办公楼中央空调设计【开题报告】

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毕业设计开题报告建筑环境与设备工程办公楼中央空调设计一、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义当代空调的发展离不开两个可说是永恒的主题：一个是室内空气品质；另一个则是节能运行。所以，涉及空调的几乎一切新技术、新方法均是围绕着这两个主题，力求创新。关于空调平面分区概况 在欧美和日本，对于像诸如商场、餐饮、办公楼等大面积空间的空调设计都遵循一个基本前提——平面分区。所谓平面分区主要有两层含义：①根据负荷状态下的不同进行分区。譬如，在某些场合，考虑到太阳辐射热负荷可能随朝向和时间有很大变化，故按朝向可分成东区、西区、南区、北区，以利分别单独控制；但是应用得更多的是按冬季室内负荷性质不同而进行分区，分成内区和周边区。②在同一区（譬如内区或周边区）内，为了考虑节能运行，又人为地把一大块面积的空间假想地按150-250m2划分成一个个小区。每1个小区内由1台代表该区温度的温度传感器来控制该区的温度。对此，部分国家的空调设计节以有规范中还明确地规定了这种分区的最大面积的限值。   空调风系统   在论及空调风系统的变化和新进展时，需要再重申一点，即我们的讨论主要是针对以办公为主要功能的高层办公楼建筑而言，需要把以居住为主要功能的宾馆客房撇开不谈。   一、变风量空调方式的应用   众所周知，一般办公楼在建筑和使用功能上不同于宾馆、酒楼客房的一大特点就是空间大、面积大、内装修讲究、隔间的分隔要求能灵活多变。对于这类建筑，过去一直难于找到合适的空调方式。如果采用常规的全空气方式，一方面送风管、回风管截面积大，很难适应高层建筑层高低的状。另一方面，那么大的一个多区系统，各区的温度控制要求也实在是众口难调。因此，至今为止，不少办公楼还都不得不采用带独立新风的风机盘管系统这样的空调方式。   然而，风机盘管系统存在不少问题，其中最大的问题就是滴水问题。引起滴水的原因很多，譬如冷冻水供、回水管和滴水管的保温不好，凝结不排水管安装坡度不够，滴水盘排水口积灰堵塞等等。这种种因素都会导致凝结水的滴漏并污染吊顶。另外，办公楼开间大，其隔间随用户的变换，需频繁改变，如果采用风机盘管机组，则其固定的送风口和回风口将很适应隔间的调整。   这种系统的优点主要表现在如下几个方面：    a.用全空气方式取代了水—空气方式的风机盘管，从而从根本上杜绝了凝结水滴漏的可能性。   b.它不同于一般的全空气方式的空调系统，前者利用吊顶空调作回风室，基本上可省去回风管，而且一次风可采用低温送风，温度可以较低，因而一次风量可减少，从而可缩小送风干管的截面尺寸。   c.与一般全空气方式的多区系统不同，可实现各分区的独立的温度控制，从而改善室内温度分布状态，并且可节能。   d.可适应办公室隔间的变化，因为风机混合箱的安装部位及回风口的位置均与其下面的隔墙无关，即使要改变送风口位置，也只需调整送风软接管的走向即可。   当然，这种系统也有其不足之处。首称，在冬季，由于内区需供冷，周边区需供暖，周边区的一次风需要冷却后再进行加热，这显然构成了能源的浪费。其次，在多数情况下，其造价要高于一般的风机盘管系统。   二、双风机的全空气式系统   在上海较早建成的一些高层办公大楼里，现在反映比较普遍的一个主要问题就是新鲜空气量不足，这引起了办公楼内的工作人员的投诉和抱怨，这个问题已被专门的实测结果所证实。造成这种室内空气品质问题的原因可能有多种，主要的还是空调系统设计上的毛病。这主要表现在以下几方面：   a.