【正文】 00 18:00 19:00 20:00 21:00 22:00 23:00 0:00 第 26 頁 共 70 頁 第三章 空調(diào)系統(tǒng)方案的確定 空調(diào)系統(tǒng)的方案確定與很多因素有關(guān)，在設(shè)計(jì)是應(yīng)與建筑、結(jié) 構(gòu)、工藝等專業(yè)密切配合，其中主要需考慮以下的因素： 1．外部環(huán)境 （ 1）氣象資料：建筑物所處的地點(diǎn)，緯度，海拔高度，室外氣溫、相對(duì)濕度、風(fēng)向、平均風(fēng)速，冬季和夏季的日照率等。 （ 2）周圍環(huán)境：建筑物周圍有無有害氣體放散源、灰塵放散源；周圍環(huán)境噪聲要求；屬于住宅區(qū)、混合區(qū)還是工業(yè)區(qū)；周圍建筑的位置、規(guī)模和高度；環(huán)保、防火和城市規(guī)劃等部門對(duì)本建筑的要求等。 2．所設(shè)計(jì)建筑物的特點(diǎn) （ 1）規(guī)模：需要所空調(diào)凈化的面積，所在的位置。 （ 2）用途：目前的用途，今后可能的改變。 （ 3）室內(nèi)參數(shù)要求：要求的溫度、相 對(duì)濕度及其允許波動(dòng)范圍，有無區(qū)域溫差要求；允許的工作區(qū)氣流速度和均勻度；房間的凈化要求；需不需要過濾、需要的凈化級(jí)別；噪聲的控制要求等。 （ 4）負(fù)荷情況：房間朝向、圍護(hù)結(jié)構(gòu)的構(gòu)造，窗的構(gòu)造和尺寸；設(shè)備的發(fā)熱情況，人員及其流動(dòng)情況，照明等發(fā)熱情況；排風(fēng)量。 （ 5）能源：有無區(qū)域供熱、供冷及其壓力、溫度，可供應(yīng)的量、價(jià)格等。 空調(diào)系統(tǒng)一般由空氣處理設(shè)備和空氣輸送管道以及空氣分配裝置組成。根據(jù)需要，可以組成許多不同形式的系統(tǒng)。工程中常用到的空調(diào)系統(tǒng)形式有一次回風(fēng)系統(tǒng)、變風(fēng)量 （ VAV）空調(diào)系統(tǒng)、風(fēng)機(jī)盤管 +新風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)、水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)、變制冷劑流量（ VRV）空調(diào)系統(tǒng)、家用中央空調(diào)系統(tǒng)等。 空調(diào)系統(tǒng)的分類 現(xiàn)如今在我國(guó)廣泛應(yīng)用的系統(tǒng)主要有以下幾種：風(fēng)機(jī)盤管加新風(fēng)系統(tǒng)、制冷劑系統(tǒng)、傳統(tǒng)的中央空調(diào)、冷熱組合系統(tǒng)中的熱泵系統(tǒng)及燃?xì)忮仩t加制冷系統(tǒng)等。 一、按介質(zhì)分類： （ 1）全水系統(tǒng)：熱水時(shí)承擔(dān)室內(nèi)熱負(fù)荷；冷水時(shí)承擔(dān)冷負(fù)荷和濕負(fù)荷。 第 27 頁 共 70 頁 優(yōu)點(diǎn)是：輸送能耗低水管占空間??；使用靈活方便，各房間可獨(dú)立調(diào)節(jié)控制；各房間空氣互不串通，有利于保證空氣品質(zhì)；系統(tǒng)占建筑面積小。缺點(diǎn)是：運(yùn)行維護(hù) 量大；無加濕功能；風(fēng)機(jī)盤管運(yùn)行時(shí)有噪音。適用于對(duì)室內(nèi)空氣品質(zhì)要求不高的旅館客房的等建筑中。 （ 2）全空氣系統(tǒng)：以空氣為介質(zhì)向室內(nèi)提供冷量或熱量。優(yōu)點(diǎn)是：空氣分布可按需要均勻分布，可采用全新風(fēng)使空氣品質(zhì)好，有較強(qiáng)的除濕能力，維護(hù)簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)是：對(duì)層高有要求，風(fēng)水管占用空間大。適用于高大空間的場(chǎng)所，冷負(fù)荷密度大潛熱負(fù)荷大或?qū)κ覂?nèi)含塵濃度由要求的場(chǎng)所。 （ 3）空氣水系統(tǒng)：以空氣和水為介質(zhì)共同承擔(dān)室內(nèi)的負(fù)荷。