南京某医院空调系统设计开题报告(理工)Word格式文档下载.doc
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4.文献综述：
（1）空调系统的分类：
空调系统一般可按负担室内热湿负荷所用的介质分为全空气系统、全水系统、空气-水系统和制冷剂系统[1]。
按空气处理设备的集中程度可分为集中式空调系统、半集中式空调系统和分散式空调系统[2]。
按热量移动（传递）的原理来分可分为对流方式空调和辐射方式空调，按被处理空气的来源来分可分为封闭式系统、直流式系统和混合式系统。
它们之间的主要关系见表1[3]，
表1
分类
空调系统
系统特征
系统应用
按空气处理设备的设置情况分类
中央空调系统
集中系统
集中进行空气的处理、运送和分配
单风管系统
双风管系统
变风量系统
半集中系统
有集中的中央空调器，并在各个空调房间内还分别有处理空气的“末端装置”
末端再热式系统
风机盘管机组系统
诱导器系统
全分散系统
每个房间的空气处理分别由各自的整体式空调器承担
单元式空调系统
窗式空调系统
分体式空调器系统
半导体空调器系统
按负担室内空调负荷所用的介质来分类
全空气系统
全部由处理过的空气和水共同负担室内空调负荷
一次回风系统
一、二次回风式系统
空气—水系统
由处理过的空气和水共同负担室内空调负荷
再热系统和诱导器系统并用
全新风系统和风机盘管系统并用
风机盘管系统
冷剂系统
制冷系统的蒸发器直接放室内吸收余热余湿
单元式空调器系统
窗式空调器系统
按集中系统处理的空气来源分类
封闭式系统
全部为再循环空气，无新风
再循环空气系统
直流式系统
全部用新风，不使用回风
全新风系统
混合式系统
部分新风，部分回风
一、二次回风系统
按风管中空气流速分类
低速系统
考虑节能与消声要求的矩形风管系统，风管截面较大
民用建筑主风管风速低于10m/s
工业建筑主风管风速低于15m/s
高速系统
考虑缩小管径的圆形风管系统，耗能多，噪声大
民用建筑主风管风速高于12m/s
工业建筑主风管风速高于15m/s
（2）集中空调与分体式空调比较
根据建筑物特点，在此设计中采用的是集中空调系统[5]。
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要求越来越高，对集中空调的需求越来越大，对集中空调节能性、舒适性、健康性更加关注。
之所以不采用分体式空调，是因为大、中型集中空调系统与之相比有很多优点：
空调效果好；
可送新风保证室内空气新鲜度；
运行管理灵活方便，运行费用低；
故障少、好维修；
设备寿命长；
噪声小；
易于装饰配合，实现现代建筑的高档、豪华、明快、舒适之美感。
a.集中空调的空调效果优于分体空调[6]。
集中空调可做到每室均有管道式空调送回风口或风机盘管送回风口。
采用分体空调只能夏季供冷，而冬季供暖则须另外设置供暖系统。
即使这样也很难确保每个房间均能装上分体空调机，因分体空调机的室内机与室外机的连管一般为3m长，最长为5m，有些房间由于条件所限，室内外机安装距离难以确保小于5m，如大于5m分体空调机的效果就不是很好了[4]。
b.集中空调能保证向房间输送新风，使房间始终保持空气清新、卫生。
但分体空调无法送入新风，故难以确保空调房间空气的新鲜度；
而如果通过开门、窗通风换气，则冷量就会大量损失，这不仅影响房间温度，而且浪费了能源。
c集中空调运行管理灵活方便，且运行费用低于分体空调。
集中空调制冷站可直接控制制冷机的开停时间和冷量大小，可根据气候变化进行调整，以节约运行电费。
而分体空调如制冷量大于58KW时，其运行电费就大于集中空调，而且难以进行各分散房间的统一控制。
d.集中空调故障少好维修。
集中空调无论是空调机组和送回风道系统，还是房间风机盘管和新风系统，均不易发生故障，而制冷设备则设在制冷站内，便于维修。
但分体空调的分体空调器遍布在各处，制冷压缩机不仅数量多而且多数悬挂于外墙上，出了故障很难一一去维修好。
e.集中空调寿命长。
