毕业论文范文——电力研究院科研楼暖通空调设计

西南交通大学本科毕业设计(论文) 第74页摘 要 电力研究院科研楼位于济南市，具有办公、实验等建筑，包括办公、实验及地下车库等功能，本工程总用地面积4140.0，建筑高度32m,建筑层数10层，其中地上9层，地下1层。本次设计是为电力研究院科研楼空调通风提供详尽方案与设计，以满足办公建筑对室内环境的要求，主要针对该办公建筑冬、夏季的空调和地下车库通风进行设计。设计主要内容有：空调系统基本方案的确定；空调房间的冷热负荷估算和精算；冷热源机组的选择确定；空气处理过程的计算和末端设备的选型；房间室内气流组织的设计和计算；空调风、水系统的设计和水力计算；地下一层车库的通风和防排烟设计和计算；管道保温、消声减震等内容。 本设计首先对建筑负荷进行了计算，通过经济性和技术性比较选择了水冷机组和锅炉作为冷热源。根据办公建筑的实际用途，由于人员工作时间的不集中，人员密度的差别以至负荷的波动性和不确定性，所以在选择空调系统时，更注意合理的匹配适合办公建筑的方式。一层大会议室采用全空气系统并采取一次回风的机器露点送风的方式，空气品质好，除湿能力较强，并且在过渡季节可也实现全新风运行，最大程度上利用自然界的能量，节省能源。电力研究院科研楼主要是实验室，为了满足人员的舒适以及节能，采用风机盘管加独立新风系统。此方式中，新风不承担室内负荷，针对房间风量不同选择不同型号的风口，每个房间独立控制，满足实际需要。在第三章中对建筑负荷进行了计算，得出了比较精确的负荷数据，这样对于整个工程起到了支撑作用。水系统方面，按照设计计算需求分别设置两台冷水机组和两台锅炉，机房设置在地下一层，采用双管制提供冷热水给每层两个分区。本文对空调系统的消声减振及保温也做了一定的讨论。对于地下车库，采用了机械送排风的方式，排风管与排烟管共用，通过电动防火阀进行排烟和排风状态的切换。关键词：空气调节 全空气系统 空气水风机盘管系统 机械排风AbstractThe electric power research institute is located in Jinan, including office, laboratory and underground garage, the net area of construction 4140.0, a total of ten floors, of which nine floors on the ground and one floor underground. The design is to provide detailed program for the electric power research institute air-conditioning ventilation,to meet the requirements of office buildings on the indoor environment, mainly for the office buildings in winter and summer air conditioning and ventilation design underground garage.The design includes: the basic scheme for the air conditioning system; the estimates and actuarial of heating an cooling load for air-conditioned room; the selection of the hot and cold source unit; the process of calculation of indoor airflow; the design and hydraulic calculation for air and water system and the ventilation and smoke control design of underground second layer garage; pipe insulation, noise reduction, shock absorption and so on.Firstly this design calculate the building load and chooses water-cooling chiller and boiler as the heat and cold source through economic and technical comparison. According to the actual use of office