空调系统设计方法

1、空调系统设计方法 上海同济 仔细阅读原始设计资料、文件，如设计任务书、建筑图，充分了 解设计对象的特点以及室内环境或工艺工程对空调系统的要求； 收集相关的设计参考资料，设计手册、设计措施、设计规范（标 准）等 民用建筑供暖通风与空气调节设计规范GB50736- 2012 工业建筑供暖通风与空气调节设计规范GB50019- 2015 夏热冬冷地区居住建筑节能设计规范JGJ134-2010 公共建筑节能设计标准 GB50189-2015 地源热泵系统工程技术规范 GB50366-2005（2009版） 辐射供暖供冷技术规程JGJ142-2012 全国民用建筑工程设计技术措施-暖通空调.动力2009

2、 年 全国民用建筑工程设计技术措施节能专篇-暖通空调.动 力2007年 建筑设计防火规范GB50016-2014 声环境质量标准GB3096-2008 根据设计建筑物所处地区，查取室外空气冬、夏季气象设计参数 ；根据设计建筑物的使用功能，确定室内空气冬、夏季设计参数 。 室外设计参数室外设计参数 冬季通风室外计算温度：4.2 冬季空气调节室外计算温度：-2.2 冬季空气调节室外计算相对湿度%：75 夏季空气调节室外计算干球温度：34.4 夏季空气调节室外计算湿球温度：27.9 夏季通风室外计算温度：31.2 夏季通风室外计算相对湿度%：69 室内设计参数室内设计参数 严寒和寒冷地区主要房间应采

3、用1824 ; 夏热冬冷地区主要房间宜采用16 -22 ; 人员长期逗留区域空调室内设计参数应符合下表的规定： 室内设计参数室内设计参数 供暖与空调的室内热舒适性应按现行国家标准中等热环 境PMV 和PPD 指数的测定及热舒适条件的规定 GB/T18049 的有关规定执行，采用预计平均热感觉指数（ PMV）和预计不满意者的百分数（PPD） 评价，热舒适 度等级划分应按表3.0.4 采用。 噪声等级：昼间55bB，夜间45bB 新风指标新风指标 公共建筑主要房间每人所需最小新风量应符合表3.0.6-1规 定。 新风指标新风指标 设置新风系统的居住建筑，所需最小新风量宜按换气次数 法确定。居住建筑

4、换气次数宜符合表3.0.6-2规定。 在方案设计和初步设计阶段，一般采用冷负荷指标估算空调冷负 荷。在施工图设计阶段，空调冷负荷计算所需的基础资料和数据 基本齐全，冷负荷应该进行详细计算。由于维护结构都有一定的 蓄热性，对负荷具有延迟和衰减作用，在进行冷负荷计算时采用 非稳态计算法进行。 空调区的夏季计算得热量空调区的夏季计算得热量 空调区的夏季计算得热量，应根据下列各项确定空调区的夏季计算得热量，应根据下列各项确定 1.通过围护结构传入的热量 2.通过透明围护结构进入的太阳辐射热量 3.人体散热量 4.照明散热量 5.设备、器具、管道及其它内部热源的散热量 6.食品或物料的散热量 7.渗透空

5、气带入的热量 8.伴随各种散湿过程产生的潜热量 非稳态方法计算的夏季冷负荷非稳态方法计算的夏季冷负荷 空调区的下列各项得热量，应按非稳态方法计算其形成的夏空调区的下列各项得热量，应按非稳态方法计算其形成的夏 季冷负荷，不应将其逐时值直接作为对应时刻的逐时冷负荷季冷负荷，不应将其逐时值直接作为对应时刻的逐时冷负荷 值：值： 1.通过围护结构传入的热量 2.通过透明围护结构进入的太阳辐射热量 3.人体散热量 4.非全天使用的设备、照明灯具散热量等 稳态方法计算的夏季冷负荷稳态方法计算的夏季冷负荷 空调区的下列各项得热量，可按稳态方法计算其形成的夏季空调区的下列各项得热量，可按稳态方法计算其形成的夏

