常州某公司综合楼通风空调工程设计文献综述

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暖通空调毕业设计综述

摘要：随着我国经济的迅速发展，兴建大型的公共建筑已经成为各个城市的趋势。伴随各种公共建筑的极为重要的一部分就是暖通空调。本文将对公共建筑的暖通空调的设计，运行，节能等方面做一个简要的概述。

关键词：公共建筑；暖通空调；设计；运行；节能；

引言

随着我国经济的持续高速发展，建筑事业也呈现出一片蓬勃繁荣的景象，中央空调系统在宾馆、办公大楼、商业中心、医院及其他建筑得到广泛的应用。中央空调系统不但涉及到高额的资金初投入，同时也是建筑的耗能大户。大多数工程设计中，最关心的是空调冷源方案的经济性以及运行耗能的比较^【1】。但是我们知道，选择理想的冷源方案只是良好的中央空调系统的基础，对于空调冷水系统有效运行管理和节能降耗是远远不够的，中央空调系统运行节能降耗很大程度上取决于空调冷水系统有效的运行，设计对策合理、调试完善、管理技术措施到位的中央空调冷水系统才是其最有力的保障。由于能源的紧缺，节能问题越来越引起人们的重视，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。因此，设计一项节能、舒适、健康的中央空调工程是很有实际意义的。

正文

一、暖通空调（HVAC）技术发展概况和前景

社会的进步和发展使得人类与建筑环境空间的关系越来越密切，人们对现代生活及工作环境的质量要求也越来越高。供暖通风与空气调节作为建筑环境控制技术的重要组成部分，最近几十年间伴随建筑业的兴盛和建筑技术的进步获得了较快的发展，其理论日臻完善，应用日趋成熟，设备加速更新换代，系统不断演化、创新，其新产品、新技术、新材料更是层出不穷。

在21世纪的起跑线上，社会已经步入高新科技与网络经济、知识经济时代，对建筑环境的全面质量控制需求已进一步提了出来。所谓可持续建筑（Sustainable Building）或绿色建筑（Green Building）的概念也被提了出来。在今天，暖通空调的目的已远不限于为人类活动创建适宜的建筑环境，更着眼于室内环境质量的全面提升；它的应用也不再当作某些特定对象享用的奢侈品，更应视为人类提高生活质量、创造更大价值、谋求更快发展的必需品。它不仅正在日益广泛地为人类提供良好的生产、生活、学习、休憩、购物及文化娱乐等空间，更要为人类从事社交、经贸及高智力劳动等活动提供必要的环境保障。现代暖通空调科学与技术正是以这种高新科技应用和高水准环境品质要求为背景，以促进人居环境舒适性、健康性，保护地球环境及有效利用能源等基于可持续发展观点为原则，从而得以在更高的甚至全新的层面上加速进步与发展。

随着中国经济持续保持健康上升势头，居民收入的不断提高，居住环境不断改善，健康、环保居住的概念受到普遍重视，进一步促进了对暖通空调的需求。中国暖通空调行业经过几十年的发展，目前已经成为全球市场最大、增长速度最快的国家，其中家用空调的生产规模列居世界第一位。

暖通空调业发展所遵循的原则，概括起来就是：节能、环保、可持续发展，保证建筑环境的卫生与安全，适应国家的能源结构调整战略，贯彻热、冷计量政策，创造不同地域特点的暖通空调发展技术。具体包括：供暖技术、通风技术、室内环境质量、燃气空调、蓄能技术、公共建筑HVAC、可持续发展能源技术与暖通空调、节能环保设备的开发、空调通风系统和设计进展、模拟与分析技术、智能控制、施工安装和运行管理、制冷技术。

