中央空调设计速成版

2023/11/29中央空调1中央空调设计速成版2023/11/29中央空调2目录空调负荷的概算指标空调房间送风状态及送风量的确定空调水系统设计空调风系统设计中央空调的通风系统2023/11/29中央空调3空调负荷的概算指标夏季空调冷负荷综合指标建筑物类型冷负荷（W/m2）旅馆、招待所95~115旅游宾馆140~175办公大楼110~140综合大楼130~160百货大楼140~175医院110~140普通电影院260~350综合影剧院290~385大会堂190~290体育馆280~470说明：1.冰水机组冷量参考值=房间面积*单位冷量2023/11/29中央空调4空调负荷的概算指标各类房间空调负荷分类指标2023/11/29中央空调5空调负荷的概算指标各类房间空调负荷分类指标2023/11/29中央空调6空调负荷的概算指标各类房间空调负荷分类指标说明：1.末端设备冷量参考值=房间面积*单位冷量2.冰水机组冷量参考值=（0.84~0.86修正值）*末端总负荷2023/11/29中央空调7空调负荷的概算指标舒适空调室内设计参数2023/11/29中央空调8空调房间送风状态及送风量的确定1、送风温差的确定空调系统夏季送风温差，应根据风口类型、安装高度和气流射程以及是否贴附等因素确定。舒适性空调，送风高度H≦5m时，送风温差≦10℃，送风高度H>5m时，送风温差≦15℃。按风口形式建议的送风温差2023/11/29中央空调9空调房间送风状态及送风量的确定2、送风状态及送风量的确定选定送风温差后，即可按照以下步骤确定送风状态和送风量：（1）在h-d图上确定室内空气状态点N以及对应的焓值hN；（2）根据房间的余热Q和余湿D画热湿比过程线（过N点）；（3）根据送风温差，求出送风温度，过它的等温线与热湿比线的交点即为送风状态点0；（4）确定送风量计算公式为：G（Kg/h）=-Q/（hN-h0）送风量V（m3/h）=Q/1.2(1.2m3/kg为空气密度)2023/11/29中央空调10空调房间送风状态及送风量的确定3、洁净室空调送风量的确定洁净室级别换气次数（n）300,000级10100,000级10~2010,000级20~401,000级50~80100级300~500送风量V（单位m3/h）=房间面积*房间吊顶高度*换气次数2023/11/29中央空调11空调房间送风状态及送风量的确定4、新风量的确定2023/11/29中央空调12空调房间送风状态及送风量的确定因为每人每小时所需的新风量，直接关系到空调设备的节能，因此应根据实际情况慎重选择其数值。旅馆客房等设有专用卫生间，新风量应稍大于排风量，或排风量取为新风量的90%，以维持室内正压。一般情况下，新风量约为送风量的10~15%。新风负荷Q（W）=空气密度（1.2kg/m3）*新风量（m3/h）*室外新风与室内设计回风状态点的焓差（KJ/kg）2023/11/29中央空调13中央空调水系统，一般包括冷（热）水系统、冷却水系统和冷凝水排放系统。水系统设计，包括管路系统形式选择、分区布置方案、管材、管件选择、管径确定、阻力计算与平衡、水量调节控制、管道保温、水泵和冷却塔等设备的选择，以及安装要求等。空调水系统设计2023/11/29中央空调141、空调冷（热）水系统的设计步骤