6、季 冷负荷：冷负荷： 1.室温允许波动范围大于或等于+1的空调区，通过非轻 型外墙传入的传热量； 2.空调区与邻室的夏季温差大于3时，通过隔墙、楼板等 内围护结构传入的传热量； 3.热源密集空调去的人体散热量； 4.全天使用的设备、照明灯具散热量等。 热负荷热负荷 冬季供暖通风系统的热负荷应根据建筑物下列散失和获得的冬季供暖通风系统的热负荷应根据建筑物下列散失和获得的 热量确定：热量确定： 1.围护结构的耗热量 2.加热由外门、窗缝隙渗透入室内的冷空气耗热量； 3.加热由外门开启时经外门进入室内的冷空气耗热量； 4.通风耗热量 5.通过其他途径散失或获得的热量 夏季计算散湿量夏季计算散湿量 空

7、调区的夏季计算散湿量，应考虑散湿源的种类、人员群集空调区的夏季计算散湿量，应考虑散湿源的种类、人员群集 系数、同时使用系数以及通风系数等，并根据下列各项确定系数、同时使用系数以及通风系数等，并根据下列各项确定： 1.人体散湿量； 2.渗透空气带入的湿量； 3.化学反应过程的散湿量； 4.非围护结构各种潮湿表面、液面或液流的散湿量； 5.食品或气体物料的散湿量； 6.设备散湿量 7.围护结构散湿量 冷负荷估算指标冷负荷估算指标 建筑名称或房间类型 冷负荷指标 （W/m2空调面积） 旅馆类：标准客房 酒吧、咖啡 西餐厅 中餐厅、宴会厅 商店、小卖部 中庭、大堂 小会议室（允许少量吸烟） 大会议室（

8、不允许吸烟） 理发、美容 保龄球（投球区） 健身房 交谊舞厅 迪斯科舞厅 办公室 80110 100180 160200 180350 100160 120160 200300 180280 120180 160240 100150 200250 250350 90120 冷负荷估算指标冷负荷估算指标 建筑名称或房间类型 冷负荷指标 （W/m2空调面积） 商场、百货大楼150250 餐馆200350 科研、办公室90140 公寓、住宅8090 图书、阅览75120 展览厅、陈列室130200 会堂、报告厅150200 通过技术经济比较，选择并确定适合所设计建筑物的空调系统方 式、冷热源方式、以

9、及空调系统控制方式。 空调系统的选择原则空调系统的选择原则 选择空调系统时，应符合下列原则：选择空调系统时，应符合下列原则： 1.根据建筑物的用途、规模、使用特点、负荷变化情况、 参数要求、所在地区气象条件和能源状况，以及设备价格、 能源预期价格等，经技术经济比较确定 2.功能复杂、规模较大的公共建筑，宜进行方案对比并优 化确定 3.干热气候区应考虑其气候特征的影响 全空气系统全空气系统 CAV单风管单风管: 1.空调区的面积和空间大，人员多、使用时间基本一致 2.对噪声控制具有较高要求 3.要求对空调区的温、湿度进行集中监控和管理 4.要求恒温、恒湿或具有高洁净度要求的工艺性空调系统 CAV

10、双风管双风管: 1.要求对空调区内各个房间能单独进行温湿度调控 2.空调冷热负荷特别复杂 全空气系统全空气系统 VAV 1.同一个空调系统中，各空调区的冷、热负荷差异和变化 大 2.低负荷运行时间较长 3.各空调区的温度，要求分别进行控制 4.建筑区内全年需要送冷风 全水系统全水系统 空调房间的热湿负荷全靠水作为冷热介质来负担 风机盘管系统(无新风) 空气空气-水系统水系统 风机风机+水盘管水盘管:由小型低压头风机和表 冷器构成，表冷器（盘管）有干、湿 之分，风机盘管出风口与新风系统可 分别设置 诱导器诱导器:借新风系统之动力，诱导室 内回风经显热盘管（干盘管）热交换 后与新风混合后送风 风机

