空调风系统与水系统设计参考手册

空调风系统：

风管分类及规格：

（1）按制作材料分

①金属风管：普通钢板风管、镀锌钢板风管、彩色涂塑钢板风管、不锈钢风管、铝合金板风管等。

②非金属复合风管：无机玻璃钢风管、波镁风管、酚醛风管、聚氨酯风管、玻璃纤维风管、硬聚乙烯风管等。

③土建风道：砖砌、混凝土风道（空调不提倡）

（2）按工作压力分

①低压：P≤500Pa，接缝和接管连接处严密。

②中压：500<P≤1500Pa，接缝和接管连接处增加密封措施。

③高压：P>1500Pa，所有拼缝和接管连接处增加密封措施。

（3）按断面形状分

①圆形：节省管材，水力条件好。

②矩形：与建筑配合方便；宽高比不大于4，最大不应超过10。

注意：消防要求：不燃或难燃。

风管规格：

①标准；②特点：节省、阀门配件；③非标。

风管阀门及附件

风管阀门：

（1）常用阀门：插板阀、蝶阀、多叶调节阀等

（2）在风系统中的作用

①关断作用：插板阀、蝶阀、多叶调节阀等

②调节作用：

一次调节作用：用于初调节风量平衡；

经常性调节：如，用于新、回风比调节；

③特殊作用：止回阀、防火阀（70℃、280℃）等。

注意：一般有控制要求或位置操作不便的采用电动阀。

局部构件：

（1）弯头：

（2）三通：

（3）变径

风系统布置：

布置原则：

（1）尽量简短：作用半径一般宜控制50-80m内。

（2）尽量减少局部阻力构件

（3）有利于阻力平衡

常见布置形式：

（1）形式一：

2）形式二：

（3）形式三：

风系统设计要点：

（1）控制合理的宽高比

①有利于水力条件；②有利于建筑层高的要求

（2）减少局部阻力措施

①尽量用阻力小的局部构件；②合理的变径。

（3）正确的风机进口连接

（4）正确使用风管软接

①位置：风机进出口；②长度：150-200mm。

（5）风管风速：①噪声控制要求：风管6-8m/s，支风管：3-5m/s，是限值；②风速宜沿途降低。

（6）阻力平衡措施：①风管布置有利于风量平衡；②正确设置风量调节阀、定风量阀。

（7）合适的水力计算方法

风道保温

（1）保温部位：

①空气处理后的风管：空调送风管、新风管；

②回收室内空气能量的风管：空调回风管、排风管。

（2）保温材料

①泡沫塑料类：如，橡塑（难燃B1级）等；

②无机纤维类：如，玻璃棉（不燃）等。

（3）保温厚度

①计算原则：防结露、经济技术、允许热损失

②计算方法：平板传热

③GB50736-2012表K.0.4-1空调风管绝热层最小热阻。

《公建节能设计标准》对风系统的要求

（1）热回收

①送风量大于等于3000m3/h的直流式系统，且新风与排风温差大于等于8℃。

②设计新风量大于等于4000m3/h的空调系统，且新风与排风温差大于等于8℃。

（2）风道：空调系统不应设计土建风道作为空调送风和经过处理的新风。不得已采用土建风道时，应采取可靠的防漏风和绝热措施。

（3）风管绝热层最小热阻：①一般空调风管：0.74m2K/w；②低温风管：10.8m2K/w。

（4）风机单位风量耗功率：WS=P/（3600ηt）

P：风机全压ηt：风机效率（总）

空调水系统：

(1)冷（热）水系统：为空气处理设备提供冷（热）量。

(2)冷却水系统：为水冷式冷水机组的冷凝器提供冷却水。

(3)冷凝水系统：排放对空气冷却减湿处理产生的凝结水。

空调冷（热）水系统：

(1)按循环方式分：开式系统、闭式系统。

(2)按供回水制式（管数）分：2管制、3管制、4管制系统。

(3)按供回水管路布置形式分：同程式、异程式系统。

(4)按运行调节方法分：定流量系统、变流量系统。

(5)按水泵配置方式分：一级泵系统、多级泵系统(一般多为二级泵系统）。

冷热水参数：

(1)《暖通》规范(GB50736-2012-8.5.1条)规定：

①冷水机组直接供冷：空调冷水供水温度不宜低于5℃，供回水温差不应小于5℃；

②蓄冷空调：空调冷水供水温度及供回水温差应根据蓄冷介质、蓄冷方式分别确定。

③温湿度独立控制系统：担负显热的冷水机组的空调供水温度不宜低于16℃；当采用强制对流末端设备时，供回水温差不宜低于5℃。