（1）选择冷（热）水系统的形式1）空调水系统的形式A、双管制和四管制系统对任一空调末端装置，只设一根供水管和一根回水管，夏季供冷水、冬季供热水，这样的冷（热）水系统，称为双管制系统；对任一空调末端装置，设有两根供水管和两根回水管，其中一组供回水管用于冷水系统，另外一组用于热水系统，这样的冷（热）水系统，称为四管制系统；空调水系统设计2023/11/29中央空调15B、闭式和开式系统闭式系统的水循环管路中无开口处，而开式系统的末端水管是与大气相通的。开式系统使用的水泵，除要克服管路阻力损失外，还需具有把水提升到某一高度的压头，因此，要求有较大扬程，相应的能耗也较大。闭式系统管路系统不与大气相通，水泵所需扬程仅需克服管路阻力损失，不需涉及将水位提高所需的位置压头，因此，所需扬程较开式小，相应的能耗也小，并且管路和设备受空气腐蚀的可能性也小。空调水系统设计2023/11/29中央空调16C、异程式和同程式系统风机盘管设在各空调房间内，按照起并联于供水干管和回水干管间的各机组的循环管路总长是否相等，可分为异程式和同程式系统。异程式管路系统配置简单，省管材，但各并联环路管长不等，因而阻力不等，流量分配难以均衡，增加了初次调整的难度。同程式各并联环路管长相等，阻力大致相等，流量分配也较均衡，可减少初次调整的难度，但初投资较高。空调水系统设计2023/11/29中央空调17D、定水量和变水量系统定水量系统中的系统水量是不变的。它通过改变末端装置的供水量来调节空调房间的负荷变化。各空调末端装置或各分区水量，采用手设在空调房内感温器控制的电动三通阀进行调节。变水量系统则保持空调水系统供、回水的温度不变，通过改变水系统的水流量来适应空调负荷的变化，这种系统各空调末端装置的水流量收设在室内的感温器控制的电动二通阀进行调节，目前采用变水量调节方式的较多。空调水系统设计2023/11/29中央空调18因为变水量系统负荷处于变化状态，建议在中央机房内的供回水管之间设置旁通管，并设置压差电动调节阀。此外，无论是定水量还是变水量系统，空调末端设置除设自动控制的电动阀外，为了维修方便，前后两边必须设置截止阀，或增加旁通装置。E、单式水泵系统和复式水泵系统以中央机房的供回水集管为界，冷热源侧和负荷侧共用水泵的，叫单式水泵系统；冷热源侧和负荷侧分别设置水泵的，叫复式水泵系统，也叫二次泵系统。空调水系统设计2023/11/29中央空调192）空调水系统形式的选择与分区A、一般建筑物的舒适性中央空调，其冷（热）水系统宜采用单式水泵、变水量调节、双管制系统，并尽可能为同程式或分区同程式。B、舒适性要求很高的建筑物可采用四管制系统。C、高层建筑，特别是超高层建筑，在每层供水半径不大时，常采用竖向总管同程式，水平异程管式。D、如果全系统只设置一台空调主机时，宜采用定水量系统；设置多台主机时，则考虑采用变水量系统。空调水系统设计2023/11/29中央空调20E、大型建筑中一般情况宜采用单式水泵系统，但若各分区负荷变化规律不一，或各分区供水环路阻力相差大，或使用功能及运行时间不一，或供水作用半径相差悬殊等情况，均宜采用复式水泵系统空调水系统设计（2）冷（热）水系统水管管径的确定空调水系统的管材有镀锌钢管和无缝钢管。当管径DN≤100mm时，可采用镀锌钢管，其规格用公称直径DN表示；当管径DN＞100mm时，可采用无缝钢管，其规格用外径*壁厚表示。常用钢管规格如下表（直径、壁厚单位mm，质量单位kg/m）：2023/11/29中央空调21空调水系统设计注：镀锌管比不镀锌管重3~6%左右2023/11/29中央空调22管径计算公式一dn=1.13*对应管段水流量（立方米/秒）除以水流速（米/秒）的商的平方根管径计算公式二dn=0.48*对应管段冷量（冷吨）的平方根空调水系统设计2023/11/29中央空调23空调水系统设计2023/11/29中央空调24（3）供、回水集管的设计供水集管又称为分水器（分水缸），回水集管又称为集水器（回水缸），它们都是一段水平安装的大管径钢管。各台冷水机组（或热水器）生产的冷（热）水送入分水器，再经分水器，向各子系统或各区分别供水；各子系统或各区的空调回水，先回流到集水器，然后再由水泵送入各冷水机组（或热水器）。