文 献 综 述
一、研究意义及背景
随着我国国民经济的飞速发展，人民的生活水平也在不断地提高。作为国民经济的支柱行业，建筑行业也在持续、快速、稳定地向前推进。和十几年前的建筑行业相比较，现在的开发商已经不再片面地控制建设成本，而是更多地考虑如何建造出真正舒适度高、质量好、健康美观的建筑，来迎合人们日益增长的需要。
为了适应城市建设迅速发展的需要，建筑行业不会停留在过去的发展水平，对建筑内空气品质及舒适程度的要求也会越来越高。随着商业建筑不断增多，以及人们对室内空气温湿度、洁净度和空气品质越来越高的需求，由此也带来了能源紧缺的问题。为了建设资源节约型社会，全面贯彻国家新时期能源发展的有关方针政策，坚持实施可持续发展能源战略，节约能源，提高能源利用效率，减少环境污染，不断提高节能意识、资源意识和环境意识，不断研究新工艺、新能源、新技术，支持鼓励节电技术和节能产品的开发、应用。同时，人们生活水平的提高和对健康的关注也需要我们在保证最佳舒适度的前提下进行节能。我国在减少碳排放方面做了很多努力[1]，近些年北京市实施“煤改电”政策，空气源、水地源热泵的应用，为使用清洁能源、降低能耗提供了有效途径，对控制城市空气污染、减少碳排放起到举足轻重的作用。因此，作为暖通空调的设计人员，如何设计出既节能环保，又健康舒适的空调系统，是我们现阶段最重要的工作。
本设计的对象是南京市某办公楼，该设计完成办公楼整幢楼的负荷计算、夏季供冷方案的确定、设备的布置方法和类型、风量的计算、设备的选型、管路的水力计算以及相应的图纸，较完整地完成了该办公楼的暖通空调设计。该课题综合性、实用性较强，工作量大，具有一定的代表性和工程实践训练价值。通过暖通空调设计培养我们综合运用所学的基础理论、专业知识和基本技能解决工程技术问题的初步能力，提高计算、绘图和查阅文献资料（包括规范、手册、标准图等）的能力。以便能够更好的融会贯通本科期间所学的知识，同时为毕业以后能够更快的投入到工作中去打好坚实的基础。
二、国内外研究现状
在世界能源消耗量逐年增加，而地下常规能源的储量愈来愈少的今天，热泵作为一种节能技术受到了世界各国的普遍重视。热泵可以从自然环境或余热资源吸热从而获得比输入能更多的输出热能，因此可以节省采暖、空调、供热水和工业加热所需的初级能源。许多国家以推广应用热泵作为减少二氧化碳排放的一种手段。风冷热泵更因其系统效率高、占地面积小，安装方便等优点获得设计者和用户们的青睐。
风冷热泵由于受到低温环境的限制，故国内外学者均对改善系统在低温环境下的适应性作出了大量研究。无论是热泵还是制冷机，热效率（COP）是衡量热泵（制冷机）经济性的重要指标[2]。目前国内外研究学者主要研究的方向有补气增焓系统和双极压缩系统。补气增焓系统不仅可以使压缩机排气温度降低，还能增大冷凝器内的制冷剂流量和机组的制热量，提高系统的制热性能系数。李艳等[3]通过建立数学模型和设计算法，对比分析了热泵机组在有补气增焓和无补气增焓两种情况下的计算结果，得出补气增焓机组相对于无补气增焓机组制热量的增加程度随环境温度的升高而减弱的结论，并指出在环境温度为-15摄氏度和-10摄氏度时热泵机组的制热性能系数增加较为明显。藕俊彦等[4]在对带闪发器的涡旋式压缩机喷气增焓热泵系统的热力学分析的基础上，对R417A和R22两种工质在标准工况、低温工况下的制热量、COP和吸排气压力等参数进行了测定，指出在环境温度较低时，R417A性能更佳，即R417A的低温适应性更好。双极压缩循环系统使用两台压缩机，对工质进行两次压缩，可以有效地克服压缩机排气温度过高，压比过大的问题。王伟等[5]进行了针对R134a的双极压缩理论循环计算，拟定蒸发温度为243K，冷凝温度为333K，计算得出结论为：以R134a为工质，采用两级节流中间不完全冷却双级压缩的方式时，压缩机的排气温度和压比均低于使用单级压缩的循环系统，并且有更高的COP，但未进行相关的实验验证。盛健等[6]将理论和实验相结合，分析了高低压级流量比对双极压缩热泵的影响。但同时提出该实验过程中依靠手动调节阀来调节中间压力，很难达到预定的中间压力值。
在室外环境较低且空气湿度较大的情况下，空气源热泵的蒸发器易结霜，使换热效果急剧下降。因此提高蒸发器除霜技术以及延缓结霜技术是提高空气源热泵性能系数的主要途径。Tao[7]和Gall[8]利用半经验公式建立数学模型, 认为霜经历生长、融化和再生长过程后, 会导致霜密度增加。M Kandula[9]建模实验分析认为, 风速越大, 霜的致密化情况越严重。D Kim[10]建立平板CFD流场模型预测结霜认为, 湍流流场下湿度与霜冻的密度成正比。DK Yang[11]建模预测结霜研究认为, 无霜比有霜的换热率增加17%。郭宪民等[12]以R410A为工质，建立了结霜工况下R410A热泵机组的非稳态数学模型，并进行了数值模拟。计算结果表明：霜刚开始形成时，对系统性能并没有产生负面影响，反而增大了空气对流换热系数。霜的沉积在结霜周期的80%的时间内对系统的影响不是很大。唐瑾晨等[13]搭建了空气源热泵防融霜新系统试验台，并建立了防融霜热泵系统的主要部件的热力学与传热仿真模型，对空气源热泵防融系统热力学与传热特性进行实验与仿真研究，计算得到各参数随蒸发干度的变化情况，同时证明前置式防融霜辅热提高制冷剂温度后使系统性能系数得到了较大的提升。董建锴等[14]通过构建空气源热泵延缓结霜及除霜试验台，对比分析了A、B、C三台热泵机组在人工模拟的环境小室中的工作性能，同时在热泵系统中引入相变蓄能装置，该装置可以在空气源热泵供热时间内有效地完成相变材料的蓄热，在除霜时，相变蓄热器储蓄的热量又可以有效地放出。
风冷热泵在我国大陆推广使用较快，90年代初、中期，国内的几十个厂家纷纷上马风冷热泵冷热水机组，大多以模仿国外产品或台湾产品为主，而国外及台湾产品一开始没有针对大陆不同地区的气候特点对产品进行相应的改进，产品的开发缺乏深入的理论与实验研究即进入市场。为此，在这些年的使用中，风冷热泵冷热水机组暴露出一些问题，如：压缩机烧坏，机组产品说明书上所示的性能指标与实际运行效果不符，在冬冷夏热高湿度的外部环境条件下，其供暖效果不好等。而且发现许多国内外的风冷热泵机组的除霜技术均不过关，严重时，风侧换热器结冰导致机组无法正常工作，除霜控制水平低，除霜控制难以适应不同地区及同一地区不同气候条件的变化。此外，风冷热泵机组的价格过高，单位冷量的价格是水冷机组的2-3倍；运行中噪音大，反应强烈。早期进入我国大陆的风冷热泵冷热水机组的制造商，由于其产品出现了不少问題，严重影响了声誉，阻碍了其进一步发展。大陆后起的不少厂家的产品也没有真正解决这些问题，其产品使用一段时间后同样也出现了类似的问题，这样就会影响风冷热泵冷热水机组的推广使用。
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