buildings, the working time is not uniform and the density of staff is different, leading to the variability and uncertainty of the load. So, in the choice of air conditioning system, more attentions should be paid to the reasonable, suitable matching for the feature of office building. The first floor of meeting building adopts the full air system and primary return air system, supplying air at the temperature of apparatus dew point. The air quality is good and the dehumidifying ability is stronger, and fresh air mode is used in the transition season to save energy.The offices in the electric power research institute are mainly laboratory rooms and adopt the fan-coil unit plus fresh air system in order to meet the comfortable and energy-saving. In this way, the outdoor air does not bear the indoor load and fan-coil units are chosen for rooms with different air volumes. Each room has an independent control switch to meet the actual needs. In the third chapter, the building load is calculated and more accurate load data are obtained, which play a supporting role to the whole project. For water systems, according to the design needs, two chillers and two boilers are set, and machine room is set in underground floor. Using the two pipes to provide hot and cold water to two partitions in each floor. In this thesis, the vibration, muffler and insulation of air conditioning system have also been discussed. For the underground garage, the air supply and exhaust uses mechanical,fans, and the electrical smoke and fire damper is used for switching air exhausting mode and smoke exhausting mode.Key words: air condition full air system air-water fan coil system mechanical ventilation system目 录第1章 方案选择与设计11.1建筑概况11.2设计计算参数11.2.1室外空气计算参数11.2.2室内设计参数11.3负荷及新风估算21.4方案比较31.4.1冷热源形式31.4.2空调形式81.4.3水、新风系统101.5控制方案141.6其他相关措施151.6.1降噪措施151.6.2减震措施161.6.3保温措施16第2章 空调负荷计算172.1冷负荷计算公式172.2热负荷计算公式202.3湿负荷计算公式212.4负荷汇总21第3章 空气处理过程及设备选型263.1风机盘管263.1.1风机盘管计算263.1.2风机盘管计算示例273.1.3风机盘管的选型汇总283.2全空气一次回风系统空气处理过程计算313.2.1空气处理过程313.2.2空调机组选择333.3新风机组333.3.1新风机组计算与选择示例343.3.2各楼层新风机组选择汇总34第4章 