上海某商贸中心空调系统设计

上海某商贸中心空调系统设计
目 录
摘 要 I
Abstract II
目 录 III
第1章 绪论 1
1.1 我国暖通空调的现状及其发展 1
1.2 建筑空调系统节能国内外研究现状 1
1.2.1 建筑空调系统节能国外研究现状 1
1.2.2 建筑空调系统节能国内研究现状 2
1.3 空调系统的设计与建筑节能 3
1.4 空调的发展和前景 3
1.4.2 无氟空调的发展 4
1.4.3 舒适性空调的发展 4
1.4.4 一拖多 4
1.4.5 其它空调新技术的发展 4
1.5 风机盘管＋新风系统 5
第2章 工程概况 7
2.1 建筑相关资料 7
2.1.1 外墙资料 7
2.1.2 外窗资料 8
2.1.3 屋面资料 8
2.1.4 人员资料 8
2.1.5 照明、设备资料 9
2.1.6 空调使用时间 9
2.1.7 动力与能源资料 10
2.1.8 气象资料 10
2.1.9 其他资料 10
2.2 设计要求 11
第3章 设计方案的论证 12
3.1 商业建筑的空调特点 12
3.1.1 建筑特点 12
3.1.2 使用特点 12
3.1.3 确定空调系统的注意事项 12
3.2 方案比较 13
3.3 系统方案的确定 16
3.4 风机盘管机组的结构和工作原理 16
第4章 空调负荷的计算 19
4.1 夏季空调负荷的构成和计算原理 19
4.1.1 外墙和屋面传热冷负荷计算公式 19
4.1.2 外窗温差传热冷负荷 19
4.1.3 外窗太阳辐射冷负荷 19
4.1.4 内围护结构的传热冷负荷 20
4.1.5 人体冷负荷 21
4.1.6 灯光冷负荷 21
4.1.7 设备冷负荷 21
4.1.8 渗透空气显热冷负荷 22
4.1.9 食物的显热散热冷负荷 23
4.1.10 伴随散湿过程的潜热冷负荷 23
4.2冬季空调负荷的构成和计算方法 24
4.2.1 通过围护物的温差传热作用下的基本耗热量: 24
4.2.2 附加耗热量: 24
4.2.3 通过门窗缝隙的冷风渗透耗热量 Qs(W) : 24
第5章 空调过程和风量的确定 27
5.1 各房间新风量和新风负荷的确定 27
5.1.1 新风量的确定 27
5.1.2 新风冷负荷的确定 27
5.1.3 新风湿负荷的确定 28
5.2空气处理过程的确定 28
5.2.1全空气系统夏季空气处理过程 28
5.2.2 风机-盘管加新风系统夏季空气处理过程 28
5.2.3 全空气空调系统冬季空气处理过程 29
5.2.4 风机盘管加新风系统冬季空气处理过程 29
第6章 空调设备的选型计算 31
6.1 全空气空调系统空气处理机组的选择 31
6.2风机盘管加新风空调系统新风处理机组的选择 31
6.3 风机盘管的选型计算 32
第7章 空调系统风系统设计 33
7.1 全空气空调系统风系统设计 33
7.1.1 概述 33
7.1.2 风口的选择和布置 33
7.1.3 风道的布置和制作要求 34
7.1.4 风道的选择原则 34
7.1.5 风道的设计和水力计算 35
7.2 风机盘管加新风空调系统风系统的设计 37
7.2.1 空调房间的气流组织 37
7.2.2 风口的布置和选择计算 37
7.2.3 新风入口注意事项 39
7.2.4 新风风管的设计计算 39
7.3 卫生间排风 39
第8章 空调系统的水系统设计 41
8.1空调水系统的选择 41
8.2空调水系统的布置 42
8.3风机盘管水系统水力计算 42
8.3.1 基本公式 42
8.3.2 冷冻水管路水力计算 43
8.4风机盘管凝水管的设计 44
第9章 空调机房的设计 45
9.1空调用冷热源的选择 45
9.1.1 空调用冷水机组的选择 46
9.1.2 空调冬季工况热交换器的选择 46
9.2冷冻水泵的选型和计算 47
9.1.3 冷冻水泵的选型和计算 47
9.1.4 冷冻水泵配管布置 48
9.3冷却水泵及热水泵的选型和计算 48
9.4补水系统的确定 49
9.4.1 水箱的选择 49
9.4.2补水泵的选择 49
9.4.3软化水设备型号的选择 49
9.4.4定压装置 50
9.5冷却塔及分水器、集水器的选择 50
第10章 消声减振方面的设计考虑 53
10.1 概述 53
10.2 消声设备选型 53
10.3 空调装置的防振 53
第11章 管道保温设计的设计考虑 54
11.1 保温材料的选用 54
11.2 保温管道防结露 54
11.3 保温度材料的经济厚度 54
11.4 施工说明 55
结 论 56
参考文献 57
致谢 58
附录1 计算数据结果 59
附录2 外文翻译 VII
附录3 开题报告 XXXVI
附录4 文献综述 XLI


第1章 绪论
1.1 我国暖通空调的现状及其发展
进入90年代后，我国的居住环境和工业生产环境都已广泛地应用空调，空调技术已成为衡量建筑现代化水平的重要标志之一 。90年代中期，由于大中城市电力供应紧张，供电部门开始重视需求管理及削峰填谷，蓄冷空调技术提到了议事日程。近年来，由于能源结构的变化，促进了吸收式冷热水机组的快速发展，以及热泵技术在长江中下游地区的应用。
随着生产和科技的不断发展,人类对空调技术也进行了一系列的改进,同时也在积极研究环保、节能的空调产品和技术,已经投入使用了冰蓄冷空调系统、燃气空调、VAV空调系统、地源热泵系统等。暖通空调技术的发展，必然会受到能源、环境条件的制约，所以能源的综合利用、节能、保护环境及趋向自然的舒适环境必然是今后发展的主题。
1.2 建筑空调系统节能国内外研究现状
1.2.1 建筑空调系统节能国外研究现状
能源是整个经济系统的基本组成部份，作为一个能源消耗大国，美国在节能和提高能源利用率方面投入了大量的人力、物力。在美国的整个能源消耗中，有约1/3以上消耗在建筑能耗上，这些能耗用来满足人们的热舒适、空气品质、提高人们的生活质量。美国暖通空调制冷工程师协会、美国制冷协会、美国冷却塔协会等组织、美国能源部以及众多暖通空调设备生产厂家如York, Carrier等都为建筑节能做出了很大贡献。特别是美国制冷设备生产厂商投入了大量的资源研究高性能冷水机组，使得冷水机组单位制冷量的能耗仅为20世纪70年代的62.3%。美国在空调冷源水系统方面的研究也卓有成效，在冷却水系统方面着重于降低冷却水流量，以达到减少冷却水泵能耗的目的。日本是一个资源贫困的国家，其主要能源来自进口，同时又是一个能源高消费国家。因此，节能和提高能源的利用率对日本来讲有着重要的意义。长期以来，在建筑节能方面，日本做了大量工作，颁布了许多节能法规，提出了建筑节能的评价方法。日本的一些设备生产厂家对空调和制冷设备的投入也很大。Daikin公司首推的变频VRV系统，为中小型建筑安装集中式空调系统创造了条件；Sany公司则在直燃式冷水机组上成绩卓著。世界各国大力发展可再生能源作为空调冷热源用能。地源热泵供暖空调是一种使用可再生能源的高效节能、环保型的工程系统。在美国地源热泵系统占整个空调系统的20%左右;瑞士40%的热泵为地祸热泵，瑞典65%的热泵为地祸热泵。
1.2.2 建筑空调系统节能国内研究现状
1.2.2.1 建筑空调系统节能国内研究现状概况 我国是一个人均资源相对贫乏的国家，因此节能降耗有着十分重要的意义。近年来，由于国民经济的快速发展，使我国的能源显得越来越紧张。
随着经济建设的不断深入和人们生活水平的不断提高，空调建筑物越来越多，建筑物消耗的能量也越来越大，甚至出现了空调系统与经济建设争抢电力资源的情况。因此，在建筑物节能显得十分迫切。在我国建筑总能耗中，空调系统的能耗占有相当大的比重，因此研究探讨空调系统的节能就显得十分重要。在建筑物空调系统运行能耗中，冷源系统的能耗是最大的。近年来，我国暖通空调学术界和工程界在空调冷源系统的节能方面做了大量的研究工作。研究工作主要集中在冷源系统的形式选择上，对压缩式冷水机组和吸收式冷水机组的技术经济比较研究较多，通过对众多方案的分析已经基本达成共识：吸收式冷水机组节电而不节能，对其在我国的应用应区别对待，对于有余热可以利用的地区，应大力提倡使用吸收式冷水机组，而一般建筑物则应采用蒸汽压缩式制冷。当然，在进行冷热源系统的选择时，还要考虑建筑物所在地的气象条件、电力供应状况、能源情况、空调系统有无采用余热回收的可能性等方面的问题。
1.2.2.2 我国建筑空调系统节能研究有待解决的问题 通过对一些地区空调系统的调查发现，设计人员在涉及选用冷水机组时多考虑其额定工况下的全负荷性能，而对其部分负荷性能的考虑较少。在风冷式冷水机组和水冷式冷水机组的选择应用上我国制冷工程界也存在着认识上的差异。我国在冷源水系统方面的研究目前较少，一般都是按冷水机组的样本提供的冷却水量和冷冻水量进行冷却水泵和冷冻水泵的选择。对于水系统的水泵是否运行节能则关注不多。事实上，对于冷水机组的运行而言，冷凝器和蒸发器都要求定流量，因此，对于冷水机组部分负荷状态运行时，水泵的输出都是全负荷输出，水系统的全年运行能耗是相当大的。因此水系统的节能具有很大的潜力。
1.3 空调系统的设计与建筑节能
空调制冷技术的诞生是建筑技术史一项重大进步，它标志着人类从被动适应宏观自然气候发展到主动控制建筑微气候，在改造和征服自然的过程的又迈出了坚实的一步。但是对空调的依赖也逐渐成为建筑能耗增长的最主要的原因。制冷空调系统的出现为人们创造了舒适的空调环境，但20世纪70年代的全球能源危机，使制冷空调系统这一能源消耗大户面临严重考验，节能降耗成为空调系统设计的关键环节。据统计，我国建筑能耗约占全国总能能耗的35%，空调能耗又约占建筑能耗的50%～60%左右。由此可见，暖通空调能耗占总能耗的比例可高达22.75%。因此，建筑中的空调系统节能已成为节能领域中的一个重点和热点。于是降低空调能耗也被纳于建筑节能的任务中，如何更好的利用现在的空调技术服务人类同时又能满足建筑能耗的要求，是现阶段专业技术人员的工作要点。而暖通空调设计方案的好坏直接影响着建筑环境的质量和节能状况。随着科学技术的迅速发展以及对节能和环保要求的不断提高，暖通空调领域中新的设计方案大量涌现，针对同一个设计项目，往往可以有很多不同的设计方案可供选择，设计人员要进行大量的方案比较和优选工作，设计方案技术经济性比较正在成为影响暖通空调设计质量和效率的一项重要工作。如何对暖通空调设计方案进行科学的比较和优选，是暖通空调设计人员在实际设计工作中经常遇到的一个重要技术难题。
1.4 空调的发展和前景
1.4.1 变频空调的发展
变频空调是目前空调消费的流行趋势。它与一般空调比，有着高性能运转、舒适静音。节能环保、能耗低的显著特点，它的出现改善了人们的生活质量。
日本作为变频空调强国，从20世纪80年代初开始到现在，变频空调已占其空调市场的90％左右。变频空调在我国发展速度相当快，不到8年时间就达到与日本先进水平同步。进入2000年，国内个别企业将直流变频技术与PAM控制技术结合应用，使空调完全进入变频空调的最高领域。它不仅使直流变频压缩机的优越性能充分发挥，更能利用数码特点，准确提高能效，达到节能51％的目的。
1.4.2 无氟空调的发展
臭氧层破坏是当前全球面临的重大的环境问题之一，由于以前空调业所采用的传统制冷剂对臭氧层有破坏作用及产生温室效应，对大气造成破坏，因而无氟空调是众所期待的产品。近年来以海尔空调为代表的无氟空调的出现，标志着无氟空调时代的来临。
1.4.3 舒适性空调的发展
健康是空调业发展的主题之一。以前的空调采用了多种健康技术，如负离子、离子集尘、多元光触媒等，这些技术的运用使空调产品的健康性能得到了极大提升。海尔空调把负离子、离子集尘、多元光触媒、双向换新风、健康除湿等领先技术在内的高科技手段组合起来使用，发挥了巨大的威力，而未来空调进步的一个方向也就是对各种技术的灵活使用。
空调气流的舒适度是健康空调的另一个标准。传统空调的送风方式简单直吹人体，易引起伤风、感冒、头痛、关节痛等不舒适状态，因此新近推出的风可以从周围环绕，而不是对人直吹，通过改善空调送风的气流分布，令人感觉更舒适的空调——环绕立体送风、三维立体风的健康空调成了热销产品也就不足为奇了。
1.4.4 一拖多
空调器的发展从一个侧面反映了我国居民居住环境的巨大变化，也为自身发展指明了方向。1993年以前，中国空调市场主要以一拖一为主，1993年海尔推出一拖二空调后，率先将空调业引入了一拖多时代。目前海尔一拖多空调产量突破了百万台足以证明其市场消费能力。海尔MRV网络变频一拖多中央空调的出现以及众多厂家的家用中央空调产品使得家庭中央空调迅速普及。
1.4.5 其它空调新技术的发展
（1） HEPA酶技术
HEPA酶杀菌技术，对于0.3微米以上的粉尘吸附率可达99.9 ％，对结核菌、大肠菌等有害细菌具有高效杀菌能力，对霉菌的生长也有很强的抑制作用。
（2）冷触媒技术
　　冷触媒这一技术采用日本专利，是一种低温低吸附的材料，根据吸附--催化原理，在常温下就能对甲醛等有害物质边吸附边分解成二氧化碳和水，这种触媒不需要再生，不需更换，使用寿命长达十年以上。
（3）体感温度控制技术
　　智能装在遥控器上的感温元件，感知室内人们活动范围的温度，并将信息发射到主机接收器上，使主机随时调整运行状态，实现真正的体感温度控制自动化。
（4） 人感控制技术
　　人感控制技术利用双红外感应器控测人的方位，自动调节送风方向（左送风、中送风、右送风或全方位送风），风随人行。
（5） PTC电辅助加热技术
　　PTC电辅助加热技术，可在超低温条件下迅速制热，效力强劲，安全可靠，可长期使用。
总之，伴随着科技和社会的进步，节能、环保、健康、智能控制已成为空调发展的大趋势。
1.5 风机盘管＋新风系统
进入空调降温时，面对“非典”蔓延的高峰期，不适当的运行空调，很可能导致“非典”的交叉感染，扩大“非典”传播，必须对此有高度重视。需要非常注意的是各大型商业建筑、公共建筑，这些建筑一般设集中制冷站，再通过送风系统和冷水系统把冷量送到各个房间。这时，就很容易通过空调系统使建筑物内空气互相掺混，某处有污染的空气很有可能通过空调系统传播到其它房间，从而导致交叉感染。尤其是有些高层建筑不能开窗，或有许多无外窗的内区房间，更容易出现问题。必须引起高度重视。防治“非典”的一个很有效的措施就是加强通风，其原理就是通过大量的室外空气进入室内，将室内可能存在的“非典”病毒通过换气排出室外，从而抑制了其发作的可能性。然而如果是内部循环通风，则不能起到排出病毒的作用，反而会使病毒积累，甚至使浓度逐渐增加。因此正确地运行空调通风系统至关重要。下面针对风机盘管＋新风系统方式介绍应采取的相应措施。
多数办公楼、宾馆客房、医院病房都采用这种空调方式，该方式有单独的新风机将新鲜空气送入房间，风机盘管有不同的回风方式。一种回风方式是各房间单独安装风机盘管，各房间的回风经过盘管冷却后送出，回风仅在自身房间内循环，不同房间之间互不流通。另一种回风方式是各个楼层的多个房间统一通过吊顶掺混回风后经过风机盘管冷却后送入各个房间，不同房间之间的回风有交叉。不论何种方式的风机盘管加新风系统，首先都要注意避免新风系统混入从建筑排出的污染空气，同时要注意风机盘管的清洁。根据不同的回风方式，风机盘管加新风方式在运行时要注意如下问题具体：
（1）各房间单独回风的系统
首先要保持新风入口清洁，不被污染。新风机房位于大楼的地下或者顶部，一般直接通过风道从室外取新风。要注意取风口的位置，不要使其吸入建筑排风。有些系统是从风机房内取新风，对这种形式应防止楼内空气通过机房门进入机房并吸入新风机，应严格保证新风机房密闭，同时要保证新风机房清洁，必要时安装新风道，从室外取风，此外，新风过滤网也要作到定时清洗。新风竖井或者新风风道要注意清洁通畅。
风机盘管加新风系统的排风系统多数是和厕所排风合用，为保证通风效果，建议将厕所排风系统全天连续运行。
此外凝结水盘是污垢存积的地方，也要保持清洁。由于凝水是从房间回风在通过盘管制冷后凝结产生的，目前还难以确认空气中的病毒是否会在凝水中存活，为防患未然，建议运行管理人员对各风机盘管的凝结水盘统一清洁，消灭病毒生存的载体。
（2）吊顶统一回风的系统
有一些小型办公楼采用此类系统，和各房间单独回风的方式不同，采用这种方式的建筑基本上隔断仅到吊顶，吊顶上空是互相连通的，各房间的空气相互交叉。这种系统和全空气系统相同，也存在各房间空气相互掺混，污染物有可能在建筑各区域之间传播，潜在危险较大。对于这类系统，除了要注意保持新风不被污染、凝结水盘清洁外，要尽可能地停用风机盘管。可通过降低冷冻水温度，加大冷冻水流量，寻找增大新风量的途径等手段增加新风供冷能力来满足供冷要求。

