建筑环境与设备工程专业论文开题报告

一.设计依据

1.1选题依据

随着商业建筑不断的增多，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。空调对于满足人们对某一特定空间内空气的温度、湿度及新风量等要求，提高人体舒适性和人们的工作效率具有重要意义。因此设计一项舒适、健康的中央空调工程来满足人们对高生活水平的追求成为了迫切需要。 

商业建筑是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对顾客和商场职工的身体健康会产生很大的影响。因此，商业建筑的空气环境越来越被人们所重视。近年来，新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。建筑环境由热湿环境、室内空气品质、室内光环境和声环境组成。空气调节是控制建筑热湿环境和室内空气品质的技术之一。 

能源的紧缺，节能问题也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。 

空调的意义在于“使空气达到所要求的状态”或“使空气处于正常状态”。据此，对空气温度、湿度、风速及清洁度进行人工调节，以满足人体舒适性，提高人们的工作效率。 

万达广场作为一个人流量较大的消费场所，对环境提出了较为苛刻的条件。在夏季，由于渗透空气、设备、照明、人员、热物料和食品等产生冷湿负荷，太阳辐射和室内外温差产生的冷负荷导致了室内热湿环境不良，同时室内空气存在污染物等问题，不仅要求空调系统能为其提供高质量的室内环境，而且要求空调系统能具有良好的节能效果，而空调系统的性能的优劣在很大程度上取决于整个系统的设计方案。因此，对该综合性商场进行制冷与空调工程设计具有很强的实际意义。

1.2工程概况

此次我参与设计的是万达广场C区空调系统设计，超市位于湖北省襄阳市。襄阳万达广场总建筑面积60万平米，襄阳万达广场项目东起长虹北路、西至紫贞公园、南邻诸葛亮广场、北到大吕沟，占地面积13.33万平方米，建筑面积60万平方米，是襄阳迄今为止投资额最大、商业配套最齐全、开发规模最大的城市综合体项目。本次设计的区域面积约为3559.7m2

1.3设计资料

设计参数：

襄樊万达广场作为一个人流量较大的消费场所，对环境提出了较为苛刻的条件。在夏季，由于渗透空气、设备、照明、人员、热物料和食品等产生冷湿负荷，太阳辐射和室内外温差产生的冷负荷导致了室内热湿环境不良，同时室内空气存在污染物等问题。为了制造温度适宜、空气清新的舒适环境，必须对以上问题进行处理解决。因此，对该酒店进行制冷与空调工程设计是很有必要的。 

根据我国《采暖通风与空气调节的温湿度设计规范》（GB50019—2003）中规定，舒适性空调的夏季室内计算参数如下： 

温度  应采用24~28℃； 

相对湿度  应采用40%~65%； 

风速  不应大于0.3m/s。 

通过本课题对该商场进行空调工程设计，以达到室内设计温度26℃，相对湿度60%。

襄樊市隶属湖北剩地处湖北省西北部，河南省西南方，居长江支流汉江的中游，秦岭大巴山余脉，其地理范围为：北纬31°14′～32°37′，东经110°45′～113°43′。市区被汉水分为南北两城，南为襄城，北为樊城。

.襄樊襄樊地区属北亚热带季风气候。这里既有滔滔汉水流经，又有干冷、暖湿空气交绥，冬寒夏暑，冬干夏雨，雨热同期，四季分明。加之复杂多样的地貌类型对气候要素产生明显的再分配作用，使得市内气候形成了各种类型。境内繁多的植物、动物种类，即受惠于气候的复杂多样性。全市年平均气温除高山以外，一般均在15-16℃之间，1月2-3℃，2月15-16℃，7月27-28℃，10月16--17℃。无霜期在228-249天之间。全市热量资源不仅丰富，而且具有较明显的过渡性，可以说兼备了南北气候特点。全市年降水量820-1100毫米，其中夏季占400-450毫米。全年降水量为107-135天。

1.4参考文献

通过查阅国内外各类文献，根据国内外目前在空调这块领域的现状来看，大体都采用了以节能为主，新兴科学技术支持的设计思想。因此，此次空调设计也按照这样一个指导思想来进行设计。以节能环保为主要的方向，选择适合人体舒适性的暖通空调方式。

