空调设计的要点综述【文献综述】

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毕业设计文献综述建筑环境与设备工程空调设计的要点综述摘要：中央空调对于建筑的重要性是不可言喻的，所以在设计的时候要充分考虑到设计的各个细节问题，把存在的问题减少到最小化。本文在查阅了大量的文献资料的前提下，对中央空调系统设计中的负荷计算、系统选择、新风量的确定、气流组织这几个方面的问题进行了综述，并对一些重要点阐述了自己的看法。前言随着中国市场的对外开放，国内各大城市摩天大楼相继起，空调作为大厦的附属设备已是不可或缺的存在。由于空调系统涉及产业广泛，其先导设计至关重要，尤其是民用高建筑，更应针对各建筑的特点，合理地进行优化设计，笔者结合自己查阅大量的文献资料的基础上对负荷计算、选择系统、新风量、气流组织四个问题的进行了综述。1负荷计算问题做一套建筑的中央空调设计第一需要经过严密的负荷计算，第二需要对其建筑进行确定空调系统型式及设计方案，第三需要气流组织计算和水力计算，第四需要绘制风管布置草图，第五需要确定空气热湿处理方案并进行机器设备选型、设计，最后则进行机房的设计等一些必要的工作。这里可以看出负荷计算是最早的，也是最关键的第一步，前面如果出错了会影响到后面的一系列工作的准确性，乃至施工后产生使用效果不佳的问题。传统的教科书及设计手册中给出的空调负荷计算方法，不论是求围护结构的墙壁或门窗负荷，其计算结果均是针对某一具体房间而言，而空调系统设备容量依据的是整个建筑的冷负荷。由于房间朝向、位置、功能及其内部热源等情况的不同造成的最大冷负荷出现的时间并不相同，因此建筑冷负荷的最大值应为每个房间逐时负荷叠加的最大值。我国部分设计人员在计算建筑冷负荷时，只是简单地将每个房间的最大冷负荷进行叠加[1]。而现在我国正大力推广节能，中央空调这类能耗大户也是必须关注的，所以沈彦辉、王磊和陈谦在文章里提出的节能措施中第一条就是精密负荷计算。而在广州、上海等一些地区夏季室内温度每降低1℃或冬季提高1℃,暖通空调工程的投资约增加6%,其能耗将增加8%左右[2]。计算方法也由谐波反应法到反应系数法到辐射时间序列法等，负荷计算方法的发展始终围绕热量的衰减和延迟展开。现有的每种计算方法都有自己的优势和缺陷。模型的简化和计算精度之间总存在相互的矛盾。如果模型简单，那么它的精度就存在问题。现代负荷计算方法的重点大多放在了改进计算太阳辐射和传导得热上，而内部热源(人员,灯光和设备等) 也需要引起足够的重视；建筑负荷计算上还存在另一个问题，即我们总是强调方法的准确度，但实际上不确定的输入数据对准确度的影响更大[3]。在计算建筑负荷时输入的数据总存在很大的不确定性，比如维护结构的传热系数、建筑内人员的数量及活动方式、室外象参数等，这些不能精确确定的参数比模型简化带来的误差更大且难以确定。2选择系统问题根据建筑使用功能的不同，按照具体情况针对性地选择风系统，以达到节能效果。我们可以从江海斌，崔志坤的写的一篇期刊看出。建筑物外墙采用外挂的石材幕墙，较大地降低了围护结构传热系数。空调系统采用双管制变水量系统。办公室和小会议厅采用风机盘管加新风系统，餐厅和大会堂采用全空气系统，新风机和风机盘管均采用定风量。夏季使用冷水机组作为冷源，冬季使用锅炉作为热源，冷热源均可自动调整制冷(热)负荷。同一使用要求的系统设为同一路，以利于调节和节约能源[4]。水环热泵空气调节系统可以回收建筑物内部余热，具有在建筑物内部进行冷热量转移的特点。对于我国北方地区办公、商业等建筑来说，建筑物内区面积大，常年有稳定的大量余热，使用水环热泵空气调节系统十分有效。但对于南方地区采暖时间短或建筑物内余热很小的情况，水环热泵空气调节系统毫无节能优势[5]。