第2章 工程概况
本建筑是一栋六层的商贸中心，位于上海市。上海市地处我国东部沿海地区，属于亚热带季风气候区，四季分明，夏热冬冷，但由于地处沿海，雨季较为分散 ，以夏季雨量最大。
其中在一层南侧106、107房间设计制冷机房及设备间，一层为商业用房，包括超市、银行、邮局等，二层为餐厅和商场，三到四层为办公室，五到六层为客房。由于二层的湿负荷较大，故采用全空气集中式空调系统；其余各层湿负荷较小，为节能和满足卫生要求故采用风机盘管加新风系统。建筑一层层高为4.8m，二层层高为4m，三层以上层高为3.1m，建筑总高度为21.2m。总建筑面积约为8697.36㎡。
本系统冬季空调供暖和夏季空调采用同一套系统，无论从经济、使用寿命，还是美观、洁净、卫生等要求都能够满足建筑的用途要求。二层采用全空气集中式空调系统，便于集中控制；采用一次回风的空气处理过程，尽量节省能源。其余旅馆客房和办公室采用风机盘管加新风系统，便于单独调节和保持房间的空气卫生。客房内的每个卫生间里设置排风竖井，通到楼顶的不上人屋面排放，使卫生间内保持负压，使卫生间的异味不会扩散到客房内。往每个客房输送新风，满足房间卫生要求的同时使房间处于正压，防止外部空气渗透进入空调房间。由于新风量较小，故本系统中旅馆客房内不另设排风系统，通过房间内的卫生间及门窗缝隙排风。
2.1 建筑相关资料
2.1.1 外墙资料
本建筑外墙为陶粒混凝土空心砌块框架填充墙，墙中有30mm的聚苯板保温层，具体资料见表2-1
表2-1 外墙墙体构成表
材质名称 厚度（mm） 导热修正系数
外装饰层 20 1.00
通风空气层 50 1.00
聚苯板 30 0.93
陶粒混凝土空心砌块 250 1.00
内墙面抹灰层
20 1.00
2.1.2 外窗资料
本建筑外窗统一采用玻璃钢单框双层中空玻璃，具体规格见表2-2
表2-2 外窗构成表
材质名称 厚度（mm） 导热修正系数
平板玻璃 6 1.00
热流水平（垂直）10mm 10 0.63
平板玻璃 6 1.00
窗内有活动百叶做为内遮阳。
2.1.3 屋面资料
本建筑屋面为不上人平屋顶，采用节能型屋面。具体构成见表2-3
表2-3 节能屋面构成表
材质名称 厚度（mm） 导热修正系数
混凝土板 20 100.00
架空层 200 100.00
防水层 5 100.00
15厚水泥沙浆找平层 15 1.000
最薄30厚轻集料混凝土找坡层 30 2.000
加气混凝土砌块500 100 1.000
聚苯板 50 2.700
钢筋混凝土屋面 200 1.000
2.1.4 人员资料
表2-4 不同类型房间的人员密度
建筑类别 房间用途 人均占有的使用
面积（㎡/人） 单位面积的人员
密度（人/㎡）
办公建筑 普通办公室 5 0.20
宾馆建筑
普通客房 15 0.70
高档客房 30 0.03
会议室、多功能厅 2.5 0.40
其他 20 0.05
商场建筑 一般商店 3 0.33
高档商店 4 0.25
建筑物内的人员数目的确定是根据建筑内部各房间使用功能及使用单位的要求进行的。由于本建筑为商贸中心，建筑物内各房间用途多样，不能进行简单的估算，故可按照《公共建筑节能设计标准》（GB50189-2005）中规定的不同房间人均占有的使用面积进行人员密度及人员数目的确定。基于各种设计要求，不同用途房间的人员密度见表2-4。
2.1.5 照明、设备资料
应该由电气专业提供，由于缺乏电气专业资料，故假定各房间的照明设备均为安装荧光灯，镇流器设在房间内，荧光灯灯罩没有通风孔；可以按照《公共建筑节能设计标准》（GB50189-2005）基于各种设计要求，确定不同用途的房间的设备及照明功率，在允许范围内进行适当调整。具体数值见表2-5。
表2-5 不同类型房间的照明、设备功率值
建筑类别 房间用途 照明功率密度值
（W/㎡） 电器设备功率
（W/㎡）
办公建筑 普通办公室 11 20
宾馆建筑 普通客房 15 20
高档客房 13 13
会议室、多功能厅 18 5
走廊 5 0
其他 15 5
商场建筑 一般商店 12 13
高档商店 19 13
2.1.6 空调使用时间
由于本建筑物为商贸中心，建筑功能多样化，不能简单的确定空调的运行时间。各功能区域的的空调时间见下表2-6。
表2-6 各功能区域的空调时间
商场 7：00-20：00
餐厅、超市
7：00-22：00
办公室 7：00-18：00
旅馆客房 7：00-24：00
2.1.7 动力与能源资料
本建筑动力为工业动力电——380V—50Hz。夏季空调冷量由自备的空调机房供给；冬季空调供暖热量由城市热力管网供给。
2.1.8 气象资料
表2-7 室外气象参数表[1]
地理位置（上海） 海拔(m) 大气压力(Kpa) 室外平均风速（m/s）
北纬 东经 4.5 冬季 夏季 冬季 夏季
31°10′ 121°26′ 1025.1 1005.3 3.1 3.2
表2-8 室外计算温度（℃）表[1]
冬季 夏季 夏季空调室外计算湿球温度
空气调节 通风 空气调节 空调日平均 通风
-4℃ 3℃ 34℃ 30.4℃ 32℃ 28.2℃
表2-9 室内计算参数表[1]
名称 房间用途 温度(℃) 湿度(%) 室内风速m/s
夏季 商场 26 65 v≤0.3
超市 26 65
银行邮局 26 65
办公室 26 65
旅馆客房 26 65
冬季 商场 18 60 v≤0.2
超市 18 60
银行邮局 20 60
办公室 20 60
旅馆客房 20 60
2.1.9 其他资料
新风量定为每人30m3/h；
要求噪声声级不高于50dB（A）；
保持空调房间的大气压力比外界稍高，一般取5-10Pa；
2.2 设计要求
针对本建筑做舒适性空调设计并提供说明及图纸。


第3章 设计方案的论证
3.1 商业建筑的空调特点
3.1.1 建筑特点
本建筑为钢筋混凝土的框架结构，采用自重型轻型墙体材料作为外围护结构。采用的节能型外墙的传热系数较小，传热衰减和传热延迟效果显著，有效的减少了空调房间由于外围护结构产生的冷、热负荷。
一般商业综合楼的层高都不尽相同，与楼层和房间的用途有关，确定系统时应考虑层高对空调方案的影响，本着尽量节省建筑空间，尽量满足建筑功能和美观要求的原则，确定合理的空调方案。
3.1.2 使用特点
由于商业建筑的使用性质多样化，导致建筑物内各楼层或房间的空调负荷构成和空气调节时间要求各不相同，而且各房间内的人员数量和在房间内停留的时间有很大的机动性，使得商业综合楼的空调系统一般不能采用单一的集中式或半集中式空调系统，，而应该结合房间的负荷特点、使用时间和运行调节的要求，对综合楼内的各功能区域分别采用不同的空调系统设计。这就使得商业综合楼内的空调系统一般较其他单一功能建筑要复杂一些，运行控制和日常维护要求较高。
3.1.3 确定空调系统的注意事项
3.1.3.1 分区问题 当空调建筑的面积较大时应该考虑空调系统的分区，按建筑物内部距离外围护结构的距离可分为内区和外区,也可以按朝向不同划分，或根据房间用途、标准高低、负荷变化以及使用时间等特点将总的空调系统划分为若干较小的子系统。
3.1.3.1 过渡季节问题 过渡季节外区可不用冷热源,但内区仍需要降温,这时应用室外空气直接进入内区降温,即节能又简单;或考虑采用一台小容量的制冷机。过度季节尽量引入新风承担室内的热湿负荷，不启动冷源或热源。
3.1.3.1 特殊房间的个别控制问题 由于商业综合楼各功能区域的相对独立性，使得空调系统中存在许多不同要求的房间，这些房间的个别控制问题在确定空调系统时应予以考虑。
3.2 方案比较
按负担室内空调负荷所用的介质来分类可选择四种系统——全空气系统、空气—水系统、全水系统、冷剂系统。全空气系统分一次回风式系统和二次回风式系统，该系统是全部由处理过的空气负担室内空调冷负荷和湿负荷；空气—水系统分为再热系统和诱导器系统并用、全新风系统和风机盘管机组系统并用；全水系统即为风机盘管机组系统，全部由水负担室内空调负荷，在注重室内空气品质的现代化建筑内一般不单独采用，而是与新风系统联合运用；冷剂系统分单元式空调器系统、窗式空调器系统、分体式空调器系统，它是由制冷系统蒸发器直接放于室内消除室内的余热和余湿。对于较大型公共建筑，建筑内部的空气品质级别要求较高，全水系统和冷剂系统只能消除室内的余热和余湿，不能起到改善室内空气品质的作用。所以全水系统和冷剂系统在本次的建筑空调设计时不宜采用。
综上所述，拟采用风机盘管加新风系统，风机盘管的新风供给方式用单设新风系统，独立供给室内。
表3-1 全空气系统与空气－水系统方案比较表[1]
比较项目 全空气系统 空气－水系统
设备布置与机房 1． 空调与制冷设备可以集中布置在机房
2． 机房面积较大层高较高
3． 有时可以布置在屋顶或安设在车间柱间平台上 1． 只需要新风空调机房、机房面积小
2． 风机盘管可以设在空调机房内
3． 分散布置、敷设各种管线较麻烦
风管系统 1． 空调送回风管系统复杂、布置困难
2． 支风管和风口较多时不易均衡调节风量 1． 放室内时不接送、回风管
2． 当和新风系统联合使用时，新风管较小
节能与经济性 1． 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
2． 对热湿负荷变化不一致或室内参数不同的多房间不经济
3． 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 1． 灵活性大、节能效果好，可根据各室负荷情况自我调节
2． 盘管冬夏兼用，内避容易结垢，降低传热效率
3． 无法实现全年多工况节能运行
使用寿命 使用寿命长 使用寿命较长
安装 设备与风管的安装工作量大周期长 安装投产较快，介于集中式空调系统与单元式空调器之间
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 布置分散维护管理不方便，水系统布置复杂、易漏水
温湿度控制 可以严格地控制室内温度和室内相对湿度 对室内温度要求严格时难于满足
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 过滤性能差，室内清洁度要求较高时难于满足
消声与隔振 可以有效地采取消防和隔振措施 必须采用低噪声风机才能保证室内要求
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 各空调房间之间不会互相污染
表3-2 风机盘管+新风系统的特点表[1]
优点 1)布置灵活，可以和集中处理的新风系统联合使用，也可以单独使用
2)各空调房间互不干扰，可以独立地调节室温，并可随时根据需要开停机组,节省运行费用，灵活性大，节能效果好
3)与集中式空调相比不需回风管道，节约建筑空间
4)机组部件多为装配式、定型化、规格化程度高，便于用户选择和安装
5)只需新风空调机房，机房面积小
6)使用季节长
7)各房间之间不会互相污染
缺点 1)对机组制作要求高，则维修工作量很大
2)机组剩余压头小室内气流分布受限制
3)分散布置敷设各中管线较麻烦，维修管理不方便
4)无法实现全年多工况节能运行调节
5)水系统复杂，易漏水
6)过滤性能差
适用性 适用于旅馆、公寓、医院、办公楼等高层多层的建筑物中,
需要增设空调的小面积多房间建筑室温需要进行个别调节的场合
表3-3 风机盘管的新风供给方式表[2]
供给方式 特点 适用范围
房间缝隙自然渗入 1)无规律渗透风，室温不均匀
2)简单、方便
3)卫生条件差
4)初投资与运用费用低
5)机组承担新风负荷，长时间在湿工况下工作 1)人少，无正压要求，清洁度要求不高的空调房间
2)要求节省投资与运行费用的房间
3)新风系统布置有困难或旧有建筑改造
机组背面墙洞引入新风 1)新风口可调节，冬、夏季最小新风量；过渡季大新风量
2)随新风负荷变化，室内直接受影响
3)初投资与运行费节省
4)须作好防尘、防噪声、防雨、防冻措施
5)机组长时间在湿工况下工作 同上
房高为6m以下的建筑物
单设新风系统，独立供给室内
1)单设新风机组，可随室外气象变化进行调节，保证室内湿度与新风量要求
2)投资大
3)占有空间多
4)新风口尽量紧靠风机盘管，为佳 要求卫生条件严格和舒适的房间，目前最常采用此方式
单设新风系统供给风机盘管 1)单设新风机组，可随室外气象变化进行调节，保证室内湿度与新风量要求
2)投资大
3)新风按至风机盘管，与回风混合后进入室内，加大了风机风量，增加噪声 要求卫生条件严格的房间，目前较少采用此种方式
3.3 系统方案的确定
本建筑由于各层的功能不同，不宜采用单一的全空气或风机盘管加新风空调系统。由于建筑物二层人员流量较大，预计湿负荷较大，如采用风机盘管加新风系统，则风机盘管的除湿量很大，卫生条件不利，而且各房间的用途基本一致，预计各房间的热湿比相近，故决定采用一次回风的全空气系统，设一个空调机房，负责本层的空气处理；其余各层为宾馆客房和办公室，人员密度较小，湿负荷不大，且需要各房间独立控制，经过以上的比较和分析决定采用风机盘管加新风系统。
3.4 风机盘管机组的结构和工作原理
风机盘管机组是空调机组的末端机组之一,就是将通风机、换热器及过滤器等组成一体的空气调节设备。机组由风机、电动机、盘管、空气过滤器、室温调节装置及箱体等组成，一般分为立式和卧式两种,可以按室内安装位置选定,同时根据室内装修要求可做成明装或暗装。风机盘管通常与冷水机组(夏)、热交换器(冬)组成一个供冷或供热系统。风机盘管是分散安装在每一个需要空调的房间内(如宾馆的客房、医院的病房、写字楼的各写字间等)。
风机盘管机组中风机不断循环所在房间内的空气和新风，使空气通过供冷水或供热水的换热器被冷却或加热，以保持房间内温度。在风机吸风口外设有空气过滤器，用以过滤被吸入空气中的尘埃，一方面改善房间的卫生条件，另一方面也保护了换热器不被尘埃所堵塞。换热器在夏季可以除去房间的湿气，维持房间的一定相对湿度。换热器表面的凝结水滴入凝水盘内，然后通过凝水管就近排如卫生间的排水管道或地漏道中。
由于本系统采用风机盘管+新风系统，有独立的新风系统供给室内新风，即把新风处理到与室内空气等焓的状态，不承担房间的负荷。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，水管结露现象可以得到改善。

第4章 空调负荷的计算
4.1 夏季空调负荷的构成和计算原理
4.1.1 外墙和屋面传热冷负荷计算公式
外墙或屋面传热形成的计算时刻冷负荷Qτ(W)，按下式计算：
Qτ=KFΔtτ-ξ (4-1)式中 F—计算面积，㎡；
τ—计算时刻，点钟；
τ-ξ—温度波的作用时刻，即温度波作用于外墙或屋面外侧的时刻， 点钟；
Δtτ-ξ—作用时刻下，通过外墙或屋面的冷负荷计算温差，简称负荷温差，℃。
注：例如对于延迟时间为5小时的外墙,在确定16点房间的传热冷负荷时,应取计算时刻τ=16,时间延迟为ξ=5,作用时刻为τξ=16-5=11。这是因为计算16点钟外墙内表面由于温度波动形成的房间冷负荷是5小时之前作用于外墙外表面温度波动产生的结果。
当外墙或屋顶的衰减系数β<0.2时，可用日平均冷负荷Qpj代替各计算时刻的冷负荷Qτ：
Qpj=KFΔtpj (4-2)
式中 Δtpj—负荷温差的日平均值，℃。
4.1.2 外窗温差传热冷负荷
通过外窗温差传热形成的计算时刻冷负荷Qτ按下式计算：
Qτ=KFΔtτ (4-3)
式中 Δtτ—计算时刻下的负荷温差，℃；
K—传热系数。
4.1.3 外窗太阳辐射冷负荷
透过外窗的太阳辐射形成的计算时刻冷负荷Qτ，应根据不同情况分别按下列各式计算：
1.当外窗无任何遮阳设施时
Qτ=FCsCaJwτ (4-4)
式中 Jwτ—计算时刻下太阳总辐射负荷强度,W/㎡；
2.当外窗只有内遮阳设施时
Qτ=FCsCaCnJwτ (4-5)
式中 Jwτ—计算时刻下太阳总辐射负荷强度,W/㎡；
3.当外窗只有外遮阳板时
Qτ=[F1Jnτ+FJnnτ]CsCa (4-6)
注：对于北纬27度以南地区的南窗， 可不考虑外遮阳板的作用，直接按式(4-4)计算。
4.当窗口既有内遮阳设施又有外遮阳板时
Qτ=[F1Jnτ+FJnnτ]CsCnCa (4-7)
式中 Jnτ—计算时刻下，标准玻璃窗的直射辐射照度，W/㎡；
Jnnτ—计算时刻下，标准玻璃窗的散热辐射照度，W/㎡；
F1—窗上收太阳直射照射的面积；
F—外窗面积（包括窗框、即窗的墙洞面积）㎡
Ccl、CclN—冷负荷系数（CclN为北向冷负荷系数），无因次，按纬度取值；
Ca—窗的有效面积系数；本建筑采用的是双层透明中空玻璃窗，Ca=0.85
Cs—窗玻璃的遮挡系数；
Cn—窗内遮阳设施的遮阳系数；
注：对于北纬27度以南地区的南窗， 可不考虑外遮阳板的作用，直接按式(4-5)计算。
4.1.4 内围护结构的传热冷负荷
1.当邻室为通风良好的非空调房间时，通过内窗的温差传热负荷，可按式(4-3)计算。
2.当邻室为通风良好的非空调房间时，通过内墙和楼板的温差传热负荷，可按式(4-1)计算，或按式(4-2)估算。此时负荷温差Δtτ、ξ及其平均值Δtpj，应按"零"朝向的数据采用。
3.当邻室有一定发热量时，通过空调房间内窗、隔墙、楼板或内门等内围护结构的温差传热负荷，按下式计算：
Q=KF(twp+Δtls-tn) (4-8)
式中 Q—稳态冷负荷，下同，W；
twp—夏季空气调节室外计算日平均温度，℃；
tn—夏季空气调节室内计算温度，℃；
Δtls—邻室温升，可根据邻室散热强度采用，℃。
4.1.5 人体冷负荷
人体显热散热形成的计算时刻冷负荷Q，按下式计算：
Qτ=nq1CclrCr (4-9)
式中 Cr—群体系数；
n—计算时刻空调房间内的总人数；
q1—一名成年男子小时显热散热量，W；
Cclr—人体显热散热冷负荷系数。
4.1.6 灯光冷负荷
照明设备散热形成的计算时刻冷负荷Qτ，应根据灯具的种类和安装情况分别按下列各式计算：
1.白只灯和镇流器在空调房间外的荧光灯
Q=1000n1NXτ-T (4-10)
2.镇流器装在空调房间内的荧光灯
Q=1200n1NXτ-T (4-11)
3.暗装在吊顶玻璃罩内的荧光灯
Q=1000n0NXτ-T (4-12)
式中 N—照明设备的安装功率，kW；
n0—考虑玻璃反射，顶棚内通风情况的系数，当荧光灯罩有小孔， 利用自然通风散热于顶棚内时，取为0.5-0.6，荧光灯罩无通风孔时，视顶棚内通风情况取为0.6-0.8；
n1—同时使用系数，一般为0.5-0.8；
T —开灯时刻，点钟；
τ-T—从开灯时刻算起到计算时刻的时间，h；
Xτ-T—τ-T时间照明散热的冷负荷系数。
4.1.7 设备冷负荷
热设备及热表面散热形成的计算时刻冷负荷Qτ，按下式计算：
Qτ=qsXτ-T (4-13)
式中 T—热源投入使用的时刻，点钟；
τ-T—从热源投入使用的时刻算起到计算时刻的时间，ｈ；
Xτ-T—τ-T时间设备、器具散热的冷负荷系数；
qs—热源的实际散热量，W。
电热、电动设备散热量的计算方法如下：
（1） 电热设备散热量
qs=1000n1n2n3n4N (4-14)
（2） 电动机和工艺设备均在空调房间内的散发量
qs=1000n1aN (4-15)
（3） 只有电动机在空调房间内的散热量
qs=1000n1a(1-η)N (4-16)
（4） 只有工艺设备在空调房间内的散热量
qs=1000n1aηN (4-17)
式中 N—设备的总安装功率，kW；
η—电动机的效率；
n1—同时使用系数，一般可取0.5-1.0；
n2—利用系数，一般可取0.7-0.9；
n3—小时平均实耗功率与设计最大功率之比，一般可取0.5左右；
n4—通风保温系数；
a—输入功率系数。
4.1.8 渗透空气显热冷负荷
1.渗入空气量的计算
（1） 通过外门开启渗入室内空气量G1(kg/h)，按下式估算：
G1=n1V1pw (4-18)
式中 n1—小时人流量；
V1—外门开启一次的渗入空气量，m^3/h；
pw—夏季空调室外干球温度下的空气密度，kg/m^3。
（2） 通过房间门、窗渗入空气量G2(kg/h)，按下式估算：
G2=n2V2pw (4-19)
式中 n2—每小时换气次数；
V2—房间容积，m^3。
2.渗透空气的显冷负荷Q(W)，按下式计算：
Q=0.28G(tw-tn) (4-20)
式中 G—单位时间渗入室内的总空气量，kg/h；
tw—夏季空调室外干球温度，℃；
tn—室内计算温度，℃。
4.1.9 食物的显热散热冷负荷
进行餐厅冷负荷计算时，需要考虑食物的散热量。食物的显热散热形成的冷负荷，可按每位就餐客人8.7W考虑。
4.1.10 伴随散湿过程的潜热冷负荷
1.人体散湿和潜热冷负荷
（1） 人体散湿量按下式计算
D=0.001φng (4-21)
式中 D—散湿量，kg/h；
g—一名成年男子的小时散湿量，g/h。
（2） 人体散湿形成的潜热冷负荷Q(W)，按下式计算：
Q=φnq2 (4-22)
式中 q2—一名成年男子小时潜热散热量，W；
φ—群体系数。
2.渗入空气散湿量及潜热冷负荷
（1） 渗透空气带入室内的湿量(kg/h)，按下式计算：
D=0.001G(dw-dn) (4-23)
（2） 渗入空气形成的潜热冷负荷(W)，按下式计算：
Q=0.28G(iw-in) (4-24)
式中 dw—室外空气的含湿量，g/kg；
dn—室内空气的含湿量，g/kg；
iw—室外空气的焓，kJ/kg；
in—室内空气的焓，KJ/KG。
3.食物散湿量及潜热冷负荷
（1） 餐厅的食物散湿量(kg/h)，按下式计算：
D=0.0115n (4-25)
式中 n—就餐总人数。
（2） 食物散湿量形成的潜热冷负荷(W)，按下式计算：
Q=8.7n (4-26)
4.水面蒸发散湿量及潜热冷负荷
敞开水面的蒸发散湿量(kg/h)，按下式计算：
D=(a+0.00013v)(Pqb-Pq)AB/B1 (4-27)
式中 A—蒸发表面积，㎡；
a—不同水温下的扩散系数；
v—蒸发表面的空气流速；
Pqb—相应于水表面温度下的饱和空气的水蒸气分压力；
Pq—室内空气的水蒸气分压力；
B—标准大气压，101325Pa；
B1—当地大气压（Pa）。
4.2冬季空调负荷的构成和计算方法
4.2.1 通过围护物的温差传热作用下的基本耗热量:
Qj = KFa(tn-tw) (4-28)
Qj -- 通过供暖房间某一面围护物的温差传热量(或称为基本耗热量), W;
K -- 该面围护物的传热系数, W/（㎡.℃);
F -- 该面围护物的散热面积, ㎡;
tn -- 室内空气计算温度, ℃;
tw -- 室外供暖计算温度, ℃;
a -- 温差修正系数.
注:对于内门、内墙、内窗,如果提供了邻室温差,
则基本耗热量计算公式如下:
Qj = KF×邻室温差 (4-29)
其符号意义同上.该围护结构的附加耗热量等于其基本耗热量.
4.2.2 附加耗热量:
Ql = Qj(1 + βch + βf)( 1 + βf.g) + Qjβx (4-30)
Ql -- 附加耗热量
βch -- 朝向附加率(或称朝向修正系数)
βf -- 风力附加率(或称风力修正系数)
βf.g-- 高度附加
βx -- 外门附加
4.2.3 通过门窗缝隙的冷风渗透耗热量 Qs(W) :
Qs = 0.28CpVρw(tn-tw) (4-31)
Cp -- 干空气的定压质量比热容, Cp = 1.0 Kj/(Kg*℃)
V -- 渗透空气的体积流量,m3/h
ρw-- 室外温度下的空气密度 Kg/m3
tn -- 室内空气计算温度, ℃;
tw -- 室外供暖计算温度, ℃;
4.2.3.1 V的确定:
V = l1×L0×pow(m,b) (4-32)
l1 -- 外门窗缝隙长度,m
L0 -- 每米门窗缝隙的基准渗风量, m3/h.m
m -- 门窗缝隙的渗风量综合修正系数,
b -- 门窗缝隙渗风指数, b = 0.56 ~ 0.78 当无实测数据的时候可以取 b = 0.67
4.2.3.2 L的确定:
L = a1×pow( (v10×v10×ρw/2),b) (4-33)
a1 -- 门窗缝隙渗系数, m^3/(m * h * Pab), 注: Pab代表: Pa(帕)的b次方
v10 -- 基准高度冬季室外最多风向的平均风速, m/s
4.2.3.3 m的确定:
m = Cr × Cf × ( pow(n, 1/b) + C ) × Ch (4-34)
Cr -- 热压系数,
Cf -- 风压差系数, m / s, 当无实测数据的时候,可取 0.7
C -- 作用于门窗分析两侧的有效热压差和有效风压差之比;
Ch -- 高度修正系数, 可按下式计算
Ch = 0.3 × pow( h, 0.4 ) (4-35)
h -- 计算门窗的中心线的标高.
4.2.3.4 C的确定
C = 70 × {(hz - h)/[Cf × v10 × v10 × pow( h, 0.4) ]} × [(tn' - tw)/(273 + tn')] (4-36)
hz -- 热压单独作用下, 建筑物中和界的标高, m
tn'-- 建筑物内形成热压作用的竖井计算温度.
建筑物内各房间的冷、热、湿负荷结果见附录表4-1、4-2。

