暖通空调系统基本概述及设计要点

冷热源基本型式：

由于使用冷热源设备会受到能源、环境、工程状况、使用时间及要求等多种 因素的影响和制约，因此应全面客观地对冷热源方案进行技术经济比较分析，以可持续发展的思路确定合理的冷热源方案。

首先掌握冷热源设备的基本原理、运行要求及特性、适用范围等。

电制冷技术目前为最成熟、稳定可靠的技术，主要机组类型：

水冷冷水机组：

1 ）离心式冷水机组 （含磁悬浮机组）；

2 ）螺杆式冷水机组；

3 ）涡旋式冷水机组；

风冷冷水机组：

1 ）螺杆式冷水机组；

2 ）涡旋式冷水机组；

不同的型式的冷水机组有不用的制冷量范围，应根据项目负荷需要（特别是全年负荷需要)选择冷水机组类型，必要时进行组合选型。

         

GB50189-2015 《公共建筑节能设计标准》：

4.2.10?? 【自2022年4月1日起废止】采用电机驱动的蒸气压缩循环冷水(热泵)机组时，其在名义制冷工况和规定条件下的性能系数(COP)应符合下列规定：

1?? 水冷定频机组及风冷或蒸发冷却机组的性能系数(COP)不应低于表4.2.10的数值；

2?? 水冷变频离心式机组的性能系数(COP)不应低于表4.2.10中数值的0.93倍；

3?? 水冷变频螺杆式机组的性能系数(COP)不应低于表4.2.10中数值的0.95倍。

表4.2.10??名义制冷工况和规定条件下冷水(热泵)机组的制冷性能系数(COP)

         

电动压缩式冷水机组：

从上表可看出，相同冷量范围，离心机的效率高于螺杆机，制冷量越大，优势越明显。

因此，进行冷水机组配置时，大部分冷量优先配合离心机组，进行最小负荷配置机组时，可配置螺杆机或是离心机变频，具体需根据冷负荷需求、机组具体配置及部分负荷性能确定。

如设计酒店时，需考虑夜间最小负荷配置机组，最小负荷可按一定的入住比例确定（比如30%）。

如最小负荷为100~300RT，在螺杆机范围，可选择螺杆机，大多数客房在500间以下的单体酒店，都做此范围；

如最小负荷为300~500RT，在离心机范围，可选离心机变频控制，800~1000间以上客房数的大型酒店、度假村，或者复合有公寓等有夜间负荷的功能。

         

从本条看出大致的制冷量范围如下：

制冷量Q＞1800RT，应选用高压10KV机组；

1350RT ＜制冷量Q≤1800RT，宜选用高压10KV机组；

970RT ＜制冷量Q≤1350RT，可选用高压10KV机组。

选用高压10KV机组，可减小变配电设备投资，减小变电损失，同时减小冷水机组的启动电流，防止启动电流过大，无法正常启动。

实际上，根据电气规范，功率大于500KW，就应采用高压机组；由于采用高压机组，用电申报、运行维护比常规380V要求高（电工需要高压证），机电管理水平不高的甲方倾向于不选高压机组。

电动机功率小于650KW的机组，经过技术论证，也可采用高压机组。

某商业选用的制冷量Q=800RT离心式冷水机组，电机功率N=520KW，经过技术论证，采用了10KV高压机组，启动电流小于上级变电站的电流限值。

空气源热泵：

空气源热泵是一种利用高位能使热量从低位热源空气流向高位热源的节能装置。它是热泵的一种形式。顾名思义，热泵也就是像泵那样，可以把不能直接利用的低位热能（如空气、土壤、水中所含的热量）转换为可以利用的高位热能，从而达到节约部分高位能（如煤、燃气、油、电能等）的目的。

         

由于空气源热泵兼备制冷、制热功能，在夏热冬冷地区中小型建筑中得到较为广泛 应用，在夏热冬暖地区，无供热需求的小型建筑也可应用。

近两年内北方的煤改电中，大量的适应低温环境供热的小型热泵得到应用。

空气源热泵除霜问题：

北京工业大学王伟等人2009年《空气源热泵在我国应用结霜区研究》中的结论如下。

         

空气源热泵有效制热量应根据当地冬季空调计算温度，分布采用温度修正系数和融霜修正系数进行修正。《民用暖通空调规范》8.3.2

         

