空调系统方案的确定及空气处理过程的确定

第三章空调系统方案的确定3.1.确定空调系统方案的因素空调系统的方案确定与很多因素有关，在设计是应与建筑、结构、工艺等专业密切配合，其中主要需考虑以下的因素：1．外部环境（1）气象资料：建筑物所处的地点，纬度，海拔高度，室外气温、相对湿度、风向、平均风速，冬季和夏季的日照率等。（2）周围环境：建筑物周围有无有害气体放散源、灰尘放散源；周围环境噪声要求；属于住宅区、混合区还是工业区；周围建筑的位置、规模和高度；环保、防火和城市规划等部门对本建筑的要求等。2．所设计建筑物的特点（1）规模：需要所空调净化的面积，所在的位置。（2）用途：目前的用途，今后可能的改变。（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；需不需要过滤、需要的净化级别；噪声的控制要求等。（4）负荷情况：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。（5）能源：有无区域供热、供冷及其压力、温度，可供应的量、价格等。3.2空调系统方案的比较及选择空调系统一般由空气处理设备和空气输送管道以及空气分配装置组成。根据需要，可以组成许多不同形式的系统。工程中常用到的空调系统形式有一次回风系统、变风量（VAV）空调系统、风机盘管+新风空调系统、水环热泵空调系统、变制冷剂流量（VRV）空调系统、家用中央空调系统等。3.现如今在我国广泛应用的系统主要有以下几种：风机盘管加新风系统、制冷剂系统、传统的中央空调、冷热组合系统中的热泵系统及燃气锅炉加制冷系统等。一、按介质分类：（1）全水系统：热水时承担室内热负荷；冷水时承担冷负荷和湿负荷。优点是：输送能耗低水管占空间小；使用灵活方便，各房间可独立调节控制；各房间空气互不串通，有利于保证空气品质；系统占建筑面积小。缺点是：运行维护量大；无加湿功能；风机盘管运行时有噪音。适用于对室内空气品质要求不高的旅馆客房的等建筑中。（2）全空气系统：以空气为介质向室内提供冷量或热量。优点是：空气分布可按需要均匀分布，可采用全新风使空气品质好，有较强的除湿能力，维护简单。缺点是：对层高有要求，风水管占用空间大。适用于高大空间的场所，冷负荷密度大潜热负荷大或对室内含尘浓度由要求的场所。（3）空气水系统：以空气和水为介质共同承担室内的负荷。优点是：可各房间分别单独控制，室内空气品质较好，出初投资低，而且机房占用面积小。缺点是：不可采用全新风运行，维修量大，运行费用高。（4）冷剂系统：以制冷剂为介质直接用于对室内空调进行冷却去湿或加热即拥戴制冷机的空调器来处理室内的负荷。优点是：结构紧凑体积小占地面积小自动化程度高，机房层高要求低，使用灵活方便，各房间不会相互污染串声，发生火灾时不会通过风道蔓延对防火有利，比较环保。缺点是：能源的选择和组合受限制，制冷性能系数较小，噪声大寿命较短。2）按用途分类：制冷空调按用途分类主要有家用制冷空调、商用制冷空调、工业制冷空调三个部分，下面从这三个方面作以介绍：a)

家用空调当中现今运用最为广泛的一种系统为变制冷剂流量系统。变制冷剂流量（VariedRefrigerantVolume，简称VRV）空调系统是一种冷剂式空调系统，它以制冷剂为输送介质，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个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，可以适时地满足室内冷、热负荷要求。

VRV系统具有节能、舒适、运转平稳等诸多优点，而且各房间可独立调节，能满足不同房间不同空调负荷的需求。但该系统控制复杂，对管材材质、制造工艺、现场焊接等方面要求非常高，且其初投资比较高。其次是水源热泵空调，目前市场上较适用的是闭式水环路水源热泵机组，由于大多在小区内设置集中冷却水房，经过室外管网送到各用户，室内机包括压缩机、盘管等设备，机组一般设置在卫生间的吊顶上。它不同于一机一户式的小型中央空调，随着水环热泵技术等集中供热/冷技术的成熟，相信这种小区式中央空调也将会更加广泛的应用。另外商用制冷空调主要有以下几种：蓄冰空调系统它是采用单螺杆双温工况冷水机组和冰球罐冰方式，并设有完善的微机中央工作站检测和控制系统。它目前被很多大型酒店所采用，该系统设计合理，设备性能可靠、施工优质、控制先进。直燃型溴化锂吸收式冷热水机组由于直燃机不以电位能源（只需极少的电作辅助的循环动力），可以大幅度削减电力投资。