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申报毕业设计
二○一二届毕业设计
西安市旭景商住公寓污水源热泵空调与采暖系统设计
学院：
环境科学与工程学院
专业：
建筑环境与设备工程
姓名：
盛强
指导教师：
谷雅秀
完成时间：
2012年6月20日
二〇一二年六月
毕业设计（论文）任务书
课题名称：
西安市旭景商住公寓污水源热泵空调与采暖系
统工程设计
学院（部）：
环境科学与工程学院
专业：
建筑环境与设备工程
学生姓名：
盛强
学号：
31
03月19日至06月21日共14周
指导教师（签字）
教学院长（签字）
2012年03月20日
一、设计内容
空气调节工程工艺设计包括以下12个方面的内容：
1．初步方案设计
2．空调热（湿）负荷计算
（1）建筑围护结构传热的计算（按冬、夏季分别进行）；
（2）通过外窗太阳辐射热引起冷负荷的计算；
（3）工艺设备散热散温的计算；
（4）人体散热散湿的计算；
（5）照明设备散热引起冷负荷的计算；
（6）冬、夏季热（湿）负荷汇总表。
3．空气调节过程设计
（1）确定房间气流组织形式；
（2）新风量的计算；
（3）夏季空调过程设计计算、送风量的确定（附i-d图）；
（4）冬季空调过程设计计算（附i-d图）；
（5）空调负荷、送风量、新风量汇总表；
（6）风量平衡汇总表。
4．空气处理设备的选择计算
5．房间气流组织计算（选择布置送、回风口，布置送、回风风道等）
6．送、回风风道系统水力计算
7．空调系统消声减振的设计与计算
8．空调用制冷装置的设计与冷水机组的选择计算
9．空调机房的设计与布置
10．空调系统防火排烟设计
11．空调系统全年运行调节工况的分析和讨论
12．对所设计空调系统作经济概算并求出工程造价，列出空调系统设备明细表。
二、设计原始资料
1．气象资料：
西安市
2．建筑资料：
该建筑为地上二十层，地下二层的商住两用综合楼，总建筑面积50654m2（其中地上44162m2，地下6492m2）。
一层为商场和门厅等，层高5.4m。
二至四层为商场、库房和办公室等，二、三层层高4.8m，四层层高5.4m。
五至二十层为跃层式公寓，共分6种户型，层高均为7.4m。
地下一层为车库、超市、空调机房、排风机房、贮藏室等；地下二层为车库、风机房、发电机房和变配电室等。
本工程提供图纸有：
一至二十层建筑平面图、地下一、二层平面图、公寓夹层平面图、屋面层平面图以及建筑立面图、剖面图。
3．室内外空气设计参数及工艺资料等
（2）室内空气设计参数及工艺资料查空气调节和工业通风教材或其他暖通空调通风手册。
4．动力资料
（1）水源：
城市自来水；由于该项目工程据西安市第四污水处理厂仅2.5km，因此，污水处理厂处理的二级出水可被空调系统应用。
（2）电源：
220380V50Hz民用动力电。
（3）热源：
可使用集中锅炉房0.4MPa蒸汽或115℃热水；或利用热泵系统冬夏两用。
（4）冷源：
根据负荷计算设计制冷站，冷水供回水温度为7℃12℃。
三、设计完成后提交的文件和图表
1.计算说明书部分：
A．设计计算书应包括下列内容：
（l）目录；
（2）中英文摘要及关键词；（3）正文；
（4）结论；（5）致谢；（6）参考文献；（7）附录
B．设计说明应包括：
设计任务、设计依据、设计概况、工程特点、设计方案比较、设计主要数据以及自控方案和运行调节等。
C．对设计计算部分的要求
（1）计算时列出公式，并说明式中符号代表的意义及单位；
（2）计算过程力求精简，也可列表计算；
（3）对于采用新的理论计算公式，或选用有关经验数据、实用数据，须注明资料出处；
D．设计计算书的编写工作主要应在设计过程中进行，最后修改整理。
并注意用字符合规范，不用未经国务院颁布的自造简化字。
E．设计计算书的篇幅不应少于80页。
2、图纸部分：
（1）首页，其内容包括空调系统的设计与施工说明、运行调节和使用说明，以及设备明细表；
（2）空调系统送、回风平面图；
（3）空调送、回风系统图；
（4）空调水系统平面图；
（5）空调水系统轴测图；
（6）空调机房平、剖面图；
（7）制冷机房平、剖面图；
（8）制冷机房工艺流程图；
（9）防排烟系统平面布置图及其系统图；
（10）设备安装大样图
四、毕业设计（论文）进程安排
序号设计（论文）各阶段名称日期（教学周）
