开题报告-上海某商务楼中央空调系统设计.doc

毕业设计(论文)开题报告学生姓名学号240112606专业 建筑环境与设备工程指导教师姓名职称讲师所在系部能源与动力学院课题来源自拟课题课题性质工程设计课题名称上海某商务楼中央空调系统设计毕业设计的内容和意义设计内容：为上海某商务楼建筑各区域设计空调系统：1各部分夏季空调冷负荷及冬季热负荷计算；2设备选择计算，包括确定空调方案，选择冷热源设备、空气处理设备及换热器、水泵、冷却塔等相关设备；3冷热系统的设计；4风系统及水系统的水力计算，确定相关参数；通风系统设计；5全楼防火排烟方案的确定；6在条件和时间允许的情况下，应进行工程投资概算。设计意义：本设计是为上海市某商务楼中央空调系统，拟为之设计合理的中央空调系统，为室内工作人员提供舒适的工作环境。系统采用风机盘管为主承担空调房间的冷负荷与热负荷，每个房间的吊顶内安置一到二个暗装风机盘管。新风则通过独立的新风管道先送入风机盘管，再与回风混合一起送入房间。新风机组安装于新风机房内，每一层楼放置两台新风机组负担该层所有空调房间的新风，该空调系统的优点是占用建筑面积少，可集中供冷和供热。同时各末端装置有独立的开关和调节功能，各房间的温度可独自调节与控制，且防止了空气的交叉感染。本设计依据有关规范考虑节能和舒适性要求，设计的空调系统采用风机盘管新风系统。风机盘管加新风系统分为两部分，中央空调风机盘管和新风系统，风机盘管是中央空调末端设备，新风系统负担新风负荷以满足室内空气质量，风机盘管加新风系统是水系统空调中一种重要形式，也是民营建筑中采用较为普遍的空调形式。文献综述文献综述一、引言随着我国国民经济的持续快速发展和国民经济与社会发展十年规划纲要的实施，小康住宅、健康建筑绿色建筑、智能化建筑、集成建筑等可持续发展的建筑己经进入了人们的视野。大面积的建筑、商业建筑越来越多。中央空调的使用越来越普遍，范围越来越广。高层建筑中央空调系统设计的好坏与建筑物建成后的使用功能息息相关，也与系统的运行管理和维护有很直接的关系。随着国内房地产开发由住宅开发向商业地产开发转型，商业写字楼工程的开发建设迎来了一个高峰期。大型商业写字楼，如何做好空调系统的设计、施工和调试，给办公人群提供一个舒适、节能的办公环境，是商业写字楼必须解决的重要课题。而使用中央空调系统又必须考虑到空调系统的能源利用率、节能温室效应等可持续发展战略保障同题。二、主题部分2.1中央空调的工作原理商用中央空调系统一般主要由制冷压缩机系统、冷媒（冷冻和冷热）循环水系统、冷却循环水系统、盘管风机系统、冷却塔风机系统等组成。其工艺结构流程为制冷压缩机组通过压缩机将制冷剂压缩成液态后送入蒸发器中，冷冻循环水系统通过冷冻水泵将常温水泵入蒸发器盘管中与冷媒进行间接热交换，这样原来的常温水就变成了低温冷冻水，冷冻水被送到各风机风口的冷却盘管中吸收盘管周围的空气热量，产生的低温空气由盘管风机吹送到各个房间，从而达到降温的目的。工作原理图理解商用中央空调系统工艺流程对节能改造的实现至关重要，从因果关系角度上看，冷冻水系统、冷却水系统、冷却塔风机系统均是主压缩机系统的从动系统。当压缩机系统的负荷发生变化时，对冷冻水、冷却水的需求量和冷却塔需求的冷却风量也发生相应的变化，正因如此，我们才有节能改造的必要前提条件，才有实现“按需分配”控制方案的可能。2.2中央空调系统设计中常遇到的问题水系统：(1)多台冷却塔并联时水流量平衡的问题(2)压差旁通电动两通阀口径选择的问题(3)水流开关的设置位置的问题(4)水泵扬程选的过高的问题(5)空调冷凝水排水距离过长的问题(6)空调水系统水力不平衡的问题(7)空调水系统的堵塞问题风系统：(1) 空调吊顶柜机的使用问题(2) 风机盘管加新风系统中的新风问题(3) 空调机组的回风百叶面积不够的问题(4) 新风竖井的设置问题其它问题：(1) 主要设备技术数据不完整(2) 设备布置太紧凑、设备空间偏小(3) 设备的运输条件不够(4) 中央空调系统方案的确定中央空调的设计直接关系到工程项目的经济效益和空调效果的好坏。而现实空调设计中常常会存在一些问题，造成这些问题的原因有设计人员实际工作经验不够、对规范不熟悉、责任心不强、工作马虎等。