空调设计方案的确定和系统分区

空调设计方案的确定和系统分区一、引言随着人们生活水平的提高和对室内环境舒适度要求的不断增加，空调系统在各类建筑中得到了广泛应用。合理的空调设计方案对于确保室内环境质量、降低能耗以及提高建筑的整体性能至关重要。本文将详细阐述空调设计方案的确定过程以及系统分区的相关要点。二、空调设计方案确定的前期准备（一）建筑资料收集1.建筑平面图、剖面图及立面图，了解建筑的空间布局、结构形式以及各房间的功能和用途。2.建筑围护结构的相关资料，包括墙体、屋面、门窗的材料及保温隔热性能参数，这对于计算空调负荷有着重要影响。3.建筑物的朝向、周边环境等信息，考虑其对空调系统运行的影响，例如朝向会影响太阳辐射得热，周边环境可能存在热源或污染源等。（二）使用功能与要求分析1.与业主或使用方沟通，明确不同区域的使用时间、人员密度、设备散热等具体要求。例如，办公区域通常人员密度较高，需要考虑充足的新风供应以保证人员的舒适度和工作效率；会议室等场所可能会有临时的设备使用，需要预留一定的负荷余量。2.了解对室内温度、湿度、风速等环境参数的具体设定值，这是确定空调设计方案的重要依据。（三）气象资料获取收集当地的气象数据，如室外空气温度、湿度、太阳辐射强度、风速风向等。这些数据用于计算空调的冷负荷和热负荷，以及评估空调系统在不同气候条件下的运行情况。三、空调负荷计算（一）计算方法选择目前常用的空调负荷计算方法有谐波反应法、冷负荷系数法等。根据建筑的特点和计算精度要求，选择合适的计算方法。对于一些较为复杂的建筑，可能需要采用多种方法进行对比计算，以确保负荷计算的准确性。（二）负荷计算参数确定1.根据建筑围护结构资料确定各项围护结构的传热系数、遮阳系数等参数。2.结合人员密度、设备功率等使用功能要求，确定人员散热、设备散热等内部得热参数。3.考虑新风负荷，根据不同区域的人员需求确定新风量标准，进而计算新风负荷。（三）详细计算过程按照选定的计算方法，逐步计算各个房间或区域的冷负荷和热负荷。在计算过程中，要充分考虑各种因素的影响，如朝向不同导致的太阳辐射差异、围护结构的蓄热性能等。计算结果应详细列出各项负荷的组成，以便后续进行空调系统的选型和设计。四、空调系统形式选择（一）常见空调系统形式介绍1.集中式空调系统：该系统通过集中的空气处理设备对空气进行处理，然后通过风道将处理后的空气输送到各个房间。其优点是设备集中，便于管理和维护，适用于大型建筑或空间较大、人员集中的场所。2.半集中式空调系统：包括风机盘管加新风系统等形式。风机盘管负责处理室内局部负荷，新风通过独立的新风系统送入室内。这种系统灵活性较高，适用于多种类型的建筑，能较好地满足不同房间的个性化需求。3.分散式空调系统：如分体式空调、多联机空调等。它们直接安装在各个房间内，独立调节室内环境。具有安装方便、使用灵活的特点，适用于小型建筑或对空调使用要求较为灵活的场所。（二）根据建筑特点和需求选型1.对于大型商业建筑、写字楼等，考虑到空间较大且功能分区相对明确，集中式空调系统可能是较好的选择。它可以实现统一的空气处理和分配，便于整体控制和管理，能够满足较大的空调负荷需求。2.酒店、公寓等建筑，房间数量较多且功能多样，风机盘管加新风系统较为合适。每个房间可以根据自身需求独立调节温度，同时新风系统能够保证室内空气质量，且系统相对灵活，易于安装和改造。3.小型办公室、家庭住宅等，分散式空调系统具有安装简便、使用灵活的优势，能够满足不同房间的个性化空调需求，且投资相对较小。（三）综合考虑因素1.初投资：不同空调系统形式的设备采购、安装成本差异较大。