舒适性空调设计

1、舒适性空调设计舒适性空调设计的一般步骤 熟悉原始资料，了解设计对象的特点及室内环境对空调系统的要求收集相关的参考资料，设计手册，设计规范，设计措施，产品样本等查取室内外设计气象参数，计算空调冷、热负荷选择和确定空调方案：空调方式、气流组织形式、水系统方案、冷热源方案、系统运行控制方案设备选型（主机、末端设备）系统布置（设备、管路等的布置）风机、水泵及附属设备等设备选型施工图绘制。首页图、平面图、剖面图、系统图（系统轴测图）、原理图、机房布置图、大样图整理设计、计算说明书舒适性空调设计的方案选择及关键问题 （一）空调系统方案 （空气处理系统、送回风方案、新风系统方案、排风系统方案）（二）房间气流

2、组织形式（三）水系统方案 （冷热水系统、冷凝水系统、冷却水系统）（四）冷热源方案 舒适性空调设计的方案选择及关键问题 方案如何选择？通过经济技术分析，作定性分析和定量比较，根据具体经验确定最好的设计方案。定性分析：设备和系统的性能、适用范围。定量分析：设备材料及施工安装的价格、初投资、系统运行费用、使用寿命周期。（一）空调系统方案的确定1.空调系统的划分原则2.空调系统形式的选择3.不同形式的空调系统的设计原则空调系统的划分原则符合下列情况之一的空调区，宜分别设置空调系统：（1）使用时间不同；（2）温湿度基数和允许波动范围不同；（3）空气洁净度标准不同； 必须为一个系统时，洁净度要求较高的区域

3、作局部处理（4）噪声标准要求不同，以及有消声要求和产生噪声的空调区 必须为一个系统时，应作局部处理（5）需要同时供冷与供热的空调区（6）空气中含有易燃易爆或有害物质的空调区，空调系统应独立设置空调系统形式的选择全空气系统 组合式空调机组 整体式空调机组 风机盘管加新风系统 辐射空调加新风系统 冷剂式空调系统（1）房间空调器（2)单元式空调器系统 (3)VRV（变制冷剂流量空调系统）（多联机） (4)水环热泵空调系统常用的空调系统全空气系统 优点：处理空气量大，所担负的空调面积大过渡季节可实现全新风送风噪声小 缺点：组合式空调器及风管占地面积大初投资和运行费用高一个系统不宜供多个房间的空调适用范

4、围： 面积较大，空间较高，人员较多，以及房间温度、湿度要求较高，噪声要求较严格的空调场所组合式空调机组组合式空调机组是由各种不同的功能段组合而成的空气处理设备。 基本功能段：混合段，表冷段，加热段，喷淋段，加湿段，新风、排风段，二次回风段，中间检修段，送、回风段，消声段主要特点 需要单独设置机房；处理风量大 可根据需要选取不同的功能段进行组合，使用灵活组合式空调机组1 组合式空调机组2根据空气处理过程进行组合配置组合式空调机组双风机全空气系统示意图全空气系统示意图单风机全空气系统示意图全空气系统示意图 全空气空调系统的设计原则u宜采用单风管系统u允许采用较大送风温差时，应采用一次回风系统u送风

5、温差较小、相对湿度要求不严格时，可采用二次回风系统u全空气系统设置回风机的情况（双风机系统） 不同季节的新风量变化较大、其他排风措施不能适应风量的变化要求 回风系统阻力较大，设计回风机经济合理风机盘管加新风系统优点：使用灵活，调节方便小型风机盘管噪声小与全空气系统相比可节省建筑空间与变风量空调系统相比造价较低 缺点：承担负荷小凝结水的存在容易造成空气污染适用范围： 空调区较多， 建筑层高较低，空调区面积较小且各区要求单独调节，温、湿度要求不严的房间 （宾馆客房，办公室等大量使用） 风机盘管机组形式高静压型标准型机外余压：3050Pa上送上回安在低级吊顶上侧送上回（1）根据空气流程形式可分为吸入