从这里看出因地制宜来选取系统是必要的，所以要了解建筑功能布局才能选择最佳的中央空调系统。其中变风量系统的优点（1）可以通过调节送人房间的风量来适应负荷的变化，同时在确定系统总量时还可以考虑一定的同时使用情况，所以能节约风机运行能耗和减少风机装机容量。（2）变风量系统属于全空气系统，他具有全空气的一些优点，可以利用新分消除室内负荷，没有风机盘管凝水问题和霉变问题。（3）系统的灵活较好，易于改建、扩建，尤其适用于格局多变的建筑。缺点（1）房间内正压或负压过大导致房门开启困难，室内噪音偏大。（2）系统运行不稳定，节能效果有时不明显，系统的初投资比较大。（3）对于室内湿负荷变化较大的场合，如果采用室温控制而没有末端再热装置，往往很难保证室内湿度要求[6]。风机盘管加新风空调系统最主要的优点就是可通过风机盘管控制供冷量和供热量进行局部区域的温度控制，能够满足空调房间各自不同的温度要求，使用更为灵活；而且，当部分房间负荷变小时，其供冷（热）量可通过自控装置的动作相应地调节，如房间不使用，房间温度标准可降低甚至可以停止风机盘管的运行，有利于全年运行的节能。因此该系统形式广泛应用于宾馆、写字楼等建筑[7]。3新风量问题系统方案我们选择好了以后然后我们就得考虑新风量的问题，新风量需要控制3个环节：（1）新风量总量—控制送入系统的新风量，满足该空调系统所有服务区域的人员标准新风量之和；（2）新风分配— 控制送入系统各个末端服务区域的新风量，满足区域人员的标准新风量；（3）新风均匀性—控制送给服务区域内所有人员新风，满足人员需求新风量，避免区域一部分人得到多于标准的新风量，而另一部分人得到少于标准的新风量[8]。还有控制减少新风量来控制节能。为将系统中的新风量减少到最少程度，应当禁止在空调环境内吸烟。当吸烟者按正常速度吸烟时，从吸烟者自身并伴随其动作而发生的平均二氧化碳气体发生量几乎比非吸烟者多一倍。为保障非吸烟者和吸烟者的健康，在不得不允许吸烟的场合，空调系统要增加很多新风量[9]。所以在空调房间内应做到不吸烟。我国《采暖通风与空气调节设计规范G田19一87》第5.3.8条规定，百货商场的最小新风量为8.Om3/(h·人)。国外商场新风量的取值一般均比我国规范高。AsHRAEI982APPLICATloNS2.6中提到百货商场的最小新风量为8.65m“/(h·人)，推荐值为12·96m3/(h·人)[10]。美、英、日等国的标准大致相仿。国外有关新风量标准都附有人均占有空间体积或面积的条件，这是与我国不同之处。4气流组织问题我国绝大多数公共场所空调系统采取上入上回的气流组织，这样很难做到新风的均匀分布，有些送风口和排风口距离过近，甚至发生“短路”现象[11]。只有合理布置送风口和排风口，充分将新鲜空气送入工作区，才能提高室内的换气效果，达到提高空气品质的目的。因此室内新风气流组织的设计,也是保证室内空气质量的关键点之一。一般来说,在房间的下部低速送人空气,新鲜空气首先到达人员呼吸区,然后携带污染物从上部排出,具有很好的通风效率[12]。对于一些较大的室内空间,还应考虑局部输送新风,保证人体活动区域得到有效的新风。下面是一个具体的气流组织选择的方案。层高4米，梁高800-900，中庭由半径20米扩大到半径30米。周边是中餐厅、宴会厅。包间、多功能厅。决定：（1）敞开的公共区域仍采用首层布置形式，全空气送回风，每半园设一空气处理机房，顶送下侧回风到机房。（2）中庭设18个环绕外圈的水平送风口。（3）公共区域风口改为园形散流器，扩大气流，避免吹于人体头部。（4）各厅、室由于灵活使用，采用暗装吊顶式空气处理机上送上回，为避免与减少回流对饮食、人体呼吸道的影响，集中回风口，选在每厅室不设席位的边测出[13]。设计里面很容易出现各种各样的问题。