暖通空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計要點全面解析
空調(diào)建筑熱工要求
1、建筑圍護結(jié)構(gòu)的一些熱工特性
玻璃的吸收率主要取決于Fe2O3的含量;
長波輻射(低于120℃)不能穿透玻璃;
從空氣中進入透光材料時,折射率總是大于1;
遮陽系數(shù)SC的定義,可能為1或大于1;
總遮陽系數(shù)=分遮陽系數(shù)相乘;
Low-e膜的作用:減少輻射傳熱,而不是減少SC,雙層玻璃之間。
2、工藝性空調(diào)的建筑熱工要求
“暖通設(shè)計規(guī)范”:與恒溫精度有關(guān),與地區(qū)無關(guān),有熱惰性D要求;比公建節(jié)能標準低。
3、舒適性空調(diào)的建筑熱工要求
應滿足公共建筑與居住建筑的節(jié)能設(shè)計規(guī)范要求。
注意點:
熱工要求與氣候區(qū)、體型系數(shù)、窗墻比有關(guān);
窗的遮陽系數(shù)限值包括了外遮陽系數(shù);
不滿足限值要求時,可以采用權(quán)衡法判斷,參照建筑的概念;
外窗和玻璃幕墻的氣密性的要求:
外窗4級和玻璃幕墻:3級。
4、全國性與地方性規(guī)范的差異問題
例如全國和北京市的公共建筑節(jié)能設(shè)計規(guī)范明顯不同。從嚴原則,從新原則。
空調(diào)舒適性與設(shè)計參數(shù)選擇
1、空調(diào)舒適性影響因素
人體的冷熱感與溫度、濕度、風速、內(nèi)表面溫度、活動量、衣著、年齡、性別、身體狀況等因素有關(guān);濕度的影響與溫度有關(guān)。
2、空調(diào)舒適性的評價方法
熱舒適性指標:PMV:預計平均熱感覺指數(shù),7級:+3~-3;
PPD:預期不滿意百分率;
PMV=0相當于PPD=5%;
規(guī)范要求:PMV=±1(PPD≯27%),±0.5(10%)。
3、空調(diào)室內(nèi)設(shè)計參數(shù)的確定
工藝性空調(diào):按工藝需求確定;
舒適性空調(diào):(暖通設(shè)計規(guī)范、公建節(jié)能設(shè)計規(guī)范、建筑節(jié)能規(guī)定);
夏季:22~28℃,40~65%;25℃,設(shè)定值不低于26℃;
冬季:18~24℃,30~60%;20℃;
辦公新風量:30m3/(h.人);
綜合考慮:投資、能耗、環(huán)保、舒適、健康,對于無人員長期停留的情況;防止設(shè)計參數(shù)過高!
確定房間新風量的因素:人員需要、補充排風、正壓要求、稀釋污染溶度;
確定房間新風量的方法:這些風量相加;
確定全空氣空調(diào)系統(tǒng)新風比的方法:Y=X/(1+X-Z)。
4、空調(diào)室外計算參數(shù):
空調(diào)室外干球溫度、濕球溫度、日平均溫度、度日數(shù)。
焓濕圖與空氣處理過程
1、基本公式應記牢,適用條件、參數(shù)單位
h=1.01t+d(2500+1.84t),(kJ/kg干空氣);
應用基點:0℃;熱濕比:(kJ/ kg)。
2、焓濕圖的特點
注意焓濕圖的大氣壓,不同大氣壓處理過程的區(qū)別。
相同干球溫度和相對濕度,壓力減?。郝饵c溫度相同,d增大;
平行線:等溫線不平行、等焓線和等d線平行;
濕球溫度和焓不相交,因此是例外。
干球溫度、濕球溫度、露點溫度的相對關(guān)系:tg低于0 ℃時存在ts;直接蒸發(fā)冷卻空調(diào)能夠使送風溫度低于濕球溫度、露點溫度。
3、熱濕處理過程
牢記主要處理過程變化和熱濕比值:表冷器冷卻、轉(zhuǎn)輪除濕機、循環(huán)水噴霧加濕(低溫水噴淋過程)、蒸汽加濕、加熱器;
混合計算:圖解法和計算法;
飽和線上的兩點混合;
露點和機器露點的區(qū)別。
4、主要加濕方法與特點:
濕膜加濕;
電極式加濕 (水位控制加濕量,不能用純凈水);
電熱式加濕(用軟化水);
