建筑环境与设备工程开题报告.doc

*毕业论文（设计）开题报告题目： 专业班级： 建环* 学生姓名： * 学号： *一、 选题的背景、意义随着人们生活水平的提高，居住环境的舒适性问题越来越受到重视，对建筑物内的空气品质及舒适程度的要求也越来越高。现在社会广泛采用空调系统来调节室内空气环境。此外能源的紧缺致使节能问题也越来越引起人们的重视，这迫切需要我们为建筑物安装节能、健康、舒适的空调系统来满足人们对高生活水平的追求。因此，设计一项能源合理利用、室内空气品质有效改善、可持续的绿色健康的中央空调工程具有重要意义。暖通空调的目的是调节室内环境至适于人们居住的状态，在南方地区主要是对空气进行冷却处理，调节室内温湿度至人体感到舒适的状态。暖通空调的原理是由热源和冷源、经过水系统再传递给风系统，再由风系统将能量传递给所要调节的房间，从而达到所要求的室内温度和湿度的参数。二、相关研究的最新成果及动态我国为能源消耗大国，但资源却相对匮乏，节能降耗对于我国有着十分重要的意义。近年来，由于国民经济的快速发展，我国的能源供给越来越紧张。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，在建筑领域，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。在建筑空调系统运行能耗中，冷源系统的能耗占最大比重。近年来，空调冷源系统的节能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，故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问题。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。风机盘管是集中式空调系统中广泛使用的末端设备。它是一种将风机和表面式换热盘管组装在一起的装置。风机盘管的型式有卧式、立式和顶置式等数种。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）。风机盘管的种类有很多，风管的合理选用不仅直接影响空调效果，也是保证系统正常运行和降低空调能耗的重要环节，尤其是在高精度或有严格工艺要求的场合，更须合理的送风参数。三、课题的研究内容及拟采取的研究方法（技术路线）、研究难点及预期达到的目标（一）研究内容本工程为广州市文源办公楼空调系统设计，总建筑面积为8574.8 m2，共10层，带地下层，其中地下层面积为1649.7m2。主体为钢筋混凝土框架、砖混结构。该大厦具备商场、餐饮、办公等多项功能。地下层为机动车停车库和设备用房。地上一层商铺；二层为餐厅，包括中餐厅和西餐厅；三层主要为会议室；四层和十层均为办公用层。为此对该综合楼进行以下夏季空调和必要的防排烟设计的研究。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：夏季空气调节室外计算干球温度 34.2夏季空气调节室外计算湿球温度 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夏季室外大气压力 100287Pa空调室内计算参数： 夏季 冬季商铺 25 20 =60% 办公室 25 20 =60% 餐饮区 25 20 =60% 大堂、过厅 28 16 =60% （二）研究方法1、本课题主要对该综合楼进行夏季空调烟设计 空调系统设计任务（1）根据节能标准选择合适的围护结构材料，进行各功能区域空调负荷的计算；（2）各系统方案的确定；（3）空气处理设备，制冷制热设备的选择计算；（4）气流组织及风系统设计计算；（5）水系统设计计算及水泵选择；（6）空调机房的设计布置。 2、功能分区特点商铺区人流量大，照明设备多，故空调冷负荷和新风负荷大。商品种类多，营业厅布局常有变动，要求空调设备具有一定的灵活性。商铺的总冷负荷中，人体负荷和新风负荷是主要的。所以合理确定人体负荷是关键所在。商铺的建筑传热负荷远小于人体、新风、照明负荷、一般占总负荷的1%7%。办公区由于人员长期停留作业，应充分考虑健康、节能、环保，确定合理的室内参数。最小新风量为30m3/h；当用CO2浓度控制新风量或在空调风系统中采用一些特殊的净化、杀菌、除臭装置后其新风量可适当减少以节能。餐饮区空调负荷变化大，在非就餐时间，室内的空调负荷很低。当餐厅使用时，由于人员密度的剧增，以及之内热菜、热汤等的散热，夏季空调冷负荷达到峰值。冷负荷计算时应考虑人流峰值的影响。人多时汗味、烟味等各种异味增加，室内空气较易污染，新风和排风系统应设计合理。3、冷热源方案 目前建筑采用的冷源主要有以下几种离心式、螺杆式、活塞式冷水机组。