空调系统设计.docx

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空调系统设计

空调系统设计

7.3.1选择空调系统时，应符合下列原则：

      1根据建筑物的用途、规模、使用特点、负荷变化情况、参数要求、所在地区气象条件和能源状况，以及设备价格、能源预期价格等，经技术经济比较确定；

      2功能复杂、规模较大的公共建筑，宜进行方案对比并优化确定；

      3干热气候区应考虑其气候特征的影响。

7.3.2符合下列情况之一的空调区，宜分别设置空调风系统；需要合用时，应对标准要求高的空调区做处理。

      1使用时间不同；

      2温湿度基数和允许波动范围不同；

      3空气洁净度标准要求不同；

      4噪声标准要求不同，以及有消声要求和产生噪声的空调区；

      5需要同时供热和供冷的空调区。

7.3.3空气中含有易燃易爆或有毒有害物质的空调区，应独立设置空调风系统。

7.3.4下列空调区，宜采用全空气定风量空调系统：

      1空间较大、人员较多；

      2温湿度允许波动范围小；

      3噪声或洁净度标准高。

7.3.5全空气空调系统设计，应符合下列规定：

      1宜采用单风管系统；

      2允许采用较大送风温差时，应采用一次回风式系统；

      3送风温差较小、相对湿度要求不严格时，可采用二次回风式系统；

      4除温湿度波动范围要求严格的空调区外，同一个空气处理系统中，不应有同时加热和冷却过程。

7.3.6符合下列情况之一时，全空气空调系统可设回风机。

设置回风机时，新回风混合室的空气压力应为负压。

      1不同季节的新风量变化较大、其他排风措施不能适应风量的变化要求；

      2回风系统阻力较大，设置回风机经济合理。

7.3.7空调区允许温湿度波动范围或噪声标准要求严格时，不宜采用全空气变风量空调系统。

技术经济条件允许时，下列情况可采用全空气变风量空调系统：

      1服务于单个空调区，且部分负荷运行时间较长时，采用区域变风量空调系统；

      2服务于多个空调区，且各区负荷变化相差大、部分负荷运行时间较长并要求温度独立控制时，采用带末端装置的变风量空调系统。

7.3.8全空气变风量空调系统设计，应符合下列规定：

      1应根据建筑模数、负荷变化情况等对空调区进行划分；

      2系统形式，应根据所服务空调区的划分、使用时间、负荷变化情况等，经技术经济比较确定；

      3变风量末端装置，宜选用压力无关型；

      4空调区和系统的最大送风量，应根据空调区和系统的夏季冷负荷确定；空调区的最小送风量，应根据负荷变化情况、气流组织等确定；

      5应采取保证最小新风量要求的措施；

      6风机应采用变速调节；

      7送风口应符合本规范第7.4.2条的规定要求。

7.3.9空调区较多，建筑层高较低且各区温度要求独立控制时，宜采用风机盘管加新风空调系统；空调区的空气质量、温湿度波动范围要求严格或空气中含有较多油烟时，不宜采用风机盘管加新风空调系统。