气流组织354.1气流组织设计354.2风口设计354.2.1全空气系统风口计算354.2.2风机盘管风口计算36第5章 水力计算405.1空调风系统405.1.1计算方法与步骤405.1.2计算汇总415.2空调水系统505.2.1水系统设计与计算方法505.2.2计算汇总505.2.3冷凝水管路系统设计53第6章 设备具体选型556.1制冷机组556.2锅炉566.3冷热源水量校核566.4冷却塔576.5.1冷冻水水泵576.5.2冷却水水泵586.6分水器和集水器596.7膨胀水箱606.8过滤器61第7章 地下车库通风排烟设计627.1风量计算与设计627.2风管水力计算汇总637.3风机选择65第8章 其他相关设计668.1设备控制668.2消声降噪设计668.3减震措施678.4管道保温设计678.5节能、环保、新技术的运用68结 语69致 谢70参考文献71第1章 方案选择与设计1.1建筑概况 该电力研究院科研楼具有办公、实验等建筑，包括办公、实验及地下车库等功能，位于济南市，本工程总用地面积4140.0，建筑高度32m,建筑层数10层，其中地上9层，地下1层。1.2设计计算参数1.2.1室外空气计算参数地点：济南市 北纬36.60 东经117.05表1-1 济南市室外空气基本参数表海拔 51.6m冬季大气压力101.85Kpa夏季大气压力99.73Kpa冬季空调计算干球温度-7.70夏季空调计算干球温度 34.80冬季空调计算相对湿度45%夏季空调计算湿球温度27.00冬季通风计算温度-3.60夏季通风计算温度30.90冬季采暖计算温度-5.20夏季通风计算相对湿度56%冬季主要风向东北风夏季室外平均风速2.80m/s冬季室外平均风速2.70m/s1.2.2室内设计参数电力研究院科研楼房间类型比较集中，大多数是实验室和办公室，需要采用舒适性空调，维持室内空气使人感觉舒适的状态，以保证良好的工作条件。影响人体舒适感的主要因素是室内空气的温度、湿度和空气流动速度、衣着情况、空气新鲜程度和室内各表面的温度等。根据我国国家标准公共建筑节能设计标准的规定，室内设计参数如下：表1-2 科研楼各房间室内空气参数表房间类型夏季冬季最小新风量（m3/hp)干球温度（）相对湿度（%）干球温度（）相对湿度（%）实验室2660205530大会议室26602055201.3负荷及新风估算 该科研楼的主要房间是实验室和办公室，进行负荷估算，采用单位面积负荷指标法，该方法具体步骤为通过查询相关资料并设定每个房间的冷、热负荷指标，乘以该房间的面积，经过计算得到对应房间的冷、热负荷。将电力研究院科研楼每层进行估算，以第一层为例具体估算冷、热负荷以及新风量，估算数据如下：表1-3 电力研究院科研楼第一层各房间冷、热负荷估算数据表房间类型面积（）冷负荷指标（w/)总冷负荷（kW）热负荷指标（W/）总热负荷（kW）人员密度（p/）新风量（m3/hp)总新风量（m3/h）贵宾室69.51107.61359.40.130210会议室657.8230151.36542.80.15201900接待室36.91053.9652.40.130120实验室1392.0100139.27097.40.1304200值班室33.81053.5652.20.130120合计2190.0305.5154.26550 经过以上计算，其他各层的冷、热负荷估算与其类似，由此可以得出整个电力研究院科研楼各楼层的负荷计算结果如下：表1-4 科研楼各层冷热负荷及新风供应估算数据汇总表楼层空调面积()空调冷负荷（kW）空调热负荷（kW）总新风（m3/h）一层2190.0305.5154.26550二层1657.1172.4116.54980 续表1-4 科研楼各层冷热负荷及新风供应估算数据汇总表 三九层1178.6117.995.53540合计12097.31303.2939.236300可知该电力研究院科研楼空调系统的夏季冷负荷为1303.2kW，冬季热负荷为939.2kW，所需新风量为36300m3/h。又考虑到同时使用系数0.85，可得电力研究院科研楼最终夏季冷负荷为1100kW，冬季热负荷为800kW，共需要新风量为36300m3/h。1.4方案比较对于一个工程设计，所选择设计方案的好坏直接影响到整个设计的优劣，对方案的选择过程是一个需要根据设计经验、相关政策、经济技术指标等进行定性分析和定量比较的过程。该科研楼空调通风设计的各种方案主要从冷热源形式，空调形式，水、新风等的分区情况、具体设备、控制方案等这几个方面进行筛选比较。