④蒸发冷却或或天然冷源：空调供水温度应根据当地气候条件和末端设备的工作能力合理确定；当采用强制对流末端设备时，供回水温差不宜低于4℃。

⑤采用辐射供冷末端设备：供水温度应以末端设备表面不结露为原则确定，供回水温差不宜小于2℃。暖通南社

⑥采用市政热力或锅炉供应的一次热源通过换热器加热的二次空调热水时，其供水温度宜根据系统需求和末端能力确定，对于非预热盘管，供水温度宜采用50-60℃，用于严寒地区预热时，供水温度不宜低于50-60℃，严寒地区不宜小于15℃，夏热冬冷地区，不宜小于10℃。

⑦采用直燃式冷（温）水机组、空气源热泵、地源热泵等作为热源时，空调热水供回温度和温差应按设备要求和具体情况确定，并应使设备具有较高的供热性能系数。

⑧采用区域供冷系统时，供回水温差应符合本规范8.8.2条。

(2)工程常用水温

①冷水：7/12℃，5/10℃（多级换热用），5/13℃（大温差）。

②热水：60/50℃，45/40℃（热泵类机组）。

空调冷（热）水系统形式：

(1)开式与闭式

①开式：水泵扬程高，能耗大；循环水易受污染；容易引起水击；回水箱具有一定的蓄冷能力；不提昌采用。

②闭式：水泵扬程低，能耗小；循环水不易受污染；容易引起水击；提昌采用。

(2)2管制、3管制、四管制、分区2管制

① 2管制：

不能同时供冷供热，供冷供热需工况转换。

系统简单，节省投资。

GB50736-2012规范规定：当建筑物所有区域只要求按季节同时进行供冷供热转换时，应采用两管制。

是工程上广泛应用的基本形式。

② 3管制：可实现同时供冷供热，但有冷热混合损失，能耗大，控制复杂，目前工程上基本不使用。

③ 4管制：可实现同时供冷供热，没有冷热混合损失。

初投资大，管路多，系统复杂。

GB50736-2012规范规定：供冷供热工况转换频繁或需同时使用时，宜采用4管制。

适合内区较大或建筑使用标准较高的建筑，如5星级酒店。（注意不要滥用）

④分区2管制：按建筑物空调区域的负荷特性将空调水路分为冷水和冷热水合用的两种2管制系统，对于全年需供冷的区域，采用2管制单冷系统，其余区域采用冷热转换2管制系统。

(3)同程与异程

(4)一级泵定流量与变流量系统

① 一级泵定流量系统

负荷侧：末端设电动三通阀控制盘管流量从而控制房间温度，系统流量不随负荷变化。

冷源侧：进入冷水机组蒸发器水流量不变。

②一级泵变流量系统（负荷侧变流量，冷源侧定流量）

负荷侧：末端设电动二通阀控制盘管流量从而控制房间温度，系统流量随负荷变化。

冷源侧：进入冷水机组蒸发器水流量不变。

压差旁通控制：

恒定供回水总管上的压差。

确保进入蒸发器水流量不变。

旁通管设计流量：取单台最大冷水机组额定流量。

台数控制。关于压差设定值。

③一级泵变流量系统（负荷侧变流量，冷源侧变流量）

冷源侧变流量：水泵变频；

关于冷水机组蒸发器水流量的减少；水泵的变频控制。

(4)二级泵变流量系统

承压与分区：

(1)承压

①系统最高压力点(水泵出口压力)

系统静止：PA=ρgh

系统运行瞬间：PA=ρgh+P

系统正常运行时：PA=ρgh+P-Pd

ρ：水的密度，kg/m3

Pd：水泵出口动压，Pa

P：水泵全压，Pa

②设备承压能力

冷水机组（水侧）：普通：1.0MPa；加强：1.7MPa；

特加强：2.0MPa。

风机盘管：1.6MPa；

水泵，填料密封：1.0MPa；机械密封：1.6MPa。

管材：低压管道：2.5MPa，中压管道：4-6.4MPa；

低压阀门：1.6MPa，中压阀门：2.5-6.4MPa。

（2）分区：

①按承压能力分

竖向分区原则：建筑总高度≤100m时， 竖向可以不分区，水泵宜设在机组的出口；

建筑总高度>100m时，为降低机组承压， 竖向分区宜分区。

②分区方式：

补水定压：

（1）高位膨胀水箱

作用；位置；连接点（定压点）。

容积计算：VP=βV0

V0：系统水容量(L)；

β：计算系数，β=(1/ρ2-1）

ρ2：运行水温下的密度kg/m3

单位建筑面积系统水容量(L/m2)

