暖通设计教程

目录单元一设计程序单元二设计课题单元三施工图设计单元四技术交底与图纸变更单元一设计程序一.空调工程设计前的准备(一)熟悉国家标准和规范1.通用设计类规范(1)《采暖通风与空气调节制图标准》(CBJll4—88)；(2)《采暖通风与空气调节设计规范》(GBl9—87)；(3)《民用建筑热工设计规范》(GB50176—93)；(4)《建筑设计防火规范》(GBJl6—87)；(5)《高层民用建筑设计防火规范》(GB50045—95)；(6)《民用建筑设计通则》(JGJ37—87)；(7)《民用建筑节能设计标准(采暖居住建筑部分)》(JGJ26—95)。2.施工类规范(1)《通风与空调工程施工及验收规范》(GB50243—97)；(2)《制冷设备安装工程施工及验收规范》(GBJ66—84)；(3)《采暖与卫生工程施工验收规范》(GBJ242—82)。(二)原始资料的准备1．明确该空调建筑物的性质、规模和功能划分，这是确定空调设计参数标准和要求以及恰当选择空调系统和分区的依据，也是选择空调设备级别类型的依据之一。2．了解建筑物所在地的区域特性以及自然条件，弄清该建筑物在总图中的位置、四邻建筑物及其周围管线敷设情况，以便总体考虑对冷冻机房、锅炉房、空调场所的布置。3．了解建筑物内的人员数量、使用时间，、室内照明和各类发热设备的容量、发热特性等，弄清各类功能房间、走廊、厅堂的空调面积和各室的外墙、外窗及屋面的结构材质的热工性能和面积等，作为划分系统的依据，并为计算负荷作准备。4．明确建筑物层数、高度及建筑物的总高度，确定其建筑类别，掌握该建筑物消防设计是属于高层民用建筑，还是一般建筑，以便根据相应的消防规范，进行消防设计。5．了解各层层高、梁高、梁的布置及吊顶形式、高度和剪力墙的位置，为规划设备和管道布置作准备。6．了解防火分区及防烟分区的划分，以及火灾疏散路线，便于防烟排烟系统的设置和防火阀的设置位置。7．明确其他工种如电气、给排水、消防、装修等的要求，便于协调，减少施工中的矛盾。8.了解当地的电力、热力、燃油供应能力和方式等，以便考虑能源的利用问题。9．了解业主对空调的具体要求，考虑其合理性，并提出修改性参考意见。[1]李佐周，吴继红编著：《中央空调工程设计与施工》，北京，高等教育出版社，2019。[2]赵荣义主编：《简明空调设计手册》，北京，中国建筑工业出版社，2019。[3]邢振禧主编：《空气调节技术》，北京，中国商业出版社，2019。[4]中国建筑科学研究院空气调节研究所编：《空调冷负荷计算方法专刊》，内部出版物，1983。[5]中国建筑标准设计研究所：《采暖通风国家标准图集》，内部出版物，1993。[6]王志勇，刘振杰编：《暖通空调设计资料便览》，北京，中国建筑工业出版社，1993。(三)参考书籍和技术手册的准备[7]薛殿华主编：《空气调节》，北京，清华大学出版社，1991。[8)机械工业部冷冻标准化技术委员会编：《制冷空调技术标准应用手册》，北京，机械工业出版社，2019．[9]陆榷庆主编：《实用供热空调设计手册》，北京，中国建筑工业出版社，1993。[10]电子工业部第十设计院主编：《空气调节设计手册》第2版，北京，中国建筑工业出版社，2019。[11]北京市设备安装工程公司等编：《全国通用通风管道计算表》，北京，中国建筑工业出版社，2019。[12]龚崇实，王福祥主编：《通风空调工程安装手册》，北京，中国建筑工业出版社，1989。[13]水电站机电设计手册编写组编：《水电站机电设计手册(采暖通风与空调)》，北京，水利电力出版社，1984。[14]强十渤，程协瑞主编：《安装工程分项施工工艺手册(3)——通风空调工程》北京，中国计划出版社，1994。[15]黄素逸等主编：《采暖空调制冷手册》，北京，机械工业出版社，2019．(一)选择空调系统并合理分区1．空调系统的选择(1)选择空调系统时，应根据建筑物的用途、规模、使用特点、室外气象条件、负荷变化情况和参数要求等因素，通过技术经济比较确定。