1.4.1冷热源形式在选择冷热源方案时，需要根据设备性能、建筑情况、能源政策与价格及运行费用情况等决定。该空调系统中，夏季供冷需要冷水提供给空调机组，冬季供热需要热水，冷热水均需要制冷（热）机组进行提供，在机组的选择上，可以靠两种设备分别在冬夏季制取，即单冷式冷水机组与锅炉方式，也可以采用一种设备制取冷热水，即热泵式冷热水机组方式。1.4.1.1热泵式冷热水机组 参考文献1可知，热泵式冷热水机组是一种分别以制冷循环和热泵循环为基础的制冷机组。 夏季制冷时，制冷剂循环路线为：压缩机四通换向阀冷凝器单向阀高压贮液器干燥过滤器膨胀阀蒸发器四通换向阀压缩机，用户所需要的冷冻水由蒸发器提供；冬季制热时，旋转四通换向阀，改变制冷剂的流动路线，冷凝器被用作蒸发器，而蒸发器被用作冷凝器，制冷剂循环路线为：压缩机四通换向阀冷凝器单向阀高压贮液器干燥过滤器膨胀阀蒸发器四通换向阀压缩机，用户所需要的热水由冷凝器提供。 热泵式冷热水机组的效率高，COP值高达45以上，近年来发展很快，而且越来越趋向成熟。热泵式冷热水机组在热泵工况运行时，若室外温度较低，则用作蒸发器的换热器其表面会产生霜层，霜层过厚会影响机组的正常运行，需要高温高压制冷剂蒸气进行热冲霜。在冲霜期间热水供应量及水温必然有所降低，所以，热泵式冷热水机组只适合于室外最低平均温度高于-10的地区。由以上所述可见，该科研楼空调冷热源可以采用热泵式机组来制取。 然而，热泵机组价格高，耗电量大，使用前要进行全方位的比较，一般适用于中小型建筑，初投资和能耗费较大。冬季制热时，制热量随空气干球温度的降低而减少，相对于锅炉来说，加热速度慢，尤其当用水量大于10t时，加热水温也很有限，一般热泵出水温度在60，不能产生80以上高温水或蒸汽，冬季低温使用时容易出现结霜现象。当盘管表面温度低于0时，凝结水会结霜或结冰，机组效率下降，达到规定限度时，进行一个化霜循环，此过程中，机组停止供热，水温下降，期间机组从水系统中吸热用于除霜，进一步降低供水温度。夏季使用时不一定有冷水机组效果好。1.4.1.2单冷式冷水机组与锅炉方式1、单冷式冷水机组（1）冷水机组主要是制冷循环中采用的设备，其中蒸发器制取的冷冻水供给空调机组使用，冷凝器冷却制冷剂，可采用水冷式与风冷式，即冷水机组可以有两种方式，参考文献2可知：表1-5 单冷式冷水机组分类比较分类特点优点缺点水冷式冷水机组以水作为冷却介质，冷却水吸收冷凝器中的热后升温，经过冷却塔被降温，如此循环；需设置冷却塔、冷却水泵和管道系统制冷性能好，换热效率高；初投资就主机而言比风冷的少一点；市场普遍比较采用；适用于制冷量较大的大机组系统配件多；可能造成冷凝器结垢、水管堵塞；后期保养维护较复杂；冷却水在冷却塔中会因蒸发而减少，需定期补水风冷式冷水机组以空气作为冷却介质，用空气带走冷凝器中制冷剂的冷凝热没有冷却水系统，免去用水麻烦，无需设置冷却塔和循环水泵等；安装与运行简便；保养维修经济简单一次性投资相对水冷很高；噪音和体积都较水冷机组的大，并且只能安装在室外 综合比较上述优缺点，在使用方面水冷式更广，加之济南地区水资源相对丰富，该空调系统采用水冷式比较有利。 （2）采用水冷式机组后，由于制冷剂形式不同，又可以有以下一些制冷机组：表1-6 制冷机组分类比较分类特点优点缺点蒸气压缩式制冷机组以电力驱动，主要由制冷压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器四个主要设备组成；蒸汽压缩式制冷机组在电力充足的地区比较适用，随着国家对电力增容费的逐步减小，对于该类长期运行性能稳定的制冷方式，具有很大的优势技术十分成熟；压力范围与制冷量都比较广；供选择的机型比较多对电力供应要求比较高，耗电量比较大；机组大，操作维护较多吸收式制冷机组以热能为动力，主要由发生器、冷凝器、膨胀阀、蒸发器以及吸收器等组成。在有合适热源特别是有余热或废热可利用，或者是电力不足的地区，比较合适运行噪声低；消耗电力少；造价低廉，其工质对大气环境无害，可以利用工业余热作为发生器热源。机组体积大，重量重；操作比较困难，事故判断与检修困难；初投资比较高；需要有热源；能量利用效率比压缩式的低；其制冷量会衰减冰蓄冷式制冷机组既能制冷，也能将制冷的冷量储存起来，待需要时再给客户制冷。利用波峰、波谷的电价优势，晚间23点到次日7点的低谷电价开启制冷机组，将制冷产生的冷量存储在蓄冰槽内，白天再开启乙二醇泵和冷冻泵给客户供冷可转移高峰电力，开发低峰用电；可以使水温更低，从而减少水量一次性投资比较大；其后运行费用的多少受当地电网电价政策和峰谷差价的影响大 综合比较上述优缺点，活塞式机组运用最为广泛且技术成熟，其他方式的缺点都比较明显，结合参考文献3,4可知，溴化锂吸收式制冷设备的冷却水量尽管是压缩式制冷设备的1.31.5倍，但溴化锂吸收式制冷设备价格较高，是压缩式价格的4.710.07倍，其运行费用约是压缩式设备运行费用的2倍。