工科毕设开题报告

中国计量学院

毕业设计（论文）开题报告

学生姓名：陈韩军学号：1100203111 专业：热能与动力工程

班级：11热能1班

设计（论文）题目：

仰仪中楼改造房空调系统设计

指导教师：潘江

二级学院：计量测试工程学院

2015年3月26 日

仰仪中楼改造房空调系统设计

一、课题的背景和意义

随着我国经济水平的发展和人们物质文化生活水平的不断提高，空调的应用已不再局限于必要的工艺过程所需的环境控制和少数公共和居住建筑内创造舒适的空气环境，而是越来越普及到寻常百姓家，成为提高他们生活质量的一部分[1]。

空调系统的意义在于“使空气达到所需求的状态”，或“使空气处于正常状态”，调节室内环境给人们一个舒适的生存环境。空气调节对国民经济各部门的发展和对人们物质文化生活水平的提高具有重要意义。这不仅意味着受控的空气环境对工业生产过程的稳定操作和保证产品质量有重要作用，而且对提高劳动生产率、保证安全操作、保护人体健康、创造舒适的工作和生活环境有重要意义。实践证明，合理应用空气调节来改善人们的工作和生活环境条件不是一种奢侈手段，而是现代化生产和社会生活中不可缺少的保证条件[2]。

在当今时代，能源已经成为了全球化的问题，所有人都应该关注这一严峻的问题。随着社会的发展，人类对于能源的需求会越来越高，因此能源节约也是我们在未来需要解决的事情。那么在设计空调系统的同时，我们还应该相应地设计相关的节能措施来使空调能耗降到最少。

因此，设计一项节能、舒适、健康的空调工程具有重要意义。

二、国内外空调系统的发展及现状

1）国外空调发展

据有关资料记载，第一套公认的空调系统是开立博士在1902年7月7日为美国纽约布鲁林克一家印刷厂设计的，空调业将这项发明视为空调业诞生的标志。1912年12月，开立博士绘制了湿空气焓湿图，得到了工程师们的广泛认可，是空调史上的重要里程碑。1922年，开立博士还发明了世界上第一台离心式冷水机组，如今该机组成立于华盛顿国立博物馆。1937年，开立博士还发明了空气-水系统的诱导器装置，是目前常见的风机盘管的前身。开立博士以其对空调做出的卓越贡献，被誉为“空调之父”[3]。20世纪60年代，新型的燃气空调在日本出现。20世纪70年代后期，太阳能空调技术随之出现。80年代初期，变频空调技术在日本开始运用。1982年，日本产生了第一台交流变频空调。进入到21世纪以来，燃气空调的发展前景更为广

阔。天然气或许将成为未来的主要能源。

2）国内空调发展

我国的空调发展技术并不晚。工业空调和舒适空调几乎是同时起步的。在1931年就在上海首先安装了带喷水室的空调系统[3]。但在1937年受日军压迫，空调事业被迫停止。建国之后，逐渐掌握空调技术相关知识。1952年，开始创办空调相关专业。经过多年发展，目前我国在空调技术丝毫不落于国际技术。在空调技术方面，高精度恒温技术可保证连续保持静态偏差小于±0.01℃；高精度恒湿，小于±2％RH；超高性能洁净室，洁净度达到国标1级标准；已经掌握各种等级的生物洁净整套技术，从而为高新技术发展提供了环境技术保障。为了节省高大厂房空调用能，研究并实施的高大厂房分层空调技术，成功地应用于长江葛洲坝电站厂房空调工程，取得了设计冷负荷比传统全空气空调减少46％的显著效果。我国已研究出谐波反应法和冷负荷系数法两种新的空调冷负荷计算方法，大大方便了工程设计计算自行开发的计算机空调控制技术已产品化生产，为配合调试而研制成功的以计算机技术为核心的空调系统仿真装置在功能及技术性能上达到了国际先进水平。热环境、特别是地下热环境模拟分析技术已成功地用于北京、上海、广州等城市的地铁设计模拟分析，为工程提供了有力的技术分析手段。完成了全国270个气象台站的建筑热环境分析专用气象数据集的编制工作，整理出暖通空调设计用室外气象参数，开发出具有我国自主知识产权的建筑环境模拟软件DeST，为建筑节能工作的开展做出了应有的贡献。在空调设备方面，我国已成为仅次于美、日两国，位居世界第三的制冷空调设备生产国。目前，我国房间空调器产量居世界第一位，海尔等房间空调器已走向世界，成为国际品牌。我国推出水系统-热泵冷热水系统，与日本的制冷系统-VRV及美国的空气系统-风机管形成三足鼎立之势[4]。

