暖通系统设计（暖通空调水系统的设计）

一 空调水系统流速的确定

一般，当管径在DN100到DN250之间时，流速推荐值为1.5m/s左右,当管径小于DN100时,推荐流速应小于1.0m/s,管径大于DN250时，流速可再加大。进行计算是应该注意管径和推荐流速的对应。

目前管径的尺寸规格有：

DN15、DN20、DN25、DN32、DN40、DN50、DN70、DN80、DN100、DN125、DN150、DN200、DN250、DN300、DN350、DN400、DN450、DN500、DN600

注意：一般，选择水泵时，水泵的进出口管径应比水泵所在管段的管径小一个型号。例如：水泵所在管段的管径为DN125，那么所选水泵的进出口管径应为DN100。

管内水流速推荐值（m/s）

水系统设计按经济流速选用的水流速推荐值

水系统的流量和单位长度阻力损失

局部阻力系数گ

供暖水流速度/（m/s）

户式水机设计经验值

水管流速按1.8 m/s计算，流量计算公式为：管道截面积×1.8×3600(换算成h)

二 空调水系统管件附件的安装

1 水泵在系统的设计位置。

一般而言，冷水泵应设在冷水机组前端，从末端回来的冷水经过冷水泵打回冷水机组；冷却水泵设在冷却水进机组的水路上，从冷却塔出来的冷却水经冷却水泵打回机组；热水循环泵设在回水干管上，从末端回来的热水经过热水循环泵打回板式换热器。

2 冷却塔上的阀门设计。

1）冷却塔进水管上加电磁阀(不提倡使用手动阀)。

2）管泄水阀应该设置于室内,(若放置在室外,由于管内有部分存水,冬天易冻)。

3 水质处理

1）水过滤器：无论开式还是闭式系统，水过滤器都是系统设计中必须考虑的。目前常用的水过滤器装置有金属网状、Y型管道式过滤器，直通式除污器等。一般设置在冷水机组、水泵、换热器、电动调节阀等设备的入口管道上

2）闭式水系统：冷、热水系统中必须设置软化水处理设备及相应的补水系统。

电子水处理仪的安装位置：放置于水泵后面，主机前面。

4 水泵前后的阀门

1）水泵进水管依次接:蝶阀-压力表-软接。

2）水泵出水管依次接:软接-压力表-止回阀-蝶阀。

5 分集水器

多于两路供应的空调水系统，宜设置集分水器。集分水器的直径应按总流量通过时的断面流速（0.5~1.0m/s）初选，并应大于最大接管开口直径的2倍；分汽缸﹑分水器和集水器直径D的确定：

1）按断面流速确定D分汽缸按断面流速8~12m/s计算；分水器和集水器按断面流速0.1m/s计算。

2）按经验公式估算来确定D, D=(1.5~3)×DMAX，DMAX为支管最大直径。

3）分集水器之间加电动压差旁通阀和旁通管(管径一般取DN50)。

4）集水器的回水管上应设温度计。

6 各种仪表的位置

布置温度表，压力表及其他测量仪表应设于便于观察的地方，阀门高度一 般离地1.2~1.5m，高于此高度时，应设置工作平台。

1）压力表：冷水机组、进出水管、水泵进出口及集分水器各分路阀门外的管道上，应设压力表；

2）温度计：冷水机组和热交换器的进出水管、集分水器上、集水器各支路阀门后、新风机组供回水支管，应设温度计。

7 水系统的泄水与排气

1）在水系统的最低点，应设置排水管和排水阀门，放水时间为2~3h。

2）在水系统的最高点，应设计集气罐，在每个最高点（当无坡度敷设时，在水平管水流的终点）设置放空器。

8 压差旁通阀的选择

在变水量水系统中，为保证流经冷水机组中蒸发器的冷水流量恒定，在多台冷水机组的供回水总管上设一条旁通管。旁通管上安有压差控制的旁通调节阀。最大的设计流量按一台冷水机组的冷水水量确定，管径直接按冷水管最大允许流速选择。