例如（1）过多地使用单元式空调机，（2）不合理的送风口位里，（3）不必要的运行时间，（4）过高的舒适性要求，（5）没严格的禁止吸烟[14]。另外建筑能耗叫做“固有(standby)”能耗。它主要由3部分能耗构成:①设备”大马拉小车”;②建筑或设备的”跑冒滴漏”和冷热损失;③某些设备(例如电脑或电梯)在”待机，lBp非运行状态下的耗能。这一部分的耗能属无谓的耗能，是需要尽量减少或消除的[15]。其中要完全避免第一条大马拉小车。当然也不能让设备长期处于超负荷状态。总结在前文中提到的负荷计算中 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。而确实室内参数的时候可以在一些没有严格规定要求的地方相对的温度取高一度或者两度，减少负荷值。而实际运行的时候很多时候运行状态不是最大负荷状态，而所在位置仍然是可以满足室内环境要求。选择系统的时候可以采用多个系统的复合系统，在大型空旷的地方设计全空气系统，在套间里面采用风机盘管加新风系统。而有特殊要求的地方采取变风量系统等。这个可以满足各个地方的要求，同时可以在未来维修的时候可以避免全部停止运行的状况。新风量和气流组织必须结合在一起，可以在设计的时候按照设计规范的同时，合理利用气流组织让新风充分的流通在室内，做到在人流量平均的地方不会有产生某些区域新风过盛，而某些区域新风匮乏等一些现象。而人流量大的地方安排更多的新风供其使用。还有对于室内环境最好采取禁烟措施，使室内环境空气品质提高一些。中央空调设计是一个很严肃的工作，完成一个各方面都优秀的设计要通过不断的积累经验和不断的修改设计才能完成的。所以设计的时候要做好充分的准备，对于容易出现问题的地方要着重考虑方可。设计的好坏其实在把握大局的方向上掌握细节才是关键。所以做设计的时候更加需要考虑一些细节问题，使设计趋于完美。参考文献[1]阎复志.空调系统设计中几个冷负荷问题的探讨[J].煤炭工程，2005，（3）：21-24[2]沈彦辉，王磊，陈谦等.公共建筑暖通空调系统节能设计措施浅谈[J].科技资讯，2010（19）：86-87[3]裴芳.负荷计算方法浅析[J].低温与特气，2008.10，26（5）：7-12[4]江海斌,崔志坤.某办公楼空调系统工程设计及运行效果分析[J].节能技术，2008.13，26（148）：145-147[5]王文军.浅谈空调系统设计中的节能问题[J].科技咨询，2008，（35）：57-58[6]崔建文.浅析变风量空调系统设计及新风问题[J].制冷技术，2004，（3）：26-28[7]吴志湘.风机盘管加新风空调系统设计若干问题的分析[J].洁净与空调技术，2008，（1）：35-37[8]黄翔.现代办公楼变风量空调系统新风量问题的探讨[J].制冷技术，2004，（1）：33-36[9]陈丽茹.高层建筑空调节能设计的探讨[J].洁净与空调技术，2010.6，（2）：58-64[10]刘光祯，王代庚.大中型商场空调冷负荷计算中客流量和新风量取值探讨[J].暖通空调，1994.3，（3）：8-9[11]方强，洪佳冬，林岳程.公共场所集中空调通风系统卫生问题探讨[J].预防医学情报杂志，2010.4，26（4）：305-308[12]关雁鸣.某高大空间厂房分层空调系统节能设计[J].建筑节能，2010.4，38（229）：30-32[13]唐国强;邹静华;.中庭建筑——五湖大酒店空调通风设计[A].全国暖通空调制冷2000年学术年会，全国暖通空调制冷2000年学术年会资料集[C].2000.：279-283[14]季良俊.美国空调系统设计运行问题略析[J].暖通空调.1995，（1）：29：29-30[15]任峰，石小雷，钱清.中央空调设计与维护中有关节能问题的探讨[J].能源与环境.2009.1.24：47-48