上海某活动中心空调系统设计说明书.doc

CAR-ASHRAE学生设计竞赛
上海市某活动中心空调系统
设计说明书

院 校：华 中 科 技 大 学
学生姓名：卢春方 、陈 进
刚文杰 、朱求源
设计日期： 2009-8-30

113

目 录
目 录 1
一、工程概况 3
1． 建筑概况 3
2. 设计依据 4
3. 设计参数 4
二、负荷计算 6
1. 建筑围护结构热工参数 6
2. 负荷计算 8
3. 全年逐时负荷分析 11
4. 机组运行启停策略 15
三、空调系统方案选择 16
1. 冷热源的选择 16
2. 系统方案 19
四、地源热泵系统的设计 23
1. 地埋管设计 23
2. 埋管间距与布置方式 26
3. 夏季负荷下埋管长度计算 27
五、水系统设计 30
1. 冷冻水系统设计 30
2. 冷却水系统设计 35
六、风系统设计 37
1. 一次回风全空气系统风系统设计 37
2. 风机盘管加新风系统风系统设计 40
七、房间气流组织计算及风口选型 45
1.房间送回风方式的确定及风口的选择 45
2. 空调房间的气流组织计算 46
八、设备选型 52
1. 冷热源选型 52
2. 末端设备选型 52
3. 辅助设备选型 55
4. 通风设备选型 61
九、全年运行与调控策略 62
1. 空调制冷机组全年运行及控制策略 62
2. 空调机组控制策略 64
十、项目自我评价 67
十一、参考文献 68
十二、附表 70
一、工程概况
1． 建筑概况
建筑A位于上海市，其功能为活动中心，总建筑面积28000平方米，地下一层为连体地下室（含人防建筑），地上按照不同功能分为2个建筑，如图1.1所示，一侧为科技馆5500平方米，地上5层，建筑高度20.4m；另一侧为活动中心，22500平方米，地上6层，建筑高度23.7m。

图1.1 建筑功能分区示意图

各层详细房间类型如表1.1所示。

表1.1 详细房间类型表
楼层
房间类型
面积 m2
一层
科技馆
前厅、展厅、办公室、接待室、值班室
602
老年活动中心
活动室、大堂、四季厅、咖啡厅、电影厅、乒乓球馆、荣誉室、接待室、财务室、报销大厅
3385
二层
科技馆
模拟厅、探索馆
679
老年活动中心
活动室、健身房、游戏厅、麻将室、羽毛球馆、棋牌室
2474
三层
科技馆
办公室、教室、共享厅
836
老年活动中心
卡拉OK厅、沙壶球室、台球厅、办公室、多功能厅、活动室、
2052

续表1.1 详细房间类型表
四层
科技馆
工作室、模型室、办公室、信息室
530
老年活动中心
排练厅、活动室 、道具间、藏书室、阅览室、网球馆、网吧
2095
五层
科技馆
办公室、会议室、活动室
508
老年活动中心
会议室、培训室
1623
六层
老年活动中心
办公室
553

2. 设计依据
1. 《采暖通风与空气调节设计规范》（GB50019-2003）；
2. 《采暖通风与空气调节制图标准》（GBJ114-88）；
3. 《房屋建筑制图统一标准》（GB/T50001－2001）；
4. 《全国民用建筑工程设计技术措施》暖通空调•动力，中国建筑标准 设计所，2003；
5. 《建筑设计防火规范》（GBJ16-87），中国计划出版社；
6. 《公共建筑节能设计标准》（GB500189－2005），中国计划出版社；
7. 《地源热泵系统工程技术规范》（GB50366-2005）。
3. 设计参数
（1）上海地区室外计算参数：
夏季：干球温度34℃，湿球温度28.2℃。
冬季：空调计算温度－4℃，相对湿度 75% 。
（2）室内计算参数：
室内计算参数如表1.2所示。