優(yōu)點(diǎn)是：可各房間分別單獨(dú)控制，室內(nèi)空氣品質(zhì)較好，出初投資低，而且機(jī)房占用面積小。缺點(diǎn)是：不可采用全新風(fēng)運(yùn)行，維 修量大，運(yùn)行費(fèi)用高。 （ 4）冷劑系統(tǒng)：以制冷劑為介質(zhì)直接用于對(duì)室內(nèi)空調(diào)進(jìn)行冷卻去濕或加熱即擁戴制冷機(jī)的空調(diào)器來處理室內(nèi)的負(fù)荷。優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)緊湊體積小占地面積小自動(dòng)化程度高，機(jī)房層高要求低，使用靈活方便，各房間不會(huì)相互污染串聲，發(fā)生火災(zāi)時(shí)不會(huì)通過風(fēng)道蔓延對(duì)防火有利，比較環(huán)保。缺點(diǎn)是：能源的選擇和組合受限制，制冷性能系數(shù)較小，噪聲大壽命較短。 2）按用途分類： 制冷空調(diào)按用途分類主要有家用制冷空調(diào)、商用制冷空調(diào)、工業(yè)制冷空調(diào)三個(gè)部分，下面從這三個(gè)方面作以介紹： a) 家用空調(diào)當(dāng)中現(xiàn)今運(yùn)用最為廣泛的一種系統(tǒng)為變 制冷劑流量系統(tǒng)。變制冷劑流量（ Varied Refrigerant Volume，簡(jiǎn)稱 VRV）空調(diào)系統(tǒng)是一種冷劑式空調(diào)系統(tǒng)，它以制冷劑為輸送介質(zhì)，室外主機(jī)由室外側(cè)換熱器、壓縮機(jī)和其他制冷附件組成，末端裝置是由直接蒸發(fā)式換熱器和風(fēng)機(jī)組成的室內(nèi)機(jī)。一臺(tái)室外機(jī)通過管路能夠向若干個(gè)室內(nèi)機(jī)輸送制冷劑液體。通過控制壓縮機(jī)的制冷劑循環(huán)量和進(jìn)入室內(nèi)各換熱器的制冷劑流量，可以適時(shí)地滿足室內(nèi)冷、熱負(fù)荷要求。 VRV 系統(tǒng)具有節(jié)能、舒適、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)等諸多優(yōu)點(diǎn)，而且各房間可獨(dú)立調(diào)節(jié)，能滿足不同房間不同空調(diào)負(fù)荷的需求。但該系統(tǒng)控制復(fù)雜 ，對(duì)管材材質(zhì)、制造工藝、現(xiàn)場(chǎng)焊接等方面要求非常高，且其初投資比較高。 其次是水源熱泵空調(diào)，目前市場(chǎng)上較適用的是閉式水環(huán)路水源熱泵機(jī)組，由于大多在小區(qū)內(nèi)設(shè)置集中冷卻水房，經(jīng)過室外管網(wǎng)送到各用戶，室內(nèi)機(jī)包括壓縮機(jī)、盤管等設(shè)備，機(jī)組一般設(shè)置在衛(wèi)生間的吊頂上。它不同于一機(jī)一戶式的小型中央空調(diào)，隨著水環(huán)熱泵技術(shù)等集中供熱 /冷技術(shù)的成熟，相信這種小區(qū)式中央空調(diào)也將會(huì)更加廣泛的應(yīng)用。 另外商用制冷空調(diào)主要有以下幾種： 第 28 頁 共 70 頁 蓄冰空調(diào)系統(tǒng) 它是采用單螺桿雙溫工況冷水機(jī)組和冰球罐冰方式，并設(shè)有完善的微機(jī)中央工作站檢測(cè)和控 制系統(tǒng)。它目前被很多大型酒店所采用，該系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理，設(shè)備性能可靠、施工優(yōu)質(zhì)、控制先進(jìn)。 直燃型溴化鋰吸收式冷熱水機(jī)組 由于直燃機(jī)不以電位能源（只需極少的電作輔助的循環(huán)動(dòng)力），可以大幅度削減電力投資。由于我國(guó)目前電力緊張，其直燃機(jī)的這個(gè)特點(diǎn)也將會(huì)使它在電力行業(yè)及燃?xì)庑袠I(yè)的健康發(fā)展上有舉足輕重的影響。