暖通设计丨暖通空调系统工程的设计方法详细说明
优质空调的四要素：产品，设计，维护，安装施工。
设计和选型问题的来源：
用户的要求是否清楚?现场的条件调查是否明确?选用的设备是否合适?
负荷计算是否准确?
设计五要素：建筑情况，环境因素，舒适度，品牌因素，费用。
一、建筑情况：
建筑物的类型和规模;是新建筑还是现有建筑;可提供何种能源形式;是否有合适的空间(如管道井、吊顶空间、机房等);建筑物的围护结构的情况(如材料，结构类型等)。
二、环境因素：
在建筑中，有何种环境要求?
周边环境的空气是否存在影响?(是否有大量的灰尘?空气是否是含盐量高的?)
周边环境允许的噪声标准或要求。
机组可能安装场所附近，是否存在干扰源(热源、电磁源、强气流等)?
三、舒适度：
房间的用途和结构(用于确定负荷计算的基本参数及选择适用的室内机组或末端装置);室内的温湿度基准和允许波动范围;室内空气洁净度要求和主要污染源;
新风和换气的标准和基本要求;运行、监控和管理的要求;是否有特殊空调要求的房间?
四、品牌因素：
相关人员对空调系统形式和品牌的了解程度。
品牌的交易流程、服务水平和技术支援力量。
项目招标方或终用户对品牌的要求或期望。
五、费用：
竞争对手的信息(产品情况、价格技术对应能力等);
综合考虑设备、施工、运行和保养等各个方面的总体费用。
空调项目设计流程：初步接触和方案讨论→方案设计→施工设计。
初步接触和方案讨论：
要充分把握客户的需求：
①获得建筑图纸等设计资料(如有可能进行实地勘察，应掌握建筑物的规模，内部配置等方面的信息)。
②了解客户对空调环境的基本要求，确定是否对空调有特殊要求。
确定方案：
①对各种系统方案进行简要对比(如有可能向客户展示其他施工实例)。
②与用户探讨并初步确定空调系统的主体形式。
方案设计：
合理分区，负荷计算(如有条件应采用逐时计算的方法)。
根据室内状况进行机型选择(应利用各机型的特点并考虑建筑方面的限制，同时与设备供应商确认出货能力)。
基本方案和初步项目预算提出，并与客户商讨确认。
施工设计：
施工图纸绘制：
①充分考虑施工可行性(施工条件、施工工期和供货周期)。
②各种设备应在图上明确标识，有特殊设计时应注明。
③与关联工程方进行必要协调。
在进行空调系统的设计过程中，必须就各种基本事项和需要调查的事项与客户充分沟通后确定。特别对于一些客户难于理解的事项和设计时的假定事项必须让客户充分了解，否则容易造成在施工和验收时产生争议甚至是索赔。
要点：
对于大型的建筑，如发现因建筑结构或房间用途不同导致各部分热负荷有明显差异，应先进行空调分区讨论以求达到佳效果。
建筑物内负荷特性相差较大的内区与周边区，以及在同一时段内分别进行加热和冷却的房间，一般宜分区设置空气调节系统。
分空调系统时要了解清楚各空调房间的用途，规模，工作时间，负荷变化等情况。负荷特性相差较大的房间应分别设系统。
用集中冷源还是自带冷源要从投资与经常费用综合考虑。对个别使用时间与众不同的房间，应设自带冷源的空调机。
大中型建筑物选制冷机的容量及台数时，应大小搭配;按过渡季的小负荷选一台小制冷机，这样既能满足部分小负荷运行的需要，又可节约能耗。
多联机系统工程设计：
系统选型步骤：
负荷计算：
对空调房间进行负荷计算时，应考虑以下因素：
通过建筑围护结构传入的热量。(包括朝向、墙体结构类型等)
通过外窗进入的太阳辐射量。
室内人员的散热量。
各种室内热源的散热量。
外部空气带来的热量。(包括外气量和外气处理方式)
各种散湿过程产生的潜热量。
各种建筑内部的热湿干扰。(包括吊顶、邻室、风管系统的回风区等)
若在计算每个房间的空调冷负荷时，未列入新风冷负荷，则在计算空调系统冷负荷时应计入新风冷负荷。
负荷计算(估算法)：
