1、 毕业设计 开题报告 建筑环境与设备工程 上海玉环办公楼空调系统设计 一、选题的背景、意义（所选课题的历史背景、国内外研究现状和发展趋势） 玉环办公楼位于上海市。因为地处北回归线附近，所以形成亚热带季候，又由于地处沿海一带，夏季受海风影响，吹东南风，冬季受来自西伯利亚的寒风影响，吹西北风，这二者轮流控制，季节性的交替，已是形成了季风。亚热带季风气候，春暖旱重、夏无酷暑、秋季凉爽、冬无严寒，年温差小、日温差大、干湿分明， 每年 5-10月为雨季，年平均气温 15-21。众所周知，具有丘陵地貌的广东地区属于亚热带季 风气候。松软土质和多雨天气就是这里的地理特征。亚热带季风气候最冷月气温大于 0 ，
2、但小于 15 。 随着全球气候的越来越差，以及生活全面小康化 ,人们对现在生活环境的要求越来越高 ，提倡高质量的生活。对于这种现状空调将是人类生活的必需品。而空调系统的设计是否得当将大大影响着经济和能源是否能取得最大程度的节约。等要求在各类建筑物中，大量采用先进设备和相应配套设备而成的暖通空调系统已成为现代化建筑 技术的重要标志之一，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。对这些空调系统设备的设计、安装和运行管 理不仅直接关系到业主和用户的根本利益，而且也关系到对部环境的保护。例如，在智能建筑中，集中空调系统的监控点数量常常占全楼监控点总数的 50以上，其能耗常常占全楼
3、总能耗量的 50以上。由此可见，暖通空调系统在现代建筑中是极其重要的 .尤其在现代智能建筑中，暖通空调系统是不可少的组成部分。因此 .研究中央空调系统能耗的意义就尤其重要。对空调系统能耗的研究要实现的目标是，如何在创造良好室内小环境的前提下最大力度的利用能源，达到对外部大环境的最小破坏 .以实现可持续发展的长远目标。 二、相关研究的最新成果及动态 世界暖通 空调事业的发展概况从美国开利 (Carrier)博士 1932 年发明空调器以来 ,至今已有 60 年历史。目前世界暖通空调事业的发展在一些国家已进入普及的中期 ,大多数在普及的初期。 在国外如美国，日本等国家对于该类型写字楼一般采用变风量
4、（ VAV）空调系统，它与其他常用集中冷热源舒适性空调系统比较具有以下优点： 1）区域温度可控制。 2）空气过滤等级高，空气品质好。 3）部分负荷时风机可变频调速节能运行。 4）可变新风比，利用低风节能。而在国内一般采用集中式和半集中式相结合的空调系统，对于大空间利用全空气系统而一般的房间则采用 空气水系统。国外现在流行 VRV 系统，解决空气系统管道占建筑空间的难题，这一系统在国内已在小型建筑中使用。 2.1 国外发达国家的空调系统与国内通常采用的空调系统的比较 从目前国外发达国家空调技术的发展来看，从八十年代起，变风量空调系统已在发达国家的公共建筑物中出现，近期在西方国家中，国内目前常用的
5、风机盘管加新风系统已不允许在办公大楼中采用，因为该系统无法解决房间的全面通风问题，特别是在内区的房间（没有外窗的房间）。同时，国内常用的两管制风机盘管加新风系统更无法解决内区房间的冬季制冷问题。欧洲的一些国家更是对建筑物内的空气品质进行检测，如被定为 “ 病态建筑 ” ，该大楼将不允许使用，由此可见发达国家对室内环境的要求标准及室内环保的重要性。 变风量空调系统是一种全空气系统，它是用送风温度来控制室内温度的。变风量系统可以同时满足室内的空气品质，又达到节能的目的。是目前发达国家在办公大楼及公共商业建筑中普遍采用的系统。 2.1.1 风机盘管加新风系统的特点及造价分析： 风机盘管加新风系统是在
6、五、六十年代在发达国家率先出现的，是用来代替全空气定风量系统。由于全空气定风量系统不能对各个单独的房间进行调节，同时对建筑物的空间要求较大 ，而风机盘管和定风量空调系统相比可以独立设置在各个房间中，可以独立的进行开关及温度控制，但由于该系统的冷热源是通过水送入房间的，风机盘管只能对房间空气进行循环冷却或加热，这样一来，无法满足房间内工作生活的人对新风的要求，于是为满足新风的 需要，设计中又加入了一套新风系统，可是，新风往由于排风的不畅而没有真正送入房间，由于设计中对房间分隔等要求，要想解决排风问题是一件非常困难的事。于是，就出现了人们认为集中空调的房间感觉到很闷，不舒服，当然，我们会经常看到设
7、有集中空调的房间的大楼有很多窗户是开启的，主要是人们希 望通过外窗来采到一定的新风，而实际上由于房间的正压度，新风是不会从窗户进入房间的，由此而来，舒适性空调实际上根本没有解决人们 的舒适要求，只是将房间的温度降低或提高。 风机盘管加新风的特点是：房间可以独立地进行温度调节，设计技术相对简单（因此设计风险不大），设备国产化程度高，投资少（通常我们所谓的高档写字楼，如目前金融街已建的项目中，大部分的投资在 800 元每平方米左右。该投资不包括与空调相配套的配电及自控，并且，只有主要设备，如冷冻及水泵等采用进口设备。）但该系统其缺点是噪音大，新风标准低，灵活性差，维修量大 ，无法解决人们的舒适度要
8、求，更无法解决室内的空气污染问题。 2.1.2 变风量系统的特点： 1）舒适性：能实现各个空调区域的灵活控制，可以根据负荷变化或个人的要求自行设定环境温度。 2）节能：由于空调系统绝大部分时间是在部分负荷下运行，而变风量空调系统是通过改变送风量来调节室温的，因此能够合理的分配气量，减少空调机组的风机能耗，可明显降低运行电费，并可降低空调机组的总装机容量。 3）不会发生过冷或过热：由于温度控制的灵活、有效，可以避免常规空调常见的局部区域过冷或过热，既提高了舒适感，又节约了能量 4）系统噪 声低：如果风量减小是通过风机转速降低实现的，则会使系统噪声大幅降低。 5）无冷凝水烦恼：变风量系统是全空气系
