毕业设计（论文）-郑州某268㎡户型别墅数码涡旋机组空调系统设计【全套图纸】.doc

车辆与动力工程学院毕业设计说明书第一章 前 言全套图纸，加153893706随着我国国民经济的持续发展，建筑和房地产的迅速增长，人民生活水平的不断提高，对于居室装潢布置、品味的要求和对空调的舒适性、空气品质的要求越来越高，促使介于中央空调和房间空调器之间的户式中央空调应运而生，已成为我国21世纪居住环境空调的发展方向之一。户式中央空调与房间空调器截然不同，它是一个系统工程，必须根据房间的具体情况进行科学设计与精心施工。设计的科学性，施工质量的好坏，直接关系到使用效果。户式空调系统根据向空调房间输送的介质不同以及空调所使用的冷、热源的不同，可将户式中央空调系统大致分为以下几类：风管式空调系统、冷热水空调系统、多联机系统、水环式热源空调系统、地源热泵空调系统、户式燃气空调系统。户式中央空调产品的种类很多，有整体式，也有分体式，但大部分式分体形式。只是因为分体式可将压缩机至于室外，可大大降低室内生活环境的噪声。按其在室内吊顶内的管道输送冷、热量的介质进行划分，大致可分为三种基本类型:空气系统、水系统、制冷剂系统。本次毕业设计是为某个别墅进行空调系统设计。这次毕业设计之前，我们在老师的指导下已经完成了好几次课程设计，所以对设计的一些要求和步骤有了一定程度的了解。本文详细论述了别墅空调系统的选择、数码涡旋技术、负荷的计算等。由于知识掌握的不够全面，文章中出现的不当之处，望请老师批评指正。第二章 设计概述2.1 建筑概况1.所在地：河南省郑州市，郑州地处我国黄河下游地区，属寒带季风气候区，四季分明，夏热冬冷，春秋短暂，雨量集中，历年平均气温16，主导风向夏季为西南风，冬季为东北风。2.建筑用途：居住。3.分层功能用途：大楼分为十一层，均为商用住宅户型。本次设计是为十一层用户设计空调系统。总的建筑面积为268，共分两层。一层高度为2.8m，二层高度为3m。一层包括四个卧室、客厅和卫生间等；二层包括两个卧室、活动室和卫生间等。4.构造：钢筋混凝土结构。2.2 郑州的气象资料表2-1 郑州市室外设计参数表夏季冬季空调计算干球温度35空调计算干球温度-5.7空调计算湿球温度27.5室外计算相对湿度56空调计算日平均温度30.1日照百分率32通风计算干球温度30.9通风计算干球温度-3.2大气压力98907pa大气压力101553pa室外平均风速2.2m/s室外平均风速2.4m/s2.3 土建资料围护结构的传热系数，应根据建筑物的用途和空气调节的类别通过技术经济比较之后确定的，对于舒适性空调应符合国家现行有关节能设计标准的规定。1.外墙型（构造如图2-1）： 水泥砂浆20mm, 白灰粉刷20mm, 多空承重砖墙240mm， 传热系数1.67 W/.k。 图2-1 外墙构造图 2.屋顶（构造如图2-2）：保温材料为袋装膨胀珍珠岩粉， 传热系数为0.64 W/.k。 图2-2 屋顶构造图3.屋面（构造如图2-3）：保温材料为水泥膨胀珍珠岩，传热系数0.73 W/.k。图2-3 屋面构造图4.外窗：窗户采用中空玻璃，单层，白布帘，传热系数为2.6W/(K),窗框采用铝合金，修正系数为1.0。5.人员分布及照明：人员数的确定是根据各房间的使用功能及房主提出的要求确定。由建筑电气专业提供，照明设备为明装荧光灯的镇流器设置。 第三章 数码涡旋压缩机3.1 数码涡旋压缩机的原理数码涡旋压缩机利用轴向“柔性”技术实现变容量控制压缩机能量输出的数值化，其工作状态由100%能力输出和0%输出组成，分别称其为1状态(100%)和0状态(0%)。压缩机调节部分结构如图3-1所示。具体方法是通过调整静涡盘和动涡盘的轴向间隙实现0和1的转变。1 状态时，动静涡盘处于正常设计位置， 图3-1 数码涡旋压缩机构造图此时压缩机全负荷工作；0状态时，PWM电磁阀开启，使调节腔与回气旁通，动涡盘和静涡盘处于轴向分离状态，由于无气体压缩，故压缩机排气量为0，此时压缩机静功和制冷量很 小。这样通过0状态和1状态的时间长度（占空比）调整，实现压缩机排气量的积分连续调节。以一个周期20秒为例，如图3-2，压缩机输出10%能力时，负载卸载时间分别为2秒和18秒；当压缩机输出为50%时，负载卸载时间分别为10秒和10秒；当压缩机输出为100%时，负载时间为20秒，无卸载。为确保活塞上移时动涡旋盘也上 移，将活塞安装在顶部固定的涡旋盘处。 