6、式和压出式 吸入式：风机位于盘管的下风侧 压出式：风机位于盘管的上风侧 （应用广泛）（2）根据机组出口静压的大小分为高静压型和标准型风机盘管加新风系统设计时应注意的问题u新风宜处理到室内等焓线，风机盘管承担室内负荷，新风只承担自身的负荷 新风送入方式： （1）新风直接送入人员活动区（宜选用） （2）新风与风机盘管送风混合后送入室内（不利于室内空气质量的保证）u空气质量标准要求较高时，新风宜负担空调区的全部湿量 风机盘管干工况运行，避免因冷凝水而滋生细菌u风机盘管机组宜按中档转速下的风量和供冷（供热）量选用整体式空调机组柜式空调机组 结构紧凑，体形较小，适用于对空气处理量小的场合，可进行吊装，无

7、需另建机房辐射空调加新风系统辐射吊顶供冷与地板供暖结合的空调系统辐射吊顶供冷与地板供暖结合的空调系统混合通风置换通风个性化通风辐射空调加新风系统毛细管平面空调系统技术参数毛细管平面空调系统技术参数: 夏季:供水温度为16/18 辐射面表面温度约为20 室内温度为26时，制冷量为80 W/m2。冬季:系统供水温度为32/28 辐射面表面温度为30 室内温度为20时，制热量为86W/m2。 吊顶抹灰金属吊顶石膏板吊顶冷剂式空调房间空调器 用于住宅，布置分散的工作、娱乐与服务场所单元式空调机组（带有独立冷源） 热泵式空调机组，屋顶式空调机 可用于 （1）小型的独立建筑物 （2）建筑物内面积较小、布置

8、分散的空调房间 （3）设有集中冷源的建筑物中，少数因温度或使用时间要求不一致的房间 （4）住宅冷剂式空调u多联机(变制冷剂流量多联分体空调） （1）适用于空调房间或区域数量较多、同时使用率较低、各区域要求温度独立控制，并具备设置室外机的中小型建筑 （2）也适用于旧建筑的空调改造工程u水环热泵 适用于有较大的需要常年供冷的内区的办公和商业建筑，在冬季或过渡季节需要同时供冷与供热，且所需冷量较大 新风系统方案（1）集中式新风系统（2）新风通过空调器负压段吸入（3）就地换气，利用换气扇对房间进行送风或排风集中式新风系统设计方法（1）分层设置水平式新风系统 集中取新风时，每层新风机组的吸入口上应设置防

9、火阀（2）垂直式新风系统（3）区域性新风系统 每区设置一个新风系统，通常采用组合式空调器作新风机，管理维修方便，有利于热回收新风系统设计时应注意的几个基本问题 新风系统设计时应注意的几个基本问题 直流式（全新风）空调系统的应用直流式：不使用回风 能耗大，一般不建议用适用场合： （1）夏季空调系统的室内空气比焓大于室外空气比焓 （2）系统所服务的各空调区排风量大于按负荷计算出的送风量 （3）室内散发有毒有害物质，以及防火防爆等要求不允许空气循环使用 （4）卫生或工艺要求采用直流式（全新风）空调系统（二）空调区气流组织的设计 常用气流组织的特点 常用气流组织的风口型式的选择 送风口出口风速的确定

10、送风温差的确定 回风口吸风速度的确定空调区气流组织的设计原则u空调区气流组织的合计，应根据空调区的温湿度参数、允许风速、噪声标准、空气质量、温度梯度及空气分布特性指标（ADPI）等要求，结合内部装修、工艺或家具布置等确定u复杂空间空调区的气流组织设计，宜采用计算流体动力学（CFD）数值模拟进行计算空调区的送风方式及送风口的选型u一般房间宜采用百叶风口或条缝型风口贴附侧送 贴附射流：增加送风的射程，改善气流分布u房间有吊顶可利用时，宜采用有吊顶可利用的散流器送风u高大空间宜采用喷口送风、旋流风口进行送风或下部送风u送风口表面温度应高于露点温度；低于室内露点温度时，应采用低温送风口。u建筑物高度H