1搜集资料阶段2012.3.19～4.1第五、六周
（1）根据毕业设计的任务要求，深入设计、施工工地，收集有关的设计资料，通过参观典型工程，增强感性认识和实践能力，了解本专业的新技术、新设备、新工艺。
（2）完成开题报告（不少于2000字）；
（3）完成英文资料翻译（不少于5000字）。
2设计计算阶段2012.4.2～4.29第七周～第十周
（1）确定空气调节方案；
（2）冷、热、湿负荷计算；
（3）计算各空调房间送风量（包括新风量）；
（4）确定空气处理方案；
（5）进行热、湿处理计算，选择相应的空气处理设备及冷水机组，并进行经济技术比较；
（6）确定各空调房间气流组织形式；
（7）进行气流组织计算，选择相应的空气分布器；
（8）送、回风系统水力计算；选择送、回风机；
（9）空调水系统水力计算，选择冷冻水泵、冷却水泵、补水泵等。
3绘制施工图阶段2012.4.30～6.10第十一周～第十六周
（1）建筑物各层送、回风平面图和轴测图；
（2）空调水系统各层供、回水平面图和轴测图；
（3）制冷机房平面布置图、轴测图、流程原理图；
（4）空调机组、新风机组、风机盘管接管详图；
（5）首页说明（包括空调工程概况、设计参数、施工要求、设备明细表）。
4毕业答辩准备阶段2012.6.11～6.17第十七周
整理计算说明书，进行毕业设计小结，准备毕业答辩。
5毕业答辩阶段2012.6.18～6.21第十八周
五、主要参考资料
1、采暖通风与空气调节设计规范GB50019－2003．中国计划出版社，2001年；
2、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，1995年；
3、民用建筑暖通空调设计技术措施（第二版）.建设部建筑设计院编著，中国建筑工业出版社，1996年；
4、暖通空调常用数据手册（第二版）.建筑工程常用数据系列手册编写组编，中国建筑工业出版社，2002年；
5、空气调节.薛殿华主编，清华大学出版社，1993年；
6、工业通风（第三版）.孙一坚主编，中国建筑工业出版社，1994年；
7、实用供热空调设计手册．陆耀庆主编，中国建筑工业出版社，1993年；
8、中央空调设备选型手册．周邦宁主编，中国建筑工业出版社出版，1999年；
9、实用制冷工程设计手册．郭庆堂主编，中国建筑工业出版社出版，1994年；
10、空调制冷技术手册．陈沛霖、岳孝方编，同济大学出版社（第二版）1999年；
11、HVAC暖通空调设计指南．陆耀庆主编，中国建筑工业出版社，1996年：
12、公共建筑节能设计标准GB50189－2005．中华人民共和国建设部，2005年发布；
13、高层建筑空调设计．柴慧娟编著，中国建筑工业出版社，1995年；
14、暖通空调设计与计算方法.顾洁主编，化学工业出版社，2007年；
15、全国民用建筑工程设计技术措施暖通空调•动力.住房和城乡建设部工程质量安全监管司、中国建筑标准设计研究院编，2009年
长安大学毕业设计（论文）开题报告表
课题名称
西安市旭景商住公寓污水源热泵空调与采暖系统工程设计
课题来源
自选项目
课题类型
工程设计
指导教师
谷雅秀
学生姓名
盛强
学号
专业
建环
一．课题的意义：
城市污水是理想的空调冷热源，开发利用低位清洁可再生能源是暖通空调能源消耗的新模式。
可再生性清洁能源包括太阳能、风能、水能、生物质能、地热能和工业余热、城市废热等等，我们利用其中的部分低位能源作为热泵冷热源为建筑物供热时，按电驱动热泵制热性能系数4.0计算，其系统的一次能源利用率大于1.3，而利用其他矿物燃料供暖时一次能源利用率则在0.7卸0.9之间，城市污水资源化是结合我国水、能源以及环境状况提出的发展国民经济的有效途径，对城市污水进行回用，一定程度上缓解了我国的水资源缺乏问题；城市废热之一的污水因一年四季温度变化较小，数量稳定，具有冬暖夏凉的温度特征，且储存的热量较大，易于通过现有的城市污水管道进行收集等特点，因此低温热源+热泵供暖空调是缓解能源紧张、保护环境的有效途径之一。
二．国内外发展状况
1.国外研究应用进展
20世纪80年代以来，美国、日本等国家相继建立了一批大型城市污水源热泵系统。
从开始时单机容量仅几兆瓦已发展至今单机容量达30MW，单个项目总装机容量达160MW。