图3-2 压缩机能量调节在活塞顶部有一调节室，通过0.6mm 直径的排气孔和排气压力相连通，一外接电磁阀（PWM）连接调节室和吸气压力。当电磁阀处于常闭位置时，活塞上下侧的压力为排气压力，有一弹簧确保两个涡盘共同加载。电磁阀通电时，调节室内的排气被释放低压吸气管，它导致活塞上移，动涡盘也随之上移。该动作使两涡旋盘分隔，这样无制冷剂流量通过涡旋盘；外接电磁阀断电时，再次使压缩机满载，恢复压缩机操作。动静涡盘分离间距的幅度值约 1.0mm。3.2 数码涡旋压缩机与变频压缩机的比较一、变频压缩机概述变频压缩机由于采用了变频器, 因此其转速随频率变化而产生不同的输气量，从而使制冷、制热量增大或减小。当今全封闭变频压缩机的变频调节有交流变频和直流变频两种方式。交流变频压缩机一般指压缩机动力采用交流异步电机，由变频器向电动机定子侧线圈提供三相交流电流、产生回转磁场,从而在转子侧产生了二次电流, 因回转磁场和二次电流产生的电磁作用而产生回转。直流变频压缩机一般指压缩机动力采用直流无刷电机，即BLDC电机。工作时,定子通入脉冲直流电,产生旋转磁场与转子永久磁铁的磁场相互作用,产生所需的转矩,达到一定转速。此外，大功率变频压缩机逐渐引入更先进的变频控制方式，压缩机采用永磁同步调速电机，即PMSM电机。它们都通过将频率电压不可控的市电经过整流逆变等电力电子变换得到频率电压可控的电源驱动压缩机运转，从而控制压缩机吸排气量和能力输出。二、两种压缩机的性能比较1.运行范围及调节性能：目前，变频压缩机运行范围一般为30115Hz。在高频段，变频压缩机可以进一步提升运行频率的方式，使变频压缩机输出超过其额定能力。总体上看，变频压缩机可调节范围位于其额定能力的48%104%之间。其能量调节须考虑到压缩机频率调整所需的时间，由于变频压缩机本身的动态特性限制，在调整能量时应小于一定的速度，故调节为分步，分阶段调节。如图3-3数码压缩机在全负荷时输出能力为100%，不能实现超负荷运行。在低负荷输出阶段，理论上数码压缩机可以达到无限低的输出能力，但在实际机组设计时要考虑负荷阶段所需的最少时间及卸/负载周期过长导致的负面作用。数码压缩机要求负载时间不少于2.5s，以保证压缩机具有稳定的输出能力，在此基础上要求压缩机卸/负载周期不大于30s，避免机组参数有过大的波动。一般情况下定义数码压缩机可调 图3-3数码系统与变频系统调节比较节范围位于其额定能力的17%100%之间。由于数码压缩机通过调节卸/负载周期达到在瞬间调整输出能力的目的，故其能量调节为数字化连续能量调节。2.启动及运行特性数码压缩机在启动时电流相对较大，等同于普通压缩机的启动特性。由于数码压缩机的周期卸/负载特性，数码空调机组在运行的大部分区间里，各项主要参数如高压、低压、排气温度等都呈现周期性波动，从而给数码机组的稳定运行增添了一定的难度。变频压缩机与数码压缩机在启动及运行特性方面有较大的不同。变频机组在启动过程中采用变频压缩机低频启动，启动电流较小，对电网基本没有冲击，有利于保证电网的稳定。当系统进入稳定运行阶段，压缩机输出功率一定，系统各项运行参数都处于稳定状态。3.回油回油是多蒸发器变转速压缩机系统的一个主要问题。当变频空调机组处于低负荷状态时，变频压缩机处于低频状态，系统内制冷剂流速减缓，在一定频率下，制冷剂将没有足够的流速带动压缩机润滑油从系统中回到压缩机，经过一段时间运行后，压缩机油位可能降至一个危险的水平，这就要求变频机组必须依靠油分离器或复杂的回油循环回油，以保证压缩机的正常油位。数码涡旋压缩机是一种独特的压缩机，理论上它无需油分离器或回油循环。数码涡旋压缩机靠外接电磁阀的开闭控制压缩机的卸负载，在卸载周期内，系统内制冷剂流速几乎为零，离开压缩机的油很少；在负载周期内，系统内制冷剂流速接近满负荷流速，足以使管路内的油回到压缩机。故相对于变频空调机组，数码空调机组回油更加容易。4.电磁干扰电磁干扰是变频空调机组的一个主要问题。变频空调机组中的变频压缩机须采用大功率整流和逆变器件，在电压整流和逆变过程中，电压、电流发生剧变，产生高频电磁噪声，会对电网和家用电器产生干扰作用。在世界上许多国家，尤其在欧洲，对任何系统可能散发的电磁干扰量有严格的限制。由于数码涡旋压缩机的加载和卸载是机械操作，数码涡旋系统产生的电磁干扰可忽略不计，具有更好的电磁兼容性，可用于通讯机房等精密场所，适应性更广。5.可靠性在变频压缩机机系统内，电子控制装置一般很复杂。