表1.2 室内计算参数表
房间类型
设 计 参 数
夏季
冬季
新风量m3/h·人
温度（℃）
湿度（%）
温度（℃）
湿度（%）
办公室、值班室
25-27
55-60
18-20
50-55
30
展厅
25-27
55-60
16-18
50-55
20
会议室
26-28
55-60
16-18
50-55
20
计算机培训室、网吧
25-27
55-60
16-18
50-55
20
教室，培训室
25-27
55-60
16-18
50-55
20
阅览室
25-27
55-60
16-18
50-55
30
裱画室、书画协会
25-27
55-60
16-18
50-55
30
乒乓馆、羽毛球馆、台球厅、网球馆
25-27
55-60
18-20
45-50
20
咖啡厅
25-27
55-60
16-18
50-55
20
卡拉OK
25-27
55-60
18-20
45-50
20
大厅、走道及辅助用房
26-28
35-60
14-18
30-55
10
藏书库
23-25
55-60
16-18
50-55
30
电影厅
25-27
55-60
18-20
50-55
20
多功能厅
25-27
55-60
18-20
50-55
20
更衣室
26-28
55-60
22-24
50-55
30

二、负荷计算
工程上常用的负荷计算方法有谐波反应法和冷负荷系数法，前者考虑了维护结构的蓄热性，计算较为繁琐，但计算结果更为真实，因此本文采用谐波反应法进行负荷计算。
1. 建筑围护结构热工参数
（1） 外墙采用加气混凝土280(086001) ，其组成见表2.1。

表2.1 外墙材料表
材料名称
厚度mm
干密度kg/m^3
导热系数W/(m.K)
比热容kJ/(kg.K)
导热系数修正
热阻(㎡.K)/W
外粉刷
20
1800
0.93
0.84
1
0.02
钢筋混凝土
30
2500
1.63
0.84
1
0.04
泡沫混凝土
125
700
0.22
0.84
1
0.15
混凝土板、喷白浆
125
1500
0.19
0.46
1
0.27
各层之和
300
--
--
--
--
0.48
传热系数K
0.71
传热衰减
0.357
传热延迟（h）
9.957

（2） 双层透明中空玻璃6mm，其组成见表2.2

表2.2 外窗材料表
材料名称
厚度mm
干密度kg/m^3
导热系数W/(m.K)
比热容kJ/(kg.K)
导热系数修正
热阻(㎡.K)/W
平板玻璃
6
2500
0.76
0.84
1
0.01
热流水平(垂直)10mm
6
1.16
0.08
1.01
0.63
0.11
平板玻璃
6
2500
0.76
0.84
1
0.01
各层之和
18
--
--
--
--
0.13
传热系数K
3.34
传热衰减
0.997
传热延迟（h）
0.413

（3） 外门采用木(塑料)框双层玻璃门，其组成见表2.3。

表2.3 外门材料表
材料名称
厚度mm
干密度kg/m^3
导热系数W/(m.K)
比热容kJ/(kg.K)
导热系数修正
热阻(㎡.K)/W
平板玻璃
6
2500
0.76
0.84
1
0.01
热流水平(垂直)
10
1.16
0.08
1.01
0.56
0.01
平板玻璃
6
2500
0.76
0.84
1
0.01
各层之和
22
--
--
--
--
0.02
传热系数K
2.5
传热衰减
0.996
传热延迟（h）
0.465

