【正文】 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè) 設(shè)計(jì)說明書 1 第 1章 緒 論 中國的建筑行業(yè)正處于飛速發(fā)展的階段，人們對生活環(huán)境的要求也越來越高，而生活環(huán)境最主要的就是居住環(huán)境，這種需求帶動(dòng)了中國的空調(diào)制冷業(yè)的發(fā)展。從發(fā)展趨勢上看小型中央空調(diào)將成為住宅、辦公室空調(diào)的主流產(chǎn)品。因此中國市場發(fā)展前景非常誘人。 家用小型中央空調(diào)的 發(fā)展現(xiàn)狀 一個(gè)國家家用空調(diào)的發(fā)展是與該國的地理氣候條件、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、人民生活水準(zhǔn)、居住住宅形式以及社會(huì)人文環(huán)境等因素密切相關(guān)的，脫離了這些因素來談家用空調(diào)的發(fā)展是不現(xiàn)實(shí)的。同樣，分析家用小型中央空調(diào)的發(fā)展也離不開這些因素。一般而言，常見 的住宅可以分為公寓型住宅和別墅型住宅。以下將分別結(jié)合這兩種典型住宅的特點(diǎn)，結(jié)合各個(gè)國家的不同特點(diǎn)，對外國和中國的家用小型中央空調(diào)的發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行分析。 外國家用小型中央空調(diào)發(fā)展現(xiàn)狀 美國的家用小型中央空調(diào)普及率較高，這與其良好的居住條件以及較高的生活水平是分不開的。美國是世界第一經(jīng)濟(jì)大國，人民生活水準(zhǔn)較高，對居住的舒適性要求也較高，這些都促進(jìn)了該國家用小型中央空調(diào)的普及使用。 美國的別墅型住宅具有寬敞、高大的特點(diǎn)，通常由中、高收入的家庭居住。由于其層高較大，具有足夠的建筑空間用于布置風(fēng)道，因此 在美國，風(fēng)管式系統(tǒng)在家用小型中央空調(diào)中所占的比重相當(dāng)大。同時(shí)，由于美國居民對家用空調(diào)舒適性的要求較高，因此多采用有新風(fēng)的風(fēng)管式系統(tǒng)。目前，美國風(fēng)管式系統(tǒng)的年產(chǎn)量約為 600萬臺(tái) /年，占其家用空調(diào)產(chǎn)量的一半左右。 美國的公寓型住宅適合于中、低收入的人群居住，其消費(fèi)水平偏低，其家用空調(diào)的型式以窗式空調(diào)器為主，也有采用小區(qū)供冷 /熱水的，一般不使用家用小型中央空調(diào)。目前美國窗式空調(diào)器年產(chǎn)量約為 600萬臺(tái) /年，占其家用空調(diào)產(chǎn)量的一半左右。 日本的家用空調(diào)走的是一條 氟系統(tǒng) 為主的發(fā)展道路，從窗式空調(diào)器到定速分體 式空調(diào)器，再到變頻分體式空調(diào)器。同樣，日本的家用小型中 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè) 設(shè)計(jì)說明書 2 央空調(diào)也以冷劑式空調(diào)即 VRV（ Varied Refrigerant Volume）系統(tǒng)（包括一拖多）為主。 在世界冷劑式空調(diào)行業(yè)中，在二十世紀(jì)九十年代以前， 60％的市場被日本所占有，并且在設(shè)備開發(fā)和控制技術(shù)上都處于世界最前沿。同時(shí)，日本國土面積小而人口眾多，人口密度非常大，其住宅多屬于高密度住宅，建筑結(jié)構(gòu)較為緊湊。而且日本是個(gè)國內(nèi)資源匱乏的國家，其能源消耗主要依賴于從國外進(jìn)口，因此該國非常強(qiáng)調(diào)節(jié)能。家用空調(diào)作為能源消耗大戶，其節(jié)能技術(shù)的開發(fā)尤其受到重 視。以上這些因素決定了日本家用小型中央空調(diào)的型式以 VRV系統(tǒng)為主。 此外，在日本，對于別墅住宅，有采用冷 /熱水機(jī)組的，在這種系統(tǒng)中，室內(nèi)末端裝置多采用落地式風(fēng)機(jī)盤管，當(dāng)采用吊頂式風(fēng)機(jī)盤管。 