隨著我國(guó)工業(yè)化的進(jìn)程，燃料結(jié)構(gòu)必將發(fā)生變化，將由固體燃料（煤）、液體（油）、氣體（可燃?xì)怏w）多樣化的燃料結(jié)構(gòu)，而我國(guó)的氣體，液體燃料運(yùn)輸方便，燃料效率高登有點(diǎn)，其更受青睞。可預(yù)計(jì)，我國(guó)燃?xì)?、燃油直燃機(jī)的市場(chǎng)將十分廣 闊。 模塊式風(fēng)冷熱泵機(jī)組 模塊式風(fēng)冷熱泵機(jī)組是各個(gè)獨(dú)立的風(fēng)冷熱泵機(jī)組組合在一起同時(shí)使用，目前模塊式機(jī)組時(shí)商用空調(diào)市場(chǎng)銷售非常好的機(jī)型。它的優(yōu)點(diǎn)是可以根據(jù)客戶的負(fù)荷情況改變模塊單元機(jī)組的數(shù)量或允許客戶在使用過程中再增加機(jī)組，方便客戶根據(jù)自己的資金和適用情況靈活采購(gòu)和使用機(jī)組。在模塊式風(fēng)冷熱能迸機(jī)組的結(jié)構(gòu)上，每個(gè)模塊均有相同口徑的進(jìn)出水管，模塊之間只需水管對(duì)接即可，安裝非常方便，由于模塊機(jī)這種特殊的形式，、模塊機(jī)組的進(jìn)出水管的流速不確定，給模塊機(jī)組的水流控制帶來了一定的難度。確保每個(gè)模塊得到合適的水流量三模塊機(jī) 組可靠工作的必要保證，不適當(dāng)?shù)乃髁靠赡軐?dǎo)致某個(gè)模塊單元機(jī)組蒸發(fā)器凍結(jié)、冷暖壓力高、壓縮機(jī)“咬缸”等故障。對(duì)于模塊機(jī)組一般制冷量比較大，因此模塊機(jī)組的水流量控制及保護(hù)是非常重要的，合適的水流檢測(cè)方法以及檢測(cè)部件可以保證機(jī)組只在系統(tǒng)水流量的的大于允許的最小流量小工作，在很大程度上可以避免空調(diào)主機(jī)發(fā)生故障。 活塞式、離心式冷水機(jī)組 活塞式、離心式冷水機(jī)組時(shí)目前大多數(shù)商場(chǎng)所采用的制冷系統(tǒng)，因?yàn)樗倪\(yùn)行和保養(yǎng)十分方便，采用后基本上能保證到它的使用期，所以很多商家會(huì)首選這種制冷機(jī)組。 而工業(yè)（民用）制冷系統(tǒng)比較有專業(yè) 性，針對(duì)性比較強(qiáng)，控制也比較嚴(yán)格。表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面 : 例如醫(yī)院病房樓潔凈手術(shù)部空調(diào)設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)應(yīng)該以全過程控制的概念和手術(shù)室細(xì)菌的綜合措施來真正有效的減少手術(shù)后感染率。分析了手術(shù)室界 第 29 頁 共 70 頁 潔凈空調(diào)系統(tǒng)的熱濕處理過程，指出應(yīng)以經(jīng)濟(jì)有效的手段來實(shí)施手術(shù)室潔凈送風(fēng)系統(tǒng)，避免過高的初投資和運(yùn)行成本。合理的布局和設(shè)施保證手術(shù)后患者的感染率，減少抗生素的用量。手術(shù)部潔凈用房的等級(jí)在突出生物潔凈濕特點(diǎn)的原則下，以控制有生命微粒為主要目標(biāo)，故應(yīng)以細(xì)菌濃度來進(jìn)行分級(jí)，而空氣潔凈度標(biāo)準(zhǔn)的方法造成不必要的額外投資和昂貴的云運(yùn)行費(fèi)用。而設(shè) 計(jì)樓辦公樓的制冷設(shè)計(jì)主要體現(xiàn)在噪聲和震動(dòng)方面，除了要滿足舒適性還要保證工作不受影響，所以在制冷上重點(diǎn)也要考慮這兩方面的污染，當(dāng)然制冷機(jī)組的制冷劑藥考慮是不是有毒。對(duì)于像會(huì)堂和圖書館、候車室此類建造制冷首要考慮安全問題，目前采用氟利昂的還是很多，但是一般不采用吸收式制冷，考慮到制冷量的關(guān)系。 根據(jù)以上空調(diào)系統(tǒng)方案確定因素的分析，本設(shè)計(jì)的空調(diào)系統(tǒng)方案確定如下： 該建筑二至五層各房間均采用風(fēng)機(jī)盤管加獨(dú)立新風(fēng)的末端裝置；一層綜合營(yíng)業(yè)廳則采用 VRV 變制冷劑流量空調(diào)系統(tǒng)。 