二、空调能耗现状

暖通空调在运行过程中需要消耗大量的能源。暖通空调系统已然成为建筑能源消耗大户，而建筑能耗作为与工业耗能、交通耗能并列的我国的三大耗能大户之一,其节能工作的研究显得更为迫切^【2】，建筑能耗是能源消耗的一个主要方面^【3】，大型公共建筑占建筑总面积的比例小,建筑能耗高,同时在其运行过程中存在着磁污染、病态建筑综合症等诸多问题,是当今建筑研究的热点^【4】。在公共建筑之中，暖通空调系统的运行过程及其维护同样是亟需研究并解决的方面之一。暖通空调是一个复杂的机器系统，它需要多个部分共同正常工作来保证其可以正常运行，各种电子与非电子设备与参数的相互结合，提升了空调系统的复杂性，也增加了发生故障的可能性。空调系统内部管道、线路等等相互联结、交叉，只要有一个部分出现问题，就会引起整个系统的异常。暖通空调系统复杂，每个部位都有可能出现故障。以封闭型蒸汽压缩式的暖通空调为例，根据调查，大部分的故障是由电气故障引起的，主要是因为电动机有损坏；其次是机械故障，可能是因为液压或者是阀片损坏；少部分的故障发生在管道线路或者是阀门身上^【5】。

在能够解决公建暖通空调运行过程中问题的基础上，我们需要进行的是减少暖通空调能耗。

三、空调系统节能概述

空调制冷技术的诞生是建筑技术史一项重大进步，它标志着人类从被动适应宏观自然气候发展到主动控制建筑微气候，在改造和征服自然的过程的又迈出了坚实的一步。但是对空调的依赖也逐渐成为建筑能耗增长的最主要的原因。制冷空调系统的出现为人们创造了舒适的空调环境，但20世纪70年代的全球能源危机，使制冷空调系统这一能源消耗大户面临严重考验，节能降耗成为空调系统设计的关键环节。据统计，我国建筑能耗约占全国总能能耗的35%，空调能耗又约占建筑能耗的50%～60%左右。由此可见，暖通空调能耗占总能耗的比例可高达22.75%。因此，建筑中的空调系统节能已成为节能领域中的一个重点和热点。于是降低空调能耗也被纳于建筑节能的任务中，如何更好的利用现在的空调技术服务人类同时又能满足建筑能耗的要求，是现阶段专业技术人员的工作要点。而暖通空调设计方案的好坏直接影响着建筑环境的质量和节能状况。随着科学技术的迅速发展以及对节能和环保要求的不断提高，暖通空调领域中新的设计方案大量涌现，针对同一个设计项目，往往可以有很多不同的设计方案可供选择，设计人员要进行大量的方案比较和优选工作，设计方案技术经济性比较正在成为影响暖通空调设计质量和效率的一项重要工作。如何对暖通空调设计方案进行科学的比较和优选，是暖通空调设计人员在实际设计工作中经常遇到的一个重要技术难题。

暖通空调系统的能耗主要决定于空调冷、热负荷的确定和空调系统的合理配置,空调系统的布置和空调设备的选择是以空调负荷为依据的。对于暖通空调系统而言，通过维护结构的空调负荷占有很大比例，而维护结构的保温性能决定维护结构综合传热系数的大小，亦即决定通过维护结构的空调负荷的大小^【6】。所以暖通空调节能的关键是空调外界负荷和内部负荷的确定,而暖通空调节能工作也应该从这方面着手,合理布置建筑物的位置,正确选择外墙、门、窗、屋顶等的形状及材料等,尽量减少空调负荷。从建筑内外环境着手，不断优化建筑热功能，充分利用有利的建筑环境，必然会创造出适宜的室内热环境，同时也必将有利于暖通空调节能的发展^【7】。

