1、 毕业设计 开题报告 建筑环境与设备工程 上海家苑办公楼空调设计 一、选题的背景、意义 进入到 21世纪，燃气空调的发展前景更为广阔。如今，全球能源专家已充分认识到天然气将是 21 世纪的全球能源，随着燃气空调的巨大经济效益和社会效益逐渐被世人所了解和认识，燃气空调发展前景非常广阔，燃气空调的优势被全球能源专家和空调专家一致认同，许多国家已经或正准备实施一系列燃气空调推广措施。 近年来，为了满足各阶层消费者的各种需要，国内空调市场上还出现了多种新型空调：（ 1）智能空调，采用人性智能设计，无需人手操作即可自动开关。（ 2）隐形空调，专为中国家庭设计。（ 3）双面出风空调，可以上下双面出风的变频
2、空调改变了原有空调单一的送风方式。（ 4）一拖多空调。如今一户多室是住房结构已经成为主要的户型，一套普通的空调不能满足多室要求，购买多套空调既增加了经济负担又影响房间的美观。展望将来，网络技术的发展必将为空调带来一场全新的技术革命。 二、相关研究的最新成果及动态 目前全球能源压力与日俱增， 因此为了降低能耗， 建筑在空调系统改造前进行建筑围护结构的节能改造。通过围护结构节能改造和空调系统改造，大大降低空调能耗。 1.节能改造 为 了节约能源， 在空调系统改造前该机构对建筑进行了隔热改造。主要从以下三个方面进行。 (1) 外墙屋顶外保温。 外墙是建筑外围护结构的主要传热部分， 常用的保温隔热工艺
3、主要有 3 种 : 外墙外保温、外墙内保温、外墙夹芯保温。由于外墙外保温可以有效避免热桥和墙体内部结露问题， 又不影响室内空间和建筑使用面积，已被广泛的用于建筑保温工。 (2) 利用三层玻璃塑框窗代替原有的单层玻璃铝合金窗。 外窗是建筑能耗散失的主要传热部分之一，因此对该部分的保温隔热至关重要。窗户的节能改造方法主要包括 :在保证室内采光、通风和观景需要的条 件下， 尽量减小外窗的面积 ; 提高窗的保温隔热性能 ; 提高外窗的气密性， 减少空气渗透等。采用 4+9A+4+9A+4 的三层中空玻璃 (玻璃厚 4mm，空气间层 9mm )，使外窗 的传热系数由 6.5W/(m2K)降为1.65W/
4、(m2K)。 (3) 窗外遮阳。 在夏季，通过窗户进入室内的空调负荷主要来自太阳辐射窗户设置遮阳设施是有效减少太阳辐射的手段。内遮阳清洗、维修容易、投资小，但它不能防止太阳辐射热量进入室内， 或者被遮阳构件吸收，因此其隔热效果和节能潜力远不如 外遮阳。 2.空调系统改造 某 些办公建筑空调系统改造前无新风系统。夏季为了节能，关闭窗户，室内 CO2浓度高于 1500ppm， 空气质量很差。有时为了获得通风不得不打开窗户， 这样又造成了大量的能量浪费。为了改变这种局面， 空调系统改造中拆除所有的分体式空调， 采用热回收新风机 + 盘管的中央空调系统。 通过热回收新风机将室外新风引进室内并进行两级除
5、尘，然后由空调盘进行温度处理，以达到要求。处理后的空气由送风管及风口送到各个房间。循环后的空气由排风口吸至热回收新风机进行热量回收后排至室外。 如果改造中采用热回收新风机加空调盘管系统，不仅给 房间带来新风，保持了室内空气的洁净度，而且还能回收排风中的余热，节能效果明显， 该系统改造费用仅需 17 年即可收回。因此，在空调系统改造中，可以大力提倡该类空调系统的使用。 3.病态建筑 室内的空气污染在欧美已经在政府的控制下严格按照国家规定的法律进行检查，任何病态建筑将不允许使用。中国政府也已开始对室内的空气污染问题进行关注。明年中国将颁布第一部室内健康空气质量标准，该标准将对室内的可吸入颗粒物的多