中國家用小型中央空調(diào)發(fā)展現(xiàn)狀 中國家用小型中央空調(diào)發(fā)展情況與國外的對比 從二十世紀(jì)九十年代后期開始，我國逐漸開始對家用小型中央空調(diào)進(jìn)行研究和應(yīng)用。相對于美國和日本，我國在這方面的研究起步較晚，但發(fā)展較快。目前，我國家用小型中央空調(diào)的年產(chǎn)量約為 10萬臺(tái) /年，數(shù)目雖然不大，但增長速度較快。 與美國和日本選擇的家用小型中央空調(diào)發(fā)展道路不同，我國的家用小型中央空調(diào)主要發(fā)展的是冷 /熱水機(jī)組的型式，目前其產(chǎn)量占我國家用小型中央空調(diào)總量的 70%以上。此外也有風(fēng)管式系統(tǒng)，但其數(shù)量比冷 /熱水機(jī)組少得多， VRV系統(tǒng)的數(shù)量就更少 ,冷 /熱水機(jī)組的優(yōu)勢有如下幾個(gè)方面： （ 1）冷 /熱水機(jī)組的室外主機(jī)實(shí)際上就是一個(gè)風(fēng)冷熱泵裝置，室內(nèi)末端是風(fēng)機(jī)盤管。而目前我國的風(fēng)冷熱泵技術(shù)經(jīng)過多年的探索和研究，已經(jīng)基本成熟。而在風(fēng)機(jī)盤管技術(shù)上我國目前已經(jīng)處于世界領(lǐng)先水平。因此我國發(fā)展冷 /熱水機(jī)組有技術(shù)上的保證。 （ 2）冷 /熱水機(jī) 組不需要占用太多建筑層高，在住宅內(nèi)布置較為方便，且施工簡單，安裝費(fèi)用低。而風(fēng)管式系統(tǒng)的設(shè)置需與建筑結(jié)構(gòu)相配合，占用建筑空間大，且施工不方便。對于 VRV系統(tǒng)，目前國內(nèi)在此領(lǐng)域的技術(shù)尚不成熟，還存在流量控制問題、管道材質(zhì)問題、現(xiàn)場焊接問題、管道施工 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè) 設(shè)計(jì)說明書 3 問題等需進(jìn)一步研究和完善的方面。且 VRV系統(tǒng)的初投資太高，限制了它的推廣。 （ 3）從舒適性的角度考慮，風(fēng)管式系統(tǒng)由于調(diào)風(fēng) /調(diào)溫的問題解決得不好，無法同時(shí)滿足多個(gè)空調(diào)房間不同的空調(diào)負(fù)荷需求。而冷 /熱水機(jī)組則可以很方便地進(jìn)行各房間的獨(dú)立控制和調(diào)節(jié)，同時(shí)也能達(dá)到節(jié)能的 目的。從以上的分析可以看出我國家用小型中央空調(diào)發(fā)展現(xiàn)狀。所以本設(shè)計(jì)采用冷 /熱水機(jī)組實(shí)現(xiàn)房間制冷。 中國小型中央空調(diào)發(fā)展前景 中國的建筑行業(yè)正處于飛速發(fā)展的階段，人們對生活環(huán)境的要求也越來越高，而生活環(huán)境最主要的就是居住環(huán)境，這種需求帶動(dòng)了中國的空調(diào)制冷業(yè)的發(fā)展，特別是在“非典”之后，人們對室內(nèi)空氣品質(zhì)（ IAQ）有了更深刻的認(rèn)識，室內(nèi)空氣的好壞直接影響到人們的健康，原來使用的空調(diào)技術(shù)已經(jīng)不能滿足人們的要求，對環(huán)境的需求意識已經(jīng)不是簡單的冷熱意識，而是趨向于健康化、衛(wèi)生化的需求。因此采用更先進(jìn)的空氣調(diào) 節(jié)方法提高空氣品質(zhì)滿足人們的要求成了當(dāng)前制冷行業(yè)發(fā)展的熱點(diǎn)和重點(diǎn)之一。 另外一方面，從 2020 年至今，電力緊缺的問題一直困擾著我們，電廠的發(fā)展又不能盲目的增加發(fā)電量，或者增建新的電廠，必須依靠宏觀的發(fā)展才能不至于發(fā)生電力過剩的尷尬局面，而且電廠發(fā)電對環(huán)境的污染也會(huì)隨著電廠的增加而增加，在這種情況下，空調(diào)作為用電大戶，充分利用現(xiàn)有的自然能，如太陽能、地?zé)崮堋⑸罾瓤衫玫哪芰抠Y源既減輕了當(dāng)前電力的負(fù)擔(dān)，又增加了空調(diào)的環(huán)保能力，因此，利用自然資源，保護(hù)環(huán)境也成了當(dāng)前各國空調(diào)制冷行業(yè)的研究方向。 