冰蓄冷式比常规式机组的初投资要多出13%左右，在平时运行时经济上是否占优势还要看电价政策和峰谷差价的倾斜程度。参考文献5,6综合上述技术经济性分析，该科研楼空调系统可选用蒸气压缩式制冷机组。（3）采用蒸气压缩式制冷机组后，根据压缩机的不同以及目前被采用的制冷机组形式，参考文献2可以有以下几种类型：表1-7 各种压缩机类型比较分类特点优点缺点活塞式压缩机机组靠活塞往复运动改变工作腔容积，将周期性吸入的定量气体压缩结构紧凑，操作简单，管理方便；排气范围较广，且不受压力高低影响；可维修性高，对机器材料要求低，造价低；热效率高，单位耗电量少；适用压力范围广，不论流量大小，均能达到所需压力；目前技术最为成熟，常为多机头机组，适用于负荷比较分散的建筑群，用于制冷量小于580KW的中小型空调系统转速不高，设备比较大而且重；零部件多，易损件多，维修复杂且频繁；排气不连续，造成气流脉动；运转时有较大的振动螺杆式压缩机机组靠回转体旋转运动改变工作腔容积，将周期性吸入的定量气体压缩构造简单，运转平稳，直接置于强度足够的水平地面或楼面即可；连续排气，脉动性比活塞式压缩机小，排气量几乎不随排气压力变化；容积效率高，在50%100%负荷运行时功率消耗几乎正比于冷负荷，节能效果好；可实现无级能量调节；对湿压缩不敏感；适用于制冷量在5801163KW的大中型空调制冷系统。有较为复杂的润滑油系统，还需分离排气中的润滑油；大容量机组噪声容易过大；管理不当易引起转子、轴承等原件烧坏离心式压缩机机组靠离心力的作用，连续地将吸入的气体压缩结果紧凑，质量轻，比同等制冷能力的活塞式轻80%90%，占地面积可减少一半；没有磨损部件，工作可靠，维护费用低；运行平稳，振动小，噪声低；运行时制冷剂中不混有润滑油；对蒸发器和冷凝器传热性能好；能实现无级调节，单机制冷量较大，能效比高；制冷能力大，适用于制冷量大于1163KW的大中型空调制冷系统。转速很高，对压缩机质量要求较高；单机制冷量不宜小于500KW，小型机组总效率会比活塞式低；易发生喘振造成周期性增大噪声及振动，且易引起压缩机温度升高 参考文献3,4综合比较上述优缺点，尽管活塞式的应用比较广泛，但制冷量太小，不适合该科研楼的具体情况，相对来说螺杆式和离心式的制冷量能够满足要求，但两者的初投资又比较大，考虑到后期使用的费用，根据参考文献记载，冷水机组每1KW制冷量的电耗大约如下：活塞式机组0.25kW，离心式机组0.19kW，螺杆式机组0.21kW，空气源热泵型冷热水机组0.31kW。可以看出离心式与螺杆式在后期电耗上相对还是比较省的。加之该科研楼的负荷又相当的大，各个房间负荷使用时间不集中，因此初步先考虑使用离心式和螺杆式压缩机机组，具体选择在水系统分区后选择。 2、锅炉按照目前锅炉普遍采用的形式，分为以下几种：表1-8 各种锅炉类型比较分类特点优点缺点燃煤锅炉根据不同煤的类型选择不同设备，以燃烧煤作为能量来源技术成熟，可选用不同设备；相对其他类型锅炉，来源较为丰富，且价格便宜金属耗量大，体积也大，结构不够紧凑；上煤系统、除渣、除尘脱硫系统较为庞大，因而占地多，建设投资大，锅炉房造价高；安全性较差；锅炉房及附近不卫生，噪音大，排放灰尘多；不环保，很多地方不提倡使用电锅炉以电力为能源，通过电磁加热来实现加热功能加热快，效率高；真正实现绿色环保、零污染；可实现变负荷功能；可采用智能监控，无需人工管理利用电能来加热，使用二次能源较为浪费，不节能；初投资与后期使用价格都普遍很高，不经济燃气锅炉以天然气作为燃料加热水等设备相对较少，占地少；无噪声，无需运输燃料，不需要处理煤灰等，比较环保清洁；运行自动化程度高；燃烧无杂质，对锅炉及相关配件无腐损，锅炉寿命长初投资高；天然气价格相对较高 由以上的对比可以看出，电锅炉、燃气锅炉的操作性与环保性都普遍较高，价格却相对很高，燃煤锅炉尽管投资使用都较为经济，但操作起来复杂的多，考虑的因素也较多，而且很不环保。参考文献7中对以上几种锅炉形式的技术经济分析，初投资中三者的年折算值分别是6.75元/、7.25元/、10.5元/，年运行费用三者的年合计值分别是13.92元/、24.32元/、46.05元/，即总计年合计值应该是20.67元/、31.75元/、56.55元/。可看出尽管燃煤锅炉的总费用低，但考虑到燃煤锅炉对大气污染较重，随着国家对环保问题越来越重视，对燃煤锅炉的排放要求更严格，很多城市的城区，已经停止了燃煤锅炉的审批手续，加之济南地区的天然气供给比较充足，从运输供给上来看比较经济，加之合计值相对燃煤的成本不是很高，故该科研楼空调系统的热源方式可以采用燃气锅炉提供热水的方式。综上所述，该科研楼属于大型建筑，空调冷热负荷都比较大，尤其冬季时所需热水量较大，且冬季温度较低时热泵效率也会大大降低。