9、统，冷水管路不经过吊顶空间，可以避免冷冻水、冷凝水滴漏污染吊顶 ,没有凝水盘避免了霉菌污染。 6）系统灵活性好：其送风管与风口之间采用软管，送风口的位置可以根据房间分隔的变化而任意改变，也可根据需要适当增减风口，使系统结构变得十分灵活。 2.1.3 水源热泵： 水源热泵在发达国家只用在小型建筑及公寓中，实际上是分体空调将室外机变成一个整体，它根本就无法解决人的舒适度问题，不适合于高档的写字楼及公共 场所。更是对水资源的浪费。 三、课题的研究内容及拟采取的研究方法（技术路线）、难点及预期达到的目标 3.1 办公楼概况 本工程为上海市 玉环 办公楼空调设计，面积为 1000m2。 该建筑共 6 层
10、：第一层有安防中心、更衣室、办公室；二层有综合部、会议室、办公室、客服部、销售部等 ;三层有会议室、弱电间、办公室等；四层有财务部、办公室。五层有会议室、办公室等；六层有设备机房、水箱间。层高：一层 4.2 米，二至六层3.6米。 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。 3.2 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： 夏季室外计算干球温度 tw 34.6 夏季室外计算湿球温度
11、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 3.3 空调使用时间 办公楼空调每天使用 8小时，即 8： 00 12： 00 14： 00 18： 00。 （ 1）一层为大
12、厅，办公室。 因为其面积比较大而且人口流动密度大，所以所需要的冷量 较大，新风量也比较大，所以对其进行空调系统设计，是应该把该层空调系统设计为全空气系统。首先用空调负荷概算法做简单的计算，然后进行气流组织计算，至于该层气流组织的设计，通常有侧送、上送下回、中送等，侧送是指依靠侧面风口吹出的射流实现送风，可布置在房间上部的侧墙处，回风口与送风口通常在同一侧。由于本层大面积的特点，而且是舒适性空调，故气流组织的形式定位上送下回，冷风密度较大沉到底部当冷风 量大时下面的空气受到比较大的压力自然而然的就向周围扩散开去，所以选择上送下回比较合适，因而风口选用散流器。进行散流器的选型，散流器的布置。布置好
13、散流器后接下来应该进行风管的布置及其管径计算。根据主支管上风的流速利用公式 Q=AV， A是管道面积 ,V是风速，来确定面积，在大型建筑中一般采用矩形管道这样可以有效的节省建筑面积。 (2）第二至五层 第二层至五层为办公室，采用全空气系统，因为空气吸收带来的冷量小，所以管道必须很大，这样会占很大一部分的建筑面积，办公室不是每一个都在使用空调系统，采用半集中式空气水系统可以 很好的控制风机盘管的开启状况，没用的可以关掉这样可以达到节能的效果。所以这六层应该采用空气 水系统，该同时采用风机盘管和新风机组。该四层设计方法，首先用空调负荷概算法做简单的计算，参考采暖通风与空气调节设计手册的课本，对于小
14、开间办公室，所需风量一般较小，所需风管面积较小，所以可以把风管布置在吊顶内。使得风管出风口与风机盘管的出风口尽量靠近，可以使得新风与回风更加充分的混合。做完风系统后对于空气 水系统我们还要继续进行水系统的设计与布置。然后进行气流组织计算，至于该层气流组织的设计，该层气流组织的形式定位 上送下回，因而风口选用散流器。进行散流器的选型，散流器的布置。布置好散流器后接下来应该进行风管的布置及其管径计算。根据主、支管上风的流速利用公式 Q=AV， A是管道面积 ,V 是风速，来确定面积，在大型建筑中一般采用矩形管道这样可以有效的节省建筑面积。确定完管道型号后进行风管阻力平衡计算，对最不利环路进行阻力计
15、算，结果与离新风机最近的管路的阻力进行比较，从而确定各个阀门的开启度。管道应该放在空间的上部，面积确定后选择合理的管道。管道管径确定以后接着是选择合理的空气处理机组，根据所需的冷负荷和所需的风量来确定用什么 型号，功率为大小的空气处理机组。选择好空气处理机组组后就要合理的在该层中合理的放置空气处理机组，在新风出口应该安装消声器。而且都使用空气处理机组。 (3）第六层 第六层为水箱间，设备机房。 3.4 设计依据 采暖通风与空气调节设计规范（ GB50019-2003） 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
16、设计 3.5 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； 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） 2010.12.262011.01.20 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） 4.1
17、6 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
