长沙市电力综合调度大楼空调系统设计

　　摘要： 长沙市电力局综合大楼主楼高15层，总建筑面积13625.06㎡.其中空调面积6112㎡，空调冷负荷总计763KW，冬季热负荷458KW，是一项中小型工程。通过对不同方案进行经济性分析，本设计采用两台风冷热泵式冷热水机组。标准层采用风机盘管加独立新风系统，新风不承担室内负荷，处理到室内焓值侧送于室内。 裙楼大厅采用一次回风吊顶风柜集中送风，选用散流器下送风。考虑到本栋大楼的高度较高，楼层较多，管路易不平衡，采用水平竖直闭式双管同程水系统，竖向分两个水系统。1-2层为水系统一，3-15层为水系统二。整个设计过程中，利用WORD进行编辑、EXCELL进行负荷计算、antoCAD2005进行绘图。
　　关键词： 风冷热泵 冷热水机组 风机盘管 独立新风系统
　　1、风冷热泵的工作原理热泵的供热循环与制冷循环均系逆卡诺循环，只不过在空调器的制冷系统中增设一个四通换向阀，改变冬、夏季制冷剂流动方向来达到此目的。这样一台机组夏季可进行供冷，冬季又可进行供热。风冷热泵机组是利用室内外空气作冷热源，它不用冷却水泵、冷却水管路及冷却塔，省去了庞大的冷却水系统；不占机房面积，投资省，安装方便；冬季供暖节电，不污染环境，对环保有利；维修保养也方便。在水源紧张环境温度为-5℃～43℃的地区及长江流域一带和以南的地区，冬季较冷又无采暖设施的地区尤其适用。
　　2、工程概况本设计设计对象为长沙市某电力局综合调度大楼，该大楼位于长沙市内，由主楼和群楼组成。其中主楼有十五层，群楼高两层。总建筑面积13626平方米，空调面积为6112平方米。夏季最大制冷量763KW，冬季供热量为458KW.选用两台风冷式冷热水机组，
　　3、负荷计算本设计负荷计算分各层各个房间各个方向进行逐时计算，包括墙、窗等维护结构的计算负荷、人员设备照明等的计算负荷。经计算和统计归纳，得出夏季所需冷量为762KW，冬季供热量为458KW.
　　4、空气处理过程本设计采用风机盘管加独立新风系统，风机盘管不承担新风负荷。新风经处理后直接送入各个房间。
　　5、空调系统该空调系统为风冷热泵系统，无冷却水系统，与常规水冷系统相比，无冷却塔、冷却水泵的噪音，有利于环保；本设计根据初投资和运行管理费用的分析，最后决定采用该系统，该系统简单，易操作，运行管理费用相对较低，是一种良好的选择。
　　5.1 空调水系统
　　本设计中的空调水系统根据楼层性质和功能，分为两个系统。其中，一、二层划为系统一；三至十五层划为系统二。各个水系统在水平和竖直方向上都采用同程式，这样有利于水力平衡，减少平衡阀的投资。
　　5.2 空调新风系统
　　本设计采用分层设置水平式新风系统，新风通过从外墙开洞从外墙吸取。新风机组在主楼是每层选用一台。在右侧的走廊引新风。裙楼处第一层选用两台新风机组，第二层选用三台新风机组。其一是在右侧的走廊引新风，其二在庭院处引新风到营业大厅和会议室。在新风机组的入口处设防火阀。
　　6、空调冷热源本设计采用两台风冷式冷热水机组，这种设备夏天可供冷，冬天又可回收和利用低位热能供热，它无需专用锅炉房，不污染环境，应用灵活；是本设计对象的良好选择。本设计中的冷热水机组尺寸不大，水泵可内置，节约了水泵的占地面积，更加减少了土地的投资。且本机组可以采用自动控制，由电脑操作，方便简单。
　　7、机组布置由于本设计对象为异性结构，且由群楼和主楼组成，主楼星型结构，中间受力，故本设计机组布置于群楼楼顶，供水管向上引一跟管向上给系统二供水，向下引一跟管给系统一向下供水，回水管亦然。这样比起机组置于主楼楼顶或地下室的情形，减少了水管的投资，更经济实惠。
　　8、结霜除霜问题随着节能呼声的高涨，风冷热泵机组以其对水资源的节省而受到越来越多的青睐。但风冷热泵机组在制热运行时，由于室外温度低，其蒸发器表面会逐渐结霜。随着霜层的加厚，室内冷凝器的出水温度和制热能力逐渐降低。定期除霜成为保障风冷热泵机组正常运行的必要步骤，也吸引了越来越多的学者对其进行研究。传统的除霜方法是采用四通阀换向，将室外换热器转换成冷凝器来进行。故除霜所需的热量是从室内环境的吸热量、室内换热器蓄热量、压缩机消耗电力和压缩机蓄热量这四部分热量之和。从人体舒适性角度考虑，室内换热器风扇在除霜时停止运行。由于该除霜方式需从室内换热器和室内环境吸收热量，故存在以下缺点：
　　①除霜时间长；
　　②因室内风扇停止运行，室内机较长时间吹不出热风；
　　③需从室内环境取热，室温将降低5～6℃；
　　④由于制热时室外换热器出口制冷剂可能过冷到0℃以下，换热器下部的霜层难以除掉，造成冰层堆积，甚至还可能出现室外风扇电机烧毁、扇叶损坏的现象。上述缺点使室内环境的舒适性和设备的可靠性受到较大程度的负面影响。而热气旁通除霜不仅可以缩短除霜时间，改善除霜效果，而且还可以较大地改善室内环境的舒适性。