近年来，为了解决一台室外机能带动若干房间（一拖多）的空调，开发了变制冷剂的空调系统即VRV系统。为了使一拖一及一拖多的空调系统能更好地满足室温要求并随负荷的变化，改变压缩机马达转动频率达到节约电能的目的，开发了变频空调，且配有谷轮数码涡旋压缩机新技术，很好地解决了压缩机回油不畅等问题，不再有电磁干扰的问题，负荷的调节可达到10%-100%之间的无级调节，室内外机的系统连接可达到100m的超长距离与30m的高度落差。真正做到了一拖多系统理想的空调效果与节能的目的[5]。

展望21世纪空调技术的发展，“节约能源、保护环境和获取趋于自然条件的舒适健康环境”必将是空调技术发展的总目标。节约能源是空调发展的核心，而充分利用信息技术和自动控制技术，促进空调系统与设备的变革及品质的提高，则是深入发展的方向。因此，太阳能空调在未来就会变得尤为重要，太阳能空调能显著减低建筑能耗，实现太阳能利用装置与建筑一体化，还具有季节匹配性好及环保的优点[6]。

对于影响空调系统性能的一些因素也是国内外目前在研究的项目。据有关实验研究显示房间相对湿度对于空调系统性能有很大影响，相对湿度范围在40-65%之间对于系统性能没有太大的影响，而高于65%这一范围则会有较大的影响[7]。计算表明,当采用一次回风的集中式空调系统时,提高设计相对湿度,对于普通办公室能耗增加;而对于人员密集、新风量较大的办公室和商场,则能耗略有减少。采用常规风机盘管加新风的空调系统的房间,相对湿度不能任意设定。采用干盘管作为显冷设备的独立新风系统时,不同功能的房间设计相对湿度和投资的变化规律不同[8]。除了少数情况,如室内干球温度为28℃,新风量较大时,降低室内相对湿度,空调系统的能耗略有增加之外,在大多数情况下,降低室内相对湿度,空调系统的能耗均下降;但是无论在哪种情况下,降低室内相对湿度,空调系统的一次投资都明显减少,而且降低幅度明显大于能耗的变化[9]。在室内设计温度的研究上，在同样的室内人体热舒适环境(等效温度)的条件下,一次回风系统的需冷量和总的耗能量随着室内温度的增加而增加。因此,夏季提高空调室内温度是不节能的[10]。由于人们个体的差异，对室内空调舒适性的要求差别较大，因此对民用空调而言，可有一个较为宽泛的舒适区。在这个区域内，冬季取暖时，采用较低的干球温度和相对湿度值；夏季制冷时，采用较高的干球温度和相对湿度值。这样采取全年动态的室内参数设定值，就能达到一定的节能效果。夏季把设计温度从26℃提高到28℃时，冷负荷可减少约22%；冬季把设计温度从20℃降低到18℃时，热负荷可减少约28%[11]。对于像我国这样的耗能大国来说，节能总量是相当可观的。当室内设计相对湿度不变时,提高室内设计温度来减少空调房间能耗的做法,实际上是以降低空调房间的热舒适标准为代价的。

空调的发展是快速的，对于许多不同情况需要设计不同的空调系统。在世纪之交由美国宾西法尼亚大学S.A.Mumma教授提出的一种新的空调系统———独立新风系统(dedicated outdoor air systems,简称DOAS)，DOAS是一种全新风系统,没有回风,因而被称之为“反恐空调”(terrorist-resistant air conditioning)，对于恐怖分子对建筑物的

生化攻击起到一定效果[12]。在我国,温湿度独立控制空调系统(temperature and humidity independent controlair conditioning system,THICS)由于在节能、空气品质方面的优势而受到越来越多的关注并且正逐步被推广应用。John W S等人对两个超市商场的温湿度独立控制空调系统和常规空调系统的性能进行了测试,THICS的节能率在13%。Sekhar S C等人介绍了一种采用“single-coil twin-fan”的温湿度独立控制空调系统形式,节能潜力在12%。刘晓华等采用经验COP方法,指出温湿度独立控制空调系统比常规空调系统节能率在20%～30%左右[13]。不过“风机盘管+ 新风”系统仍是目前民用建筑中采用最为普遍的一种空调类型，本次设计也会采取这种系统，在设计这种空调系统的时候我们要注意几个问题，如何确定新风量、新风机组选型、新风机组入口的风速控制范围及防雨百叶的有效通风面积、新风管接入房间后送风口的布置方式等等一系列问题[14]。而在新风处理终参数的选择上，除了考虑诸如要求新风机组及风机盘管供水温度较接近、房间无人时关闭风机盘管只举新风而室内温湿度波动不宜太大,风机盘管接近子工况运行,新风机组承担较多负荷等重要因素, 还应考虑建筑物的特点、负荷特性及运行调节等问题,调节也是空调的核心问题之一[15]。