分水器和集水器上的各管路均应设置调节阀和压力表，底部应设排污管和排污阀（一般选用DN40）。空调水系统设计2023/11/29中央空调25分水器和集水器的管径，按其中水的流速为0.5~0.8m/s的范围内确定。分、集水器的管长由所需连接的管接头个数、管径及间距确定。两相邻接头中心线间距宜为两管外径+120mm；两边管接头中心距管端面宜为外径+60mm。空调水系统设计2023/11/29中央空调26（4）水头损失计算流体在管道内运行阻力损失包括两部分，即沿程阻力损失和局部阻力损失。管路的水头损失（mH2O）=各管段沿程阻力损失之和（mH2O）+各管段局部阻力损失之和（mH2O）1）沿程阻力计算方法A、近似估算P（mH2O）=0.025*（L/d）*V2/2gL：管路长度，m；d：管道直径，m；V：管道内水流速，m/s.空调水系统设计2023/11/29中央空调27B、按水力坡降计算P（mH2O）=I*LmH2OI：水力坡度，即单位管长的水力损失mH2O/m；L：管路长度，m。对旧钢管和铸铁管的水力坡度：当V≥1.2m/s时，I=0.00107*V2/d1.3mH2O/m当V＜1.2m/s时，I=0.000912*V2/d1.3*(1+0.867/V)0.3mH2O/md：管道计算内径，m；V：管道内水流速，m/s.空调水系统设计2023/11/29中央空调282）局部阻力计算方法A、常用计算公式P（mH2O）=局部阻力系数（可查表）*V2/2gV：管道内水流速，m/s.B、按水力坡降计算P（mH2O）=I*LmH2OI：水力坡度，即单位管长的水力损失mH2O/m；L：局部阻力当量长度，m。空调水系统设计2023/11/29中央空调29空调水系统设计2023/11/29中央空调30（4）冷（热）水泵的配置与选择每台空调主机至少应该配置一台水泵，一般要考虑备用泵，以备维修之用。一般空调水系统的水泵与机组连接方式是采用压入式（对机组而言），只有在水泵的吸入段有足够的压头才能防止水汽化。水泵通常选用比转数N在30~150的离心式清水泵。

1）水泵流量的确定水泵的流量计算式如下：V=β1*V1m3/sΒ1-流量储备系数，当水泵单台工作时，β1=1.1，当两台并联工作时，β1=1.2；V1-冷水机组额定流量，m3/s空调水系统设计2023/11/29中央空调312）水泵扬程的确定水泵的扬程计算式如下：H=β2*HmaxmH2O式中：β2-扬程储备系数，一般β2=1.1Hmax-水泵所承担的供回水管网最不利环路的水压降，mH2O。最不利环路的总水压降Hmax可按下式计算：Hmax=P1+P2+P3mH2O式中：P1-冷水机组蒸发器的水压降，mH2O，可从产品样本中查知。（参考换算1KPa=0.1mH2O）空调水系统设计2023/11/29中央空调32P2-环路中并联的各台空调末端装置中最大的水压降，mH2O，可从产品样本中查知。P3-环路中各种管件的水压降与沿程压降之和，mH2O，可从产品样本中查知。在估算时，可大致取每100米管长的沿程损失为5mH2O。这样，最不利环路的总长（一般为供回水管长度之和为L，则最不利环路的水压降可按下式估算：Hmax=P1+P2+0.05（1+K）*LmH2O式中：P1、P2同上K-为最不利环路中局部阻力当量长度总和与该环路管道总长的比值。当最不利环路较短时，取K=0.2~0.3；当最不利环路较长时，取K=0.4~0.6空调水系统设计2023/11/29中央空调33（6）膨胀水箱的配置与选择闭式水系统，为容纳水系统内水的热胀冷缩的变化和补充系统的渗漏水，应该设置膨胀水箱。