南京公安局综合楼空调设计开题报告

1．结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写

2000字左右的文献综述：

文 献 综 述

一、水环热泵空调系统的概念

水环热泵空调系统WLHPS (Water Loop Heat PumpSystem) 就是以双管封闭式的循环水管路将建筑物内各台水源热泵WSHP(Water Source Heat Pump) 机组有效地连接起来的热泵空调系统^[1]。

实质上水环热泵空调系统是利用循环水将水源热泵机组并联在一起对建筑物进行供暖、制冷的空调系统，其最主要的部分就是循环水系统和热泵机组系统。循环水系统就是在循环水管路中以水作为能量载体的介质，在供暖时，水是机组的低热源, 即热泵的吸热源，从水中吸取热量向环境输送，达到供热的目的；在供冷时,水就成为机组的排热源，从室内环境中吸取热量，达到制冷的目的^[2]。

二、水环热泵空调系统的工作原理

水环热泵空调系统本质上是水源热泵的一种应用形式，其属于分散式空调系统。一个典型的水环热泵空调系统一般由开式冷却塔、板式换热器、双管封闭式循环水环路、水环热泵机组、循环水泵和辅助加热设备等组成^[3]。如图1所示：

图1 水环热泵空调系统原理图

水环热泵空调系统中两个关键的部分为循环水系统和水环热泵机组。循环水系统作为水环热泵空调系统中各水环热泵机组的能量载体，流动的不是冷冻水或热水，而是常温的循环水，其在供热时为水环热泵机组提供吸热源，供冷时为水环热泵机组提供排热源，而多余的热量则由排热系统排走，不足的热量由加热设备补充。水环热泵机组是水-空气热泵机组的一种，各机组均能单独实现供热和供冷功能，机组直接将循环水作为其吸热源和排热源，直接与室内空气进行热交换，承担室内负荷。水环热泵机组供热供冷工况的转换是通过四通换向阀改变制冷剂的流向来实现的。供冷时，水环热泵机组吸收空调房间的热量并将其排入循环水中，供热时，水环热泵机组吸收循环水中的热量送入空调房间，从而实现空调房间的供冷和供热。

循环水系统温度通常维持在 15-35℃^[4]，循环水系统的温度范围是循环水系统控制的重要依据。当系统循环水温度高于设计水温的上限值时，系统排热设备（如冷却塔）开启，循环水通过排热设备进行散热，当循环水温度低于设计下限值时，系统加热设备（如锅炉）投入使用，对循环水进行加热，由此保证循环水温度处于设计范围内，从而保证水环热泵机组的高效运行。通常而言，在夏季，水环热泵空调系统中各机组均按供冷工况运行向循环水放热，此时需要开启排热设备散热；在冬季，系统中大部分机组按供热工况运行从循环水吸热，而一些位于建筑物内区的机组由于房间常年需要供冷而按供冷工况运行向循环水放热，当系统中供冷机组的放热量不足以补充供热机组的吸热量时，系统循环水温将下降，当循环水温下降到某设定值时，加热设备开启，同理当放热量大于吸热量时，系统循环水温将上升，当循环水温上升到某设定值时，排热设备开启；在过渡季节，水环热泵空调系统中供冷机组的放热量与供热机组的吸热量经常处于相当的水平，此时系统循环水温自动维持在设计范围内，无需开启排热设备或加热设备。

三、水环热泵空调系统型式

水环热泵空调系统的排热设备和辅助加热设备的型式可以是多种多样的，因此水环热泵空调系统的型式也是多样的。根据排热设备和辅助加热设备（冷热源）的不同，水环热泵空调系统可分为：常规水环热泵空调系统、地源水环热泵空调系统、太阳能水环热泵空调系统和双极耦合水环热泵空调系统等。

四、水环热泵空调系统的特点

1.优点

（1）高效、节能^[5]：相比风冷机组而言，水环热泵机组具有更高的性能系数，负荷调节能力更强，其在部分负荷下仍能保持较高的能效比。水环热泵机组具有热回收的功能，其能充分利用建筑物内区的余热，在常温下工作，热损失小，此外循环水系统还具有一定的蓄热和蓄冷功能。