主要参考文献

[1] 《采暖通风与空气调节设计规范》（GB50019-2003）；

[2] 《全国民用建筑工程设计技术措施—暖通空调动力》；

[3] 《民用建筑节能设计标准》（JGJ26-95）；

[4] 《采暖通风与空气调节设计规范》GB50019-2003

[5] 《采暖通风设计手册》陆耀庆，中国建筑工业出版社，1987

[6] 《暖通空调制图标准》（GB/T50114-2001）；

[7] 《高层建筑供暖通风与空调设计》方修睦等，黑龙江科学技术出版社，2003

[8] 《传热学》杨世铭，第三版，高等教育出版社，1998

[9] 《空调工程》北京：机械工业出版社，2006

[10]《采暖、空调、制冷设计手册》机械出版社，1987

[11]《注册建筑设备工程师设计手册》龙惟定，中国建筑工业出版社，1998

[12]《建筑设备工程CAD制图与识图 》于国清，机械工业出版社，2009年

[13]《中央空调实用技术》冶金工业出版社，2006

[14]  K. Raschke and A. Resemann. The midday depression of C02 assimilation in leaves of Arbutus diurnal changes in photosynthetic capacity related to changes in temperature and humidity [J].Planta (Springer-Verlag 1986)

[15]  Gyuchang Lim, Jong-Kil, Ki-Ho Chang. Dynamical Analyses of the Time Series for the Temperature and the Humidity [J]. Journal of the Korean Physical Society. January 2013 [16] Chapter 4 - Load Calculations. Air-conditioning System Design Manual. Pages 63-77.

[17]  Michael K.J.Anderson, P.E.C.E.M.CCP. Shutting down central steam..  plants to reduce energy and operating costs[J]. Exploring Energy & Facilities Management Opportunities in a Changing Marketplace.1998

[18] Chapter 8 - All-Water Systems. Air-conditioning System Design Manual. Pages 183-211

[19]  V. Shutthanandan ,J. Zhang , P. Ray. Energy and mass dependence of isotopic enrichment in sputtering[J]. Materials Science & Processing 2003.7

[20]  HE Hua ,LONG Tian yu, ZHAO Juan. Energy Saving Potential of Public Building in Jiangbei District of Chongqing[J]. International Conference on Management and Service Science (MASS 2009)

二.方案论证

2.1方案选择原则

对于一个空调系统的设计方案确定与很多因素有关，应与建筑、结构、工艺等工业密切配合。在确定方案前，要了解以下内容：

.1.了解建筑物的外部环境。

建筑物所处的地点，经纬度，海拔高度，大气压力，室外气温、相对湿度、风向、平均风速，冬季和夏季的日照率等。同时还要包含建筑物周围有无有害气体放散源、灰尘放散源；属于住宅区、混合区还是工业区；对噪声的要求；周围建筑的位置、规模和高度；环保、市政和城市规划等部门对本建筑的要求等。

.2.了解所设计的建筑物的特点。

.1）规模情况：需要被空调净化的面积、空调需要摆放的位置。

.2）建筑用途：设计建筑物目前的主要用途，今后可能的改变，例如需扩建等；人对该建筑物空调标准的要求；对空调能源计量的要求。

.3）室内参数要求：要求的温度、相对湿度及其允许波动范围，有无区域温差要求；允许的工作区气流速度和均匀度；房间的净化要求；需不需过滤、需要的净化级别；噪声的控制要求等。

.4）负荷情况：一般通过计算出来的负荷量来选择确定空调系统和一些设备的容量功率等等，空调的负荷计算应综合考虑各个方面的因素，包括房间朝向、围护结构的构造，窗的构造和尺寸，设备的发热情况，人员及其流动情况，照明等发热情况，排风量等等一系列的参数，这样才能使得负荷量更为准确，从而作为选择空调的依据。计算出空调负荷后就可对空调系统进行选择以及管线的布置，其中风管、水管的排放和布置应严格按照规范完成管道，至此设计基本结束，方案得以确定。