9 机组的位置

2台压缩机突出部分之间的距离小于1.0m，制冷机与墙壁之间的距离和非主要通道的距离不小于0.8m, 大中型制冷机组（离心，螺杆，吸收式制冷机）其间距为1.5~2.0m。制冷机组的制冷机房的上部最好预留起吊最大部件的吊钩或设置电动起吊设备。

三 空调水系统水泵选择的步骤

第一步 水泵流量的确定

1 冷却水流量。

一般按照产品样本提供数值选取，或按照如下公式进行计算，公式中的Q为制冷主机制冷量。

2 冷水流量。

在没有考虑同时使用率的情况下选定的机组，可根据产品样本提供的数值选用或根据如下公式进行计算。如果考虑了同时使用率，建议用如下公式进行计算。公式中的Q为建筑没有考虑同时使用率情况下的总冷负荷。

第二步 水系统水管管径的计算

在空调系统中所有水管管径一般按照下述公式进行计算：

公中 L为所求管段的水流量（第一步已计算出）；V为所求管段允许的水流速。

流速的确定：一般，当管径在DN100到DN250之间时，流速推荐值为1.5m/s左右,当管径小于DN100时,推荐流速应小于1.0m/s，管径大于DN250时，流速可再加大。进行计算是应该注意管径和推荐流速的对应。

目前管径的尺寸规格有：DN15、DN20、DN25、DN32、DN40、DN50、DN65、DN80、DN100、DN125、DN150、DN200、DN250、DN300、DN350、DN400、DN450、DN500、DN600

