空调工程设计要点

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1、一、空调负荷估算1.1 室内、外空气的空调设计参数室内空气的空调设计参数l在我国的“采暧通风与空气调节设计规范”中规定，舒适性空调的室内设计参数为：夏季：温度2428相对湿度40%65%风速 0.3 m/s冬季：温度1822相对湿度40%60%风速0.2 m/s2、室外空气的空调设计参数（我国主要城市的室外空气气象参数见相关手册）l 主要从两个方面影响系统的设计容量：l 、由于室内外存在温差通过建筑围护结构的传热量l 、空调系统采用的新鲜空气量在状态不同于室内空气状态时，需要花一定的能量将其处理到室内空气状态。几个术语冬季空调室外空气计算温度：采用历年平均不保证1天的日平均温度；冬季空调室外空

2、气计算相对湿度：采用累年最冷月平均相对湿度夏季空调室外空气计算干球温度：采用历年平均不保证50小时的干球温度夏季空调室外空气计算湿球温度：采用历年平均不保证50小时的湿球温度夏季空调室外空气计算日平均温度：采用历年平均不保证5天的日平均温度1.2 空调房间的冷负荷l 空调房间的冷负荷包括：l 建筑围护结构传入室内热量（太阳辐射进入的热和室内外空气温差经围护结构传入的热量）形成的冷负荷；l 人体散热形成的冷负荷；l 灯光照明散热形成的冷负荷；l 设备散热形成的冷负荷；l 食物散热形成的冷负荷；l 空气渗透带入室内的冷负荷。l 以上冷负荷的计算可参见1.3空调房间的湿负荷l 空调房间内的散湿量有人

3、体散湿、敞开水面蒸发散湿等。l 人体散湿量W=0.001nng kg/h 式中g_成年男子的小时散湿量g/hn-室内总人数，n-群集系数l 敞开水表面散湿量W= F kg/h式中-单位水面蒸发量1.4、建筑物空调冷、热负荷的估算（待完善）1.5典型城市住宅冷热指标（待完善）二、中央空调系统选择1、空调系统的分类空调系统一般可按负担室内热湿负荷所用的介质分为全空气系统、全水系统、空气-水系统和制冷剂系统。按空气处理设备的集中程度可分为集中式空调系统、半集中式空调系统和分散式空调系统。按热量移动（传递）的原理来分可分为对流方式空调和辐射方式空调，按被处理空气的来源来分可分为封闭式系统、直流式系统和

4、混合式系统。它们之间的主要关系见表2.1，表2.1分类空调系统系统特征系统应用按空气处理设备的设置情况分类中央空调系统集中系统集中进行空气的处理、运送和分配单风管系统双风管系统变风量系统半集中系统有集中的中央空调器，并在各个空调房间内还分别有处理空气的“末端装置”末端再热式系统风机盘管机组系统诱导器系统全分散系统每个房间的空气处理分别由各自的整体式空调器承担单元式空调系统窗式空调系统分体式空调器系统半导体空调器系统按负担室内空调负荷所用的介质来分类全空气系统全部由处理过的空气和水共同负担室内空调负荷一次回风系统一、二次回风式系统空气水系统由处理过的空气和水共同负担室内空调负荷再热系统和诱导器系

5、统并用全新风系统和风机盘管系统并用全水系统全部由水负担室内空调负荷，一般不单独使用风机盘管系统冷剂系统制冷系统蒸发器直接放室内吸收余热余湿单元式空调器系统窗式空调器系统分体式空调器系统按集中系统处理的空气来源分类封闭式系统全部为再循环空气，无新风再循环空气系统直流式系统全部用新风，不使用回风全新风系统混合式系统部分新风，部分回风一次回风系统一、二次回风系统按风管中空气流速分类低速系统考虑节能与消声要求的矩形风管系统，风管截面较大民用建筑主风管风速低于10m/s工业建筑主风管风速低于15 m/s高速系统考虑缩小管径的圆形风管系统，耗能多，噪声大民用建筑主风管风速高于12 m/s工业建筑主风管风速