（4） 屋顶：非上人加气混凝土砌块100-聚苯板50，其组成见表2.4

表2.4 屋顶材料表
材料名称
厚度mm
干密度kg/m^3
导热系数W/(m·K)
比热容kJ/(kg·K)
导热系数修正
热阻(㎡.K)/W
混凝土板
20
30
0.03
1.38
100
0.01
架空层
200
1.16
0.95
1.1
100
0.18
防水层
5
600
0.18
1.47
100
0
15厚水泥砂浆找平层
15
1800
0.93
0.84
1
0.02
最薄30厚轻集料混凝土找坡层
30
30
0.03
1.38
2
0.02
加气混凝土砌块500
100
500
0.21
0.84
1
0.12
聚苯板
50
30
0.04
2.09
2.7
0.02
钢筋混凝土屋面板
200
1000
1
0.88
1
0.23
各层之和
620
--
--
--
--
0.61
传热系数K
0.55
传热衰减
0.282
传热延迟（h）
9.907
2. 负荷计算
（1）外墙和屋面传热冷负荷的计算
外墙或屋面传热形成的计算时刻冷负荷 (W)，按下式计算：
(2.1)
式中：F — 计算面积，㎡；
— 计算时刻，点钟；
— 温度波的作用时刻，即温度波作用于外墙或屋面外侧的时刻， 点钟；
— 作用时刻下，通过外墙或屋面的冷负荷计算温差，简称负荷温差，℃。
（2）外窗的温差传热冷负荷
通过外窗温差传热形成的计算时刻冷负荷按下式计算：
(2.2)
式中：— 计算时刻下的负荷温差，℃；
K— 传热系数。
（3）外窗太阳辐射冷负荷
本设计中外窗无外遮阳，只有内遮阳则 透过外窗的太阳辐射形成的计算时刻冷负荷可按下式计算：
(2.3)
式中：——窗玻璃的遮挡系数；
——窗的有效面积系数；
——窗内遮阳设施的遮阳系数；
——计算时刻下太阳总辐射负荷强度,W/㎡。
（4）内围护结构的传热冷负荷
当邻室为通风良好的非空调房间时，通过内窗的温差传热负荷，可按式(2.2)计算；
当邻室为通风良好的非空调房间时，通过内墙和楼板的温差传热负荷，可按式(2.1)计算，此时负荷温差及其平均值，应按"零"朝向的数据采用。
当邻室有一定发热量时，通过空调房间内窗、隔墙、楼板或内门等内围护结构的温差传热负荷，按下式计算：
(2.4)
式中：Q——稳态冷负荷，W；
——夏季空气调节室外计算日平均温度，℃；
——夏季空气调节室内计算温度，℃；
——邻室温升，可根据邻室散热强度采用，℃。
（5）人体冷负荷
人体显热散热形成的计算时刻冷负荷，按下式计算：
(2.5)
式中：——群体系数；
n—— 计算时刻空调房间内的总人数；
q1—— 一名成年男子小时显热散热量，W；
——人体显热散热冷负荷系数。
（6） 灯光冷负荷
本设计中将灯光设置为镇流器装在空调房间内的荧光灯，则照明设备散热形成的计算时刻冷负荷为：
＝ (2.6)
式中：——照明设备的安装功率，Kw;
—— 同时使用系数，一般为0.5-0.8；
——开灯时刻，点钟；
——从开灯时刻算起到计算时刻的时间，h；
——时间照明散热的冷负荷系数；
（7）设备冷负荷
热设备及热表面散热形成的计算时刻冷负荷，按下式计算：
＝ (2.7)
式中：——热源投入使用的时刻，点钟；
——从热源投入使用的时刻算起到计算时刻的时间，h；
——时间设备、器具散热的冷负荷系数；
—— 热源的实际散热量，W。
（8）渗透空气显热冷负荷
渗透空气的显冷负荷 (W)，按下式计算:
(2.8)
式中：G—— 单位时间渗入室内的总空气量，kg/h；
——夏季空调室外干球温度，℃；
——为室内计算温度，℃。
（9）伴随散湿过程的潜热冷负荷
1）人体散湿和潜热冷负荷
人体散湿量按下式计算：
D= (2.9)
人体散湿形成的潜热冷负荷Q(W)，按下式计算：
(2.10)
式中：D—— 散湿量，kg/h；
G—— 一名成年男子的小时散湿量，g/h；
——人数；
——群体系数；
—— 一名成年男子小时潜热散热量，W；
2）渗入空气散湿量及潜热冷负荷
渗透空气带入室内的湿量(kg/h)，按下式计算：
D=0.001 (2.11)
渗入空气形成的潜热冷负荷(W)，按下式计算：
Q=0.28 (2.12)
式中：——室外空气的含湿量，g/Kg；
——室内空气的含湿量，g/Kg；
——室外空气的焓，KJ/Kg；
——室内空气的焓，KJ/Kg。
该建筑的负荷统计如表2.5。
表2.5 冷热负荷统计表
空调面积m2
总冷负荷 W
冷指标 W/m2
新风冷负荷 W
新风冷指标 W/m2
总热负荷 W
热指标 W/m2
15333.14
2105286
137
912801
59
1165856
76

