1. 研究目的与意义（文献综述包含参考文献）

文 献 综 述

冷热源是维持建筑环境舒适条件的能源供应中心，在建筑空调系统的投资和运行能耗中扮演重要角色，其应用和发展受到建筑、气候、能源及环境等诸多因素和国家能源政策的影响。

单就冷热源设备本身来说用能源利用效率就可以评价其性能高低；但对冷热源工程来说，要选择适应特定地域的球特征、能源状况及环境要求。同时满足特定建筑使用功能特点的冷热源方案，则是一个复杂的决策过程，其方案的优劣往往具有时间性、空间性和不确定性，呈现出动态和模糊特征。

常用冷热源方案介绍

空调冷热源方案有多种组合方式，作为空调冷热源的能源有电力、天然气、城市热力等；空调系统的热源主要有自备锅炉、城市热网供热、热泵等。空调设备有电制冷机组、热泵机组、燃气直燃机、燃气锅炉、市政热网等。不同的能源、不同的设备对投资成本、运行费用和环境影响是不一样的。常用的冷热源形式有空气源热泵、地源热泵、常规电制气 电（燃油、燃气）锅炉、溴化锂吸收式机组和冰蓄冷。下列对五种方案进行比较分析。

①热泵

热泵按热源种类和热媒种类来划分可分为水---水热泵、水---空气热泵、空气---水热泵、空气---空气热泵、土壤---水热泵、土壤---空气热泵等。即水源热泵、空气源热泵、地源热泵。

1.空气源热泵

空气源热泵工作原理如图一、图二所示。

图一 空气---空气热泵 图二 空气---水热泵

空气源热泵冷热水机组按机组的容量大小又分为小型机组（制冷量10.6～52.8KW），中、大型机组（制冷量70.3～1406.8KW）。其主要优点如下：

⑴用空气作为低位热源，取之不尽，用之不竭，可以无偿的获取；

⑵空调系统的冷源和热源合一，夏季提供7℃冷冻水，冬季提供45～50℃热水；

⑶无需设置冷却水系统；

⑷无需另设锅炉房或热力站；

⑸需要尽可能将空气源热泵冷水机组布置在室外，如布置在裙房楼顶上、阳台上等，这样可以不占用建筑物的有效面积；

⑹安装简单，运行管理方便；

⑺不污染适用场所的空气，有利于环保。

虽然空气源热泵是一种很好的空调供暖系统，得到了广泛的应用，但是他也存在的缺点：

⑴室外空气的状态参数（如温度和湿度）随地区和季节的不同而变化，这对热泵的容量和制热性能系数影响很大。

⑵冬季室外温度很低时，室外换热器中工质的蒸发温度也很低。当室外换热器表面温度低与0℃，并且低于空气露点温度时，空气中的水分在换热器表面就会凝冻成霜，导致蒸发器的吸热量减少甚至热泵不能正常供热。

⑶空气的热容量小，如果为了获得足够的热量时，需要较大的空气量，因而使风机的容量增大。

工程概况：该工程位于秦皇岛北戴河，项目名称为全国政协干部培训中心热水工程，建筑面积约12000平米，每天共约800人洗浴，总热水用量为80吨/天，水温为50℃～55℃，并要求24时有生活热水供应。秦皇岛市是全国闻名的度假旅游城市，市政府对环境污染问题特别重视，在与甲方接触过程中，提出安全、环保、没有污染、运行费用低、系统运行可靠、维护方便等要求。

从计算结果可以看出，现行各种热水加热设备中，空气源热泵热水机组平均加热一吨水所需费用是最少的，为11.89元/吨。那么用空气源热泵热水机组加热本工程所需的80吨/天热水运行费用比采用燃油水炉相比节省费用519552元/年；比燃气炉节省费用448416元/年；与用电直接加热相比节省费用856224元/年。

