潘云钢-暖通空调系统的设计与运行

暖通空调系统的设计与运行实践中国建筑设计研究院潘云钢2014.7重庆暖通空调系统的设计与运行实践◆建筑与暖通◆集中空调水系统设计◆多联机的应用◆对运行结果的反思◆空调系统使用说明书◆建筑设计与暖通空调◆集中空调水系统设计◆多联机的应用◆对运行结果的反思◆空调系统使用说明书暖通空调系统的设计与运行实践建筑设计与暖通空调暖通空调系统在建筑中的作用建筑——长相、气质与功能综合结构——骨骼系统给排水——消化系统电气——神经系统暖通——血液循环系统建筑设计与暖通空调建筑多样化因素分析工业建筑面积与规模民用建筑商业建筑——商场、餐饮、酒店，等使用功能大、中、小办公建筑——政府办公、开发商文化建筑——博物馆、教学楼，等居住建筑——住宅体育建筑——体育场馆交通建筑——铁、公、机其他建筑使用方式使用时间——全年？节假日？昼夜？运行管理——委托？自管？人员水平？成本核算——初投资控制？全生命周期控制？绝大部分建筑设计产品都是定制式产品，因此针对性是最重要的考虑！建筑设计与暖通空调供热热交换站锅炉房热水管网蒸汽管网散热器、热风辐射供暖++供冷冷冻站空调室外机冷水管网制冷剂管网++空调机组室内机冷、热源（心脏）输配系统（动脉）++末端系统（静脉与表皮）整体构成复合能源系统多种能源形式的组合（包括热泵、太阳能、蓄冷蓄热以及上述能源站房）多种管网形式（采暖供热、空调供冷冷媒管、蒸汽管、乙二醇管道等）多种末端形式（空调机、风机盘管、送回风口、辐射供热与供冷等）++热力环节水力环节热力环节暖通空调系统的组成建筑设计与暖通空调暖通空调系统设计的任务冷、热源输配系统++末端系统整体构成合理选择冷热源合理输送冷热源合理使用冷热源任务考虑重点能源政策能源现状技术可行性措施有效性建筑特点用户需求$=用足政策+精通技术+满足市场建筑设计与暖通空调暖通空调系统设计的构成（集中空调系统）冷、热源输配系统++末端系统整体构成冷水机组热泵锅炉热交换器水泵空调机组可再生能源风机盘管散热器风口地暖管建筑设计与暖通空调暖通空调系统设计的构成简图（分散空调系统）冷、热源输配系统++末端系统整体构成建筑设计与暖通空调暖通空调系统原理图（集中空调系统）风机盘管HVF-05冷水机组冷冻水泵冷却塔冷却水泵2层办公3层办公4层办公前庭1层食堂1层档案室1层机房排风新风回风送风送风HVF-05HVF-05HVF-04热泵式溶液调湿新风机组HVF-10HVF-08回风地板辐射新风回风送风热泵式溶液空气处理机组HVA-06HVF-05HVF-05排风建筑设计与暖通空调空调采暖系统原理图（复合冷热源方式）太阳能冷却塔换热器末端系统（室内空调、供暖——风机盘管、散热器等）吸附式冷水机组地源热泵建筑设计与暖通空调●暖通空调设计对建筑专业的要求——冷、热源机房1、机房面积（占总建筑面积的百分比——含水泵布置）*采用离心机组：0.8%~1.2%（适用于5万m2以上的大型工程）*采用螺杆机组：1%~1.4%（适用于2~5万m2以上的大型工程）*采用吸收机组：1.5~2%（吸收机组尺寸和管道本身较大）*锅炉房：0.3%~0.5%（总建筑面积越大、比例越小）*热交换站：0.13%~0.2%2、机房位置及净高要求*位置：由于设备本身较重，且存在一定的噪声，冷冻机房宜设置于最底层*净高：4~5m——其中：管线（风管、水管、电缆桥架等）所占高度大约1.5~2.0m，人员通行与检修空间2~2.5m（考虑支吊架高度）*热交换站的净高要求：3~3.5m（板式换热器）、3.5~4m（列管式换热器）*燃气锅炉房：只能设置于地下一层及以上，且周围相邻房间不能为人员经常活动的房间（如办公、餐饮、娱乐等）——安全要求*变电室应尽量靠近冷冻机房——冷冻机房用电量最大，减少供电半径3、冷、热源机房设施*排水沟设置——机房地面清洗、系统排水、设备检修等需要*隔声处理——吸声墙面、隔音门等建筑设计与暖通空调●暖通空调设计对建筑专业的要求——冷、热源机房4、设备就位要求对于冷水机组、锅炉（包括柴油发电机组）等大型设备，应预留从室外进入机房层的吊装孔（施工完成后盖板封盖）。