摘要：此方案是進行商場冷量分析、風量計算并針對分析出的結果進行分析，選用合適的空調機組設備及相關系統，并對其進行相關說明。
關鍵詞：空調;冷水機組;風系統
1工程概況
1.1項目情況
該工程為上海市區內某商場，共8層，總建筑高度48 m，總建筑面積為40 000 m2，長為78 m，寬61 m。本次方案內容包括商場內集中中央空調系統設計(含空調水系統、風系統、空調系統管道保溫及設備減震的簡述[2])。
1.2室內設計參數
夏季室內干球溫度：26°;夏季相對濕度：55%;新風量：16 m3/h·人[1];噪聲：55 dB(A);氣流速度：0.3 m/s。
2系統參數計算
2.1空調系統冷負荷的確定
冷負荷的主要確認考慮以下方面的冷負荷，并對其進行累加，包括墻體冷負荷、屋頂冷負荷、玻璃窗冷負荷、日射的熱冷負荷、人員散熱冷負荷、設備冷負荷、照明冷負荷[1]。根據上述因素的綜合考慮，根據當天的情況每三個小時對樓宇冷負荷進行估算，一層冷負荷及總冷負荷如表1。
2.2新風量的確定
商場負荷變化比較小，宜采用封閉式混合單風道集中式系統，即采用循環風量，部分引入新風量(為室外引入的新風)，一般要求引進的新風，與排出的風量要平衡，或略大于排風量，壓差一般為5～10 Pa，濕度一般不要超過75%。
作者簡介：楚大林(1984—)，男，上海人，本科，工程師，研究方向：機電設備安裝。
2.3送風量的計算
以一層計算為例：首先確定室內狀態點N，然后以N作熱濕比ε線與φ=90%的交點，此點即為送風狀態點L，查[1]N：i=64.33 kJ/kg干空氣;L：i=46 kJ/kg干空氣。
Q取當天最大負荷12時～16時的單小時平均的最大負荷869.62 kW。
新風量按總送風量的百分數來設計，取值10%。
商場按照每天4 500人核算，每人不小于16 m3/(h·人)的新風量：即gw=16 m3/(h·人)，Gw=ρ×n×gw=1.2×4 500×16=86 400 m3/h=24 m3/s，回風量Gh=G-Gw=39-24=15 m3/s。
2.4風口及其風口形式的確定
送回風口的形式、數量、尺寸等的確定，主要是根據該區域需求的風量大小來確定，并保證單個風口的風速不超過標準規定的最大風速，本次方案的送風管和回風管均設置在房屋的頂部，即采用上送風，和上回風的形式，此方式由于風管和風口都在房間的頂部，可以釋放商場的樓層內的地面的面積，變相為商場節約了可利用的面積，本次風口形式采用散流器，層高較高的部分采用渦流散流器，回風口采用加過濾網的單層百葉回風[1];一層風口的數目：送風口142個，回風口70個;每個風口風量：設定一層額定風量120 000 m3/h，故每個送風口的風量：Q風=130 000/142=845 m3/h=0.254 m3/s。選擇頸部尺寸為320×320的方形散流器，頸部面積M=0.102 4 m2;則風口的風速為Q風/M=2.5 m/s送風口的風速一般設定范圍為2～6 m/s，因此選用的風口是符合要求的，大樓內的所有風口均可按照此方法，確定風口額大小。
2.5風管計算
風管的計算主要根據風速、風管的材質、風管的形式、風管的長度及截面積確定，設計的目的是達到均勻送排風。一區風道布置如圖1。
主要計算步驟如下：(1)首先對風管進行編號(1-2- 3-4-5-6-7-8-9-10)，標出各個風管段的長度和各個送風點的風量。(2)再選擇最不利環路，選擇最不利環路的原則(阻力損失最大的環路、距離最長的環路)，根據劃分好的各個風管段的流量及選定的風速，確定最不利環路上各個風管段的斷面尺寸和單位長度摩擦阻力。風管段1-2設定流速V=6 m/s，確定為矩形風管，通過計算得出風管段1-2的管徑為320 mm×320 mm。(3)90°矩形彎頭：查《實用供暖空調設計手冊》查得ξ[1]，一樓一區風管計算如表2。其余各層的各個以同樣方式計算。
3空調系統方案
3.1制冷機組的選擇計算
制冷機組選用離心式冷水機組。制冷系統的部制冷量應包括用戶實際所需的制冷量以及制冷系統本身和供冷系統冷損失，按下式計算：
Q′=(1+m)Q
式中：Q′—制冷系統的部制冷量，kW;
Q—用戶實際需要的制冷量，kW;
m—冷損失附加系數，m=0.10～0.15，取0.10。