集中式空调系统设备集中，初投资相对较高，但对于大型建筑而言，可能在整体成本上更具优势；分散式空调系统单个设备成本较低，但多个房间安装时总体初投资可能较高。2.运行成本：包括能耗、维护费用等。集中式空调系统在运行管理上较为集中，便于优化运行策略降低能耗，但系统较为复杂，维护成本可能较高；分散式空调系统单个设备能耗相对容易控制，但设备数量多，总体维护工作量较大。3.空间占用：集中式空调系统需要较大的机房空间来放置空气处理设备；风机盘管加新风系统占用空间相对较小；分散式空调系统基本不额外占用建筑空间，但室外机的安装位置需要考虑。4.舒适性：不同系统形式在调节室内温湿度、风速分布等方面的效果有所差异，应根据使用功能和人员对舒适度的要求进行选择。例如，对于对温湿度控制要求较高的场所，集中式空调系统可以通过精确的空气处理实现更好的控制效果。五、空调设备选型（一）空气处理设备选型1.组合式空调机组：对于集中式空调系统，根据计算得到的空调负荷和新风量等参数，选择合适规格的组合式空调机组。要考虑机组的制冷量、制热量、风量、过滤段、加热段、冷却段、加湿段、除湿段等功能段的配置，以满足不同季节和室内环境的处理要求。2.风机盘管：在风机盘管加新风系统中，根据各个房间的负荷计算结果选择相应型号的风机盘管。风机盘管的型号主要根据其名义制冷量、制热量、风量等参数来确定，同时要考虑其噪音水平、水阻力等性能指标，以确保室内环境的舒适度和系统的稳定运行。（二）冷热源设备选型1.冷水机组：根据建筑的总冷负荷选择合适的冷水机组。常见的冷水机组有压缩式冷水机组（包括活塞式、螺杆式、离心式等）、吸收式冷水机组等。要综合考虑机组的制冷效率、性能系数、部分负荷运行能力、维护成本等因素。例如，离心式冷水机组适用于大型建筑，制冷效率较高，但部分负荷性能相对较差；螺杆式冷水机组性能较为平衡，适用于多种规模的建筑。2.锅炉：对于需要供热的建筑，选择合适的锅炉。根据供热负荷和能源类型（如燃气、燃油、电等）来确定锅炉的型号和规格。要考虑锅炉的热效率、环保性能、运行稳定性等因素。例如，燃气锅炉具有热效率高、环保等优点，是目前较为常用的供热设备。3.热泵机组：热泵机组结合了制冷和制热功能，在一些对能源利用效率要求较高的建筑中得到广泛应用。根据建筑的冷热负荷特点和能源条件，选择空气源热泵、地源热泵或水源热泵等合适的热泵机组。热泵机组的选型要考虑其制热量、制冷量、能效比、适用环境温度范围等因素。（三）其他设备选型1.水泵：包括冷冻水泵、冷却水泵、热水循环泵等。根据系统的流量和扬程要求选择合适的水泵型号。要考虑水泵的效率、噪音水平、振动情况等性能指标，以确保水系统的正常运行和节能效果。2.冷却塔：用于冷却冷水机组的冷却水。根据冷水机组的冷却水量和当地气象条件选择合适规格的冷却塔。要考虑冷却塔的冷却能力、噪音控制、水质处理等因素。3.空调末端风口：如送风口、回风口、新风口等。根据房间的布局和气流组织要求选择合适的风口形式和尺寸。风口的材质和表面处理要满足室内装修的要求，同时要保证良好的通风效果。六、空调系统分区（一）分区原则1.功能分区：根据建筑的不同使用功能进行分区，如办公区、商业区、酒店客房区、会议室等。不同功能区域的人员密度、设备使用情况、对环境参数的要求等差异较大，需要分别进行空调设计和控制。2.朝向分区：考虑建筑的朝向差异，将不同朝向的房间划分为不同区域。例如，朝南的房间太阳辐射得热较大，空调负荷相对较高，在空调系统设计和运行时可以采取相应的措施进行调节。3.楼层分区：对于高层建筑，可根据楼层进行分区。