由于我国目前电力紧张，其直燃机的这个特点也将会使它在电力行业及燃气行业的健康发展上有举足轻重的影响。随着我国工业化的进程，燃料结构必将发生变化，将由固体燃料（煤）、液体（油）、气体（可燃气体）多样化的燃料结构，而我国的气体，液体燃料运输方便，燃料效率高登有点，其更受青睐。可预计，我国燃气、燃油直燃机的市场将十分广阔。模块式风冷热泵机组模块式风冷热泵机组是各个独立的风冷热泵机组组合在一起同时使用，目前模块式机组时商用空调市场销售非常好的机型。它的优点是可以根据客户的负荷情况改变模块单元机组的数量或允许客户在使用过程中再增加机组，方便客户根据自己的资金和适用情况灵活采购和使用机组。在模块式风冷热能迸机组的结构上，每个模块均有相同口径的进出水管，模块之间只需水管对接即可，安装非常方便，由于模块机这种特殊的形式，、模块机组的进出水管的流速不确定，给模块机组的水流控制带来了一定的难度。确保每个模块得到合适的水流量三模块机组可靠工作的必要保证，不适当的水流量可能导致某个模块单元机组蒸发器冻结、冷暖压力高、压缩机“咬缸”等故障。对于模块机组一般制冷量比较大，因此模块机组的水流量控制及保护是非常重要的，合适的水流检测方法以及检测部件可以保证机组只在系统水流量的的大于允许的最小流量小工作，在很大程度上可以避免空调主机发生故障。活塞式、离心式冷水机组活塞式、离心式冷水机组时目前大多数商场所采用的制冷系统，因为它的运行和保养十分方便，采用后基本上能保证到它的使用期，所以很多商家会首选这种制冷机组。而工业（民用）制冷系统比较有专业性，针对性比较强，控制也比较严格。表现在以下几个方面:例如医院病房楼洁净手术部空调设计强调应该以全过程控制的概念和手术室细菌的综合措施来真正有效的减少手术后感染率。分析了手术室界洁净空调系统的热湿处理过程，指出应以经济有效的手段来实施手术室洁净送风系统，避免过高的初投资和运行成本。合理的布局和设施保证手术后患者的感染率，减少抗生素的用量。手术部洁净用房的等级在突出生物洁净湿特点的原则下，以控制有生命微粒为主要目标，故应以细菌浓度来进行分级，而空气洁净度标准的方法造成不必要的额外投资和昂贵的云运行费用。而设计楼办公楼的制冷设计主要体现在噪声和震动方面，除了要满足舒适性还要保证工作不受影响，所以在制冷上重点也要考虑这两方面的污染，当然制冷机组的制冷剂药考虑是不是有毒。对于像会堂和图书馆、候车室此类建造制冷首要考虑安全问题，目前采用氟利昂的还是很多，但是一般不采用吸收式制冷，考虑到制冷量的关系。根据以上空调系统方案确定因素的分析，本设计的空调系统方案确定如下：该建筑二至五层各房间均采用风机盘管加独立新风的末端装置；一层综合营业厅则采用VRV变制冷剂流量空调系统。3.2.2房间中的新风供应有三种方式：（1）新风与风机盘管各自送风至空调房间。这种方式即使风机盘管机组停止运行，新风将保持不变。（2）新风与风机盘管的出风口处（压出端）混合。这种方式无需设置专门的新风口，对吊顶布置比较有利；当风机盘管机组运行时，要求新风提高在该处的压力。这种的方法在卫生条件上较好。（3）新风与风机盘管回风混合后送入空调房间。这种方式与上述两种方式比较房间换气次数略有减少；当风机盘管机组停止运行时，新风量有所减少；而且新风从回风口吹出，回风口一般都有过滤器，此时过滤器上灰尘将被吹入房间。根据最新的空调卫生标准次种送风方式已禁止使用。所以本设计均采用新风在风机盘管的出风口处混合的方法。3.2.3新风处理状态点的分析房间的显热冷负荷和湿负荷（包括新风负荷）是由风机盘管与新风共同来承担，因此风机盘管与新风如何分配这些负荷是设计者应该考虑的，目前有三种设计方案：方案一，新风处理到低于室内的含湿量，承担室内的湿负荷。这时风机盘管只承担室内部分显热冷负荷。优点是（1）盘管表面干燥，卫生条件好；（2）冷冻水温度高，如盘管用冷冻水单独有冷水机组制备，则它的制冷系数高，能耗低；（3）在室外湿球温度低时，可利用冷却塔的水做冷源，或采用地下水做冷源，以降低人空制冷的能耗。缺点是：（1）新风系统需要温度比较低的冷冻水，而盘管需要温度比较高的冷冻水，因此冷冻水系统比较复杂；（2）盘管在干工况下运行，其制冷能力大约只有原来标准工况（7℃冷冻水）的60%以下，虽然风机盘管负荷减少了，但所选用的风机盘管的规格并不能减小，而这时新风系统的冷却设备因负荷增加而需要加大规格；（3）一些不可预见的原因使室内湿负荷增加（方案二，新风处理到室内空气的焓值，而风机盘管承担室内人员、设备冷负荷和建筑维护结构冷负荷。