估算简易公式：总负荷=单位面积冷负荷×房间地面面积×修正系数。
估算法流程：确定房间类型→计算房间面积→选取单位面积冷负荷估算指标→计算空调房间总负荷。
单位面积冷负荷估算指标：
对于一些废气量大的场合或者一些工艺型场合，一般应根据换气次数来计算新风量。
对于一般性场合，如无特殊要求且室温波动范围在±1℃则可选用换气次数为5次/小时。
换气次数推荐值：
新风量的确定：
做新风处理时应注意的事项：
新风取入口应避开建筑的排气口和室外废气发生处。否则会引起引入的新风品质不高，不能达到换气的目的。
对于冷媒机，新风处理机的新风管不能与空调的回风管道连接。当新风机与空调机同时使用时，会引起空调温控出现偏差提前使空调机停止运行，室内无法达到要求的空调环境;当单独使用新风机时，新风会从空调回风口吹入室内，可能将回风滤网上的灰尘带入室内，降低室内的空气品质。
机型选择：
根据负荷计算结果和室内的条件(如负荷的分布特点、房间的内部结构、理想的气流形式和使用特点等)，选择合适的室内机组，并酌情合理分组，配置相应的室外机组。
机型选择流程：选择室内机组→对室内机进行合理分组→选择室外机。
第一步：选择室内机组
选择室内机组时，首先应根据负荷计算的结果，其次需要考虑房间的使用特点、天花造型、家具布置情况和室内机组工作的特点(尤其是气流组织形式和具体操作控制方式)。
要点：
所选择的室内机能力一般应不小于所计算出来的房间负荷。
选择室内机时应综合考虑室内的噪声标准，空气质量要求，并结合房间特点、内部装修等因素进行分析。
对于四面出风嵌入式室内机一般不宜用在天花高(3m以上)的场合;对于天花高的场合可采用风管型室内机。
室内机形式：
四面出风嵌入式：
1、安全可靠，寿命长，运行噪音低;
2、同行业中薄机身厚度(230mm),适合狭小天花空间;
3、配有酶杀菌空气净化装置和高效过滤网，保持空气清洁;
4、送风范围宽广，冷热均匀分布，且适用性广安装、维护简便。
四面出风嵌入式安装效果图：
一面出风嵌入式：
1、单向气流送风 ，适合角落送风。可引入新风。
2、机身超薄，适合狭小空间安装，机身厚度薄是198mm。
3、出风静压10Pa，超低噪音运行。
一面出风室内机的优势：
1、单向气流送风，适合角落送风。
2、机身超薄，适合狭小空间安装，机身厚度薄是198mm。
3、超低噪音运行。
一面出风嵌入式安装效果图：
标准型风管天井式：
1、送回风口自由配置，室内机豪华高贵，配有做工精良的回风 箱和高效过滤网，可配合不同室内装修需要。
2、出风静压40Pa。
3、可引入新风。
4、机身轻巧，安装方便。
标准型风管天井式安装效果图：
低静压风管机：特别适用于住宅、小型办公等对隔音效果要求高的场所。
坐吊两用机：既可以吊顶安装，又可落地放置。适合不同的空间需要。
高静压风管天井式室内机：
1、可引入新风;
2、该机型为天花暗藏式，可以与装修配合室内设计;
3、送风口自由布置，适用不同形式的房间(如下图);
4、可以实现远距离送风。
高静压风管天井室内机效果图：
第二步：对室内机进行合理分组
对于大型的项目或因建筑结构和房间用途不同导致使用特点存在差异，应对空调面积进行合理分区。
在系统设计中，一般分区方法为按建筑的负荷特性分区：
将建筑物平面分为直接受外界条件影响的周边区域(外区)和不直接受影响的内部区域(内区);
在大型项目中，对于其周边区域可根据方位进行分区;
如果室内的人员密度和室内设备密度有较大差异时，应根据不同密度进行划分。
系统规划：
第三步：选择室外机
根据室内机选择结果和分区情况分别选择对应合适的室外机，对于多联机系统应注意以下几点：
冷媒管长度的限制;
室内外机组的配置比例的要求：室内机的总名义能力必须在其对应的室外机名义能力的110%范围内，否则会因回油问题导致压缩机的寿命降低和故障。