.5）能源：有无区域供热、供冷及其压力、温度；在需要扩建时，原有的锅炉和冷冻设备的情况；电力供应的可靠性、用量有无限制、价格。

此外，新风比的增加在未来发展处于上升的趋势，为了节约能源，在方案确定的时候也可以采用热回收和一些空调新技术，如置换通风、IEC等手段能降低空调能耗。

2.2方案比较

.在空调系统中，空调系统的分类方法并不完全统一，一般有下列几种分法。 

.1.按空气处理设备的设置情况分

.1）集中式系统.空气处理设备（过虑、冷却、加热、加湿设备和风机等）集中设置在空调房间内，空气处理后，由风管送入各房间的系统。也有把除集中处理外，分房间另设有室温调节加热器或过滤器的系统称为集中式系统。优点：技术比较成熟、安全、可靠，处理空气量大，运行可靠，便于管理和维修。缺点：供暖的时间和温度不能自已控制，供暖舒适度较差。散热片不美观空间，影响装修效果等，并且机房占地面积大。

.2）半集中空调系统  集中在空调机房的空气处理设备，仅处理一部分空气，另外在分散的各空调房间内还有空气处理设备。它们或对室内空气进行就地处理，或对来自集中处理设备的空气进行补充再处理。诱导系统、风机盘管系统就是这种半集中式空调系统的典型例子。 

.3）局部式空调系统  此系统是将空气处理设备全部分散在空调房间内，因此分散式空调系统又称为分散式空调系统。通常使用的各种空调器就属于此类。空调器将空气处理设备、风机、冷、热源等都集中在一个箱体内。分散式空调只送冷热源，而风在房间内的风机盘管内进行处理。

.2.按处理空调负荷的输送介质分

.1）全空气系统.房间的全部负荷均由集中处理后的空气负担。属于全空气系统的有：定风量或变风量的单风管或双风管集中式系统（再热系统除外）、全空气诱导系统等。集中式空调系统就是全空气系统。

.2）空气－水系统  空气调节房间的负荷由集中处理的空气负担一部分，其他负荷由水作为介质在送入空调房间时对空气进行再处理（加热、冷却等）的系统。属于空气－水系统的有：再热系统（另设有室温调节加热器的系统）、带盘管的诱导系统、风机盘管机组和风道并用的系统等。

.3）全水系统.  这种系统是空调房间的冷热负荷全部靠水作为冷热介质来承担。它不能解决房间的通风问题，一般不单独采用。无新风的风机盘管属于这种全水系统

.4)制冷剂式系统   这种系统空调房间的冷热负荷直接由制冷系统的制冷剂来承担，局部式空调系统就属此类。 

.3、按空气冷却盘管中不同的冷却介质来分 

.1)间接冷却式系统.制冷剂在专用的蒸发器内蒸发吸热，冷却冷冻水(又称冷媒水)由水泵输送到专用的水冷式表面冷却器冷却空气。它适用于空调负荷较大、房间分散或者自动控制要求较高的场合。

.2)直接蒸发机组系统  室内负荷由制冷和空调机组组合在一起的小型设备负荷。直接蒸发机组按冷凝器冷却方式不同可分为风冷式、水冷式等；按安装组合情况可分：窗式（安装在窗或墙上）、立卧式（制冷和空调设备组装在同一立卧式箱体内）和分体式（一般压缩机和冷凝器为室外机组，蒸发器为室内机组）等。

.4.按主送风管空气流速分

.1）低速系统   一般指风管风速低于15m/s的系统；对于公用和民用建筑主风管风速一般不超过10m/s。

.2）高速系统   一般指风管风速高于15m/s的系统；对于公用和民用建筑，主风管风速大于12m/s的也称为高速系统。

.5.按采用新风量的多少分 

.1)直流式系统   又称全新风空调系统。空调器处理的空气为全新风，送到各房间进热湿交换后全部排放到室外，没有回风管。这种系统卫生条件好，能耗大，经济性差，用于有有害气体产生的车间。实验室等。

.2)闭式系统. 空调系统处理的空气全部再循环，不补充新风的系统。系统能耗小，卫生条件差，需要对空气中氧气再生和备有二氧化碳吸式装置。如用于地下建筑及潜艇的空调等 