新风与风机盘管的空气处理过程及送风在室内的状态变化过程在h-d图上的表示见图3-1。室外新风W被冷却处理到机器露点D；此点的温度根据设计的室内状态点的焓只限于相对湿度90%线的交点确定。工程实践中多采用此种设计方案。方案三，根据室内的冷负荷、湿负荷和风机盘管的热湿比确定新风的处理状态点这种方案很复杂。本设计采用方案二来进行设计。3.3送风量与气流组织3.3采用新风不担负室内负荷的方案，即送入室内新风的焓处理到与室内空气焓hn线，新风处理的机器露点相对湿度即可定出新风处理后的机器露点L。空调系统送风状态和送风量的确定可在h-d图上进行，具体步骤如下：[1]在i-d图上找出室内状态点N，室外状态点W[2]根据计算出的室内冷负荷Q和湿负荷W求出，再过N点画出线与φ=90℅线相交，得送风点S[3]根据hn等焓线，由新风处理后的机器露点相对湿度定出D点：[4]过N点作机械热湿比线FC与DS线交于F点；[5]连接N，F如图3-1所示：现在以第三层房间中的办公室为例，分析:室内焓湿比及送风量确定过N点做线，与相交于点S,则S点参数为40.2kj/kgG=Q/hn-ho=5.23/50.3-40.2=0.523(kg/s)（2）风机盘管风量要求的新风量Gw=20×30×1.2÷3600=0.2(kg/s)则风机盘管的风量为G-Gw=0.523-0.2=0.323（kg/s）（3）新风比新风比=Gw/G=0.3/0.523×100%=60%（4）房间换气次数的验算如果所计算的送风量折合的换气次数n在6-10之间则符合要求。换气次数是房间通风量G（m3/h）和房间体积V（m3）的比值。N=0.523÷1.2×3600/8.4×9.3×3.9=6，所以满足换气次数的要求.3.33.3空调调房间的气流组织也称空气分布，是空调设计的一个重要环节。影响气流组织的因素很多，如房间的几何形状、送回风口的位置、送风口的形式、送风量等等，其中送风口的空气射流和参数是影响气流组织的重要因素。3.3.2（1）上送下回方式上送下回方式是最基本的气流组织形式。送风口安装在房间的侧上部或顶棚上，而回风口则设在房间的下部。它的主要特点是送风气流在进入工作区之前就已经与室内空气充分混合，易形成均匀的温度场和速度场，适用于温湿度和洁净度要求较高的空调房间。（2）上送上回方式次种方式的主要特点是施工方便，但影响房间的净空使用，且如设计计算不准确，会造成气流短路，影响空气质量。这种布置比较适用于有一定美观要求的民用建筑。（3）中送风某些高大空间的空调房间，采用前述方式需要送风量大，空调耗热量也大。因而采用在房间高度的中部位置上用侧送风口或喷口送风的方式。中送风是将房间下部作为空调区，上部作为非空调区。在满足工作区要求的前提下，有显著的节能效果。（4）下送风此种送风方式直接进入工作区，为满足生产或人的要求，送风温差必然远小于上送风方式，因而加大了送风量。同时考虑到人的舒适条件，送风速度也不能大，一般不超过0.5----0.7m/s，这就必须增大送风口的面积或数量，给风口布置带来困难。此外，地面容易积聚赃物，将会影响送风的清洁度。但下送风方式能使新鲜空气首先通过工作区，同时由于是顶部排风，因而房间上部余热可以不进入工作区而直接排走，故具有一定的节能效果，同时有利于改善工作区的空气质量。3.2.2.1.2常见送回风口形式：（1）．侧送侧送是空调房间中最常用的一种气流组织方式。一般为贴附射流形式出现，工作区通常是回流。对于室温允许波动范围有要求的空调房间，一般能够满足区域温差的要求。因此，除了区域温差和工作区风速要求很严格，以及送风射程很短，不能满足射流扩散和室温温差衰减的要求以外，通常宜采用这种方式。（2）．散流器平送和下送散流器平送和侧送一样，工作区总处于回流，但送风射流射程和回流的流程都比侧送短。空气由散流器送出时，沿着顶棚和墙形成帖附射流，射流扩散较好，区域温差一般能满足。散流器下送，只有采用顶棚密集布置向下送风时，工作区风速才能均匀，有可能形成平行流，对有洁净度要求的房间有利。（3）．喷口送风喷口送风是大型体育馆、礼堂、剧院、通用大厅以及高大空间等建筑中通常采用的一种送风方式。由高速喷口送出的射流带动室内空气进行强烈混合，使射流流量成倍的增加，射流截面不断扩大，速度逐渐衰减，室内形成大的回旋气流，工作区一般是回流。由于这种送风方式具有射程远、系统简单、投资较省，一般能够满足工作区舒适条件。