7.3.10风机盘管加新风空调系统设计，应符合下列规定：

      1新风宜直接送入人员活动区；

      2空气质量标准要求较高时，新风宜负担空调区的全部散湿量。

低温新风系统设计，应符合本规范第7.3.13条的规定要求；

      3宜选用出口余压低的风机盘管机组。

7.3.11空调区内振动较大、油污蒸汽较多以及产生电磁波或高频波等场所，不宜采用多联机空调系统。

多联机空调系统设计，应符合下列要求：

      1空调区负荷特性相差较大时，宜分别设置多联机空调系统；需要同时供冷和供热时，宜设置热回收型多联机空调系统；

      2室内、外机之间以及室内机之间的最大管长和最大高差，应符合产品技术要求；

      3系统冷媒管等效长度应满足对应制冷工况下满负荷的性能系数不低于2.8；当产品技术资料无法满足核算要求时，系统冷媒管等效长度不宜超过70m；

      4室外机变频设备，应与其他变频设备保持合理距离。

7.3.12有低温冷媒可利用时，宜采用低温送风空调系统；空气相对湿度或送风量较大的空调区，不宜采用低温送风空调系统。

7.3.13低温送风空调系统设计，应符合下列规定：

      1空气冷却器的出风温度与冷媒的进口温度之间的温差不宜小于3℃，出风温度宜采用4℃～10℃，直接膨胀式蒸发器出风温度不应低于7℃；

      2空调区送风温度，应计算送风机、风管以及送风末端装置的温升；

      3空气处理机组的选型，应经技术经济比较确定。

空气冷却器的迎风面风速宜采用1.5m/s～2.3m/s，冷媒通过空气冷却器的温升宜采用9℃～13℃；

      4送风末端装置，应符合本规范第7.4.2条的规定；

      5空气处理机组、风管及附件、送风末端装置等应严密保冷，保冷层厚度应经计算确定，并符合本规范第11.1.4条的规定。

7.3.14空调区散湿量较小且技术经济合理时，宜采用温湿度独立控制空调系统。

7.3.15温度湿度独立控制空调系统设计，应符合下列规定：

      1温度控制系统，末端设备应负担空调区的全部显热负荷，并根据空调区的显热热源分布状况等，经技术经济比较确定；

      2湿度控制系统，新风应负担空调区的全部散湿量，其处理方式应根据夏季空调室外计算湿球温度和露点温度、新风送风状态点要求等，经技术经济比较确定；

      3当采用冷却除湿处理新风时，新风再热不应采用热水、电加热等；采用转轮或溶液除湿处理新风时，转轮或溶液再生不应采用电加热；

      4应对室内空气的露点温度进行监测，并采取确保末端设备表面不结露的自动控制措施。

7.3.16夏季空调室外设计露点温度较低的地区，经技术经济比较合理时，宜采用蒸发冷却空调系统。

7.3.17蒸发冷却空调系统设计，应符合下列规定：

      1空调系统形式，应根据夏季空调室外计算湿球温度和露点温度以及空调区显热负荷、散湿量等确定；

      2全空气蒸发冷却空调系统，应根据夏季空调室外计算湿球温度、空调区散湿量和送风状态点要求等，经技术经济比较确定。

7.3.18下列情况时，应采用直流式（全新风）空调系统：

      1夏季空调系统的室内空气比焓大于室外空气比焓；

      2系统所服务的各空调区排风量大于按负荷计算出的送风量；

      3室内散发有毒有害物质，以及防火防爆等要求不允许空气循环使用；

      4卫生或工艺要求采用直流式（全新风）空调系统。

7.3.19空调区、空调系统的新风量计算，应符合下列规定：

      1人员所需新风量，应根据人员的活动和工作性质，以及在室内的停留时间等确定，并符合本规范第3.0.6条的规定要求；

      2空调区的新风量，应按不小于人员所需新风量，补偿排风和保持空调区空气压力所需新风量之和以及新风除湿所需新风量中的最大值确定；

      3全空气空调系统的新风量，当系统服务于多个不同新风比的空调区时，系统新风比应小于空调区新风比中的最大值；

      4新风系统的新风量，宜按所服务空调区或系统的新风量累计值确定。

7.3.20舒适性空调和条件允许的工艺性空调，可用新风作冷源时，应最大限度地使用新风。

7.3.21新风进风口的面积应适应最大新风量的需要。

进风口处应装设能严密关闭的阀门，进风口的位置应符合本规范第6.3.1条的规定要求。

7.3.22空调系统应进行风量平衡计算，空调区内的空气压力应符合本规范第7.1.5条的规定。

人员集中且密闭性较好，或过渡季节使用大量新风的空调区，应设置机械排风设施，排风量应适应新风量的变化。

7.3.23设有集中排风的空调系统，且技术经济合理时，宜设置空气—空气能量回收装置。

7.3.24空气能量回收系统设计，应符合下列要求：

      1能量回收装置的类型，应根据处理风量、新排风中显热量和潜热量的构成以及排风中污染物种类等选择；

      2能量回收装置的计算，应考虑积尘的影响，并对是否结霜或结露进行核算。

条文说明

7.3空调系统

7.3.1选择空调系统的原则。

   1本条是选择空调系统的总原则，其目的是为了在满足使用要求的前提下，尽量做到一次投资少、运行费经济、能耗低等。

   2对规模较大、要求较高或功能复杂的建筑物，在确定空调方案时，原则上应对各种可行的方案及运行模式进行全年能耗分析，使系统的配置合理，以实现系统设计、运行模式及控制策略的最优。