膨胀水箱一般设置在高出水系统最高点的2~3米处，且一般连接在水泵的吸入侧。膨胀水管应该具备通气管、溢流管、信号管、排污管、膨胀管、补水管、循环管总共7个管口。空调水系统的膨胀水量V可按下式计算：V=（1/ρ1-1/ρ2）*V’ L式中：ρ1-系统运行前水的密度，kg/l；Ρ2-系统运行后水的密度，kg/l；V’-系统中水总容量，l；V’=VF*FF-为建筑总面积，m2；VF-水容量概算值，L/m2空调水系统设计2023/11/29中央空调34空调水系统设计2023/11/29中央空调352、冷却水系统的设计步骤（1）冷却水泵和冷却塔的设置每台冷却塔至少应该配置一台水泵，一般要考虑备用泵，以备维修之用。一般空调冷却水系统的水泵与机组连接方式是采用压入式（对机组而言），只有在水泵的吸入段有足够的压头才能防止水汽化。冷却塔多为开放式并配风机，使空气与冷却水强制对流，以提高空气的降温效果。塔内装有高密度的亲水性填充材料，常用的冷却塔有逆流型和直交流型两种。冷却水塔应设置补水管（带浮球阀），溢水管和排污管。空调水系统设计2023/11/29中央空调36（2）冷却水系统管径的确定一台冷水机组配置一台冷却塔和一台冷却水泵时，冷却水管路的管径可按冷却塔的进、出水口接管管径确定；一台冷却塔供几台冷水机组时，各台冷水机组的冷却水进、出水管管径与该冷水机组冷凝器冷却水接管管径相同。冷却塔的进、出水管管径与冷却塔的进、出水口接管管径相同。或参考以下列表选择冷却水管管径：空调水系统设计2023/11/29中央空调37（3）冷却水泵的选择1）冷却水泵流量的确定冷却水泵的流量应为冷水机组冷却水量的1.1倍。2）冷却水泵扬程的确定冷却水泵的扬程可按下式进行计算：H=1.1*（P1+Z+P3）式中：P1-冷水机组冷凝器水压降，mH2O，可以从产品样品中查出；Z-冷却塔开式段高度Z（或冷却水提升的净高度），mH2O；P3-管道沿程损失及管件局部损失之和，mH2O。空调水系统设计2023/11/29中央空调38作估算时，管路中管件局部损失可取5mH2O；沿程损失可取每100米管长约为6mH2O。若冷却水系统供、回水管长为L（m），则冷却水泵扬程的估算值为：H=P1+Z+5+L*0.06mH2O式中符号含义同上。空调水系统设计2023/11/29中央空调392、冷凝水管路系统的设计步骤各种空调设备（一般为末端设备）在运行过程中，其表冷器的表面温度，通常低于空气的露点温度，因而其表面会结露，产生的冷凝水，必须设置管路及时排走。（1）冷凝水管设计及布置要求1）冷凝水管宜采用聚氯乙烯塑料管或镀锌钢管，不宜采用焊接钢管。采用聚氯乙烯塑料管时，一般可以不加防二次结露的保温层；采用镀锌钢管时，需加保温。2）当空调器附近有下水管或地沟时，空调器设水管将冷凝水就近排放至下水管中或地沟内。空调水系统设计2023/11/29中央空调403）空调器无法就近排放时，则需用冷凝水管将空调器的冷凝水管集中排至下水管或地沟。4）风机盘管凝结水盘的泄水支管坡度，不宜小于0.01，其他水平支干管，沿水平方向，应保持不小于0.008的坡度，且不允许有积水部位。空调水系统设计2023/11/29中央空调41（2）冷凝水管管径的确定直接和空调器接水盘连接的冷凝水支管的管径，应与接水盘接管管径一致，可以从产品样本中查得。需设冷凝水管时，水管的管径，应根据通过冷凝水的流量计算确定。一般情况下，每1KW的冷负荷每小时产生约0.4~0.8公斤左右的冷凝水。通常可依据与该段连接的空调器的总冷量Q（KW），按下表选定：空调水系统设计2023/11/29中央空调42空调水系统设计2023/11/29中央空调43空调风系统设计经过处理的空气要通过空气管道输送到空调房间，并通过一定形式的送风口将空气合理分配，以达到空间内工作区的温、湿度或其他控制参数满足使用要求。