6、高于15 m/s2、常用空调系统的比较和适用性l 分别以定风量全空气系统、风机盘管（加新风系统）和单元式空调，作为集中式空调、半集中式空调和分散式空调为代表比较其特征和适用性见表2.2表2.2集中式半集中式风道、设备与布置风管系统1、空调送回风管系统复杂，布置困难2、支风管和风口较多时不易均衡调节风量3、风道要求保温，影响造价1、放室内时，不接送、回风管2、当和新风系统联合使用时，新风管较小设备布置与机房1、主机与空气处理设备可集中布置在机房2、机房面积较大，层高较高3、有时可以布置在屋顶上或安设在吊顶内1、只需要新风空调机房，机房面积小2、风机盘管可以安设在空调房间内3、分散布置，敷设各种管

7、线较麻烦风管互相串通空调房间之间有风管连通，使各房间互相污染。当发生火灾时会通过风管迅速蔓延各空调房间之间不会互相污染空调控制品质温湿度控制可以严格地控制室内温度和室内相对湿度对室内温湿度要求较严时，难于满足空气过滤与净化可以采用初效、中效和高效过滤器，满足室内空气清洁度的不同要求。采用喷水室时，水与空气直接接触，易受污染，须常换水过滤性能差，室内清洁度要求较高时难于满足空气分布可以进行理想的气流分布气流分布受一定的制约安装与维护安装设备与风管的安装工作量大，周期长风机盘管吊装及水管安装的工作量大。消声与隔振可以有效地采取消声和隔振措施必须采用低噪声风机，才能保证室内要求维护运行空调与制冷设备

8、集中安设在机房，便于管理和维修布置分散，维护管理不方便。水系统复杂，易漏水经济性节能与经济性1、可以根据室外气象参数的变化和室内负荷变化实现全年多工况节能运行调节，充分利用室外新风，减少与避免冷热抵消。2、对于热湿负荷变化不一致或室内参数不同的多房间，不经济3、部分房间停止工作不需空调时，整个空调系统仍须运行，不经济1、灵活性大，节能效果好，可根据各室负荷情况自行调节2、盘管冬夏兼用，内壁容易结垢，降低传热效率3、较难实现全年多工况节能运行调节造价除主机外，空气处理器和风管造价均较高除主机外，风机盘管、电磁三通阀及水管的安装保温造价较高适用性1、建筑空间大，可布置风道2、室内温湿度、洁净度控制

9、要求严格的生产车间3、空调容量很大的大空间公共建筑，如商场、影剧院1、室内温湿度控制要求一般的场合2、多层或高层建筑而层高较低的场合，如旅馆和一般标准的办公楼3、家用中央空调系统比较（待完善）4、家用中央空调的适用范围和使用特点（待完善）三、设备的选择8大系列，700多个品种1、中央空调用冷（热）水机组的分类制冷循环类别机组类别单机制冷(热)量范围（KW）冷（热）媒水温度（）采用能源形式制冷剂应用压缩式蒸气制冷循环活塞式开启式冷水机组1144567电力R22中央空调水冷半封闭冷水机组116930风冷半封闭冷水机组48610中央空调、空调柜机风冷半封闭冷（热）水机组53524（冷）58584（热

10、）45中央空调、采暖水冷全封闭冷水机组101007空调柜机风冷全封闭冷（热）水机组16302（冷）中央空调、采暖、空调柜机20358（热）45船用冷水机组1512907中央空调螺杆式水冷开启式（半封闭）冷水机组1152200风冷式半封闭冷水机组230693风冷半封闭冷（热）水机组112693（冷）132808（热）45涡旋式水冷冷水机组561697空调柜机风冷冷水机组53162模块化水冷冷水机组130（单元模块）中央空调、空调柜机风冷冷水机组110（单元模块）风冷冷（热）水机组30966（冷）321028（热）45中央采暖、空调柜机离心式R22冷水机组105521007R22中央空调R123冷

11、水机组7034222R123R134a冷水机组14074503R134a2、选型原则1）主机选择l A、一般以夏季冷负荷为选型依据，并以冬季热负荷为校核依据。l B、要考虑同期使用系数，对于住宅，客厅和卧室非同时开启，同期使用系数可取0.50.7，对于一个全部房间同时开启或同时关闭的房间来说，同期使用系数接近1。lC、要考虑空调系统的形式lD、要考虑当地的能源、水源状况及气象条件lE、要考虑用户的要求lF、要考虑现场的安装情况lG、要考虑初投资和运行费用lH、要考虑机组的可靠性、适用范围和使用条件2）末端设备的选择l A、根据空调房间计算冷负荷及风量确定末端设备l B、对于住宅、办公等以维护结