6、少，二氧化碳的浓度等都将进行严格的规定。 世界卫生组织（ WHO）的调查指出，许多在室内工作的人员都患有不同程 度的如头痛，疲倦和过度性疲劳等 “大厦相关性病症（ BRI），这些相关性病症都与中央空调系统的设计运行有关。中国香港特区立法委的一份报告指出，通风系统性能的欠佳或不足是引起室内空气污染的最常见的原因。去年，北京市卫生防疫站根据国家室内空气质量检测的 15 个指标对北京的一些公共场所进行了检测。检测的结果表明，我国的室内空气的现状已经对人们的健康形成了威胁，各种公共场所室内的空气污染普遍超标，室内空气的质量对人的生命至关重要，如空气中二氧化碳的浓度太高，可以使人疲倦及磕睡；细菌及真菌会
7、增加我们健康受影响的机会，长期接 触甲醛、尼古丁及可吸入的悬浮颗粒、二氧化氮、臭氧和苯等室内空气污染物可损害肺部并引致呼吸系统疾病及增加患癌症的机会。北京地区肺癌的发病率已经成为危害北京人健康的第一杀手。另外，随着明年国家第一部室内空气品质标准出台时间的逼近，最近各种媒体相继报道了室内污染的一些数据，有些数据是令人触目惊心的，特别对北京各大商场的测试表明，室内的细菌含量高于室外 45%以上，二氧化碳含量比室外高 3倍还多（北京地区室外的二氧化碳浓度在 400PPM到 700PPM之间，国内设计规范规定室内的二氧化碳浓度不应超过 1000PPM），空气 中氧气量不足，悬浮颗粒浓度高于门外 60%
8、， 9 小时后竟达9倍以上，另外，室内由于装修使用的材料得不到及时的排除，还会留在空气中，目前，北京的一些高档写字楼经过专业人士的测定二氧化碳的含量过高，导致供氧量的不足，尽管专家们提出开窗通风，可很多建筑物近深很大，属于典型的 “内区 ”房间，根本不具备开窗通风的条件，只有在进行建筑物的室内空调通风设计时考虑机械通风才是解决问题的根本。加拿大卫生组织的一项调查显示： 68%的疾病源于室内空气污染。长期在受污染的空气中工作和生活，会降低人体的免疫功能，甚至会发生严重的病变和死亡 。然而，令人担忧的是，许多人对室内环境的污染问题不象对室外的环境污染问题那样重视。 因此如何能够为客户设计安装一套健
9、康环保的室内空气处理系统应该是每一位工程师、开发商都应考虑的问题，同时，随着人们对环保意识的增强，客户在买楼或租楼时将会更加实际的关注自身的舒适与健康，而不是片面地追求豪华。 三、课题的研究内容及拟采取的研究方法（技术路线）、研究难点及预期达到的目标 主要内容： （ 1）根据节能标准选择合适的围护结构材料，进行各功能区域空调负荷的计算； （ 2）各系统方案的确定； （ 3）空气处理设备，制冷制 热设备的选择计算； （ 4）气流组织及风系统设计计算； （ 5）水系统设计计算及水泵选择； （ 6）空调机房的设计布置。 （ 7）地下车库的通风设计。 1.设计依据 采暖通风与空气调节设计规范（ GB5
10、0019-2003） 民用建筑暖通空调设计措施 高层民用建筑设计防范规范（ GB50045-95） 建筑设计防火规范 空气调节设计手册 办公建筑空调设计 2. 工程概况 本工程为上海市家苑办公楼空调设计，总建筑面积为 8992.8m2，共 10 层，带地下层，地下层面积为 1350m2。主体为钢筋 混凝土框架、砖混结构，具体楼层功能和热工参数见图纸及设计原始资料件。要求对该办公楼进行夏季空调和必要的通风设计。 3. 上海地区室外设计空调参数 夏季空调设计干球温度： 35 夏季空调设计湿球温度： 28.2 冬季空调设计干球温度： -6 冬季空调设计相对温度： 77 上海地区基本气象参数： 夏季室