11、10m，建筑物体积V1万m3的高大建筑，上部无温度要求时，宜采用分层空调；送风宜采用侧送，回风口在同侧下部。空调区的送风方式及送风口的选型侧送风 设在顶棚的二级吊顶或侧墙面侧送风口一般可采用百叶风口、格栅风口或条缝形风口风口安装位置尽量靠近顶棚，使射流形成贴附射流 送风口上缘与顶棚的距离比较大时，送风口应设置向上倾斜的导流片回风口宜设在送风口的同侧空调区的送风方式及送风口的选型顶送风（散流器、孔板送风） 散流器平送散流器下送民用建筑舒适性空调常用的气流组织形式适用于平吊顶当建筑层高较高时，应考虑送热风时空气浮力的作用，不宜选用贴附型散流器布置散流器时，圆形或方形散流器的服务区域，最好为正方形或

12、接近正方形；如果散流器服务区的长宽比大于1.25时，宜选用矩型散流器空调区的送风方式及送风口的选型喷口送风（一般为侧送）适用于高大空间的公共建筑（体育适用于高大空间的公共建筑（体育馆，侯机大厅，火车站，展览馆大厅馆，侯机大厅，火车站，展览馆大厅等）等）常采用球形喷口（可以旋转，能够常采用球形喷口（可以旋转，能够在正负度的范围内通过执行机构在正负度的范围内通过执行机构摆动摆动 ）空调区的送风方式及送风口的选型喷口送风（一般为侧送）设计要点：设计要点：送风射流以送风射流以410m/s410m/s的速度、的速度、812812的温差的温差，射程一般可以达到1030米对于冬夏季均使用的喷口送风系统，应选

13、用可改变对于冬夏季均使用的喷口送风系统，应选用可改变射流角度的风口射流角度的风口 送冷风时，风口水平或上倾；送热风时，风口下斜送冷风时，风口水平或上倾；送热风时，风口下斜喷口的安装高度，应根据房间高度和回流区的位置喷口的安装高度，应根据房间高度和回流区的位置综合考虑综合考虑 喷口的安装高度，不宜低于空调房间高度的喷口的安装高度，不宜低于空调房间高度的1/21/2人员活动区宜位于回流区人员活动区宜位于回流区分层空调的气流组织设计 分层空调：在高大空间中，利用合理的气流组织，仅对下部空间（空气调节区域）进行空气调节，而对上部非空调区进行通风排热，这种空调方式称为分层空调。回风口通风送风口排风口送风

14、口适于建筑物高度H10m，建筑物体积V1万m3的高大建筑可节能30%左右分层空调的气流组织设计 u空调区宜采用双侧送风；当空调区跨度较小时，可采用单侧送风，且回风口宜布置在送风口的同侧u侧送多股平行射流应相互搭接；采用双侧对送射流时，其射程可按相对喷口中点距离的90%计算 保证实现分层，形成空调区和非空调区u宜减少非空调区向空调区的热转移；必要时，宜在非空调区设置送、排风装置空调区的送风方式及送风口的选型下送风置换通风 优点：上下分层，室内空气品质好缺点：送风温差小，承担负荷能力低作用机理：送入的冷空气层依靠热浮生力的作用上升带走热湿负荷和污染物置换通风的设计原则 空调区的送风方式及送风口的选

15、型下送风地板送风 地板送风：利用地板静压箱，将经热湿处理后的空气由地板送风口或近地板处的送风口，送到人员活动区内。空调区的送风方式及送风口的选型下送风地板送风 优点：（1）改善通风效率与室内空气品质 （2）采用地板静压箱，减少空调风管 （3）空间布置的灵活性强，风口便于添加或迁移地板送风的设计原则空调区的送风方式及送风口的选型下送风座椅送风 适用于影剧院、会议室、音乐厅、体育馆等场所具有置换通风的特点，室内空气品质好，舒适性好，具有低紊流、低噪声的优点座椅送风气流示意图座椅座椅送风送风筒空调区的送风方式及送风口的选型工位送风 送风到达人的呼吸区距离短，空气龄小，空气品质好送风到达人的呼吸区距离