　　9、风冷热泵的自动控制问题风冷热泵系统无冷却水系统，运行费用相对较少，若增加自动控制系统，按有关经验可节能20%，故风冷热泵系统安装自动控制的话，就更加节能了。本空调系统为风冷热泵系统，风冷冷热水机组布置在群房顶层，自动控制主要对象为冷冻水泵、风冷热泵、补水箱、风机盘管和新风机组。控制原理：热泵机组控制原理为根据供回水流量和温差计算实际冷量或供热量，根据该数据与设定的数据对比，得出开一台机组还是开两台机组；补给水箱则主要是进行低水位控制，当水位低于最低水位时报警；水泵则是控制水泵开启状态、手自动状态、故障报警；风机盘管的控制根据各房间的需求进行按需控制，用户可以自己设定温度和风量的大小；新风机组需控制其进出口温湿度、过滤网压差报警。
　　10、消声减振设计由于本设计采用风冷热泵系统，机组及水泵安装在群楼屋顶，其本身的噪声影响就不是很大，电动机、水泵及风冷热泵机组安装在弹性减振基础上，在通风机和水泵的进出口设置柔性接头；管道通过墙壁时或悬吊楼板下时管道和支架要隔振，通过高噪声房间的管道要做隔声处理，避免振动或者高噪声传入管内；变风量和末端采用消声软管与风口连接，以防止其流通过调节阀时产生的噪声传入室内；空气处理机组混风处和机组出口设置静压箱，内贴消声材料；在必要的地方设置消声器或消声弯头。
　　11、防火排烟系统的设计在本设计中需要放置防、排烟的部位有：防烟楼梯及楼梯间及前室消防电梯前室和合用前室，本设计主要采用自然排烟，自然排烟利用与室外相邻的窗，阳台，凹廊或专用的排烟口将室内的烟排出，自然排烟不使用动力，结构简单，运行可靠，自然排烟口的面积，一般可取地板面积的2％，排烟口设在防烟分区顶棚上或靠近顶棚的基面上。
　　12、保温设计空调水管、阀门、膨胀水箱、室外膨胀管、冷凝水管等均需保温。保温材料选用橡塑闭泡福乐斯，难燃B1级。空调水管公称直径采用福乐斯，管壳厚度见下表：
　　保温结构及作法按国家有关标准及产品技术文件要求进行施工；
　　13、设计体会毕业设计是大学四年学习的一次全面总结，要综合运用所学的基础理论和专业知识熟悉和掌握国家有关的建设方针政策，联系实际来解决工程设计问题。通过此次毕业设计，本人明确了设计程序、设计内容及各设计阶段的目的和要求。
　　整个设计从负荷计算到方案比较，再由方案比较到风、水系统的设计，把我们在大学中所学的所有专业知识都联系起来，应用到《空气调节》、《供热工程》、《智能建筑概论》等很多我们所学到的专业基础及专业知识，还应用到暖通专业的《空气调节设计手册》、《暖通空调制图与设计施工规范手册》等设计规范，把我们在书本上掌握的知识应用到实际工程实践中，是一个不断学习、运用知识的过程。当完成整个设计任务时，才发现自己的专业知识、解决问题的能力以及创新能力都有了很大程度的提高，体会很深。
　　首先，在负荷计算阶段，运用EXCEL软件进行负荷计算速度与用人工算有太大的差别，只需几天时间就可以计算完15层大楼的冷负荷；在用WORD进行编辑设计说明时，设置标题就可以自动生成目录；在WORD中可以插入EXCEL表格，进行计算和编辑，比在WORD中插入表格来得快多了；所以我们在以后的学习中应该更加牢固地掌握WORD、EXCEL等办公软件，以利于改进速度和质量效果。
　　其次，方案比较时要考虑完全，在进行经济性比较时不仅要计算供热制冷机组的初投资和运行费用，还要考虑到冷却水泵冷却塔等设备的投资，因为风冷热泵机组不需要冷却水泵和冷却塔，还要考虑到一些维修管理费等实际因素。
　　在我们设计过程中，不仅要感谢老师的指导，还要感谢一些设计院和空调公司的专业人员在我们参观实习和讲座中给我们传授的经验和知识。他们用经历与时间换来的经验是我们在书本中所学不到的，一些实际领域的设计与新技术的应用更是值得我们所学的。其次，我们在设计设计时应该多有些创新，大胆的应用新技术，任何一种技术都有它的优点和局限性。不可能有各方面都好的技术，所以我们在借鉴前人的基础上作一些定性的分析，对新技术进行应用。
　　再次，在进行设计的过程中要保持认真谦虚的态度，在风管和水管的阻力计算时要找好局部阻力和最不利环路，这是我们在以后的学习和生活道路上所必须的，这次设计就培养了我耐心认真的习惯。
　　在绘图过程中，本人采用CAD绘图，使本人对CAD的运用能力得到加强，速度有明显增加。
　　总之，通过本学期的毕业设计，本人觉得自己系统的掌握了专业课知识，并可以和实际联系起来考虑问题、分析问题、解决问题的能力有了很大提高，基本可以独立设计空调系统。感谢老师对我设计过程中的关心和指导，感谢专业人员的热心指导和同学的帮助！
　　参考文献
　　⑴《空气调节设计手册》第二版 电子工业部第十设计研究院主编 中国建筑工业出版社出版
　　⑵《空气调节》第二版 赵茸义主编中国建筑工业出版社出版1996
　　⑶《简明空调设计手册》赵茸义主编 中国建筑工业出版社出版2000
　　⑷《RC GROUP 空调系列产品风冷式冷热水机组介绍书》
　　⑸《力优商用空调产品选型、设计及应用手册》