同，是一个小型化的全空气中央空调系统。2 文献查阅、调研情况2.1 文献综述 1、中国知网：各相关文献、资料的检索预览，为课题设计做前期准备。 2、XX文库：与课题相关的论文文献和资料的参考借鉴，从中搜取需要的信息与资料进行摘录、收集。 3、采暖通风与空气调节设计规范（GB50019-2003），共分八章和十三个附录，在我进行室内外计算参数、采暖、通风、空气调节、制冷、自动控制和消声与隔振设计时可参阅学习。 4、实用制冷与空调工程手册，作者：尉迟斌。让我系统地了解了制冷空调技术理论基础、低温技

20、术及应用、空气调节系统与设备、制冷空调中的自动控制、空调节能和冷热源设备等概念和原理。同时也可以全面地了解国内外制冷与空调技术的最新应用和技术进展，对后续的系统设计和选型有一定的参考作用。 5、空调工程，作者：黄翔。本书是以空调的基本原理、空调设备、空调系统及空调应用。让本人在做设计的同时也了解了湿空气的焓湿学基础。另外本书对于空调负荷计算与送风量的确定方法，空调基本原理及处理过程也有很详细的介绍，正与本人所设计的办公楼空调系统有关。2.2 调研情况 查找相关资料和利用网络资源进行资料收集。 根据教材介绍的相关方法，参照实时的气象参数进行数据确认。3 本课题的基本内容、重点、难点3.1 本课题

21、的基本内容 本人设计本课题的对象是：商务综合办公楼的空调系统的设计，具体的设计内容如下： 1、空调系统设计前的准备工作：熟悉国家标准和有关建筑图纸，了解建筑物功能，进行资料、文献的搜索准备工作。 2、进行冷负荷计算：明确办公楼所在地室外空气计算参数和建筑物中各类不同使用功能的空调房间的室内空气设计计算参数，按建筑图通过的建筑维护结构参数及空调设计参数进行负荷计算。室内空调设计参数表如下： 表3-1 室内空调设计参数名称温度（）湿度（%）气流速度（m/s）换气次数（/H）新风量m3/（人h）办公室25-2750-600.13-0.23，4-10L/sm24-1030 3、选择空调系统并合理分区：

22、空调系统的选择与分区，应根据建筑物的性质规模、结构特点、内部功能划分、空调负荷特性、设计参数要求、同期使用情况、设备管道选择布置安装和调节控制的难易等因素综合考虑，经过技术经济比较后来确定。 4、设备选型：根据所给设计条件以及总冷负荷和已经确定的设计方案、设备形式，选择风道以及末端设备、冷热源设备等。 5、进行空调风系统的设计：在确定了空调系统的负荷后，即可确定室内送风方式，维持房间所要求的空气参数所必需的送风量和送风状态。气流组织的校核计算，风系统的设计、布置与阻力计算。 6、进行空调水系统设计：水系统设计包括管路系统型式选择、分区布置方案、管材管件选择、管径确定、水力计算、阻力计算与平衡、

23、水量调节控制、风管管道与冷水管道的保温及安装要求、水泵和冷却塔等设备的选择等。 7、进行消音和减震设计：选择合理的流量、流速及余压值，对产生振动的设备进行减震处理，尽量采用低噪声、运行平稳、振动小的设备。 8、进行新型空调系统的对比和相应改进，做技术经济性分析。 9、绘制空调系统工程图。3.2 本课题的重点本人在本设计中的风系统考虑采用低风速全空气单（双）风道空调方式的送风系统和风机盘管加新风空调方式中的新风系统。面积较大的办公室空间采用全空气系统，冬季送热风，夏季送冷风，风管送风，集中回风后回风。对于面积稍小的空间采用风机盘管加新风系统。其中风机盘管处理室内回风，承担室内围护结构和人体照明等

24、冷负荷。新风机处理室外新风，即独立新风系统，新风处理到室内空气焓值，不承担室内负荷，新风机仅承担新风负荷，而风机盘管承担全部室内冷湿负荷，盘管在湿工况下工作。在楼梯间设新风机组，将新风处理至等焓状态送风，室内空调负荷由风机盘管独立承担。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，水管的结露现象可得到改善。对于大楼一侧的厕所则采用一般通风系统，保证其新风量。空气调节系统的划分应考虑运转和调节的灵活与经济性。多层建筑的系统划分应根据各层平面布置和机房的位置等条件而定，尽量做到风管布置合理，系统运转灵活而经济，空气调节系统不宜过大，以便于调节和减少噪声。各房间可独

25、立调节室温，房间不住人时可方便的关掉机组，不影响其他房间，从而比其他系数较节省运转费用。因风机多档变速，在冷量上能由使用者直接进行一定的调节。空气调节系统一般均由空气处理设备和空气输送管道以及空气分配装置所组成。空气调节系统的新风量不应小于总送风量的10，且不应小于补偿排风和保持室内正压所需的新风量和保证各房间每人每小时所需的新风量。在保证必需的新风量的条件下，冬、夏季应尽量采用较大的回风百分比，尽量减少新风量，以节约能量。室内散湿量较小，且全年使用的集中式系统，应考虑有变动一、二次回风比的可能性。变风量空调系统（VAV）在输冷/热介质流量不变的情况下，通过改变风量来调整需要冷/热量的输送以满