第5章 空调过程和风量的确定
5.1 各房间新风量和新风负荷的确定
5.1.1 新风量的确定
新风量的确定于室内空气品质和能量消耗有关。一般原则为：
（1）满足卫生要求；
（2）补充局部排风量；
（3）保证空调房间的正压要求，房间维持正压，此项可不计。
在实际工程设计中，如果计算新风量不足总风量的10%，则应该取系统风量的10%,新风量的确定可按下图5-1选定[2]。











图5-1 新风量的确定方法
本次空调设计中定人均新风量为30 m3/h.p，人员密度如表2-5所示。
按照上述方法可以求出各个房间的新风量。
5.1.2 新风冷负荷的确定
各个房间的新风量确定以后就可以利用公式
CLW＝1.2LW ?(hW-hN) W （5-1）
CLW——空调房间的新风冷负荷；
LW ——空调房间的新风量；
hW ——空调房间室外状态点的焓值；
hN ——空调房间室内状态点的焓值；
确定各个房间的新风冷负荷。
5.1.3 新风湿负荷的确定
新风湿负荷Ww，可按下式计算[6]：
Ww=3.6Gw(dw-dn) kg/h （5-2）
式中： Gw——新风量 kg/s,见表4-20；
dw——夏季空调室外计算参数时含湿量 g/kg；
dn——室内空气含湿量 g/kg。
各个房间新风量的计算结果见附表1。
5.2空气处理过程的确定
5.2.1全空气系统夏季空气处理过程
本建筑二层采用一次回风的全空气系统。在全空气系统中由于需要用同一送风状态满足不同房间的需要，所以确定送风状态的时候按照系统中新风量最大的房间进行空气处理过程的设计。由于本空调系统为舒适性空调理论上没有送风温差的要求，从节能角度考虑，均争取采用“露点”送风。查取工程所在地的气象参数，确定室内与室外的空气状态，确定空气处理过程。
根据空气处理过程，确定全空气系统送风状态点以后可以根据公式
L=Q/（in-io） （5-3）
确定各个房间的送风量。二全空气系统各个房间的送风量计算结果见附表1。
5.2.2 风机-盘管加新风系统夏季空气处理过程
本建筑除二层外其余各层采用风机盘管加新风空调系统。风机盘管的新风供给方式用单设新风系统，独立供给室内。
风机盘管加新风系统的空气处理方式有:
1）新风处理到室内状态的等焓线，不承担室内冷负荷；
2）新风处理到室内状态的等含湿量线，新风机组承担部分室内冷负荷；
3）新风处理到焓值小于室内状态点焓值,新风机组不仅承担新风冷负荷，还承担部分室内显热冷负荷和全部潜热冷负荷，风机盘管仅承担一部分室内显热冷负荷，可实现等湿冷却，可改善室内卫生和防止水患；
4）新风处理到室内状态的等温线风机盘管承担的负荷很大，特别是湿负荷很大，造成卫生问题和水患；
5）新风处理到室内状态的等焓线，并与室内状态点直接混合进入风机盘管处理。风机盘管处理的风量比其它方式大，不易选型。
本设计选择新风处理到室内状态的等焓线，不承担室内冷负荷的空气处理方案。
空气处理过程确定以后就可以根据公式（5-1）确定各个房间的新风冷负荷。计算结果见附表1。
5.2.3 全空气空调系统冬季空气处理过程
本建筑冬季采用空调供暖，不作单独的采暖系统。空调供暖工况下采用与夏季相同的风量。
由上图的空气处理过程可以求得新风一次加热以后的空气状态点的焓值。利用公式
Q＝1.2LW ?(hW-hN) W （5-4）
Q——空调房间的新风冷负荷；
LW ——空调房间的新风量；
hW ——新风经过一次加热后状态点的焓值；
hN ——空调房间室内状态点的焓值；
则可以求得全空气空调系统冬季的新风热负荷。这一部分负荷由空气处理机组内的热水承担。
5.2.4 风机盘管加新风系统冬季空气处理过程
如上所述，冬季的新风量和夏季相同。
室外新风经过新风处理机组加热到与室内空气等温的状态，再经过加湿以后与经过风机盘管处理的室内空气混合后送入空调房间承担室内的热负荷。新风热负荷由新风处理机组中的热循环水承担，室内负荷由风机盘管中的循环热水承担。两者的热水由热交换器通过与市政热水管网换热得到，并由二次网的热水循环水泵送到各个空气处理机组和风机盘管中。
根据公式（5-4）可以求得冬季空调房间的新风热负荷，室内的空调热负荷由风机盘管承担。


第6章 空调设备的选型计算
6.1 全空气空调系统空气处理机组的选择
计算得到全空气空调系统的总负荷，统计结果见附表1
根据统计结果，按照以下原则选择空气处理机组：
选择的空气处理机组的性能参数见表6-2
表6-2 空气处理机组的性能参数
公司名称 鹤山市华雅净化空调 制冷设备有限公司
设备型号 HZK-70
额定风量(m3/h) 70000.00
机组余压(Pa) ≥800.00
夏季空调工况额定冷量(kw) 380.9
冬季空调工况额定热量(kw) 647.6
电加热功率(kw) 100
功率(kw) 30.00
机组噪音(dB) ≤74
截面尺寸(mm) 2630×3830
6.2风机盘管加新风空调系统新风处理机组的选择
计算求得一层和三到六层的总负荷，其统计结果见附表1。
风机盘管加新风空调系统新风处理机组的选择。其主要的技术参数如下：
表6-2 空气处理机组的性能参数
层数 首层 三到四层 五到六层
公司名称 江苏舒源空调制造有限公司
设备型号 SYXF-6D SYXF-5D SYXF-1.5D
额定风量(m3/h) 6000.00 5000.00 1500.00
机组余压(Pa) 220 120 80
额定冷量(kw) 88 64 18
额定冷量(kw) 129 98 29
冷煤水量(t/h) 14.5 12.6 3.4
冷煤水阻(kPa) 35 38 22
机组噪音(dB) 60 57 54
机组重量（kg) 360 290 150
外形尺寸（mm) 1200×1650×840 1200×1450×840 1000×720×700
6.3 风机盘管的选型计算
由前述可得本系统中新风处理到与室内空气等焓状态，不承担室内的负荷，所以夏季室内的冷负荷全部由风机盘管承担。风机盘管的冷量即为室内冷负荷。
室内所需的总风量可以由公式
LZ=Q/（hn-ho）
LZ—空调房间内的所需的总风量，
Q—空调房间的冷负荷，
hn—空调房间内空气状态的焓值，
ho—空调房间送风状态点的焓值，
求得总送风量后根据公式
LF= LZ—LX
LF—风机盘管的送风量，
LZ—空调房间所需的总风量，
LX—空调房间的新风量，
可以求得风机盘管的处理风量。
根据所需风量、冷量及中等风速选型原则，选择各个空调房间的风机盘管。
第7章 空调系统风系统设计
7.1 全空气空调系统风系统设计
7.1.1 概述
经过处理的定量空气要通过空气管道输送到被调节的房间，并通过一定型式的送风口将送入空间的空气合理地分配，以达到空间内工作区的温、湿度或其他控制参数满足使用要求。因此空气输送和分配是空调系统设计的重要组成部分。空调房间的送风量、回风量及排风量能否达到设计要求，完全取决于风道系统的设计质量及风机的配置是否合理。同时，为克服空气输送及分配过程中的流动阻力，空气动力设备—风机需要消耗大量的能量。总之，风道系统的设计直接影响空调系统的实际使用效果和技术经济性能。
7.1.2 风口的选择和布置
全空气空调系统中各个空调房间采用上送式送风形式，其中吊顶上设回风口，采用顶棚回风，不再设置回风管，靠顶棚内负压使空气进入顶棚内，空气处理机组回风口直接吸入空气。
根据房间的形状特点、气流组织和房间的美观要求，全空气空调系统中各个房间的送风口选用方形散流器作为送风口。由于房间有噪音要求如下表7-2所示。所以对散流器的颈部风速有要求，要求风口的颈部风速小于6m/s，据此可以选择风口的尺寸，然后对风口进行气流组织校核，检查风口是否能够满足房间的气流组织要求。经过计算选定全空气空调系统中各个房间的方形散流器规格见表7-1所示，经校核后满足房间的气流组织要求。
表7—1 方型散流器规格表
公司 名称 上海威士文通风工程设备有限公司
规格 A4SD型方型散流器
房间号 规格 颈部风速(m/s) 全压损失(pa) 风量(m3/h) 扩散半径(m) 再生噪音(NC) 个数
201 45×45 3.0 21 2197 3.8 25 1
202 60×60 6.0 76 7856 8.8 48 1
205 60×60 5.0 55 6545 7.3 43 2
206 30×30 4.0 35 1287 4.3 30 1
209 60×60 4.0 35 5236 5.8 36 7
212 60×60 5.0 55 6545 7.3 43 4
213 30×30 3.0 21 966 3.2 24 1

7.1.3 风道的布置和制作要求
（1）风管应注意布置整齐，美观和便于维修、测试，应与其他管道统一考虑，要防止冷热源管道之间的不利影响，设计时应考虑各管道的装拆方便。
（2）风管布置应尽量减少局部阻力，弯管中心曲率半径要不小于其风管直径或边长。一般采用1.25倍直径或边长。
（3）风管法兰间应放置具有弹性的垫片，如海绵橡胶、橡皮等，以防止漏风，风管与风管之间不应有看得见的孔洞。
（4）风管涂漆。本系统设计时选用镀锌薄板钢板，可以不涂漆，但咬口损坏处要涂漆，施工时已发现锈蚀时要涂漆。
风道的种类很多，结合多种因素综合考虑，选择镀锌薄钢板矩形低速风道。
7.1.4 风道的选择原则
（1）按风道的形状 矩形风道：矩形风道具有占用的有效空间少，易于布置，及管件制作相对简单等优点。广泛地用于民用建筑空调系统。为避免矩形风道阻力过大，其宽高比小于6，最大不应超过10，在建筑空间允许的条件下，愈接近于1愈好。
（2）按风道材料 金属风道：这类风道材料，主要包括普通薄钢板（黑铁皮），镀锌薄钢板（白铁皮）及不锈钢板。钢板厚度一般在0.5—1.5mm。金属风道的优点是易于加工制作，安装方便，具有一定的机械强度和良好的防火性能，气流阻力较小，因而，广泛用于通风空调系统。
（3）按风道内的空气流速 低速风道：风道内的空气流速V 8m/s。由于风道较低，与风机产生的主噪声源相比，风道系统产生的气流噪声可以忽略不计，广泛用于民用建筑通风空调系统。
7.1.5 风道的设计和水力计算
全空气空调系统风道选用不锈钢制矩形风道，均按照低速风道标准进行设计。
风管的水力计算是在系统和设备布置、风管材料、各送排风点的位置和风量均已知确定的基础上进行的。其主要目的是，确定各管段的管径和阻力，保证系统内达到要求的风量分配。最后确定风机型号和动力消耗。
风管水力计算方法有假定流速法、压损平均法和静压复得法等几种，这里采用假定流速法，假定流速法的特点是先按技术经济要求选定风管的流速，再根据风管的风量确定风管的断面尺寸和阻力。
假定流速法的计算步骤和方法如下[10]：
（1）绘制空调系统轴测图，并对管段风道进行编号，标准长度和风量（管道长度一般按两个管件的中心线长度计算，不扣除管件本身的长度）。
（2）确定风道内的合理流速，在输送空气量一定的情况，增大流速可是风管断面积减小，制作风管所消耗的材料，建筑费用等较低，但同时也会增加空气流经风管的流动阻力和气流噪声，增大空调系统的运行费用；减小风速则可降低输送空气的动力损耗，节省空调系统的运行费用，降低气流噪声，但却增加风管制作消耗的材料及建设费用。因此必须根据风管系统的建设费用、运行费用和气流噪声等因素进行技术经济比较。考虑不同噪声要求下，风管推荐风速详见表7—2：
表7—2 风管推荐风速[1]
室内允许噪声（dB） 主管风速（m/s） 支管风速（m/s） 新风入口风速（m/s）
25~35 3~4 ≤2 ≤3
35~50 4~6 2~3 3.5
50~65 6~8 3~5 4~4.5
65~85 8~10 5~8 5
（3）根据各风道的风量和选择的流速确定各管段的断面尺寸，计算沿程阻力和局部阻力。注意阻力计算应该选择最不利环路（即阻力最大的环路）进行。
阻力计算可按以下步骤计算：
①风管沿程压力损失，可按下式计算：
通过圆形风管的风量?（m3/h），
（7-1）
式中 ?—风管内径，m；
?—风速，m/s。
通过矩形风管的风量按下式计算：
（7-2）
式中 a、b—风管断面净宽和净高，m。
沿程压力损失
（7-3）
式中， l—风管的长度，m；
ΔPm—单位长度风管沿程压力损失,Pa/m，可按下式计算：
（7-4）