（2）设计、施工方便：水环热泵空调系统设计简单，系统无需保温，施工方便，非常适合于旧建筑暖通空调系统的改造。

（3）使用灵活、能满足用户的各种需要：水环热泵机组具有供冷供热双重功能，可自由启停，能同时满足末端用户供冷供热以及负荷大小的不同要求。

（4）管理、计费方便：水环热泵空调系统可采取计量末端机组的耗电量，再依据耗电量比例分摊循环水系统运行费用来达到单户计费的目的，计费方便、准确度高，而常规中央空调系统则很难实现单户计费。水环热泵空调系统的运行管理简单，管理人员少于常规空调系统。

（5）系统可靠性高^[6]：水环热泵空调系统有着完备的控制系统，再加上各末端水环热泵机组相对独立，个别机组的启停或故障不会影响到系统中其他机组的运行，系统运行稳定，可靠性高。

（6）节约机房面积、投资较少^[7]：水环热泵空调系统无需集中的冷冻机房，其冷却塔及加热设备通常可置于屋面，也无需较大的空调机房，节约了建筑面积。水环热泵空调系统的加热设备容量相对较小，管道系统也较为简单，投资较小。

（7）可分批投资：水环热泵空调系统可先安装循环水系统，而水环热泵机组则可在房屋出售时安装，安装后便可投入使用，由于水环热泵机组的通用性较好，故亦可在房屋出售后由业主自行安装水环热泵机组，大大缓解了开发商的资金压力。当然，由于水环热泵空调系统是一种分散式空调系统，且机组置于空调房间内。

2.缺点

（1）噪音较高^[8]：由于水环热泵机组中带有压缩机、风机等噪声源，且机组通常安放于空调房间内，若无较好的隔声防振措施，噪音较高。

（2）机组布点较多：由于水环热泵空调系统属于分散式空调系统，末端机组布点较多，这给维修带来不便，同时也可能影响建筑物的美观。

（3）配电容量偏大：水环热泵机组分散布置，耗电量较房间其他设备大得多，且通常每台机组都需一定的配电余量，故水环热泵空调系统的总体配电容量较常规空调系统大些。

五、水环热泵空调系统的应用范围^[8]-[15]

水环热泵适合于尤其是北方地区内区面积大、余热量也大的建筑物, 最适于采用水环热泵空调系统。这是由于水环热泵机组性能受循环水温度的影响较大, 而循环水温又受室外气象参数的影响，对于冬季过于寒冷或是夏季过于炎热的地区都将为维持循环水温度在经济范围内付出很大的能源代价，故在全年只有冷负荷没有热负荷的南方湿热地区，以及全年只有热负荷没有冷负荷的北方严寒地区，水环热泵系统是不适合的。夏热冬暖地区夏季供冷时间长，供冷能耗成为建筑空调的主要能耗，水环热泵空调系统不仅不具备节能潜力, 反而会出现不节能的情况。

从建筑物来说,水环热泵空调系统适合于有内外分区，并有较长时间要求同时供冷和供热的大型建筑；或是有南北负荷差异的建筑，将向阳房间的热量转移到背阳房间； 或是用于非满负荷、各房间温度有差别要求的建筑物中。如内核区较大的大型商场, 宾馆饭店、医院、写字楼及综合楼等。其中对于综合楼，房间类型多样化，各自要求也不一样，比较适合采用水环热泵系统。另外水环热泵空调系统用于旧楼空调系统改造也具有一定优势。对于一些旧楼房，如要增加空调系统，往往由于缺少机房，楼层净高不足， 施工复杂等原因, 很难实现，而水环热泵系统可不设机房,且施工过程主要是循环水环路，施工方便，可在一定程度上克服上述困难，故在这些楼房中采取水环热泵系统无疑是一个很好的选择。

参考文献

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[2] 王洪利.水环热泵空调系统的工程应用实例分析[J].山西建筑.2012,38(6):127-128

[3]卢琼华.水环热泵空调系统的适用性和经济性研究[D].武汉：华中科技大学，2007

[4]李浩.对水环热泵空调系统的分析[J].企业技术开发,2011,30(18):148-149

[5]武巧珍．水源水环空调系统的应用[J].科教原地.2006，（7）：46-47

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[7]刘波.浅谈水环热泵空调系统[J].山西建筑.2008,34(7):207-208