所以總制冷量Q′=(1+0.1)×6 459.7=7 105.67 kW。
選用離心式冷水機組2臺。參數如表3。
名義制冷量：3 610 kW;工質：HFC-134a;冷凍水：進水溫度12℃，出水溫度7℃，流量650 m3/h，壓頭損失88 kPa;冷卻水：進水溫度32℃，出水溫度37℃，流量700 m3/h，壓頭損失88 kPa。
3.2冷卻塔的選擇
冷卻塔的選型、冷卻塔要求的水量可按下式計算[1]：
qm=Q/c(tw1-tw2)
式中：c—水的比熱容，常溫時等于4.18;
Q—冷卻塔排走的熱量;壓縮式制冷機，取制冷機負荷的1.30倍;
tw1，tw2—冷卻塔的進、出水溫度。
則冷卻水量為：
qm=1.3×7220×3600/(4.18×5×1000)=1616.7m3/h
選用2臺，流量810 m3/h，進水32℃，出水37 ℃，冷卻塔風機風量32 400 m3/h的冷卻塔。
3.3膨脹水箱的選擇計算
本系統選用的閉式承壓循環的水系統，為使水系統中的水因溫度變化而引起的膨脹，有膨脹的位置，以及有利于系統中由于循環而產生的空氣的排除，在管路系統中設置膨脹水箱。根據經驗，膨脹水箱一般設置在水泵的吸入側，且管道不易過長，在本系統中采用落地式的膨脹水箱。
膨脹水箱的主要作用是定壓和補水。膨脹水箱上的一般配管主要包括膨脹管、信號管、補水管、溢流管、排污管等，設置時一般在各個管口設置閘閥(球閥)方便以后檢修使用。膨脹水箱一般為保溫水箱。
膨脹水箱的容積是由系統中水容量和最大的水溫變化幅度決定，可由下面的公式計算[1]：Vp=αΔtVs。
其中，Vp—膨脹管有效容積，即從信號管到溢流管之間的高差內的容積，L;
α—水的體積膨脹系數，α=0.006 L/℃;
Δt—最大的水溫變化值，℃;
Vs—膨脹水箱系統的水容量，即系統中和管道和設備內總水容量，L;
Vp=αΔtVs=0.006×5×0.55×42 688.3=704.3 L= 0.704 m3。
本系統的有效容積可取1 m3。
4管路設計
4.1冷凍水供水方式：二管異程式
(1)管路布置圖見圖2。
(2)機房冷凍水管徑計算。
冷水機組的額定水流量為650 m3/h×2=180.5 L/s×2=361 L/s;管徑。
兩臺冷凍機組總管進出口接管直徑為500 mm。
各層流速按照此公式，分層計算。
(3)冷卻水系統的設計：兩臺冷水機組的冷卻水額定流量為700 m3/h×2=194.4 L/s×2=388.8 L/s。
管徑[1]
兩臺冷凍機組總管進出口接管直徑為500 mm。
4.2冷凍水泵
(1)流量：已知冷水機組的額定水流量：650 m3/h;
水泵流量Q=2×650×(1+5%)=1 365 m3/h
(2)水泵揚程的確定：
水泵揚程可按下公式計算[1]：
H=βHmax，Hmax=ΔP1+ΔP2+0.05×L×(1+k)mH2O
β—揚程保險系數1.10;
Hmax—最不利環路總阻力;
ΔP1—冷水機組蒸發器的水壓降，88 kPa=9 mmH2O;
ΔP2—最不利環路中空調末端裝置的水壓降，67.52 kPa=6.89 mH2O;
K—最不利環路中局部阻力當量長度總和與直管總長的比值取0.60;
L—總長度，150 m。
Hmax=9+6.89+0.05×150×(1+0.6)=28 mH2O。
水泵的設計楊程：H=1.1×28=30.8 mH2O。
故選離心泵3臺，采用2用1備，該機組的主要技術參數為：額定流量1 365 m3/h÷2=189.6 L/s，揚程32 mH2O，轉速1 450 r/min。
4.3冷卻水泵
(1)流量：已知冷水機組的額定水流量：700 m3/h
水泵流量Q=2×700×(1+5%)=1 470 m3/h
(2)水泵揚程的確定：
水泵揚程可按下公式計算[1]：
H=βHmax，Hmax=ΔP1+ΔP2+0.05×L×(1+k)mH2O。
β—揚程保險系數1.10;
Hmax—最不利環路總阻力;
ΔP1—冷水機組蒸發器的水壓降，88 kPa=9 mmH2O;
ΔP2—最不利環路中空調末端裝置的水壓降，67.52 kPa= 6.89 mH2O;
K—最不利環路中局部阻力當量長度總和與直管總長的比值取0.60;
L—總長度30 m;