（2）定压罐定压

（3）补水泵、补水箱设置及计算

①补水泵台数：一般设2台，平时运行1台，初期补水和事故补水时运行2台；

②补水泵流量：补水泵的设计小时总流量按系统水容量的5-10%确定；

③补水泵扬程：补水点压力+（30-50）kPa；

④补水泵补水点：宜设在水泵的吸入段；

⑤补水箱容积：按补水泵0.5-1.0h水量。

设计要点：

（1）水泵

①冷热水泵是否分开？

②台数：一次泵系统，宜按一机对一泵配置，一般可不设备用泵；

③主机和水泵之间的连接方式。

（2）水力计算：

①任务：根据流量、比摩阻确定管径，计算系统压力损失。

②计算流量问题：以额定流量计算，可能总流量大于水泵流流量，怎么办?

③比摩阻：一般控制在100-300Pa/m；

④水力平衡措施

《暖通》规范规定：并联环路压力损失差额不应大于15%；不满足时的措施：

同程管路布置、调整管径、加设阀门；

平衡阀应用：静态平衡阀、动态平衡阀、动态平衡电动调节阀。

空调冷却水系统：

冷却塔：

（1）常用类型

①按原理：逆流式、横流式、蒸发式（闭式）、喷射式；

②按噪声：标准型、低噪声型、超低噪声型；

③按集水池深度：普通型、集水型；

④按形状：圆形（逆流）、方形（逆流、横流）；

⑤按水温：标准型、中温型、高温型。

（2）设置

①位置：屋顶、地面。

②要求：通风良好；噪声不影响环境；积水盘应高于系统管路；多塔并联积水盘水位高度应一致。

系统形式：（1）开式；（2）闭式。

主要设备选型：

（1）冷却塔

①台数：一般一机对一塔。

②排热量计算：冷凝热：制冷量+功率。

③冷却水温确定；④风量计算；⑤一般选型；⑥关于湿球温度。

（2）冷却泵

①工作方式：灌入式；

②配置：一般，一机对一塔対一泵；

③选型：

流量：可取冷水机组额定冷却水量；

扬程：冷凝器阻力+塔体杨程+喷嘴压力+管路阻力。

其它：

（1）配管：出水管一般比进水管大一号。

（2）补水

（3）控制：①台数；②水温；③风机。

空调冷凝水系统配管：

（1）排放形式及管路布置

①排放形式：重力排放，一般水平干管坡度0.003-0,005；

②为减小坡降，一般水平干管控制在30m内。

（2）排放地点：室外检查井、屋顶、卫生间地漏等，但不能直接与污水系统直接相连，应采取隔断措施，如存水弯、水封等。

（3）管径确定

按冷负荷估算，估算指标详见《措施》09。

管材及阀门附件、管道保温

管材与连接方式：

（1）焊接钢管

①镀锌钢管：

规格：详国标，一般DN15-150

连接方式：丝扣连接、沟槽连接、法兰连接。

②非镀锌钢管：纵焊缝、螺旋焊缝

规格：详国标，DN500以上螺旋焊缝。

连接方式：DN<=40，丝扣连接，DN>40焊接连接。

③无缝钢管

规格：详国标，一般DN15-500。

连接方式：方式：焊接。

阀门附件：

（1）关断作用：闸阀、截止阀、蝶阀、球阀等。

（2）调节作用：压力调节阀、流量调节阀。

（3）控制与调节作用：

压差控制阀、流量控制阀、电动二通调节阀、电动三通调节阀、温控阀等。

（4）平衡作用：静态平衡阀、动态平衡阀、动态平衡电动调节阀

（5）特出作用：浮球阀、止回阀、减压阀、疏水阀、自动排气阀等。

（6）其它附件：温度计、压力表、软接；过滤器、除污器。

管道保温：

（1）保温管道：空调冷热水管、冷凝水管。

（2）保温材料

①要求：导热系数；密度；吸水性；强度；防火。

②常用材料：橡塑、玻璃棉等。

（3）保温厚度

①计算原则：外表面不结露、经济厚度。

②计算方法：参见《设备与管道保冷设计导则》GB/T8175

③厚度确定：参见《暖通》、《节标》

（4）保温结构：

①保护层：铝箔、铝皮、镀锌铁皮、玻纤布+防火涂料。