式中 λ—摩擦阻力系数；
ρ—空气密度，kg/m3；
de—风管当量直径，m。
对于圆风管： de?? d
对于矩形风管：
摩擦阻力系数λ：

- （7-5）

式中 ?—风管内壁的当量绝对粗糙度，m；
??—雷诺数：


ν--运动粘度，m2/s。
②局部压力损失
式中 ζ—局部阻力系数，
?—风管内该压力损失发生处的空气流速，m/s。
ρ—空气的密度，kg/m3。
（4）与最不利环路并联的管路的阻力平衡计算。为保证各送、排风点达到预期的风量 ，必须进行阻力平衡计算。一般的空调系统要求并联管路之间的不平衡率应不超过15%。若超出上述规定，采用阀门调节，这种方法具有设计过程简单，调整范围大的优点，但实际运行调试工作量较大。
（5）计算系统总阻力。系统总阻力为最不利环路阻力加上空气处理设备阻力。
（6）选择风机及其配用电机。根据风量和系统的总阻力损失选择风机，风量、阻力损失附加系数均为1.1。但由于本系统不是自行选择风机，而是选用空气处理机组，需要做的是用系统总阻力和总风量校核空气处理机组的风量和余压能否满足系统的需求。
7.2 风机盘管加新风空调系统风系统的设计
7.2.1 空调房间的气流组织
本设计室内温湿度参数冬季供暖18℃，φ=50%；夏季空调26℃，φ=65%，房间送风高度不大于2.8米，设计的空调系统为舒适性空调，根据《实用供热空调设计手册》[2]表11.9-1中所示气流组织的基本要求，本设计客房气流组织选择上侧送上回送风方式，办公室气流组织选择上部两侧送上回送风方式。
7.2.2 风口的布置和选择计算
风机盘管加新风系统的送风口根据送风管尺寸和风机盘管风量选择合适的双层百叶送风口(45度角)，同时也要考虑送风距离、送风速度的影响。新风送风口选择双层百叶风口。
房间送风的气流组织进行计算如下。
本计算方法理论依据张萍编著的《中央空调实训教程》。
（1）选定送风口形式，确定过程
拟采用双层百叶送风口，其紊流系数为ɑ=0.16。
（2）选取送风温差Δt
根据空调房间风机盘管选型计算中送风温差的确定方法，得出Δt。
（3）定送风口的出流速度v0
m/s (7-8)
Fn——垂直于单股射流的空间断面面积，m2,
d0——送风口直径或当量直径，m。
(7-9)
H——房间高度，m；
B——房间宽度，m；
L—— 房间的总送风量，m3/h；
若v0在2～5m/s范围之间，则满足要求。否则重新计算。
（4）确定送风口数目N
(7-10)
a—送风口紊流系数；
x—送风射流的射程，m；
—受限射流无因次距离，
(7-11)
式中其他符号含义同上。
（5）确定送风口尺寸
由下式算得每个风口面积
m2 (7-12)
—送风口面积；
式中其他符号含义同上。
（6）校核射流的贴附长度
阿基米德数Ar按下式计算：
(7-13)
—射流出口温度，K；
—房间空气温度，K；
—风口面积当量直径，m；
—重力加速度，m/s2；
式中其他符号含义同上。
由Ar数的绝对值查得x/d0值，就可以得到射流贴附长度x。
校核是否满足要求。
（7）校核房间高度 房间高度>=H为满足要求；
公式
H=h+w+0.07?x+0.3 m (7-14)
h——空调区高度，一般取2m；
w——送风口底边至顶棚距离，m ；
0.07?x——射流向下扩展的距离，m ；
0.3——安全系数，m 。
经计算，所有风口均满足要求。
7.2.3 新风入口注意事项
（1）新风进口位置：本系统采用独立的新风系统，因此只须考虑风机盘管机组配置合理；布置时应尽量使排风口与进风口远离，进风口应尽量放在排风口的上风侧；为避免吸入室外地面灰尘，进风口底部应距地面不宜低于2m。
（2）新风口其他要求：进风口应设百叶窗，以防雨水进入，百叶窗应采用固定的百叶窗，在多雨地区，宜采用防水的百叶窗。
7.2.4 新风风管的设计计算
风机盘管加新风空调系统中新风风道采用不锈钢制风道，作为低速风道进行设计计算。按照前述全空气空调系统风系统的设计计算方法和步骤进行，不再重复叙述。
新风系统的管道设计及水力计算结果见附录表2。
7.3 卫生间排风
卫生间排风换气次数为10次/小时，每个卫生间选用松下FV?—24CHL1C型照明换气扇一台，其风量为207m3/h,排风管直径为100 mm。卫生间排风由各换气扇的排风管集中到排风竖井, 通过排风竖井将排气扇排出的气体排至室外。
第8章 空调系统的水系统设计
8.1空调水系统的选择
空调水系统包括冷水系统和冷却水系统两个部分，它们有不同类型可供选择。
表8-1 空调水系统比较表 [2]
类型 特征 优点 缺点
闭式 管路系统不与大气相接触，仅在系统最高点设置膨胀水箱 与设备的腐蚀机会少;不需克服静水压力，水泵压力、功率均低。系统简单 与蓄热水池连接比较复杂
开式 管路系统与大气相通 与蓄热水池连接比较简单 易腐蚀，输送能耗大
同程式 供回水干管中的水流方向相同；经过每一管路的长度相等 水量分配，调度方便，便于水力平衡 需设回程管，管道长度增加，初投资稍高
异程式 供回水干管中的水流方向相反；经过每一管路的长度不相等 不需设回程管，管道长度较短，管路简单，初投资稍低 水量分配，调度较难，水力平衡较麻烦
两管制 供热、供冷合用同一管路系统 管路系统简单，初投资省 无法同时满足供热、供冷的要求
三管制 分别设置供冷、供热管路与换热器，但冷热回水的管路共用 能同时满足供冷、供热的要求，管路系统较四管制简单 有冷热混合损失，投资高于两管制，管路系统布置较简单
四管制 供冷、供热的供、回水管均分开设置，具有冷、热两套独立的系统 能灵活实现同时供冷或供热，没有冷、热混合损失 管路系统复杂，初投资高，占用建筑空间较多
单式泵 冷、热源侧与负荷侧合用一组循环水泵 系统简单，初投资省 不能调节水泵流量，难以节省输送能耗，不能适应供水分区压降较悬殊的情况
复式泵 冷、热源侧与负荷侧分别配备循环水泵 可以实现水泵变流量，能节省输送能耗，能适应供水分区不同压降，系统总压力低。 系统较复杂，初投资较高
根据以上各系统的特征及优缺点，结合本建筑情况，本设计空调水系统选择闭式、同程、双管制、单式泵系统，这样布置的优点是过渡季节只供给新风，不使用风机盘管的时候便于系统的调节，节约能源。
8.2空调水系统的布置
本系统设计可以采用双管制供应冷冻水，且具有结构简单，初期投资小等特点。同时考虑到节能与管道内清洁等问题，采用闭式系统，不与大气相接触，机房内设置定压罐，管路不易产生污垢和腐蚀，不需要克服系统静水压头，水泵耗电较小。
由于设计属于多层建筑，因此可以采用同程式水系统，此系统除了供回水管路外，还有一根同程管，由于各并联环路的管路总长度基本相同，各用户盘管的水阻力大致相等，所以系统的水力稳定性好，流量分配均匀，且此系统属于垂直同程系统。
本设计采用的是螺杆式冷水机组，机组布置在一层的机房。供水、立管均采用同程式，空气处理机组和新风机组合用一组供、回水立管，风机盘管单独用一组供、回水立管，各层水管也采用同程式。
8.3风机盘管水系统水力计算
8.3.1 基本公式
本计算方法为当量长度法，依据为张萍编著的《中央空调实训教程》[2]。
（1）沿程阻力
△Pe=ξe? v 2?ρ/2 g mH2O （8-1）
沿程阻力系数 ξe=0.025?L/d （8-2）
（2）局部阻力
水流动时遇弯头、三通及其他配件时，因摩擦及涡流耗能而产生的局部阻力为：
△Pm=ξ?ρ?v 2/2 g mH2O （8-3）
（3）水管总阻力
△P=△Pe+△Pj mH2O （8-4）
（4）确定管径
mm （8-5）
Vj——冷冻水流量,m 3/s ；
vj——流速,m/s 。
在水力计算时，初选管内流速和确定最后的流速时必须满足以下要求：
表8-2 管内水的最大允许水流速表[2]
公称直径：DN V（m/s） 公称直径：DN V（m/s）
>15 0.3 65 1.15
20 0.65 80 1.60
25 0.80 100 1.80
32 1.00 125 2.00
40 1.50 ≥150 2.00-3.00
50 1.50
空调系统的水系统的管材有镀锌钢管和无缝钢管。当管径DN≤100mm时可以采用镀锌钢管，其规格用公称直径DN表示；当管径DN>100mm时采用无缝钢管，其规格用外径×壁厚表示，一般须作二次镀锌。
8.3.2 冷冻水管路水力计算
水管的水力计算采用假定流速法。对水系统进行水力计算是为使系统中各管段的水流量符合设计要求，以保证流进各空调机组和各个风机盘管的水流量满足要求。主要任务是按已知各管段的流量，根据假定流速，确定各管段的管径。
风机盘管加新风空调系统的水管水力计算结果见附录2。
8.4风机盘管凝水管的设计
各种空调设备在运行过程中产生的冷凝水，必须即时排走。排放冷凝结水的管路系统设计，应注意以下各要点：
（1）风机盘管凝结水盘的泄水支管坡度，不宜小于0.01。其它水平支干管，均抬头走，即沿水流方向的反方向，应保持不小于0.002的坡度，且不允许有积水部位。如受条件限制，无坡度辐射时，管内流速不得小于0.25m/s。
（2）当冷凝水盘位于机组内的负压区段时，凝水盘的出水口处必须设置水封，水封的高度应比凝水盘处的负压大50%左右。水封的出口，应与大气相通。
（3）冷凝水管道宜采用聚氯乙烯塑料管或镀锌钢管，不宜采用焊接钢管。
（4）为了防止冷凝水管道表面结露，必须进行防结露验算。
（5）冷凝水立管的顶部应设计通向大气的透气管。
（6）冷凝水管的公称直径DN（mm）,应根据冷凝水的流量计算确定，也可根据机组的冷负荷Q(kW)，按相关数据近似选定冷凝水管的公称直径。
（7）设计和布置冷凝水管路时，必须认真考虑定期冲洗的可能性。
（8）闭式系统的冷水和热水管路的每一个最高点，应设排气装置。为了拆装检修，在排气装置前应加装一个阀门。为避免排气装置漏水，排气管最好接至水池或室外。
（9）系统最低点和需要单独放水的设备的下部应设带阀门的放水管，并接入地漏。

第9章 空调机房的设计
设备布置注意事项
（1）主要通道、操作走道宽度应大于等于1.5m；
（2）非主要通道、操作走道宽度大于等于0.8m；
（3）冷水机组与墙之间间距大于等于1.2m，设备最高点到梁下不小于1.5m
（4）在设备及管道最低处设放水阀门，在可能泄水的设备周围设置排水明沟和地漏；
（5）管路布置不应妨碍设备操作和通道的自由通行，也不应影响门窗的启闭。
9.1空调用冷热源的选择
表9-1 空调用冷水机组的性能参数表
机组型号 LSSLGS460S
额定制冷量 458.6kw
电源 380V 3N~/50Hz
压缩机 形式 半封闭双螺杆式压缩机
启动类型 Y-△
输入功率 100kw
额定电流 235A
蒸发器 形式 干式壳管式
水量 79m3/h
配管管径 2×DN125
水阻力 58kpa
冷凝器 形式 壳管式
水量 96m3/h
配管管径 2×DN125
水阻力 64kpa
机组质量 2350kg
运行质量 2703kg
9.1.1 空调用冷水机组的选择
空调用冷水机组是夏季工况的冷源，要求其承担整个建筑的全部负荷，包括建筑内各个房间的夏季冷负荷、新风冷负荷等。由前述计算可以求得整个建筑物的全部冷负荷为826.55kw，考虑到负荷的变化和10%的冷量余量，选取两台LSSLGS460S螺杆式空调用冷水机组（单压缩机系列）。机组性能参数如上表9-1所示。
冷水机组的水量校核。空调系统的总冷负荷为826.55 kw，空调的供回水温度为7/12℃，则可求得系统的总水量为
L=Q/（c△t）=826.55×1000×3600/(4.2×5)=142.2m3/h
机组的水量能够满足建筑空调系统的需要。
9.1.2 空调冬季工况热交换器的选择
（1）设计时应先确定换热器的运行工况，即热媒进出口的温度，冷媒进出口的温度及流量热负荷等，从而计算出所需换热器的换热面积。
基本计算公式：
式中：F——换热器换热面积，㎡；
Q——热负荷，w；
k——传热系数，
Δt——传热温差，℃；
ε——污垢修正系数，一般取0.7-0.9；
本设计计算得换热器的换热面积为：F=14.06㎡。
（2）根据换热器的承压状况选用合适的工作压力。
（3）根据工程实际选择合适的换热器数量，以保证连续稳定的供水。
（4）选择的换热器的换热面积应大于计算的面积，并考虑一定的富余量。
经计算选用南京贝特暖通空调设备有限公司生产的YFD型容积式浮动盘管换热器。具体参数见表9-2：
表9-3 换热器性能参数表
型号 公称容积m3 换热面积㎡ 传热量
kw 产热水量
kg/h 热媒耗量kg/h
YFDL4-15R 4.0 15.0 701 12057 24114

9.2冷冻水泵的选型和计算
9.1.3 冷冻水泵的选型和计算
根据选型原则，选择三台冷冻水泵（两用一备）。水泵所承担的供回水管网最不利环路为六层608房间的供回水环路。
（1）水泵流量的确定
单台冷水机组的额定水流量为79m3/h。根据水泵工作时，取流量储备系数 =1.1。则单台水泵设计流量V =1.1×79=86.9 m3/h。
（2）水泵扬程H 的确定
水泵扬程H 按下式计算：
H = ? Hmax （9-8）
H——水泵扬程，m;
Hmax——水泵所承担的最不利环路的水压降，m H2O;
——扬程储备系数取 =1.1。
总压降 为供回水管网最不利环路的水压降，可以按照以下公式估算水泵的扬程：
Hmax=△P1+△P2+0.05?L?(1+K) m H2O （9-9）
△P1—冷水机组蒸发器的水压降，m H20；
△P2—最不利环路中并联空调末端装置中水压损失最大者的水压降，m H2O；
K——最不利环路中局部助力当量长度总和与该环路管道总度的比值，
本设计K=0.6[1]。
冷水机组蒸发器的水压降△P1=58KPa=5.8 m H2O。最不利环路中并联空调末端装置中水压损失最大者△P2是六层608房间的风机盘管，它的水压降△P2=30KPa=3m H2O。环路中各种管件的水压降和沿程压降之和按估算法计算：水系统为同程式，最不利环路总长约为109m。
最不利环路总阻力约为：
Hmax=5.8+3+0.05×109×(1+0.6)=17.52 m H2O。
水泵设计扬程为H =1.1×17.52=19.27 m H2O。
选用广西博士通有限公司的三台VGDW120-32型水泵，其具体参数见表9-3：
表9-3 冷冻水泵性能参数表
型号 流量m3/h 扬程
m 转速r/min 效率
% 气蚀余量m 泵轴功率kw 电机功率kw
VGDW120-32 90 34 1450 66 1.8 14.1 18.5
9.1.4 冷冻水泵配管布置
进行水泵的配管布置时，应注意以下几点：
（1）安装软性接管：在连接水泵的吸入管和压出管上安装软性接管，有利于降低和减弱水泵的噪声和振动的传递。
（2）出口装止回阀：目的是为了防止突然断电时水逆流而时水泵受损。
（3）水泵的吸入管和压出管上应分别设进口阀和出口阀；目的是便于水泵不运行能不排空系统内的存水而进行检修。。
（4）水泵的出水管上应装有温度计和压力表，以利检测。如果水泵从地位水箱吸水，吸水管上还应该安装真空表。
（5）水泵基础高出地面的高度应小于0.1m，地面应设排水沟。
9.3冷却水泵及热水泵的选型和计算
冷却水泵与热水泵的选型计算与冷却水泵的选型计算方法相同，不再重复叙述。冷却水泵选用广西博士通有限公司的三台VGDW100-25型水泵，热水泵选用广西博士通有限公司的二台VGDW120-32型水泵，与冷冻水泵相同，见表9-3。冷却水泵选型的结果见表9-4：
表9-4 冷却水泵性能参数表
型号 流量m3/h 扬程
m 转速r/min 效率
% 气蚀余量m 泵轴功率kw 电机功率kw
VGDW100-25 120 24 1450 72 1.8 9.0 11
9.4补水系统的确定
9.4.1 水箱的选择
闭式系统冷冻水的补水量为循环水量的3%—5%，这里取4%。
所以 补水量为 158×4%=6.32 m3/h
又补水箱的大小应满足补水泵能连续运行0.5小时，这里取0.5小时。
所以 补水箱的容积为 0.5×6.32=3.16m3
表9-5 方形补水箱[7]
型号 公称容积m3 规格mm A型支座
L B H n
2 4.00 2000 1000 2000 3

9.4.2补水泵的选择
补水泵的流量即为空调系统的补水量，由于本空调系统为闭式系统，所以空调系统的补水量为空调系统总循环水量的4%，已知系统的总循环水量为158m3/h，则补水泵的流量为6.32m3/h。补水泵的扬程是根据空调水系统的压力最低点的压力确定的。选用广西博士通有限公司的三台VGDW120-32型水泵，选型的结果见表9-6：
表9-6补水泵性能参数表
型号 流量m3/h 扬程
m 转速r/min 效率
% 气蚀余量m 泵轴功率kw 电机功率kw
VGW7.2-30 7.2 30 2900 44 2.0 1.34 2.2
9.4.3软化水设备型号的选择
根据补水流量选用南京贝特暖通空调设备有限公司生产的YTN系列全自动钠离子交换器。具体参数见表9-7：
冷却水系统需设置电子水处理仪，根据冷却水流量选用南京贝特暖通空调设备有限公司生产的YTD-Z系列自动排污型电子水处理仪。具体参数见表9-8：
表9-7 YTN系列全自动钠离子交换器参数表
型号 产水量（t/h） 进出口管径（mm） 交换罐尺寸d×h （mm） 盐桶尺寸d×h（mm）
YTN-6.0 5.6-6.5 32 550×1610 460×1020
表9-8 YTD-Z系列自动排污型电子水处理仪参数表
型号 公称直径（mm） B
（mm） C
（mm） L
（mm） S
（mm）
YTD-200Z 200 415 458 1230 280
X
（mm） 排污管（mm） 流量
（t/h） 重量
（kg） 功率
（kw）
580 50 320 115 80

9.4.4定压装置
根据集水器的压力选用南京贝特暖通空调设备有限公司生产的NZG型隔膜式气压自动给水设备。具体参数见表9-8：
表9—5 隔膜式气压水罐(定压罐)
型号规格 最高工作压力(Mpa) 罐体公称直径(mm) 罐体容积(m3) 进口管径(mm) 出口管径(mm)
NZG800 1.0 800 0.12-0.284 50 50
9.5冷却塔及分水器、集水器的选择
（1）冷却塔选用开放式且为逆流式冷却塔，特点是安装面积小，高度大，适用于高度不受限制的场合，冷却水的进水温度为37℃，出水温度为32℃，冷却塔的补给水量为冷却塔的循环水量的1%—3%
冷却塔的冷却水量和风量的数学计算表达式
G=3600Qc/（C△tw） (9-10)
△tw= tw1- tw2=33-28=5℃
Qc=1.3Q （压缩式制冷机组）
Qc—冷却塔冷却热量
Q—制冷机负荷
每台制冷机配一台冷却塔。
则 Qc=1.3×413.3=537.3 KW
每台冷却塔的水量计算：
G=3600 Qc/（C△tw）=3600×537.3÷(4.2×5)= 92.4 m3/h
风量计算：
Q= /
ts1—夏季空气调节室外计算湿球温度,查得28.2℃。
ts2=ts1+5℃=33.2℃
查焓湿图 得Is1=90.62kJ/kg Is2=117.57kJ/kg
所以 Q=3600×537.3÷4.2÷(117.57-90.62)=17088kg/h=13247 m3/h (空气密度为1.29kg/m3)
选用两台型号一样的冷却塔，分别对应于两个制冷机组。
查厂家产品说明书，选用河北科力空调工程有限公司DBNL3系列低噪音型逆流玻璃钢冷却塔，型号为DBNL3-100，主要参数如下：
表9—6 冷却塔的性能参数
型号 冷却水量 总高度 风量 风机直径 进水压力 额定功率
DBNL3-100 100m3/h 3294mm 56000m3/h 1800mm 28.6kPa 3kw
（2）分水器起到向各分路分配水流量的作用，集水器起到由各分路、环路汇集水流量的作用。分水器和集水器是为了便于连接各个环路的并联管道而设置的，起到均压的作用，以使流量分配均匀。
分水器和集水器的筒径,可根据筒内流量,通过流速来确定, 流速范围为v=0.5—0.8m/s, 由已知可知冷冻水流量为142m3/h，取流速为0.8m/s，由此可根据下式
计算直径： ，带入已知数据可得： ，圆整后可得DN=300，此时流速为:v= 。
分水器和集水器的管径，可根据并联管道的流量，通过该管径的流速来确定，流速范围为v=1.0—1.5m/s,流量特别大可增加流速，但不宜超过3.5m/s。
由已知可知冷冻水流量为142m3/h，取流速为1m/s，由此可根据下式
计算直径： ，带入已知数据可得： ，圆整后可得DN=200，此时流速为:v= .则可知以下尺寸：管壁厚度8mm，封头厚度18mm，支架（角钢）L60×60×50，支架（圆钢）Φ16。
由设计需要可知，此空调水系统分2个部分，每个部分采用单独的冷冻水循环，因此分水器有2个分支管和1个总管，由水力计算可知，总管直径为d1=200mm，其它分支管直径为d2=150，d3=100，则可计算L1=d1+60=260，L2=d1+d2+120=470，L3=d2+d3+120=370，L4=d3+60=160，并且泄水管的直径为DN40。另集水器上需接入补给水管，故集水器有3个分支管和1个总管，由水力计算可知，总管直径为d1=200mm，其它分支管直径为d2=150，d3=100，d4=40，则可计算L1=d1+60=260，L2=d1+d2+120=470，L3=d2+d3+120=370，L4=d3+d4+60=200，L5=d4+60=160，并且泄水管的直径为DN40。

第10章 消声减振方面的设计考虑
10.1 概述
空调系统的消声和减振是空调设计中的重要一环，它对于减小噪声和振动，提高人们大额舒适感和工作效率，延长建筑物的使用年限有着极其重要的意义。
对于设有空调等建筑设备的现代建筑，都可能室外及室内两个方面受到噪声和振动源的影响。一般而言室外噪声源是经过维护结构穿透进入的，而建筑物内部的噪声、振动源主要是由于设置空调、给排水、电气设备后产生的，其中以空调制冷设备产生的噪声影响最大。包括其中的冷却塔、空调制冷机组、通风机、风管、风阀等产生的噪声。其中主要的噪声源是通风机。风机噪声是由于叶片驱动空气产生的紊流引起的宽频带气流噪声以及相应的旋转噪声所组成，后者由转数和叶片数确定其噪声频率。
10.2 消声设备选型
风机盘管：空调方式为风机盘管加新风，根据所选的风机盘管的技术参数可以知道，风机盘管的噪声基本满足设计要求，不需要设置消声器，只需在风口与风机连接处设置软连接即可。
新风机组：新风是由各层的单独的新风机组供给，由新风机组的噪声参数知道，需要设置消声器,消声器根据所在管段选取。
10.3 空调装置的防振
空调系统的噪声除了通过空气传播到室内外，还能通过建筑物的结构和基础传播，例如：转动的风机，和压缩机所产生的振动可以直接传给基础，并以弹簧性波的形式从机器基础沿房屋结构传到其它房间,又以噪声的形式出现，因此，对空调系统振动机构削弱将能有效的降低噪声。削弱由机器传给基础的振动是用消除它们之间的刚性连接来实现的，即在振源的和它的基础之间安设避振构件（如弹簧减振器或橡皮软木等）,可以使从振源传到的振动得到一定程度的头减弱。
本设计中设备的防震消声做法是，在空气处理机组进出口处用帆布软风管连接，水泵、制冷机组的进出口用橡胶软接头连接，达到隔离震源，消声减震的目的。

第11章 管道保温设计的设计考虑
11.1 保温材料的选用
保温材料的热工性能主要取决于其导热系数，导热系数越大，说明性能越差，保温效果也越差，因此选择导热系数低的保温材料是首要原则。同时综合考虑保温材料的吸水率、使用温度范围、使用寿命、抗老化性、机械强度、防火性能、造价及经济性，可以在本设计中对供回水管及风管的保温材料均采用带有网格线铝箔帖面的防潮离心玻璃棉。
11.2 保温管道防结露
下表为各管径下要求的防结露厚度。
表11-1 保温材料(玻璃棉)的防结露厚度表[5]
管径 DN15 DN20 DN25 DN32 DN40 DN50 DN70 DN80 DN100
厚度mm 11 12 12.5 13 13.5 14 14.5 14.5 15
11.3 保温度材料的经济厚度
从上面可以选出冷介质管道防结露所需的最小保温厚度。应该明确的是,除空气凝结水管外,其余计算的保温防结露厚度通常都不是最经济的厚度而只是满足了最低使用要求的厚度。关于经济厚度,要考虑以下一些因素：
（1）保温材料的类型及造价(包括各种施工、管理等费用)；
（2）冷（热）损失对系统的影响；
（3）空调系统及冷源形式；
（4）保温层所占的空间对整个建筑投资的影响；
（5）保温材料的使用寿命。
通过对现有大量工程的实际调研，结合实际情况，本设计以下表11-2作为经济厚度的参考，因此供回水管及风管的保温材料可以选用25mm厚的采用带有网格线铝箔帖面的防潮离心玻璃棉。
表11-2 保温材料的选用厚度表
材料 空调水管
ＤＮ＜１００ １００≤ＤＮ＜２５０ ＤＮ≥２５０
玻璃棉 ２５ ３０ ３５－４０
11.4 施工说明
（1）风管和风机盘管的出风短管都采用镀锌钢板，风管支架间距为2-2.5m。
（2）冷水管道都采用镀锌钢管，直径DN32以下为丝扣连接；直径DN32以上采用焊接，焊口涂防锈漆。
（3）供回水管及风管的保温材料都采用25mm厚带有网格线铝箔帖面的防潮离心玻璃棉作为保温层。
（4）所有管道（除凝水管为低头敷设，并保持0.003~0.005的坡度）均为抬头走，最高处设自动排气阀，并保持0.003的坡度。管道支架的间距按有关规范[5]处理。
其他未详尽处见《通风与空调工程施工及验收规范(GB50243-2002)》。