16、短，空气龄小，空气品质好强调呼吸区的影响（呼吸区域一般指的是距地面强调呼吸区的影响（呼吸区域一般指的是距地面1.01.8米之间米之间的区域的区域 ）室内人员可对局部热环境进行独立控制，满足自身热舒适要求室内人员可对局部热环境进行独立控制，满足自身热舒适要求空调运行能耗低空调运行能耗低可用于办公室，厨房，航空工作室，船舶工作舱等可用于办公室，厨房，航空工作室，船舶工作舱等送风口出口风速的确定送风口的出口风速， 应根据建筑物的使用性质、对噪声的要求、送风口形式及安装高度和位置等确定送风口出口风速的确定送风口出口风速的确定上送风方式的夏季送风温差舒适性空调的送风温差u夏季送风温差，对室内温湿度效果有

17、一定的影响，是决定空调系统经济性的主要因素之一。 送风温差加大一倍时，空调系统的送风量会减少一半，系统的材料消耗和投资（不包括制冷系统版）减少约40%，动力消耗减少约50%u 在满足舒适性要求的前提下，宜加大送风温差。回风口的吸风速度确定回风口的吸风速度时，主要考虑以下因素：(1)避免靠近回风口处的风速过大，防止对回风口附近经常停留的人员造成不舒适的感觉；(2)不要因为风速过大而扬起灰尘及增加噪声；(3)是尽可能缩小风口断面，以节约投资。空调水系统的设计（一）空调冷热水系统（二）空调冷却水系统（三）空调冷凝水系统空调水系统方案设计冷冻水系统 冷水供水温度：59,一般取7 ；供回水温差：510

18、，一般取5 热水供水温度：4065 ；一般取60 ；供回水温差：4.215 ，一般取10 冷却水系统冷冻水系统设计水系统的分类及组成按供、回水管道数量：双管制、三管制、四管制按照水的流程：同程式、异程式按照供回水干管的布置形式：水平式、垂直式按系统是否有与大气直接相通蓄水池：闭式、开式按照流量是否可调：定流量和变流量 冷冻水系统方案办公区空调水系统工艺流程图水系统划分：根据房间对空调的使用要求及房间布局综合考虑便于控制办公区商业区水系统的竖向分区竖向分区的目的：解决设备和构件的承压问题（蒸发器、冷凝器、水泵、空气处理设备、阀门等有一定耐压能力（承压能力见设计手册）膨胀水箱的连接位置影响系统各处

19、压力分布系统静水压力小于等于1MPa时（水系统垂直高度约为100m)，竖向可不设分区系统静水压力大于1MPa时（水系统垂直高度约为100m) ，竖向应分区水系统竖向分区的方法中间设置二次换热装置（通常设置在中间技术设备层）冷水换热温差：11.5 热水换热温差：23 优点：降低系统压力 分区控制，控制灵活缺点：高区系统供回水温度的 升高使得高区空气设备的要求增大水系统竖向分区的方法水系统竖向分区的方法分别设置冷源(1)低区冷源设备选择水冷冷水机组，一般设在地下层，高区选风冷热泵机组布置在屋面层水系统竖向分区的方法分别设置冷源(2)低区冷水机组布置在大楼的地下层，高区选择冷水机组布置在大楼中间部位

20、设备层（3）冷热源设备布置在塔楼外群房的顶层（4）冷热源设备布置在塔楼中间的技术设备层内 水系统竖向分区的方法分别设置冷源同程式和异程式系统同程式：流经每个环路的管路长度相等 优点： 水量分配比较均匀；便于水力平衡 缺点：管路长度增加，压力损失增大，初投资高异程式：流经每个环路的管路长度不相等 优点:不增加管道长度，初投资低 缺点:系统较大时，水力平衡较困难 如何平衡？应用平衡阀，一般空气处理设备的进、出口支管都设置阀门变流量空调水系统设计变流量冷水系统分类：一次泵定流量系统二次泵变流量系统一次泵变流量系统节约水泵和冷却塔能耗成为当务之急冷源侧定流量，负荷侧变流量，无变频泵一次泵定流量系统水泵