因此，无论集中式系统的送、回风和排风设计，还是新风系统的送、回风及排风设计，都应该使各环路的风道系统阻力基本平衡，并使空调房间的气流组织合理，温度湿度分布均匀稳定。空气的输送与分配设计，包括风口、消声器、调节阀及各类风管附件等的选择与设计2023/11/29中央空调44空调风系统设计1.空调风管系统的设计步骤：1）选定流速，确定断面尺寸。2）选定最不利环路（一般是指最长或局部构件最多的分支管路）。3）绘制系统轴侧图，标注各段长度和风量。各种管道内空气的推荐流速和最大允许流速见下表：2023/11/29中央空调45空调风系统设计2023/11/29中央空调46空调风系统设计2023/11/29中央空调47空调风系统设计4）计算各管段的长度摩擦阻力和局部阻力。阻力计算从最不利环路末端开始。对各支管的流动总阻力计算，工程上也常用下式简略的估算法进行计算：P=Rm*l*(1+k)Pa式中Rm-风管的单位长度摩擦阻力Pa/m；l-风管的总长度，m；k-局部阻力损失与摩擦阻力损失的比值。局部构件少时，取k=1.0~2.0；局部构件多时，取k=3.0~5.0；在低速风道系统中，各管段的空气流速在正常的设计范围内，则Rm可取值0.8~1.5Pa/m（平均1Pa/m）2023/11/29中央空调48空调风系统设计5）风机的选择与校核考虑到风机的漏风、风机出力自然衰减和计算误差等因素，应对算得的风量和风压加上一定的安全量，即风量放大1.1倍，风压放大1.15倍。2023/11/29中央空调49空调风系统设计2.空调系统的消声、减震及防火阀一般空调系统不作精确的噪声设计，通常是在空调机组、变风量空调器、新风机组等出口处设置消声静压箱，消声弯头，或中、低频的消声器，以此来满足室内的噪声要求。特殊的空调系统，如播音室、音乐厅、电视台演播大厅等，通常要作精确的噪声计算，同时设置多个阻性和抗性消声器。一般来说，通过消声弯头的风速不宜大于8米/秒，微穿孔板消声器中的风速应小于15米/秒，通过其他类型消声器的风速不宜大于10米/秒。2023/11/29中央空调50空调风系统设计空调系统的空调装置运转时，会产生机械震动和噪声，为此必须设置减震措施。在设备底部增加减震垫或减震弹簧，以及在设备进出水口或进出风口设置软接管。由于空调风道直接连接于房间与房间之间，所以传播烟气及扩散火灾的危险性很大。《高层民用建筑设计防火规范》（GB500-45-95）规定：通风空气调节系统的送风、回风总管，在穿越机房和重要的或火灾危险性大的房间的隔墙、防火墙楼板处以及垂直风管与每层水平风管交接处的水平支管上，均应设置防火阀。2023/11/29中央空调51中央空调的通风系统1.通风系统设计的一般原则1）通风换气应尽可能采用自然通风方式，以节省能源和投资。只有当自然通风不能保证卫生要求时，才采用机械通风。机械通风时又应尽采用局部排风，当局部排风达不到要求时，才采用全面通风。2）排风口应尽量靠近有害物源，或有害浓度较高的区域。3）进风口尽量靠近操作区，进入气流首先进入操作区，再由污染区排走。4）室内产生有害气体和粉尘时，送风量应小于排风量，使室内形成负压。一般送风量为排风量的80%。2023/11/29中央空调52中央空调的通风系统2.机械通风量的确定机械通风的通风量由“排除余热所需通风量”“排除余湿所需通风量”“排除有害气体所需通风量”三部分构成。以上需查相关资料才能确定。若无法获得此数据时，机械通风的通风量，可按换气次数来确定。L=n*Vm3/h式中：n------换气次数；V------通风房间的体积，m3。2023/11/29中央空调53中央空调的通风系统2023/11/29中央空调5