[8]卢琼华.水环热泵空调系统若干问题的分析与研究[J].节能,2006,(1)：26-30

[9]丁育红.水环热泵空调系统应用性分析[J].能源研究与信息,2006,22(3):183-148

[10]王士国.水环热泵空调系统的应用分析[J].装备制造技术,2008,(4):141-142

[11]龙激波.水环热泵空调系统在夏热冬暖地区应用经济分析[J]．建筑热能通风空调．2004，23(6)：46-48

[12]刘天伟.水环热泵空调系统应用于综合办公建筑的节能性研究[J].暖通空调,2010,40(3):63-67

[13]王志勇.水环热泵空调系统在某办公建筑中的应用[J].节能,2010,28(160):134-136

[14]D. Marcotte.The importance of axial effects for borehole design of geothermalheat-pump systems[J],Renewable Energy,2010:763-770

[15] Thore Berntsson. Heat sources -technology, economy and environment ,International Journal of Refrigeration,2000:428-438.

２．本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：

一、建筑工程概况

本建筑位于南京市，为地下一层、地上十三层的综合办公大楼，地上建筑高度52.2米，总建筑面积为：10172平方米左右，空调面积约为6538平方米。一层～二层为大厅、监控室、游艺室、练功房、阅览室、办公室，三层～五层为厨房、餐厅、客房、会议室、局长室、接待室、办公室，六层～十二层为办公室和会议室。

二、主要设计内容和拟用设计方法

此工程包括空调设计、通风设计、防排烟设计。根据本课题的实际情况，初定空调方案及形式，负荷计算方法，系统划分，冷热源选择布置，空调方式，水系统，气流组织形式。

负荷计算方法：夏季冷负荷采用谐波反应系数法，冬季热负荷采用估算法。

系统划分：系统划分一般分为几个原则，1.室内参数接近的划分在一起2.房间的朝向、层次接近的划分在一起3.对于建筑面积较大的办公楼等建筑可划分内外区4.工作班次和运行时间相同的房间用同一系统5.对洁净度、噪声等级不同的房间要单独划分6.产生有害气体的房间要单独划分7.根据防火要求，空调系统分区要与建筑防火分区相对应。根据以上原则初步进行划分：地上十层为舒适性空调。

冷热源选择布置: 拟选用水环热泵系统，不仅夏季制冷,而且冬季也承担制热的功能。根据本建筑的实际情况，设备布置在地下一层和屋顶设备层。

空调方式：有三种方案：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。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。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。

由于本建筑属于商业性质大厦，人员密度不大，所需新风量不大，而相应的湿负荷也不大，各房间的热、湿负荷都很小，且各房间的负荷变化参差不齐，因而选用了方案二。新风系统按房间功能和使用时间划分，设计中根据本建筑的特点，在每层合适的空间暗装新风机组，独立处理新风到室内空气的焓值，而风机盘管承担室内的负荷，即新风不承担新风冷负荷，只负担部分新风湿负荷。

气流组织形式：

（1）侧送风: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。

本设计一楼商场大厅挑空区域采用的送风方式为侧送形式，其他地方均采用散流器下送方式。

水系统形式：建筑采用闭式系统，因建筑大，所需供回水管道比较长，所以采用同程式水系统；因其各使用功能时间差异比较小，所以采用定流量系统；因单级泵比较简单，所以采用单级泵系统；因两管制方式简单且初投资少，而且建筑物地处成都，虽需供冷和供热，但本建筑无内区极小，供冷和供热不会同时出现，因而采用了两管制系统。

通风方式：采用机械通风方式。在地下一、二层房间为卫生间、变配电室、水泵房等，要进行通风设计，采用独立的机械通风形式，空调区（休息区，警卫室）均采用独立的新风系统，满足房间的卫生要求。

指导教师意见：

1．对文献综述的评语：

2．对本课题的深度、广度及工作量的意见和对设计（论文）结果的预测：

指导教师：

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所在专业审查意见：

负责人：

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