在设计之初，虽然设计师在设计中也都按规定的标准考虑了必要的新风量；另外，卫生间也按规范要求的换气次数设计了排风。这样的设计看似一切均按规范进行，并无什么不妥。但实际上，这只是纸上谈兵。问题在于，若按仅有的几处卫生间的排风，其总的排风量还是太小，无论如何也平衡不了整个楼层所需的最小新风量。待建筑物建成投入运行后，往往由于无法开窗，新鲜空气不能如设计上计算的那样如数供应，导致大楼办公区内新鲜空气严重不足，住户们成天抱怨头昏头痛。一旦查出原因，人们就不得不纷纷搬离这种恶劣的工作环境。   b.在一些较早建成的豪华办公大楼里，也许是由于机房面积过小，难以安排；也许是由于设计师为了省事，新风管往往不是直接接入空调机组内，而仅仅通入机房内，新风完全靠机房内的负压吸入。这样的做法，省事倒是省事，然而，实际效果却令人遗憾。说起来，设计也是按规范取用新风量，但实际情况却大相径庭。    c.所谓的变风量空调器不顾场合的滥用。对于高层办公大厦，先姑且不谈其塔楼部分，且说那些高层办公大楼几乎必备的裙房部分。裙房一般均用作商店、餐饮、娱乐、集会场所。对于这些公共场所的空调，早期因缺少经验采用风机盘管加新风的方式比较多。后来，大多数有经验的设计单位在设计文件中往往都宣称须要用的是全空气变风量方式。但实际上采用的却是所谓的“变风量空调机组”。其实，这种变风量空调机组在功能上与风机盘管类似，只能视作大型风机盘管机组，无法真正变风量。采用这种简易式的空调机组是不能满足全年节能运行和充足的新风要求的。   加拿大1995年国家空调工程设计节能规范对非居住建筑空调系统的节能经济运行的相应规范条文是这样记述的：除用于公寓、旅馆、汽车旅馆之外的，风量在1200l/s（4320m3/h）、供冷容量在20kW以上的所有空调系统都应在设计中考虑按照下列途径，利用室外空气，以求减小机械供冷的能耗：   直接利用室外空气供冷（新风节能运行系统）   a.直接利用室外空气以降低机械供冷能耗的系统。在采用新风与回风混合的过程中应能使室外空气取用量达到100%的程度，以获得室内空调所需的进风温度。   b.在如上所述的系统中应设有自动控制装置以使当室外空气温度高于回风温度，或者当室外空气值大于回风空气值时，能自动地把新风量控制在满足室内空气品质要求的最小限度。   c.除下述情况（即直接膨胀式系统，为避免因新风取用量过大而导致融霜的情况）外，在如上述各条文中规定的系统设计条件下，应能在即使机械供冷装置已准备妥当随时可用的情况下，也可做到使新风和回风混合后的温度尽可能接近室内空调所需的送风温度。   三、大温差或低温送风   近年来，国外基于节省热媒输送能耗，推行大温差小流量系统。对于空气介质而言，这类系统便是大温差的低温送风系统。具体的做法是有时用5℃的低温水，有时也可用7℃的通常冷水把空气处理到10℃左右，作为一次风送入风机混合箱与回风混合，稍升温后送入室内；也可直接通入变风量末端装置，以诱导室内空气与之混合，迅速减少送风温差。低温送风的好处主要有3点：①可减小送风量，降低风机动力消耗；②可减小送风管截面尺寸，有利于高层建筑层高的有效利用；③有利于降低室内相对温度，改善舒适度。如今在上海采用低温送风的工程有诸如88层的金茂大厦、上海证券大厦、原万国金融大厦等高层和超高层建筑，也有像在建的上海儿童医学中心这类高标准的现代化医院建筑。   四、置换式通风空调系统   置换式通风空调不同于通常的混合式空调方式，主要表现在如下几点：   a.采取下送上回的送风方式，可使清洁的送风气流首先进入室内人员呼吸带和有效活动区，形成有利于改善工作区的空气品质。   b.采用低速送风，导致气流缓慢扩散上升，形成垂直方向上的温度成层和温升梯度，提高了排风和回风温度，可节省夏季运行能耗。    c.