结 论
经过这半个学期的设计工作，这份毕业设计终于完成了。比较以往做过的课程设计，这次设计任务的工作量和难度都比较大，虽然在此过程中我查阅了很多资料，请教了很多老师和同学，但我知道我的设计方案中难免存在很多的不足之处。希望在以后的工作中能够积累经验，弥补这方面的缺陷。
本设计的任务是上海市某商业综合楼空调系统设计。本次设计依据舒适、方便、实用、经济的原则，充分考虑节能的要求。设计之初是搜集资料，对该工程有个初步的认识，对工程的做了全局的计划和概算，防止后边的计算中出现严重失误，这为以后的设计奠定了一个良好的基础。然后对各系统进行了热湿负荷、气流组织、风道等方面的设计、计算以及设备的选型。最后设计了制冷系统和空调水系统。通过一步步的设计，使我对基础知识和专业知识有了更进一步的了解和掌握，不仅加强了独立作业的能力（包括查阅资料，各种软件的熟练程度等等），而且基本掌握了中央空调系统的设计步骤、设计要点。
在这个设计过程中也暴露了一些问题，记得在毕业设计开始时，我的负荷计算过程总是事倍功半，在利用鸿业冷热负荷计算软件计算时，有些冗余的数据在计算时没有做恰当的处理导致计算量过大，影响计算的准确性，因此我放弃了鸿业计算软件，采用了原始的手算方法；由于第一次全面接触空调系统的设计，对于很多流程不是很清楚，到之初期设计流程紊乱，做了很多无用功！从中可以看出在工程设计中经验是非常重要的。而经验的缺乏正是我们的弱点之一，幸好在我的设计过程中得到了张永贵老师、孙喜山老师、李岩老师、张淑彦老师等各位老师的悉心指导，使我少走了很多弯路，同时也学到很多有用的知识。
相信以后我会做很多与中央空调有关的设计，所以此次的设计只是我的一个开始，虽然这次设计不够成熟，但从中我深刻体会到做工程设计是颇费体力、脑力、时间的，但更需要经验，耐心和细心，以及对工作的热情，不过当一项工程完成后的喜悦与满足感使我已开始悉心于我将来可能会致力于的工作。

参考文献
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14 向阳.建筑类专业英语. 北京:中国建筑工业出版社，2006年1月
15 余跃进.中央空调系统设计.南京:东南大学出版社，2007年7月
16 Vincent, D.; Annesi, I.; Festy, B.; Lambrozo, J.Ventilation System, Indoor Air Quality, and Health Outcomes in Parisian Modern Office Workers.
致谢
本人在毕业设计过程中，遇到了许多困难和难题，得到许多老师、同学、朋友的大力帮助和鼓励。各位老师特别是指导老师张老师对我此次的设计给予了很多的宝贵的指导意见。在此，本人对本专业老师：郝老师、张老师、孙老师、李老师、张老师、谈老师以及学院机房的各位老师表示深深的谢意。
最后再对本组同学在设计中给予我的帮助表示的谢意。

















附录1 计算数据结果
附表1
房间号 最大冷负荷 新风负荷 热湿比 室内焓值 室外焓值 新风处理焓值
w w kj/kg kj/kg kj/kg kj/kg
101 1756.3 1298 9822 61.14 90.62 61.14
102 3693.1 2921 9180 61.14 90.62 61.14
103 2421.9 1298 13545 61.14 90.62 61.14
104 1940.5 2596 5426 61.14 90.62 61.14
105 1379.7 1298 7717 61.14 90.62 61.14
107 3368.9 2596 9421 61.14 90.62 61.14
108 1798.7 1298 10060 61.14 90.62 61.14
109 1679.0 1298 9391 61.14 90.62 61.14
110 1570.9 1298 8786 61.14 90.62 61.14
111 1936.2 2596 5414 61.14 90.62 61.14
112 29968.1 32175 5149 61.14 90.62 61.14
113 1684.4 1298 9421 61.14 90.62 61.14
大堂1 4683.1 4290 6035 61.14 90.62 61.14
大堂2 5416.7 4290 6980 61.14 90.62 61.14
门厅 4339.9 4290 5593 61.14 90.62 61.14
201 6548.9 7007 6417 61.14 90.62 61.14
202 22495.4 12870 9663 61.14 90.62 61.14
205 37674.0 21450 9710 61.14 90.62 61.14
206 2911.8 1298 16285 61.14 90.62 61.14
208 2126.7 1947 11895 61.14 90.62 61.14
209 64779.4 70785 5059 61.14 90.62 61.14
212 79250.7 42900 10213 61.14 90.62 61.14
213 2324.6 1947 13001 61.14 90.62 61.14
301 1935.7 1947 7217 61.14 90.62 61.14
302 3815.6 3894 7113 61.14 90.62 61.14
303 1936.9 1287 7222 61.14 90.62 61.14
304 3676.3 3894 6854 61.14 90.62 61.14
305 3676.3 3894 6854 61.14 90.62 61.14
306 3676.3 3894 6854 61.14 90.62 61.14
307 1914.0 1947 7136 61.14 90.62 61.14
308 2293.9 3894 4277 61.14 90.62 61.14
309 4184.1 3894 7800 61.14 90.62 61.14
310 1912.7 1947 7132 61.14 90.62 61.14
311 3674.7 3894 6851 61.14 90.62 61.14
312 3674.7 3894 6851 61.14 90.62 61.14
313 3674.7 3894 6851 61.14 90.62 61.14
314 1935.7 1947 7217 61.14 90.62 61.14
走廊 7183.8 0 28735 61.14 90.62 61.14
501 2742.4 1298 15338 61.14 90.62 61.14
502 1291.0 649 14440 61.14 90.62 61.14
503 1291.0 649 14440 61.14 90.62 61.14
504 2763.9 1298 15458 61.14 90.62 61.14
505 1236.7 649 13834 61.14 90.62 61.14
506 1236.7 649 13834 61.14 90.62 61.14
507 1236.7 649 13834 61.14 90.62 61.14
508 1236.7 649 13834 61.14 90.62 61.14
509 1236.7 649 13834 61.14 90.62 61.14
510 1236.7 649 13834 61.14 90.62 61.14
511 2894.1 1298 16186 61.14 90.62 61.14
512 1631.2 649 18246 61.14 90.62 61.14
513 1631.2 649 18246 61.14 90.62 61.14
514 2932.4 1298 16400 61.14 90.62 61.14
515 1232.6 649 13787 61.14 90.62 61.14
516 1232.6 649 13787 61.14 90.62 61.14
517 1232.6 649 13787 61.14 90.62 61.14
518 1232.6 649 13787 61.14 90.62 61.14
519 1232.6 649 13787 61.14 90.62 61.14
520 1232.6 649 13787 61.14 90.62 61.14
走廊 6209.3 0 24837 61.14 90.62 61.14
601 3688.4 1298 20629 61.14 90.62 61.14
602 1755.4 649 19635 61.14 90.62 61.14
603 1755.4 649 19635 61.14 90.62 61.14
604 3713.1 1298 20766 61.14 90.62 61.14
605 1702.1 649 19040 61.14 90.62 61.14
606 1702.1 649 19040 61.14 90.62 61.14
607 1702.1 649 19040 61.14 90.62 61.14
608 1702.1 649 19040 61.14 90.62 61.14
609 1702.1 649 19040 61.14 90.62 61.14
610 1702.1 649 19040 61.14 90.62 61.14
611 3718.1 1298 20795 61.14 90.62 61.14
612 1966.0 649 21991 61.14 90.62 61.14
613 1966.0 649 21991 61.14 90.62 61.14
614 3693.8 1298 20659 61.14 90.62 61.14
615 1696.6 649 18978 61.14 90.62 61.14
616 1696.6 649 18978 61.14 90.62 61.14
617 1696.6 649 18978 61.14 90.62 61.14
618 1696.6 649 18978 61.14 90.62 61.14
619 1696.6 649 18978 61.14 90.62 61.14
620 1696.6 649 18978 61.14 90.62 61.14
走廊 11085.1 　 44341 61.14 90.62 61.14



续
房间号 风盘处理焓值 送风焓值 新风量 回风量 总送风量
kj/kg kj/kg m3/h m3/h m3/h
101 42.71 46.29 120 497 617
102 42.54 46.29 270 1066 1336
103 46.28 48.33 120 751 871
104 30.78 41.37 240 448 688
105 37.57 43.71 120 341 461
107 42.60 46.29 240 965 1205
108 42.77 46.29 120 506 626
109 42.59 46.29 120 482 602
110 42.42 46.29 120 460 580
111 30.77 41.37 240 448 688
112 32.14 41.37 3000 6429 9429
113 42.60 46.29 120 483 603
大堂1 33.14 41.37 400 962 1362
大堂2 34.00 41.37 400 1073 1473
门厅 32.67 41.37 400 909 1309
201 34.33 41.37 540 1517 2057
202 43.30 46.29 1200 5946 7146
205 43.31 46.29 2000 9947 11947
206 47.56 49.11 120 930 1050
208 46.48 48.33 120 834 954
209 32.03 41.37 6600 13970 20570
212 44.43 47.01 4000 21926 25926
213 46.58 48.33 120 880 1000
301 32.67 41.37 180 409 589
302 32.58 41.37 360 810 1170
303 29.86 41.37 180 309 489
304 32.34 41.37 360 789 1149
305 32.34 41.37 360 789 1149
306 32.34 41.37 360 789 1149
307 32.60 41.37 180 406 586
308 34.81 43.71 360 705 1065
309 33.60 41.59 360 880 1240
310 32.60 41.37 180 406 586
311 32.34 41.37 360 788 1148
312 32.34 41.37 360 788 1148
313 32.34 41.37 360 788 1148
314 32.67 41.37 180 409 589
走廊 49.91 49.91 　 1919 1919
501 47.27 48.94 120 874 994
502 46.92 48.74 60 409 469
503 46.92 48.74 60 409 469
504 47.28 48.94 120 879 999
505 46.64 48.57 60 390 450
506 46.64 48.57 60 390 450
507 46.64 48.57 60 390 450
508 46.64 48.57 60 390 450
509 46.64 48.57 60 390 450
510 46.64 48.57 60 390 450
511 47.55 49.11 120 926 1046
512 48.16 49.49 60 527 587
513 48.16 49.49 60 527 587
514 47.57 49.11 120 935 1055
515 46.63 48.57 60 389 449
516 46.63 48.57 60 389 449
517 46.63 48.57 60 389 449
518 46.63 48.57 60 389 449
519 46.63 48.57 60 389 449
520 46.63 48.57 60 389 449
走廊 　 49.86 　 1652 1652
601 48.50 49.66 120 1184 1304
602 48.24 49.49 60 559 619
603 48.24 49.49 60 559 619
604 48.51 49.66 120 1190 1310
605 48.20 49.49 60 545 605
606 48.20 49.49 60 545 605
607 48.20 49.49 60 545 605
608 48.20 49.49 60 545 605
609 48.20 49.49 60 545 605
610 48.20 49.49 60 545 605
611 48.51 49.66 120 1191 1311
612 48.68 49.77 60 630 690
613 48.68 49.77 60 630 690
614 48.50 49.66 120 1185 1305
615 48.20 49.49 60 544 604
616 48.20 49.49 60 544 604
617 48.20 49.49 60 544 604
618 48.20 49.49 60 544 604
619 48.20 49.49 60 544 604
620 48.20 49.49 60 544 604
走廊 50.54 50.54 　 3139 3139
附表2
首层水管水力计算表
序号 负荷(W) 管径 管长(m) △Py(Pa) ξ △Pj(Pa) △Py+△Pj(Pa)
1 67638 DN70 9.164 1541.97 9.3 3682.146 5224.113
2 66258 DN70 4.259 688.942 1 379.941 1068.883
3 64317 DN70 5.779 883.212 1 358.012 1241.224
4 61896 DN70 2.05 291.175 1 331.558 622.733
5 59554 DN70 4.995 659.189 1 306.946 966.135
6 57212 DN70 3.455 422.434 1 283.283 705.717
7 55366 DN70 0.549 63.065 1 265.292 328.357
8 53519 DN70 5.304 571.27 1 247.891 819.161
9 51763 DN70 5.846 591.023 1 231.888 822.911
10 49055 DN70 5.001 456.657 1 208.258 664.915
11 46346 DN50 7.322 2138.53 1 503.735 2642.262
12 44410 DN50 9.642 2594.86 1 462.525 3057.385
13 42839 DN50 1.969 494.581 1 430.382 924.963
14 35347 DN50 8.7 1514.22 1 293.009 1807.227
15 27855 DN50 5.866 650.142 1 181.962 832.104
16 25685 DN50 1.934 183.979 1 154.716 338.695
17 18193 DN40 5.865 1070.53 1 216.746 1287.278
18 16023 DN40 1.934 277.79 1 168.126 445.916
19 8531.1 DN32 3.631 320.712 3 247.346 568.058
20 6846.6 DN25 45.981 11130.1 7 1142.537 12272.612
21 5167.6 DN25 1.446 206.953 1 92.982 299.935
22 3368.9 DN20 6.744 1461.25 1 102.995 1564.245
23 1379.7 DN20 4.645 877.659 1.5 85.869 963.528
24 1379.7 DN20 9.104 1720.17 2 114.492 1834.665
25 3320.2 DN20 5.479 1155.49 1 100.042 1255.535
26 5742.1 DN25 1.751 304.923 1 114.806 419.729
27 8450.5 DN32 4.955 430.015 1 80.897 510.912
28 11159 DN32 3.354 488.814 1 141.062 629.876
29 13005 DN32 0.249 48.401 1 191.611 240.012
30 14852 DN32 5.503 1374.9 1 249.886 1624.788
31 16608 DN40 5.647 867.798 1 180.629 1048.427
32 18950 DN40 5 985.827 1 235.153 1220.98
33 21291 DN40 7.522 1850.09 1 296.858 2146.943
34 23228 DN40 9.642 2799.07 1 353.305 3152.378
35 24799 DN50 1.969 175.338 1 144.22 319.558
36 32291 DN50 8.7 1275.2 1 244.525 1519.725
37 39783 DN50 5.667 1235.6 1 371.158 1606.761
38 41953 DN50 2.133 514.758 1 412.753 927.511
39 49445 DN70 5.667 525.285 1 211.582 736.867
40 51615 DN70 2.133 214.473 1 230.561 445.034
41 59107 DN70 3.631 472.349 1 302.352 774.701
42 60791 DN70 45.88 6296.69 7 2238.812 8535.505
43 62470 DN70 1.146 165.668 1 337.742 503.41
44 64269 DN70 2.434 371.455 1 357.471 728.926
45 3368.9 DN20 4.735 1025.93 1.5 154.489 1180.418
46 67638 DN70 8.853 1489.64 8 3167.435 4657.071
附表3
3-4层水管水力计算表
序号 负荷(W) 管径 管长(m) △Py(Pa) ξ △Pj(Pa) △Py+△Pj(Pa)
1 41981 DN50 7.155 1728.99 9.3 3843.885 5572.878
2 38305 DN50 2.489 504.872 1 344.102 848.974
3 34629 DN50 7.248 1213.19 1 281.221 1494.414
4 32692 DN50 10.435 1565.77 3 751.926 2317.699
5 28876 DN50 2.395 284.117 1.5 293.325 577.442
6 26941 DN50 2.33 242.488 1 170.212 412.7
7 25005 DN50 7.247 655.474 1 146.631 802.105
8 21330 DN40 2.488 614.07 1 297.945 912.015
9 17656 DN40 7.8 1345.29 1 204.131 1549.42
10 13981 DN32 7.389 1646.53 1 221.437 1867.964
11 12068 DN32 4.605 777.523 3 494.98 1272.503
12 7884.3 DN25 8.105 2559.25 1.5 324.664 2883.916
13 5590.3 DN25 2.21 366.105 1 108.816 474.921
14 3676.3 DN20 13.345 3402.1 3 367.949 3770.049
15 3676.3 DN20 5.955 1518.14 1.5 183.974 1702.109
16 3676.3 DN20 8.843 2254.39 3 367.949 2622.334
17 7352.6 DN25 7.248 2006.28 1 188.238 2194.513
18 9289.5 DN32 9.836 1017.73 3 293.278 1311.012
19 13105 DN32 2.395 472.294 1.5 291.839 764.133
20 15041 DN32 2.03 519.477 1 256.278 775.755
21 16976 DN40 7.247 1160.69 1 188.727 1349.414
22 20651 DN40 2.688 623.854 1 279.272 903.126
23 24326 DN50 7.8 669.925 1 138.773 808.698
24 28000 DN50 7.389 827.024 1 183.866 1010.89
25 29913 DN50 4.205 533.231 3 629.531 1162.762
26 34097 DN50 7.806 1268.73 1.5 408.979 1677.712
27 36391 DN50 1.911 351.552 1 310.573 662.125
28 38305 DN50 7.39 1499 1 344.102 1843.098
29 3676.3 DN20 6.155 1569.12 1.5 183.974 1753.096
30 41981 DN50 3.744 904.731 8 3306.568 4211.299
附表4
5-6层水管水力计算表

序号 负荷(W) 管径 管长(m) △Py(Pa) ξ △Pj(Pa) △Py+△Pj(Pa)
1 53734 DN50 2.078 806.58 9.3 6297.313 7103.893
2 48191 DN50 1.993 627.401 1 544.645 1172.046
3 46489 DN50 1.112 326.707 1 506.85 833.557
4 40947 DN50 2.633 606.611 1 393.199 999.81
5 39245 DN50 4.054 861.232 1 361.188 1222.42
6 37542 DN50 3.746 731.257 1 330.536 1061.793
7 35686 DN50 1.266 224.381 1 298.654 523.035
8 33829 DN50 3.377 540.715 1.5 402.581 943.296
9 32074 DN50 3.746 542.109 1 241.257 783.366
10 30319 DN50 3.377 439.285 1 215.572 654.857
11 28474 DN50 1.267 146.377 1 190.145 336.522
12 26630 DN40 3.745 1411.82 1 464.399 1876.223
13 24934 DN40 4.054 1347.42 1 407.11 1754.531
14 23237 DN40 3.746 1088.3 1 353.59 1441.89
15 21540 DN40 4.055 1019.65 1 303.841 1323.491
16 19844 DN40 3.745 805.796 1 257.861 1063.657
17 18147 DN40 4.055 736.622 1 215.652 952.274
18 16450 DN32 3.745 1136.09 1 306.567 1442.652
19 14603 DN32 1.267 306.595 1 241.594 548.189
20 12757 DN32 3.378 633.133 1.5 276.524 909.657
21 10791 DN32 3.744 512.395 1 131.905 644.3
22 8824.5 DN25 3.378 1320.18 1 271.147 1591.323
23 6965.5 DN25 1.266 316.52 1 168.937 485.457
24 5106.4 DN25 3.746 524.407 1 90.794 615.201
25 3404.3 DN20 4.054 895.624 1 105.17 1000.794
26 1702.1 DN20 7.644 2125.4 5 435.628 2561.03
27 5542.6 DN25 3.219 524.805 3.5 374.38 899.185
28 5542.6 DN25 5.011 816.961 4 427.863 1244.824
29 7244.7 DN25 1.311 352.925 1 182.753 535.678
30 12787 DN32 2.635 496.116 1 185.238 681.354
31 14489 DN32 3.855 919.101 1 237.835 1156.936
32 16192 DN32 3.945 1161.21 1 296.996 1458.202
33 18048 DN40 0.967 173.856 1 213.307 387.163
34 19905 DN40 3.078 666.145 1.5 389.171 1055.316
35 21660 DN40 3.944 1002.25 1 307.227 1309.476
36 23415 DN40 3.078 907.374 1 359.041 1266.415
37 25260 DN40 0.967 329.482 1 417.825 747.307
38 27104 DN40 3.945 1538.31 1 481.063 2019.372
39 28800 DN50 3.855 455.048 1 194.523 649.571
40 30497 DN50 3.945 518.902 1 218.117 737.019
41 32194 DN50 3.885 566.209 1 243.061 809.27
42 33890 DN50 3.945 633.825 1 269.356 903.181
43 35587 DN50 3.855 679.646 1 297 976.646
44 37284 DN50 3.945 760.017 1 325.994 1086.011
45 39131 DN50 0.967 204.291 1 359.092 563.383
46 40977 DN50 3.078 710.15 1.5 590.683 1300.833
47 42943 DN50 3.944 995.294 1 432.482 1427.776
48 44909 DN50 3.078 846.302 1 472.988 1319.29
49 46769 DN50 0.967 287.39 1 512.958 800.348
50 48628 DN50 3.945 1263.58 1 554.548 1818.127
51 50330 DN50 3.855 1319.18 1 594.05 1913.231
52 52032 DN50 3.945 1439.21 1 634.911 2074.118
53 53734 DN50 2.985 1158.64 8 5417.046 6575.681
54 1702.1 DN20 3.998 1111.64 3.5 304.94 1416.578