12、构为主的房间，应考虑间歇负荷附加，其系数一般取1.11.2。此外住宅还应考虑邻室无空调时温差传热所引起的负荷l C、考虑装修的要求lD、选风机盘管时，一般按风机盘管的中档风速时的供冷量来选型号，也可按高档的供冷量的80%85%来选择。lE、选风机盘管时，还应校核冬季负荷。lF、选风柜或组合式空调箱时，应根据空气的处理过程的计算结果（风量和冷量）进行选型。四、风系统设计1、全压、动压、静压、余压l 1）全压：又称风机的压头，指单位体积气体通过风机所获得的能量增量。单位为Pa,或mmH2O。l 2）动压：指单位体积气体通过风机所获得的速度增加而导致能量增量。其计算公式：l3）静压：静压=全压-动压

13、注意：风机静压不是风机出口的静压，也不是风机出口与进口静压差。l4）机外余压：指空调设备出风口外的剩余压头。实质是扣除空调设备的压头损失后的余压。l5）风管的阻力靠静压来克服。2、风管内风速的确定l 风管设计主要包括风管尺寸的确定及风管阻力损失的计算，而风速的确定与两者均有关，因此，首先应确定风速。风速的确定与初投资、系统运行费用和气流噪声有关，风速可参照下表：风速选用表待完善3、风管尺寸的选择l 1）风道截面积的确定当空调房间送风量为已知时，确定送风管道截面尺寸的方法有两种：假定风速法和比阻法，假定速度法比较常用，现介绍之。首先应已知空调送风量（参照前述的方法），然后根据建筑物的空调送风系统

14、查出风速值（假定风道中的风速，再通过下式计算出风道面积。最后确定风道的管径（圆管直径或矩形管道的边长）。风道截面积计算公式F=L/（v3600） m2 (6-2)式中L-风量m3/hl例如：某空调系统送风量L=7200m3/h，空调噪声值要求60dB，现安装一主风管，试确定其风管尺寸。假定风速，查风速表可知，空调系统主风道风速推荐值为69m/s，现取8m/s。风道面积可计算求 F=L/(v3600)=7200/(83600)=0.25 m2若采用圆形风管，其直径可由下式计算出中圆周率=3.14 F风管面积 m2 D=0.56m=560 mm若采用方形风管，其边长应为4、常用风管尺寸及厚度序号标

15、准风管规格ab（mm）法兰用料风管壁厚螺栓规格螺栓数量螺孔直径铆钉规格铆钉孔径铆钉数量1120120L254=0.5M620167.55145.382160120L254=0.5M620167.55145.383160160L254=0.5M620167.55145.384200120L254=0.5M620167.55145.385200160L254=0.5M620167.55145.386200200L254=0.5M620167.55145.387250120L254=0.5M620167.55145.388250160L254=0.5M620167.55145.389250200L2

16、54=0.5M620167.55145.3810250250L254=0.5M620167.55145.3811320160L254=0.5M620167.55145.31012320200L254=0.5M620167.55145.31013320250L254=0.5M620167.55145.31014320320L254=0.5M620167.55145.31215400200L254=0.5M620167.55145.31016400250L254=0.5M620167.55145.31017400320L254=0.5M620167.55145.31218400400L254=0.

17、5M620167.55145.31219500200L254=0.5M620167.55145.31220500250L254=0.5M620167.55145.31221500320L254=0.5M620167.55145.31422500400L254=0.5M620167.55145.31623500500L254=0.5M620167.55145.31624630250L304=0.5M825169.55145.31625630320L304=0.5M825169.55145.31626630400L304=0.5M825169.55145.31627630500L304=0.5M8

18、25189.55145.31828630630L304=0.5M825189.55145.31829800320L304=1.0M825189.55145.31830800400L304=1.0M825189.55145.31831800500L304=1.0M825209.55145.32032800630L304=1.0M825229.55145.32233800800L304=1.0M825249.55145.324341000320L404=1.0M825209.55145.320351000400L404=1.0M825209.55145.320361000500L404=1.0M8