11、外计算干球温度 tw 34.6 夏季室外计算湿球温度 ts 28.2 夏季大气压力 100573Pa 最热月室外计算平均湿度 69% 夏季室外平均风速 3.4m/s 室内设计参数 房间名称 室内参数 新风量 室内允许噪声 夏季 冬季 % % 门厅 2729 65 1320 1015 50 值班室 2628 65 2022 25 50 办公室 2628 65 2022 25 45 接待室 2628 65 2022 25 45 会客室 2528 65 2022 2530 45 会议室 2528 65 2022 2530 45 4. 全空气系统与空气水系统 方案比较 全空气系统 （ 1）设备布置与机
12、房：空调与制冷设备可以集中布置在机房 机房面积较大层高较高 有时可布置在屋顶或安设在车间柱间平台上 （ 2）风管系统：空调送回风管系统复杂、布置困难 支风管和风口较多时不易均衡调节风量 （ 3）节能与经济性：可以根据室外气象参数的变化和室内负荷变化实现全年多工况节能运行调节，充分利用室外新风减少与避免冷热抵消，减少冷冻机运行时间 对热湿负荷变化不一致或室内参数不同的多房间不经济 部分房间停止工作不需空调时整个空调 系统仍需运行不经济 （ 4）使用寿命：使用寿命长 （ 5）安装：设备与风管的安装工作量大周期长 （ 6）维护运行：空调与制冷设备集中安设在机房便于管理和维护 （ 7）温湿度控制：可以
13、严格地控制室内温度和室内相对湿度 （ 8）空气过滤与净化：可以采用初效、中效和高效过滤器，满足室内空气清洁度的不同要求，采用喷水室时水与空气直接接触易受污染，须常换水 （ 9）消声与隔振：可以有效地采取消防和隔振措施 （ 10）风管互相串通：空调房间之间有风管连通，使各房间互相污染，当发生火灾时会通过风管迅速蔓延 空气水系统 （ 1）设备布 置与机房：只需要新风空调机房、机房面积小 风机盘管可以设在空调机房内 分散布置、敷设各种管线较麻烦 （ 2）风管系统：放室内时不接送、回风管 当和新风系统联合使用时，新风管较小 （ 3）节能与经济性：灵活性大、节能效果好，可根据各室负荷情况自我调节 盘管冬
14、夏兼用，内避容易结垢，降低传热效率 无法实现全年多工况节能运行 （ 4）使用寿命：使用寿命较长 （ 5）安装：安装投产较快，介于集中式空调系统与单元式空调器之间 （ 6）维护运行：布置分散维护管理不方便，水系统布置复杂、易漏水 （ 7）温湿度控制：对室内温度要求严格时 难于满足 （ 8）空气过滤与净化：过滤性能差，室内清洁度要求较高时难于满足 （ 9）消声与隔振：必须采用低噪声风机才能保证室内要求 （ 10）风管互相串通：各空调房间之间不会互相污染 5. 水系统 双管同程式 同程式系统中，供水和回水干管中水流方向相同（称为顺流），经过每一环路的管路总长度相等。其特点是：便于调节并使各环路的水力
15、平衡，从而达到预定的水流量分配，保证末端设备的供冷量（或供热量）。这样做需要设置回程管，增加了管道长度，增加了初投资且需占用较多建筑空间。同程式系统的管路布置，从竖向看，通过各层的环路管道 总长度相等，供回水干管水流方向相同，这是同程式布置的特征。 在实际工程中，如果各个支管环路上的末端设备的阻力很大，而且主干管路上阻力相对较小，宜采用异程式，可以获得较好的水力平衡。如果各个支环路的末端设备的阻力较小且彼此比较接近，整个负荷侧主干管路较长，其阻力占的比例较大且起主导作用时，可采用同程式布置。如果遇到管道的阻力先天就难以平衡或者为了简化系统的管路布置，决定安装平衡阀来进行环路的水力平衡的，就可以
16、采用异程式。对于系统中所有末端设备都设有自动控制水量的阀门，也可采用异程式系统。有时为了节省管材和建筑 空间，可考虑将空调水系统的总立管采用异程式，而各个分支环路根据其长度和末端设备的阻力大小，采用同程式或异程式，通过管路的水力计算进行水力平衡。 6. 冷热源 溴化锂吸收式冷水机组供冷、锅炉供热 溴化锂吸收式冷水机组按工作原理可分为单效型和双效型。这种组合方式的特点： (1)冬季锅炉供暖，夏季锅炉供蒸汽或热水作为溴化锂吸收式冷水机组的动力。 与电动制冷相比，提高了锅炉设备利用率，但一次能源的消耗高。双效型机组比电动压缩式冷水机组多消耗约 40 -70的煤，单效型机组比电动压缩机冷水机组约多消耗