附录2 外文翻译
中文
空调工作过程和节能技术的研究
摘要：一台空调基本上是没有被隔离的箱子的一个冰箱。 它象氟里昂一样利用冷媒的蒸发提供冷却。在一台空调里氟里昂蒸发循环的过程和冰箱里的相同。
关键词：水塔、改变气候、压缩机、节能
当外面的温度开始上升时，很多人寻找室内的空调的极好的安慰。象水塔和电源线一样，空调是我们每天看见但是很少注意的那些东西之一。 它将不是很高兴的知道这些不可缺少的机器怎样运转他们的魔术吗？ 在这篇文章里，我们将检查空调 – 从微观到宏观 – 以使你对你所看见的知道得更多！
低温的各个方面。
空调的定型是各种尺寸，冷却能力和价格。 我们经常看见的一种类型是窗式空气调节器。
窗式空气调节器是冷却一个小的区域的一种容易和节约的方法。 居住在郊区的地区的大多数人通常在他们的后院有这些中之一：
如果你住在一座公寓大厦里，这或许是一个熟悉的情景： 大多数商业和办公楼在他们的屋顶上有冷凝装置， 并且当你飞到上空时，仓库和商业区可能让人把10 或者20 套冷凝装置隐藏在他们的屋顶上：
当你徘徊在很多医院，大学和办公室联合企业的周围时， 你会找到连接空气调节系统的大的冷却塔：
即使这些机器中的每个都有一个相当清楚的外表，他们全部以相同的原理工作。 让我们近距离地看一下。
基本的想法，一台空调基本上是没有被隔离的箱子的一个冰箱。 它象氟里昂一样利用冷媒的蒸发提供冷却。在一台空调里氟里昂蒸发循环的过程和冰箱里的相同。根据在线梅里厄姆织工字典，氟里昂一般“用于任何各种各样的调节器”。 根据在线梅里厄姆织工字典，氟里昂一般"用于作为致冷剂和作为气溶胶推进者使用的任何各种各样的不易燃的碳氟化合物。”
这就是在一台空调里的蒸发循环是怎么样工作(看出冰箱怎样为关于这个系列的完整的细节工作)：
1. 压缩机压缩低温的氟里昂气体，产生高温，高压氟里昂气体。
2. 这种高温气体通过一套线圈，因此它能使它的热消散， 并且它凝结成一种液体。
3. 氟里昂液体充满一个膨胀阀， 并且在这个过程里蒸发变得低温，低压氟里昂气体。
4. 这种低温的气体通过一套线圈，允许气体吸收热并且使大楼里面空气冷却。
在与氟里昂里混合是少量一种轻便的油。 这种油润滑压缩机。
窗式机组：
一个窗式空气调节器机组在小的空间内可以实现一台完全的空调。 机组被弄成小得足以适应一个标准窗子框架。 你关掉窗子，把机组接通电源和把它打开得到凉爽的空气。 拔下窗子单元，你脱掉盖子，你将发现它包含：一台压缩机、一个膨胀阀、一种热线圈(在外面上)、一种变冷的线圈(在里面)、一个控制单位。
风扇越过线圈通过吹出空气以改进他们的能力使高温(对外界空气来说)和低温(对于房间来说，被冷却)消散。
BTU 和EER
大多数空调是以英国热量单位(BTU)来评价他们的容量。一般说来， BTU 是提高一磅(0.45 千克)水1 华氏度数(0.56摄氏度)的温度需要的额度。 明确的说，1 BTU 等于1，055 焦耳。 在加热和冷却的条件过程中，1"吨"等于12，000 BTU。
一台典型的窗式空气调节器可以用10，000 BTU来评价。 对于比较来说，一个典型2，000 平方英尺(185.8 m2)房子可能有5 吨的(60，000－BTU)空气调节系统， 暗示你每平方英尺可能需要30 BTU。 (记住这些是粗略的估计。适合你的一台空调具体需要的是尺寸，用来与一个HVAC 订约人联系.)
一台空调的能量效率评价(EER)是超过它的瓦特数的BTU 等级。 例如，如果一台10，000－BTU 空调消耗1，200 瓦特，它的EER 是8.3(10，000 BTU/ 1，200 瓦特)。 显而易见，你希望EER 尽可能高，但是通常更高的EER伴随着一个更高的价格。
更高的EER 是值得的吗？
假如你有在两个10，000－BTU 单位之间的选择。 一个有8.3 的EER 并且消耗1，200 瓦特，并且另一个有10 的EER 并且消耗1，000 瓦特。我们也说差价是100 美元。 为了理解还本时期更昂贵的单位上是什么，你需要知道：
1.大约每年你将操作空调多少小时
2. 你所在的地区消耗一千瓦时(kWh) 的所需要费用
假如你计划在夏天(一年中4个月)使用空调， 并且它将大约每天6个小时操作。 让我们也想象在你的地区的费用是0.10 美元/ kWh。 在两者之间的能源消耗的差别是200 瓦特， 表明与更昂贵的单位相比较，每5个小时比较便宜的单位将多消耗1kWh(因此更多的0.10 美元)。
如果在一个月内有30 天，你发现在夏天你正操作空调：
从多出的100美元更昂贵的单位成本起，那意味着将花费大约7年时间以更昂贵单位收支相抵。
看这一个季节性的精力效率评价(预言者)的解释的页。
分体式空调
分体式空调把高温区域从系统的低温区域那里分开。
冷端，由膨胀阀和冷的线圈组成，一般被投入一个炉膛或者一些其他空气处理机。 空气处理机通过这种线圈吹出空气。 热端被称为冷凝装置，装在大楼外边。机组由一种长的圆筒形状的螺旋形的线圈组成。 在这种线圈里面是一个风扇，风扇通过这种线圈吹出空气，跟一台调节气候的压缩机和一些控制逻辑一起。因为它是低成本，以及因为它在房子里面通常产生较低的噪音(以增加房子外边的噪音作为代价)这种方法已经多年逐步形成，。 除了热端和冷端分开以及制冷能力差别(线圈和压缩机体积大)的事实以外， 在一个分体式空调和一台窗式空气调节器之间没有差别。
在仓库，生意，商业区，大的百货商店方面等等，冷凝装置通常存放在屋顶上并且可能十分巨大。 或者，在屋顶上可能有很多更小的单位，每一个里面附带一台小的空气处理机的机组都会冷却大楼一个具体的区域。
现在让我们看一台变冷水的空调。
变冷水的系统
在大的建筑，特别是在多层的大楼，变冷水的系统分析法开始遇到问题。 在冷凝器和空气处理机之间两者中任何一个运转，都会超过(距离太长以致不能使压缩机内得到润滑)距离限制， 或者导管的数量起作用，导管的长度变得难以控制。 在这点上，就该考虑一个变冷水的系统了。
在一个变冷水的系统里，或者存放在屋顶上或大楼后面的整个空调。 它把水冷却到在40 和45 F(4.4 和7.2 C)之间。 然后这种变冷的水在整个大楼以管子输送并且连接到需要给处理机通风的机组。 如果它隔离得好，没有对变冷水系统的管的长度的实际的限制。
无论何时你走在一座大楼后面并且找到有大量水充满的一个塑料网眼， 你就该意识到你已经找到了一座冷却塔！
在很多联合企业办公室和大学校园， 冷却塔和空调被集中，并且冷水通过地下数英里的管被输送到所有大楼。
基于动态负荷跟踪的中央空调系统全闭环节能技术的研究
1．引言
节能可以说是楼字自动控制系统的出发点和归宿。众所周知，在智能建筑中，HVAC(采暖、通风和空调)系统所耗费的能量要占到大楼消耗的总能量的极大部分比例，大致在50％~60％左右。特别是冷：东机组、冷却塔、循环水泵和空调机组、新风机组，都是耗能大户。所以实有必要发展一种有效的空调系统节能方法，尤其用是在改善现有大楼空调系统自动化上方面。 DDC(Directdigitalcontr01)直接数字化控制，是一项构造简单操作容易的控制设备，它可借由接口转接设备随负荷变化作系统控制，如空调冷水循环系统、空调箱变频自动风量调整及冷却水塔散热风扇的变频操控等，可以让空调系统更有效率的运转，这样，不仅为物业管理带来很大的经济效益，而且还可使系统在较佳的工况下运行，从而延长设备的使用寿命以及达到提供舒适的空调环境和节能之目的。
一般大楼常用的空调系统有CAV、VAV、VWV等，各有不同操控方式，都可以用DDC控制。
1定风量系统(ConstantAirVolume，简称CAV)。
定风量系统为空调机吹出的风量一定，以提供空调区域所需要的冷(暖)气。当空调区域负荷变动时，则以改变送风温度应付室内负荷，并达到维持室内温度于舒适区的要求。常用的中央空调系统为AHU(空调机)与冷水管系统(FCU系统)。这两者一般均以定风量(CAV)来供应空调区，为了应付室内部分负荷的变动，在AHU定风量系统以空调机的变温送风来处理，在一般FCU系统则以冷水阀ON／OFF控制来调节送风温度。
2变风量系统(VAV)
变风量系统(VarlableAirVolume，简称VAV)即是空调机(AHU或FCU)可以调变风量。常用的中央空调系统为AHU(空调机)与冷水管系统FCU系统。这两者一般均以定风量(CAV)来供应空调区，为了应付室内部分负荷的变动，在AHU定风量系统以空调机的变温送风来处理，在一般FCU系统则以冷水阀ON／OFF控制来调节送风温度。然而这两者在送风系统上浪费了大量能源。因为在长期低负荷时送风机亦均执行全风量运转而耗电，这不但不易维持稳定的室内温湿条件，也浪费大量的送风运转能源。变风量系统就是针对送风系统耗电缺点的节能对策。变风量系统可分为两种：一种为AHU风管系统中的空调机变风量系统(AHU—VAV系统)；一种为FCU系统中的室内风机变风量系统(FCU-VAV系统)。AHU-VAV系统是在全风管系统中将送风温度固定，而以调节送风机送风量的方式来应付室内空调负荷的变动。FCU-VAV系统则是将冷水供应量固定，而在室内FCU加装无段变功率控制器改变送风量，亦即改变FCU的热交换率来调节室内负荷变动。这两种方式透过风量的调整来减少送风机的耗电量，同时也可增加热源机器的运转效率而节约热源耗电，因此可在送风及热源两方面同时获得节能效果。
3变流量系统(VWV)
所谓变流量系统(VariableWaterVolume，简称VWV)，是以一定的水温供应空调机以提高热源机器的效率，而以特殊的水泵来改变送水量，顺便达成节约水泵用电的功效。变水量系统对水泵系统的节能效率依水泵的控制方式和VWV使用比例而异，一般VWV的控制方式有无段变速(SP)与双向阀控制方式。以上三种空调系统是目前大楼空调最常被设计的系统。中央空调控制也就是把管路、管件、阀体或阀门集中设定控制流体提供冷气。所以有效组合中央空调控制即能有效控制耗能，设计合乎节能的空调系统。
近年来，我国大部分地区，尤其是东南沿海地区夏季空调能耗正在急剧上升，空调用电激增的趋势已引起电网供电紧张。据统计，近年来我国每年炎热季节空调耗电已占全社会用电的三分之一，大量电能被工业和民用建筑空调所吞噬，尤其是大型建筑中央空调系统，如各类商业建筑（写字楼、商场、医院、饭店等）的中央空调由于其空间大、人流量多、运作时间长、管理复杂的特点，使得运行能耗相当高，商业建筑空调能耗几乎占其总能耗的50％。中央空调的设计容量是按最大负荷计算的，而大部份建筑物一年中只有几十天时间中央空调处于最大负荷状态。中央空调冷负荷始终处于动态变化之中，如每天早晚、每季交替、每年轮回、环境及人文状况，实时影响着中央空调的冷负荷。一般，冷负荷在5～60%范围内波动，大多数建筑物每年至少70%是处于这种情况。而大多数中央空调实际开机容量远小于装机容量，若以最大冷负荷为最大功率驱动，造成实际需要冷负荷与最大功率输出之间的矛盾，实际造成巨大能源浪费，给国民经济和社会发展带来很大的影响。这给中央空调的节能控制带来了严峻的课题，也给广大的节能控制领域的工作者带来了极大的施展才华的空间。
电力负荷缺口增大，电力供应紧张局面近几年难以得到缓和。因此，节能尤其是节电，不仅具有重大的社会意义而且具有迫切的现实意义。积极研究开发推广绿色环保新型空调技术和设备，抑制空调能耗增加，已成为建筑暖通空调领域一个迫切而热门的研究课题。依靠技术创新、体制创新，节能降耗，提高能源利用效率，保证在"能源消耗最少，环境污染最小"的基础上，实现"节能优先，结构多元，环境友好"的能源发展战略。
在我们电信生产中，空调的节能管理工作较为薄弱，能源浪费现象较为严重，所以加强空调的维护管理和技术改造，可以达到节能的目的。从空调的压焓图来看，只有运行在在最佳的工况和条件，才能发挥空调的最大制冷量，达到空调节能的目的。空调的节能，我们维护部门应该从运行成本、维护保养方面的角度进行考虑。
2．空调节能系统的研究概况
1）通过负荷控制,达到节能目的。①炎热季节新风负荷占到整个冷负荷的25-40%，减少新风负荷，降低新风能耗，选择最小必要新风量，也能达到目的。但是新风量的最小供应一方面国家已有标准，另外新风量不足将影响空气质量，危及人体健康。②优化建筑外围护结构的节能设计，采用保温隔热材料技术，降低空调负荷，实现建筑节能，但同时也导致建筑成本上升，推广受到一定的限制。
2）蓄能空调。通过冰蓄冷，避开白天的用电高峰，夜间将空调冷冻水制冷储存起来，白天不开动空调主机仅使用水系统循环。这种方法本身并不节能省电，而是优化了电网供电，对已经实行分时电价的地区，起到"省钱不节能"的作用，具地区性推广意义。
3）水源热泵。相对于空气和土壤而言，水是最为理想的空调用冷热源，水源热泵也因此具有环保、高效、节能等众多优点，但我国水源热泵技术研究还不是很成熟，与一些发达国家相比还存在一定的差距。同时，水源热泵尽管具有很多优点，但所受的地质、环境、政策等的限制也比较大，这就使得水源热泵在我国更广泛的应用受到了限制。
4）中央空调系统中单个耗能设备节能改造。①风机和水泵通用变频器调速节能，这是目前采用较多的技术。这种方法简便实用，节电效果明显，但水泵、风机等产品属系统辅机部分，占整个系统能耗约为40%，所以挖掘空间有限。②制冷主机，制冷机组的耗电量在空调系统中占有很大份额，节约这部分的耗能是整个空调系统经济运行的关键。目前一般都采用降低室内温度标准、提高冷水初温等措施实现制冷主机的节能。上面几种方法的不足之处是仅考虑了局部的节能，而没有从整个系统的全局去考虑。
5）动态负荷跟踪的节能控制系统以整个中央空调系统为一体，根据空调区负荷不断变化的状况，通过改变主机及循环系统内各参数运行变化情况，同步跟踪负荷的变化，以实现在满足负荷需求的前提下及时定量供给冷量，即做到“按需供应”，基本达到“不滞后、不多给、不少给”的目的。这种方法不但与恒流量的水泵和风机相比实现了辅机最大幅度的节能，而且优化了主机运行工况，可达到整个系统节能15-35%。　　
3．动态负荷跟踪的节能控制方案
传统的中央空调系统的调节方案是：采用恒流量模式或冷源侧恒流量但负荷侧变流量模式，系统所需负荷是按最大负荷、最恶劣的气象条件及最差的使用工作环境来设计，而实际运行时50％以上的时间，系统所需负荷都在50％以下，存在有极大的能量浪费。且当负荷Q在变化时，传统的系统运行参数根本不能做到同步调节，滞后的调节手段除通过主机被动地加载卸载外，几乎没有什么其他的控制手段。
本研究课题将摒弃以往的控制方案，以模型辨识、随动控制系统理论、智能控制系统理论为基础，与中央空调主机制冷技术与冷媒循环系统控制相结合，以变频技术为辅助手段，实现中央空调全系统的整体协调运行和综合性能优化。本研究是空调节能的新理念，代表了节能技术的新的发展趋势。动态负荷跟踪节能控制系统原理图见图1。
1)循环系统节能：以系统的角度，通过对末端负荷参数、中央空调主机、辅机的运行工况变化，采集温度、压力等多种变化参数，然后通过负荷随动计算，改变系统冷冻水流量，冷却水流量和冷却塔风机风量来适应空调负荷的变化，同时使主机运行工况始终处于优化的最佳工作点上。对冷冻水系统采用最佳输出能量控制。当环境温度、空调末端负荷发生变化时，各路冷冻水供回水温度、温差、压差和流量亦随之变化，流量计、压差传感器和温度传感器将检测到的这些参数送至智能控制器，控制器依据所采集的实时数据及系统的历史运行数据，实时计算出末端空调负荷所需的制冷量，以及各路冷冻水供回水温度、温差、压差和流量的最佳值，并以此调节各变频器输出频率，控制冷冻水泵的转速，改变其流量使冷冻水系统的供回水温度、温差、压差和流量运行在控制器给出的最优值。由于冷冻水系统采用了输出能量的动态控制，实现空调主机冷媒流量跟随末端负荷的需求供应，使空调系统在各种负荷情况下，都能既保证末端用户的舒适性，又最大限度地节省了系统的能量消耗。冷却水系统采用最佳热转换效率控制。冷却水及冷却塔风机系统采用最佳转换效率控制。当环境温度、空调末端负荷发生变化时，中央空调主机的负荷率将随之变化，主机冷凝器的最佳热转换温度也随之变化。智能控制器依据所采集的实时数据及系统的历史运行数据，计算出主机冷凝器的最佳热转换温度（拐点温度）及冷却水最佳出、入口温度，并以此调节冷却水泵和冷却塔风机变频器的输出频率，控制冷却水泵和冷却塔风机转速，动态调节冷却水的流量和冷却塔风机的风量，使冷却水的进、出口温度逼近智能控制器给出的最优值，从而保证中央空调主机随时处于最佳转换效率状态下运行。
由于冷却水系统采用最佳转换效率控制，保证了中央空调主机在满负荷和部份负荷的情况下，均处于最佳工作状态，始终保持最佳的能源利用率（即 COP 值），从而降低了空调主机的能量消耗，同时因冷却水泵和冷却塔风机经常在低于额定负荷下运行，也最大限度地节约了冷却水泵和冷却塔风机的能量消耗。
2)辅机节能：各种泵类（冷冻泵、冷水泵、风机等）的运行节能。采用带有空间矢量控制的变频调速方式，将定量泵改为变量泵。辅机节能不少于40％。
3)优化辅机运行模式:一般在满负荷时泵机需全速运行,没有节能空间,但采用冗余技术与变频技术相结合，定量泵与变量泵相配合，优化运行模式，可使辅机机组综合节能。
4)多参量非线性控制：本系统为多参量、时变、非线性系统，以计算机为控制手段，设计一套具有自寻优自适应的智能控制、功能完善的稳定安全的控制系统。
本中央空调动态负荷跟踪节能控制系统，与中央空调系统配套使用，可实现中央空调系统的高效节能，效果显著。经理论计算，与恒流量中央空调系统相比，全年平均节电率可达20%-30%。该项目技术含量高，是集暖通空调技术、制冷技术、智能控制理论和计算机控制技术为一体的中央空调高效节能系统。
4．系统特色
1）全闭环：将中央空调的主机、辅机、循环系统等作为整体构成节能控制系统，寻求一种最佳的控制规律，使中央空调主机、冷媒流量系统都随负荷Q的变化而变化，旨在满足空调区舒适性所需负荷Q前提下，实现整个系统最大程度的节能。2）运行更稳定、安全：优化了主机运行模式，可解决主机的启停问题，减少冲击电流，降低电网需求容量；采用软启停和低频运行水泵、风机，避免启停冲击电网和减轻设备机械磨损，延长设备使用寿命。
3）远程控制：通过远程通讯接口与计算机连接，实现远程控制，运行状态可视化。
4）系统适应性强：本节电系统可与新装中央空调系统或与旧装中央空调系统配套使用，不改变原系统的安装，系统接口简单，节电系统的加载与卸载切换方便，无冲击。本系统占地面积小，整个系统运行无需看护、低噪声、无异味；节能高、环保好；不产生有害物质，对环境没有不良影响。
5．展望
设备系统投入市场后，若每年有超过200套产品全部安装在建筑面积大于5万m2的商业建筑中央空调机房内，其节省电量相当于每年新建一座5万kW的发电厂，对夏天电网削峰用电也将起到一定的缓解作用，真正实现社会可持续协调发展。