11、风机+辐射换热器：辐射换热器：主要布置在房间 顶部，不足时可在侧墙布置。新风系 统独立设置。 空气空气-制冷剂系统（制冷剂系统（VRV） 风机风机+冷剂盘管（供冷时为蒸发器冷剂盘管（供冷时为蒸发器/供热时为冷凝器）供热时为冷凝器）:由小 型低压头风机和冷剂盘管（制冷剂之蒸发器或冷凝器）所 构成，俗称室内机，而室外机即制冷压缩冷凝机组（供冷 时），新风系统可独立设置 根据计算的冷负荷和新风负荷选择相应的设备 主机主机 目前常用的空调人工冷源设备有电动压缩式冷水机组和溴 化锂吸收式冷水机组两大类 水冷式冷水机组选型范围水冷式冷水机组选型范围 单机名义工况制冷量(kW)冷水机组类型 116涡旋式 1

12、16-1054螺杆式 1054-1758 螺杆式 离心式 1758离心式 主机主机 制冷主机名称及其功能制冷主机名称及其功能 名 称功能 水冷式水冷单冷式（可带热回收） 水-水热泵水冷式制冷及水热源热泵制热（可带热回收） 风冷式风冷单冷式（可带热回收） 空气-水热泵风冷式制冷及空气热源热泵制热（可带热回收） 蒸发冷却式蒸发冷却单冷式（可带热回收） 末端设备末端设备 末端设备的分类末端设备的分类 1.组合式空调机组：各功能段根据需要选用 2.风机盘管：主要形式有卧式暗装（有普通型与高静压之 分）、立式明装、卡式吸顶等。 3.辐射换热器 末端设备末端设备 组合式空调机组组合式空调机组 末端设备末端

13、设备-辐射换热器辐射换热器 分类根据名称特征 使用功能 供冷辐射 应用1620的冷媒水循环流动于辐射板换热元件（管道） 内，将室内余热转移至室外 供暖辐射 应用30以上的热媒水循环流动于辐射板换热元件（管 道）内，向室内供暖 供冷/供暖辐 射 一板两用，既供暖又供冷，冬季用以供暖、夏季用以供 冷 安装方式 组合式 （干式） 加热盘管预先镶嵌在绝热板上，并以铝箔覆面预制成片 状辐射板，现场仅进行组合、拼装和配管（线）连接， 没有砂浆粉刷和混凝土浇捣工作；整个安装过程为干式 作业 直埋式 （湿式） 加热管在现场敷设，并在现场埋置于粉刷层或现浇混凝 土填充层内。由于需浇混凝土，所以也称湿式 末端设备

14、末端设备-辐射换热器辐射换热器 辐射板 构造 埋管式 热媒水循环流动于埋置在地面、墙面或平顶的填充层或 粉刷层内的直径d=1020mm金属管或塑料管内而构成 毛细管式 模拟植物叶脉和人体血管输配能量的形式，利用 3.35*0.5mm导热塑料管预加工成毛细管席，然后采 用砂浆直接粘贴于墙面、地面或平顶表面而组成辐射板 风管式 利用建筑构件如空心楼板的空腔，让热空气循环流其间 而构成 装配式 在按一定模数组成的金属板上通过焊接、镶嵌、粘接、 紧固等方式与金属管相固定而预制成辐射板 整体式 整块辐射板系通过模压等工艺形成的一个带有水通路的 整体，没有接触热阻 末端设备末端设备-风机盘管风机盘管 风机