注意：一般选择水泵时，水泵的进出口管径应比水泵所在管段的管径小一个型号。例如：水泵所在管段的管径为DN125,那么所选水泵的进出口管径应为DN100。

第三步：水泵扬程的确定

以水冷螺杆机组为例。

冷水泵扬程的组成

1 制冷机组蒸发器水阻力：一般为5~7mH2O（具体值可参看产品样本）；

2 末端设备（空气处理机组、风机盘管等）表冷器或蒸发器水阻力：一般为5~7mH2O（据体值可参看产品样本）；

3 回水过滤器阻力，一般为3~5mH2O；

4 分水器、集水器水阻力：一般一个为3mH2O；

5 制冷系统水管路沿程阻力和局部阻力损失：一般为7~10mH2O。

综上所述，冷水泵扬程为26~35mH2O，一般为32~36mH2O。

注意：扬程的计算要根据制冷系统的具体情况而定，不可照搬经验值！

冷却水泵扬程的组成

1 制冷机组冷凝器水阻力：一般为5~7mH2O（具体值可参看产品样本）；

2 冷却塔喷头喷水压力：一般为2~3mH2O；

3 冷却塔（开式冷却塔）接水盘到喷嘴的高差：一般为2~3mH2O；

4 回水过滤器阻力，一般为3~5mH2O；

5 制冷系统水管路沿程阻力和局部阻力损失： 一般为5~8mH2O。

综上所述，冷却水泵扬程为17~26mH2O，一般为21~25mH2O。

补水水泵扬程的计算：

1 补水水泵扬程为系统最高点距补水泵接管处的垂直距离和补水管路的沿程阻力损失和局部阻力损失。

2 沿程阻力损失和局部阻力损失一般为3~5mH2O。

四.空调风系统设计问题注意点

1 送、排风口的距离要适当。

排风口与送风口至少保持3m的距离，以防气流短路。

2 选用合适的风阀。

从原则上讲，系统风压平衡的误差在10％~15％以内，可以不设调节阀，但实际上仅靠调风管尺寸来调风压是很困难的，所以，要设风量调节阀进行调节。

1）风管分支处应设风量调节阀。在三通分支处可设三通调节阀，或在分支处设调节阀。

2）明显不利的环路可以不设调节阀，以减少阻力损失。

3）在需防火阀处可用防火调节阀替代调节阀。

4）送风口处的百叶风口宜用带调节阀的送风口，要求不高的可采用双层百叶风口，用调节风口角度调节风量。

5）新风进口处宜装设可严密开关的风阀，严寒地区应装设保温风阀，有自动控制时，应采用电动风阀。

3 风管的布置。

1）要尽量减少局部阻力，即减少弯管、三通、变径的数量。

2）弯管的中心曲率半径不要小于其风管直径或边长，一般可用1.25倍直径或边长。

3）为便于风管系统的调节，在干管分支点前后，应预留测压孔。测压孔距前面的局部管件的距离应大于5b(b为矩形风管的长边或圆形风管的直径)，距后面的局部管件的距离应不小于2b。通风机出口处气流较稳定的管段上宜应预留测压孔。

4 新风进口位置

1）进风口宜设在室外空气比较洁净的地方，保证空气质量。

2）宜设在北墙上，避免设在屋顶和西墙上，并宜设在建筑物的背阴处这样可以使夏季吸入的室外空气温度低一些。

3）进风口底部距室外地面不宜小于两米，当进风口布置在绿化地带时，则不宜小于1m，应尽量布置在排风口的上风侧，且低于排风口，并尽量保持不小于10m的间距。

5 新风口的要求

1）宜采用固定百叶。

2）多雨地区宜采用防水百叶窗以防雨水进入。

3）为防止鸟类进入，百叶窗内宜设金属网。

6 排风管的新做法

类似酒店客房的排风系统设计可如下考虑：利用排气扇将室内风排到走廊的吊顶内,在走廊设排风管排风,为有效利用余热，排风机可设置于卫生间。

7 风口与边墙的距离

风口距墙不应小于1m。

8 风口的选用.

1）新风口，送风口用双层百叶风口。

2）回风口用格栅风口。

3）排风口用双层百叶。

4）氟系统由于风量一般比较小，如要求冬季供暖需要，宜采用用双层百叶，不能用散流器。

5）风机盘管带2个风口时宜选用带调节阀的双层百叶。

9 风口的凝露

风口凝露是由于风口小，温度低。可加大风口尺寸防止凝露。

10 静压箱的计算

1）静压箱控制风速不宜大于1.5m/s。

2）出风截面积A=G/V（G为送风量），各方向截面积应一样。

3）一般的系统可以用风口变径加消音器代替静压箱。

11 防排烟换气次数的确定。

1）消防水泵间不小于4h-1。

2）变电室5~8h-1。

12 排烟口的布置。

1)走廊超过60m，做排烟口。

2)电梯前室用常开型多叶送风口，每层设一个。

3)楼梯间用自垂百叶风口，2~3层设一个。

13 房间的空气压力状态。

1）建筑物内的空气调节房间应维持正压。

2）建筑物内的厕所、盥洗间、各种设备用房应维持负压负压。

3）旅馆客房内应维持正压，盥洗间应维持负压。

4）餐厅的前厅应维持正压，厨房应维持负压。餐厅内的空气压力应处于前厅和厨房之间。

14 吊顶内的风管布置原则。

从上到下依次为：排烟风管、排风管、送风管、水管。

15 送、排风口的相对位置。

空调房间并行送排风管时,送排风口尽量不要并列布置,最好交错布置。

16 送风管的设计。

尽量使风在送风管内不倒走,确保良好的管内气流流动和出风效果。

17 三通与风管的搭接。

和三通相接的管径要于三通的口径保持一致,不要变径,避免局部损失过大。

五.新风(换气)量计算

引入新风主要是为了改善空调房间内空气质量，降低有害物质的含量和浓度，确保在内的人员的舒适度和生理健康，维持工艺要求。确定需要的新风量时，往往按照室内废气(尤其是CO2)的产生量以及其他的室内条件。一般来说，应保证30m2/(人·h)的新风量。对于普通场合，可以根据每人占用面积来计算新风量。