详细冷热负荷计算表见附表1和表2。
3. 全年逐时负荷分析
本设计中运用DEST软件模拟计算建筑的全年逐时冷负荷和热负荷。计算结果见图2.1。

图2.1 建筑全年负荷随时间变化示意图

图2.2 冷负荷率随时间的变化示意图

由图2.1可知，在12月，1月和2月建筑的热负荷较大，6月，7月，8月时建筑的冷负荷最大。其中计算的全年逐时最大冷负荷为2796.48kw，最大热负荷为1288.19kw。
表2.6，表2.7分别以5 %最大冷热负荷，为一区间将全年冷负荷划分为20 个区间,并分别统计了每个区间冷负荷所出现的时间该区间内的平均冷热负荷，最大冷热负荷，最小冷热负荷。图2.2和图2.3分别表示了冷热负荷率（即某个时刻的负荷除以最大冷负荷或热负荷）随时间变化趋势。

表2.6 全年逐时冷负荷统计
区间
小时数
平均负荷
最小值
最大值
0—5%
3928
40.79887
0.2
139.61
5%—10%
854
201.6454
139.9
279.54
10%—15%
514
347.2894
279.84
419.26
15%—20%
369
489.6681
419.45
558.65
20%—25%
344
626.089
559.38
699.65
25%—30%
243
764.1747
700.55
838.75
30%—35%
211
910.5253
839.08
978.47
35%—40%
160
1042.245
978.71
1117.75
40%—45%
142
1186.91
1119.33
1258.39
45%—50%
153
1330.659
1259.3
1395.87
50—55%
161
1465.452
1398.85
1536.58
55%—60%
142
1599.224
1539.45
1677.81
60%—65%
113
1739.608
1678.23
1813.62
65%—70%
90
1881.51
1818.28
1957.52
70%—75%
51
2023.679
1962.94
2092.63
75%—80%
15
2172.569
2112.93
2202.56
80%—85%
15
2317.918
2245.88
2376.46
85%—90%
6
2437.788
2384.53
2509.83
90%—95%
5
2589.286
2541.51
2618.52
95%—100%
1
2796.48
2796.48
2796.48

从表2.6可知，具有冷负荷的总小时数为7517.，其中最大负荷5%以下的时间为3928，约为总时间的52%，且低于100kw的小时数为3494小时，占总时间的46.5%，最大负荷80%以上总小时数为27，多出现在6月，7月的中午。由图2.2可知，5%最大负荷以下多出现在12月，1月，2月份，而6月，7月，8月总体负荷率基本都在40%以上。时间随着负荷率的增加总体呈现负增长趋势，负荷率越高，小时数越少。

表2.7 全年逐时热负荷统计
区间
小时数
平均负荷
最小值
最大值
0—5%
1638
16.19465
0.024
64.428
5%—10%
361
96.52142
64.536
128.784
10%—15%
241
159.4544
129.42
192.84
15%—20%
220
223.9952
193.584
257.52
续表2.7全年逐时热负荷统计
区间
小时数
平均负荷
最小值
最大值
20%—25%
160
290.4635
257.82
321.84
25%—30%
179
351.8792
322.212
386.208
30%—35%
141
418.8724
387.264
450.756
35%—40%
109
480.632
451.152
514.596
40%—45%
69
549.0649
516.264
574.872
45%—50%
54
610.6069
579.876
643.572
50%—55%
47
673.428
645.228
708.732
55%—60%
45
736.2277
709.32
769.572
60%—65%
19
805.0168
775.164
832.128
65%—70%
10
866.9592
843.792
906.06
70%—75%
5
940.4448
909.792
963.636
75%—80%
6
1014.886
991.104
1030.812
80%—85%
5
1071.684
1044.3
1092.048
85%—90%
4
1129.389
1123.032
1138.032
90%—95%
3
1176.936
1163.64
1192.98
95%—100%
1
1288.188
1288.188
1288.188

图3 热负荷率随时间的变化示意图

4. 机组运行启停策略
本文中选用了三台机组，且三台机组大小相同，在负荷较小时，机组的运行效率较低，且对机组本身会造成不好的影响，因此在本文中总体机组启停实行以下策略：
（1） 负荷率在最大负荷5%以下时，不开机，实行自然冷却；
（2） 负荷率在5%以上时，根据负荷率的大小，三台机组进行配合使用。
根据全年逐时负荷分析表2.6中的负荷率及最大负荷，最小负荷以及机组的额定负荷，实行以下运行策略：
l 负荷率为5%-30%时，启用1台机组，3台机组交替运行，同时只启用一台冷却水泵和冷冻水泵；
l 负荷率为30%-60%时，启用2台机组，3台机组选两台交替运行，同时启用2台冷却水泵和冷冻水泵；
l 负荷率为60%-100%时，3台机组并联运行，启动三台冷却水泵和冷冻水泵；