因此，在冷热源形式的选择上，鉴于以上热泵机组与单冷式冷水机组结合锅炉方式的优缺点比较，此处采用后者，无论对于投资、运行费用，还是运行效果都更合理。1.4.2空调形式选择空调形式时，应根据建筑物的用途、规模、使用特点、负荷变化情况和参数要求、室外气象条件及能源状况等通过技术经济比较确定。该科研楼空调形式可采用全空气系统或空气水系统两种，其中，全空气系统中可采用单风道定风量系统，单风道变风量系统，空气水系统可采用风机盘管加独立新风系统，参考文献8可知：表1-9 几种空调类型比较分类特点优点缺点单风道一次回风定风量系统室内负荷全部由空调机组处理过的新风与一次回风来负担，且送风量恒定。空气经处理后经吊顶上的送风管道送入每个房间的送风口设备简单，房间内没有其他末端设备，易维护管理；因负荷随季节变化，在过渡季节充分利用新风进行供冷，达到节能的效果；适用于大空间范围的空调区域房间风量一定，不能满足房间负荷变化后的节能要求；每个房间不能单独调节所需风量；大量使用风管道，其截面可能会过大，铺设困难单风道一次回风变风量系统室内负荷全部由空调机组处理过的新风与一次回风来负担，且送风量根据室内要求而变化。空气经处理后经吊顶上的送风管道送入每个房间顶部的变风量末端机组，经风量调节后由送风口送出一个系统可实现不同负荷、不同温度房间的要求；随着各房间送风量的变化，系统总送风量也相应变化，可以节省风机运行能耗；与定风量空调系统相比，减少了再热量和相应的冷量；容易适应建筑格局变化对系统的改造系统本身初投资比较高；房间内末端机组有一定噪声；控制复杂，易产生控制不稳定现象；房间低负荷时，送风量减少，造成新风量供应不足，影响舒适度；大量使用风管道，其截面可能会过大，铺设困难 续表1-9 几种空调类型比较风机盘管加独立新风系统室内负荷由风机盘管中的冷冻水和新风系统来承担。风机盘管一般安装在每个空调房间，新风机组可安装在新风机房内，而新风则是在处理后通过独立的新风机组和新风管道送入每个空调房间各房间温度可独立调节；房间不需空调时可关闭风机盘管，节约能源与运行费用；各房间空气互补串通，避免交叉污染；通水管、通新风管都比全空气系统占用建筑空间小，机房面积小；输送能耗比全空气小；适应于小空间范围的空调区域末端机组多且分散，运行维护工作量大；风机盘管运行时有噪声；对空气悬浮颗粒的净化、除湿能力较全空气差，房间空气质量要求较高时达不到要求；对机组制作有较高的质量要求；吊顶内设有大量水管，有漏水可能 综上分析，对于该科研楼这类总体冷热负荷较大、各个空调区域的面积不大且负荷各异的建筑物，各个办公实验室办公时间不集中，结合办公建筑空调系统通常采用的方式，考虑到一层大会议室面积大且空置，该科研楼一层大会议室采用单风道一次回风定风量系统，科研楼实验室办公等建筑采用风机盘管加新风空调系统。1.4.2.1空调具体形式经上述分析，该科研楼各空调房间具体的空调方案如下：（1）由于该科研楼办公建筑各层的房间类型集中，主要是办公室、实验室等，各房间面积都不是很大，其各自的功能也不尽相同，使用时间也不同，而且各房间的参数有时需要单独控制，对于空气调节的要求有着较大的差别，因而对于该区的空调形式多为占有空间较小的风机盘管加新风系统，各分区的风机盘管的冷凝水汇总于方便处排放。各空调房间的风机盘管多采用卧式暗装的方式，即吊顶安装，其主要优点是不占用各区域的有效房间，冷冻水的配管与其连接和凝结水的排除都较方便，且新风送风口易于和风机盘管的出风口靠近安装，避免了两股气流在工作休息区混合而带来的不均匀性。风机盘管装于吊顶内向下送风，出风口处连接出一段风管，从风管下部接出送风口，回风可采用风机盘管本身带有的回风静压箱（或直接在吊顶上开回风口自然进入吊顶内再被风机吸入口吸进）进入风机进口，为减小震动和噪声，宜在风口处或风机出口的风管上安装软管接头，连接的风管也不宜过长。（2） 对于该科研楼一层的大会议室，其建筑面积稍大，人员比较集中，这里采用空气处理机组加新风系统的方式，新风机组设连接管，将新风和回风处理后，由连接管段的散流器风口处向下吹出，尽量使出风口集中在人员区域上空。1.4.2.2新风处理方式 在风机盘管加新风的系统设计时，首先要考虑的就是风机盘管与新风系统的设备容量匹配问题，即夏季冷负荷量中哪部分由风机盘管承担，哪部分由新风系统承担。通过新风处理后直接送入室内的方案来讨论。该方案是新风与风机盘管分别处理到机器露点，再混合后送入房间。根据新风处理后的状态点，风机盘管与新风系统的匹配有以下三种典型方式： （1）新风处理到低于室内等含湿量线新风冷、湿负荷与室内的湿负荷及部分冷负荷由新风系统承担，这时风机盘管只承担室内部分显热冷负荷，在干工况下运行。为使盘管在干工况下运行，必须提高冷冻水的温度，一般在1518。