这样就可在满足使用要求的前提下，尽量做到投资省、系统运行经济和能耗小。(2)对集中式空调系统，要求一般宜采用单风管式的空调系统，当房间负荷变化较大，采用变风量系统能满足要求时，不宜采用定风量再热式系统，不过普通舒适性空调对空调精度无严格的要求，目前仍较多采用无再热的定风量集中式系统。仅作为夏季降温用的系统，不应采用二次回风系统。(3)空调面积较小的房间，或建筑物中仅个别房间有空调要求的情况，宜采用分散式空调系统。对空气调节房间较多，且各房间空调要求不一的建筑物，条件许可时，宜采用四管制或双风道变风量空调系统。面积很大的空调房间，或者室内空气设计状态相同、热湿比和使用时间也大致相同，且不要求单独调节的多个空调房间，通常多采用单风管、低速、一次回风、无再热的定风量集中式空调系统。这种系统现在在我国民用建筑舒适性中央空调中采用最多。二、空调工程设计内容与设计步骤下面对这三种类型的空调系统的特点作简要介绍。(1)集中式系统(2)半集中式系统(3)分散式系统2．空调系统的分区(1)将室内温湿度基数、洁净度和噪声等要求相同或相近的房间划为几个系统。(2)根据空调控制精度，将室内温、湿度允许波动范围相同或相近划分为一个系统。(3)对大型办公楼来说，因此，可将平面分为周边区和内部区。(4)在高层建筑中，根据设备、管道、配件等承压能力，沿建筑物高度方向上划分，可分为低区、中区和高区。(5)按建筑物各房间的用途、功能、性质和使用时间分区。(二)确定室外空气计算参数和室内空气设计参数1．室外计算参数的确定参见《采暖通风与空气调节设计规范》(GBJl9—87)的附录二室外气象参数表2．室内空气参数的确定(1)舒适性空调室内温、湿度标准根据《采暖通风与空气调节设计规范》中规定，舒适性空调室内夏季：温度应采用24℃—28℃相对湿度应采用40%-65%；风速不应大于0.3m/s冬季：温度应采用18℃-22℃；相对湿度应采用40％-60％风速不应大于0.2m/s.《采暖通风与空气调节设计规范》对民用建筑中的一些特殊房间室内设计参数规定标准，可见表1—2所示。(2)工艺性空调室内温、湿度标准(三)空调负荷计算1．冷负荷系数法确定空调房间各项冷负荷(1)围护结构瞬变传热形成冷负荷的计算方法①外墙和屋顶瞬变传热引起的冷负荷在日射和室外气温综合作用下，外墙和屋顶瞬变传热形成的逐时冷负荷可按下式计算：LQl=F·K·(tl,n-tn)W(1-1)式中：F—墙和屋顶的计算面积，m2；K—外墙和屋顶的传热系数，W／(m2·K)，查表1-6可得tn—室内设计温度,℃；tl,n—外墙和屋顶的冷负荷计算温度的逐时值,℃,见表1-7对不同地区和不同情况应按下式修正:t’l,n=(tl,n+td)•Ka•Kρ℃(1-2)式中:tl,n—外墙和屋顶的逐时冷负荷计算温度的逐时植,见表1-7;td—地区修正系数,见表1-8;Ka—不同外表面换热系数修正系数,见表1-9;Kρ—不同外表面的颜色修正系数，见表1-10;各地区的室外表面换热系数，可根据该地的室外平均风速v，按下式计算:aw=3.85v+8.95kcal/(m2•h•℃)(1-3)或aw=4.48v+10.41W/(m2•K)室内的换热系数，一般可取8.7W/(m2•K)②内墙、楼板内内围护结构传热形成的瞬时冷负荷当空调房间的温度与相邻非空调房间的温度大于3℃时，需要考虑由内围护结构的温差传热对空调房间形成的瞬时负荷。这可按如下的稳定传热公式计算：LQ2=F·K·(tls-tn)W（1-4）式中:F——内围护结构传热面积，m2。K——内围护结构的传热系数，w／(m2·K)。tn——夏季空调室内设计温度，℃。tls——相邻非空调房间的平均计算温度，℃，用下式计算：tls=tp+△tls℃式中：tp——夏季空调室外计算日平均温度，℃；△tls——相邻非空调房间的平均计算温度与夏季空调室外计算日平均温度的差值。