         

水源热泵：

概念：水源热泵是利用地球水所储藏的太阳能资源作为冷、热源，进行转换的空调技术。

工作原理：通过输入少量高品位能源（如电能），实现低温位热能向高温位转移。水体分别作为冬季热泵供暖的热源和夏季空调的冷源，即在夏季将建筑物中的热量“取”出来，释放到水体中去，由于水源温度低，所以可以高效地带走热量，以达到夏季给建筑物室内制冷的目的；而冬季，则是通过水源热泵机组，从水源中“提取”热能，送到建筑物中采暖。

水源热泵适用范围：水源充沛，四季分明，温度适中的地区；凡是水量，水温，水质能够满足水源热泵制热（制冷）需要的任何水源都可作为系统水源。

水源热泵应用局限：水资源缺乏，水质差的地区；冬季严寒或四季炎热的地区。

水源热泵的特点:

属可再生能源利用技术；（水吸收太阳能，可再生） 高效节能；（水温冬季比环境温度高，夏低）运行稳定可靠；（水体温度稳点）环境效益显著；（污染小）；一机多用，应用范围广。（可供暖、空调，供生活热水）

不足：可利用的水源条件限制（没有合适的水源，成本高，闭环成本高，开环水质有要求）；水层的地理结构的限制（考虑地质结构和用后尾水的回灌实现问题）；投资的经济性（国家政策，水源条件影响）。

         

地下水源热泵：由于地下水的资料稀缺、不可逆、地下水资源难度大，无法实现取水100%地回灌到同一含水层，目前国内大多数城市都禁止开采地下水，禁止应用地下水源热泵。

冷热源系统设计原则：

         

         

空气调节冷热源应根据建筑物空气调节规模、用途、建设地点的能源条件、结构、价格， 以及国家节能减排和环保政策的相关规定等，按下列要求通过综合论证确定：

1. 有可供利用的废热或工厂余热的区域，热源应优先采用废热或工厂余热。当废热或工厂余热的温度较高、经技术经济论证合理时，冷源宜采用吸收式冷水机组；

2. 在经济技术合理的情况下，冷、热源宜优先利用浅层地能、太阳能、风能等可再生能源。当采用可再生能源受到气候等原因的限制无法时刻保证时，应设置辅助冷、热源；

3. 不具备上述1、2条的条件，但有城市或区域热网的地区，集中式空气调节系统的供热热源 宜优先采用城市或区域热网，但符合8.1.4条的情况除外；

4. 不具备上述1、2条的条件，但城市电网夏季供电充足、且全年供冷运行时间达到3个月（供冷运行季节时间，非累积小时）以上的地区，空气调节系统的冷源宜采用电动压缩式冷水机组；

5. 不具备上述条件，但城市燃气供应充足的地区，宜采用燃气锅炉、燃气热水机供热或燃气吸收式冷(温)水机组供冷、供热；

6. 不具备上述条件的地区，可采用燃煤锅炉、燃油锅炉供热，蒸汽吸收式冷水机组或燃油吸 收式冷(温)水机组供冷、供热；

7. 室外空气夏季设计露点温度较低的地区，宜采用间接蒸发冷却冷水机组作为空调系统的冷源；

8. 天然气供应充足的地区，当建筑的电力负荷、热负荷和冷负荷能较好匹配，能充分发挥冷、热、电联产系统的能源综合利用效率并经济技术比较合理时，宜采用分布式燃气冷热电三联供技术;