由于不同楼层的室外气象条件和建筑围护结构散热等情况有所不同，合理的楼层分区有助于优化空调系统的运行，降低能耗。（二）分区方式及特点1.按楼层竖向分区特点：便于集中管理和控制，设备布置相对集中，有利于减少机房面积。可以根据不同楼层的负荷特点选择合适的空调系统形式和设备，提高系统运行效率。但竖向分区可能会增加垂直风道的占用空间，对于空间有限的建筑需要谨慎考虑。适用情况：适用于高层建筑，尤其是楼层数较多、负荷差异较大的建筑。2.按功能区域水平分区特点：能够更好地满足不同功能区域的个性化需求，实现精准的空调控制。水平风道相对较短，减少了风道阻力和能量损失。但系统相对复杂，需要更多的空调设备和控制阀门，增加了初投资和维护成本。适用情况：适用于功能分区明确、各区域对空调要求差异较大的建筑，如大型商业综合体、医院等。3.混合分区特点：结合了竖向分区和水平分区的优点，根据建筑的具体情况综合考虑多种因素进行分区。既能满足不同楼层的负荷特点，又能针对不同功能区域进行个性化设计，提高空调系统的适应性和运行效率。适用情况：适用于功能复杂、楼层较多的大型建筑，如超高层写字楼、综合性酒店等。（三）分区后的系统协调1.冷热源系统协调：根据分区情况合理分配冷热源设备的负荷，确保冷热源系统能够稳定高效运行。例如，可以采用不同容量的冷水机组分别为不同区域供冷，通过优化机组的启停控制，提高能源利用效率。2.水系统协调：对于分区后的水系统，要保证各个区域之间的水力平衡。通过安装平衡阀、调节阀等设备，调节水流量，使各个区域的空调末端设备能够正常运行，避免出现流量不均导致的冷热不均现象。3.风系统协调：在风系统设计中，要考虑不同分区之间的气流组织和压力平衡。合理布置风道，避免出现气流短路、回风不畅等问题。通过设置风阀、风机等设备，调整风量分配，确保各个区域的空气质量和舒适度。七、空调系统的控制与管理（一）控制策略制定1.温度控制：根据室内设定温度，通过温度传感器反馈信号，自动调节空调设备的运行状态，如风机盘管的风速、冷水机组的制冷量等，使室内温度保持在设定范围内。2.湿度控制：对于对湿度要求较高的场所，通过湿度传感器监测室内湿度，采取加湿或除湿措施进行调节。例如，在夏季高温高湿季节，可通过冷水机组的除湿功能或安装独立的除湿设备降低室内湿度。3.风量控制：根据房间的负荷变化和人员活动情况，自动调节送风量。例如，在人员较少或负荷较低时，降低风机盘管的风速，减少能耗。4.设备联锁控制：确保空调系统中各个设备之间的协调运行，如冷水机组启动前先启动冷冻水泵和冷却水泵，停机时顺序相反，以保护设备安全。（二）节能控制措施1.智能控制系统：采用智能控制系统对空调系统进行实时监测和优化控制。通过数据分析，自动调整设备的运行参数，实现节能运行。例如，根据室外气象条件和室内负荷变化，自动调节冷水机组的运行台数和负荷率，使系统在部分负荷工况下运行更加高效。2.能量回收装置：在空调系统中设置能量回收装置，如全热交换器、转轮式热交换器等，回收排风的能量，用于预热或预冷新风，降低新风处理能耗。3.分时分区控制：根据建筑的使用时间和功能分区，实施分时分区控制。例如，在办公区域非工作时间，关闭部分空调设备或降低运行参数，减少不必要的能耗。（三）运行管理与维护1.建立运行管理制度：制定详细的空调系统运行操作规程、维护保养计划等，明确操作人员的职责和工作流程，确保空调系统的正常运行。2.定期维护保养：定期对空调设备进行检查、清洁、维修和保养，如清洗空气过滤器、检查风机盘管的翅片、维护冷水机组的压缩机等，保证设备的性能和效率。