15、盘管一般分为立式和卧式两种。可按室内安装位置选定， 同时根据室内装修的需要可做成明装或安装。 风机盘管机组在其循环空气入口处应安装可清洗或可更换的 过滤器。 末端设备末端设备-风机盘管风机盘管 优点优点：布置灵活，各房间可独立调节室温，房间不住人时 可方便的关掉机组（风机），不影响其他房间，从而比其 他系统较节省运行费用。此外，房间之间空气互不串通， 又因风机多档变速，在冷量上能由使用者直接进行一定的 调节。 缺点缺点：对机组制作应有较高的质量要求，否则在建筑物大 量使用时会带来维修方面的困难。当风机盘管机组没有新 风系统同时工作时，冬季室内相对湿度偏低，故此种方式 不能用于全年室内湿度有要求

16、的地方。风机盘管由于噪声 的限制因而风机转速不能过高，所以机组剩余压头很小， 气流分布受限制，适用于进深小于6m的房间。 末端设备末端设备-风机盘管风机盘管 风机盘管水系统风机盘管水系统 末端设备末端设备-风机盘管风机盘管 风机盘管水系统设计要点：风机盘管水系统设计要点： 1.水系统一般采用两管制，闭式系统。 2.水系统的竖向分布，应根据设备和管道及附件的承压能力确 定，两管制系统尚应按建筑物朝向分区布置。为使水量分配比 较均匀，压差相差达15%以上时，需采用水量平衡的措施。 3.风机盘管凝结水盘的泄水管坡度，不宜小于0.01。 4.风机盘管水系统水平管段和盘管接管的最高点，应设排气装 置，最

17、低点应设排污泄水阀。 5.为了对风机盘管进行检修和对系统水量进行初调平衡，应在 每一水平环路的供回水干管、垂直供回水主管的两端、机组供 回水支管上装设调节阀门。 根据计算的冷、热负荷，根据建筑的使用特点选择合适的主机。 然后根据主机选择相应的附属设备。常规机房的设备及布置原则 制冷机房设备制冷机房设备 制冷/制热主机 冷却塔 冷冻水泵、冷却水泵 补给水泵 水处理设备 除污器 膨胀稳压设备 机房电气 机房内设备布置机房内设备布置 机房内设备布置应符合下列规定：机房内设备布置应符合下列规定： 1.机组与墙之间的净距不小于1m，与配电柜的距离不小于 1. 5m； 2.机组与机组或其他设备之间的净距不

18、小于1.2m； 3.宜留有不小于蒸发器、冷凝器或低温发生器长度的维修 距离； 4.机组与其上方管道、烟道或电缆桥架的净距不小于1m； 5.机房主要通道的宽度不小于1.5m。 根据建筑的实际使用情况，选择合适的空调系统。确定水系统是 否需要进行竖向分区，对水系统的形式进行确定，设计时应考虑 水力平衡；确定空气系统的形式，并根据室内的装饰设计及房间 布局，确定气流组织形式，布置风口 空调水系统空调水系统 类型特征优点缺点 开式 管路系统与大气相 通 与水蓄冷系统的连接 相对简单 系统中的溶解氧多，管 网和设备易腐蚀；需要 增加克服静水压力的额 外能耗；输送能耗高 闭式 管路系统与大气不 相通或仅在

19、膨胀水 箱处局部与大气相 接触 氧腐蚀的几率小；不 需要克服静水压力， 水泵扬程低，输送能 耗少 与水蓄冷系统的连接相 对复杂 空调水系统空调水系统 类型特征优点缺点 同程式 供水与回水管中水 的流向相同，流经 每个环路的管路长 度相等 水量分配比较均匀，便 于水力平衡 需设回程管道，管路 长度增加，压力损失 相应增大；初投资高 异程式 供水与回水管中水 的流向相反，流经 每个环路的管路长 度不等 不需设回程管道，不增 加管道长度；初投资相 对较低 当系统较大时，水力 平衡较困难，应用平 衡阀时，不存在此缺 点 空调水系统空调水系统 类型特征优点缺点 两管制 供冷与供热合用同 一管网系统，随季