   3气候是建筑热环境的外部条件，气候参数如太阳辐射、温度、湿度、风速等动态变化，不仅直接影响到人的舒适感受，而且影响到建筑设计。

强调干热气候区的主要原因是：

该气候区（如新疆等地区）深处内陆，大陆性气候明显，其主要气候特征是太阳辐射资源丰富、夏季温度高、日较差大、空气干燥等，与其他气候区的气候特征差异明显。

因此，该气候区的空调系统选择，应充分考虑该地区的气象条件，合理有效地利用自然资源，进行系统对比选择。

7.3.2空调风系统的划分。

  将不同要求的空调区放置在一个空调风系统中时，会难以控制，影响使用，所以强调不同要求的空调区宜分别设置空调风系统。

当个别局部空调区的标准高于其他主要空调区的标准要求时，从简化空调系统设置、降低系统造价等原则出发，二者可合用空调风系统；但此时应对标准要求高的空调区进行处理，如同一风系统中有空气的洁净度或噪声标准要求不同的空调区时，应对洁净度或噪声标准要求高的空调区采取增设符合要求的过滤器或消声器等处理措施。

  需要同时供热和供冷的空调区，是指不同朝向，周边区与内区等。

进深较大的开敞式办公用房、大型商场等，内外区负荷特性相差很大，尤其是冬季或过渡季，常常外区需供热时，内区因过热需全年供冷；过渡季节朝向不同的空调区也常需要不同的送风参数，此时，可按不同区域划分空调区，分别设置空调风系统，以满足调节和使用要求；当需要合用空调风系统时，应根据空调区的负荷特性，采用不同类型的送风末端装置，以适应空调区的负荷变化。

7.3.3易燃易爆等空调风系统的划分。

  根据建筑消防规范、实验室设计规范等要求，强调了空调风系统中，对空气中含有易燃易爆或有毒有害物质空调区的要求，具体做法应遵循国家现行有关的防火、实验室设计规范等。

7.3.4全空气定风量空调系统的选择。

  全空气空调系统存在风管占用空间较大的缺点，但人员较多的空调区新风比例较大，与风机盘管加新风等空气—水系统相比，多占用空间不明显；人员较多的大空间空调负荷和风量较大，便于独立设置空调风系统，可避免出现多空调区共用一个全空气定风量系统难以分别控制的问题；全空气定风量系统易于改变新回风比例，可实现全新风送风，以获得较好的节能效果；全空气系统设备集中，便于维护管理；因此，推荐在剧院、体育馆等人员较多、运行时负荷和风量相对稳定的大空间建筑中采用。

  全空气定风量空调系统，对空调区的温湿度控制、噪声处理、空气过滤和净化处理以及气流稳定等有利，因此，推荐应用于要求温湿度允许波动范围小、噪声或洁净度标准高的播音室、净化房间、医院手术室等场所。

7.3.5全空气空调系统的基本设计原则。

   1一般情况下，在全空气空调系统（包括定风量和变风量系统）中，不应采用分别送冷热风的双风管系统，因该系统易存在冷热量互相抵消现象，不符合节能原则；同时，系统造价较高，不经济。

   2目前，空调系统控制送风温度常采用改变冷热水流量方式，而不常采用变动一、二次回风比的复杂控制系统；同时，由于变动一、二次回风比会影响室内相对湿度的稳定，不适用于散湿量大、湿度要求较严格的空调区；因此，在不使用再热的前提下，一般工程推荐采用系统简单、易于控制的一次回风式系统。

   3采用下送风方式或洁净室空调系统（按洁净要求确定的风量，往往大于用负荷和允许送风温差计算出的风量），其允许送风温差都较小，为避免系统采用再热方式所产生的冷热量抵消现象，可以使用二次回风式系统。