该方案的优点是：风机盘管在干工况下运行，减少了系统对空气的污染。另外，据此选择的风机盘管噪声相应的也小。如此的方案使得室内无人时，室内的空气参数不会偏离设计值太远。 （2）新风处理到室内等焓线新风冷负荷与部分湿负荷由新风系统承担；室内冷、湿负荷与新风部分湿负荷由风机盘管承担。该方案优点是：因冷负荷是同风机盘管与新风系统“各负其责”，室内参数控制对新风系统的依赖性较小。当室内无人时，虽然室内的空气参数会偏离设计值远一些，但此时新风系统运行的经济性是不言而喻的。 （3）新风处理到室内等含湿量线室内的湿负荷及部分冷负荷由风机盘管承担；新风冷、湿负荷与室内的部分冷负荷由新风系统承担。该方案的优点是：风机盘管与新风系统所需要的冷水温度相近，因而冷水机组运行效率高。且因为新风系统承担了一部分室内负荷，风机盘管相应的要小一些。结合该科研楼的办公建筑房间的空调方案，此处采用第二种方式，各空调房间内的新风处理状态点宜选用新风处理到室内等焓线的方式，因为各房间的建筑空间有限，所以吊顶的风机盘管也要相应的小些好，而新风处理到室内等焓线的方式的特点正好能够满足各区域的这一限制条件。1.4.3水、新风系统考虑到不同功能房间使用时间不同，负荷不同等因素，以便于机组设备的选型，以及各自独立房间的独立控制，便于建筑防火措施实施等的相关问题，有必要对该科研楼空调系统进行水、新风系统分区。1.4.3.1空调水系统 参考文献8可知一个大型建筑，一般具有许多种功能，不同功能的房间，对空调的要求和使用制度不同。为了便于运行管理及节约能量，可以将庞大的水系统，根据房间的性质划分成若干个供水系统，在空调制冷机房集中控制。空调水系统应考虑建筑物各部分的朝向和内外区的差别进行分区，还应考虑建筑物各区的使用功能和使用时间的差异，将水系统按上述特点进行分区。设计中，考虑到综合影响因素，一般将水系统垂直高度100m（最大静水压力约1MPa）作为竖向分区的界线，该科研楼垂直高度约32m，竖向不分区，采用一泵到顶的系统。但考虑到该科研楼的平面建筑面积比较大，可以考虑采用两个设备井，分别进行冷冻水供应。参考文献8可知水系统由于管道布置形式不同，系统工作原理不同，可以将水系统分为以下几种：表1-10 管路系统类型比较分类类型特点优点缺点与大气接触情 况开式管路系统与大气相通（设有蓄水池）与蓄水池连接比较简单易腐蚀，输送能耗大；需设回程管，管道长度增加；初投资稍高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，比较复杂环路管道长度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和调度方便；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和调度较难；水力平衡较麻烦供冷供热管路使用两管制供热供冷合用同一管路系统管路系统简单；初投资较省无法同时满足供热供冷的需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较复杂；初投资高；占用建筑空间较多续表1-10 管路系统类型比较循环水量变化情况定流量系统中循环水量保持定值（负荷变化时，通过改变供回水温度来匹配）系统简单，操作方便；没有复杂的自控设备配管设计时不能考虑同时使用系数；输送能耗总处于设计的最大值变流量系统中的供回水温度保持定值（负荷改变时以供水量的变化来适应空调需要）输送能耗随负荷的减少而降低；配管设计时，能够考虑同时使用系数，管径可减少；水泵容量、电耗也相应减少系统较复杂；必须配备自控设备泵的使用单式泵冷热源侧与负荷侧合用一组循环水泵系统简单，初投资较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置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点及优缺点比较，结合该科研楼的情况，本设计空调系统选择采用双管制供应冷冻水，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，可以采用闭式系统，不与大气相接触，仅在系统最高点设置膨胀水箱，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。另外，由于该科研楼的房间只是白天使用，负荷变化不大，采用定流量方式；在水泵设置方面，采用单式泵水系统，但在集水器与分水器间加旁通管以适应水流量的变化。1.4.3.2空调新风系统空调系统除了满足对室内环境的温、湿度控制外，还必须给环境提供足够的室外新鲜空气，即新风。该科研楼办公建筑空调系统采用风机盘管加独立新风系统，其新风系统的功能就是稀释人群及其活动所产生污染物的要求和人对室外新风的需求。