2.地源热泵

地源热泵工作原理如图三、图四所示。

图三 大地耦合式热泵 图四 土壤直接膨胀式热泵

地源热泵组成：地源热泵供暖空调系统主要分三部分：室外地能换热系统、地源热泵机组和室内采暖空调末端系统。

l、优点：

⑴为可再生能源，经济有效的节能技术。可在夏冬季提供较低的冷凝温度和较高的蒸发温度。运行费用比传统中央空调可节省30％，耗电量为冷水机组加锅炉的60％。

⑵环境效益好。污染物排放，比空气源热泵减少40％，比电供暖减少70％，制冷剂充灌量比常规空调减少25％。节省机房空间。

⑶寿命长达20年。

⑷使用灵活，可分户计量、分户控制、分期施工。

2．缺点：

⑴初投资比冷水机组加锅炉高10～20％以上，如国际商城414元/㎡，比传统中央空调高38％。

⑵关键要解决好土壤冬夏季吸收热量和放热的平衡性，如果不平衡，必然造成土壤蓄热性变差。目前对土壤的能量平衡、热工性能、土壤中的传热、传湿和环境对土壤热工性能的影响等，还缺乏研究。导致北京己做的100多的工程，至少有20％是失败的。江苏仅处于试验阶段，不宜大量上马。

工程概况：阳煤集团下属阳泉新宇岩土工程有限责任公司办公楼建筑面积为1250㎡，夏季用空调制冷，建筑物周围较空旷。为了尝试地源热泵利用土壤源制冷效果，减少电耗，经过调研论证可行性后，决定采用地源热泵为建筑物冬季供暖，夏季制冷。该项目于2008年11月投入运。节能效果热泵机组经过2个冬季和夏季的运行，与传统空调相比节能效果如下。

(1)采用传统空调取暖年耗电量6168万kW/h，折标准煤8121t。采用热泵机组供暖，年耗电量为3152万kWh，折标准煤4133t。使用热泵机组后，能源消耗减少3188t标准煤，节能47%。

(2)采用传统空调制冷年耗电量2126万kW/h，折标准煤2178t。采用热泵机组制冷，年耗电量为1109万kWh，折标准煤1134t。使用热泵机组后，能源消耗减少1144吨标准煤，节能52%。

(3)经济效益：采用传统空调，每年电费5199万元；采用热泵机组后,每年电费3109万元，年节约219万元。

②蓄能空调系统

蓄能空调系统包括蓄冷空调系统和蓄热空调系统。冰蓄冷空调技术是转移高峰电力、开发低谷用电、优化资源配置、保护生态环境的一项重要技术措施。

当空调负荷（冷量）与能源供应在时间上不一致时，采用蓄冷技术是解决问题的一种有效方法。蓄冷空调系统能全部或部分的将制冷剂的负荷由白天转移至夜间，因此在能源消费逐年增加的情况下，应用蓄冷空调技术具有较大的社会效益和经济效益。

冰蓄冷技术的特点：

⑴兼有水的显热和潜热，利用较小的槽容量可以获得较大的蓄冷量。

⑵槽的表面积减少，热损失也较少。

⑶取冷温度低，配管管径小。

⑷蓄冷密度大，蓄冷槽体积小，容易实现设备标准化。

从已建成和投入运行的蓄冷空调工程来看，具有如下特点：

⑴在削峰填谷、减少运行费用方面也起到了积极的作用

⑵蓄冰技术与低温送风技术的结合，即可以有效地使峰谷差减少，又可节能与节省初投资

⑶热泵及蓄能式中央空调技术方案已由几项工程采用。如北京九华山庄二期工程采用了冰蓄冷 土壤热泵系统，建筑面积131262㎡，设计日峰值负荷为3733t(冷），总蓄冰量为8050t(冷）#183;h

在蓄热系统中，目前我国主要使用电锅炉蓄热式系统且以水作为蓄热介质。所为电力蓄热系统，就是以电锅炉为热源，利用低谷廉价电力对水加热，并将其储存在蓄热水箱中，在电网高峰时段关闭电锅炉，由储存在蓄热水箱中的热水供热。他的优点是不排除有害气体，无污染、无噪声，比煤锅炉、油锅炉的热效率高，又能充分利用低谷电，运行费用低。

