圖解暖通空調系統設計全過程，超詳細！

設計13個步驟及程序

空調系統設計的基本設計步驟及其主要設計程序可歸納如下:

第1步：熟悉設計建築物的原始設計資料

包括：建設方提供的文件、建築用途及其工藝要求、設計任務書、建築作業圖等。

第2步：資料調研

包括：查閱相關設計資料(手冊、規範、標準、措施等)、收集相關設備與材料的產品。

第3步：確定室內外設計氣象參數

根據設計建築物所處地區，查取室外空氣冬、夏季氣象設計參數；根據設計建築物的使用功能，確定室內空氣冬、夏季設計參數。

第4步：確定設計建築物的建築熱工參數及其他參數

根據建築物的外圍護結構的構成，計算外牆、屋面、外門、外窗的傳熱係數等參數；根據建築物的內外圍護結構的構成，計算內牆、樓板、外門、外窗的傳熱係數等參數；根據建築物的使用功能，確定在室人員數量、燈光負荷、設備負荷、工作時間段等參數。

第5步：空調熱、溼負荷計算

計算設計建築物在最不利條件下的空調熱、溼負荷(餘熱、餘溼)；進行建築 節能方案比較，確定合理的空調熱、溼負荷。第6步：確定最佳空調方案 通過技術經濟比較，選擇並確定適合所設計建築物的空調系統方式、冷熱源方式、以及空調系統控制方式。

第7步：送風量與氣流組織計算

根據計算的空調熱、溼負荷以及送風溫差，確定冬、夏季送風狀態和送風量；根據設計建築物的工作環境要求，計算確定最小新風量；根據空調方式及計 算的送、迴風量，確定送、迴風口形式，佈置送、迴風口，進行氣流組織設計。

第8步：空調水、風系統設計

佈置空調風管道，進行風道系統的水力計算，確定管徑、阻力等；佈置空調水管道，進行水管路系統的水力計算，確定管徑、阻力等。

第9步：主要空調設備的設計選型

根據空調系統的空氣處理方案，並結合i—d圖，進行空調設備選型設計計算；確定空氣處理設備的容量(熱負荷)及送風量，確定表面式換熱器的結構形式及其熱工參數；根據風道系統的水力計算，確定風機的流量、風壓及型號。

第10步：防、排煙系統設計

第 11步：冷、熱源機房設計

根據空氣處理設備的容量，確定冷源(製冷機)或熱源(鍋爐)的容量及型號；根據管路系統的水力計算，確定水泵的流量、揚程及型號。

第12步：空調設備及其管道的保冷與保溫、消聲與隔振設計

第13步：工程圖紙繪製、整理設計與計算說明書 空調熱、溼負荷計算

空調負荷可以分爲空調房間或區域負荷和系統負荷兩種：空調房間或區域負荷即爲直接發生在空調房間或區域內的負荷；另外還有一些發生在空調房間或區域以外的負荷，如新風負荷(新風狀態與室內空氣狀態不同而產生的負荷)、 管道溫升(降)負荷(風管或水管傳熱造成的負荷)、風機溫升負荷(空氣通過通風機後的溫升)、水泵溫升負荷(液體通過水泵後的溫升 )等，這些負荷不直接作用於室內，但最終也要由空調系統來承擔。將以上直接發生在空調房間或區域內的負荷和不直接作用於空調房間或區域內的附加負荷合在一起就稱爲系統負荷。

通常，根據空調房間或區域的熱、溼負荷確定空調系統的送風量或送風參數；根據系 統負荷選擇風機盤管、新風機組、空氣處理器等空氣處理設備和製冷機、鍋爐等冷、熱源設備。因此，設計一個空調系統，第一步要做的工作就是計算空調房間或區域的熱、溼負荷。

空調房間或區域內外附加負荷的計算方法

1) 風機溫升負荷：當電動機安裝在通風機蝸殼內時，空氣在通過風機後，由於電動機的機械摩擦發熱，將導致空氣通過通風機後溫度升高，引起冷負荷增加。

2) 水泵溫升負荷：空調冷凍水通過水泵後溫度升高，引起冷負荷增加。

3) 空氣管道溫升負荷：空氣通過送、迴風管道時，由於送、迴風管道受風管的保溫情況、內外溫差、空氣流速、風管面積等因素的影響，將通過風管壁散失熱量或冷量，導致通過風管的空氣溫降(或溫升)。保溫的冷水(或熱水)管道，也會由於管壁的傳熱導致通過管道液體溫升(或溫降)，引起冷(或熱 )負荷增加。