当邻室散热量很少(如办公室、走廊等)时，△tls取2～3；当邻室散热量23W／m3时，△tls取3；当邻室散热量在23—116W/m3之间时，△tls取5。③外玻璃窗瞬变传热引起的冷负荷在室内外温差作用下，玻璃窗瞬变传热引起的逐时冷负荷，可按下式计算LQ3=F·K·(tl-tn)W（1-5）式中：F——外玻璃窗面积，m2；K——玻璃窗的传热系数，W／(m2·K)，可根据室内、外表面换热系数由表1—11(a)或表1-11(b)查得，表1-11(a)及表1-11(b)中的数值，应根据窗框的结构形式，按表1一12加以修正；tn——室内设计温度，℃；tl——玻璃窗的冷负荷温度逐时值，℃，见表l一13。对不同的地点对表1—13应按下式进行修正：t’l=tl+td℃(1—6)式中：tl——玻璃窗冷负荷温度的逐时值，℃，见表1—13，td——地区修正系数，℃，见表1—14。(2)透过玻璃进入室内的日射得热形成的冷负荷通过玻璃进入室内的日射得热形成的逐时冷负荷地可按下式计算：LQ3=F·Cz·Dj,max·CLQW(1--7)式中：F——窗玻璃的净面积，m2，是窗口面积乘以有效面积系数Ca。Ca由表1-15查得。Cz——窗玻璃的综合遮挡系数，Cz=Cs·Cn，Cn和Cn可分别由表1—16和1-17查得。Dj,max——日射得热因数的最大值，W/m2，由表l-18查得。CLQ——冷负荷系数，由表1一19(a)～表1-19(d)查得。表中是以北纬27.5°划线将全国分成南北两区的。(3)室内热源散热形成的冷负荷①照明散热形成的冷负荷照明散热形成的冷负荷，可按下式计算：白炽灯：LQ5=1000·N·CLQW(1—8)荧光灯：LQ5=1000·n1·n2·N·CLQW(1—9)式中：N——照明灯具所需功率，w；n1——镇流器消耗功率系数，当明装荧光灯的镇流器装在空调房内时，取n=1.2,当暗装荧光灯镇流器装在空调房间内时，取n1=1．O；n2——灯罩隔热系数，当荧光灯罩上部穿有小孔(下部为玻璃板)，可利用自然通风散热于顶棚内时，取n=0.5~0.6，而荧光灯罩无通风孔者，则视顶棚内通风情况，取n2=0.6～0.8；CLQ——照明散热冷负荷系数，根据明装和暗装荧灯灯及白炽灯，按照不同的空调设备运行时间和开灯时间及开灯后的小时数，由表1—20查得。②人体散热形成的冷负荷人体散热引起的冷负荷，可按下式计算：LQ6=qs·n·n’·CLQ+qL·n·n’W(1—lO)式中：CLQ——人体显热散热冷负荷系数(见表l一21)，对于人员密集的场所可取CLQ=1.0，对于室温在全天24小时内不能保持恒定的，也可取人体显热冷负荷系数CLQ=1.0；qs——成年男子显热散热量，W(见表1—22)；n——室内全部人数；qL——成年男子潜热散热量，W(见表l一22)；n’——群集系数(见表1—23)。③设备和用具的散热量引起的冷负荷设备和用具的散热量引起的冷负荷，可按下式计算：LQ7=Q·CLQ+QqW(1一11)式中：Q——设备和用具实际的显热散热量，WCLQ——设备和用具显热散热冷负荷系数，根据有罩和无罩的情况由表1—24(a)和1—24(b)查取；Qq——设备和用具实际的潜热散热量，W常用家用电器的设备功率，运时时间，散热量和散湿量见表1—25。常用家用电器的设备功率，运时时间，散热量和散湿量见表1—25。设备和用具的显热散热量，也可根据其类型按下述公式计算：a)电动设备的显热散热量当工艺设备及电动机装在室内时：Q=n1·n2·n3·N/ηW(1-12)当工艺设备在室内，电动机不在室内时Q=n1·n2·n3·NW(1-13)当工艺设备不在室内，只有电动机在室内时Q=n1·n2·n3·N(1–η)/ηW(1—14)式中：N——电动设备的安装功率，W；η——电机效率，可由表1—26查得；n1——安装系数，即电动机的最大实耗功率与安装功率之比，通常取n1=0.7～O．9;n2——负荷系数，即电动机平均实耗功率与设备设计时最大实耗功率之比,通常对精密机床取n2=0.15～