3）空调系统的分类

按空气处理设备的设置情况分类：集中系统，半集中系统，全分散系统；按负担室内负荷所用的介质种类分类：全空气系统，全水系统，空气—水系统，冷剂系统；根据集中式空调系统处理的空气来源分类：封闭式系统，直流式系统，混合式系统[16]。

4）空调系统的组成

空气调节系统一般由空调冷源和热源、空气处理设备、空调风系统、空调水系统和空调控制调节装置所组成，根据需要，能组成许多不同形式的系统。

1、空调冷源和热源：冷源为空气处理设备提供冷量以冷却送风空气，热源提供

加热空气所需的热量。

2、空气处理设备：空气处理设备是空调系统对空气进行加热、冷却、加湿、除

湿和净化处理的关键设备，其作用是将送风空气处理到规定的状态。

3、空调风系统：包括风系统和排风系统。

4、空调水系统：空调水系统的作用是将冷媒水（简称冷水）或热媒水（简称热

水）从冷源或热源输送至空气处理设备。空调水系统可分为冷（热）水系统、冷却水系统和冷凝水系统三大类。

5、空调控制调节装置：空调系统是根据室内和室外设计参数进行设计的，但在

实际运行中，室内和室外的条件是不断变化的，空调系统经常在部分负荷下运行。所以，空调系统应装备必要的控制和调节装置，通过检测与控制系统，一方面要了解空调系统实际运行的参数和设备的运行状态，另一方面调节送风参数、送排风量、供水量和供水参数等，使空调系统安全、可靠、经济地运行，实现空调节能。

三、课题基本内容和需要解决的主要问题

了解房间所需达到的环境要求，在最大可能满足人们对仰仪改造房的环境的舒适度之外，合理地设计空调系统以达到最小的能源消耗；了解空调系统工作的主要原理与方法；了解空调系统的种类及系统组成；掌握空调系统的相关计算方法；完成空调系统的负荷热力计算；对空调系统中各部件进行选型。

四、研究方法及措施

对于改造房的结构及其所要达到的功能进行详细的了解，查阅其他各种空调设计案例文献来确定自己所要采取的空调系统设计方案，然后利用CAD等画图软件来进行空调系统设计方案的实施和改进；了解空调系统的工作原理与方法；掌握空调系统的计算方法；根据计算结果来进行选型。

五、进度安排

第一阶段：查阅文献，对自己的这个课题有初步了解，外文文献进行翻译，文献综述及开题报告。

第二阶段：进一步加深对课题的了解，确定研究方向，进行相关的一些计算。

第三阶段：由计算结果对空调系统各部件进行选型，画出相关的空调系统CAD 图，得出结论，完成论文。

六、参考文献

[1].赵荣义，钱以明，范存养，等．简明空调设计手册[M]．中国建筑工业出版社，2005．

[2].赵荣义，范存养，薛殿华，等．空气调节[M]（第四版）．北京：中国建筑工业出版社，

2009．

[3].申小中．空调技术[M]．北京：化学工业出版社，2007．1．

[4].黄翔．空调工程[M](第二版)．北京：机械工业出版社，2013．

[5].戴路玲，杜芳莉．空调系统及设计实例[M]．化学工业出版社，2013．

[6].谭军毅，余国保，舒水明．国内外太阳能空调研究现状及展望[J]．制冷与空调(四川)，

2013，27（4）：393-399．

[7].Sobrinho P M, Tuna C E. Experimental research on the influence of the air humidity

conditions in an air conditioning system[J]. Experimental Thermal and Fluid Science, 2013, 49: 152–159.

[8].殷平．房间设计相对湿度对空调系统经济性的影响——兼评《对<空调节能技术和措施

的辨识(1):“26℃空调节能行动”的误解>一文中的某个观点的探讨》一文[J]. 暖通空调，2010，40（10）：14-19．

[9].殷平．室内空气计算参数对空调系统经济性的影响[J]．暖通空调．2002，32（2）：21-25．

[10].张景玲，万建武，室内温、湿度对人体热舒适和空调能耗影响的研究[J]．重庆建筑大

学学报，2008，30（1）：9-12．

[11].宋若生，高涛，邵海英．浅析建筑物节能和空调节能[J]．建筑节能，2007，35(197)：

18-19．

[12].殷平．室内环境的安全性和独立新风系统[J]．暖通空调．2003 ，33（3）：20-30．

[13].张海强，刘晓华，江亿．温湿度独立控制空调系统与常规空调系统的性能比较[J]．暖

通空调，2011，41（1）：48-52．

[14].惠婷，张健．谈“风机盘管+新风”空调系统设计中的若干问题[J]．山西建筑，2014,40

（12）：154-155．

[15].史钟璋，邢秀强．风机盘管系统新风处理终参数选择方法的可行性分析[J]，暖通空调，

1996（4）：61-63．

[16].邱红杰．空调系统设计的注意事项[J]．科技信息，2012：458-459．