分体空调如为公用，一般8～10年就须换新机，而集中空调设备则可用15～20年。
f.集中空调噪声小于分体空调。
集中空调可加装各种消声装置降低噪声，而分体空调如采用窗式空调器，则难以实现降噪措施。
g.集中空调可与装修施工密切配合,实现豪华、明快之效果。
集中空调管路和设备均可隐蔽在吊顶内，使不同功能的房间的装修做到各种造型的布局，实现现代建筑高档装修的特殊效果，给人以高雅、豪华、明快、舒适之美感。
但分体空调的风冷式室外机须零散的悬挂在外墙上或装于室外地面上，影响外装修效果[7]，而室内机则须挂在内墙上或安放在地面，又占用了室内空间，这无形中减小了房间的使用面积。
（3）、集中式和半集中式空调系统的比较和适用性[8]
分别以定风量全空气系统、风机盘管（加新风系统）和单元式空调，作为集中式空调、半集中式空调为代表比较其特征和适用性见表2
表2
集中式
半集中式
风道
、
设备与布置
风管系统
1、空调送回风管系统复杂，布置困难
2、支风管和风口较多时不易均衡调节风量
3、风道要求保温，影响造价
1、放室内时，不接送、回风管
2、当和新风系统联合使用时，新风管较小
设备布置与机房
1、主机与空气处理设备可集中布置在机房
2、机房面积较大，层高较高
3、有时可以布置在屋顶上或安设在吊顶内
1、只需要新风空调机房，机房面积小
2、风机盘管可以安设在空调房间内
3、分散布置，敷设各种管线较麻烦
风管互相串通
空调房间之间有风管连通，使各房间互相污染。
当发生火灾时会通过风管迅速蔓延
各空调房间之间不会互相污染
空调控制品质
温湿度控制
可以严格地控制室内温度和室内相对湿度
对室内温湿度要求较严时，难于满足
空气过滤与净化
可以采用初效、中效和高效过滤器，满足室内空气清洁度的不同要求。
采用喷水室时，水与空气直接接触，易受污染，须常换水
过滤性能差，室内清洁度要求较高时难于满足
空气分布
可以进行理想的气流分布
气流分布受一定的制约
安装与维护
安装
设备与风管的安装工作量大，周期长
风机盘管吊装及水管安装的工作量大。
消声与隔振
可以有效地采取消声和隔振措施
必须采用低噪声风机，才能保证室内要求
维护运行
空调与制冷设备集中安设在机房，便于管理和维修
布置分散，维护管理不方便。
水系统复杂，易漏水
经济性
节能与经济性
1、可以根据室外气象参数的变化和室内负荷变化实现全年多工况节能运行调节，充分利用室外新风，减少与避免冷热抵消。
2、对于热湿负荷变化不一致或室内参数不同的多房间，不经济
3、部分房间停止工作不需空调时，整个空调系统仍须运行，不经济
1、灵活性大，节能效果好，可根据各室负荷情况自行调节
2、盘管冬夏兼用，内壁容易结垢，降低传热效率
3、较难实现全年多工况节能运行调节
造价
除主机外，空气处理器和风管造价均较高
除主机外，风机盘管、电磁三通阀及水管的安装保温造价较高
适用性
1、建筑空间大，可布置风道
2、室内温湿度、洁净度控制要求严格的生产车间
3、空调容量很大的大空间公共建筑，如商场、影剧院
1、室内温湿度控制要求一般的场合
2、多层或高层建筑而层高较低的场合，如旅馆和一般标准的办公楼
（4）、风机盘管加新风系统与VRV系统的比较：
风机盘管加新风系统[18]：
输送介质通常为水或乙二醇溶液，通过室外主机产生出空调冷水或热水，由管路系统输送至室内的各末端装置，在末端装置处冷/热水与室内空气进行热量交换，产生出冷/热风，从而消除房间空调负荷。
它是一种集中产生冷/热量，但分散处理各房间负荷的空调系统型式。
该系统的室内末端装置通常为风机盘管。
目前风机盘管一般均可以调节其风机转速，从而调节送入室内的冷/热量，因此该系统可以对每个空调房间进行单独调节，满足不同房间不同的空调需求，同时其节能性也较好。
此外，由于新风加风机盘管系统的输配系统所占空间很小，因此一般不受层高的限制。
但此种系统一般难以引进新风，因此对于通常密闭的空调房间而言，其舒适性较差。
VRV系统：