必要风量(m3/h)=Ax面积／人均占有面积

式中 A为人均新风量，m3/h，通常进行估算时可使用20m3/h。

换气次数的推荐值

六 中央空调系统风道风速和风口的选择

1 风管内的风速

一般空调房间对空调系统的限定的噪音允许值控制在40～50dB（A）之间，即相应NR（或NC）数为35～45dB（A）。根据设计规范，满足这一范围内噪音允许值的主管风速为4～7m/s，支管风速为2～3m/s。通风机与消声装置之间的风管，其风速可采用8～10m/s。

2 出风口尺寸的计算

为防止风口噪音，送风口的出风风速宜采用2～5m/s。风口的尺寸计算与风管道尺寸的计算基本相同，一般当层高在3~4m的房间大约取风速在2~2.5m每秒。根据经验一般可将使每个风口在20~25㎡的面积，其风量大约在500m³左右。

3 回风口的吸风速度

回风口位于房间上部时，吸风速度取4～5m/s，回风口位于房间下部时，若不靠近人员经常停留的地点，取3～4m/s ，若靠近人员经常停留的地点，取1.5～2m/s ，若用于走廊回风时，取1～1.5m/s 。

4 风管安装注意事项及风管计算

在风管设计尽量小的情况下保证主管风速5m/s，支管风速3m/s。

风管计算公式：所选设备风量÷3600÷风速=风管截面积

同时注意保证风管：长边/短边≤4，一般不要＞4。特殊情况特殊对待。风口的选择：所选房间风量÷3600÷风速=散流器喉部截面积。

注意：双百叶风口截面积为以上公式所得面积/0.7。

5 计算风管尺寸

1)等阻尼法(等压法)是一种方便的计算法，适用于多种场合。

2)根据下表确定主风管中的基本阻尼系数。

因回风管位于吸风部位，主要承受外部压力，应注意减轻其风管负担。对于风管系统，常采用送风管0.08~0.15mmH2O/m，回风管0.06~0.10mmH2O/m作为基准。

6 在进行风管机的风管道设计时，注意在风管机的进、出风处加静压箱，以均衡风压，减少噪音，并且使静压箱内的流速保证在3m/s以下，其长度可根据实际情况来定。

7 风压估算

如弯头、三通、变径等较少的情况下每m损失4Pa左右。

如弯头、三通、变径等较多的情况下每m损失6Pa左右。

8 接风管的风盘的风口设计

1）第一个送风口与风盘的出风口的距离要适当；

2）带有两个出风口的风盘送风管要变径；

3）风盘的送风口与回风口距离要适当（≤5m）。

9 风口的选用.

1）新风口，送风口用双层百叶风口。

2）回风口用格栅风口。

3）排风口用双层百叶。

4）氟系统由于风量一般比较小，如要求冬季供暖需要，宜采用用双层百叶，不能用散流器。风机盘管带2个风口时宜选用带调节阀的双层百叶。

七.中央空调冷热负荷计算

冷热负荷计算

1 围护结构传热量

QR = K（C TW－TN）•S

式中 QR为围护结构传热量，W；K为围护结构传热量，W/㎡•℃；C为室外计算温度修正系数（冬季取1）；TW为室外计算温度，℃；TN为室内计算温度，℃；S为围护结构外表面积，㎡。

朝向修正系数C

2 通风换气耗热（冷）量

Qh = L•V•（C TW－TN）

式中 L为换气量，m3/h；V为空气容积热容，夏季按0.46W•h/（m3•℃）计算，冬季按0.4W•h/（m3•℃）计算。

3 通过门窗的太阳辐射热

Qy = C•λ•S

式中 λ为太阳辐射热（直接辐射 散射辐射）；S为门窗面积（㎡）；C为遮阳系数。

4 照明热负荷

如果按照以往资料，多数办公室照明负荷大于20W/㎡，但是采用节能灯照明负荷一般小于5 W/㎡，所以应参考照明设计进行计算。

对于有门窗的房间，如果透过门窗的辐射热超过50W/㎡（按建筑面积算），房间不需电灯即可满足室内照明的需要。所以，在设计计算时，太阳透光辐射热大于50W/㎡时，一般不需要进行照明热负荷计算，但是对于跨度大的建筑还是要计算照明负荷的。