三、空调系统方案选择
1. 冷热源的选择
（一） 常用冷热源的形式及特点
中央空调系统常用的冷热源有：蒸汽压缩式冷水机组与锅炉；蒸汽压缩式冷水机组与区域供暖；吸收式冷水机组加锅炉，直燃式溴化锂冷热水机组，冰蓄冷机组加锅炉，区域供冷加区域供热，热泵机组等几种形式。下面针对每种形式的冷热源进行分析与论证：
(1) 蒸汽压缩式冷水机组与锅炉
夏季通过蒸汽压缩式冷水机组给建筑供冷，冬季利用锅炉来给建筑供热。这种组合最大的优点就是冷源和热源可以集中放置在专门的机房内，便于维护和管理。缺点是由于夏季时需要使用冷却塔进行散热，噪音比较大。锅炉房为压力容器，因此它放置的位置也有一定讲究，其运行与管理要求也比较严格。同时锅炉不管是燃煤，燃油或者是燃天然气，都会产生二氧化碳，对环境造成污染，不够环保。且冷冻机和锅炉都需要占用一定的机房面积，不够节省空间。
(2) 蒸汽压缩式冷水机组与区域供暖
这种组合的前提是建筑周围或者所处地区需要有集中供暖设施，冬季供暖时，本建筑与城市热网相连。在本设计中，本建筑不与城市热网相连，因此这种方式不便采用。
(3) 吸收式冷水机组加锅炉
此种组合中，溴化锂吸收式机组只提供冷媒，夏季制冷，不能够为冬季供热，因此需要再加上区域锅炉房或者区域供暖。加上锅炉房后仍然会出现类似（1）中的问题，对环境造成污染，且较占用空间。
(4) 直燃式溴化锂冷热水机组
这种方式溴化锂机组即可以夏季制冷，又可以冬季制热，机组的特点是同时供热供冷，热效率高，燃料消耗少，体积小，初投资小，占地面积小，比较节省空间的特点。但是它节电并不节能。它的能耗约为其他热水机组的1.6～2.1倍，因此消耗燃料总体还是比较多，仍然会产生较多的温室气体，对环境造成污染。
(5) 冰蓄冷机组加锅炉
冰蓄冷空调系统，是指在电价低，空调负荷低的时间内贮冷，在电价高，空调负荷高时释放冷量，通过从时间上全部或者局部转移制冷负荷的空调系统。这中系统比较适用与分时计费的地区。如果没有分时计费，这种方法多了一次能量的转换，系统比较耗能。且它占用空间较多，一次性投资较大，系统维护比较复杂，因此不经常使用。
(6) 区域供冷加区域供热
这种方式的前提是周围有集中供热或者供冷的设施，它占用较少的建筑面积，便于管理。
(6) 热泵机组
此种冷热源最大的特点有两个：一是利用天然的能量，如太阳能，地热能等来实现供热和供冷，从外界环境中直接吸收或者排放热量。二是制冷与制热运用同一套机组，占用空间较少，初投资比较低，便于维护与管理。且它不需要通过燃油或者燃煤来获取冷热源，相对来说比较节能，且对环境造成的污染也比较小，成为设计者的首要选择。但是它对建筑的地理位置有要求，比较适用于冬冷夏热且冷负荷与热负荷相当的地区，否则就要借助于辅助加热或者辅助冷却设备。
（二） 冷热源选择
武汉地处长江中下游，气候冬冷夏热，气候潮湿，同时考虑到投资方的一次性投资和对环境的影响等，本设计选择以热泵机组作为冷热源。按照热泵的性质来分，国内外的文献把他们分为空气源热泵和地源热泵，地源热泵又包括地下水源热泵，地表水热泵，地埋管地源热泵：
(1) 空气源热泵
空气源热泵以空气作为冷热源，在制冷季节，以空气作为高温热源进行制冷；在供热季节，将室外空气作为低温热源，从空气种吸收热量，送入室内供暖。空气源热泵系统简单，初投资较低。但是不够稳定，其效率容易受室外气象参数的影响，在夏季高温和冬季寒冷天气时热泵的效率较低，而这时候热负荷和冷负荷的需求都比较大。并且在供热季节，如果室外气温过低，空气源热泵的蒸发器上面会结霜，需要进行定期除霜。
(2) 地源热泵
地源热泵是利用大地（土壤，地层，地下水）作为冷热源。在较深的地层中，土壤的温度常年保持稳定，夏季时地下土壤的温度比室外空气的温度低，冬季时比室外温度高。在冬季时通过热泵把大地中的热量升高温度后为建筑供热，使大地的温度降低，蓄存了冷量；夏季时将建筑物中的热量排到大地中，使大地的温度升高，蓄存了热量，这样交替使用，提高了空调系统的能源利用率。
1） 地下水源热泵
地下水源热泵是抽取地下水，经过水水换热器与冷却水进行热交换或者直接与热泵机组的换热器进行交换，通过机组将热量或冷量传递到房间，然后通过回灌井把地下水回灌到原来的地下水层或者排入地表水系统。此种系统采用地下水，会对地下生态造成一定的影响。
2）地表水热泵
地表水利用江，河，湖泊或海等地表水作为冷热源，从中取热。地表水热泵比较容易受自然条件的限制，夏季时环境温度越高，水温越高，建筑冷负荷升高，但系统制冷系数下降，冬季时环境温度越低，水温越低，建筑热负荷升高，制热系数下降。同时地表水源热泵在取水和处理方面需要一定投资，如需要清理水中的浮游垃圾或者污泥，采取防腐蚀的管材或换热器以避免水对换热器或管道的腐蚀等。
3）地埋管地源热泵
地埋管地源热泵系统是利用地下土壤中的热量，通过与水平或者竖直的地埋管中的循环液进行热交换，从而实现制冷或制热。它通常有三个环路组成：室外环路，制冷剂环路，室内环路。室外环路主要由地下埋管组成的封闭环路，冬季从土壤中吸收热量，夏季从土壤中吸收冷量；制冷剂环路主要指由蒸发器，冷凝器，压缩机，节流阀四大部件及辅助设备组成的制冷机组环路；室内环路主要通过循环液体或气体完成建筑与机组之间的换热对于本建筑，采用集中空调系统，优先采用地源热泵系统。根据本建筑所处地理位置，离江河湖泊较远，敷设管道复杂，同时考虑到对地下生态环境的影响，采用地埋管热泵系统。。
（2）上海地区采用地源热泵系统的可行性分析
上海地区属于“夏热冬冷”地区，近几年最热月平均气温已达30.2℃，最冷月平均气温为4.2℃。最冷月与最热月平均相对湿度分别为75％、83％。高于35℃的酷热天气长达半个月至一个月，日平均温度低于5℃的天数长达两个月以上。因此每年传给土壤的冷热量基本相同，能充分发挥土壤蓄能的作用，适合于地源热泵系统。
地源热泵的地下换热器所处的位置是在地壳中的浅层地表土壤中。土壤的类型、热特性、热传导性、密度、湿度等对地源热泵系统的性能影响较大。根据地质钻探可知上海地区浅层土是以粘土、亚粘土及粉砂为主的软土，属于第四世纪沉积层，且土壤潮湿，地下水位高，是埋管系统较适合的土壤类型。由于该活动中心后面有一片空地，而且有一部分建筑下部没有地下室因此可提供该活动中心地源热泵系统布管的土壤面积。因此该项目用地源热泵空调系统是比较适合的。