VRV空调系统是一种冷剂式空调系统，它以制冷剂为输送介质，室外主机由室外侧换热器、压缩机和其他制冷附件组成，末端装置是由直接蒸发式换热器和风机组成的室内机。
一台室外机通过管路能够向若干个室内机输送制冷剂液体。
通过控制压缩机的制冷剂循环量和进入室内各换热器的制冷剂流量，适时地满足室内冷、热负荷要求，是一种可以根据室内负荷大小自动调节系统容量的节能、舒适、环保的空调系统。
VRV系统具有节能、舒适、运转平稳等诸多优点，而且各房间可独立调节，能满足不同房间的不同空调负荷的需求。
但其系统控制复杂，且其初投资高。
（5）风机盘管系统的发展[9][17]
暖通空调关系到千家万户的冷暖，关系到人们的健康和安全，关系到工作效率和产品质量，同时暖通空调还是耗能大户，其能耗占全国总能耗的15%以上。
随着我国经济的发展和人民生活水平的提高，这一比例还在逐年提高。
因此暖通空调还关系到国家能源安全、资源消耗和环境污染，是关系到国家可持续发展战略的重要行业。
节能环保是目前的主要任务。
作为半集中式空调系统不可缺少的重要设备，从其出现之日起就顺着社会的发展不断的完善自身的技术以便适应更为广泛的应用前景。
为了提高实际工程中风机盘管效能，长期以来科研技术人员主要从风机盘管的新的结构形式，提高换热效率，降低噪声，提高室内空气品质和自动控制水平等几个方面入手，做了深入的研究，很多新的形式和结构的风机盘管不断被开发出来，从而更广泛地适应不同场合的需要。
比如说立式明装的风机盘管以及立柱式风机盘管等等。
为保证良好的室内空气品质，吸附，光催化等技术先后被引用到风机盘管系统，1992年，祝耀坤首先在其“多功能风机盘管空调器”中提出了使用灭菌装置，1994年黄斌香等人较为全面地提出一种“菁华式风机盘管空调装置，通过在系统中加如了空气过滤器，静电除尘器，负离子发生器，紫外线发生器或纤维活性炭层7层彻底净化室内空气。
为保证室内新风含量，风机盘管上的新风技术也有了长足的发展。
荆延杰于1997年提出了“V”型调节装置的风机盘管。
为减少送风温差、增加换气次数，有助于提高空调精度和舒适性。
同样供冷量下，采用小温差、大风量送风，会取得比大温差、小风量送风更佳的空调效果，同时还能缩小盘管传热面积和机组外形尺寸。
所以近年以两排管机组为代表低焓差风机盘管，在国外得到迅速发展和普及。
八十年代中期，开利公司就两排管的42C/V系列风机盘管成功取代了已生产多年的三排管42E/J系列老产品。
有些国外厂家则用以两排管机组为主导产品的不同排数的系列产品取代了传统的单一三排管产品。
（6）综合性医院空调系统分区及选择原则[11]：
1）房间功能性：
医疗要求相同、功能相近、对空气品质要求相同的房间可共用一套空调系统；
具体来说系统划分要考虑以下几个指标：
房间的温湿度要求和洁净等级是否相同，回风是否可循环利用，医疗要求上室内是否循环风的使用，房间与相邻房间的压差要求等。
2）运行方面：
医院内各部门、各功能房间运行时间有很大差异，从节能和管理角度考虑，宜将运行时间相同、运行稳定性和安全性要求相同的房间部门使用同一系统；
一般来说，每日定时运行的部门和科室有：
门诊部（急诊除外），诊疗中心、管理部门、洗衣房、厨房餐厅；
全天连续运行的住院部，新生儿室、早产儿室、康复室、特别护理室；
随时需要运行的有手术室、紧急手术室、急救室、分娩室；
夜间需要运行的有值班室（医生、护士、药房、监察部门）；
要求独立运行的有检查室（细菌）、X光室、同位素室、洁净病房、解剖室、太平间、动物房；
运行要求稳定性和安全性较强的有设备管理用房、手术室、ICU等。
3）建筑形式：
严寒地区及寒冷地区的冬季门厅等大空间负荷较大、宜配合地板辐射采暖来提高舒适性，对于一些有辐射性、密闭性要求较强，而对空气质量要求不高的功能房间（通常结构形式为厚剪力墙且位于地下室）宜采用多联机或分体空调。
（7）综合性医院空调系统设计时需要注意的问题：
a.压力控制问题[12]：
一般来说，对于有洁净度等级要求的洁净、无菌、无尘、无臭以及怕污染的场所，应保持正压；