4) 新風負荷：爲了保證空調房間或區域內的衛生條件，需要將室外新風送入室內，由於室內外溫差的影響，這部分新風要引起冷(或熱)負荷增加。

系統冷負荷

空調區的夏季系統冷負荷，應當根據所服務空調區的同時使用情況、空調系統的類型 及調節方式， 按各空調區逐時冷負荷的綜合最大值或各空調區夏季冷負荷的累計值確定，並應計入各項有關的附加負荷。

所謂各空調區逐時冷負荷的綜合最大值， 是將同時使用的各空調區逐時負荷相加，在得出的數列中取最大值。

所謂空調區夏季冷負荷的累計值，是直接將各空調區逐時冷負荷的最大值相加，不考慮它們是否同時使用。

顯然採用“空調區夏季冷負荷的累計值”法計算的結果要大於“各空調區逐時冷負荷的綜合最大值”法計算的結果。通常，當採用變風量集中式空調系統時，由於系統本身具有適應各空調區冷負荷變化的調節能力，即可採用前一種計算方法；當採用定風量集中式空調系統或末端設備室溫控制裝置的風機盤管系統時，由於系統本身不能適應各空調區冷負荷的變化，可採用後一種計算方法。

常用空調系統的特點、設計方法及比較

空調系統一般由空氣處理設備和空氣輸送管道以及空氣分配裝置組成。根據需要，可 以組成許多不同形式的系統。工程中常用到的空調系統形式有一次迴風空調系統、變風量 (VAV)空調系統、風機盤管+新風空調系統、水環熱泵空調系統、變製冷劑流量(VRV)空調系統、家用中央空調系統等。

1.一次迴風空調系統

一次迴風空調系統在空氣處理過程中，大多數場合需要利用一部分迴風。在過渡季節，應當加大新風量的比例，有利於節能；但在夏季和冬季，則應提高迴風量的比例，減少新風量的比例，系統運行就越經濟。但實際上，爲了衛生要求，不能無限制的減少新風量。空調系統設計時，通常是取滿足衛生要求、滿足補充局部排風的要求、保持空調房間正壓要求這三項中的最大者作爲系統新風量的計算值。此外，對於絕大多數空調系統來說，當按上述方法得出的新風量不足總風量的10％時，也按10％確定。

2.變風量空調系統

這種系統的工作原理是當空調房間負荷發生變化時，系統末端裝置自動調節送人房間的送風量，確保房間溫度保持在設計範圍內，從而使得空調機組在低負荷時的送風量下降，空調機組的送風機轉速也隨之而降低，達到節能的目的。

3.風機盤管+新風空調系統

風機盤管+新風空調系統是空氣一水空調系統中的一種主要形式，顧名思義它可分爲兩部分：一是按房間分別設置的風機盤管機組，其作用是擔負空調房間內的冷、熱負荷；二是新風系統，通常新風經過冷、熱處理，以滿足室內衛生要求。

1）風機盤管機組的形式

從空氣流程形式分，有風機位於盤管下風側，空氣先經盤管處理後，由風機送入空調房間的吸入式；風機處於盤管的上風側，風機把室內空氣抽人，壓送至盤管進行冷、熱交換，然後送入空調房間的壓出式。吸入式的特點是：盤管進風均勻，冷、熱效率相對較高，但盤管供熱水的水溫不能太高；而壓出式是目前使用最爲廣泛的一種結構形式。