5 人体散热量

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6 其他散热量

包括室内设备散热及其它物料散热，需要根据实际情况计算。

以上六项计算后，把结果相加，所得数值即是建筑物的总冷热负荷。但是在计算建筑物热负荷时，照明负荷、太阳辐射热、人体散热及其它散热量不能计算在内。

舒适性空调室内设计参数要综合考虑地区、经济条件和节能要求等因素，根据我国国家标准GBJ 19-87《供暖通风与空气调节设计规范》的规定，对于舒适性空调，室内设计参数如下。

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0.2 m/s。

标准中给出的数据是概括性的。对于具体的民用建筑而言，由于各空调房间的使用功能各不相同，而其室内空调设计计算参数也会有较大的差异。以下为各种不同用途房间的室内空调设计计算参数可参照以下表格中的数据确定。

八.空调系统设计思路步骤

1 当地气象资料

1）夏季室外最高气温℃；

2）冬季室外最低气温℃；

3）如果是高原地区要掌握当地大气压力 Pa。

2 制冷机组的选择

如果电力充足，首选电制冷机组。电制冷机组分为水冷式和风冷（热泵型）式制冷机组。若采用水冷式制冷机组，则要了解冷却水塔的安装位置，制冷机组的机房位置和机房内梁下的净高；若采用风冷（热泵型）式制冷机组，则要了解是冷热水机组，还是直接蒸发式机组（如：分体机、柜机、风管机、VRV等）室外机的安装位置，若采用冷热水机组，还要了解软化设施、软化水箱、循环水泵等设备的安装位置。

如果电力不充足，增容有困难，则考虑是否有天然气或城市煤气。如果有燃气，则首选燃气型溴化锂吸收式制冷机组。

如果电力不充足，又没有天然气和城市煤气，则首选燃油型溴化锂吸收式制冷机组。

夏季是否有废蒸汽或废热水，如果有，则选蒸汽型或热水型溴化锂直燃机组。（如：钢铁公司或化工厂等）（以上问题需要业主或使用方明确，也可向业主或使用方提出明确的建设性方案，供业主或使用方选用）。