鉴于安装的不确定性和天气变化的极端性，复杂的电子控制装置会影响系统的可靠性。如果采用各种旁通装置，如热气旁通管和液体旁通管，可靠性将更难保证。数码压缩机系统基本上是简易系统，只需简单的电子控制，故较变频机系统更加可靠。6.除湿性能图3-4所示是五匹变频空调和五匹数码涡旋空调在不同容量时的蒸发温度比较。变频系统在低频运行时，蒸发温度较低，随着运行频率的降低，蒸发温度逐渐升高，整个运行阶段平均蒸发温度较高，而一般的空调系统多在部分负荷下运 图3-4 数码涡旋与变频系统比较 行，这就导致了除湿能力下降。而数码系统无论在何种运行比例时，其负载运行时均是全负荷，所以如图所示能在整个运行阶段保持较低的蒸发温度，尤其容量在40%至80%范围内（较常使用的容量区间），数码涡旋体现了明显的优势，所以其显热比较少，除湿能力较强，保证了高精度的湿度要求。数码涡旋空调这种在低容量情况下能有效提供较好的湿度控制功能，对于相对湿度较高的地区及一些特殊场合尤为适用。3.3 数码涡旋技术的未来发展方向目前谷轮公司数码涡旋系统应用的是R22和R407C制冷剂，由于R410A具有系统能量效率好，TEWI指数高，热转换系数大，除湿效果好，热泵性能好，传热性能佳，无温度滑移现象，制冷剂充灌量小等优点，所以该公司正把R410A开发应用此项技术上。另外，数码涡旋技术可扩展至数码涡旋EVI（增强喷汽增焓）技术的应用，喷汽增焓是通过增强过冷而提高蒸发器容量，类似过冷器的一个双级周期，但级间蒸汽被注入同一个压缩机。因此可以看到传统的增加排汽量是通过增加吸气压力，而喷汽增焓是通过中间压力的增加而加大排气量的，因而喷汽增焓的效率高，由于对于涡旋盘来说，这很容易在“分级”压缩过程中注入蒸汽，所以较易在数码涡旋技术中应用。第四章 空调系统的负荷计算4.1 冷（热）、湿负荷的概念为连续保持空调房间恒温、恒湿，在某一时刻需向房间供应的冷(热)量称为冷（热）负荷；为维持室内相对湿度恒定需从房间去除的湿量称为湿负荷。房间冷（热）、湿负荷也是确定空调系统送风量及各种设备容量的依据。1.主要冷负荷由以下几种：（1） 外墙及屋面瞬变传热引起的冷负荷；（2） 玻璃窗瞬变传热引起的冷负荷；（3） 透过玻璃窗的日射得热引起的冷负荷；（4） 人体散热引起的冷负荷； （5） 照明散热引起的冷负荷；在冷负荷的计算方法上，本设计采用冷负荷系数法。对于民用建筑来说，空调冬季的经济性对空调系统的影响要比夏季小。因此，空调热负荷一般是按稳定传热理论来计算的。其计算方法与供暖系统的热损失计算方法基本一致。2.主要湿负荷有以下几种： （1） 人体散湿；（2） 工艺设备散湿；根据本建筑的特点，只计算人体散湿。4.2 冷负荷的组成一、 空调房间的冷负荷 1.由于室内外温差和太阳辐射作用，通过建筑物围护结构传入室内的热量形成的冷负荷。 2.人体散热、散湿形成的冷负荷。3.灯光照明散热形成的冷负荷。4.其它设备散热形成的冷负荷。空调房间计算冷负荷的确定方法是：将上述分各项冷负荷按各不同的计算时刻累加，得出房间冷负荷的逐时值，然后取其中的最大值。空调房间的冷负荷时确定空调送风系统风量和空调设备容量的依据。二、 空调建筑物的计算冷负荷1.当空调系统末端装置不能随负荷变化而自动控制时，应采取同时使用的所有房间最大冷负荷的累加值2.当空调系统末端装置能随负荷变化而自动控制时，应将同时使用的所有房间各计算时刻冷负荷累加，得出建筑物冷负荷的时间序列，然后取其中的最大值。三、空调系统冷负荷空调制冷系统负荷等于室内负荷、新风负荷和其它热量形成的冷负荷之和。也就是说空调制冷系统的供冷能力除了要补偿室内的冷负荷外，还要补偿空调系统新风量负荷和抵消冷量的再加热等其它热量形成的冷负荷。4.3 空调冷负荷计算冷负荷系数法是在传递函数法的基础上为便于在工程中进行手算而建立起来的一种简化计算方法。1.