以瑞典为例，到1987年已有约100座热泵站投入运行，总供热能力达到1200MW，已成为世界上应用大型污水源热泵的代表国家之一。
大型城市污水源热泵系统在国外已有十几年的运行历程，已形成一套较完备的技术和经验。
2.国内研究应用进展
我国目前也已实施多个项目的城市污水源热泵，如北京高碑店污水处理厂、北小河污水处理厂、卢沟桥污水处理厂、秦皇岛海港区污水处理厂利用污水二级出水实施了几个项目，哈尔滨马家沟、哈尔滨望江宾馆、哈尔滨太古商城、大庆恒茂商城等利用原生污水实施了几个项目，均取得了较好的效果。
三．本课题的研究内容
由于该项目工程据西安市第四污水处理厂仅2.5km，因此，污水处理厂处理的二级出水可被空调系统应用，固本设计可考虑污水源热泵系统。
本设计将从污水源热泵的原理、机组的设计、技术经济分析等方面作一些研究，以促进水源热泵系统在我国的进一步应用污水源热泵系统所涉及的专业较多，如，给排水，暖通空调、地质等，有些问题需不同专业相互配合来解决。
而本课题的主要研究对象是应用于空调中的污水源热泵系统，现有的实际工程设计西安市旭景商住公寓污水源热泵空调与采暖系统工程该建筑为地上二十层，地下二层的商住两用综合楼，总建筑面积50654m2（其中地上44162m2，地下6492m2）。
一层为商场和门厅等。
二至四层为商场、库房和办公室等。
五至二十层为跃层式公寓，共分6种户型。
地下一层为车库、超市、空调机房、排风机房、贮藏室等；地下二层为车库、风机房、发电机房和变配电室等。
本课题主要任务
1.通过大量的文献查阅对水源热泵从原理到机组再到系统的应用进行总的概述，使机组和系统的设计人员以及用户对污水源热泵形成一个完整的概念。
统的设计人员以及用户对污水源热泵形成一个完整的概念。
2.西安市旭景商住公寓污水源热泵空调与采暖系统工程设计内容：
（1）．初步方案设计
（2）．空调热（湿）负荷计算（3）．空气调节过程设计（4）．空气房间气流组织计算（6）．送、回风风道系统水力计算（7）．空调系统消声减振的设计与计算（8）．空调用制冷装置的设计与冷水机组的选择计算（9）．空调机房的设计与布置（10）．空调系统防火排烟设计（11）．空调系统全年运行调节工况的分析和讨论（12）．对所设计空调系统作经济概算并求出工程造价，列出空调系统设备明细表（13）.空调系统送、回风平面图（14）.空调调水系统平面图，轴测图（15）.空调机房，制冷机房平、剖面图（16）.制冷机房工艺流程图（17）.防排烟系统平面布置图及其系统图（18）.设备安装大样图。
3.将现做的污水源热泵通过与其它系统初投资以及运行方案比较对方案进行经济性比较。
四：
研究方法及手段
1.污水源热泵中央空调机组工作原理：
水源热泵技术主要来源为城市污水，污水具备水处理量大，水源稳定，冬暖夏凉等特点。
调查表明，城市污水中具有较大的热量，冬天污水温度在10℃至16℃，高出日常气温。
夏天，污水水温为22℃至25℃，又比日常气温低。
热泵机组依靠内部制冷剂的物态循环变化，冬季从污水中吸收热量经热泵机组升温后对建筑供热，夏季通过热泵机组把建筑物中的热量传递给污水从而实现供冷的新技术。
2．污水源热泵中央空调机组方案选择原因（与其他方案比较的优点）
（1）成本分析
①初投资费用低
此热泵系统可供暖、空调，一机多用，一套系统可以替换原来的锅炉加空调或锅炉加换热站的两套装置或系统。
城市污水热泵空调系统利用城市污水，冬季取热供暖，夏季排热制冷，全年取热供应生活热水，夏季空调季节可实施部分免费生活热水供应。
一套系统冬夏两用，实现三联供,故城市污水源热泵具有初投资低，运行费低的巨大经济优势。
运行效果良好，经济效益显著。
污水热泵系统的机房面积比其他系统的占地面积要小。
系统根据室外温度及室内温度要求自动调节，可做到无人看管，同时也可做到联网监控。
污水源热泵系统原理简单，设备的可靠性强，维护量小，平时无设备的维护问题。
②运行成本低
供热比较：
现实例来分析城市污水热泵的技术经济效益情况。
某工程可能获得的能源形式包括：
（1）电热辐射供暖；
（2）电热锅炉方式；（3）污水源热泵系统方式；（4）空气源热泵系统方式；（5）燃气壁挂采暖炉。
该项目总建筑面积50654m2，其中地上44162m2，，污水源热泵机组制热时cop值取4。
供暖季为从11月15日到次年的3月15日（共计120天）。
使用城市污水源热泵时该项目单位面积供暖运行成本为：