26、足变化的需求。它在60年代起源于美国，根据室内负荷变化或室内要求参数的变化，保持恒定送风温度，自动调节空调系统送风量，从而使室内参数达到要求的全空气空调系统。由于空调系统大部分时间在部分负荷下运行，所以，风量的减少带来了风机能耗的降低。VAV系统追求以较少的能耗来满足室内空气环境的要求。VAV系统出现后并没有得到迅速推广，目前已占世界空调系统30份额，并且成为空调发展的必然趋势。目前国外高层建筑使用率已达95。由于VAV系统通过调节送入房间的风量来适应负荷的变化，同时在确定系统总风量时还可以考虑一定的同时使用情况，所以能够节约风机运行能耗和减少风机装机容量。VAV尤其适用于格局多变的建筑，例如

27、办公写字楼等。当室内参数改变或重新隔断时，可能只需要更换支管和末端装置，移动风口位置，甚至仅仅重新设定一下室内温控器。3.3 本课题的难点 本人设计的是一层，六层和七层。其中一层有两个大厅，属于高中空建筑，故在此处采用四周式风机盘管侧送风，新风独立令供。其它的房间主要是标准客房和办公室。故采用目前流行的风机盘管加独立新风系统。为了节省能耗，对综合型的办公楼应采用变风量系统，注意保持一最小新风量，以保证室内的空气品质。高层办公楼在外区的变风量系统中加上风机驱动式末端装置或带在热盘管的末端装置。另外，为了降低成本和节省运行费用，可在每一层或几层合用一旁通式多区组而在通向外区的风道中安装加热盘管，用

28、户则可自行安排运行时间。采用DDC数字控制的变风量空调系统，可以实现计算机联网运行，接入到楼宇自控系统中，从而提高楼宇智能化程度。变风量空调系统采用室内温度为主控制量，空气流量为辅助控制量，可以按房间温度传感器检测到的实际温度，与设定温度比较差值，以此输出所需风量的调整信号，调节变风量末端的风阀，改变送风量，使室内温度保持在设定范围。同时，风道压力传感器检测风道内的压力变化，采用PI或者PID调节，通过变频器控制变风量空调机送风机的转速，消除压力波动的影响，维持送风量。由于空调系统在全年大部分时间里是在部分负荷下运行，而变风量空调系统通过改变送风量来调节室温的，可以大幅度减少送风风机的动力耗能

29、。据调查，当风量减少到80% 时，风机耗能将减少到51%；当风量减少到50%时，风机耗能将减少到15%。全年空调负荷率为60% 时，变风量空调系统（变静压控制）可节约风机动力耗能78%。因为变风量空调系统是全空气系统，在过渡季节可大量采用新风作为天然冷源，相对于风机盘管系统，能大幅度减少制冷机的能耗，改善室内空气质量。冷水管路不经过吊顶空间，避免了风机盘管系统中令人烦恼的冷凝水滴漏和污染吊顶问题。变风量空气系统的系统灵活性也很好，现代建筑工程中经常需要进行二次装修，若采用带VAV空调箱装置的变风量空调系统，其送风管与风口以软管连接，送风口的位置可以根据房间分隔的变化而任意改变，也可根据需要适当

30、增加风口。另外变风量空调系统噪声主要集中在机房，用户端噪声较小。带VAV空调箱的变风量空调系统与一般定风量系统相比，能更有效地调节局部区域的温度，实现温度的独立控制，避免在局部区域产生过冷或过热现象。变风量空调系统可以根据冷热负荷的分布，使送风量在建筑物内各个控制区域间平衡转移，从而使系统的设计总送风量减少，因此可以减小空调系统的设备容量，系统综合性初投资不一定会增加，甚至可以降低。4 解决问题的方法、手段、措施等4.1 拟采取的方法和技术通过查阅相关文献资料和进行一系列的调研，本课题拟采取的方法和技术见图：图4-1 空调系统设计流程图4.2 选择的工具 Microsoft软件：Word、Ex

31、cel 制图软件：AutoCAD2004、焓湿计算软件、风管水力计算软件 鸿业负荷计算软件。4.3 工作进度安排 根据毕业设计安排，本课题工作进度如下：表4-2 毕业设计任务安排表序号各阶段设计内容日期周数1熟悉设计初步方案、图纸，查阅资料，英文翻译，开题报告（文献综述）2013.1.28-2013.3.1062确定设计参数，计算冷负荷2013.3.11-2013.3.1713确定设计方案，冷源的选择，气流组织2013.3.18-2013.3.3124风系统设计计算，水系统设计计算，管道保温设计，消音与减震设计，设备选型，系统的对比与改进，进行技术经济性分析2013.4.1-2013.5.555完成图纸绘制，编写设计说明书2013.5.6-2013.5.1926审阅、修改，完善图纸设计，整理说明书2013.5.20-2013.5.2617毕业答辩2013.5.27-2013.6.1215 论文提纲 1、进行夏季空调冷负荷计算。根据气象参数和办公楼实际情况进行风系统、水系统的计算设计。 2、管道保温设计，消音与减震设计。冷源的选择，设备选型，气流组织。 3、根据综合商务办公楼的性质，选择变风量空调系统。通