围护结构瞬变传热形成冷负荷的计算方法（1） 外墙和屋顶瞬变传热引起的冷负荷在日射和室外气温综合作用下，外墙和屋顶瞬变传热引起的逐时冷负荷可按下式计算： W (4-1) 式中：外墙和屋面瞬变传热引起的逐时冷负荷,W；外墙和屋面的面积，；外墙和屋面的传热系数，W/(),可根据外墙和屋面的不同构造，而选取不同的值；夏季空气调节室内计算温度，；外墙和屋顶冷负荷计算温度的逐时值，；必须指出：(4-1)式中的各围护结构的冷负荷温度值都是以北京地区气象参数为依据计算出来的，因此对不同地区和不同情况应按下式进行修正： （4-2）式中: 郑州地区修正系数，参考资料郑州地区的墙的地点修正值见表4-1；不同外表面换热系数修正系数，参考资料查得=1.04；不同外表面的颜色系数修正系数，参考资料查得=0.97；表4-1 I-IV 型墙地点修正值地点SSWWNWNNEESE水平郑州0.80.91.31.82.11.61.30.90.7（2） 内围护结构形成的冷负荷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而产生的冷负荷可按式（4-2）计算。当邻室与空调区的夏季温差大于3时，宜按式（4-3）计算通过空调房间隔墙、楼板、内窗、内门等内围护结构的温差传热而产生的冷负荷 W (4-3)式中:内围护结构的传热面积，m；内围护结构的传热系数，；夏季空调房间室内设计温度，；邻室平均温度，。 (4-4)式中：夏季空调房间室外计算日平均温度，；邻室计算平均温度与夏季空调房间室外计算日平均温度的差值, 一般得热量不大的邻室如办公室、走廊等=02。（3） 外玻璃窗瞬变传热引起的冷负荷在室内外温差的作用下, 玻璃窗瞬变热形成的冷负荷可按下式计算: （4-5）式中： 窗传热系数，本设计的传热系数为2.6； 窗口面积，； 玻璃窗的传热系数修正值，根据窗框类型可从资料查得，采用铝合金窗框，系数修正值为1； 同上； 外玻璃窗冷负荷计算温度的逐时值，可从资料查得，； 玻璃窗的地点修正值，可从资料查得为2；2.透过玻璃窗的日射得热形成冷负荷的计算方法 透过玻璃窗进入室内的日射得热形成的逐时冷负荷，可按下式计算： (4-6)式中： 窗口面积，； 有效面积系数，可从资料查得为0.85； 窗玻璃冷负荷系数，可从表4-2中查得表4-2 玻璃窗冷负荷系数时间朝向01234567891011S0.070.070.060.060.060.050.110.180.260.400.580.72N0.120.110.110.100.090.090.590.540.540.650.750.81时间朝向121314151617181920212223S0.840.800.620.450.320.240.160.100.090.090.080.08N0.830.830.790.710.600.610.680.170.160.150.140.13 窗的遮阳系数，定义为，有资料查得为0.4； 窗内遮阳设施的遮阳系数，有资料查得为0.8；最大的日射得热因数，由表4-3查得表4-3日射得热因数最大值朝向纬度带SN352511223.室内热源显热冷负荷（1） 照明设备冷负荷 当电压一定时，室内照明散热量是不随时间变化的稳定散热量，但是照明散热方式仍以对流与辐射两种方式进行散热，因此，照明散热形式的冷负荷计算仍采用相应的冷负荷系数。根据照明灯具的类型和安装方式不同，其冷负荷计算式分别为白炽灯： (4-7)荧光灯： (4-8)式中： 照明设备散热形成的冷负荷，W； 镇流器消耗功率系数，当明装荧光灯的镇流器装在空调房间时，取1.2； 灯罩隔热系数，当荧光灯罩上部穿有小孔，可利用自然通风散热与顶棚内时，取； 照明散热冷负荷系数，见表4-4；表4-4照明散热冷负荷系数开灯后的小时数012345678910110.370.670.710.740.760.790.810.830.840.290.260.231213141516171819202122230.200.190.170.150.140.120.110.100.090.080.070.06（2） 电动设备冷负荷 电动设备的冷负荷可按下式计算： （4-9）式中： 同时使用系数，根据工艺过程的设备使用情况而定，一般为； 利用系数，一般可取； 电动机负荷系数，一般可取； 通风保温系数，见表4-5；表4-5照明散热冷负荷系数保温情况有局部排风时无局部排风时设备有保温设备无保温（3） 人体散热形成的冷负荷人体散热与性别、年龄、衣着、劳动强度及周围环境条件（温、湿度）等多种因素有关。人体散发的潜热量和对流热直接形成瞬时冷负荷，而辐射散发的热量将会形成滞后冷负荷。因此，应采用相应的冷负荷系数进行计算。