超聲波加濕(用軟化水);
噴水加濕;干蒸汽加濕。
5、主要除濕方法與特點:
加熱除濕:對溫度沒有要求的情況;
冷凍除濕: 適用于露點溫度>4℃;
轉(zhuǎn)輪除濕: 露點較低,再生溫度: 120~140℃;
溶液除濕: 除濕量大, 露點較低,單一過程處理,氯化鈣、氯化鋰、溴化鋰、三甘醇等,再生溫度50~60℃。
空調(diào)負荷與計算
1、基本概念得熱量與冷負荷的關(guān)系、室溫恒定除去熱量;空調(diào)負荷與能耗關(guān)系。
2、空調(diào)區(qū)得熱量組成圍護結(jié)構(gòu)傳熱、外窗的太陽輻射熱、人體散熱量、照明散熱量、設(shè)備管道散熱、滲透空氣帶入的熱量、散濕過程的潛熱量。(穩(wěn)定負荷)
3、空調(diào)系統(tǒng)冷負荷的影響因素建筑形狀、圍護結(jié)構(gòu)熱工狀況、室內(nèi)發(fā)熱量、系統(tǒng)方案、運行方式。
4、空調(diào)濕負荷組成人體散濕量、滲透空氣帶入的濕量、化學反應散濕量、濕表面散濕量。
5、房間負荷與系統(tǒng)負荷附加冷負荷:管道溫升、風機溫升、新風負荷;多個房間空調(diào)系統(tǒng)負荷的計算方法:各房間最大負荷相加or綜合逐時負荷最大值。
6、空調(diào)冷負荷計算施工圖空調(diào)冷負荷應逐項逐時計算;諧波反應法和冷負荷系數(shù)法(傳遞函數(shù)法);考慮室內(nèi)設(shè)備的同時使用系數(shù)、設(shè)備的功率因數(shù)、人員的群集系數(shù);間歇運行應考慮間歇附加;計算時刻t和作用時刻t-ε的區(qū)別;圍護結(jié)構(gòu)傳熱量計算時的室外計算溫度;外窗:室外逐時溫度;外墻和屋頂:室外逐時綜合溫度;與非空調(diào)鄰室的隔墻樓板:鄰室平均溫度;地面冷負荷計算:舒適性空調(diào)的地面?zhèn)鳠崂湄摵煽梢圆凰悖还に囆钥照{(diào)計算2m以內(nèi);?鄰室溫差大于3℃時,應計算隔墻和樓板傳熱冷負荷。
7、空調(diào)熱負荷計算與采暖計算方法相同,但冬季室內(nèi)計算溫度應采用冬季空調(diào)計算溫度;人員散濕量對熱負荷的影響不考慮,計算新風加濕量時應考慮。
8 送風量計算:圖解法和計算法。
空調(diào)方案比較與選擇
1、主要空調(diào)方案
2、空調(diào)方案評價指標:可行性
經(jīng)濟性:一次投資+運行費用(全面、包括運行管理)
能耗:運行能耗+生產(chǎn)能耗;
調(diào)節(jié)性、可操作性、可靠性;
環(huán)保性:制冷劑、溫室效應、污染排放;
資源消耗、美觀性、安全性、舒適性、抓住主要因素。
3、空調(diào)方案比較的一些問題
設(shè)計方案優(yōu)選十分重要,不能輕視;沒有最好,只有最合適,任何方案都不可能是通用最佳的,都有一定的適用條件,具體問題具體分析。應綜合比較,多參數(shù)和生命周期評價;既要采用新技術(shù)、又要防止盲目“追新”;空調(diào)冷機的安裝功率與實際能耗是不同的;空調(diào)系統(tǒng)不是越復雜越好、越貴越高檔。
4、一次回風與二次回風的適用條件
二次回風:送風溫差小、濕度要求較高,二次再熱量較大的情況。
5、變風量空調(diào)系統(tǒng)的特點:
比CAV節(jié)能、投資高、新風量調(diào)節(jié)困難、噪聲較大、溫控精度不高。
6、水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)
冬季采暖地區(qū)、內(nèi)區(qū)較大且有穩(wěn)定的余熱,噪聲較大。暖通設(shè)計規(guī)范的水溫規(guī)定:15~35℃(規(guī)范與節(jié)能技術(shù)措施規(guī)定矛盾)。
7、溶液除濕空調(diào)系統(tǒng)
適合有余熱利用的場合、干燥氣候區(qū),不適合間歇運行。
8、風冷和水冷誰更節(jié)能