不宜采用汽车坡道等方式运输——荷载、净高及运输方式不能满足要求5、风冷机组的室外机位置*确保室外机的散热良好！*防止噪声对周围环境的影响室内室外室外机室内室外排风百叶进风百叶建筑设计与暖通空调●暖通空调设计对建筑专业的要求——冷、热源设备6、冷却塔*设置高度要求：（1）当冷却塔与冷冻机房平面距离很近时，冷却塔基础应比冷冻机房地面高出2~3m；（2）当冷却塔与冷冻机房平面距离很远时，冷却塔基础与冷冻机房地面的高差，需要计算确定。*设置位置要求（1）周围不能有遮挡，否则散热效果差（与室外机类似）（2）防止噪声对周围环境的影响建筑设计与暖通空调●暖通空调设计对建筑专业的要求——管道设置1、管道井、竖风道及尺寸*管道井尺寸重点考虑的是管道的安装要求：风管——法兰连接；水管——焊接承重墙风管边长大于800mm时，此尺寸不小于500mm风管边长小于800mm时，此尺寸可为200mm风管（法兰连接）非承重墙建筑设计与暖通空调●暖通空调设计对建筑专业的要求——管道设置2、管道井、竖风道及尺寸*管道井尺寸重点考虑的是管道的安装要求：风管——法兰连接；水管——焊接承重墙风管之间的间距不小于500mm风管（法兰连接）非承重墙焊接水管之间的间距不小于150mm建筑设计与暖通空调●暖通空调设计对建筑专业的要求——管道设置3、管道井、竖风道及尺寸*竖风道要求——密闭、不漏风当管道井尺寸有限时，一些局部可采用土建风道——适用场所：（1）新风引入风道（北方地区需要做好保温）（2）楼梯间加压风道（3）普通排风系统（非污染物排风）的负压段（4）房间空调回风（需保温）（5）排烟系统负压段（6）前室加压风道——风道材料及制作方式：以钢筋混凝土现浇为最好….（1）、（3）、（4）——可采用砖砌风道（2）——现浇混凝土（5）、（6）——最好现浇混凝土。若砖砌，则应在风道内壁衬钢板密封建筑设计与暖通空调●暖通空调设计对建筑专业的要求——管道设置5、方案的综合考虑*对于一定规模和特定建筑，空调、采暖管道及其机房总是需要的*空调采暖管道系统本身具有设计的灵活性——垂直系统与水平系统*水平系统占用的是吊顶空间——适合于层高较大、面积紧张的建筑*垂直系统占用的是建筑面积——适合于层高较低、面积相对富裕的建筑典型建筑——酒店客房*在建筑方案设计时，如果能够考虑（或与暖通专业协调）好这个问题，将为后面的深化设计创造更好的条件。建筑设计与暖通空调●暖通空调设计对建筑专业的要求——末端设计1、全空气空调系统的空调机房（用于大空间）*面积：每500m2空调面积，大约需要25m2左右的机房*高度：同被空调空间的高度*位置：与被空调空间不在同一层时，需考虑竖向的送、回、排风道*防水：需设置地漏等排水设施，机房地面应做防水处理*防噪声：机房墙内壁做吸声处理，机房门为密闭隔音门*就位：如果设置于核心筒，应考虑最大组件进入所要求的洞口尺寸2、风机盘管+新风系统的新风机组（用于分隔的办公建筑、酒店客房等）*面积：每1000m2空调面积，大约需要15m2的机房*其他要求与1相同3、防火分区与机房*每个防火分区，最好有自身独立的空调机房建筑设计与暖通空调●暖通空调设计对建筑专业的要求——末端设计4、厨房用通风、空调机房*面积：每500m2餐饮面积，大约需要40~50m2左右的机房（包括餐饮区空调系统、厨房送、排风系统*其他要求与1相同5、车库通风机房*面积：每1000m2车库，大约需要15m2的送风和排风机房各一个*位置：在每个防火分区设置，送风与排风机房的位置还需和进风道与排风道的位置协调考虑6、超高层建筑的设备层*位置：与最底层的高度差，不宜大于100m（考虑水系统的工作压力）*吸声处理与保温处理措施建筑设计与暖通空调●暖通空调设计对建筑专业的要求——消防设计1、暖通专业消防设计主要内容*高层建筑加压送风的部位——消防电梯前室、合用前室与防烟楼梯间单独的消防楼梯只需要对楼梯间加压（前室可不设加压送风）*机械排烟设置部位——内走道、无窗房间（地下≥50m2，地上≥100m2）*通风空调系统的防火——防火阀设置2、排烟竖井位置要求*内走道：两个排烟竖井的间距不宜超过60m*无窗房间：根据需要合理设置*大开间办公室：建议每隔一定距离（20~30m）设置一个排烟竖井——目的：为二次分隔后形成的内走道和无窗房间设置排烟提供条件。