各室外机可连接的大室内机台数。
室外分层摆放的设计要求：
室外机必要能力：
计算公式：室外机必要能力=整个系统的总负荷/配管修正系数。
室内机能力校验：
对于同一型号的系统室内机，尽管在技术资料中标定了其制冷(暖)能力，但是由于各种实际使用状况会对其终能力产生影响(如：由于使用工况导致机组处于重载或轻载运转状态，室内外机组的配置比例不同等原因);故必须在初步选定室内外机组的条件下进行能力校验。
计算公式：
室内机实际能力=选用的室外机能力×(室内机能力/系统室内机总能力)×配管修正系数。
校核：
配管设计：
注意：当室内机容量总和超配室外主机较多的情况。
各系列极限设计参数：
对于U系列，配管长度有以下规律：
1、26～40：长10米，高差5米。
2、50～140：长20米，高差10米;特例120、140型号后为-B的机器，长50米，高差20米。
3、其余所有机器：长50米，高差20米。
风管设计：
风管内的空气压力：
静态压力和动态压力：
静态压力和动态压力之间的关系：
如上图所示：截面从A1增大到A2时，相对的气流速度会从V1减少到V2。则动压会变小，静压会增大。所以将这种静态压力增加和动态压力减少的现象称之为静态压力恢复。
风扇特性：
风管设计的方法有以下几种：
等压法：把单位长度的风管内的气流摩擦损失设为定值的方法。在确定基准损失值后，根据各部分送风量确定各段风速和管道尺寸。
等速法：预先假定风管中各部位的气流速度，再依次确定各段风管尺寸及阻力的方法。
全压法：综合考虑管道中动压和静压情况，按照全压基准(全压=动压+静压)进行设计的方法。
静压再获得法：考虑随着风速变化(即动压变化)而带来的静压增减，通过计算该变化量来确定风管尺寸的方法。该方法多用于高速风管的设计中。
风管系统设计步骤：
通风量的确定→风口确定→风管通道确定→各部分的通过风量的确定→风管尺寸的确定→风机规格的确定或校核。
等压法：把单位长度的风管内的气流摩擦损失设为定值的方法。在确定基准损失值后，根据各部分送风量确定各段风速和管道尺寸。
镀锌钢板风管内摩擦损失图上相关参数如下：
利用摩擦损失图求圆形直管段风管的单位摩擦损失：
查表得
1.此段风管的单位摩擦损失=0.17mmH2O/m;
2.此段风管的风速v=4.6m/s。
利用摩擦损失图求矩形直管段风管的单位摩擦损失：
解答：
已知A=300mm，B=150mm;查表得等效直径D=229mm=22.9cm;
已知风量=540m3/h =9 m3/min，D=22.9cm;
查表得
1.此段风管的单位摩擦损失=0.088mmH2O/m;
2.此段风管的风速v=3.6m/s。
矩形弯头的等效长度计算：
风管计算中应考虑下列值：
风口确定：
风口数量、类型和尺寸的确定：
将一个空调区域分割成多个小块，每个小块置一风口。
分割原则必须满足以下条件：L≤3H且L≤1.5S;H：室内天花高度。
不利环路阻力确定：
选择从一个回风格栅(或进新风口)起到一个空调机远端的送风格栅。长的风管线路(或是沿程阻力可能大的风管线路);
计算出仅在线路中的阻力损失，包括空调机内部的压力损失。
将总的摩擦损失算出后再乘以1.1，就得出了总的阻力损失了。
风管设计常见问题：
采用上送风上回风形式时，送回风口过于接近，导致气流短路。
空调风管过长，风口过多，导致阻力不平衡，远端风口不出风。
采用吊顶回风，造成室内效果差。
风机风压过高，造成实际风量和运行噪声过大。
风管尺寸突变或急弯，造成局部阻力过大，风量减小。
送风口设置不当，造成室内温度不均匀。
高天花场所，采用的出风口风速和风口型式不当，气流无法达到底部工作区域，引起效果不佳。
风机设备过于靠近有静音要求的房间，导致噪音超标。