房間中的新風(fēng)送風(fēng)方式 房間中 的新風(fēng)供應(yīng)有三種方式：（ 1）新風(fēng)與風(fēng)機(jī)盤管各自送風(fēng)至空調(diào)房間。這種方式即使風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組停止運(yùn)行，新風(fēng)將保持不變。（ 2）新風(fēng)與風(fēng)機(jī)盤管的出風(fēng)口處（壓出端）混合。這種方式無需設(shè)置專門 的新風(fēng)口，對(duì)吊頂布置比較有利；當(dāng)風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組運(yùn)行時(shí)，要求新風(fēng)提高在該處的壓力。這種的方法在衛(wèi)生條件上較好。（ 3）新風(fēng)與風(fēng)機(jī)盤管回風(fēng)混合后送入空調(diào)房間。這種方式與上述兩種方式比較房間換氣次數(shù)略有減少；當(dāng)風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組停止運(yùn)行時(shí)，新風(fēng)量有所減少；而且新風(fēng)從回風(fēng)口吹出，回風(fēng)口一般都有過濾器，此時(shí)過濾器上灰塵將被吹入房間。根據(jù)最新的空調(diào)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)次種送風(fēng)方式已禁止使用。 所以本設(shè)計(jì)均采用新風(fēng)加風(fēng)機(jī)盤管的方法。 新風(fēng)處理狀態(tài)點(diǎn)的分析 房間的顯熱冷負(fù)荷和濕負(fù)荷（包括新風(fēng)負(fù)荷）是由風(fēng)機(jī)盤管與新風(fēng)共同來承擔(dān)，因此風(fēng)機(jī)盤管與新風(fēng)如何分配這些負(fù)荷是設(shè)計(jì)者應(yīng)該考慮的，目前有三種設(shè)計(jì)方案： 方案一，新風(fēng)處理到低于室內(nèi)的含濕量，承擔(dān)室內(nèi)的濕負(fù)荷。這時(shí)風(fēng)機(jī)盤管只承擔(dān)室內(nèi)部分顯熱冷負(fù)荷。優(yōu)點(diǎn)是（ 1）盤管表面干燥，衛(wèi)生條件好；（ 2）冷凍水溫度高，如盤管用冷凍水單獨(dú)有冷水機(jī)組制備，則它的制冷系數(shù)高，能耗低；（ 3）在室外濕球溫度低時(shí)，可利用冷卻塔的水做冷源，或采 用地下水做冷源，以降低人空制冷的能耗。缺點(diǎn)是：（ 1）新風(fēng)系統(tǒng)需 第 30 頁 共 70 頁 要溫度比較低的冷凍水，而盤管需要溫度比較高的冷凍水，因此冷凍水系統(tǒng)比較復(fù)雜；（ 2）盤管在干工況下運(yùn)行，其制冷能力大約只有原來標(biāo)準(zhǔn)工況（ 7℃冷凍水）的 60%以下，雖然風(fēng)機(jī)盤管負(fù)荷減少了，但所選用的風(fēng)機(jī)盤管的規(guī)格并不能減小，而這時(shí)新風(fēng)系統(tǒng)的冷卻設(shè)備因負(fù)荷增加而需要加大規(guī)格；（ 3）一些不可預(yù)見的原因使室內(nèi)濕負(fù)荷增加（如室內(nèi)人員密度增加，室外濕空氣滲入房間），風(fēng)機(jī)盤管也可能出現(xiàn)所不希望的工況。 方案二，新風(fēng)處理到室內(nèi)空氣的焓值，而風(fēng)機(jī)盤管承擔(dān)室內(nèi)人員、設(shè)備冷負(fù)荷和建筑維護(hù)結(jié)構(gòu)冷負(fù)荷。新風(fēng)與風(fēng)機(jī)盤管的空氣處理過程及送風(fēng)在室內(nèi)的狀態(tài)變化過程在 hd 圖上的表示見圖 31。室外新風(fēng) W 被冷卻處理到機(jī)器露點(diǎn) D；此點(diǎn)的溫度根據(jù)設(shè)計(jì)的室內(nèi)狀態(tài)點(diǎn)的焓只限于相對(duì)濕度 90%線的交點(diǎn)確定。工程實(shí)踐中多采用此種設(shè)計(jì)方案。 方案三，根據(jù)室內(nèi)的冷負(fù)荷、濕負(fù)荷和風(fēng)機(jī)盤管的熱濕比確定新風(fēng)的處理狀態(tài)點(diǎn)這種方案很復(fù)雜。 