   4一般情况下，除温湿度波动范围要求严格的工艺性空调外，同一个空气处理系统不应同时有加热和冷却过程，因冷热量互相抵消，不符合节能原则。

7.3.6全空气空调系统设置回风机的情况

  单风机式空调系统具有系统简单、占地少、一次投资省、运行耗电量少等优点，因此常被采用。

  当需要新风、回风和排风量变化时，尤其过渡季的排风措施，如开窗面积、排风系统等，无法满足系统最大新风量运行要求时，单风机式空调系统存在系统新、回风量调节困难等缺点；当回风系统阻力大时，单风机式空调系统存在送风机风压较高、耗电量较大、噪声也较大等缺点。

因此，在这些情况下全空气空调系统可设回风机。

7.3.7全空气变风量空调系统的选择。

  全空气变风量空调系统具有控制灵活、卫生、节约电能（相对定风量空调系统而言）等特点，近年来在我国应用有所发展，因此本规范对其适用条件和要求作出了规定。

  全空气变风量空调系统按系统所服务空调区的数量，分为带末端装置的变风量空调系统和区域变风量空调系统。

带末端装置的变风量空调系统是指系统服务于多个空调区的变风量系统，区域变风量空调系统是指系统服务于单个空调区的变风量系统。

对区域变风量系统而言，当空调区负荷变化时，系统是通过改变风机转速来调节空调区的风量，以达到维持室内设计参数和节省风机能耗的目的。

  空调区有内外分区的建筑物中，对常年需要供冷的内区，由于没有围护结构的影响，可以以相对恒定的送风温度送风，通过送风量的改变，基本上能满足内区的负荷变化；而外区较为复杂，受围护结构的影响较大。

不同朝向的外区合用一个变风量空调系统时，过渡季节为满足不同空调区的要求，常需要送入较低温度的一次风。

对需要供暖的空调区，则通过末端装置上的再热盘管加热一次风供暖。

当一次风的空气处理冷源是采用制冷机时，需要供暖的空调区会产生冷热抵消现象。

  变风量空调系统与其他空调系统相比投资大、控制复杂，同时，与风机盘管加新风系统相比，其占用空间也大，这是应用受到限制的主要原因。

另外，与风机盘管加新风系统相比，变风量空调系统由于末端装置无冷却盘管，不会产生室内因冷凝水而滋生的微生物和病菌等，对室内空气质量有利。

  变风量空调系统的风量变化有一定的范围，其湿度不易控制。

因此，规定在温湿度允许波动范围要求高的工艺性空调区不宜采用。

对带风机动力型末端装置的变风量系统，其末端装置的内置风机会产生较大噪声，因此，规定不宜应用于播音室等噪声要求严格的空调区。

7.3.8全空气变风量空调系统的设计。

   1、2全空气变风量空调系统的空调区划分非常重要，其影响因素主要有建筑模数、空调负荷特性、使用时间等；空调区的划分不同，其空调系统形式也不相同。

变风量空调系统用于空调区内外分区时，常有以下系统组合形式：

当内区独立采用全年送冷的变风量空调系统时，外区可根据外区的空调负荷特性，设置风机盘管空调系统、定风量空调系统等；当内外区合用变风量空气处理机组时，内区可采用单风道型变风量末端装置，外区则根据外区的空调负荷特性，设置带再热盘管的变风量末端装置，用于外区的供暖；当内外区分别设置变风量空气处理机组时，内区机组仅需要全年供冷，而外区机组需要按季节进行供冷或供热转换；同时，外区宜按朝向分别设置空气处理机组，以保证每个系统中各末端装置所服务区域的转换时间一致。

   3变风量空调系统的末端装置类型很多，根据是否补偿系统压力变化可分为压力无关型和压力有关型末端两种，其中，压力无关型是指当系统主风管内的压力发生变化时，其压力变化所引起的风量变化被检测并反馈到末端控制器中，控制器通过调节风阀的开度来补偿此风量的变化。