2. 系统方案
该建筑为综合性的活动服务中心，功能比较复杂，房间类型较多，既有面积较小的办公室和文娱房间，也有空间较大的展厅和体育运动场馆，各种培训教室和会议室也占据相当的比例，我们针对不同的房间采用了不同的系统形式，以达到最佳的空调效果。
（1）科技馆空调系统方案
1）一层
两个展厅及前厅作为一个空调分区采用全空气系统，由于没有专设机房所以采用吊顶空气处理机组，空调机组位置如图所示，直接在墙上开新风口。
两个办公室和接待室采用风机盘管加新风系统，便于单独控制。由于新风量较小不用专门设新风机，新风直接从室外引入和回风混合后经风机盘管处理送入室内。
值班室由于全天24小时有人值班所以单独设分体机。
2）二层
模拟厅和探索馆由于面积较大，人员流动量大，负荷湿度均较大所以采用吊顶式空气处理机组，送风方式为散流器顶送。走道和过厅亦采用全空气系统，同样采用吊顶式空气处理机组。
3）三、四、五层
三、四、五层的教室，会议室，办公室，各种工作室模型室统一采用风机盘管加新风系统，每层有单独的新风机将新风处理到室内焓值然后送到室内。对于空气品质要求不高的共享厅和过厅则采用风机盘管系统，不送新风。
（2）老年活动中心空调系统方案
1）一层
考虑房间功能特点及建筑防火分区的设置和空调机房的位置，将一层划分为五个空调分区。平面示意图如图3.1所示。