这就要求我们设计人员细致地做好工作，从工作中不断得到经验和教训，做好每一个设计，力求中央空调系统的设计更完美。2.3中央空调的节能方法随着我国经济的迅速发展，中央空调系统已成为创造舒适、高效工作和生活环境不可缺少的重要基础设施。据统计，中央空调系统能耗常占大型公共建筑能耗的50以上，普遍缺乏为系统运行管理(选择控制策略、评估系统节能效果)提供客观依据的直接据。因此，在倡导节能减排、低碳经济的大环境下，中央空调系统已成为节能领域的关注热点。2.3.1中央空调系统设计中的节能1、室内设计参数的选定据资料统计，上海、广州等地区，夏季室内温度低1或冬季高1，工程投资将增加6，能耗增加8，同时，长期处于空调维持的相对“低温”热环境将使皮肤汗腺和皮脂腺收缩，腺口闭塞，导致血流不畅，神经功能紊乱等症，也就是通常说的“空调病”。由此可见，适当提高夏季的室内空气温度和降低冬季的室内空气温度有显著的节能效果。为保证室内空气质量以及人们对新空气的需要，现行民用建筑供暖通风与空调调节设计规范GB50736-2012对最小新风量作了规定，要求民用建筑满足国家现行有关卫生标准。研究表明，加大新风量是解决室内空气质量问题的有效途径，但是，加大新风量同时也意味着空调能耗的增加。在设计中应根据具体情况选取适合的值，同时考虑利用热回收技术减少新风耗能。2、建筑围护结构的节能公共和民用建筑空调系统的负荷主要来自围护结构传热（包括太阳辐射）和新风负荷。通过改善建筑物的热工性能，在不对建筑方案造成较大影响的前提下尽量减少建筑耗能。（1）窗户墙体的面积比，由于窗的传热系数高，隔热能力差，同时考虑到太阳穿过窗的辐射得热，单位面积玻璃窗得热量比墙体高得多，一般为墙体的4-20倍。室外热空气也通过窗缝隙渗透入室内，使玻璃窗得热量占整个围护结构得热量40%以上。从节能的角度出发，必须合理设计窗的构造，并在保证室内采光良好的前提下，合理确定窗户墙体的面积比，并要限制窗户墙体的面积比。一般规定各朝向的窗墙比不得大于下列数字：北向25%；东西向30%,南向35%。对于窗户面积比较大的建筑物，应考虑采用吸热玻璃、热反射玻璃或遮阳措施，如遮阳板、屋檐、百叶板、窗帘等。通过改进窗子遮阳特性，能较大幅度地降低空调负荷，特别是运行负荷，约能降低16-29%。（2）对墙体屋顶围护结构，要增大外墙体热阻，对屋顶结构设计必须采取良好隔热措施，才能减轻通过屋面对室内的大量传热。常用隔热效果明显的措施有：通风屋面、夹心隔热保温及生态型建筑屋面隔热技术（绿色建筑）。生态型隔热技术利用水的蒸发和植被对太阳能的吸收、转化作用而降温，能将照射到屋顶的太阳辐射热进行自我良性化解，从而降低屋顶表能传热，减少屋顶向室内传热。生态型隔热技术符合国家可持续发展战略，是最具发展潜力的建筑隔热技术。3、水泵节能一般空调水系统的输配用电，约占整个建筑动力用电的20左右，因此水系统节能具有重要意义。目前，空调水系统在设计上存在着一些问题：(1)选择水泵是按设计值查找水泵样本参数确定，而不是按水泵的特性曲线选定水泵型号。(2)未对每个水环路进行水力平衡计算，对压差相差悬殊的回路也未采取有效措施，因此水力、热力失调现象严重。(3)大流量、小温差现象普遍存在，设计中供、回水温差一般取5，但经实测，夏季冷冻水回水温差较好的为35，较差的只有152，造成实际水流比设计水量大15倍以上，使水泵电耗大大增加。因此，空调水系统节能应从如下方面着手考虑：设计人员应重视水系统设计，认真进行水系统各环路的计算，并采取相应措施保证各环路水力平衡。认真校对和计算空调水系统相关系数，切实落实节能设计标准的要求值，积极推广变频调速水泵，冬、夏两用双速水泵等节能措施。4、空调系统的运行节能（1）新风量的调节新风负荷一般要占整个空调负荷的20-40%，甚至更大。在满足室内卫生要求的前提下，减少新风量，有着显著的节能效果。（2）过渡季节取用室外空气作为自然冷源在空调运行时间内保证卫生条件的基础上，只有在夏季室外空气热焓大于室内空气热焓时，适当减少新风量有节能意义。当供冷期间出现室外热焓小于室内空气热焓时（过渡季节），因该采用全新风运行，这不仅可缩短制冷机的运行时间，减少新风耗能量，同时可以改善室内环境的空气质量。