9. 全年进行空气调节，且各房间或区域负荷特性相差较大，需要长时间向建筑物同时供热和供冷并技术经济比较合理时，宜采用水环热泵空气调节系统供冷、供热；

10. 在执行分时电价、峰谷电价差较大的地区，经技术经济分析，采用低谷电价能够明显起到对电网“削峰填谷”和节省运行费用时，可采用蓄冷系统供冷；

11. 夏热冬冷地区以及干旱缺水地区的中、小型建筑宜采用空气源热泵或土壤源地源热泵系统供冷、供热；

12. 有天然地表水等资源可供利用、或者有可利用的浅层地下水且能保证100%回灌时，可采用地表水或地下水地源热泵系统供冷、供热；

13. 具有上述多种能源的地区，可采用复合式能源供冷、供热；

空调冷热源系统对于建筑的运行管理非常重要，要求满足人员舒适性、使用功能，同时作为耗能大户需兼顾四节（节能、节水、节地、节材）环保等要求。

冷热源选择的原则，主要考虑因素：建筑本身需求；地点条件；国家政策。需从使用要求、能源效率、投资回报、全年能耗及运行管理等方面综合论证。

选择梯次：

热源：余热、废热→城市热网→锅炉或直燃机。

冷源：吸收机（余热废热可用时）→可再生能源（根据需要设置辅助能源）→电动压缩式冷水机组（电力充足时优先）→直燃机或吸收机（燃气充足时）。

特定条件：蒸发冷却、冷热电联供、热泵。

暖通空调设计要点：

1 、机房面积（占总建筑面积的百分比—含水泵布置）

采用离心机组：0.8%~1.2%（适用于5万平方米以上的大型工程）；

采用螺杆机组：1%~1.4%（适用于2~5万平方米以上的大型工程）；

采用吸收机组：1.5%~2%（吸收机组尺寸和管道本身较大）；

热交换站：0.13%~0.2%。

2 、机房位置及净高要求

位置：由于设备本身较重，且存在一定的噪声，冷冻机房宜设置于最底层。

净高：4~6m，其中：管线（风管、水管、电缆桥架等）所占高度大约1.5~2.0m，人员。

通行与检修空间2~2.5m（考虑支吊架高度 ）。

热交换站的净高要求：3~3.5m（板式换热器）、3.5~4m（列管式换热器）。

变电室应尽量靠近冷冻机房 —冷冻机房用电量最大，减少供电半径。

3 、冷、热源机房设施

排水沟设置—机房地面清洗、系统排水、设备检修等需要。隔声处理—吸声墙面、隔音门等。

4 、设备就位要求

对于冷水机组等大型设备、应预留从室外进入机房层的吊装孔（施工完成后盖板封盖）。

不宜采用汽车坡道等方式运输—荷载、净高及运输方式不能满足要求。

5 、风冷机组的室外机设置

确保室外机的散热良好，防止噪声对周围环境的影响。

         

6 、冷却塔

设置高度要求：

（1）当冷却塔与制冷机房平面距离很近时，冷却塔基础应比制冷机房地面高出2~3m；

（2）当冷却塔与制冷机房平面距离很远时，冷却塔基础与制冷机房地面的高差，需要计算确定。

设置位置要求：

（1）周围不能有遮挡，否则散热效果差（与室外机类似）；

（2）防止噪声对周围环境的影响。

空调末端：

1 、全空气空调系统的空调机房（用于大空间）

面积：每500m ² 空调面积，大约需要25m ² 左右的机房；

高度：同使用空调空间的高度；

位置：与使用空调空间不在同一层时，需考虑竖向的送、回、排风道；

防水：需设置地漏等排水设施，机房地面应做防水处理；

防噪声：机房墙内壁做吸声处理，机房门为密闭隔音门；

就位：如果设置于核心筒，应考虑最大组件进入所要求的洞口尺寸。

2 、风机盘管+新风系统的新风机组（用于分隔的办公建筑、酒店客房等）

面积：每1000m ² 空调面积，大约需要15m ² 的机房；其他要求与1相同。

3 、防火分区与机房

每个防火分区，最好有自身独立的空调机房。

4 、厨房用通风、空调机房

面积：每500m ² 餐饮面积，大约需要40~50m ² 左右的机房（包括餐饮区空调系统、厨房送、排风系统），其他要求与1相同。

5 、车库通风机房

面积：每2000m ² 车库，大约需要15m ² 的送、排风机房各一个

位置：在每个防火分区设置，送风与排风机房的位置还需要和进风道和排风道的位置协调考虑。

6 、超高层建筑的设备层

位置：与最底层的高度差，不宜大于100m(考虑水系统的工作压力)，消声降噪处理与保温处理措施。

防排烟：

1 、暖通专业消防设计主要内容

高层建筑加压送风的部位—消防电梯前室、合用前室与防烟楼梯间；

机械排烟设置部位—内走道排烟、无窗房间(地下≥50m ² ，地上≥100m ² )；

通风空调系统的防火—防火阀设置。

2 、排烟竖井位置要求

内走道：两个排烟竖井的间距不宜超过60m；

无窗房间：根据需要合理设置；

大开间办公室：建议每隔一定距离(20-30m)设置一个排烟竖井—目的：为二次分隔后形成的内走道和无窗房间设置排烟提供条件。

3 、防火卷帘的应用

所有管道都不能从防火卷帘下部通过；

在管道密集处，不宜设置防火卷帘；

管道穿过防火卷帘时，防火卷帘应采用挂板下挂。

         