因此，在高大空间以及要求舒适性的空调建筑中，宜采用喷口送风。（4）回风口由于回风口的气流流动对室内气流组织影响不大，因而回风口的构造比较简单。常用的回风口有单层百叶风口、格栅风口、网式风口及活动蓖板式风口。回风口的形状和位置根据气流组织要求而定。根据以上介绍，在本设计中的房间均选择采用都采用散流器平送风方式。3.3散流器应根据《采暖通风国家标准图集》和生产厂样本选取。根据空调房间的大小和室内所要求的参数，确定散流器个数。一般按对称位置或梅花形布置，梅花形布置时每个散流器送出气流有互补性，气流组织更为均匀。布置散流器时，散流器之间的距离及离墙的距离，一方面应使射流有足够射程，另一方面又应使射流扩散效果好。布置时充分考虑建筑结构的特点，散流器平送风方向不得有障碍物。每个圆形或方形散流器所服务的区域最好为正方形或接近正方形。圆形或方形散流器相应送风面积的长边和短边比值不宜大于1.5。散流器中心线和侧墙的距离，一般不应小于1m。如果散流器服务区的长宽比大于1.25时，宜选用矩形散流器。散流器的水平射程与垂直射程（hx=H-2）之比应维持在0.5---1.5。散流器平送气流组织的设计步骤如下：（1）按照房间（或分区）的尺寸布置散流器，计算每个散流器的送风量。（2）初选散流器。按下表选择适当的散流器劲部风速Uo，层高较低或要求噪声低时。应选低风速；层高较高或噪声控制要求不高时，可选用高风速；选定风速后，进一步选定散流器规格，可参看有关样本。送风劲部最大允许风速使用场合劲部最大风速/（m/s)播音室3～3.5医院门诊、病房、旅馆客房、接待室、居市、计算机房4～5剧场、剧场休息市、教室、音乐厅、食堂、图书馆、游艺厅、一般办公室5～6商店、旅馆、大剧场、饭店6～7.5选定散流器后可算出实际劲部风速。散流器实际出口面积约为劲部面积的90%，所以Uo=Uo’/0.9。（3）计算射程（4）校核工作区的平均速度。若Um满足工作区风速要求，则认为设计合理；若Um不满足工作区风速要求，则重新布置散流器，重新计算。第四章空气处理设备的确定4.1空气处理设备的选择确定本设计的风机盘管均根据国家标准生产参数确定；所有新风机组按约克YAH系列空气处理机组产品样本确定；一层多联机中央空调系统根据贝莱特智能BRV多联式中央空调系列产品样本确定。4.1.1风机盘管的选型以第三层房间中的办公室为例：根据房间的负荷8974W，参照国家标准生产参数，选取2台高静压型型号为FP-8，风量为800m3/h；额定制冷量4500其他的个房间设备选型相同，不再一一列出，具体型号详细见图纸标注及设备材料表清单。4.1.2一层综合营业厅设备选型4.1.2.1室内机组确定以一层综合营业厅1为例：根据房间的负荷49630W，参照贝莱特智能BRV多联式中央空调系列产品样本，选取卡式吸顶机组，型号为BRV100Q，4HP机组；额定制冷量为10000W，液侧管9.52mm,气侧管19.52mm，循环风量1600m3/h，噪音50其它各营业厅设备选型相同，不再一一列出，具体型号详细见图纸标注及设备材料表清单。冷媒管路尺寸和分歧管型号配置表室内机容量之和(102W)气管液管分歧管Q≤5012.7×1.06.35×0.5FQG-12050<Q≤10015.88×1.09.52×0.7FQG-120100<Q≤16019.05×1.09.52×0.7FQG-180160<Q≤23022.2×1.012.7×1.0FQG-180230<Q≤37028.6×1.515.88×1.0FQG-370370<Q≤56035×1.519×1.0FQG-700560<Q≤80042×1.522×1.0FQG-814800<Q≤95045×1.522×1.0FQG-814950<Q≤104045×1.528.6×1.0FQG-8141040<Q≤142054×1.528.6×1.0FQG-8171420<Q65×1.528.6×1.0FQG-8204.1.2.2室外机确定根据负荷计算书可知，整个一层综合营业厅的总冷负荷为313KW；均采用智能多联机系统。设计中将一层综合营业厅分为二个区域，分别由2台室外机承担室内负荷。由计算可知，2台室外机所承担的冷负荷分别为136KW和163KW，根据冷负荷查相应的产品手册可得2台室外机型号分别为:BRV1400W（Ⅲ）：制冷量为140KW，气侧管54mm,液侧管28.6mm,噪音70Db（A），最多可连接64台室内机，制冷剂为R22，机组最大功