19、25229.55145.322371000630L404=1.0M825249.55145.324381000800L404=1.0M825269.55145.3263910001000L404=1.0M825289.55145.328401250400L404=1.0M825269.55145.326411250500L404=1.0M825269.55145.326421250630L404=1.0M825289.55145.328431250800L404=1.0M825289.55145.3284412501000L404=1.0M825309.55145.330451600500L4

20、04=1.2M825309.55145.330461600630L404=1.2M825329.55145.332471600800L404=1.2M825349.55145.3344816001000L404=1.2M825369.55145.3364916001250L404=1.2M825389.55145.338502000800L505=1.2M10304011.56166.1405120001000L505=1.2M10304411.56166.1445220001250L505=1.2M10304811.56166.1485、风管的阻力计算（待完善）6、保温l 空调风管和设备在下

21、列情况下需保温：(1)不保温，冷、热损耗大，且不经济时；（2）由于冷、热损耗大，使管内介质温度达不到要求时；(3)当管道通过室内空气参数要求严格控制的房间，而且由于管道散出的冷、热量使室内参数不易达到规定值时；(4)管道冷表面可能结露时。l保温厚度：一般空调房防凝露厚度： PEF板：1015mm玻璃棉：25mm一般非空调房厚度： PEF板：2530mm玻璃棉：5060mm6、风口、阀门五、水系统1、空调水系统的设计原则l 空调水系统设计应坚持的设计原则是：l 力求水力平衡；l 防止大流量小温差；l 水输送系数要符合规范要求；l 变流量系统宜采用变频调节；l 要处理好水系统的膨胀与排气；l 要解

22、决好水处理与水过滤；l 要注意管网的保冷与保暖效果。、水系统设计应力求各环路的水力平衡l a、技术要求l 空调供冷、供暖水系统的设计，应符合各个环路之间的水力平衡要求。对压差相差悬殊的高阻力环路，应设置二次循环泵。各环路应设置平衡阀或分流三通等平衡装置。如管道竖井面积允许时，应尽量采用管道竖向同程式。（2）防止大流量小温差l a、造成大流量小温差的原因l 设计水流量一般是根据最大的设计冷负荷（或热负荷）再按5（或10）供回水温差确定的，而实际上出现最大设计冷负荷（或热负荷）的时间，即按满负荷运行的时间仅很短的时间，绝大部分时间是在部分负荷下运行。l 水泵扬程一般是根据最远环路、最大阻力，再乘以

23、一定的安全系数后确定的，然后结合上述的设计流量，查找与其一致的水泵铭牌参数而确定水泵型号，而不是根据水泵特性曲线确定水泵型号。因此，在实际水泵运行中，水泵实际工作点是在铭牌工作点的右下侧，故实际水流量要比设计水流量大20%-50%。l在较大的水系统设计中，设计计算时常常没有对每个环路进行水力平衡校核，对于压差相差悬殊的环路，多数也不设置平衡阀等平衡装置，施工安装完毕之后又不进行任何调试，环路之间的阻力不平衡所引起的水力工况、热力工况失调象现只好靠大流量来掩盖。lla、避免大流量小温差的方法l考虑到设计时难以做到各环路之间的严格水力平衡，以及施工安装过程中存在的种种不确定因素，在各环路中应设置平

24、衡阀等平衡装置，以确保在实际运行中，各环路之间达到较好的水力平衡。l当遇到某个或几个支环路比其它环路压差相差悬殊（如阻力差100kPa以上），就应在这些环路增设二次循环泵。、水系统的膨胀、补水、排水与排气l a、水系统的膨胀封闭空调冷冻水系统，应在高于回水管路最高点1-2m处设膨胀水箱。膨胀水箱一般可选标准水箱(T905(一），其容积范围为0.2-4.0m3.膨胀水箱设有膨胀管、补水管、溢水管和泄水管，并应设有水位控制仪表或浮球阀。la、水系统的补水与排水l水系统的注水与补水均应通过膨胀水箱来实现。因此，应将膨胀管单独与制冷站中的回水总管（或集水器）相接，这样在系统安装调试时的新注水或在平时运