（单位面积热指标×负荷系数×天数×24÷效率）×单位能源价格=（65÷1000×0.66×120×24÷4）×0.56=17.0元平方，与其它供暖方式运行费用对比如下：
几种供热方式运行费用对比
项目
电力驱动方式
市政采暖
热泵
电热锅炉
电热辐射
市政热网
空气源热泵
污水源热泵
热指标kwm2
热效率ww
电或天然气价格
单位面积运行成本（元m2）
总费用
65
2.5
0.56
27.2
120.12万
65
4
0.56
17
75.1万
65
0.95
0.56
73
322.4万
65
1.0
0.56
69.2
305.6万
西安市采暖费用不超过5.8元月平方米=
23.2
102.5万
由以上数据可以看出，污水源热泵的运行效率较高，费用较低，与传统的空调制热采暖相比具有明显的优势。
制冷比较：
污水源热泵由于冷凝温度低于空气源热泵，故制冷系数高于空气源热泵，则制取等量冷量时，机组耗电量小于空气源热泵，则夏季制冷运行费污水源热泵低于空气源热泵。
（2）.环保效益分析
污水源热泵是利用了城市废热作为冷热源，进行能量转换的供暖空调系统，污水经过换热设备后留下冷量或热量返回污水干渠，污水与其他设备或系统不接触，污水密闭循环，不污染环境与其他设备或水系统。
供热时省去了燃煤、燃气、然油等锅炉房系统，没有燃烧过程，避免了排烟污染；供冷时省去了冷却水塔，避免了冷却塔的噪音及霉菌污染。
不产生任何废渣、废水、废气和烟尘，环境效益显著。
以上例对比如下：
采暖季污染物排放量gm3
采暖方式
城市热网
污水热泵
电锅炉
电热辐射
燃气壁炉
烟尘
SO2
NOX
34.77
326
121.7
无
无
无
无
无
无
无
无
无
2.95
无
43.4
（3）.节水
污水源热泵无需设冷却塔,节约了大量水资源.
（4）.运行安全
污水源热泵既可省去打井费用,又不需要抽水与回灌所需动力,也可避免因回灌而引起的水资源破坏的问题.
（5）.机组运行稳定水体的温度一年四季相对稳定，其波动的范围远远小于空气的变动，是很好的热泵热源和空调冷源，水体温度较恒定的特性，使得热泵机组运行更可靠、稳定，也保证了系统的高效性和经济性。
不存在空气源热泵的冬季除霜等难点问题。
（6）.一机多用
此热泵系统可供暖、空调，一机多用，一套系统可以替换原来的锅炉加空调的两套装置或系统。
城市污水热泵空调系统利用城市污水，冬季取热供暖，夏季排热制冷，全年取热供应生活热水，夏季空调季节可实施部分免费生活热水供应。
一套系统冬夏两用，实现三联供。
3．风系统以及水系统的选择
本设计中对于一至四层为商场，由于冷负荷密度大，潜热负荷大，故采用全空气系统对空气进行集中处理。
水系统采用同程式，冬天供热，夏天供冷。
对于五至二十层公寓，由于用于家庭居住，故冬季采用热水地板辐射采暖系统。
五．任务完成阶段及时间安排
进度安排表
序号
设计工作内容
时间（本学期周数）
1
调研实习、完成译文和开题报告
2012.3.19～4.1第五、六周
2
冷，热，湿负荷，各房间送风量计算
2012.4.2～4.8第七周
3
确定空气处理方案，确定相应的空气处理设备及冷水机组
2012.4.9～4.15第八周
4
确定各空调房间气流组织形式，选择相应的空气分布器
2012.4.16～4.22第九周
5
选择送、回风机；冷冻水泵、冷却水泵、补水泵等。
2012.4.23～4.29第十周
6
建筑物各层送、回风平面图和轴测图
2012.4.30～5.6第十一周
7
空调水系统各层供、回水平面图和轴测图
2012.5.5～5.13第十二周
8
制冷机房平面布置图、轴测图、流程原理图
2012.5.14～5.20第十三周
9
空调机组、新风机组、风机盘管接管详图
2012.5.21～6.3第十四，十五周
10
首页说明（包括空调工程概况、设计参数、施工要求、设备明细表）
2012.6.4～6.10第十六周
11
整理计算说明书，进行毕业设计小结，准备毕业答辩
2012.6.11～6.17第十七周
12
毕业答辩阶段
2012.6.18～6.21第十八周
六．主要参考资料
1．《采暖通风与空气调节设计规范》（GB50019—2003）
2．《民用建筑热工设计规范》（GB50176—93）
3．《民用建筑节能设计标准（采暖居住建筑部分）》（JCJ26—95）