而具有污染源，有害气体散发以及很大热湿产生的房间应保持负压；
而无明显污染源、较大的热湿量及有害气体发生、又无特殊要求的室内可与室外保持同压、人员进出不会造成较大影响。
一般压力控制主要采用调节新风量、排风量控制、由新风量调节正压，排风量控制负压，保持室内正压/负压的风量是针对门窗缝隙的渗漏量而定，与门窗密封性有很大关系，虽不容易定量确定，但可定性分析，门窗缝隙多、密封性不好的房间若要求正压则需要的新风量较大，因此，从节能方面考虑，将维持正压的房间置于内区是较节能的。
b.新风系统需注意的问题[10]：
医院建筑的新风系统的功能较复杂，设计时需注意以下问题：
1）满足卫生要求方面，对于一般病房，新风量除考虑到病人外，还应适当考虑陪护人员；
2）功能转换时：
对于手术室、手术时要求新风量较大，手术后，只需要提供维持正压的新风量即可，因此要加电动调节阀；
3）用新风提供补风时，对于污染区域的房间，由于需要全排风，尤其位于地下室的比较密闭的房间，通常要求风量不大且对室内温湿度有要求的房间宜采用热湿处理过的新风，若排风量较大时，建议从节能角度考虑，采用只经过过滤的新风作为补风。
c.关于系统节能问题[16]：
医院空调系统因其对空气品质要求较高且存在大量无法回收的排风，能耗比其他建筑要高，为此，节能问题更为突出。
这里简单谈一些系统设计上需要注意的问题：
1）医院负荷变化随运行情况和季节变化较大，因此空调风机、排风机、水泵都有要设调速电机，为运行管理节能提供条件。
2）空调通风系统宜精简阀门的设置，运行管理过程中要经常清洁过滤装置，以减少阻力达到节能的目的，同时还可减少阀门积尘，造成空调系统污染。
3）根据医院将来的运行情况，合理划分空调系统，例如，充分与使用方沟通，以确定几间手术室共用一个新风系统比较合适。
4）由于医院同时使用热源和冷源的时间较多，可尝试采用冷热源一体机，但其使用受冷热量平衡的限制。
二、毕业设计（论文）方案介绍（主要内容）
本次设计以医院裙房为主，有门诊楼、医技楼、急诊楼、手术楼。
1.室外气象参数：
地区:
南京
纬度：
32°
00´
；
海拔：
8.9m
地名
大气压力（hpa）
室外计算干球温度（℃）
夏季室外计算湿球温度（℃）
冬季
夏季
供暖
冬季通风
冬季空调
夏季通风
夏季空调
1025.2
1004.0
-3
2
-6
32
35
28.3
室外计算相对湿度（%）
室外风速（m/s）
最多风向及其频率
日平均
温度≤+5的天数
最大冻土深度（cm）
最热月平均
冬季平均
夏季平均
风向
频率（%）
73
64
81
2.6
C
25
18
83
9
NE
10
SE
13
数据来自《HVAC暖通空调设计指南》
2.室内设计参数：
夏季：
t=27℃
j=65%
冬季：
t=20℃
j=60%
3.设计方案：
要解决此医院空调以及几个特别问题，如卫生间通风系统，ICU重症监护室太阳西晒问题、挂号门诊大厅的空调问题、冷冻水和冷却水选择问题和机组的选择问题，就需要制定出合理的方案。
根据建筑物楼层的使用功能的不同，且每个病房都需要单独控制温度，以及建筑物所在城市气象条件，由上面表格中各空调系统的比较，可以初步确定设计方案为：
各楼层可采用风机盘管加新风空调系统。
每个房间设置排风口，由风管送到空气处理机，一部分室内空气作为回风，其它被排到室外，新风由新风机组单独送到室内。
从风机盘管的结构来看，这个系统的优点是：
1）布置灵活，可以和集中处理的新风系统联合使用，也可单独使用；
2）各空调房间互不干扰，可以单独调节室温并可随时根据需要开、停机组，节省运行费用，灵活性大，节能效果好；
3）与集中式空调相比，不需回风管道，节省了建筑空间；
4）机组部件多为装配式，定型化、规格化程度高，便于用户选择和安装；
5）只需要新风空调机房，机房面积小；
6）使用季节较长；
7）各各房间之间不会互相污染。
但其缺点是：
1）对机组制作质量要求高，否则维修工作量很大；
2）机组剩余压头小，室内气流分布受限制；
3）分散布置，敷设各种管线较麻烦，维修管理不方便；