采用新风送入房间的方式有以下三种： （1）新风与风机盘管回风混合后送入空调房间。将向房间送风的各新风支管接至风机盘管后部的回风箱内，与室内回风混合后，再被风机盘管冷却（或加热）后由送风口送出。由于新风经过盘管，从而加大了风机的负担，噪声也会随之加大，且当风机盘管停止工作时，新风要通过房间与风机盘管之间的回风口进入室内，将回风口对滤网上的灰尘进入室内，对回风口过滤网上的灰尘进行了反吹，造成了房间空气的二次污染，影响室内空气品质。因此，一般不推荐采用这种送风方式。 （2）新风与风机盘管各自送风至空调房间。新风送风口与风机盘管的送风口并列安装，两股空气在送入房间后进行混合。这种方式即使房间盘管机组停止运行，新风将保持不变。该方式克服了前一种方式的缺点，卫生条件好，目前应用较多。（3） 新风与风机盘管的出风口处（压出端）混合。这种方式无需设置专门的新风口，对吊顶布置比较有利；当风机盘管机组运行时，要求新风提高在该处的压力。这种方法在卫生条件上较好。本设计均采用新风在风机盘管的出风口处混合的方法。参考文献10可知，针对新风系统处理方式以及来源，也可以有以下几种情况： 表1-11 新风系统送风方式比较分类特点优点缺点分层设置分层处理取风口开在外墙上，新风机组和管道均设在吊顶内，各层新风系统分开设置节省了竖井所占用的空间；机组小，节省建筑空间；运行灵活，可满足不同楼层房间具体情况噪声可能会对各层环境有一定影响；机组设备较多，维护和检修的工作量较大集中送风分层处理可利用楼梯间或电梯间旁的竖井作为通风竖井，新风经风机加压后送入竖井，各层分设新风机组，新风处理后再加压送入本层各空调房间便于分层管理，开停方便；运行时较为灵活，可根据空调房间的使用情况停开部分设备，以达到节能的目的系统初投资及运行费用均较高；系统较为分散，对维修管理会带来不便；应防止发生火灾时火势和烟气沿竖向管井向各层蔓延，需在与管井相连的水平管道入口设置防火阀集中处理分层加压送风新风就近引入新风机组内，进行所需的各种空气处理后，经竖井送至各楼层节省新风机组数量，便于维护管理运行时不能根据各层具体负荷情况改变新风状态；采用竖井要有防火措施 由以上对比及所给图纸综合分析可以看出，该中心采用分层设置分层处理的新风系统送风方式。另外，新风系统分区划分原则为：按房间功能和使用时间划分系统，将相同功能和使用时间基本一致的可合为一个新风系统；有条件时分楼层设置新风系统；高层建筑中可若干楼层合用一个新风系统，但不宜过大。该科研楼建筑面积较大，办公实验建筑采用每层设置两个新风系统（新风机房），便于管道铺设和管理。1.5控制方案该科研楼可设楼宇控制系统，其控制范围为：空调系统中的水冷冷水机组，冷冻水泵，新风机组，风机盘管，过滤器以及各种阀门的控制，通风系统中通风机和防排烟阀门的控制，具体内容参考文献12如下：1、 制冷机房自控系统（1） 制冷系统起停顺序控制制冷系统设备起停通常按照事先编制的时间假日程序控制，只有当润滑油系统启动后，冷却水冷冻水流动后，压缩机才能最后启动。（2）压差旁通控制由压差传感器检测冷冻水供水管网中分水器与回水管网集水器之间的压差，经控制系统，调节位于供水管网中分水器与回水管网中集水器之间的旁通管上电动调节阀的开度，实现供水与回水之间的旁通，以保持供回水压差恒定，并且基本保持冷冻水泵与冷水机组的水量不变，从而保证了冷水机组的正常工作。注意设置压差传感器时，其两端接管应尽可能靠近旁通阀两端，并设于水系统中压力较稳定的地点，以减少水流量的波动，提高控制的精确度。（3） 检测与保护功能冷冻水、冷却水进出口温度和压力测量；水流量测量及冷量记录（流量太小甚至断流，则自动报警并自动停止相应制冷机运行）；冷冻水温度再设定。2、 锅炉机房的自控系统（1）锅炉热水出口压力、温度、流量监测在每台锅炉的热水出口设温度传感器，测量锅炉出口水温，可了解每台锅炉出力状况；安装流量计，以了解出口热水的流量；采用压力变送器测量热水出口热水压力，将这些值输入控制器，超限报警。（2） 锅炉补水泵的自动控制当回水压力低于设定值，控制系统自动启动补水泵进行补水，当回水压力上升到设定值补水泵自动停止。（3） 监测与保护功能锅筒水位显示及报警；运行状态显示；安全保护信号显示；设备故障信号显示。3、 冷却水系统的自控系统（1）冷却塔控制每台冷却塔出水管上设温度测点，进出水管上安装电动水阀，监测水温可确定冷却塔的工作状况，通过温度测点间温差调节电动水阀，以调整进入各冷却塔的水量。（2） 监测与保护功能水流状态显示；进出口水温测量与控制；冷却塔风机运行状态显示。4、 独立新风机组自控系统（1）送风温度自动控制夏季，通过室内干球温度控制新风机组表冷器出口三通电动阀，使其室内干球温度达到设定要求（以室内相对湿度为主控参数）；冬季，通过送风温度控