3、防火卷帘的应用*所有管道都不能从防火卷帘下部通过*在管道密集处，不宜设置防火卷帘*管道穿过防火卷帘时，防火卷帘应采用挂板下挂风管防火卷帘防火阀结构挂板暖通空调系统的设计与运行实践◆建筑设计与暖通空调◆集中空调水系统设计◆多联机的应用◆对运行结果的反思◆空调系统使用说明书空调水系统设计一、冷冻水系统的基本形式二、水系统的分区三、冷却水系统四、平衡阀五、几个问题研讨空调水系统设计一、冷冻水系统的基本形式1、同程与异程（1）系统特点和主要区别——以水流经的管道的物理长度来区分。（2）水力平衡目标：各支路的设计水流阻力相同而不是水流经的管道的物理长度相同。空调水系统设计一、冷冻水系统的基本形式1、同程与异程（3）同程系统的平衡机理——当各末端的水流阻力相差较小时，如果水流经的管道的物理长度相同，则各末端之路的水阻力容易实现自然的平衡。如果末端支路阻力相差悬殊时，同程系统也并不具备水利平衡的优点。采用同程只是手段而不是目的，并非任何时候同程一定最好。（4）水利平衡计算的原则：《暖通规范》——各并联环路的设计水阻力相对差额不大于15%（不分同程与异程）。空调水系统设计一、冷冻水系统的基本形式2、开式与闭式（1）开式系统中的“吸水真空高度”（有的水泵资料中称为“净吸扬程”）●水泵运行安全要求：防止水泵吸入口汽化，必须保证水泵吸入口的水压力大于水的气化压力。●实际运行可靠要求：系统中任何一点不宜出现负压，否则有可能将空气吸入系统之中。●要求吸水池水面的高度应大于水泵吸水管的阻力。在冷却水系统中，一些实际工程由于冷却塔的安装标高不够，出现了水泵吸入口为负压的现象（吸入口软接头向内收缩）。（2）开式系统蓄水箱容量的确定：●确定原则：蓄存所有的系统水容量并附加一定的安全系数；●《规范》规定：按照系统循环水量的5~10%计算；*应取上述两者中的较大值作为最终结果。空调水系统设计一、冷冻水系统的基本形式3、分区两管制●系统原理：系统的机房侧（冷、热源部分）为四管制，各末端设备为两管制，与末端设备的连接管道按照不同的干路（分区）采用两管制；●采用原则：各区域存在明显的冷、热供应要求的分别时间段。空调水系统设计一、冷冻水系统的基本形式4、定流量与变流量系统（1）区分标准——以①用户侧（而不仅仅是末端）的系统水流量是否处于②实时变化的特点来区分。在多台并联水泵的系统中，如果仅仅因为水泵台数变化导致的流量变化，不能称为“变流量系统”。（2）定流量系统●末端采用电动三通阀实时控制水流量的系统；●末端无任何自动控制水流量装置和措施的系统。●定水量系统适合于冷水机组不超过两台的小型空调水系统。冷水机组用户侧水流量判断处用户侧机房侧用户侧冷源侧1.末端恒流量2.用户侧总流量恒定3.水泵速运行1.末端流量变化2.用户侧总流量恒定3.水泵定速运行末端不控末端三通阀1.末端变流量2.用户侧总流量变化3.水泵定速运行4.冷水机组定流量1.末端变流量2.用户侧总流量变化3.水泵变速运行4.冷水机组变流量1.末端变流量2.用户侧总流量变化3.一级泵定速运4.冷水机组定流量1.末端变流量2.用户侧总流量变化3.二级泵变速4.冷水机组定流量一次泵台数控制一次泵变速控制二次泵台数控制二次泵变速控制空调水系统设计空调水系统设计一、冷冻水系统的基本形式4、定流量与变流量系统（3）一次泵变流量系统●系统特点：末端采用两通阀实时控制水流量，使得用户侧的系统水量实时发生变化。●实施要求：（a）末端水量实时控制；（b）保证冷水机组运行的最小安全流量。●实施方式：（a）系统供、回水设置压差旁通