20、 节的变化而进行转 变 管网系统简单，占用空 间少；初投资低 无法同时满足供冷与 供热的要求 三管制 分别设供冷与供热 管路，但冷、热回 水合用同一条管路 能同时满足供冷与供热 要求；管道系统较四管 制简单；初投资居中 冷、热回水流入同一 管路，能量有混合损 失；占用建筑空间较 多 四管制 供冷与供热分别设 置两套管网系统， 可以同时进行供冷 或供热 能满足同时供冷或供热 的要求；没有混合损失 管路系统复杂，占用 建筑空间多；初投资 高 空调水系统空调水系统 类型特征优点缺点 定流量 冷（热）水的流量 保持恒定，通过改 变供水温度来适应 负荷的变化 系统简单，操作方便； 不需要复杂的控制系统

21、配管设计时，不能考 虑同时使用系数；输 送能耗始终处于额定 的最大值，不利于节 能 变流量 冷（热）水的供水 温度保持恒定，通 过改变循环水量来 适应负荷的变化 输送能耗随负荷的减少 而降低；可以考虑同时 使用系数，使管道尺寸、 水泵容量和能耗都减少 系统相对要复杂些； 必须配置自控装置； 单式泵时若控制不当 有可能产生蒸发器结 冰事故 空调水系统空调水系统 冷凝水管道的设置应符合下列规定：冷凝水管道的设置应符合下列规定： 1.当空调设备冷凝水积水盘位于机组的正压段时，凝水盘的出 水口宜设置水封；位于负压段时，应设置水封，且水封高度应 大于凝水盘处正压或负压值； 2.凝水盘的泄水支管沿水流方向

22、坡度不宜小于0.010；冷凝水干 管坡度不宜小于0.005，不应小于0.003，且不允许有积水部位 ； 3.冷凝水水平干管始端应设置扫除口； 4.冷凝水管道宜采用塑料管或热镀锌管；当凝结水管表面可能 产生二次冷凝水且对使用房间有可能造成影响时，凝结水管道 应采取防结露措施； 空调水系统空调水系统 5.冷凝水排入污水系统时，应有空气隔断措施；冷凝水管不得 与室内雨水系统直接连接； 6.冷凝水管管径应按冷凝水的流量和管道坡度确定。 空调风系统空调风系统 各房间采用风机盘管等空气循环空调末端设各时，集中送新各房间采用风机盘管等空气循环空调末端设各时，集中送新 风的直流系统应符合下列要求：风的直流系统

23、应符合下列要求： 1.新风宜直接送入室内； 2.新风机组和新风管应满足在各季节需采用不同新风量的要求； 3.设有机械排风时，宜设置新风排风热回收装置。 空调风系统空调风系统 风机盘管加新风系统，应按下列原则进行冷负荷分配和选择风机盘管加新风系统，应按下列原则进行冷负荷分配和选择 风机盘管：风机盘管： 1.夏季湿度较大地区的一般房间，新风宜处理到与室内等湿的状 态，负担新风冷负荷和湿负荷,以及部分房间显冷负荷； 2.医院门诊、病房等卫生标准较高的空调区，在空调冷水供水温 度可能的条件下，新风机组除负担新风冷负荷和湿负荷外，还宜 负担部分室内冷负荷、部分或全部室内湿负荷；风机盘管宜干工 况运行，改

24、善卫生条件； 3.风机盘管机组宜按中档转速下的供冷(供热)量选用。 空调风系统空调风系统 舒适性空调系统的新风和回风，应经过滤处理，且宜符合下列要舒适性空调系统的新风和回风，应经过滤处理，且宜符合下列要 求：求： 1.不宜采用油过滤器； 2.卫生标准较高时,宜设置粗效过滤器和中效过滤器等，进行两级过滤 处理 3.过滤器应能方便地拆装和更换； 4.宜装过滤器阻力检测、报警装置； 5.空气过滤器阻力应满足下列要求： 1）粗效过滤器（粒径5.0um，效率：80%E20%)：初阻力 50Pa,终 阻力100Pa； 2）中效过滤器(粒径1.0um，效率：20%E20%)：初阻力80Pa，终 阻力160P