1）离心式冷水机组的优点：叶轮转速高，输气量大，单机容量大；易损件少，工作可靠，结构紧凑，运转平稳，振动小，噪声低；单位制冷量重量指标小；制冷剂中不混有润滑油，蒸发器和冷凝器的传热性能好；EER值高，理论值可达6.99；调节方便，在10%-100%内可无级调节。 缺点：单级压缩机在低负荷时会出现“喘振”现象，在满负荷运转平稳；对材料强度，加工精度和制造质量要求严格；当运行工况偏离设计工况时效率下降较快，制冷量随蒸发温度降低而减少幅度比活塞式快；离心负压系统，外气易侵入，有产生化学变化腐蚀管路的危险 2）螺杆式冷水机组优点：结构简单，运动部件少，易损件少，仅是活塞式的1/10，故障率低，寿命长；圆周运动平稳，低负荷运转时无“喘振”现象，噪音低，振动小；压缩比可高达20，EER值高；调节方便，可在10%100%范围内无级调节，部分负荷时效率高，节电显著；体积小，重量轻，可做成立式全封闭大容量机组；对湿冲程不敏感。缺点：价格比活塞式高；单机容量比离心式小，转速比离心式低；润滑油系统较复杂，耗油量大；大容量机组噪声比离心式高；要求加工精度和装配精度高。3）活塞式冷水机组优点：用材简单，可用一般金属材料，加工容易，造价低；系统装置简单，润滑容易，不需要排气装置；采用多机头，高速多缸，性能可得到改善缺点：零部件多，易损件多，维修复杂，频繁，维护费用高；压缩比低，单机制冷量小；单机头部分负荷下调节性能差，卸缸调节，不能无级调节；属上下往复运动，振动较大；单位制冷量重量指标较大。一般来说，大型空调系统，当单机空调制冷量时，宜选用离心式制冷机组；中型空调系统，时，宜选用螺杆式或离心式制冷机组；小型空调系统，时，宜选用活塞式冷水机组，活塞式冷水机组尽量选用多机头型。本建筑为广州市文源办公楼，通过对各类型房间负荷估算推荐值对各区域进行负荷估算，累加得出建筑物总负荷。本建筑商业区面积528.03 m2，估算负荷为365W/ m2；中餐厅面积264.75m2，估算负荷为360W/ m2；西餐厅面积293.48m2，估算负荷为277W/ m2；会议室面积427.34 m2，估算负荷为121W/ m2；独立办公室1745.04 m2，估算负荷为131W/ m2；大空间办公室1626.69 m2，估算负荷为235W/ m2。负荷估算值在1032KW，拟采用两台螺杆式冷水机组。4、 空调系统方案按负担室内空调负荷所用的介质来分类可选择四种系统全空气系统、空气水系统、全水系统、冷剂系统。全水系统和冷剂系统只能消除室内的余热和余湿，不能起到改善室内空气品质的作用，所以全水系统和冷剂系统在本次的建筑空调设计时不宜采用。以下仅介绍全空气系统和空气水系统。（1）全空气系统分一次回风式系统和二次回风式系统，该系统是全部由处理过的空气负担室内空调冷负荷和湿负荷。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）空气水系统分为再热系统和诱导器系统并用、全新风系统和风机盘管机组系统并用。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。全空气系统在人员较多的空气调节区新风比例较大，与风机盘管加新风等半集中式空气水式系统相比，多占用空间不明显，其空调负荷风量较大，便于独立设置空调风系统，本综合楼中的商铺、中餐厅和门厅区域则属于该种类型。风机盘管加新风等半集中式空气水式系统由于其布置灵活，并可随时根据需要开停机组，独立性强能满足办公室等小区域的空气调节，本综合楼中的办公室、西餐厅以及特殊商铺区域拟采用该类型空调系统。5、空调水系统空调水系统的分类方法很多，按照管道的布置形式和工作原理，一般可归纳为以下几种主要类型。按原理可分为：闭式循环和开式循环；按供、回水管道数量分为：两管制、三管制和四管制；按供、回水在管道内的流动关系分为：同程式和异程式；按调节方式可分为：定水量和变水量。闭式循环管路系统不与大气接触，在系统最高点设膨胀水箱并有排气和泄水装置的系统。闭式循环的优点：管道与设备不易腐蚀；不需为提升高度的静水压力，循环水泵压力低，从而水泵功率小；由于没有贮水箱、不需重力回水、回水不需另设水泵等，因而投资省、系统简单。开示循环管路之间有贮水箱（或水池）通大气，自流回水时，是管路通大气的系统。开式循环的优点：冷水箱有一定的蓄冷能力，可以减少开启冷冻机的时间，增加能量调节能力，且冷水温度波动可以小一些。开式循环的缺点：冷水与大气接触，易腐蚀管路；喷水室如较低，不能直接自流回到冷冻站时，则需增加回水池和回水泵；用户与冷冻站高差较大时，水泵则需克服高差造成的静水压力，耗电量大；采用自流回水时，回水管径大，因而投资高一些。两管制系统，供冷系统和供暖系统采用相同的供水管和回水管，只有一供一回两根水管的系统。两管制系统的优点：系统简单，施工方便。两管制系统的缺点：不能同时供冷供暖。