當(dāng)前空調(diào)行業(yè) 的已經(jīng)在這些方面有了一定的進(jìn)步，許多節(jié)能性空調(diào)如變頻空調(diào)正越多的得到使用，而在中央空調(diào)方面，溴化鋰雙吸收式制冷等保護(hù)環(huán)境的制冷劑設(shè)備也發(fā)展的越來越快。熱泵技術(shù)的使用既有效利用了自然能源，節(jié)省了能量，同時(shí)又保護(hù)了環(huán)境。 中國 小型中央空調(diào)的優(yōu)勢 小型中央空調(diào)一般指可滿足各種戶型 60～ 600m 帶有集中冷熱源的空調(diào)形式，現(xiàn)被廣泛應(yīng)用多個(gè)房間的要求。外國目前普及率已達(dá)到 50%以上 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè) 設(shè)計(jì)說明書 4 而我國普及率 1%還不到。從發(fā)展趨勢上看小型中央空調(diào)將成為住宅、辦公室空調(diào)的主流產(chǎn)品。因此中國市場發(fā)展前景非常誘人。由于目前中國仍存在用電緊張現(xiàn)象，因此國人更加關(guān)注節(jié)能，使數(shù)碼渦旋壓縮技術(shù)受到推崇的主要原因就是它節(jié)能的技術(shù)優(yōu)勢。 我國空調(diào)產(chǎn)業(yè)一直沿用家用空調(diào)和中央空調(diào)的分類 ,家用空調(diào)和中央空調(diào)的兩類生產(chǎn)廠家互不涉足。目前 ,市場出售的兩類空調(diào)都有其局限性 : 一般家用空調(diào)使用于小面積、居室少的環(huán)境中 ,大型建筑則采用中央空調(diào)。但是隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展與進(jìn)步 ,居民居住的面積也越來越大 ,對室內(nèi)空氣品質(zhì)的要求也越來越高。例如 :一個(gè)三居室用戶要裝三部空調(diào)器 ,需要三個(gè)不同的室外空間 ,原來使用的家用空調(diào)特別是分體式空調(diào)器的安裝就受到限制；雖然有 些空調(diào)器生產(chǎn)廠家加裝了排氣扇 ,但空氣流通不暢 ,空氣質(zhì)量差等弊端仍沒有從根本上克服。而大型中央空調(diào)雖可同時(shí)為多用戶集中供冷暖 ,但缺少個(gè)性化選擇、自由度小 ,一次性投資較大 ,只能應(yīng)用在大型建筑物和高檔住宅小區(qū) ,同時(shí)中央空調(diào)用于大型建筑特別是出租式建筑時(shí)又會(huì)遇到收費(fèi)較困難等問題。為了解決上述兩種空調(diào)的弊端戶式中央空調(diào)就應(yīng)運(yùn)而生。通過分析得出小型中央空調(diào)的以下優(yōu)點(diǎn) : （ 1）室內(nèi)末端裝置可采用多種方式安裝如 :暗藏、半暗藏、明裝等方式 ,適宜配合室內(nèi)裝修 ,尤其適合高檔裝修。 （ 2）戶式中央空調(diào)系統(tǒng)是小型化的中 央空調(diào)系統(tǒng) ,可滿足用戶多居室需求 ,以家庭為單元 ,可適應(yīng)用戶的個(gè)性化需求不受其他用戶影響。 （ 3）由于主機(jī)由微電腦控制 ,在室內(nèi)可完成全部操作 ,且操作簡便；采用先進(jìn)的電子控制技術(shù)系統(tǒng)可根據(jù)實(shí)際負(fù)荷自動(dòng)化運(yùn)行 ,節(jié)約能源及運(yùn)行費(fèi)用。 （ 4）由于小型空調(diào)采用了分體式空調(diào)室內(nèi)機(jī)與室外機(jī)相分離的結(jié)構(gòu)形式 ,使主機(jī)與末端裝置相分離 ,這樣就保證了寧靜的家居環(huán)境；符合空調(diào)低噪聲的發(fā)展趨勢。 小型中央空調(diào)系統(tǒng)的特點(diǎn) 所謂小型數(shù)碼多聯(lián)中央空調(diào)系統(tǒng)是指由采用了數(shù)碼寬度脈沖調(diào)節(jié)控制技術(shù)的變?nèi)萘繙u旋壓縮機(jī)的空 調(diào)室外機(jī)與多臺(tái)可單獨(dú)控制調(diào)節(jié)的空調(diào)室內(nèi) 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè) 設(shè)計(jì)說明書 5 機(jī)組成，是新一代模塊化、集約化的多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)，由于其安裝維護(hù)的簡便性，靈活性使其更能滿足空調(diào)市場的需求。 