.3)混合式系统   空调器处理的空气由回风和新风混合而成。它兼有直流式和闭式的优点，应用比较普遍，如宾馆、剧场等场所的空调系统

下面着重比较全空气空调系统和空气—水（风机盘管加新风）空调系统。

全空气空调系统：空气调节区的室内负荷全部由经过加热或冷却处理的空气来负担的空调系统。一般有单风管系统、双风管系统、全空气诱导系统及变风量系统。

全空气系统的优点有：1）当人员较多的大空间空气调节负荷和风量较大的情况下，便于独立设置空气调节风系统，换气充分，空气污染小，因而不存在多空气调节区共用全空气定风量系统难以分别控制的问题。2）全空气定风量系统易于改变新回风比例，在春秋过渡季节可实现全新风运行，能够获得较大的节能效果。3）全空气定风量系统易于消除噪声，过滤净化和控制空气调节区温湿度，且气流组织稳定，相对适用于要求较高的工艺性空气调节系统。4）全空气系统空调机置于机房内，运转、维修容易，能进行完全的空气过滤。5）有专门的过滤段，有较强的空气除湿能力和空气过滤能力。

.全空气系统的缺点在于：1）风管占用空间较大，但处于人员较多的空气调节区时，新风比例较大，适宜在人员较多的大空间建筑中采用。2）对于全空气空调系统来说，当房间热湿负荷变化时，不能做出相应调节，即在冬季采用上回风方式，热空气不易下降，造成制热效果不好。

空气-水系统（风机盘管加新风空调系统）：风机盘管加新风空调系统是空气—水式空调系统中的一种主要形式，也是目前我国多层或高层民用建筑中采用最为普遍的一种空调方式。

与全空气系统相比：1）风机盘管加新风系统控制灵活，具有个别控制的优越性，可灵活地调节各房间的温度，根据房间的使用状况确定风机盘管的启停；2）风机盘管机组体型小，占地小，布置和安装方便，甚至适合于旧有建筑的改造；3)容易实现系统分区控制，冷热负荷能够按房间朝向，使用目的，使用时间等把系统分割为若干区域系统，实施分区控制。　

与全空气系统相比,风机盘管加新风系统缺点:1)因机组分散设置，台数较多，维修管理工作量大；2)室内空气品质比较差，很难进行二级过滤且易发生凝结水渗顶事故。3)风机盘管机组方式本身解决新风量困难，由于机组风机的静压小，气流分布受限制。4)同时新风在夏季要经过冷却减湿处理，在冬季要经过加热或加热加湿处理，存在着不能严格控制室内温湿度的问题。除此之外由于风机盘管台数较多，导致日常维护工作量增加。风机盘管的噪声对室内也会有所影响。

2.3方案确定

1)  冷负荷计算方法 

维护结构的冷负荷计算有许多种方法，目前国内采用较多的是概算指标法、谐波反应法和冷负荷系数法。 

谐波法和冷负荷系数法计算过程繁冗，概算指标法相对来说简单些，本课题的冷负荷计算采用概算指标法。 

2)  空调系统 

前面已经提到过，根据负担室内负荷所用的介质种类，空调系统可分为以下四种形式：全空气系统、全水系统、空气—水系统和冷剂系统。 

由于本建筑是综合性的商场，在营业时间内客人众多，房间面积大，人流量大，所以采用全空气系统。 

3)  制冷压缩机 

空调用的制冷压缩机有往复式、转子式、涡旋式、螺杆式和离心式这五种。

螺杆压缩机可以根据室内负荷的大小进行四级调节（0~25%~50%~75%~100%），使机组始终处于最佳的工作状态下工作，并且螺杆压缩机控制简单，运行稳定、节能，维修方便，占地面积小。 

从工程和气候特点来看，根据实际情况，结合投资费用，运行费用等，总得来说本工程采用如下方案： 

1) 本设计冷湿负荷采用冷负荷指标法计算；

2) 空调设计方案采用全空气系统；

3) 制冷方式初步拟定采用蒸汽压缩式制冷； 

4) 制冷压缩机初步拟定采用离心式压缩机。