21、与冷水机组一一对应，联动控制负荷侧流量变化时，根据压差变化，调节压差旁通阀的开度，调节旁通水量冷水泵应根据整个系统的设计阻力及设计流量选择冷源侧定流量，负荷侧变流量，负荷侧采用变频泵二次泵变流量系统一次泵的扬程，克服冷水机组蒸发器到平衡管的一次环路阻力二次泵的扬程，克服从平衡管到负荷侧的二次环路的阻力冷源侧变流量，负荷侧变流量，冷源侧与负荷侧采用同一个变频泵一次泵变流量系统要求具有可变流量的冷水机组冷水机组和水泵台数不必一一对应是冷水系统最佳的配置方式，但对冷水机组的要求较高，控制系统非常复杂 空调系统冷热源 冷源 天然冷源（冰，井水等） 人工冷源 电动压缩式冷水机组（活塞式、涡旋式、螺杆式、

22、离心式） 溴化锂吸收式冷水机组、空气源热泵、地源热泵、水源热泵、蓄冷技术 热源（5560度热水） 燃油（燃气）锅炉、电锅炉、集中供热、溴化锂吸收式热水机组、空气源热泵、地源热泵、水源热泵、蓄热空调冷热源设备方案（1）电制冷+燃油（燃气）锅炉（2）直燃式溴化锂冷热水机组（3）电制冷+电锅炉（或蓄热）（4）蒸汽溴化锂制冷+蒸汽（换热器）（5）空气源或水源热泵（6）电制冷+集中供热根据工程具体情况，结果使用地能源政策，环保要求，进行全面技术经济比较 空调冷源选择基本原则（1）冷源应首先考虑采用天然冷源。无条件采用天然冷源时，采用人工冷源。（2）需设空气调节的商业或公共建筑群，有条件适宜采用热、电、冷

23、联产或设置集中供冷站。 (3)冷水机组选型原则：冷水机组的选型，一般应作方案比较如果有余热可以利用，应考虑采用热水型或蒸汽型溴化锂吸收式冷水机组具有多种能源地区的大型建筑，可采用复合式能源供冷对于电力紧张或电价高，但有燃气供应的情况，应考虑采用燃气直燃型溴化锂吸收式冷水机组 空调冷源选择基本原则 (3)冷水机组选型原则：夏热冬冷地区，干旱缺水地区的中小建筑可考虑采用风冷式或地下埋管式地源冷水机组有天然水等资源可以利用时，可考虑采用天然水作为冷水机组的冷却水全年需进行空调调节，且各房间或区域负荷特性相差较大，需很长时间向建筑物同时供冷或供热时，经技术经济比较后，可考虑采用水环热泵空气调节系统供冷

24、供热在执行分时电价、峰谷电价差较大的地区，空气调节系统采用低谷电价时段蓄冷能取得明显的综合经济效益时，应考虑采用冰蓄冷空调。 空调冷源选择基本原则（4）下列情况宜采用分散设置的风冷、水冷式或蒸发冷却式空气调节机(1)空气调节面积较小，采用集中供冷不经济的建筑(2)需要设空气调节的房间布置过于分散的建筑(3)设有集中供冷系统的建筑中，使用时间和要求不同的少数房间(4)需增设空调调节，而机房和管道难以设置的原有建筑(5)居住建筑 空调冷源选择基本原则选择冷水机组时，不仅要考虑冷水机组在额定工况下的性能（COP),还应考虑机组的综合部分负荷的性能（LPLV）。 冷水机组能耗约占整个空调系统的55%6

25、5%冷水机组性能系数限值电动压缩式冷水（热泵）机组，在额定制冷工况下，性能系数（COP)不应低于下表的规定。 空调冷源选择基本原则电动压缩式冷水（热泵）机组的综合部分性能系数（LPLV)不宜低于下表规定。 选择冷水机组时，需进行动态负荷分析和动态能耗分析空气源热泵机组空气源热泵系统设计时需注意的问题特别适合用于我国夏热冬冷地区作为集中空调的系统的冷热源热泵机组容量确定时要考虑除霜工况机组的布置要考虑室外环境气流的通畅优先选择热回收型空气源热泵，回收冷凝热，制取生活热水热泵机组容量机组的制冷/制热量，除与环境空气温度有关外，还与除霜工况有关。确定机组冬季时的实际制热量时，应根据室外空调计算温度和

