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中央空调系统设计方法

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浏览: - 发布日期:2021-01-07 19:57:45【

常用设计规范:

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年版

《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

设计参数:

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:

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:

严寒和寒冷地区主要房间应采用18℃~24 ℃;

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:

中央空调系统设计方法(图1)


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。

中央空调系统设计方法(图2)


噪声等级:昼间55dB,夜间45dB。

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。

中央空调系统设计方法(图3)


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。居住建筑换气次数宜符合表3.0.6-2规定。

中央空调系统设计方法(图4)


负荷计算:

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,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:

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:

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:

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:

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:

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:

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:

中央空调系统设计方法(图5)


中央空调系统设计方法(图6)


系统类型:

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、以及空调系统控制方式。

空调系统的选择原则:

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:

CAV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。

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:

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-水系统:

风机+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: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+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。

中央空调系统设计方法(图7)


空气-制冷剂系统(变频多联机):

风机+冷剂盘管(供冷时为蒸发器/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。

中央空调系统设计方法(图8)


设备:根据计算的冷负荷和新风负荷选择相应的设备。

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

中央空调系统设计方法(图9)


制冷主机名称及其功能:

中央空调系统设计方法(图10)


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。

组合式空调机组:

中央空调系统设计方法(图11)


辐射换热器:

中央空调系统设计方法(图12)


中央空调系统设计方法(图13)


风机盘管:

风机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。

中央空调系统设计方法(图14)


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。

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: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。

风机盘管水系统:

中央空调系统设计方法(图15)


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。

制冷机房:

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。

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。

末端系统设计:

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:

中央空调系统设计方法(图16)


中央空调系统设计方法(图17)


中央空调系统设计方法(图18)


中央空调系统设计方法(图19)


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;

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。

中央空调系统设计方法(图20)


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:

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。

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:

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。

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:

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%>E≥20%):初阻力≤ 50Pa,终阻力≤100Pa;

2)中效过滤器(粒径≥1.0um,效率:20%>E≥20%):初阻力≤80Pa,终阻力≤160Pa;

3)应按终阻力计算过滤器阻力。

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:

空间气流分布形式:上送下回;上送上回;下送上回;中送风。

中央空调系统设计方法(图21)


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,郭鹏学暖通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.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。

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10°~20°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。

中央空调系统设计方法(图22)


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。

中央空调系统设计方法(图23)


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。

中央空调系统设计方法(图24)


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:

中央空调系统设计方法(图25)


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充密实。

7.当通风、空调、制冷装置以及水泵等设备的振动靠自然衰减不能达标时,应设置隔振器或采取其他隔振措施。

8.对不带有隔振装置的设备,当其转速小于或等于1500r/min时,宜选用弹簧隔振器;转速大于1500r/min时,根据环境需求和设备振动的大小,亦可选用橡胶等弹性材料的隔振垫块或橡胶隔振器。

9.冷(热)水机组、空调机组、通风机以及水泵等设备的进口、出口宜采用软管连接。水泵出口设止回阀时,宜选用消锤式止回阀。

绝热:

具有下列情形之一的设备、管道(包括管件、阅门等)应进行保温:

1.设备与管道的外表面温度高于50℃时(不包括室内供暖管道)

2.热介质必须保证一定状态或参数时

3.不保温时,热损耗量大,且不经济时

4.安装或敷设在有冻结危险场所时

5.不保温时,散发的热量会对房间温、湿度参数产生不利影响或不安全因素。

设备与管道绝热材料的选择应符合下列规定:

1.绝热材料及其制品的主要性能应符合现行国家标准《设备及管道绝热设计导则》GB/T 8175 的有关规定;

2.设备与管道的绝热材料燃烧性能应满足现行有关防火规范的要求;

3.保温材料的允许使用温度应高于正常操作时的介质最高温度;

4.保冷材料的最低安全最低温度;

5.保温材料应选择热导率小、密度小、造价低、易于施工的材料和制品;

6.保冷材料应选择热导率小、吸湿率低、吸水率小、密度小、耐低温性能好、易于施工、造价低、综合经济效益高的材料;优先选用闭孔型材料和对异形部位保冷简便的材料;

7.经综合经济比较合适时,可以选用复合绝热材料。

防腐:

1.设备、管道及其配套的部、配件的材料应根据接触介质的性质、浓度和使用环境等条件,结合材料的耐腐蚀特性、使用部位的重要性及经济性等因素确定。

2.除有色金属、不锈钢管、不锈钢板、镀钵钢管、镀辞钢板和铝板外,金属设备与管道的外表面防腐,宜采用涂漆。涂层类别应能耐受环境大气的腐蚀。

3.涂层的底漆与面漆应配套使用。外有绝热层的管道应涂底漆。

4.涂漆前管道外表面的处理应符合涂层产品的相应要求。当有特殊要求时,应在设计文件中规定。


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