在空调设计运行方面，同样存在节能措施。暖通空调系统特别是中央空调系统是一个庞大复杂的系统，系统设计的优劣直接影响到系统的使用性能，空调系统的设计对系统的节能起着重要的作用^【8】。提高系统控制水平。我国夏季空调房间温度设定值低，23~25℃的设定值非常普遍，实际房间温度也普遍过低；而冬季则相反，不合理的房间空调温度不仅增大了空调能耗（夏季空调温度提高1℃，将节能20%以上^【12】），而且不符合人体热舒适的客观规律^【13-15】，调整室内热湿环境参数，尽可能降低空调系统能耗。采用新型节能舒适健康的空调方式，减少输送系统的能耗，比如采用地板供热具有舒适性好、减少扬尘、节省空间、私密性好、易于计量改造、可利用低位热源和节省维修费用等特点^【9】。又比如在办公、商业等大型公共建筑里，比较多的是采用变风量空调系统，变风量系统在一般情况下，节能可达到50%^【10】。同时应该推广应用使用可再生能源或者低品位能源的空调系统，以及实行冷热回收利用，实现能源最大限度的利用^【11】。

四、建筑空调系统节能国内研究现状

随着我国经济的逐步增长，居住条件日益改善，人们对生活环境的舒适性的要求越来越高，对中央空调的需求越来越大，家用空调从奢侈品变成了舒适家居的不可缺少的重要部分。

中国的国情与美国和日本都有很大的不同，因此，在发展家用小型中央空调的道路上，应当结合中国自身的特点，在仔细分析中国具体国情的基础上，推进我国在中央空调领域中的研究和应用^【16】。

第一，我国是一个幅员辽阔的国家，地理、气候条件极为复杂，拥有多种多样的气候类型。这就必然要求我们的中央空调具有多样性的特点。如何根据不同的气候特征选择合适的空调型式，如何在系统设计中充分考虑不同气候的影响，这是我们在发展中央空调时应当考虑的问题。

第二，我国经济发展水平地区差异性大，在不同的地区人们对空调的需求不一样。即使在同一地区，由于人们的收入水平不一样，住宅形式也千差万别，而且生活习惯也不尽相同，因此对家用空调的需求也是多层次的。如何针对不同层次的用户设计不同型式的家用空调，这也是值得研究的一个问题。

第三，从能源的角度来看，我国虽然能源总量很大，但由于人口众多，人均能源拥有量不高，能源供应相对较为紧张。而住宅空调在当前的能源消耗结构中所占的比重是非常大的。这就要求我国的家用小型中央空调的发展必需注重节能性，一方面要注重提高机组本身的能效比，另外一方面应当注重能源的综合利用。这样也就对变流量技术、蓄能技术、能源综合利用技术等提出了更高的要求^【17】。

通过以上分析可以看出，我国对中央空调的需求是多样化、多层次的，因此我们对家用小型中央空调的研究也应当遵循相应原则，对各种型式的家用小型中央空调进行研究和开发，不应当只强调某一种型式的系统而忽视其它类型。在研究和设计过程中，应当充分考虑到中国在地理气候条件、居住住宅形式、人们生活习惯等诸方面的因素，针对中国的用户开发出适合中国国情的家用小型中央空调系统^【18】。

随着经济建设的不断深入和人们生活水平的不断提高，空调建筑物越来越多，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^【19】。因此，在建筑物节能显得十分迫切。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。在建筑物空调系统运行能耗中，冷源系统的能耗是最大的^【20】。近年来，我国暖通空调学术界和工程界在空调冷源系统的节能方面做了大量的研究工作。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，对其在我国的应用应区别对待，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方面的问题^【18】。

总结

随着经济技术的发展，人们对生活质量的要求也越来越高，高大建筑、多功能的建筑日益增多，对公共建筑空调舒适性的程度要求越来越高，普通的户式空调不论在性能还是在能耗经济性上都已经不能满足人们的要求。而中央空调系统无论在性能上还是在能耗上都要比户式空调经济实惠，中央空调系统势必会被广泛的使用到各个领域，其发展趋势也说明它潜力巨大。

另外可以应用自然冷源，如采用冷却水、地下水。与传统混合式空调系统相比，置换送风与冷却顶板的结合使用，并配置上冷却塔自然冷却系统，可节约总能耗37%左右。随着科学的昌明和技术的进步，空调设备也在日新月异地发展变化。然而万变不离其宗，只有继续向节能和环保的高度攀登，才是唯一的通途，更是一项为子孙后代节约有限能源的最好出路。

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