26、融霜频率按下式进行修正：此外，除上式修正外，还要考虑供热量随室外空气相对湿度不同而引起的修正。某工程选择风冷螺杆式冷水机组参数如下：名义制热量462kW,输入功率114kW.该地市外空调计算干球温度为-10，空调设计供水温度为45 ，该机组冬季制热工况修正系数如下表：机组每小时化霜两次。该机组在设计工况下的制热量及输入功率为多少？Q=qk1k2=462*0.711*0.8=263kWN=114*0.915=104.3kW地源热泵的分类地表水源热泵原理土壤源热泵从浅层常温土壤提取能量，供室内使用土壤源热泵从浅层常温土壤提取能量，供室内使用土壤源热泵空调系统系统图土壤换热器的分类土壤换热器的类型螺

27、旋管土壤换热器灌柱桩和管桩土壤换热器地埋管地源热泵空调系统的特点土壤源热泵地质勘查的一般要求土壤热特性测试的任务竖直地埋管换热器的计算竖直地埋管换热器的计算地埋管换热器设计注意事项国家鼓励政策及补贴情况土壤钻孔：未来景像土壤源热泵的热平衡问题系统设计时必须考虑到土壤热平衡问题，推荐采用逐时负荷模拟软件计算负荷和确定系统解决方案：复合系统采用 冷却塔调峰条件适合时适当放大埋管间距，并设监测系统地下水源热泵必须确保当地的水文资料，确保水量、水温、水质等条件符合和满足热泵机组使用条件对取水构筑物和水源系统所增加的初投资和空调系统所带来的效益进行技术经济比较应严格根据水文地质勘查资料进行设计，必须采取

28、可靠的回灌措施，确保置换冷量或热量后的地下水能全部回灌到同一含水层不得对地下水资源造成浪费和污染系统投入运行后，应对抽水量、回灌量、及其水质进行有效的检测蒸发器冷凝器地下水源热泵空调系统的特点水源热泵工作原理热泵机组与水源的连接使用方式机组直接使用水源适用条件：水量充足 水温适中 水质适宜系统特点：管道系统比较简单 机组运行高效 水源水用 量大机组间接使用水源适用条件：水量充足 水温适中 水质很差系统特点：管道系统比较复杂 机组效率低 避免复杂水质处理 初投资增加阀门A:冬开夏关阀门B：冬关夏开地下水源热泵机房系统的设计水源侧系统的设计要点及注意事项水源水进出机组温差的取值范围：511水源总用

29、水量的确定水源侧系统的设计要点及注意事项根据水源的水温、水质、水量和机组的总用水量确定机组与水源的连接方式，一般尽可能采用直流、机组并联使用水源的方式对水质处理要求：进入机组的水源水质应达到循环冷却水的标准。回灌水的水质应优于或等于原地下水的水质量。水源侧系统的设计要点及注意事项管道温升：地下水的管道温升应控制在2 以内确定水源水进/出机组温度机组选型校核：按机组进出口水温校核机组为合理利用地下水资源，应保证： （1）设计合理的开采量及回灌量，确保采与补得平衡 （2）制定地下水动态监测措施地下水源系统设计需要确定的参数：出水量；出水温度；静水位埋深；动水位埋深；影响半径1.收集水文地质资料2.确定抽水井参数抽水井的参数如何确定抽水井的出水量的确定：抽水井的参数如何确定抽水井的出水温度：地下水的原始温度： 与其所处的地下土壤原始温度相同抽水井抽水泵的选型井群布置冰蓄冷空调冰蓄冷空调系统的适用条件执行峰谷电价，且差价较大的地区空调冷负荷高峰与电网高峰时段重合，且在电网低谷时段空调负荷较小的空调工程在一昼夜或某一周期内，最大冷负荷高出平均负荷较多，并经常