3 冬季供热热源形式的确定：

向业主或使用方了解：是否有城市集中供热或独立锅炉房供热，若有则要了解一次热水的供回水温度或换热站设在何处。

如果无城市集中供热或锅炉房供热，就要选用风冷热泵型冷热水机组或直接蒸发式机组，并根据实际情况考虑是否设置辅助电加热装置。

明确供热管道接口的预留平面位置和标高，应向业主或使用方提出供热管道的接口尺寸和所需供水压力及供热量。

4 空调系统的确定：

风机盘管加新风系统（是否设计新风系统，应由业主或使用方明确），了解新风口引入位置及标高，明确风机盘管的形式（卧式暗装、卧式明装、立式暗装、立式明装、吸顶式等）。

若采用全空气系统，就要了解建筑的层高、梁下净高及吊顶和梁之间的高度尺寸（一般应不小于400mm），确定组合式空调机组的放置位置。

了解空调房间的使用特点（如：对噪声、洁净等有无特殊要求）。

了解是否需要设置排风系统（地下室必须设排风系统）。

5 送、回风管道材质应由业主或使用方明确镀锌铁皮风道；玻璃钢风道；铝箔复合玻纤管道；板材粘接管道。

6 空调冷热水管道的材质应由业主或使用方明确普通焊接钢管；无缝钢管；镀锌钢管；PP-R管；铝塑管；紫铜管。

7 空调冷凝水管道的材质应由业主或使用方明确镀锌钢管；PP-R管；铝塑管；PVC管。

8 空调送回风管道保温材质的选材应由业主或使用方明确铝箔超细玻璃棉；聚乙烯泡沫塑料板。

9 空调冷热水管道保温材质的选材应由业主或使用方明确铝箔超细玻璃棉管壳；聚乙烯泡沫塑料管壳；聚氨脂泡沫塑料管壳；橡塑管壳。

10 送回风口形式和材质应由业主或使用方明确单层百叶、双层百叶、散流器、格栅、条形风口等；铝合金（喷塑）、塑料 木制等。

11 软化装置形式应由业主或使用方明确全自动软化装置；半自动软化装置；电子水处理器；其他。

12 循环水泵形式应由业主或使用方明确立式泵；卧式泵。

13 应向业主或使用方索取各层建筑平面图和剖面图，明确空调冷热水总立管的位置或管道井的位置。

九.空调水系统管件附件的安装

1 水泵在系统的设计位置。

一般而言，冷水泵应设在冷水机组前端,从末端回来的冷水经过冷水泵打回冷水机组；冷却水泵设在冷却水进机组的水路上，从冷却塔出来的冷却水经冷却水泵打回机组；热水循环泵设在回水干管上，从末端回来的热水经过热水循环泵打回板式换热器。

2 冷却塔上的阀门设计。

1）冷却塔进水管上加电磁阀(不提倡使用手动阀)。

2）管泄水阀应该设置于室内，(若放置在室外,由于管内有部分存水,冬天易冻)。

3 水质处理

1）水过滤器：无论开式和闭式系统，水过滤器都是系统设计中必须考虑的。目前常用的水过滤器装置有金属网状、Y型管道式过滤器，直通式除污器等。一般设置在冷水机组、水泵、换热器、电动调节阀等设备的入口管道上

2）闭式水系统：冷、热水系统中必须设置软化水处理设备及相应的补水系统。

电子水处理仪的安装位置：放置于水泵后面，主机前面。

4 水泵前后的阀门

1）水泵进水管依次接：蝶阀-压力表-软接。

2）水泵出水管依次接：软接-压力表-止回阀-蝶阀。

5 分集水器

多于两路供应的空调水系统，宜设置集分水器。集分水器的直径应按总流量通过时的断面流速（0.5~1.0m/s）初选，并应大于最大接管开口直径的2倍；分汽缸﹑分水器和集水器直径D的确定：

1）按断面流速确定D分汽缸按断面流速8~12m/s计算；分水器和集水器按断面流速0.1m/s计算。

2）按经验公式估算来确定D, D=(1.5~3)DMAX，其中DMAX支管最大直径。

3）分集水器之间加电动压差旁通阀和旁通管(管径一般取DN50)。

4）集水器的回水管上应设温度计。

6 各种仪表的位置

布置温度表，压力表及其他测量仪表应设于便于观察的地方，阀门高度一般离地1.2~1.5m,高于此高度时，应设置工作平台。

压力表：冷水机组、进出水管、水泵进出口及集分水器各分路阀门外的管道上，应设压力表。

温度计：冷水机组和热交换器的进出水管、集分水器上、集水器各支路阀门后、新风机组供回水支管，应设温度计。

7 水系统的泄水与排气

1）在水系统的最低点，应设置排水管和排水阀门，放水时间为2~3h。

2）在水系统的最高点，应设计集气罐，在每个最高点（当无坡度敷设时，在水平管水流的终点）设置放空器。

8 压差旁通阀的选择

在变水量水系统中，为保证流经冷水机组中蒸发器的冷冻水流量恒定，在多台冷水机组的供回水总管上设一条旁通管。旁通管上安有压差控制的旁通调节阀。最大的设计流量按一台冷水机组的冷水水量确定，管径直接按冷水管最大允许流速选择。

9 机组的位置

2台压缩机突出部分之间的距离小于1.0m，制冷机与墙壁之间的距离和非主要通道的距离不小于0.8m, 大中型制冷机组（离心，螺杆，吸收式制冷机）其间距为1.5~2.0m。制冷机组的制冷机房的上部最好预留起吊最大部件的吊钩或设置电动起吊设备。

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