参考文献

1.《采暖通风与空气调节设计规范》（GB50019-2003）

2.《蓄能空调技术》方贵银主编，机械工业出版社

3.《实用供暖空调设计手册》陆耀庆主编，中国建筑工业出版社

4.《公共建筑节能设计标准》（GB50189-2005）中国计划出版社

5.《民用建筑热工设计规范》（GB50176-93）中国计划出版社

6.《民用建筑节能设计规范》（JGJ26-95）中国计划出版社

7.《锅炉房设计规范》（GB50041-2008）中国计划出版社

8.《民用建筑采暖空调技术措施》建设部设计院主编，中国建筑工业出版社

9.《高层建筑空调》钱以明主编，同济大学出版社

10.《采暖通风与空气调节制图标准》

11．《冷热源工程》张维亚、魏鋆主编，煤炭工业出版社

12．《民用建筑热工设计规范》（GBJ50176#8212;93）

13．《民用建筑节能设计手册》，杨善勤编

14.《建筑环境与设备工程专业用制冷技术》李树林主编，北京： 机械工业出版社，2000

15.《新型空调制冷设备及配件选用手册》冯玉琪主编，北京：人民邮电出版社，1999

16.《空气调节用制冷技术》（第三版）彦启森、石文星、田长青编著，北京：中国建筑工业出版社，2004

2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

1.研究内容：

上海供电公司大楼空调系统设计

一． 建筑概况

本工程位于上海市，总建筑面积9500 m2，建筑总高48.1米，地上11层，地下1层，各层功能如下：

地下1层功能主要是停车场、制冷机房、锅炉房、水箱房、水泵房、变配电室等；

地上1层功能主要是大堂、餐厅、厨房、商店等；

地上2层功能主要是餐厅、厨房和包间等；

地上3层功能主要是办公室，卫生间等；

地上4~11层功能主要是标准套房。

二． 设计参数

1． 室外设计参数

夏季：

空调室外计算干球温度34.8℃，空调室外计算湿球温度28.1℃，空调室外计算日平均温度31.2℃，室外平均风速2.4m/s

冬季：

空调室外计算温度-4℃，空调室外计算相对湿度79％，室外平均风速2.7m/s

2、室内设计参数

房间类型	夏季	冬季	新风量 (msup3;/h#183;人)
温度（℃）	相对湿度（%）	温度（℃）	相对湿度（%）
门厅、走道	25	65	16	50	20
商店	25	65	18	50	20
服务间	25	65	16	50	20
休息室	25	65	18	50	30
办公室	25	55	20	45	30
客房	25	55	20	50	30
餐厅	25	50	18	50	30
备餐室	25	50	18	50	30

三． 建筑资料

墙：外墙为200mm现浇混凝土剪力墙，内墙为240砖墙

门窗：铝合金框，木制门用于各房间内门

屋面：预制钢筋混凝土板，带防水层，刚性层及保温层

四． 设计内容

1.空调设计

本设计中比较空气源热泵、地源热泵、常规电制冷 电（燃油、燃气）锅炉、溴化锂吸收式机组和冰蓄冷等冷热源方案的年能源消耗量，确定冷热源。

2.热交换站设计

3.通风设计

2.研究手段：

1、 设计准备阶段，收集有关资料

（1）熟悉有关设计规范与标准

（2）收集有关的产品样本

（3）准备有关设计手册及标准图集

（4）熟悉本工程的有关原始资料

（5）收集室外气象资料

2、根据任务要求及有关资料，确定室内空调设计参数，包括室内冬、夏季温湿度要求、风速大小、新风量标准及新风量、噪声标准等。

3、计算各房间的冷、热、湿负荷和冬、夏季热湿比,

4、确定空调方案及空调方式