三管制系统分别设置供冷管路、供热管路、换热设备管路三根水管；其冷水与热水的回水管共用。三管制系统的优点：管制系统能够同时满足供冷和供热的要求。三管制系统的缺点：比两管制复杂，投资也比较高，控制较复杂，且存在冷、热回水的混合损失。四管制系统冷水和热水的系统完全单独设置供水管和回水管，可以满足高质量空调环境的要求。四管制系统的优点：能够同时满足供冷和供热的要求，并且配合末端设备能够实现室内温度和湿度精确控制的要求。四管制系统的缺点：系统复杂，投资高。综上所述，本建筑的空调系统只进行供冷，且空调系统中有采用风机盘管系统，故冷水系统宜采用闭式两管制系统。6、气流组织目前空调区的气流分布方式有以下4种：即顶（上）部送风系统、置换通风系统、工位与环境相结合的调节系统和地板下送风系统。顶部送风系统又称传统的顶部混合系统。它是将调节好的空气通常以高于室内人员舒适所能接受的速度从房间上部（顶棚或侧墙高处）送出。送风温度可以是低于或高于房间设定温度。送入的高速紊动空气射流，与房间空气产生强烈的混合，送风射流的温度迅速地趋近于整个房间的温度。当射流进入房间时，它诱导房间（二次）空气进入主射流，引起射流尺寸的不断扩大，因此空气流速降低。因此，对于商铺等层高较高的区域拟采用侧面送风方式，以保证空气调节效果；办公室、餐饮区采用顶送风方式，且严格控制气流速度以最大程度满足人体舒适度。7、防排烟防系统由汽车库、修车库、停车场设计防火规范规定，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。并且地下车库面积不大于2000不需进行防火分区，由于地下层面积为1649.7，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。（三）研究难点空调工程的节能，空调工程的电耗量约占该建筑总能耗电量的40%50%，而调节水泵的耗电量又占空调耗电量的18%左右。对于空调水泵的设计选配，虽然也有一些节电措施，当从现状看其工程实施和重要程度还远远不够，点了个的浪费还十分严重，因此水泵节电还存在很大的潜力。在目前的空调水系统设计中，如何实现管网的流量性能最优具有现实意义。空调系统的噪声控制，其主要来源于通风及空调系统，主要的噪声源有以下几个方面：空调器及风机盘管等设备运转及设备振动产生的机械噪声；冷冻动水在冷冻水管内流动产生水流声及水管振动产生的噪声；空气在风管内流动摩擦振动产生的噪声；空气从送风口喷出形成风声；外界其他噪声源与上述噪声源可能产生的共鸣声。在实际工程设计中，如何对设备进行消声、隔离、减震，从而使得建筑周边及使用房间噪声达到规范规定要求空调通风系统主要噪声源：需要控制噪声的设备主要为空调系统设备、平时通风设备。（四）预期达到的目标预计设计的空调系统能满足不同房间制冷的需求，在保证使用效果的前提下，合理确定各种管道的结构、布置和尺寸，使系统的初投资和运行费用综合最低。四、论文详细工作进度和安排（1）2011.11.012011.11.30 搜集资料，完成文献综述、外文翻译；（2）2011.12.012011.12.21搜集资料，完成开题报告；（3）2011.12.222012.01.15空调负荷计算；（4）2012.01.162012.01.31 选择空调系统，布置风管并绘图，进行气流组织计算；（5）2012.02.012012.02.15空调水系统方案确定并绘图，水力计算；（6）2012.02.162012.02.29选择设备，布置机房并绘图；（7）2012.03.012012.03.04地下车库防排烟系统设计并绘图，完成初稿；（8）2012.03.042012.05.02图纸设计说明书整理，完成终稿；（9）2012.05.022012.06.02提交论文，论文评阅，答辩五、主要参考文献1 陆亚俊 暖通空调 北京：中国建筑工业出版社，20022 马最良 姚杨 民用建筑空调设计 北京：化学工业出版社，20033 付祥钊 流体输配管网 北京：中国建筑工业出版社，20014 陆耀庆.实用供热空调设计手册M.北京：建筑工业出版社，20085 GB 50019-2003，采暖通风与空气调节设计规范S 6 GB/T50114-2001，暖通空调制图标准S 7 GB50243-2002，通风与空调工程施工质量验收规范S8 GB50189-2005，公用建筑节能设计标准S9 电子工业部.空气调节设计手册.中国建筑工业出版社.199510 GB50235-97，工业金属管道工程施工及验收规范S 11 GB50045-95（2001修订版），高层民用建筑防火规范 S12 GBJ16-87(2001修订版)，建筑设计防火规范S指导教师审核意见： 签字： 年 月 日专业意见： 签字： 年 月 日院（系）意见： 签字： 年 月 日