由于小型空調(diào)系統(tǒng)的主要運(yùn)行范圍在 5075%之間，這個(gè)范圍的能效值將直接影響到整個(gè)系統(tǒng)的能效，從測試結(jié)果看：以為例多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)在這個(gè)范圍內(nèi)比其他競爭者高出 40%，別墅數(shù)碼空調(diào)與其他空調(diào)運(yùn)行費(fèi)用的比較見表 11 運(yùn)行費(fèi)用比較： 表 11 運(yùn)行費(fèi)用比較 區(qū)分 小型別墅中央空調(diào) 水冷機(jī)式 可變風(fēng)量系統(tǒng) 能耗 月耗 12906 15695 19162 半年耗 77436 94170 114972 1年耗 5575 6780 8275 3年耗 16726 20340 24833 5年耗 27877 33900 41839 比較結(jié)果 100% 121% 148% 別墅數(shù)碼空調(diào)能效比消耗見表 12： 表 12 別墅數(shù)碼空調(diào)能效比消耗 負(fù)荷％ COP 負(fù)載因子 平均 COP 負(fù)載因子差量 COP消耗 100 1 75 50 25 中國的能效標(biāo)準(zhǔn)見表 13： 表 13 中國的能效標(biāo)準(zhǔn) 額定冷量 (W) COP 額定冷量 28000 2800084000 84000 從圖表中不難看出在效能比、制冷能力和節(jié)電方面、數(shù)碼渦旋機(jī)組均 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè) 設(shè)計(jì)說明書 6 占有一定的優(yōu)勢，它能減少高峰負(fù)荷能量消耗，節(jié)約能源。這對于電能供需矛盾日益突出的中國來講，極具吸引戶別墅碼中央空調(diào)還具有如下特點(diǎn)： ，整個(gè)組合系統(tǒng)采用集散控制，各個(gè)實(shí)際能量需要小。 ，在不同季節(jié)和氣溫下可以自動(dòng)調(diào)整負(fù)荷，保證運(yùn)行在節(jié)能狀態(tài)，數(shù)碼渦旋提供的無級容量輸出。 177。 ℃，讓使用者在最舒適的空調(diào)環(huán)境下工作。 因此本設(shè)計(jì)，采用了水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)、風(fēng)機(jī)盤管系統(tǒng)對建筑環(huán)境進(jìn)行調(diào)節(jié)。首先使用水源熱泵充分利用了地?zé)豳Y源，并且對環(huán)境沒有污染；消除了由于使用空調(diào)而產(chǎn)生的室內(nèi)環(huán)境循環(huán)被污染的現(xiàn)象。以上兩個(gè)技術(shù)在國內(nèi)尚處于開始發(fā)展階段，并且發(fā)展?jié)摿艽蟆Ｒ虼讼奶煳覀儾捎帽容^成熟的風(fēng) 機(jī)盤管制冷，回收室內(nèi)風(fēng)的同時(shí)補(bǔ)入新風(fēng)，并且過濾處理新風(fēng)，對室內(nèi)環(huán)境同樣起到了較好的控制。 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè) 設(shè)計(jì)說明書 7 第 2 章 建筑信息 本建筑是鄭州市一座 2 層高的別墅， 建筑占地面積為 125 平方米， 室內(nèi)的房間多為臥室，房間疏散。 建筑概述 本建筑是一座家用別墅，所在地鄭州市，房間總面積約 260 平方米。共二層，主要房間有客廳、二樓小客廳、主臥室、客臥、廚房、衛(wèi)生間等，層高 ，窗高 2m、門高 ，空調(diào)面積為約 230 平方米。 地理位置 河南省鄭州市 東經(jīng)： 北緯： 海拔： 年平均溫度： ℃ 大氣參數(shù) 室外計(jì)算參數(shù) 夏季大氣壓 : kPa 夏季室外計(jì)算干球溫度 :