建筑环境与设备工程专业--开题报告

一、选题的背景、意义空调是空气调节的简称，是使室内空气温度、湿度、清洁度和气流速度（简称四度）保持在一定范围内的一项环境工程技术，它满足生活舒适和生产工艺两大类的要求。

随着人们生活水平的提高和社会的发展，人们的生活舒适性问题越来越多地受到重视, 特别是对建筑物内的空气品质及舒适程度的要求也会越来越高。

而空调系统是现在社会广泛采用的用来调节室内空气环境的主要措施，另外能源的紧缺，节能问题越来越引起人们的重视，因此，迫切需要为建筑物安装配置节能、健康、舒适的空调系统来满足人们对高生活水平的追求。

设计一项节能、舒适、健康的中央空调工程是很有实际意义的。

二、相关研究的最新成果及动态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,已经投入使用的空调系统有冰蓄冷空调系统、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、闭式环路水环热泵系统建筑物冬季需要供热，夏季需要供冷，并且每天的负荷也随室外气温及太阳辐射热的变换呈周期性变化。

常年有余热存在，经常出现外区停止供冷或已开始供热，而内区仍需供冷的情况，所以采取闭式环路水环热泵系统。

可以有效的利用建筑物内区的余热，作到有效节能。

又可以为人们提供舒适的环境，满足人们的要求。

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，具体的是：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。

2、建筑空调系统节能国内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%的热泵为地源热泵，瑞典65%的热泵为地源热泵。

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。

3、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。

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。

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。

三、课题的研究内容及拟采取的研究方法（技术路线）、难点及预期达到的目标（一）研究内容本工程为广州市兴茂办公楼空调设计，建筑总面积约为8007.3㎡,建筑总标高为28.8m，其中地下停车场面积为1623.1㎡。

该办公楼共十层，另外还配有设备层，属高层建筑。

窗户均可开启，且窗户面积较大，能顺利排出室内污染气体，可采用自然排风。

为满足房间空气质量要求，采用机械送风方式补充新鲜空气。

故本次设计中办公室送风采用机械送风和自然排风系统。

1、广州地区的基本气象参数：夏季室外计算干球温度tw 34.2℃夏季室外计算湿球温度ts 27.8℃夏季通风室外计算相对湿度 66%夏季室外平均风速 1.5m/s夏季最多风向 SE夏季大气压力 100287Pa设计参数：夏季 冬季办公室 25℃ 20℃φ=65% φ=65%大堂、过厅 15℃ 18℃φ=60% φ=60%2、本课题主要对该办公楼进行夏季空调和必要的防排烟地设计。

（1）空调系统a.办公楼各层（各办公室）的冷负荷计算；b.整体空调方案以及空气处理方式的确定；；c.制冷机组及末端设备选型（包括锅炉的选择）；d.泵与风机的选型以及水系统、风系统布置方案确定；e.各层风管、水管的布置图、总系统图、施工图、气流组织图等图纸的绘制；f.防排烟系统的设计；g.对整体空调系统设计的审查、修整。

确定所用方案的科学性。

（2）防排烟系统（下车库的防排烟设计）地下车库中人员停留时间较少，换气次数按5次/h计。

地下停车库内含有大量汽车排出的尾气，并且除汽车出入口以外一般没有其他与室外相通的孔洞，因此必须进行机械通风；另外，由于地下停车库的密闭性，一旦发生火灾时，高温烟气会因无处排放而在地下停车库内蔓延，因此还必须设置机械排烟系统。

由《汽车库、修车库、停车场设计防火规范》规定地下车库面积不大于2000㎡不需进行防火分区，由于车库面积为1623.1㎡，因此可以不用进行防火分区；并且每个防烟分区，面积不宜超过500㎡。

（二）研究方法1、空调系统注意事项a.分区问题：考虑到建筑物结构上的差别和类型的不同，可将建筑物划分为几个防火分区。

b.过度季节问题：过度季节部分房间可不用冷热源,但部分房间仍需要降温,这时应用室外空气直接进入需降温房间降温,即节能又简单;或考虑采用一台小容量的制冷机。

c.大空间空调形式问题：对于个别大空间可选择取全空气系统。

d.特殊房间的个别控制问题：用风机盘管系统以便控制。

2、 方案比较（1）全空气系统: 机房面积较大，层高较高，空调与制冷设备可以集中布置在机房，有时可布置在屋顶或安设在车间柱间平台上;空调送回风管系统复杂、布置困难，支风管和风口较多时不易均衡调节风量;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，节能和经济；空调与制冷设备集中安设在机房便于管理和维护; 可以严格地控制室内温度和室内相对湿度;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。

（2）空气－水系统：新风空调机房、机房面积小，风机盘管可以设在空调机房内，但分散布置、敷设各种管线较烦；放室内时不接送、回风管，当和新风系统联合使用时，新风管较小；灵活性大、节能效果好，可根据各室负荷情况自我调节，无法实现全年多工况节能运行；安装投产较快，介于集中式空调系统与单元式空调器之间；布置分散维护管理不方便，水系统布置复杂、易漏水；对室内温度要求严格时难于满足；必须采用低噪声风机才能保证室内要求；各空调房间之间不会互相污染。