4．《公共建筑节能设计标准》（GB50189—2005）
5．《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》（JGJl34—2001）
6．《建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范》（GB50242—2002）
7．《通风与空调工程施工质量验收规范》（GB50243—2002）
8．《暖通空调制图标准》（GBT50114—2001）
9．《工业锅炉安装施工及验收标准》（GB50273—98）
10．《制冷设备、空气分离设备安装工程施工及验收规范》（GB50274—98）
11．《实用供热空调设计手册》
12．《采暖通风设计手册》
13．《空调设计手册》
14．《锅炉房设计手册》
15．《新编供热设计手册》
16．其他专项建筑设计规范、专门建筑的设计规范
17．当地法规、技术标准、规章制度等
18.CoolingDataCenterswithRaisedFloorPlenums．HeatPipingAirCondEn-g（美国）77[9]584045（2005）
19.RaumkuehlungueberdenFussbodenLueftungKlimaHeigSanitaergebaeudetech（德国）56[8]44（2005）
20.EmergingTechmologiesCombinedHeatandPowerForResidences．ASHRAE
JoumM（美国）[7]142-143（2005）
指导教师意见及建议：
指导教师签名：
年月日
注：
1、课题来源分为：
国家重点、省部级重点、学校科研、校外协作、实验室建设和自选项目；课题类型分为：
工程设计、专题研究、文献综述、综合实验。
2、此表由学生填写，交指导教师签署意见后方可开题。
摘要
本设计为西安市旭景商住公寓污水源热泵空调与采暖系统设计，该建筑地上二十层，地下二层的商住两用公寓综合楼。
地下一层为超市，地下二层为车库，一至四层为商场，五至二十层为跃层式公寓总建筑面积为50654m2,，商场由中央空调夏季供冷，冬季供热，公寓楼冬季采用地板辐射采暖供热。
本设计采用了污水源热泵的设计方法，夏季商场室内设计干球温度为27℃,相对湿度60%，冬季商场室内设计干球温度为20℃,相对湿度45%，此建筑为节能建筑，其外墙、外窗的传热系数都较小，继而房间的冷负荷就较小，降温除湿所需的风量也就较小。
同时，此建筑离距离西安市第四污水处理厂仅2.5km,污水冬季温度比空气气温度高，夏季温度又比空气气温低，制冷系数明显提高，从而达到整栋建筑具有经济节能的目的。
故可利用市政污水，作为整栋建筑的冷热源，采用污水源热泵技术。
采用污水源热泵技术，并以市政热网作为备用热源。
充分利用建筑距污水厂较近这一条件，方便引用污水厂市政二级出水，一方面在一定程度提高的制冷效率，另一方面极大地降低了运行费用。
同时，污水源热泵技术解决了在市政热网出现故障的情况下，可以继续保持整栋建筑的正常运行，保证了建筑常年具有舒适的居住条件。
由于地下超市与商场具有统一营业统一非营业的特点。
每一层的建筑功能完全相同，故采用全空气系统。
又空气系统为全空气系统，由于节能考虑，故可以考虑新风加回风的全空气系统，由于商场面积较大，建筑中又给予已有的两个空调机房，故每层商场又两台空气处理机组集中处理新风与回风，将处理后的冷热空气送至商场，从而达到夏季供冷，冬季供热的目的。
对于公寓楼，由于采用散热器供暖，室内温度不均衡性较差，另外室内设计温度又较高，热舒适性较差，故采用地板辐射采暖技术。
地板辐射采暖热均衡性更好，并且具有较低的室内设计温度，从而达到了节能的目的。
由于本楼层高度为108.4m，故将此建筑供暖分为低区供暖，中区供暖，高区供暖解决底层用户超压问题。
冷热源采用三台制冷机组，由于建筑负荷的变化，可以能够随时改变机组。
商场与采暖低区采用一套循环泵，中区采暖采用一套循环泵，高区采暖采用一套循环泵。
这样使得选用的循环泵扬程不大不小，比较适宜，从而及节能又解决了不同层之间的超压问题。
关键词：
空调设计，地板辐射采暖，节能，污水源热泵，全空气
ABSTRACT
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