由于是下送风，送风温度相对较高，对于全空气式系统的运行，加大了过渡季利用新风自然供冷的潜力，延长了其节能经济运行的周期，从而可更加缩短全年机械供冷的时间，进一步增大了节能效益。   鉴于上述特点，置换式通风空调方式普遍适用于一切以舒适性为目的公共场所，如影响剧院、体育馆等。据悉，在建的上海大剧院建筑设计方案为法国建筑师的作品，其观众厅采用的即是座椅下送风的置换式空调方式。另外，据认为，置换式通风空调方式应用于一般被视作难题的中庭空调，可获得独特的效果。   总之，基于置换式通风空调方式的诸多优点，预计随着其送风分布器的逐步国产化，必将在我国为人们所广泛接受。   五、“地板下空调装置”   这是日本一家设计公司在上海某高层建筑设计方案国际招标活动中标投标书中所提出的一种新型空调方式的特定名称。在此值得一提的是，在这次参加投标的五家国外设计公司中有四家来自北美，一家来自日本。其中有4个方案提出采用以风机混合箱为基础的变风量空调方式。但已记不清中标的日本公司的方案是否在这四者之列。不过，他们与众不同，给人以深刻印象的是，除主要方案外，还提出了不少辅助性空调节能措施。“地板下空调装置”即为其提出的为少数几间高级领导人办公室采用的新式空调装置。据称，这是一种独立式超薄空调机，其厚度仅为240mm，既可发挥空调机的功能，又可兼作空间分隔的隔热。这种设备显然包括制冷机、风机、加热器（电加热）。据称，它既看不到，也不需要在现场进行外部接管，而且其运行可按季节的变化，改变送风方式，即可实现夏季上送下回，冬季下送上回。   空调水系统   水侧节能运行系统——室外空气供冷的间接途径      　有关条文的引述   在加拿大的国家空调工程设计节能规范相关条文的后续部分（间接利用室外空气供冷—水侧节能运行系统）是这样规定的：   a.利用室外空气通过直接蒸发、间接蒸发或两者相结合的方式来冷却供冷流体，以减少机械供冷能耗的系统，应能在室外空气湿球温度等于或低于7℃的情况下，为冷却送风空气承担系统预期的全部供冷负荷。   b.利用室外空气通过显热交换途径冷却供冷流体，以减少机械供冷能耗的系统，应能在室外空气干球温度等于或低于10℃的情况下，为冷却送风空气承担预期的全部供冷负荷。 随着我国人民生活水平的不断提高，购买力增强。近年来修建了不少商业建筑，并且向多元化方向发展，建筑规模越来越大。装饰豪华、营销全面、多维服务，集商贸、娱乐、居住、办公为一体的高级商城也层出不穷。目前，随着我国经济的逐步增长，居住条件日益改善人们对生活环境的舒适性的要求越来越高，对中央空调的需求越来越大，对中央空调节能、舒适、健康更加关注。因此，设计一项节能、舒适、健康的中央空调工程是很有实际意义的。二、研究的基本内容，拟解决的主要问题：1.针对给定建筑能够确定合理的空调方案；2.掌握空调系统冷、热、湿负荷的计算方法；3.利用空调课程所学知识能够设计空调过程并且加入节能控制技术；4.能够正确选择制冷及空气处理设备；5.通过绘图，达到提高绘图能力的目的。三、研究步骤、方法及措施：1.房间负荷计算2.气流组织计算3.相关设备的选型4.绘制风管水管系统的平面图和轴测图，并计算四、参考文献[1]《空气调节》.赵荣义，钱以明.北京.中国建筑工业出版社，2009.[2]《简明空调设计手册》.赵荣义.北京.中国建筑工业出版社，1998.[3]《采暖空调制冷手册》. 机械工业出版社，1996[4]《实用制冷与空调工程手册》.尉迟斌.机械工业出版社，2002.[5]《暖通空调》.陆亚俊.中国建筑工业出版社，2007.[6]《采暖通风与空气调节设计规范》（GB50019—2003）.中国计划出版社，2004.[7]《空气调节设计手册》.中国工业出版社，1995.