人体显热负荷可按下式进行计算： （4-10）式中：人体显热计算时刻冷负荷 W；空调房间总人数；群集系数；每名成年男子显热散热量 W；人体显热散热冷负荷系数；表4-6照明散热冷负荷系数总数每个人进入室内后的小时数123456789101112100.530.620.690.740.770.800.830.850.870.890.420.3410131415161718192021222324100.280.230.200.170.150.130.110.100.090.080.070.06人体潜热冷负荷： (4-11)式中：人体潜热计算时刻冷负荷 W；空调房间总人数；群集系数；每名成年男子小时潜热散热量，W；4.4 空调热负荷计算冬季空调热负荷的计算采用稳态算法，热负荷主要包括两项；a. 围护结构的耗热量；b. 门窗缝隙渗入冷空气的耗热量。围护结构耗热量计算公式： （4-12）式中：Q 围护结构耗热量，W；Qj 围护结构基本耗热量，W； Qx 围护结构基本耗热量修正值，W；K 围护结构传热系数，W（）；F 围护结构面积，；tn 冬季室内计算温度，；tw 冬季空调室外计算温度，； 围护结构温差修正系数；外围护结构取1.0，与不采暖的房间有隔墙，且不采暖房间无门窗与室外相通取0.4，与不采暖的房间有隔墙，且不采暖房间有门窗与室外相通，取0.7，屋顶取0.75。xch 朝向修正率；北向、东北向、西北向取0，东、西方向取-5%，东南、西南方向取-10% -15%，南向取-15% -25%；xf 风力附加耗热量修正率，取0； xg 高度附加率；超过4m每增加1m附加2%；但最大附加率不超过15%；底层高度为5m，取0.02。4.5 渗透风负荷计算 当采用空调箱处理新风或通过门窗渗入新风时，其引起的热负荷Q按下式计算： （4-13）式中：干空气的必定压热容，； 新风量或渗入空气量, ； 冬季空调室外计算温度下的空气密度，； 冬季空调室外计算温度，； 冬季室内计算温度，。4.6 空调负荷计算结果具体计算如附录所示。 第五章 空调方案的选择与系统的划分5.1 户式中央空调简述户式中央空调是一个系统 ,并不是一个设备 ,其空调制冷原理与大型中央空调是一致的 ,但它是针对每一户住宅来定义的 ,具有分户的独立性 ,具备了传统中央空调和家用壁挂空调的特点。(1)节省空间:与传统空调相比 ,在空间利用、安装的方便性、管理维修等方面都有优势 ,与物业之间的矛盾少 ,有利于房地产商发售房屋 ,而且对老百姓选购房也有利 ,还有节能等诸方面的优势。更重要的是一户一套 ,免去了大型中央空调需要机房和分层送风需要大量管道的缺点 ,省去了大型管道占用的层高。而层高与工程造价的高低息息相关 ,在竞争日趋尖锐的今天 ,改变安装方法对节省的意义非同小可。(2)筑物的市容整洁和保障建筑艺术效果起到巨大作用:户式中央空调安装简便。在面积大、房间多的住宅中 ,需要配置多部小型壁挂空调 ,这样外墙上空调的冷凝器处处可见 ,影响市容的美观和建筑的艺术效果 ,且多部室内机也影响室内美观。而户式中央空调的机组可设计在阳台上 ,在房间凹陷处装风口。风管和盘管均隐蔽 ,与室内装修结合 ,美化了居室环境。(3)有利于国家计量收费:户型空调的发展 ,适应了不同档次 ,不同收入的消费者 ,此种机型将对国家合理用能 ,合理记费起到重要作用。5.2 空调系统的分类和比较空调系统一般均由空气处理设备和空气分配设备组成，根据需要，它可组成许多不同形式的系统，在工程上，应考虑建筑物的用途和性质，热湿负荷特点，温湿度调节和控制的要求，空调机房的面积和位置，初投资和运行费用等多方面的因素，选定合理的空调系统。1.根据负担室内热湿负荷所用的介质不同，空调系统分为：（1）全空气系统 （2）全水系统（3）空气-水系统 （4）冷剂系统2.按空气处理设备的设置情分况类：（1）集中式空调系统：集中式是指所有的空气处理设备均设在一个集中的空调机房内；（2）半集中式空调系统：半集中式除了集中空调机房（主要处理室外新风）外，还包括分散放在空调房间内的二次设备，其中多半设有冷热交换装置，如风机盘管等；（3）全分散式系统：全分散式没有集中空调机房，二是完全采用组合式设备向各房间进行空调，自带制冷机组的空调机组方式就属于这一类，如各房间的空调器等；3.按系统风量调节方式分类：（1）定风量空调系统：通常的集中式空调系统，风机的送风量保持一定，通过改变送风温度来适应空气调节区的负荷变化，以调节室内的温湿度。这种系统成为定风量空调系统。（2）变风量空调系统：通过改变送风量而保持一定的送风温度，适应空气调节区的负荷变化，达到调节所需要的室内温湿度。这种系统称为变风量系统。4.