目前，常用的变风量末端装置主要为压力无关型。

   5变风量空调系统，当一次风送风量减少时，其新风量也随之减少，有新风量不能满足最小新风量要求的潜在性。

因此，强调应采取保证最小新风量的措施。

对采用双风机式变风量系统而言，当需要维持最小新风量时，为使新风量恒定，回风量则往往不是随送风量的变化按比例变化，而是要求与送风量保持恒定的差值。

因此，要求送、回风机按转速分别控制，以满足最小新风量的要求。

   6变风量空调系统的送风量改变应采用风机调速方法，以达到节能的目的，不宜采用恒速风机，通过改变送、回风阀的开度来实现变风量等简易方法。

   7变风量空调系统的送风口选择不当时，送风口风量的变化会影响到室内的气流组织，影响室内的热湿环境无法达到要求。

对串联式风机动力型末端装置而言，因末端装置的送风量是恒定的，则不存在上述问题。

7.3.9风机盘管加新风空调系统的选择。

  风机盘管系统具有各空调区温度单独调节、使用灵活等特点，与全空气空调系统相比可节省建筑空间，与变风量空调系统相比造价较低等，因此，在宾馆客房、办公室等建筑中大量使用。

“加新风”是指新风经过处理达到一定的参数要求后，有组织地送入室内。

  普通风机盘管加新风空调系统，存在着不能严格控制室内温湿度的波动范围，同时，常年使用时，存在冷却盘管外部因冷凝水而滋生微生物和病菌等，恶化室内空气质量等缺点。

因此，对温湿度波动范围和卫生等要求较严格的空调区，应限制使用。

  由于风机盘管对空气进行循环处理，无特殊过滤装置，所以不宜安装在厨房等油烟较多的空调区，否则会增加盘管风阻力并影响其传热。

7.3.10风机盘管加新风空调系统的设计。

   1当新风与风机盘管机组的进风口相接，或只送到风机盘管机组的回风吊顶处时，将会影响室内的通风；同时，当风机盘管机组的风机停止运行时，新风有可能从带有过滤器的回风口处吹出，不利于室内空气质量的保证。

另外，新风和风机盘管的送风混合后再送入室内时，会造成送风和新风的压力难以平衡，有可能影响新风量的送入。

因此，推荐新风直接送入人员活动区。

   2风机盘管加新风空调系统强调新风的处理，对空气质量标准要求较高的空调区，如医院等，可采用处理后的新风负担空调区的全部散湿量时，让风机盘管机组干工况运行，以有利于室内空气质量的保证；同时，由于处理后的新风送风温度较低，低于室内露点温度，因此，低温新风系统设计应满足低温送风空调系统的相关要求。

   3早期的风机盘管机组余压只有0Pa和12Pa两种形式，《风机盘管机组》GB／T19232对高余压机组没有漏风率的规定。

为适应市场需求，部分风机盘管余压越来越高，达50Pa或以上，由于常规风机盘管机组的换热盘管位于送风机出风侧，会导致机组漏风严重以及噪声、能耗等增加，故不宜选择高出口余压的风机盘管机组。

7.3.11多联机空调系统的选择与设计。

  由于多联机空调系统的制冷剂直接进入空调区，当用于有振动、油污蒸汽、产生电磁波或高频波设备的场所时，易引起制冷剂泄漏、设备损坏、控制器失灵等事故，故这些场所不宜采用该系统。

   1多联机空调系统形式的选择，需要根据建筑物的负荷特征、所在气候区等多方面因素综合考虑：

当仅用于建筑物供冷时，可选用单冷型；当建筑物按季节变化需要供冷、供热时，可选用热泵型；当同一多联机空调系统中需要同时供冷、供热时，可选用热回收型。

  多联机空调系统的部分负荷特性主要取决于室内外温度、机组负荷率及室内机运行情况等。

当室内机组的负荷变化率较为一致时，系统在50％～80％负荷率范围内具有较高的制冷性能系数。

因此，从节能角度考虑，推荐将负荷特性相差较大的空调区划为不同系统。

  热回收型多联机空调系统是高效节能型系统，它通过高压气体管将高温高压蒸气引入用于供热的室内机，制冷剂蒸气在室内机内放热冷凝，流入高压液体管；制冷剂自高压液体管进入用于制冷的室内机中，蒸发吸热，通过低压气体管返回压缩机。