水冷方式通常更節(jié)能,應具體分析,在相同氣候條件下水冷的冷水機組效率高于風冷。
9、風機盤管+新風系統(tǒng)
一次投資較低,通常比CAV和VAV系統(tǒng)節(jié)能,房間可單獨控溫,但存在漏水的隱患。
氣流組織設(shè)計
1、氣流組織設(shè)計應考慮的因素
溫濕度參數(shù)要求、允許風速、噪聲標準、空氣品質(zhì)、ADPI要求、室內(nèi)溫度梯度、建筑物的特點(高度)、設(shè)備散熱情況、工藝設(shè)備布置情況、舒適性等。
2、送風方式及送風口選型規(guī)定
一般情況:百葉風口側(cè)送;有吊頂:散流器;要求高:孔板送風;高大空間:噴口送風、地板送風;低溫送風口:比露點高1~2 ℃。
3、送風溫差和換氣次數(shù)的規(guī)定 (舒適與節(jié)能的矛盾)
舒適性空調(diào):通過冷負荷計算確定;送風溫差盡可能大!送風高度<=5m, 送風溫差:5~10℃;送風高度>5m, 送風溫差:10~15℃;換氣次數(shù)不宜小于5次/h(高大空間除外);工藝性空調(diào):按溫控精度確定送風溫差和換氣次數(shù)。
4、基本概念
空調(diào)送風不等溫射流,等溫射流的阿基米德數(shù)=0,阿基米德數(shù)表示射流的彎曲程度。
5、送風射流計算:
側(cè)送風射流射程X>A-0.5m。
6、地板下送風的特點:
減少空調(diào)負荷,但送風溫差減少,風機能耗增加。
7、變風量末端調(diào)節(jié)最小送風量:
應考慮最小新風量,最小換氣次數(shù)。
空調(diào)水系統(tǒng)
1、水泵備份的規(guī)定:嚴寒或寒冷地區(qū),不超過3臺時,宜設(shè)置備份。
2、兩管制與四管制的適用條件盡可能不用四管制。四管制: 全年運行中供冷供熱頻繁切換或同時使用。
3、一次泵的臺數(shù)應與冷水機組臺數(shù)對應。
4、冬夏季循環(huán)泵兼用問題:不宜兼用!
5、定壓方式、定壓點壓力規(guī)定:宜膨脹水箱定壓;系統(tǒng)最高點壓力高于大氣壓5KPa,如果膨脹管直接接到循環(huán)水泵入口,應附加最高點到水泵入口的流動阻力。否則流動后可能會出現(xiàn)倒空。
6、補水點壓力:比靜壓高3~5m。
7、變頻定壓方式是否節(jié)能:一次泵和二次泵,二次泵不一定比一次泵節(jié)能。
8、空調(diào)冷凝水管的規(guī)定:水封、坡度、管材、接口、保溫。(支管0.01,干管0.003)。
9、系統(tǒng)調(diào)節(jié):變頻調(diào)節(jié)的節(jié)能原理:流量減少,水壓減少。帶電動閥溫控的風機盤管,不變頻的情況下,水系統(tǒng)節(jié)能不顯著。
10、水泵多臺并聯(lián)運行問題:是否衰減,單臺運行問題。
空調(diào)設(shè)備性能、選擇和相關(guān)標準
1、空調(diào)設(shè)備性能與影響因素
了解空調(diào)設(shè)備的額定工作狀態(tài)、非額定工況的性能變化。
2、空調(diào)設(shè)備、冷熱源選擇空調(diào)冷熱源選擇原則:
綜合季節(jié)能效比最高。綜合部分負荷性能系數(shù)IPLV,季節(jié)能效比SEER,吸收式制冷的一次能耗通常大于電制冷;冰蓄冷通常不節(jié)能,但有助于移峰填谷,是否省錢要看峰谷電價差;區(qū)域供冷的綜合COP通常比分散式空調(diào)系統(tǒng)低;冷機的COP與空調(diào)系統(tǒng)COP是不同的;變頻調(diào)節(jié)在很低負荷率的情況下不一定節(jié)能;風機盤管的額定工況是高速檔參數(shù),選型通常按中速檔參數(shù)選;吸收制冷機部分負荷效率比額定工況高,表冷器濕工況的阻力增加,析濕系數(shù)=Q總/Q顯 , >=1;噴水室的飽和效率;噴頭方向。
3、相關(guān)節(jié)能標準
空調(diào)器、冷水機組等能效比均有要求,1~5級。3級以上為節(jié)能型;設(shè)備標準不分壓縮機類型,低于公建節(jié)能設(shè)計規(guī)范。