4）无法实现全年多工况节能运行调节；
5）水系统复杂，易漏水；
6）过滤性能差。
风机盘管系统适用性：
1）适用于旅馆、公寓、医院、办公室等高层多室的建筑物中；
2）需要增设空调的小面积、多房间的建筑；
3）室温需要进行个别调节的场所。
所以选择风机盘管加薪风比较合适。
另外，由于医院进出人员频繁，且易燃物多，为保证病人以及来访者更加安全。
因此，整栋大楼应配置防火排烟设备，应做好建筑防火排烟系统的设计。
为了达到防烟的目的，主要采取机械加压和机械减压相结合的方式。
起火后，开动排烟风机，将四周蔓延的烟气通过排烟系统排到建筑外。
同时，机械送风系统向需要保护的地点输送大量新鲜空气。
4.设计采用的系统及设备
通过查阅文献及工程设计实例，初步提出工程设计拟采用的系统，拟设计的机房位置和大小，分析负荷特点及使用时间，按照适用、安全、节能的原则初选出相应的主要设备，设备初选采用建筑面积指标概算法。
5.工程设计初步方案可行性、经济性分析
在了解建筑的方案设想及作业图的基础上，确定设计原则，提出暖通空调设计两个以上方案，进行技术，经济比较，确定最佳设计方案。
6.毕业设计进度安排
序号
设计（论文）各阶段名称
时间安排（教学周）
1
熟悉任务、收集资料（设计手册与规范）、调研
2/21-3/6（第1-2周）
详细了解建筑结构与功能，计算空调负荷
3/7-3/27（第3-5周）
3
选择并论证合理的空调系统方案
3/28-4/3（第6周）
4
计算送风量，确定空气处理过程，画焓湿图，空调设备的选择计算
4/4-4/17（第7-8周）
5
布置空调通风的风系统和水系统，并进行阻力计算
4/18-4/23（第9周）
6
绘制空调原理图，空调通风平面图、空调机房详图等
4/24-5/15（第10-12周）
7
计算书、说明书整理
5/16-5/26（第12-14周）
8
修改与答辩准备
5/27-6/3（第15周）
翻译穿插在平时的设计工作中
6月7日交所有设计成果
11
答辩
（第16周）
三、毕业设计（论文）的主要参考文献
[1]陆耀庆主编.HVAC暖通空调设计指南[M].北京：
中国建筑工业出版社.1996
[2]赵荣义，范存养，薛殿华等主编.空气调节.第四版[M].北京：
中国建筑工业出版社.2009
[3]陆耀庆主编.实用供热空调设计手册.第二版[M].北京：
中国建筑工业出版社.2008
[4]何青等.中央空调常用数据速查手册.北京：
机械工业出版社.2005
[5]马最良，姚杨主编.民用建筑空调设计.第二版[M].北京：
化学工业出版社.2009
[6]顾兴蓥主编.民用建筑暖通空调设计技术措施.第二版[M].北京：
[7]黄晨主编.建筑环境学[M].北京：
机械工业出版社.2007
[8]ShanK.Wang,ZalmanLavan,PaulNorton,Airconditioningandrefrigerationengineering,2000
[9]2008ASHRAEHandbook-HVACSystemsandEquipment[M].2008.
[10]JGJ49-88.综合医院建筑设计规范.［S］上海市民用建筑设计院主编：
上海市民用建筑设计院，1988
[11]GBJ19-87采暖通风与空气调节设计规范[S].北京：
中国计划出版社，2001.
[12]GB/T50314-2006.智能建筑设计标准[S].北京：
中国计划出版社，2007.
[13]孙一坚.工业通风[M].北京：
中国建筑工业出版社，1994．
[14]孙一坚．简明通风设计手册[M]．北京：
中国建筑工业出版社，1997．
[15]柴慧娟.高层建筑空调设计[M].北京：
中国建筑工业出版社，1995．
[16]陈沛霖，岳孝芳．空调与制冷技术手册[M]．上海：
同济大学出版社，1990．
[17]IrvingGranet,P.E.Fluid
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