室外热交换器视室内机运行模式起着冷凝器或蒸发器的作用，其功能取决于各室内机的工作模式和负荷大小。

   2室内、外机组之间以及室内机组之间的最大管长与最大高差，是多联机空调系统的重要性能参数。

为保证系统安全、稳定、高效的运行，设计时，系统的最大管长与最大高差不应超过所选用产品的技术要求。

   3多联机空调系统是利用制冷剂输配能量，系统设计中必须考虑制冷剂连接管内制冷剂的重力与摩擦阻力等对系统性能的影响，因此，应根据系统制冷量的衰减来确定系统的服务区域，以提高系统的能效比。

   4室外机变频设备与其他变频设备保持合理距离，是为了防止设备间的互相干扰，影响系统的安全运行。

7.3.12低温送风空调系统的选择。

  低温送风空调系统，具有以下优点：

   1由于送风温差和冷水温升比常规系统大，系统的送风量和循环水量小，减小了空气处理设备、水泵、风道等的初投资，节省了机房面积和风管所占空间高度；

   2由于需要的冷水温度低，当冷源采用制冷机直接供冷时制冷能耗比常规系统高；当冷源采用蓄冷系统时，由于制冷能耗主要发生在非用电高峰期，可明显地减少了用电高峰期的电力需求和运行费用；

   3特别适用于空调负荷增加而又不允许加大风管、降低房间净高的改造工程；

   4由于送风除湿量的加大，造成了室内空气的含湿量降低，增强了室内的热舒适性。

  低温冷媒可由蓄冷系统、制冷机等提供。

由于蓄冷系统需要的初投资较高，当利用蓄冷设备提供低温冷水与低温送风系统相结合时，可减少空调系统的初投资和用电量，更能够发挥减小电力需求和运行费用等优点；其他能够提供低温冷媒的冷源设备，如采用直接膨胀式蒸发器的整体式空调机组或利用乙烯乙二醇水溶液做冷媒的制冷机，也可用于低温送风空调系统。

  采用低温送风空调系统时，空调区内的空气含湿量较低，室内空气的相对湿度一般为30％～50％，同时，系统的送风量也较少。

因此，应限制在空气相对湿度或送风量要求较大的空调区应用，如植物温室、手术室等。

7.3.13低温送风空调系统的设计。

   1空气冷却器的出风温度：

制约空气冷却器出风温度的条件是冷媒温度，当冷却盘管的出风温度与冷媒的进口温度之间的温差过小时，必然导致盘管传热面积过大而不经济，以致选择盘管困难；同时，对直接膨胀式蒸发器而言，送风温度过低还会带来盘管结霜和液态制冷剂进入压缩机问题。

   2送风温升：

低温送风系统不能忽视送风机、风管及送风末端装置的温升，一般可达2℃～3℃；同时应考虑风口的选型，最后确定室内送风温度及送风量。

   3空气处理机组选型：

空气冷却器的迎风面风速低于常规系统，是为了减少风侧阻力和冷凝水吹出的可能性，并使出风温度接近冷媒的进口温度；为了获得较低出风温度，冷却器盘管的排数和翅片密度大于常规系统，但翅片过密或排数过多会增加风侧或水侧阻力，不便于清洗，凝水易被吹出盘管等，故应对翅片密度和盘管排数二者权衡取舍，进行设备费和运行费的经济比较后，确定其数值；为了取得风水之间更大的接近度和温升，解决部分负荷时流速过低的问题，应使冷媒流过盘管的路径较长，温升较高，并提高冷媒流速与扰动，以改善传热，因此冷却盘管的回路布置常采用管程数较多的分回路布置方式，但会增加了盘管阻力；基于上述诸多因素，低温送风系统不能直接采用常规系统的空气处理机组，必须通过技术经济分析比较，严格计算，进行设计选型。

   4直接低温送风：

采取低温冷风直接送入房间时，可采用低温风口。

低温风口应具有高诱导比，在满足室内气流组织设计要求下，风口表面不应结露。

因送风温度低，为防止低温空气直接进入人员活动区，尤其是采用全空气变风量空调系统时，当送风量较低时，应对低温风口的扩散性或空气混合性有更高的要求，具体