空調(diào)節(jié)能
1、空調(diào)節(jié)能途徑
建筑熱工:圍護結(jié)構(gòu)隔熱、內(nèi)外遮陽、體型系數(shù)、窗墻比;空調(diào)設(shè)計:空調(diào)室內(nèi)參數(shù)確定;系統(tǒng)方案優(yōu)選;負荷和水力準確計算;設(shè)備配置;設(shè)備能效比;變頻調(diào)節(jié);免費冷源利用(蒸發(fā)冷卻、冷卻塔供冷、新風供冷);氣流組織設(shè)計(分區(qū)、分層);風管和水管的合理布置;熱泵利用;新風量控制;排風熱回收;冷水機組熱回收。運行管理:間歇運行、變頻調(diào)節(jié)、設(shè)備清洗。
2、空調(diào)能耗計算
計算方法:模擬計算法(DEST,DOE-2,Energy-plus,HASP)、滿負荷運行時間法、負荷頻率表法。模擬計算準確性的影響因素。
3、排風熱回收條件和效率要求
設(shè)置要求:顯熱和全熱熱回收的效率不低于60%;注意熱回收效率的什么效率:顯熱或全熱,排風或新風。目前是按新風和排風流量相同、沒有冷凝過程來計算和測試的。沒有說明都是新風熱回收效率。冬季防凍問題,結(jié)露問題。熱回收效益還與使用時間有關(guān)。
4、設(shè)計送風溫差的規(guī)定:盡可能加大,<=5m, >=5℃,>5m, >=10℃。
5、分層空調(diào)的規(guī)定:>=10m, >=10000m3。
6、風機盤管新風接法:供冷性能、能耗、空氣品質(zhì)、新風量。
7、吊頂直接回風的規(guī)定:頂層、發(fā)熱大、吊頂高;集灰問題。
8、風機單位風量耗功率要求:900Pa,包括新風系統(tǒng),應標注全壓和最低總效率。
9、水系統(tǒng)的輸送能效比要求:揚程:36m。
10、如何減少風機、水泵的能耗:設(shè)備效率、管道布置、尺寸與水力計算、閥門設(shè)置與選型、過濾器。
11、可以采用電鍋爐和電熱水器的條件。采用可再生能源發(fā)電的地區(qū)。
12、冷熱源設(shè)備的能效要求:公建節(jié)能標準和設(shè)備標準,按最高取。
13、綜合部分負荷性能系數(shù)IPLV(水冷電制冷冷水機組):2.3%A+41.5%B+46.1%C+10.1%D。
14、空氣源熱泵冷水機組適用條件:冬季性能系數(shù)低于1.8不能用。
15、新風節(jié)能調(diào)控問題:控制參數(shù):新風免費供冷:控制焓值;人員需求控制:CO2溶度。
16、空調(diào)風管不應采用土建風管: ?保溫和漏風問題、衛(wèi)生、阻力→節(jié)能問題。
17、新風系統(tǒng)和新風口的設(shè)置:節(jié)能、安全、投資、管道布置、噪聲。
空調(diào)消聲減振問題
噪聲評價指標和標準:聲壓測量,A聲級與 NR的關(guān)系 :La=NR+5 (dB)
消聲途徑:
源頭控制最有效:選擇低噪聲設(shè)備、風機水泵的隔聲隔振;風機在低效狀態(tài)的噪聲增加;在風壓和風量相同的情況下,軸流風機的噪聲通常高于離心風機。
消聲器選擇
風機水泵的噪聲主要是低頻噪聲;阻性:高頻噪聲;抗性:低頻和中低頻噪聲;微穿孔板消聲器:共振型;消聲計算:風機噪聲計算、氣流噪聲、自然衰減;不同頻率是不同的!多個噪聲源的噪聲疊加計算;從大到小逐個疊加;相同噪聲源的迭加=單個Lw+3dB;直風管:V<5m/s可不計算再生噪聲;V>8m/s可不計算自然衰減;隔振:n>1500r/min采用橡膠隔振墊,否則采用彈簧減振器;設(shè)備運轉(zhuǎn)頻率應比減振器垂直方向的固有頻率應比高2.5倍以上,宜4~5倍。
空調(diào)消聲隔振設(shè)計原則
機房布置、設(shè)備選擇、風管布置、風速控制、設(shè)置消聲設(shè)備、隔振減振措施等??照{(diào)風管的風速選擇:規(guī)范與教材和設(shè)計手冊不同!