英文
How Air Conditioners Work and energy conservation technology research
Abstract： An air conditioner is basically a refrigerator without the insulated box. It uses the evaporation of a refrigerant, like Freon, to provide cooling. The mechanics of the Freon evaporation cycle are the same in a refrigerator as in an air conditioner.
Keywords： water towers 、weather-resistant、 compressor、energy conservation
When the temperature outside begins to climb, many people seek the cool comfort of indoor air conditioning. Like water towers and power lines, air conditioners are one of those things that we see every day but seldom pay much attention to. Wouldn't it be nice to know how these indispensable machines work their magic? In this article, we will examine air conditioners -- from small to huge -- so you know more about what you're seeing!
The Many Faces of Cool
Air conditioners come in various sizes, cooling capacities and prices. One type that we see all the time is the window air conditioner.
Window air conditioners are an easy and economical way to cool a small area. Most people who live in suburban areas usually have one of these in their backyard:
If you live in an apartment complex, this is probably a familiar sight: Most businesses and office buildings have condensing units on their roofs, and as you fly into any airport you notice that warehouses and malls may have 10 or 20 condensing units hidden on their roofs:
And then if you go around back at many hospitals, universities and office complexes, you find large cooling towers that are connected to the air conditioning system:
Even though each of these machines has a pretty distinct look, they all work on the same principles. Let's take a closer look.
The Basic Idea
An air conditioner is basically a refrigerator without the insulated box. It uses the evaporation of a refrigerant, like Freon, to provide cooling. The mechanics of the Freon evaporation cycle are the same in a refrigerator as in an air conditioner. According to the Merriam-Webster Dictionary Online, the term Freon is generically "used for any of various conditioner. According to the Merriam-Webster Dictionary Online, the term Freon is generically "used for any of various nonflammable fluorocarbons used as refrigerants and as propellants for aerosols."
This is how the evaporation cycle in an air conditioner works (See How Refrigerators Work for complete details on this cycle):
1.The compressor compresses cool Freon gas, causing it to become hot, high-pressure Freon gas (red in the diagram above).
2.This hot gas runs through a set of coils so it can dissipate its heat, and it condenses into a liquid.
3.The Freon liquid runs through an expansion valve, and in the process it evaporates to become cold, low-pressure Freon gas (light blue in the diagram above).
4.This cold gas runs through a set of coils that allow the gas to absorb heat and cool down the air inside the building.
Mixed in with the Freon is a small amount of a light weight oil. This oil lubricates the compressor.
Window Units
A window air conditioner unit implements a complete air conditioner in a small space. The units are made small enough to fit into a standard window frame. You close the window down on the unit, plug the unit in and turn it on to get cool air. If you take the cover off of an unplugged window unit, you will find that it contains:
A compressor
An expansion valve
A hot coil (on the outside)
A chilled coil (on the inside)
A control unit
The fans blow air over the coils to improve their ability to dissipate heat (to the outside air) and cold (to the room being cooled).
BTU and EER
Most air conditioners have their capacity rated in British thermal units (BTU). Generally speaking, a BTU is the amount of heat required to raise the temperature of one pound (0.45 kg) of water 1 degree Fahrenheit (0.56 degrees Celsius). Specifically, 1 BTU equals 1,055 joules. In heating and cooling terms, 1 "ton" equals 12,000 BTU.
A typical window air conditioner might be rated at 10,000 BTU. For comparison, a typical 2,000-square-foot (185.8 m2) house might have a 5-ton (60,000-BTU) air conditioning system, implying that you might need perhaps 30 BTU per square foot. (Keep in mind that these are rough estimates. To size an air conditioner for your specific needs, contact an HVAC contractor.)
The energy efficiency rating (EER) of an air conditioner is its BTU rating over its wattage. For example, if a 10,000-BTU air conditioner consumes 1,200 watts, its EER is 8.3 (10,000 BTU/1,200 watts). Obviously, you would like the EER to be as high as possible, but normally a higher EER is accompanied by a higher price.
Is the higher EER is worth it?
Let's say that you have a choice between two 10,000-BTU units. One has an EER of 8.3 and consumes 1,200 watts, and the other has an EER of 10 and consumes 1,000 watts. Let's also say that the price difference is $100. To understand what the payback period is on the more expensive unit, you need to know:
1.Approximately how many hours per year you will be operating the unit
2.How much a kilowatt-hour (kWh) costs in your area
Let's say that you plan to use the air conditioner in the summer (four months a year) and it will be operating about six hours a day. Let's also imagine that the cost in your area is $0.10/kWh. The difference in energy consumption between the two units is 200 watts, which means that every five hours the less expensive unit will consume 1 additional kWh (and therefore $0.10 more) than the more expensive unit.
Assuming that there are 30 days in a month, you find that during the summer you are operating the air conditioner:
Since the more expensive unit costs $100 more that means that it will take about seven years for the more expensive unit to break even.
See this page for a great explanation of seasonal energy efficiency rating (SEER).
Split-system Units
A split-system air conditioner splits the hot side from the cold side of the system。
The cold side, consisting of the expansion valve and the cold coil, is generally placed into a furnace or some other air handler. The air handler blows air through ducts. The hot side known as the condensing unit, lives outside the building. The unit consists of a long, spiral coil shaped like a cylinder. Inside the coil is a fan, to blow air through the coil, along with a weather-resistant compressor and some control logic. This approach has evolved over the years because it is low-cost, and also because it normally results in reduced noise inside the house (at the expense of increased noise outside the house). Besides the fact that the hot and cold sides are split apart and the capacity is higher (making the coils and compressor larger), there is no difference between a split-system and a window air conditioner.
In warehouses, businesses, malls, large department stores, etc., the condensing unit normally lives on the roof and can be quite massive. Alternatively, there may be many smaller units on the roof, each attached inside to a small air handler that cools a specific zone in the building.
Let's take a look now at a chilled-water air conditioner.
Chilled-water System
In larger buildings and particularly in multi-story buildings, the split-system approach begins to run into problems. Either running the pipe between the condenser and the air handler exceeds distance limitations (runs that are too long start to cause lubrication difficulties in the compressor), or the amount of duct -work and the length of ducts become unmanageable. At this point, it is time to think about a chilled-water system.
In a chilled-water system, the entire air conditioner lives on the roof or behind the building. It cools water to between 40 and 45 F (4.4 and 7.2 C). This chilled water is then piped throughout the building and connected to air handlers as needed. There is no practical limit to the length of a chilled-water pipe if the system can be got well - insulated.
Whenever you walk behind a building and find a unit that has large quantities of water running through a plastic mesh, you will know you have found a cooling tower!
In many office complexes and college campuses, cooling towers and air conditioning equipment are centralized, and chilled water is routed to all of the buildings through miles of underground pipes.
Based on dynamic load track central air-conditioning system entire closed loop energy conservation technology research.
1. introductions
The energy conservation may say is the building character automatic control system starting point and the home to return to. It is well known, in the intelligent construction, HVAC (heating, ventilates and air conditioning) the system consumes to have to occupy the building consumption total energy enormous partial proportions, approximately about 50% ~60%. Specially cold: East the unit, the cooling tower, the circulating water pump and the air conditioning unit, the new atmosphere unit, all are consumes energy the big household. Therefore really has essential develops one effective air-conditioning system energy conservation method, especially uses is in improves in the existing building air-conditioning system automation the aspect. DDC (Directdigitalcontr01) the direct of numerical control, is a structure simple operation easy control device, it may borrow by the connection switches over the equipment to make the systems control along with the load change, like the air conditioning cold water circulatory system, the air conditioning box frequency conversion automatic amount of wind adjustment and the cooling tower radiation ventilator frequency conversion holds controls and so on, may let an air-conditioning system more effective revolution, like this, not only brings the very big economic efficiency for the estate management, moreover also may cause the system to move under a better operating mode, thus lengthens the equipment the service life as well as achieved provides goal of the comfortable air conditioning environment and the energy conservation.
The general building commonly used air-conditioning system has CAV, VAV, VWV and so on, respectively has differently holds controls the way, all may use DDC to control.
1 decides the amount of wind system (ConstantAirVolume, is called CAV).
Decides certainly the amount of wind system the amount of wind which blows out for the air conditioner certainly, provides coldly (is warm) the gas which the air conditioning region needs. When air conditioning region load variation, then changes the blast temperature to deal with in the room to shoulder, and achieves the maintenance indoor temperature to the comfortable area request. The commonly used central air-conditioning system is AHU (air conditioner) and the cooling water pipe system (the FCU system). These two generally decides the amount of wind (CAV) to supply the air conditioning area, in order to deal with in the room the partial loads change, decides the amount of wind system in AHU to change warm by the air conditioner blows of processes, controls in the general FCU system by cold water valve ON/OFF adjusts the blast temperature.
2 changes the amount of wind system (VAV)
Changes the amount of wind system (VarlableAirVolume, is called VAV) is the air conditioner (AHU or FCU) may move changes the amount of wind. The commonly used central air-conditioning system is AHU (air conditioner) and the cooling water pipe system FCU system. These two generally decides the amount of wind (CAV) to supply the air conditioning area, in order to deal with in the room the partial loads change, decides the amount of wind system in AHU to change warm by the air conditioner blows of processes, controls in the general FCU system by cold water valve ON/OFF adjusts the blast temperature. However these two has wasted the massive energys on the blast system. Because in long-term low load time the air feeder also carries out the entire amount of wind revolution to consume the electricity, this not only is not easy to maintain in the stable room humidity the condition, also wastes the massive blasts revolution energy. Changes the amount of wind system is aims at the blast system to consume the electricity shortcoming the energy conservation countermeasure. Changes the amount of wind system to be possible to divide into two kinds: One kind is in the AHU wind tube system air conditioning adaptable amount of wind system (AHU □the VAV system); One kind is in the FCU system room wind adaptable amount of wind system (the FCU-VAV system). The AHU-VAV system will be blows of in the entire wind tube system the temperature to be fixed, but adjusts the air feeder to deliver the amount of wind the way to deal with in the room the air conditioning load change. The FCU-VAV system is fixed cold water supplyment , but FCU installs in the room does not have the section to change the power controller to change delivers the amount of wind, that is changes FCU the heat change rate to adjust in the room the load variation. These two ways penetration amount of wind adjustment reduces the air feeder the power consumption, simultaneously also may increase the heat source machine the operating efficiency to save the heat source to consume the electricity, therefore may simultaneously obtains the energy conservation effect in the blast and the heat source two aspects.
3 changes the current capacity system (VWV)
So-called changes the current capacity system (VariableWaterVolume, is called VWV), is enhances the heat source machine by the certain water temperature supply air conditioner the efficiency, but changes by the special water pump delivers the water volume, while convenient achieves saves the effect which the water pump uses electricity. Changes the water volume system to depend on the water pump to the water pump system energy conservation efficiency the control mode and the VWV use proportion but different, whether there is the general VWV control mode section speed change (SP) and the bidirectional valve control mode. Above three kind of air-conditioning system is the present building air conditioning most often the system which designs. The central air conditioning control also is the pipeline, the fitting, the valve body or the valve centralism hypothesis control fluid provides the air conditioning. Therefore effectively combines the central air conditioning control namely to be able the active control to consume energy, the design conforms with the energy conservation the air-conditioning system.
In recent years, the our country majority of areas, in particular southeast the coastal area summer the air conditioning energy consumption suddenly was rising, the air conditioning uses electricity the tendency which increases sharply to cause the electrical network power supply to be intense. Statistics have indicated, our country every year the burning hot season air conditioning consumed the electricity to occupy 1/3 in recent years which the entire society uses electricity, the massive electrical energies swallow by the industry and the civil construction air conditioning, in particular large-scale construction central air-conditioning system, like each kind of commercial construction (office, market, hospital, hotel and so on) central air conditioning because its space big, person current capacity many, operation time long, management complex characteristic, causes the movement energy consumption to be quite high, the commercial construction air conditioning energy consumption nearly occupies its total energy consumption 50%. The central air conditioning design capacity is according to the biggest load computation, but in a major part building year only has several dozens days time central air conditioning to be at the biggest load condition. The central air conditioning cold load throughout is in during the dynamic change, like every day sooner or later, each season in turn, every year samsara, the environment and the humanities condition, real-time will be affecting the central air conditioning cold load. General, the cold load undulates in 5 ~ 60% scope, the majority building every year at least 70% is in this kind of situation. But the majority central air conditioning actually opening machine capacity far is smaller than the installed capacity, if take the most greatly cold load as the maximum work rate actuation, creates between the actual need cold load and the maximum work rate output contradiction, actually creates the huge energy waste, the national economy and the society develops for brings the very tremendous influence. This has brought the stern topic for the central air conditioning energy conservation control, also gives the general energy conservation control domain the worker brought enormously has displayed the talent the space.
The power load gap increases, the electric power supply tense aspect with difficulty obtains in recent years relaxes. Therefore, energy conservation in particular electricity saving, not only has the significant social significance moreover to have the urgent practical significance. Positively studies the development promotion green environmental protection new air conditioning technology and the equipment, the suppression air conditioning energy consumption increases, has become the building warmly to pass air conditioning domain urgent and the popular research topic. The dependence technology innovation, the system innovation, the energy conservation falls consumes, enhances the energy use efficiency, guaranteed are least in the "energy consumption, in the environmental pollution smallest" foundation, realizes the "energy conservation first, structure many Yuan, environment friendly" energy developmental strategy.
In our telecommunication production, air conditioning energy conservation supervisory work weaker, the energy waste phenomenon is serious, therefore strengthens air conditioning the maintenance management and the technological transformations, may achieve the energy conservation the goal.
Looked from the air conditioning pressure enthalpy chart that, only has the movement in the best operating mode and the condition, can display air conditioning the biggest refrigeration quantity, achieves the air conditioning energy conservation the goal. If the inflation valve oil stops up seriously, carries on the clean using the absolute ethyl alcohol, again severely newly installs; Loses the adjustment function the expansion valve to be supposed to replace. The air conditioning energy conservation, our maintenance department should from the movement cost, the maintenance maintenance aspect angle carry on the consideration.
2. air conditioning energy conservation system research survey
1) through the load control, achieves the energy conservation goal. (a) The burning hot season new atmosphere load occupies the entire cold load 25-40%, reduces the new atmosphere load, reduces the new atmosphere energy consumption, the choice smallest essential new amount of wind, also can achieve the goal. But the new amount of wind smallest supply on the one hand the country had the standard, moreover the new amount of wind insufficient will affect the air quality, will endanger the human body health. (b) Outside the optimized construction the surrounding protection structure energy conservation design, uses the heat preservation thermal insulation material technology, reduces the air conditioning load, the realization construction energy conservation, but simultaneously also causes the building cost rise, the promotion to receive the certain limit.
2) gathers can the air conditioning. Gathers coldly through the ice, avoids the daytime to use electricity the peak, at night stores up the air conditioning freezing water refrigeration, daytime does not start the air conditioning main engine only to use the aqueous system to circulate. This method itself certainly does not conserve energy the province electricity, but optimized the electrical network power supply, to already implemented the time sharing electrovalence the area, played "to economize does not conserve energy" the role, had the area promotion significance.
3) water source heat pump. Is opposite says to the air and the soil, the water is the most ideal spatial transfer cold heat source, the water source heat pump also therefore has the environmental protection, is highly effective, the energy conservation and so on the multitudinous merit, but our country water source heat pump engineering research is not very mature, compares with some developed countries also has the certain disparity. At the same time, the water source heat pump although has very many merits, but receives the geology, the environment, the policy and so on the limit quite is also big, this caused the water source heat pump to be restricted in an our country more widespread application.
4) in the central air-conditioning system individually consumes energy the equipment energy conservation transformation. (a) Air blower and water pump general frequency changer velocity modulation energy conservation, this is at present uses more technologies. This method simple practical, electricity saving effect obvious, but product and so on water pump, air blower is the system auxiliary engine partially, occupies the overall system energy consumption approximately is 40%, therefore the excavation space is limited. (b) The refrigeration main engine, the refrigeration unit's power consumption holds the very big share in the air-conditioning system, saves this part of consuming energy is the entire air-conditioning system economy movement key. At present generally all uses reduces the indoor temperature standard, enhances the cold water temperature and so on the measure realization refrigeration main engine energy conservation.
Above several methods deficiency has only considered the partial energy conservation, but had not considered from the overall system overall situation.
5) the dynamic load track energy conservation control system take the entire central air-conditioning system as a body, unceasingly changes the condition according to the air conditioning area load, through changes in the main engine and the circulatory system various parameters movement change situation, the lock following load change, realizes in meets the load need under the premise the prompt quota supplies cold quantity, namely achieves "according to must supply", basically achieved "does not lag, are not many for, many gives" the goal. This method not only compared with the permanent current capacity water pump gentle breeze machine has realized the auxiliary engine largest scale energy conservation, moreover optimized the main engine movement operating mode, might achieve the overall system conserved energy 15-35%. This is this topic research key point.
3. dynamic loads tracks energy conservation control plan
The traditional central air-conditioning system adjustment plan is: Uses the permanent current capacity pattern or the heat sink side permanent current capacity but the load side changes the current capacity pattern, the system must shoulder is according to the biggest load, the worst meteorological condition and the worst use working conditions designs, when actual moves 50% above time, the system must shoulder all below 50%, the existence has the enormous energy dissipation. Also when shoulders Q when the change, the traditional system movement parameter simply cannot achieve the synchronized adjustment, the lag adjustment method besides passively increase the unloading through the main engine, nearly no other controls method.
This research topic will abandon the former control plan, will recognize, the servo-control system theory, the intelligence control system theory take the model as the foundation, will unify with the central air conditioning main engine refrigeration technology and the cold intermediary circulatory system control, take the frequency conversion technology as the assistance method, the realization central air conditioning entire system whole coordination movement and the overall performance optimization. This research is the air conditioning energy conservation new idea, has represented the energy conservation technology recent development tendency.
1) circulatory system energy conservation: By the system angle, through to the terminal load parameter, the central air conditioning main engine, the auxiliary engine movement operating mode change, the gathering temperature, the pressure and so on the many kinds of coefficient of variation, then through the load move computation, the change system freezing water current capacity, the cooling water current capacity and the cooling tower air blower amount of wind adapts the air conditioning load change, simultaneously causes the main engine movement operating mode throughout to be in optimized in the best operating point. Generally when full load pumping machine needs the full speed movement, has not conserved energy the space, but uses the redundant technology and the frequency conversion technology unifies, the proportioning pump and the variable displacement pump coordinate,it is the truths.To freezes the aqueous system to use the best output energy control. When the ambient temperature, the air conditioning terminal load changes, Optimized the main engine movement pattern each group freezing water for the backwater temperature, the temperature difference, the differential pressure and the current capacity also along with it change, these parameters which the flowmeter, the differential-pressure pickup and the temperature sensor examines delivers to the intelligent controller, the real-time data and the system historyperformance data which the controller basis gathers, the real-time idea figures out the refrigeration quantity which the terminal air conditioning load needs, as well as each group freezing water for the backwater temperature, the temperature difference, the differential pressure and the current capacity best value, and to this adjusts various frequency changers output frequency, the control freezes the water pump the rotational speed, Changes its current capacity to cause the freezing aqueous system for the backwater temperature, the temperature difference, the differential pressure and the current capacity movement the optimum value which produces in the controller.Because the freezing aqueous system has used the output energy dynamic control, the realization air conditioning host frozen intermediary current capacity follows the terminal load the demand supply, causes the air-conditioning system in each kind of load situation, all can both guarantee terminal user's comfortableness, and maximum limit has saved the system energy consumption.The cooling water system uses the best hot transfer efficiency control. The cooling water and the cooling tower air blower system uses the best transfer efficiency control. When the ambient temperature, the air conditioning terminal load changes, central air conditioning main engine load factor along with it change, main engine condenser best hot transformation temperature also along with it change. The intelligent controller basis gathers the real-time data and the system history performance data, calculates the main engine condenser the best hot transformation temperature (inflection point temperature) and the cooling water is best, the inlet temperature, and by this adjustment cooling water pump and the cooling tower air blower frequency changer output frequency, the control cooling water pump and the cooling tower air blower rotational speed, the dynamic adjustment cooling water current capacity and the cooling tower air blower amount of wind, causes the cooling water to enter, the outlet temperature approaches the optimum value which the intelligent controller produces, thus guaranteed the central air conditioning main engine is at under the best transfer efficiency condition to move as necessary.
Because the cooling water system uses the best transfer efficiency control, had guaranteed the central air conditioning main engine in the full load and in the partial load situation, is at the best active status, throughout maintains the best energy use factor (namely the COP value), thus reduced the air conditioning main engine energy consumption, simultaneously because the cooling water pump and the cooling tower air blower frequently in are lower than under the fixed load to move, also maximum limit saved the cooling water pump and the cooling tower air blower energy consumption.
2) auxiliary engine energy conservation: Each kind pumps the kind (freezing to pump, cold water pump, air blower and so on) the movement energy conservation. Uses has the space vector control the frequency conversion velocity modulation way, changes the proportioning pump the variable displacement pump. Auxiliary engine energy conservation many to 40%
3) optimizes the auxiliary engine movement pattern: Generally when full load pumping machine needs the full speed movement, has not conserved energy the space, but uses the redundant technology and the frequency conversion technology unifies, the proportioning pump and the variable displacement pump coordinate, the optimized movement pattern, may cause the auxiliary engine unit to synthesize the energy conservation.
4) multi- parameters non-linearity control: This system for multi- parameters, when changes, the nonlinear system, take the computer as the control method, designs a set to have from seeks the stable security control system which the superior auto-adapted intelligent control, the function consummates
This central air conditioning dynamic load track energy conservation control system, with the central air-conditioning system necessary use, may realize the central air-conditioning system highly effective energy conservation, the effect is remarkable. After the theoretical calculation, compares with the permanent current capacity central air-conditioning system, whole year the average electricity saving rate may reach 20%-30%. This project technology content is high, is the collection warmly passes the air conditioning technology, the refrigeration technology, the intelligent control theory and the computer control technology is a body central air conditioning highly effective energy conservation system.
4. systems characteristics
1) entire closed loop: The central air conditioning main engine, the auxiliary engine, the circulatory system and so on took the whole constitution energy conservation control system, seeks one kind of best control rule, causes the central air conditioning main engine, the cold intermediary current capacity system all along with to shoulder Q the change to change, is for the purpose of satisfying the air conditioning area comfortableness to have to shoulder under the Q premise, realization overall system greatest degree energy conservation.
2) moves stably, safe: Optimized the main engine movement pattern, may solve the main engine to open stops the question, reduces the surge current, reduces the electrical network demand capacity; Uses softly opens stops with the low frequency movement water pump, the air blower, avoids opening stops attacks the electrical network and reduces the equipment machinery to wear, lengthens the useful life of equipment.
3) long-distance control: Through long-distance communication connection and computer connection, realization long-distance control, running status visible.
4) system adaptability strong: This electricity saving system may with the new clothing central air-conditioning system or with the old attire central air-conditioning system necessary use, does not change the original system the installment, the system connection is simple, the electricity saving system increase and the unloading cuts conveniently, does not have the impact. This system area is small, the overall system movement does not need to nurse, the low noise, not to have the unusual smell; Conserves energy, the environmental protection high is good; Does not produce the deleterious substance, not good has not affected to the environment.
5） forecasts equipment system invests the market, if every year has will surpass 200 sets of products completely to install is bigger than 50,000 m2 in the floor space in the commercial construction central air conditioning engine room, it saves the electric quantity to be equal to every year newly built 50,000 kW power plant, descrease the peak will use electricity to the summer electrical network also plays certainly alleviates the role, truly will realize the society sustainable coordinated development.