本設(shè)計(jì)采用方案二來進(jìn)行設(shè)計(jì)。 送風(fēng)量與氣流組織 送風(fēng)量的確定 采用新風(fēng)不擔(dān)負(fù)室內(nèi)負(fù)荷的方案，即送入室內(nèi)新風(fēng)的焓處理到與室內(nèi)空氣焓 hn線，新風(fēng)處理的機(jī)器露點(diǎn)相 對(duì)濕度即可定出新風(fēng)處理后的機(jī)器露點(diǎn) L。 空調(diào)系統(tǒng)送風(fēng)狀態(tài)和送風(fēng)量的確定可在 hd 圖上進(jìn)行，具體步驟如下： [1] 在 id 圖上找出室內(nèi)狀態(tài)點(diǎn) N，室外狀態(tài)點(diǎn) W [2] 根據(jù)計(jì)算出的室內(nèi)冷負(fù)荷 Q和濕負(fù)荷 W求出 WQ?? ，再過 N點(diǎn)畫出 ? 線與 φ=90℅ 線相交，得送風(fēng)點(diǎn) S [3] 根據(jù) hn等焓線，由新風(fēng)處理后的機(jī)器露點(diǎn)相對(duì)濕度定出 D 點(diǎn)： [4] 過 N 點(diǎn)作機(jī)械熱濕比線 ? FC與 DS 線交于 F 點(diǎn)； [5] 連接 N， F 如圖 31 所示： 第 31 頁 共 70 頁 氣流組織的形式及其選擇 常用氣流組織的形式及其使用范圍 空調(diào)調(diào)房間的氣流組織也稱空氣分布，是空調(diào)設(shè)計(jì)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。影響氣流組織的因素很多，如房間的幾何形狀、送回風(fēng)口的位置、送風(fēng)口的形式、送風(fēng)量等等，其中送風(fēng)口的空氣射流和參數(shù)是影響氣流組織的重要因素。 氣流組織的形式 ： （ 1）上送下回方式 上送下回方式是最基本的氣流組織形式。送風(fēng)口安裝在房間的側(cè)上部或頂棚上，而回風(fēng)口則設(shè)在房間的下部。它的主要特點(diǎn)是送風(fēng)氣 流在進(jìn)入工作區(qū)之前就已經(jīng)與室內(nèi)空氣充分混合，易形成均勻的溫度場(chǎng)和速度場(chǎng)，適用于溫濕度和潔凈度要求較高的空調(diào)房間。 （ 2）上送上回方式 次種方式的主要特點(diǎn)是施工方便，但影響房間的凈空使用，且如設(shè)計(jì)計(jì)算不準(zhǔn)確，會(huì)造成氣流短路，影響空氣質(zhì)量。這種布置比較適用于有一定美觀要求的民用建筑。 （ 3）中送風(fēng) 某些高大空間的空調(diào)房間，采用前述方式需要送風(fēng)量大，空調(diào)耗熱量也大。因而采用在房間高度的中部位置上用側(cè)送風(fēng)口或噴口送風(fēng)的方式。中送風(fēng)是將房間下部作為空調(diào)區(qū)，上部作為非空調(diào)區(qū)。在滿足工作區(qū)要求的前提下 ，有顯著的節(jié)能效果。 （ 4）下送風(fēng) 此種送風(fēng)方式直接進(jìn)入工作區(qū)，為滿足生產(chǎn)或人的要求，送風(fēng)溫差 第 32 頁 共 70 頁 必然遠(yuǎn)小于上送風(fēng)方式，因而加大了送風(fēng)量。同時(shí)考慮到人的舒適條件，送風(fēng)速度也不能大，一般不超過 ，這就必須增大送風(fēng)口的面積或數(shù)量，給風(fēng)口布置帶來困難。此外，地面容易積聚贓物，將會(huì)影響送風(fēng)的清潔度。但下送風(fēng)方式能使新鮮空氣首先通過工作區(qū)，同時(shí)由于是頂部排風(fēng)，因而房間上部余熱可以不進(jìn)入工作區(qū)而直接排走，故具有一定的節(jié)能效果，同時(shí)有利于改善工作區(qū)的空氣質(zhì)量。 常見送回風(fēng) 口形式： （ 1）．側(cè)送 側(cè)送是空調(diào)房間中最常用的一種氣流組織方式。一般為貼附射流形式出現(xiàn)，工作區(qū)通常是回流。對(duì)于室溫允許波動(dòng)范圍有要求的空調(diào)房間，一般能夠滿足區(qū)域溫差的要求。因此，除了區(qū)域溫差和工作區(qū)風(fēng)速