论文总字数：24258字

摘 要

关键词：空调系统；地源热泵；水力计算；节能；负荷

Design and Energy Saving Analysis of Air Conditioning System in a Building

03112636 Name: Shiyang Zhang

Supervised by Xiaosong Zhang

Abstract: Project design is a very important element in HVAC study, which is a combination of theoretical knowledge and practical skills. Heating, ventilation and air conditioning systems is an important part of the electrical and mechanical services of a building, through air treatment, air cleaning, heatingamp;humidification and air supplying equipment to make the indoor air meet the required parameters. Air conditioning system also works closely with the electrical, plumbing, and other professionals. In the design of this air conditioning system, the given project is a typical office building, which is located in Nanjing. HVAC system should be designed according to the given air conditioning requirements. The design should base on relevant standards and specifications. The main elements of the air conditioning system are as follows. The screw-type ground-source heat pump is applied as the core unit. The end side is equipped with fan-coil system combined with fresh air while the heat and cooling source is provided by soil and cooling tower together. And the air is distributed and sent back on a single side both from the top. After the system is determined, the calculation and design for some necessary parameters of the project are done subsequently, mainly including the thermal and humidity load computation, air flow quantity calculation, strategies comparing and selecting, the design and hydraulic computation of water pipe, air duct and buried pipe, the sample choosing for core units, fan coil, fresh air units, water pumps, underground heat exchanger and cooling tower, and the brief design of the fireproof and smoke exhaust system. Then, the analysis for energy conversion is conducted based on the whole design, such as the heat recovery system and coupled GSHP system with auxiliary cooling source in this project.

Key words: Air conditioning system; Ground-source Heat Pump; Hydraulic Calculation; Energy Saving; Load;

目 录

1 绪论 1

1.1 研究背景 1

1.2国内外研究进展 2

2 工程概述及基本参数 4

2.1工程概述 4

2.2室外设计参数 5

2.3室内设计参数 6

2.4围护结构材料与构造 6

3 系统方案的确定 8

3.1主机分类及比较 8

3.2空调系统分类及比较 8

3.2.1按结构进行分类 8

3.2.2按介质进行分类 9

3.2.3按新风供给方式进行分类 9

3.3本空调方案的优势 10

4 负荷计算 11

4.1夏季空调冷负荷、湿负荷计算 11

4.1.1围护结构传入热量 11

4.1.2由透光围护结构传入的太阳辐射得热 12

4.1.3人体、照明、设备等散热形成的逐时冷负荷 12

4.1.4新风冷负荷 13

4.1.5夏季湿负荷 13

4.2冬季空调热负荷、湿负荷计算 13

4.2.1围护结构耗热 13

4.2.2外门窗缝隙渗入冷空气的耗热 15

4.2.3其他热负荷 15

4.2.4冬季湿负荷 15

5 风系统设计及水力计算 16

5.1 送风方式的确定 16

5.2房间送风量计算 16

5.3风管系统布置及水力计算 16

5.3.1风管管道设计 16

5.3.2风管水力计算 17

6 机组设备的选型 20

6.1地源热泵机组的确定 20

6.2风机盘管型号和台数 20

6.3新风机组的选择 20

7 地埋管换热器及冷却塔设计 21

7.1地埋管管道系统设计 21

7.1.1埋管换热量的确定 21

7.1.2地下换热器的形式及参数确定 22

7.2冷却塔的选型 23

8 水系统设计及水力计算 24

8.1冷凝水管径确定 24

8.2冷冻水水力计算 25

8.3地下换热器及冷却水水力计算 25

8.3.1地埋管循环水系统水力计算 25

8.3.2冷却水水力计算 26

8.4系统管材的确定 26

8.5辅助设备选型 26

8.4.1泵系统确定 26

8.4.2冷冻水泵的选型计算 26

8.4.3地下换热系统水泵和冷却水泵的选型计算 27

9 防火排烟系统、减震等其他设计 28

9.1 系统监测和控制 28

9.1.1温湿度控制和监测 28

9.1.2 风机联锁 28

9.2 防火排烟和局部排风 28

9.3 消声减振 29

9.3.1 设备 29

9.3.2 管道 29

小 结 30

致 谢 32

参考文献 33

某建筑空调系统设计与节能分析

1 绪论

1.1 研究背景

我国是世界煤炭消耗第一大国，能源结构转变以及节能减排使我们国家的重要工作目标[^[1]]。而在所有能源消耗中建筑能耗占有着很大的比重。而且，我们人一生中在室内度过的时间要远远多于在室外的时间，因此，室内环境对我们来说极其重要，所以暖通空调行业近一百年发展非常迅速。现在，空调及空气处理系统已成为我们必不可少的东西，空调系统已经大量普及，尤其是在大中型城市已经几乎全面运用。但是事物的发展总是具有两面性的，暖通空调行业的快速发展与大量普及也带来了较多的困扰。空调在提高我们生活品质、提升建筑观感与居住感的同时，也带来了大量的能源消耗以及环境破坏，其中就有众所周知的氟氯昂对地球大气层的破坏，空调能耗方面的问题更是愈发突出,大量研究表明：建筑能耗的重要组成之一就有空调能耗，建筑能耗中有将近三分之一是来源于暖通空调系统、照明等方面[^[2]]。因此，对暖通空调系统的优化改进对降低改善建筑能耗、优化建筑能源结构有着极大的促进作用，空调系统的优化可以直接降低建筑能耗。暖通空调系统中，优化改善其能耗的方式方法有很多，比如说新型冷媒的开发、机组的最佳运行方式、冷热源的更优选择、性能更好的保温材料的选择等等，都可以实现暖通系统的节能，从而达到绿色建筑的构建。

在暖通空调行业内，实际工程的设计及施工是非常重要的，它是业内设备、产品真正运用于实际的关键过程，对推动用户需求与理论科研有着非常重要的作用，它不仅影响了投入运行产品的工作效果，还影响了整个系统的使用寿命[^[3]]。同时，对于学习者来说，工程设计更是理论知识和实践技能结合重要过程，理论知识最终就是要能够运用于实际生活。暖通空调系统是建筑机电工程的一个重要组成，它通过空气处理、空气洁净、加热加湿、送风等设备实现建筑各室内指标达到使用所需参数，同时还应当与电气、给排水、通讯、垂直运输等其他专业的工作相配合，共同实现建筑功能。由此可见，工程设计对我们来说是非常重要的，暖通设计主要包括了采暖制冷方案、供暖系统、空调系统、防火排烟系统的设计、风管系统的设计、水管系统的设计、冷热源方案和设备的选择、以及机房布置等内容。因此，在做暖通空调系统设计的时候，设计者必须结合多方面的因素，严格按照相关标准进行缜密仔细的设计及计算，只有这样才有可能做出优秀的设计方案。一个优秀的系统设计方案应该是这样的：在充分满足建筑生产需要以及使用者舒适性要求的同时，还能实现整个建筑系统的自动化控制、实现建筑节能、实现建筑以及生产等的长效工作等等，重点关注的是整个建筑系统所有部件在系统整个寿命周期内的运行效率，能源方面优先考虑清洁能源以及可再生能源，设计中，充分考虑系统运行后的节能减排设施，实现能源的高效利用以及建筑整个运行期间效益更大化[^[4]]，这样的设计方案才会值得学习借鉴和推广普及。

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