图3.1 老年活动中心首层空调分区示意图

大厅及活动室采用一次回风全空气系统，散流器顶送走道回风；乒乓球馆采用一次回风全空气系统，上送上回；四季厅采用一次回风全空气系统，空气处理机组为选用吊顶式空调器，咖啡厅送风方式为散流器顶送，四季厅由于较高采用喷口中送风形式；办公室及过厅走道采用风机盘管加独立新风方式，新风机放在空调机房3。
电影院观众厅采用一次回风全空气系统，空气处理机组放在二层，送风方式为座椅置换送风；由于电影院位于内区，人员密度大，室内负荷较小，新风负荷较大，新风量为总送风量的80%，排风量自然也比较大，因此设置全热交换器，在排风之前要对其进行热回收，新风在进入空调机组前先在全热交换器中与一部分回风（排到室外的那部分）进行全热交换以达到预冷（夏季）或预热（冬季）的目的，这样可以大大减少机组承担的新风冷负荷（夏）或热负荷（冬），以达到节能的目的。
电影院服务区与电影院放映间均采用风机盘管加新风形式，电影院舞台部分为便于单独控制采用单独的吊顶空气处理器，上送上回。
其它房间如值班室，消防控制室，管理用房由于全天二十四小时有人值班所以单独设置分体机。
2）二层
其平面示意图如图3.2所示。

图3.2 二层平面简图

该层羽毛球馆采用一次回风全空气系统，由于层高较大占据二层和三层所以将空气处理机组设在三楼的空调机房，送回风方式为上送下回；健身房和游戏厅每个房间各使用一台吊顶式空调处理器采用全回风的方式对室内空气进行处理，新风由设在空调机房4的新风机处理到室内焓值后送到各个房间，送风方式为散流器顶送。
其它房间均采用风机盘管加独立新风系统，其中更衣室和西边的活动室的新风空调机房4的新风机处理，南面的棋牌室和麻将室的新风由另外一台新风机进行处理，该新风机放置在空调机房6。
过厅及走道暗装嵌入式风机盘管，不单独设新风。
空调机房5放置电影厅的空气处理机组。
3）三层
两个台球厅均采用全空气系统，空气处理机组每个房间设一台吊顶式空气处理器，直接在墙上开新风口从室外引入，送风方式为散流器顶送。
多功能厅采用一次回风全空气系统，同样的采用吊顶的空气处理器，吊装在靠近外墙的走道吊顶层中，在墙上开新风口，新风直接从室外引入。采用中送风的形式，使用喷口两侧对喷。
其它面积较小的办公室，裱画室，卡拉OK厅，沙壶球室均采用风机盘管加独立新风系统，新风处理到室内焓值单独送到各个房间。
过厅，走道采用风机盘管形式，不单独送新风。
4）四、五、六层
四、五、六层阅览室，排练室，活动室，办公室，培训室，考虑到使用时间，使用频率的不一致均采用风机盘管加独立新风形式；而会议室人员密度较大，湿度较大所以选用除湿能力较强的吊顶式空气处理器，新风由单独的新风机处理到室内焓值，送入房间，这样既满足房间的舒适度的要求，同时也便于灵活的控制。
过厅，走道采用风机盘管形式，不单独送新风。
四、地源热泵系统的设计
本章主要介绍了本设计中地源热泵系统中地埋管的设计，地埋管的排列与布置方式，主要参照《地源热泵系统工程技术规范》进行地源热泵系统地埋管的设计。
1. 地埋管设计
（1） 传热介质与U形管内壁的对流换热热阻可按下式计算：
(4.1)
式中：——传热介质与U形管内壁的对流换热热阻（m·K/W）；
——U形管的内径mm；
K——传热介质的对流换热系数[]。
对于本设计来说，以氯化钙的水溶液为传热介质，采用外径为40mm，内径为32.6mm的PE管。因为对流换热热阻很小，在计算过程中，先按作水的热物性来算。对流换热系数与流动状态，管径等有关，需要另外求解。根据《传热学》第六章中的《管内受迫对流换热计算》求解对流换热系数。
在供热季节，取水的平均温度为＝7.5℃，则＝，导热系数＝0.568，，＝10.55；土壤和埋管的内壁温度取＝15℃，，水的流速取0.5，则循环水与U形管的对流换热热阻为：
=1.143
即管内的流动状态为紊流，则：
＝
=0.027*1764*2.19*1.09=113
＝113=1969
＝＝0.005
（2） U形地埋管的管壁热阻：
(4.2)