附录3 开题报告
X X 大 学
本科毕业设计（论文）开题报告







课题名称：上海某商贸中心空调系统设计
课题性质：工程设计
课题来源：虚拟
学院（系）：建工学院
专 业：建筑环境与设备工程
年　　级：04级
学生姓名：XXX
指导教师：XXX

2008年4月1日

一、综述本课题国内外研究动态，选题的依据和意义
1.国内中央空调研究现状
空调技术是伴随着现代文明社会的进步而发展起来的。空调技术过去仅为精密仪器、电子技术、纺织车间等工业生产需要服务，民用建筑中，除少数重要纪念堂及公共活动场所装有空调外，其他场所甚为鲜见。自从改革开放以来，我国国民经济发展迅速，人民生活水平不断提高，空调技术的应用越来越广泛，在旅馆建筑、商业建筑、办公室、影剧院、体育馆、综合性高层建筑、医院、计算机房等民用和公共建筑中都竟相使用。空调的迅速普及，为空调工程设计者提供了众多的设计机遇；为空调设备的设计制造者提供了广阔的市场。
中央空调在中国已有20多年的应用时间，然而真正引起国内企业关注还是近几年。目前国内市场中央空调领域竞争已经进入白热化阶段，随着价格战连绵不断，在家用空调领域几乎已经无利可图的企业纷纷开始在中央空调领域寻找新的发展空间和利润增长点。
与家用空调行业相比，中央空调仍保持较高利润空调，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，国内一些品牌也纷纷进入这个领域。
在中央空调发展趋势中，健康、环保、节能也将是永远的主题。中国中央空调市场虽然还处于发展初期，但是不少企业已经在上述方面做了诸多尝试，以下是在市场上应用的几种不同类型中央空调。
（1）燃气空调 从1992年由远大开发出中国第一台“溴化锂吸收式冷温水机”到现在，燃气空调在我国已得到一定范围应用，在广东、福建的各工程项目和“西气东输”等大型供气项目完成之后，我国燃气空调将可能迎来爆炸式增长。这是因为燃气空调相对于电空调有4大优点：一是环保、舒适、经济、稳定耐用，可有效平衡城市能源结构，缓解城市夏季供电紧张、燃气使用量过低的矛盾。
目前全国中央空调年销售额大约50多亿元，其中生产燃气空调的内外资企业有30多家，去年销售额约10亿元，其中三四家大型企业占85%左右的市场份额。随着天然气普及和和环保意识提高，燃气空调有望成为中国最主要的制冷产品。未来我国能源结构调整，将为燃气空调的发展带来更好的发展空间。
（2）冰蓄冷中央空调 冰蓄冷中央空调是由冰提供冷源的中央空调系统，相对于常规中央空调增加一个蓄冰装置。冰蓄冷中央空调可以减缓用电高峰紧张，而且比常规空调系统每年节约运行费用10％－30％。
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9－10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。
2.国外中央空调研究现状
（1）美国中央空调发展现状 美国是世界第一经济大国，人民生活水准较高，对居住的舒适性要求也较高，这些都促进了该国中央空调的普及使用。美国的中央空调的型式以风管式系统为主，其具体形式多种多样。风管式单元空调系统和风管式空调箱系统在美国的应用都很广泛，此外，集成了燃气炉的家用小型中央空调系统在美国的应用也非常普遍。
（2）日本中央空调发展现状 与美国以风管式系统为主的特点不同，日本的家用空调走的是一条"氟系统"为主的发展道路，从窗式空调器到定速分体式空调器，再到变频分体式空调器。同样，日本的家用小型中央空调也以冷剂式空调即VRV系统为主。此外，在日本，对于比较高档的别墅住宅，也有采用风管式系统的，风管式单元空调系统和风管式空调箱系统都有应用。
3.选题依据
在人民生活水平不断提高的同时，人们购买能力也与日俱增，随之而来的是各种大型商贸中心在中华大地上的拔地而起。商业建筑是一个人员众多的公共场所，温度、湿度、清洁度和新鲜空气量等，对顾客和商场职工等影响很大。售货员长时间在卫生标推不高的环境中工作，会影响健康和工作效率，顾客虽然在商场中只是短暂地停留，但污浊含尘的空气容易传播某些疾病。
近年来，在同一城市相同地段的一些商贸中心，凡设置有良好通风空调系统的，其年经营额要比不设通风空调系统的同类规模商贸中心大得多。而且商贸中心职工的工作环境得到了较好的改善，工作效率得到了提高、病休人员减少、出勤率增高。由此选择商贸中心作为毕业设计的课题。
4.选题意义
商业建筑的空气环境越来越被商业部门重视，安装有空气调节系统的商场深受广大群众的欢迎。人们对空调技术的广泛应用也提出了挑战，不仅要在能源利用、能量的节约和回收、能量转换和传递设备性能的改进、系统的技术经济分析和优化及计算机控制等方面继续研究和开发，而且要进一步研究如何防止空调本身产生的污染，创造有利于健康的适合人类工作和生活的内部空间环境。因此，让商贸中心拥有一个节能、舒适、健康的空调系统就显得格外重要。
二、研究的基本内容，拟解决的主要问题
1.根据给定建筑，完成如下内容：
①确定空调方案；
②计算冷、热、湿负荷，设计冬、夏空调过程；
③制冷、空气处理设备选择计算；
④确定送风形式，进行气流组织计算；
⑤制冷机房、空调机房设计，完成风、水系统水力计算；
⑥绘图包括设计说明、材料表、系统图（风、水系统）、平面图（首层平面、顶层平面、标准层平面、制冷机房平面图）及大样图；
2.拟解决如下问题：
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冬、夏空调过程；
④能够正确选择制冷及空气处理设备；
⑤能够科学合理地进行制冷机房、空调机房设计；
⑥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
首先要收集资料，针对给定建筑确定空调方案，了解类似工程运行情况，并熟悉规范、图纸。计算冷、热、湿负荷，设计冬、夏空调过程并选择制冷、空气处理设备。确定送风形式，进行气流组织计算。其次，设计制冷机房和空调机房，并完成风、水系统水力计算。最后，整理资料编制设计说明书。
①：各层各房间的冷负荷计算。
②：整体空调方案:采用风机盘管加新风系统，可减少机房面积，降低建筑空间。易于选择安装，便于各个房间空调的调节控制。但与全空气系统相比有以下不足：有噪音、系统部件较多不便于维修，冷冻水的泄漏易损坏设备和商品等。春、秋过渡季节不开空调时可用全新风来调节室内空气的流通。
③：制冷机组及换热器的选择。
④：泵与风机的选型以及水系统、风系统布置方案确定。
⑤：各层风管、水管的布置图、总系统图、施工图等图纸的绘制。
⑥：对整体空调系统设计的审查、修整，确定所用方案的科学性。
四、研究工作进度
（1）1～4周　总体方案设计；
（2）5～8周　计算冷热及湿负荷 ；
（3）9-12周　绘图 ；
（4）13～16周　结合设计计算及绘图内容，审核修改，最终定稿；
（5）17～18周　打印说明书，图纸，准备毕业答辩，答辩。
五、主要参考文献
1．《实用供热空调设计手册》陆耀庆主编 中国建筑工业出版社 1993年
2．《空气调节》赵荣义等编，中国建筑工业出版社，1994年
3．《采暖通风与空气调节设计规范》 （GB50019-2003）
4．《中央空调》何耀东 何青主编，冶金工业出版社，1998年
5．《空气调节设计手册》（第二版）电子部十院主编 中国建筑工业出版社
6．《通风与空调工程施工质量验收规范》（GB50243-2002）
8．《高层民用建筑空调设计》潘云钢编著，中国建筑工业出版社 1999年
9．《暖通空调制图标准》

附录4 文献综述



X X 大 学
本科毕业设计（论文）文献综述




课题名称：上海某商贸中心空调系统设计
课题性质：工程设计
课题来源：虚拟
学院（系）：建工学院
专 业：建筑环境与设备工程
年　　级：04级
学生姓名：XXX
指导教师：XXX

2008年4月1日

一、课题国内外现状
我国空调业从第一台窗式空调器诞生以后，发展缓慢。到80年代初，大量地引进技术和生产线以后，才开始了较快速度的发展，同时在一些高等院校和有实力的生产厂家陆续成立了相应的研究机构。其研究方向主要集中在空调制冷系统及部件的优化设计、制冷系统特性与仿真、工质替代和人工环境特性等应用基础研究方面，取得了诸多的科研成果。但对于实现环境的舒适性调节和空调系统的智能控制方面的研究才刚刚起步，有待于进一步深入和发展。
1 单元空调系统的研究现状
　　变频技术、微电脑和电子膨胀阀在空调器上的应用为空调器的智能控制创造了最基本的条件。我国从1991年开始研究制冷空调设备的变频能量调节技术，对电子膨胀阀的调节特性及其应用领域进行了系统研究。大部分研究工作都集中在单相压缩机变频调速技术和室内环境的舒适度控制方面。1995年以后，日本向中国开放了变频压缩机市场，国内部分企业开始引进日本技术和设备，生产变频空调器。之后，对变频空调器的实验和仿真成为了国内的研究热点，各科研机构和空调器生产企业进行了相应的理论和实验研究工作。海信和清华大学合作，于1998年成功地开发出变频空调器，现已投入批量生产，所开发出的变频空调器，压缩机和室内机风扇电机分别采用了交流和直流变频技术，采用了不间断制热的热气旁通除霜方式，空调器的各项性能指标达到或超过国际同类产品水平。目前国内很多公司都推出了变频空调产品。
　　自20世纪60年代开始的计算机仿真模型在房间空调器系统中得到应用以来，有关房间空调器系统及部件的仿真模拟得到了越来越深入的研究。房间空调器模拟的目的之一是对现有的房间空调器系统的性能进行校核，其次是通过改变系统或部件的结构实现系统的最优化设计，同时为控制系统提供被控软件。仿真模拟的最终目的是期望最大限度地代替实验。清华、上海交通、西安交通等单位先后推出了窗式空调、分体空调以及变频空调的仿真与优化设计软件，对变频空调系统进行研究，并通过仿真的方法研究对采用电子膨胀阀与毛细管作为节流装置的系统进行了研究与优化设计，取得了很好的效果。
2 MVRV空调系统的研究现状
　　国内对MVRV空调系统的研究才刚刚起步，主要是在进行家用一拖二和一拖三空调器的研制工作，对于更大型的系统还处于探索阶段。
　　国内的海尔和美的两家公司也通过引进日本的VRV技术分别推出了MRV和MDV多元变容量空调系统。
　　国内清华、同济、上海交大等一些科研机构和企业的科研团体，也都对多元变容量空调系统开展了一系列的研究工作，主要集中在系统性能与控制策略上，如清华提出了自治协调控制法、叠加循环控制法和独立解耦控制法等控制策略和算法，并在其自行搭建的一拖六实验台上得到了良好的验证。
二、研究主要成果
1 在单室内机的房间空调器方面
变频技术、微电脑和电子膨胀阀在空调器上的应用为空调器的智能控制创造了最基本的条件。我国自90年代初开始研究空调器的智能控制，现已研制出多种形式的变频空调器或智能空调器，对推进我国空调业的进步作出了贡献。西安交大朱瑞琪于1991年开始研究制冷空调设备的变频能量调节技术。李家朋针对我国房间空调器普遍采用单相压缩机的现状，探索开发出两相变频器，并应用电子膨胀阀进行变流量控制，利用16位微机并引进模糊概念提高空调器的控制功能，为变频空调器国产化作出了大胆的探索。李家朋在空调器舒适性和节能运行的控制中，提出了用表征房间热负荷大小的“热容C”和表征房间漏热程度的“热阻R”进行模糊辩识的方法。研究表明，用此方法研制的模糊控制空调器会按季节、气温、漏热情况等条件，自动地选择合适的工作模式，保证了空调环境的舒适度和制冷系统的节能要求。
上海交大陈康等于1993年也开发出了两相变频器，并研制了变频空调器。针对空调器与被控对象无法用确切的数学模型描述的现实，采用了二维模糊控制模型，确定了人机系统中的模糊变量隶属函数，实现了室温的舒适性控制。
清华大学张良杰等在1993年初组织了专门的开发小组，开展对模糊变频空调控制器的研制。他们研制出了活动量传感器和着衣量预测器；采用了人工神经网络信息处理技术来预测表征人体舒适度的平均预测表决PMV值，并利用模糊控制技术将PMV有效地控制在人体满意值范围内；采用了特定的适用于电容运转式异步电机的变频技术；研制出带液晶显示器的多用途空调控制器。在国内首次将人工神经网络技术和模糊控制技术结合起来，在我国空调器的智能控制技术上迈出了实质性的一步。
上述研究工作都集中在单相压缩机变频技术和室内环境的舒适度控制方面。西安交大赵原等人开辟了另一条道路，针对我国消费水平低的现实，采用普通空调压缩机，研究开发出由电磁阀控制的多路毛细管节流装置代替价格昂贵的电子膨胀阀进行工质流量调节的窗式空调器。他们对多路毛细管组合节流空调器建立了模糊控制模型，对多路毛细管的通断给出了模糊控制规则，研制出二维室温模糊控制器。研究表明，多路毛细管组合节流的模糊控制空调器在室温控制和快速制冷方面大大优于ON-OFF控制的空调器，提高了房间的舒适性。
2 在多室内机的房间空调器（一机多挂系统）方面
由于多室内机空调器的节能和舒适性控制，涉及到必须对系统中的工质循环量和进入各室内机的工质流量加以严格精确地控制问题，它不仅与系统的控制有关，同时也与系统的设计有着密切的关系。在这方面，目前国内主要是在研制一拖二和一拖三空调器，根据其结构形式和运转特点可分为如下四种方式。
[1]一台定速压缩机对应一台室内机的多制冷系统。这种机型在控制上难度最小，但结构复杂、体积大、成本高，不能体现一机多挂系统的价格优势和节能优势。
[2]单台定速压缩机多台室内机间歇供冷（热）系统。由于制冷工质按时间交替分配给各室内机，所以根本不能满足室内环境的舒适性要求。
[3]单台定速压缩机多台室内机同时供冷（热）系统。这种系统采用定速压缩机，降低了空调器成本，并能减少压缩机的启停次数，较好地实现房间的舒适性控制。但并不能从本质上解决压缩机的起停损失和对电网的冲击，不能提高空调器的能效比和季节性能比。
[4]单台变频压缩机多台室内机同时供冷（热）系统。通过采用电子膨胀阀调节进入各室内机的工质流量，使之满足各室内的冷（热）负荷要求，改变压缩机的运转频率调节制冷系统所需要的工质循环量，并采用软硬件相结合的方式调节室内外风扇转速、四通阀、室内机的风向调节板等可控部件，实现室内环境的高舒适性和系统的节能控制。
对上述前两种系统，从价格、舒适性、节能性上考虑，没有必要推广和实施，所以国内都集中在后两种系统的研制开发上。 国内还有一些科研机构和企业的科研团体，也都开展了智能空调器的研制工作，其核心内容都集中在对单相压缩机变屏调速控制器和智能型室温控制器的研究，其研究成果还未见公开发表。智能型空调器是一个综合技术的聚合体，开发难度较大，现在的样机或产品在控制模式上、控制系统的稳定性和鲁棒性方面相比国际先进技术还存在很大的差距，有待于进一步的研究和提高。
三、发展趋势
现代化多功能商品楼的空调设计除传统的空调方式外，近年来又出现了一些新的空调方式，有新有老，新老结合是多功能楼空调设计的最大特点。
（1）风机盘管加新风是最常用的空调方式。这种方式目前国内设计中最为常用，在70—80 代，国内有70%—80%的办公楼就是这种方式。
（2）空调机组的低风速全空气空调方式重新得到重用。国外有40%左右的多功能楼采用了全空气方式，这是因为多功能楼周边负荷比较稳定，而大量OA机器的采用又需要严格防止凝水和渗漏水，水配管最好不通过业务空间。所以大量采用。
（3）热泵空调大展风采。由于城市环境的要求，不允许设置锅炉房，在没有区域集中供热供冷（DHC）的条件下，尤其是带有商场、旅馆及办公室的多功能楼建筑，采用热泵机组收集余热就是最佳的空调方式。
（4） 末端可调变风量空调方式。近年来国外提出了末端可调变风量系统的概念（TRAV），用先进的电脑软件，根据末端装置实际风量变化直接控制送风机，并保持风道的压力平衡，适合办公楼内部区负荷变化，以及各人自主调节风量的使用条件。
（5） 香味空调和森林浴空调方式。香味空调有三种方式：1）是在全空气系统的送风道内用香味发生机间歇脉冲式地喷入香水；2）是在室内单独设置香味发生机，用壁挂式等几中方式；3）是通过自然蒸发向室内散发香味。
四、存在问题
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。
商业建筑的一个流动人口众多的公共场所，室内空气的温湿度、洁净度和新鲜空气量等，多顾客和商场职工的身体健康影响很大。因此，商业建筑的空气环境越来越被商业部门所重视。我国卫生防疫部门对商业建筑提出了卫生要求，对较大的重点商场还进行过监测，对一些已建的大中商场要求进行改造，增设通风设施或加建空气调节装置。新建的大中商业建筑纷纷安装了空调系统，以提高商场的档次，吸引更多的顾客。各大城市中频频展开的“商战”更加速了空调系统 在商业建筑中的普及。
商业建筑不断的增多，以及人们对室内空气的温湿度、洁净度和空气品质问题越来越重视。由于能源的紧缺，节能问题越来越引起人们的重视。因此迫切需要为商业建筑物安装配置节能、健康、舒适的中央空调系统来满足人们对高生活水平的追求。
五、主要参考文献
1．《实用供热空调设计手册》陆耀庆主编 中国建筑工业出版社 1993年
2．《空气调节》赵荣义等编，中国建筑工业出版社，1994年
3．《采暖通风与空气调节设计规范》 （GB50019-2003）
4．《中央空调》何耀东 何青主编，冶金工业出版社，1998年
5．《空气调节设计手册》（第二版）电子部十院主编 中国建筑工业出版社
6．《通风与空调工程施工质量验收规范》（GB50243-2002）
8．《高层民用建筑空调设计》潘云钢编著，中国建筑工业出版社 1999年
9．《暖通空调制图标准