户式中央空调常见的形式有：冷热水系统、变风量系统和VRV系统。（1）冷热水系统输送介质通常为水 ，也有用乙二醇溶液的。它通过室外主机产生出空调冷热水 ，由管路系统输送到室内的各末端装置，在末端装置处冷热水与室内空气进行热量交换，产生冷热风，从而消除房间空调负荷。它是一种集中产生冷热量 ，但分散处理各房间负荷的空调系统形式 ，该系统的室内末端装置通常为风机盘管。目前风机盘管一般均可以调节其风机的转速(或通过旁通阀调节 经过盘管的水量)，从而调节送入室内的冷热量 ，因此该系统可以对每个空调房间进行单独调节，满足各个房间不同的空调需求，同时其节能性能也较好。此外，由于冷热机组的输配系统所占的 空间很小，因此一般不受建筑物层高的限制。但此种系统一般难以引进新风，因此对于通常密闭的空调房间而言，其舒适性较差。（2）风管式系统风管式系统以空气为输送介质，其原理与大型全空气中央空调的原理基本相同，是一个小型的全空气中央空调系统。它利用室外主机集中产生冷量，对室内回风进行冷却加热处理，再送入室内，达到消除室内负荷的目的。室外主机均采用水冷方式，也可采取风冷方式。另外，由于该系统集中对空气进行处理。因此较易引入新风。新风可单独处理后送入空调房间，也可送入空调箱尾部，与回风混合后统一进行处理。与其他户式中央空调比较起来，风管式系统的初投资较小并且该系统引入处理后的新风难度也远小于另两种形式，因此室内空气品质较有保障。但是，风管式系统的送回风管道需占较大空间，这就要求建筑物有较大的层高。此外，它采用统一送风的方式，在没有变风量末端的情况下，难以满足不同房间的不同空调负荷要求。而变风量末端的引入将会使整个空调系统的初投资大大增加。（3）VRV系统变制冷剂流量(Vaned Refrigerant Volume，简称 VRV)空调系统以制冷剂为输送介质，它的基本原理同小型的家用分体式空调类似。该系统室外主机由室外侧换热器、压缩机和其他制冷附件组成，末端装置是由直接蒸发式换热器和风机组成的室内机。一台室外机通过管路能够向若干台室内机输送制冷剂液体，通过控制压缩机的制冷剂循环量和进入室内各换热器的制冷剂流量，对 室内负荷进行自动调节。系统具有节能、舒适 、运转平稳等优点 ，而且各房间可独立调节 ，可满足不同房间的不同空调负荷要求。但该系统控制复杂，初投资高。5.3 空调系统的划分原则空调系统的划分原则如下所述：(1)能保证室内要求的参数，即在设计条件下和运行条件下均能保证达到室内温度、相对湿度、净化等要求；(2)初投资和运行费用综合起来较为经济；(3)尽量减少一个系统内的各房间相互不利的影响；(4)尽量减少风管长度和风管重叠，便于施工、管理和测试；(5)系统应与建筑物分区一致；(6)各房间或区的设计参数值和热湿比相接近污染物相同，可以划分成一个全空气系统。对于定风量单风道系统，还要求工作时间一致，负荷变化规律基本相同；(7)一般民用建筑中的全空气系统不宜过大，否则风管难于布置；系统最好不要跨楼层设置，需要跨楼层设置时，层数也不应过多这样有利于防火。5.4 空调系统的选择一、系统的选用通过各方案的对比，本次设计采用冷热水系统。末端装置采用风机盘管，通过进入末端的冷热水与空调房间的空气进行热量交换。此次设计的新风与排风的处理方式采用：只设浴厕排风，新风利用门窗缝隙渗入。这种方式在多层和高层住宅中使用较为广泛，因为该方式省去了新风机组和新风管道，节省了造价和建筑高度。对于大多数家用中央空气调节系统来说，是一种比较实际的方法。其缺点是新风量不一定得到保证，特别是在排风机不开的情况下。另外，在选用室内末端设备的供冷与供暖能力时，应考虑到新风渗入的影响，适当地增加其供冷与供暖的能力。表5-1集中式系统和风机盘管+独立新风进行比较比较项目集中式风机盘管加新风设备布置与机房空调与制冷设备可以集中布置在机房；机房面积较大；有时可以布置在屋顶上只需要新风空调机房面积；风机盘管可以安装在空调房间里分散布置，敷设各种管线较麻烦。风管系统空调送回风管系统复杂，布置困难；支风管和风口过多时不易平衡。放室内时，不接送、回风管；当系统和新风系统联合使用时，新风量较小。维护运行空调与制冷设备集中在机房内，便于管理和维修。布置分散，维护与管理不便，系统复杂，易漏水。温湿度控制可严格控制温度和相对湿度室内要求严格时，难以满足要求。空气过滤与净化可以采用初效、中效和高效过滤器，满足室内空气清洁的不同要求；采用喷水室时，水与空气直接接触，易受污染，须经常换水。