17、 180-210的煤。 (2)以溴化锂水溶液为工质，无味、无毒，有利于保护臭氧层，但对温室效应影响较大。 (3)在真空下运行，无高压爆炸危险，安全可靠。 (4)运动部件少，运转安静，噪声值仅为 75-80dB(A)。 (5)腐蚀性强。 溴化锂水溶液对普通碳素钢有较强的腐蚀性，不仅影响到机组的性能与正常运行，而且影响到机组的寿命。 (6)气密性要求高。 空调冷热源方案的优选实际是一个多目标决策问题 ,运用层次分析方法 ,建立适合冷热源方案选择的评价指标体系 ,将定量和定性指 标统一在一个模型中 ,形成一个多层次的分析结构模型 ,对方案进行优序排列 ,得出优选方案。现结合实际工程 ,应用层次分析法
18、 ,对其冷热源方案进行综合评价 ,以得到工程技术人员、业主和社会的共同认可。 难点： 1.空气处理设备，制冷制热设备的选择计算； 2.根据节能标准选择合适的围护结构材料，进行各功能区域空调负荷的计算； 3机组的选择 采暖通风与空气调节设计规范 GBJ19 87 第六章 “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：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；负荷适应性差，能耗会增高。 二要避免机组台数过多
19、。机组台数过多有如下缺点：单机容量下降，机组 COP 下降，能耗高； 机组台数多，配置的循环水泵也多，水泵并联多，并联损失高；机组台数多，配置的循环水泵多，占用机房面积就大。 三要避免不恰当的使用多机头机组 预期达到的目标： 根据计算与设计，做出节能环保的空调系统，为办公楼提供合理经济的空调系统。 设计出节能、舒适、健康符合标准 的十层商业大楼中央空调系统。同时做好建筑防火排烟系统的设计。 四、论文详细工作进度和安排 （ 1） 2010.11.01 11.30 搜集资料，完成文献综述、外文翻译 （ 2） 2010.12.0112.25搜集资料，完成开题报告； （ 3） 2010.12.2620
20、11.01.20 空调负荷计算； （ 4） 01.21 3.15 选择空调系统，布置风管并绘图，进行气流组织计算； （ 5） 3.16 3.31空调水系统方案确定并绘图，水力计算； （ 6） 4.014.15 选择设备，布置机房并绘图； （ 7） 4.16 4.30地下车库通风系统设计并绘图； （ 8） 5.01 5.18 绘图及设计说明书整理； （ 9） 5.19 5.31答辩 五、主要参考文献 1 陆亚俊 暖通空调 北京：中国建筑工业出版社， 2002 2 马最良 姚杨 民用建筑空调设计 北京：化学工业出版社， 2003 3 付祥钊 流体输配管网 北京：中国建筑工业出版社， 2001 4 陆耀庆 .实用供热空调设计手册 M.北京：建筑工业出版社， 2008 5 GB 50019-2003，采暖通风与空气调节设计规范 S 6 GB/T50114-2001，暖通空调制图标准 S 7 GB50243-2002，通风与空调工程施工质量验收规范 S 8 GB50189-2005，公用建筑节能设计标准 S 9 电子工业部 .空气调节设计手册 .中国建筑工业出版社 .1995 10 GB50235-97，工业金属管道工程施工及验收规范 S 11 GB50045-95（ 2001 修订版），高层民用建筑防火规范 S 12 GBJ16-87(2001修订版 )，建筑设计防火规范 S