空調(diào)監(jiān)測和控制問題
自動控制系統(tǒng)功能:檢測、顯示、調(diào)控、工況轉(zhuǎn)換、自動保護、計量。
設(shè)置集中監(jiān)控系統(tǒng)的條件:規(guī)模大臺數(shù)多、距離遠、節(jié)能調(diào)控、保護。溫度、壓力、流量傳感器的量程范圍溫度:1.2~1.5倍,壓力和流量1.2~1.3倍。
閥門選擇的原則:水兩通閥:等百分比特性,水三通:拋物線或線性;蒸汽兩通閥與壓力損失比有關(guān):小于0.6用等百分比,否則用線性的。
開關(guān)閥不能采用調(diào)節(jié)閥;
易燃易爆環(huán)境應采用氣動閥;
變風量末端選擇:壓力相關(guān)型用于定靜壓系統(tǒng);
自動保護:電加熱器與風機聯(lián)鎖,設(shè)置無風斷電和超溫斷電保護,金屬風管應接地。
空調(diào)防火設(shè)計問題
1、系統(tǒng)設(shè)置規(guī)定
“高規(guī)”:空調(diào)系統(tǒng)橫向應按防火分區(qū)設(shè)置,豎向不宜超過5層,垂直風管應設(shè)置在管井內(nèi)。新風和排風管道豎向超過5層的條件:排風管設(shè)止回且各層設(shè)置自動噴水滅火系統(tǒng)?!敖ㄒ?guī)”:空調(diào)系統(tǒng)橫向宜按防火分區(qū)設(shè)置,豎向不宜超過5層,設(shè)置止回閥或防火閥的管道可以例外。垂直風管應設(shè)置在管井內(nèi)。
2、防火閥設(shè)置規(guī)定(“建規(guī)”和“高規(guī)”)
穿越防火分區(qū)處;
穿越空調(diào)機房、重要房間和火災危險大房間的隔墻和樓板處;
(防火分隔處)變形縫兩側(cè);
垂直風管和水平風管的交接處的水平管段上。
3、管道保溫材料防火要求
“高規(guī)”:
空調(diào)風管應采用不燃材料制作:腐蝕性介質(zhì)風管、軟接頭可采用難燃材料;風管和設(shè)備保溫材料、消聲材料、粘結(jié)劑應采用不燃材料或難燃材料;防火墻和變形縫兩側(cè)2m內(nèi)的風管和電加熱器前后0.8m的風管、穿過有火源或容易著火房間的風管應采用不燃材料保溫。
“建規(guī)” :空調(diào)風管應采用不燃材料制作:例外:腐蝕性介質(zhì)風管、軟接頭可采用難燃材料,大空間、設(shè)置防煙防火閥的風管可采用煙密度小于等于25的難燃材料風管和設(shè)備保溫材料、消聲材料、粘結(jié)劑宜采用不燃材料,可用煙密度小于等于50的難燃材料;防火閥兩側(cè)2m內(nèi)的風管、電加熱器前后0.8m的風管、穿過有火源或容易著火房間的風管應采用不燃材料保溫。
4、空調(diào)系統(tǒng)與消防排煙系統(tǒng)兼用的問題:不宜兼用!