过滤性能差，室内清洁度要求较高时难于满足。消声隔震可以有效的采取消声和隔震措施。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，使各个房间互相污染；当发生火灾时会通过风管迅速蔓延。各个房间之间不会互相污染。使用寿命使用寿命长。使用寿命长。安装设备和风管安装工程量大，周期长。安装投产快。节能和经济可以根据室外气象参数变化实现全年多工况节能运行；对热湿负荷不一致或室内参数不同的多房间不经济；部分房间停止空调，系统仍运行，不经济。灵活性大，节能效果好；盘管可冬夏兼用，内壁结垢，降低传热效率；无法实现全年多工况调节表5-2风机盘管和诱导器的比较风机盘管诱导器优点噪声小；系统分区进行调节控制较容易；体积小，布置和安装方便；对于将来建筑的扩建，增设机组，实现比较容易。风道断面小；空气处理室小；空调机房占地小；风机耗电量小。缺点因布置在室内，需要建筑上的协调；分散，维修管理工作量大，本身解决新风量困难，静压小，不可能使用高性能的过滤器；有旋转部件，对加工质量要求高。初投资高；管道复杂；在过度季节也不能大量使用新风。通过以上的空调系统的比较，结合实际的空调建筑可以看出在大空间的空调房间一般都采用集中式空调系统，这种空调方式送风量大，可以充分进行换气，室内空气污染小，过度季节新风可以调节，由于空气处理设备集中在机房，管理维护方便；集中式空调可以实现全年多工况节能运行调节，达到经济的效果。在一些写字楼、办公楼和民用建筑的空调房间普遍采用风机盘管+独立新风的空调方式，风机盘管可独立调节室温，各空调房间的空气调节互不影响。根据以上分析和比较，各房间室内设计参数要求相同，但是考虑到民用建筑同时使用情况，宜采用风机盘管+独立新风机组的半集中式的空调方式，卧室风机盘管壁挂安装。对于这类如采用集中式系统，则风管管径很大，又要穿越墙壁，对防火、消声和防震均不利，且不利施工，而且各房间空间小，所以能充分发挥风机盘管的特点，各房间能自动控制和调节室温，不影响其他房间的使用，满足各空调房间不同的使用情况，减少了运行费用，同时风机盘管可以进行壁挂，对室内装饰起到锦上添花的作用。终上所述，拟采用风机盘管加新风系统，风机盘管的新风供给方式采用门窗缝隙渗入，供给室内。二、风机盘管介绍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)或热水机组(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接水盘内，然后不断地被排入下水道中。由于本系统采用风机盘管+新风系统，新风有门窗缝隙渗入，新风与回风混合，对混合风进行处理，承担房间部分负荷。这种方案既提高了该系统的调节和运转的灵活性，且省去了引进新风设备的投资费用。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见图5-1。 图5-1 风机盘管构造图第六章 空调水系统的设计6.1 空调管路系统的设计原则 空调管路设计中遇到的第一个问题就是如何合理而正确地划分空调管路系统中的环路和选用合适的管路系统形式。1.空调管路系统的划分原则空调管路系统的环路划分应该遵循满足空调系统的要求、节能、运行管理方便、节省管材的原则，按照建筑物的不同使用功能、不同使用时间、不同的负荷特性、不通的平面布置和不同的建筑层数正确划分空调管路系统的环路。但是，还有一点值得注意，管路系统的分区和空调风系统的划分相结合；再设计中同时考虑空调风系统与管路系统才能获得合理的方案。2.空调管路系统的形式按介质是否与空气接触可分为： 闭式系统和开式系统；按系统中的各并联环路中的水的流程可分为：同程式系统和异程式系统；按系统循环水量的特性可分为： 定流量系统和变流量系统；按系统中的循环水泵设置情况可分为： 单级泵系统和双级泵系统；按冷热水管道的设置方式可分为： 双管制、三管制和四管制。3.管路系统的设计原则（1）空调管路系统应具备足够的输送能力；（2）合理布置管道；（3）确定系统的管径时，应保证能输送设计流量，并使阻力损失和水流噪声小，已获得经济合理的效果；（4）设计中，应进行严格的水力计算，以确保各个环路之间符合水力平衡要求，是空调水系统在实际运行中有良好的水力工况和热力工况；（5）空调管路系统应能满足中央空调部分负荷运行时的调节要求；（6）空调管路系统设计中要尽可能多的采用节能措施；（7）空调系统选用的管材、配件要符合有关的规范要求；（8）管路系统设计中要注意便于维修管理，操作、调节方便。