管道井、风井：

1 、管道井、竖向风井尺寸

重点考虑的是安装要求：风管—法兰连接、水管—焊接。

         

2 、管道井、竖向风井尺寸

重点考虑的是安装要求：风管—法兰连接、水管—焊接。

空调风管(带保温层) 之间的间距不小250mm，通风风管之间的间距不小150mm。

         

3 、竖向风道要求—密闭、不漏风

当管道井尺寸有限时，一些局部可采用土建风道。

适用场所：

(1) 新风引入风道(北方地区需要做好保温)

(2) 楼梯间加压风道

(3) 普通排风系统(非污染物排风) 的负压段

(4) 房间空调回风(需保温)

(5) 排烟系统负压段

(6) 前室加压风道

— 风道材料及制作方式：以钢筯混凝土现浇为最好。

 (1) 、(3)、(4)—可采用砖砌风道。

 (2) 、(5)、(6)— 成品风管。

酒店厨房：

酒店厨房的分类：

以五星级酒店厨房为例，酒店的厨房大概包括以下三类：

1 、单独设置的厨房区域：主厨、热炒、烧腊、饼屋、冷鲜制作、中、小型冷库等。

2 、与餐厅直接联通的厨房区域：明厨、铁板、自助、小型冷库等。

3 、无明火的厨房区域：备餐、食物加热等。

酒店厨房通风系统的设计：一般情况下，酒店厨房应提供两套单独的通风系统保证整个酒店及厨房内工作人员的环境，根据厨房的使用功能对厨房内设置冷库等压缩机采用风冷型的散热量较大设备，还需要单独设置一套通风系统，以保证厨房内设备的正常运行。

设计通则：

1 、油烟净化设备及排风机布置位置

油烟净化设备：一般排油烟风量较大，油烟设备尺寸也随之较大，需考虑单独设置房间或者利用储藏间，以便保证厨房吊顶高度，及净化设备的检修、清扫及更换。如必须设置在吊顶内，可考虑将连接排油烟罩的几个风管上单独设置油烟净化设备，再合并风管至排油烟竖井直至排出屋面。

排油烟风机：宜布置在屋面保证整个排油烟、排风系统的负压状态。

2 、厨房的通风量估算及风管风速的取值

（1）厨房排油烟系统

排油烟量按厨房区域体积60次/h计算，排油烟风管风速宜取8~10m/s，补风量按排风量的80%预留。补风需进行预处理（按厨房环境温度27 ℃ 进行厨房负荷计算及新风机组选型）。

（2）厨房的全面通风系统

风量根据厨房大小确定，按照不小于5次/h计算，排风干管风速宜取8m/s，补风量按排风量的80%预留。补风需进行预处理（按厨房环境温度27 ℃ 进行厨房负荷计算及新风机组选型）。

（3）制冷系统采用风冷式压缩机的通风系统

需考虑24小时排风系统或24小时冷却水系统保证厨房冷库正常运行，排风量按不小于5次/h计算。

三类酒店厨房的空调通风系统形式：

1 、单独设置的厨房区域（主厨、热炒、烧腊、饼屋、冷鲜制作、中、小型冷库等）

该区域应保持负压状态。需进行厨房的排油烟系统、厨房全面通风系统、冷库24小时排风或24小时冷却水系统。

2 、与餐厅直接联通的厨房区域（明厨、铁板、自助、小型冷库等）

该区域应保证与之相连的餐厅为负压而相对连通的厨房为正压。食物区的排风系统的补风可考虑用餐厅的风量进行一部分补风。需进行厨房的排油烟系统，冷库24小时排风或24小时冷却水系统。

3 、无明火的厨房区域（备餐、食物加热等）

该区域没有明火不需要进行排油烟设计，应保持负压状态，进行全面通风设计。必要时需进行温度独立控制系统设计。

本文来源于互联网，暖通南社整理编辑于2022年1月20日。