25、转中的补充水，均可通过膨胀水箱注水。使整个水系统的注水从位置较低的回水总管（或集水器）由低向高进行，从而将管路系统中的空气由下往上通过排气阀和膨胀水箱排除。许多工程安装为图省工省料，将膨胀水箱的膨胀管就近与较高处的回水管相接，致使系统中的空气难以排除而招致供水压力长时间不稳定。l水系统的排水阀应设在系统的最低点（集水器或制冷机水管路最低点），以便检修时能将管路系统中的水全部排除。la、水系统的排气l安装在每层建筑物的风机盘管、新风机组回水管路末端最高点，均应装设自动排气阀。如支环路较长而使管路转弯较多时，或某些水管为躲避消防管、新风管和装设在吊顶内的较大断面电缆等而有上下转弯时，均应在转弯的最

26、高点设置自动排气阀。旅馆水系统常见弊并之一就是水中带气，而气又难以排除，究其原因就是自动排气阀设置过少或设置不当所造成。、水系统的水处理与水过滤l 民用建筑空调水系统的水质处理，尚未引起一些设计人员的重视。长时间循环使用的冷冻水和冷却水往往由于重碳酸盐、细菌和藻类杂物等因素，使冷水机组中的蒸发器和冷凝器等热交换设备结垢或腐蚀,从而增大设备热阻、降低制冷量和机组寿命。水处理：效果较好的有药物水处理法和电子水处理法。药物水处理多用于冷却水系统的水质处理，有通用型、缓蚀型和阻垢型。而电子水处理不但适用于冷却水系统，而且也可用于冷冻水（冷媒水）系统的水质处理，不同规格的电子水处理仪可安装在管径为DN1

27、2-DN300的管路上，水处理效果非常明显，目前在一些工程上已广泛应用。水过滤：在水系统中设置水过滤器滤除循环水中的粉尘纤维、砂石砖块、植物性啐屑等极为重要。常用的过滤装置有金属网、尼龙网状过滤器，Y型管道式过滤器等。在水系统运转期间过滤器要定期清结，以保证水路畅通无阻。、管网的保冷与保温l制冷空调管网往往由于保冷（保温）材质和厚度设计或施工不当，而造成冷（热）量损失，并在夏季可能产生大量冷凝水而影响环境。lA、空调供冷水管的经济保冷厚度l冷水管道的经济保冷厚度按国标GB50189-93的规定，不应小于下表所列数据。保温层厚度选用参考表冷水管（或热水管）的公称直径Dgmm32405580150

28、200300300保温层厚度mm聚苯乙烯（自熄型）404545505560606570玻璃棉35404550502、水系统热稳定性问题（待完善）3、冷凝水系统设计（待完善）4、水泵的选择l 选择水泵所依据的流量L和压头(或扬程)P如下确定：式中Lmax设计的最大流量，m3/h 1.1或1.2附加系数，当水泵单台工作时取1.1；两台并联工作时取1.2。式中Hmax管网最不利环路总阻力计算值，kPa；1.1或1.2附加系数，当水泵单台工作时取1.1；两台并联工作时取1.2。l一般对于供暖：管路阻力为80200Pa/m,总管路阻力为60kPa,考虑到末端装置、阀门、除污器、换热器等局部阻力，其总阻力

29、约为19030kPa。l一般对于空调：对最远环路全长及为60200m,一般按200500Pa/m的比摩阻确定六、噪声控制的措施1、空调系统噪声降低应采取以下几种措施l （1）主要考虑降低产生噪声的声源，选用空调设备时应选用振动小，噪声低的产品，如低噪声压缩机、电机、风机、水泵、空调机、风机盘管等。l 当空调系统中的风量一定时，选用风机压头安全系数不宜过大，必要时选用送风机和回风机共同负担系统的总阻力。l （2）在设计空调风道系统时风道应尽量减少阻力，管道的局部阻力不可过大，尽量减少变阻管、弯头、三道、风阀等的个数。每个送风系统的总风量和阻力不宜过大，必要时把大风量系统分成几个小风量系统。l（3）尽量减小送风温差以减少送风量，风量减少了，风机也可能相应减小号数，噪声降低。l（4）风道内风速应尽量在合理的范围内减少，风速降低，噪声会减弱。l（5）在制冷空调设备上加设防振措施，以减小噪声。l（6）在风管内或弯头处加设消声设施，如消声器、消声弯头等。l（7）在机房或空调机内增加消声材料、吸收噪声。l（8）根据风道内的风量以及流速来确定消声器的有效流通截面积。（通过室内消声器的风速不宜大于5m/s，通过消声弯头的风速不宜大于8m/s，通过其他类型的消声器风速不宜大于10m/s）。