6.2 空调水系统的设计一、常见水系统的类型及特点表6-1常见水系统比较表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管道与设备的腐蚀机会少；不需克服静水压力，水泵功率低；系统简单。与蓄热水池连接比较杂。开式管路系统与大气相通与蓄热水池连接比较简单。水中含氧量高，管路与设备的腐蚀机会多；需要增加克服静水压力的额外能量；输送能耗大。同程式供、回水干管中水流方向相同，经过每一环路的管路长度相等水量分配、调节方便；便于水力平衡。需要回程管，管路长增加；初投资稍高异程式供、回水干管中水流方向不同，经过每一环路的管路长度不等水量分配、调节较难；水力平衡麻烦。不需要回程管，管路长度较短，管路简单初投资稍低。两管制供冷、供热合用一管路系统管路系统简单；初投资省无法满足供冷、供热的要求三管制分别设置供冷、供热管路与换热器，但冷、热回水共用能同时满足供冷、供热要求；路系统较四管制简单。有冷、热混合损失；投资高于两管制；管路布置较复杂。四管制供冷、供热的供、回水管均分开设置，具有冷、热两个系统能灵活实现同时供冷供热；没有冷热混合损失管路系统复杂；初投资高；占有建筑空间较多定流量系统中的循环水量保持定值，负荷变化时，通过改变供或回水温度来匹配系统简单，操作方便；需要复杂的自控设备。配管设计时，不能考虑使用系数；输送能耗始终处在设计的最大值。变流量系统中的供回水温度保持定值，负荷改变时，通过供水量变化来适应输送能耗随负荷减少而降低；配管设计时，可以考虑同时使用系数，管径相应减小；水泵容量、电耗也相应减少。系统比较复杂；须配备自控设备。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。二、本系统设计通过对空调水系统各个类型的比较，最后确定本次设计的空调水系统采用双管制、异程式、闭式、变流量系统。1.双管制水系统双管制水系统是指仅有一套供水管路和一套回水管路的水系统，供水管路夏季供冷水，冬季供热水；而回水管路是夏季和冬季合用的。这种系统结构简单，布置方便，占用建筑面积及空间小，节省初投资。运行时冷、热水的水量相差较大。缺点是系统内不能实现同时供冷和供热。2.异程式系统水流通过各末端设备时的路程不相同的系统称为同程式系统。采用这种系统的主要优点是管路配置简单，管路长度短，初投资低。由于各环路的管路总长度不相等，故各环路的阻力不平衡，从而导致了流量的分配不均的可能性。在支管上安装流量调节装置，增大并联支管的阻力，可使流量分配不均匀的程度得以改善。一般来说，当管路系统较少，支管环路上末端设备的阻力大，其阻力占负荷侧干管环路阻力的2/34/5时，可采用异程式系统。3.一次泵变流量系统 所谓变水量系统，即负荷侧在运行时，水量不断变化的水系统。一次泵变水量系统是目前我国的高层民用建筑中采用最为广泛的空调水系统。一次泵变水量系统的基本原理是：在系统处于设计状态下，所有设备都满负荷运行，压差旁通开度为零（无旁通水量），这时压差控制器两端接口处的压力差（又称用户侧供回水压差）即是控制器的设定值。当末端设备负荷变化时，末端的阀门关小，供回水压差将会提高而超过设定值，在压差控制器的作用下，旁通阀打开，由于旁通阀与用户侧水系统并联，它的开度加大将会使总供回压差减小直至达到设定值才停止继续开大，部分水从旁通阀流过而直接进入回水管，与用户侧回水管混合后进入水泵及冷水机组。在此过程中，基本保持了冷冻水泵及冷水机组的水量不变。水泵与冷水机组的连接方式采用水泵与冷水机组一一对应连接。这种方式的优点是控制及运行管理简单，各冷水机组相互干扰少，水量保证性较高。其缺点是实际工程中，由于水泵与冷水机组布置位置的影响，造成管道相对较多，并且尤其要注意水泵与冷水机组之间的管道放空气问题。当只有一台冷水机组和对应的水泵运行时，由于水泵出口止回阀的作用，水不能通过停止运行的冷水机组及水泵而回流到正常运行的水泵中，这也是其较为有利的一点。4.压差调节概述及原理（1）为保证空调冷冻水系统中冷水机组的流量基本恒定；冷冻水泵运行工况稳定，一般采用的方法是：负荷侧设计为变流量，控制末端设备的水流量，即采用电动二通阀作为末端设备的调节装置以控制流入末端设备的冷冻水流量。在冷源侧设置压差旁通控制装置以保证冷源部分