空调工程设计

一一、、空空调调负负荷荷估估算算11..11室室内内、、外外空空气气的的空空调调设设计计参参数数室室内内空空气气的的空空调调设设计计参参数数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24∽28℃相对湿度40%∽65%风速≯0.3m/s冬季：温度18∽22℃相对湿度40%∽60%风速≯0.2m/s22、、室室外外空空气气的的空空调调设设计计参参数数（我国主要城市的室外空气气象参数见相关手册）主要从两个方面影响系统的设计容量：①、由于室内外存在温差通过建筑围护结构的传热量②、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。几几个个术术语语⑴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；⑵冬季空调室外空气计算相对湿度：采用累年最冷月平均相对湿度⑶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⑷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⑸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11..22空空调调房房间间的的冷冷负负荷荷空调房间的冷负荷包括：①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；②人体散热形成的冷负荷；③灯光照明散热形成的冷负荷；④设备散热形成的冷负荷；⑤食物散热形成的冷负荷；⑥空气渗透带入室内的冷负荷。以上冷负荷的计算可参见实用供热空调设计手册11..33空空调调房房间间的的湿湿负负荷荷空调房间内的散湿量有人体散湿、敞开水面蒸发散湿等。①人体散湿量W=0.001nn’gkg/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②敞开水表面散湿量W=ωFkg/h式中ω-单位水面蒸发量11..44、、建建筑筑物物空空调调冷冷、、热热负负荷荷的的估估算算（（待待完完善善））11..55典典型型城城市市住住宅宅冷冷热热指指标标（（待待完完善善））二二、、中中央央空空调调系系统统选选择择11、、空空调调系系统统的的分分类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15m/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12m/s工业建筑主风管风速高于15m/s22、、常常用用空空调调系系统统的的比比较较和和适适用用性性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33、、家家用用中中央央空空调调系系统统比比较较（（待待完完善善））44、、家家用用中中央央空空调调的的适适用用范范围围和和使使用用特特点点（（待待完完善善））三三、、设设备备的的选选择择88大大系系列列，，770000多多个个品品种种11、、中中央央空空调调用用冷冷（（热热））水水机机组组的的分分类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114~4567电力R22中央空调水冷半封闭冷水机组116~930风冷半封闭冷水机组48~610中央空调、空调柜机风冷半封闭冷（热）水机组53~524（冷）58~584（热）45中央空调、采暖水冷全封闭冷水机组10~1007空调柜机风冷全封闭冷（热）水机组16~302（冷）中央空调、采暖、空调柜机20~358（热）45船用冷水机组151~2907中央空调螺杆式水冷开启式（半封闭）冷水机组115~2200风冷式半封闭冷水机组230~693风冷半封闭冷（热）水机组112~693（冷）132~808（热）45涡旋式水冷冷水机组56~1697空调柜机风冷冷水机组53~162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30~966（冷）32~1028（热）45中央采暖、空调柜机离心式R22冷水机组1055~21007R22中央空调R123冷水机组703~4222R123R134a冷水机组1407~4503R134a22、、选选型型原原则则1）主机选择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。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0.5~0.7，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。C、要考虑空调系统的形式D、要考虑当地的能源、水源状况及气象条件E、要考虑用户的要求F、要考虑现场的安装情况G、要考虑初投资和运行费用H、要考虑机组的可靠性、适用范围和使用条件22））末末端端设设备备的的选选择择A、根据空调房间计算冷负荷及风量确定末端设备B、对于住宅、办公等以维护结构为主的房间，应考虑间歇负荷附加，其系数一般取1.1~1.2。此外住宅还应考虑邻室无空调时温差传热所引起的负荷C、考虑装修的要求D、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。E、选风机盘管时，还应校核冬季负荷。F、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。四四、、风风系系统统设设计计11、、全全压压、、动动压压、、静静压压、、余余压压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。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：22vHρ3.12H或3）静压：静压=全压-动压注意：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。4）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。5）风管的阻力靠静压来克服。22、、风风管管内内风风速速的的确确定定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：风风速速选选用用表表待待完完善善33、、风风管管尺尺寸寸的的选选择择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/（v×3600）m2(6-2)式中L--风量m3/h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6~9m/s，现取8m/s。风道面积可计算求F=L/(v×3600)=7200/(8×3600)=0.25m2若采用圆形风管，其直径可由下式计算出式中π——圆周率π=3.14F——风管面积m2D=0.56m=560mm若采用方形风管，其边长应为)(4mFdmmFA50025.044、、常常用用风风管管尺尺寸寸及及厚厚度度序号标准风管规格a×b（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1120×120L25×4δ=0.5M6×2016Φ7.5Φ5×14Φ5.382160×120L25×4δ=0.5M6×2016Φ7.5Φ5×14Φ5.383160×160L25×4δ=0.5M6×2016Φ7.5Φ5×14Φ5.384200×120L25×4δ=0.5M6×2016Φ7.5Φ5×14Φ5.385200×160L25×4δ=0.5M6×2016Φ7.5Φ5×14Φ5.386200×200L25×4δ=0.5M6×2016Φ7.5Φ5×14Φ5.387250×120L25×4δ=0.5M6×2016Φ7.5Φ5×14Φ5.388250×160L25×4δ=0.5M6×2016Φ7.5Φ5×14Φ5.389250×200L25×4δ=0.5M6×2016Φ7.5Φ5×14Φ5.3810250×250L25×4δ=0.5M6×2016Φ7.5Φ5×1