②防潮层；③保温层。

水处理：

（1）冷（热）水系统

①处理目的：防垢、防锈

②处理方法：

化学方法：钠离子交换法，除去水中钙镁粒子。

物理方法：电子除垢器、电子全程水处理器等。

（2）冷却水：

①处理目的：防垢、防锈、杀菌、除藻。

②处理方法

化学方法：加药。

物理方法：电子除垢器、电子全程水处理器等。

空调系统运行调节、节能：

全年的运行调节：运行调节目的、任务：保证室内设计参数、节能。

室外空气状态变化时的运行调节

（1）方法：根据室外空气参数的特点，在i-d图上划分若干个气象区域，不同的区域采用不同的空气处理方案（处理方案称空调工况，区域称为工况区）。

（2）一次回风系统运行调节方案

①气象分区：如下图。

②调节方案（全年均有冷负荷）

Ⅰ区：(iW>iN)

空气处理：

温度调节：调表冷器流量

湿度调节：不调节

新风量：最小新风比

Ⅱ区：(iW≤iN，tN>tS）

空气处理：

温度调节：表冷器流量

湿度调节：调新风比。

新风量：全新风或加大m%。

Ⅲ区：(tN≤tS，且tN>t4)

空气处理：

温度调节：调新风比

湿度调节：调喷蒸汽量

新风量：≥最小新风量

Ⅳ区：(iW≤iN，tN>tS）

空气处理：

温度调节：加热器流量

湿度调节：调喷蒸汽量

新风量：最小新风量

消声减震：

噪声源及室内噪声标准

通风空调系统噪声源：

（1）噪声分类

①空气动力噪声：由空气振动而产生，如空气流动产生涡流、发生压力突变引起的扰动产生的噪声。

②机械性噪声：由固体振动产生。

③电磁性噪声：由电机空隙中交变力相互作用而产生。

（2）空调系统噪声源

①风机运转产生的噪声：频率范围200-800HZ，中低频。

空气动力噪声：涡流、撞击噪声、叶片回转噪声；机械性噪声。

②其它气流噪声。

风管内气流引起的管壁振动；

气流遇到障碍物（阀门、弯头）产生喘流引起噪声；

风口风速过高产生的噪声；

入射到风管内的其它噪声。

（3）噪声传递

①沿风管、围护结构不严密处传入室内。

②通过基础、围护结构、风道壁传入室内。

（4）噪声叠加

室内允许噪声标准：

（1）噪声评价曲线（NR）：详见《建筑环境学》

（2）室内允许标准

参见《民用建筑隔声设计规范》、其它相关规范要求。

（3）A声级（LA）与评价曲线号的换算

噪声标准一般给出A声级（LA）与NR曲线号，两者换算：LA=NR+5(dB)

消声设计：见南社百科相关课件。

风机噪声计算：

（1）风机声功率计算：

①估算公式；②经验公式。

（2）风机各频带声功率级计算。

空调系统的噪声衰减：

（1）直管段的噪声自然衰减

（2）弯头的自然噪声衰减

（3）三通、变径管噪声的自然衰减

（4）风口反射噪声的衰减

（5）房间的噪声自然衰减

消声器：

（1）阻性消声器：消声频带：中高频

（2）抗性消声器：消声频带：中低频

（3）共振型消声器：消声频带：中低频

（4）阻-抗复合消声器：消声频带：全频带

（5）消声弯头

（6）消声静压箱

消声设计程序：

（1）根据房间用途确定噪声允许标准

（2）计算风机声功率级

（3）计算噪声自然衰减

隔振：

（1）需要隔振的设备：各种有运动部件的设备：

①风机、空调机组；②水泵；

③制冷机组、锅炉等。

（2）隔振方式：

①设备与基础之间：弹簧隔振器、橡胶隔振器。

②吊装设备：弹性吊架、弹簧吊架。

管路隔振：

（1）水泵、冷水机组、风盘、空调机组与水管采用柔性接头。

（2）风机进出口采用柔性接头。

（3）管路采用弹簧或弹性支架。

机房降噪与隔声：

（1）吸声降噪；（2）机房隔声；

（3）机房外设备的噪声控制：

①尽量选用低噪声的设备；

②选择合理的设备位置；

③采用隔声屏。