25、a； 3 ）应按终阻力计算过滤器阻力。 空调风系统空调风系统 空调风系统应设置下列调节装置：空调风系统应设置下列调节装置： 1.风系统各支路应设置调节风量的手动调节阀，可采用多叶调节 阀等。 2.送风口宜设调节装置，要求不高时可采用双层百叶风口。 3.空气处理机组的新风入口、回风入口和排风口处，应设置具有 开闭和调节功能的密闭对开式多叶调节阀，当需频繁改变阀门开 度时，应采用电动对开式多叶调节阀。 空调风系统空调风系统 空调房间的气流组织设计，应符合下列要求空调房间的气流组织设计，应符合下列要求: 1.应进行必要的气流组织计算； 2.满足室内设计温湿度及其精度、人员活动区的允许气流速度、 室内

26、噪声标准和室内空气质量等要求； 3.与建筑装修有较好的结合； 4.气流应均匀分布，避免产生短路和死角。 空调风系统空调风系统 空间气流分布形式空间气流分布形式 上送下回 上送上回 下送上回 中送风 空调风系统空调风系统 空调区的送风方式及送风口选型，应符合下列规定：空调区的送风方式及送风口选型，应符合下列规定： 1.宜采用百叶、条缝型等风口贴附侧送；当侧送气流有阻碍或 单位面积送风量较大，且人员活动区的风速要求严格时，不应 采用侧送； 2.设有吊顶时，应根据空调区的高度及对气流的要求，采用散 流器或孔板送风。当单位面积送风量较大，且人员活动区内的 风速或区域温差要求较小时，应采用孔板送风； 3

27、.高大空间宜采用喷口送风、旋流风口送风或下部送风； 4.变风量末端装置，应保证在风量改变时，气流组织满足空调 区环境的基本要求； 5.送风口表面温度应高于室内露点温度；低于室内露点温度时， 应采用低温风口。 空调风系统空调风系统 采用贴附侧送风时，应满足下列要求：采用贴附侧送风时，应满足下列要求： 1.送风口上缘与顶棚的距离较大时，送风口应设置向上倾 斜1020的导流片； 2.送风口内宜设置防止射流偏斜的导流片 3.射流流程中应无阻挡物 空调风系统空调风系统 采用散流器送风时，应符合下列规定：采用散流器送风时，应符合下列规定： 1.风口布置应有利于送风气流对周围空气的诱导，风口中 心与侧墙的距

28、离不宜小于1.0m； 2.采用平送方式时，贴附射流区无阻挡物 3.兼做热风供暖，且风口安装高度较高时，宜具有改变射 流出口角度的功能 空调风系统空调风系统 回风口的布置，应符合下列规定：回风口的布置，应符合下列规定： 1.不应设在送风射流区和人员长期停留的地点；采用侧送时， 宜设在送风口的同侧下方； 2.兼做热风供暖、房间净高较高时，宜设在房间的下部； 3.条件允许时，宜采用集中回风或走廊回风，但走廊的断面风 速不宜过大； 4.采用置换通风、地板送风时，应设在人员活动区的上方 消声与隔振消声与隔振 1.设置风系统管道时，消声处理后的风管不宜穿过高噪音 的房间；噪声高的风管，不宜穿过噪声要求低的房间，当 必须穿过时，应采取隔声处理措施。 2.有消声要求的通风与空调系统，其风管内的空气流速， 宜按下表确定： 消声与隔振消声与隔振 3.通风、空调与制冷机房等的位置，不宜靠近声环境要求 较高的房间；当必须靠近时，应采取隔声、吸声和隔振措 施。 4.暴露在室外的设备，当其噪声达不到环境噪声标准要求 时，应采取降噪措施。 5.进排风口噪声应符合环保要求，否则应采取消声措施。 6.管道穿过机房围护结构时，管道与维护结构之间的缝隙 应使用具备防火隔声能力的弹性材料填