式中：——U形管的管壁热阻（）；
——U形管的导热系数（）；
——U形管的外径（m）；
——U形管的当量直径（m），对单U形管，n＝2；对双U形管
n＝4。
则U形管的管壁热阻为：
==56.56mm
＝＝0.06
（3） 钻孔灌浆回填材料的热阻：

式中：——钻孔灌浆回填材料的热阻（）；
——灌浆材料导热系数；
——钻孔的直径（m）；
＝0.1
（4） 地层热阻，即从孔壁到无穷远处的热阻：
＝
＝2.9495/(2*3.14*1)=0.47
式中：——地层热阻()；
I——指数积分公式；
——岩土体的扩散率()；
——钻孔半径（m）；
——运行时间（s）；
（5） 制热运行份额
= (6.4)
式中：——一个制热季中水源热泵机组的运行小时数，当运行时间取一个月时，为最冷月份水源热泵机组的运行小时数；
——一个制热季中的小时数，当运行时间为一个月时，为最冷月份的小时数。
则：
0.583
制冷工况下所需地埋管管的长度为：

式中：——热泵机组的额定热负荷KW；
——热泵的制热性能系数，由厂家提供的系数可以算得。
根据负荷计算算得的夏季负荷大于冬季负荷，如果采用简单的地源热泵系统则会造成热累积，即运行一段时间后，夏季制冷效率越来越低，因此采用复合式地源热泵系统，加上辅助散热设备——冷却塔。因此本文设计时根据冬季的设计负荷来计算。根据前面的负荷计算，本设计的冬季热负荷为1240.8KW。
＝4.63
＝
＝25121.9
（6） 地埋井数目
外界气温年变化对土壤的影响深度远大于日变化所及深度。在我国的低纬度地区，土壤温度的年振幅在5～10m处消失，中纬度在15～20m，高纬度在20～25m，因此，在设计竖直地埋管换热器时深度宜大于20m，综合考虑钻孔费用，应在80～120m，，本设计中取每口井深度为100m，换热器为单U形管，总共需要井的数目为：N=25927.68/100=251.219个，则需设有252口井。
2. 埋管间距与布置方式
本设计中并未给出建筑的整体规划图，因此对于建筑周围的空地情况不清楚。利用现有材料，将建筑分为两部分，一部分换热器设置在建筑南面的空地上(见图4.1)，一部分设置在建筑下面，与建筑的桩结合在一起(见图4.2)。图1中四排管子实行叉排，管井与管井之间的间距均为4米。图2中因设置在建筑下面，根据建筑的桩进行布置，大部分间距仍为4米。

图4.1 地埋管分布图1

图4.2 地埋管分布图1

3. 夏季负荷下埋管长度计算
本设计系统为冷却塔辅助性地源热泵系统，冷却塔的选型依据Kavanaugh 和Rafferty在1997年提出的方法，还需要计算夏季负荷下所需地埋管的长度：
（1） 传热介质与U形管内壁的对流换热热阻：
(4.1)
在制冷季节，取水的平均温度为＝32.5℃，则＝，导热系数＝0.622,，＝5.14；土壤和埋管的内壁温度取＝15℃，，水的流速取0.5，则循环水与U形管的对流换热热阻为：
=2.1196
即管内的流动状态为紊流，则：
＝
=0.027*2890.7*1.73*0.943=127.3
＝127.3＝2428.9=2429

（2） U形地埋管的管壁热阻：
(4.2)

则==56.56mm