（3）自动控制系统自动控制系统可以对空调系统进行集中管理和最佳控制。包括冷热源的能量控制，空调系统的焓值控制、新风来控制、设备的启停时间和运行方式控制、温、湿度设定控制、送风温度控制等。可通过预测室内、室外空气状态参数：温度、湿度、热焓等，以维持室内舒适环境为约束条件，把最小能耗作为评价函来，来判断和确定所需提供的冷热量和空调机、风机、水泵的运行台数，和运行时间及空调系统各环节的运行方式，以达到最佳节能运行效果。2.3.3节能方法的选择：(1)任何节能方法必须与现场设备配置情况相适应，在满足要求的前提下尽量选用简单的控制方案，防止控制过程复杂，造成整个系统的成本过高。(2)各种节能方法是相互联系的，对一个实际的系统必须综合考虑整体的节能，避免相互之间产生的影响可能抵消，达不到很好的节能效果。(3)注意每个回路控制算法及参数的优化调节，使控制系统有良好的性能。(4)注意设备本身的运行和限制条件，防止因采用的节能方法对设备寿命产生影响。(5)重视系统的在线调试、传感器精度的校正及各种联动功能等的综合测试，防止设计参数和实际运行情况的背离。(6)充分利用楼宇自控系统强大的软件功能和信息的集成性，保证系统的软、硬件得到合理的利用。2.4加强中央空调的管理1、加入主机自动控制系统根据空调末端负载变化而自动调整主机的启停台数和大小机运行的负载率。使得主机的运行台数和运行负载率随着负荷的变化而变化，始终使每台制冷主机运行在最佳COP的负载率状态下，既减少主机的能耗，又大大延长主机使用寿命、减少维护成本。2、设置能源监测管理系统通过全面采集中央空调的各种运行参量，利用先进的变温差模糊控制技术对这些相互关联、相互影响的运行参量进行动态优化控制，以满足中央空调系统非线性和时变性的要求，使空调主机始终运行在最佳工况，以保持最高的热转换效率，以最佳工况减少主机的总体能耗。3、运行中应注意的问题设备和系统安装调试完毕后，在运行过程中要根据设备的性能正确操作，合理使用，以延长设备的使用寿命。在运行中应注意以下几点。(1)制冷机组开机前，检查冷冻水、冷却阀门开关是否正确；检查主机、油系统、制冷剂系统开关是否正确，液位是否正常；在检查的同时记录冷冻(冷却)水的温度和压力差、主机油位、制冷剂的液位、机内压力、油温；以上检查结果应进行记录。(2)在主机运转过程中定时检查制冷系统有无泄漏现象；做好运转记录，每小时记录一次，需要记录的有油温、油压、油位、吸气压力、蒸发压力、蒸发温度、排气压力、排气温度、制冷剂的液面变化、冷冻水进出水压差、温差、冷却水压差、温差、电流、电压；检查有无异常现象。(3)多台机组停机时，关闭那台机组就把那台机组内水泄掉，以防停机后的热膨胀损坏设备；开机时打开相应冷冻(冷却)水进出水阀，保证经济运行；机组运转一个时期要对蒸发器、冷凝器、冷却器的水系统彻底清洗，否则会降低机组制冷量，增大转动成本；主机各安全阀、仪表每年要校验一次并记录在案，确保机组安全运行。(4)空调系统每年运行前要进行打压试验、冲洗检查；系统的除污器要定期清理；风机盘管的滴水盘要定期检查清洗。(5)空调停用后系统要进行反复冲洗；冲洗完后利用定压设备使系统保持一定压力，保证管道内壁不生锈，避免系统再运转时堵塞；所有阀杆阀门全部用黄油保护。三、总结部分本文通过收集各个专家、专家对中央空调的工作原理，能耗现状，节能方法以及管理过程中应该注意的问题可以看出现如今中央空调有着很多的优点，也有着相应的限制条件。随着科技的进步和发展，越来越多的技术将运用到空调节能中来，从而更有效的提高空调系统的能源利用效率，更好的实现国家的可持续发展战略。从可持续发展的理论出发，建立一套有效的管理体系和完善的规章制度，把节能生产过程中的各项工作细化、指标量化、责任分解，并定期考核，发挥制度的保障和督促作用，唯有如此才能使管理真正出效益，才能保证节能管理工作的持续性、长久性、有效性。我们作为暖通设计师也应带着责任感，在空调节能领域积极地争取所有可以挽回的能量！参考文献1Waiel 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