按安裝形式分，有立式明裝、臥式明裝、立式暗裝、臥式暗裝、吸頂式(又稱嵌入式)。

2）風機盤管+新風空調系統的空氣處理過程

新風與風機盤管各自送風至空調房間。這種方式即使風機盤管機組停止運行，新風仍將保持不變。

新風在風機盤管的出風口處(壓出端)混合。這種方式無需設置專門的新風口，對吊頂佈置較有利；當風機盤管機組運行時，要求新風提高在該處的壓力。

新風與風機盤管迴風混合後送入空調房間。這種方式與上述兩種方式比較，房間換氣次數略有減少；當風機盤管機組停止運行時，新風量有所減少。

3）風機盤管機組的選擇原則 根據使用要求和平面佈置選擇適當的機型。

根據冷、熱負荷計算結果，選擇合適的機組規格，一般按夏季冷負荷選擇風機盤管機組。

根據房間冷負荷，按中檔時的供冷量來選擇型號，並校覈冬季加熱量是否能滿足房間供熱要求。

結合實際使用工況，對機組標準工況下的製冷量和制熱量進行修正，使所選機組的實際冷、熱量接近或大於計算冷、熱量。

注意機組機外餘壓值。

注意機組噪聲值，合理選擇消聲措施。

4. 水環熱泵空調系統

水環熱泵空調系統是全水空調系統的一種形式。

水環熱泵也稱爲水一空氣熱泵，其載 熱介質爲水。製冷時，機組向環路內的水放熱，使空氣溫度降低；供熱時則從水中取得熱量加熱空氣。

水環熱泵機組的工作原理

水環熱泵機組在製冷工況運行時，水環熱泵機組內置壓縮機把低壓低溫冷媒蒸氣壓 縮成爲高溫冷媒氣體進入冷凝器，在冷凝器中通過水的冷卻作用使冷媒冷凝成高壓液體，經節流裝置(膨脹閥)節流膨脹後進人蒸發器，從而對通過水環熱泵機組的空氣進行冷卻。

水環熱泵機組在制熱工況運行時，機組系統方式同製冷工況，不同的是，制熱時通過 四通閥的切換，使製冷工況時冷凝器變爲蒸發器，而製冷工況時的蒸發器則變成冷凝器。機組通過蒸發器吸收水中的熱量，由冷凝器向通過水環熱泵機組的空氣放熱，達到加熱空氣的目的。

送風量與氣流組織

氣流組織設計的任務是合理地組織室內空氣的流動，使室內工作區空氣的溫度、相對溼度、速度和潔淨度能更好地滿足工藝要求以及人們的舒適性要求。

1. 送風量

空氣調節系統的送風量應能消除室內最大餘熱餘溼，通常按夏季最大的室內冷負荷計算確定。

1）送風溫差 送風溫差是確定送風狀態和計算送風量的關鍵參數。送風溫差選擇得大，送風量就會 小，處理空氣和輸送空氣所需設備也會相應地要求小，從而可以使初投資和長期運行費用 減小。但送風溫差過大，送風量過小時，將會影響室內氣流組織的分佈，導致室內的溫度 和溼度分佈的均勻性和穩定性受到影響。

在滿足舒適條件下，應儘量加大空調系統的夏季送風溫差，但不宜超過下列數值：送風高度小於等於5m時，不超過10℃；

送風高度大於5m時，不超過15℃；

送風高度大於10m時，按射流理論計算確定；

當採用頂部送風(非散流器)時，送風溫差應按射流理論計算確定。

2）新風量

空調系統的新風量不應小於總送風量的10％，且不應小於下列兩項風量中的較大值：

補償排風和保持室內正壓所需的新風量；

保證各房間每人每小時所需的新風量。

2 .常用氣流組織的形式及其選擇

空調區的氣流組織，應根據建築物的用途，滿足對空調區內設計溫溼度及其精度、工作區允許的氣流速度、噪聲標準、空氣質量、室內溫度梯度及空氣分佈特性指標(ADPI)的要求；氣流分佈均勻，避免產生短路及死角；結合建築物特點、內部裝修、工藝(含設備散熱因素)或傢俱佈置等進行設計、計算。

空調房間人員活動區的氣流速度不宜過大，並考慮室內活動區的允許速度與室內空氣溫度之間的關係。

空調房間的主要送風形式：百葉風口或條縫形風口側送；散流器、孔板或條縫形風口頂送；地板散流器下送；噴口送風。

百葉風口或條縫型風口側送：根據空調房間的特點，送、迴風口可以佈置成單側上送上回、單側上送下回、雙側上送上回、雙側上送下回、單側上送、走廊迴風等多種形式。

1)僅爲夏季降溫服務的空凋系統，且空調房間層高較低時，可採用上送上回方式；

2)以冬季送熱風爲主的空調系統，且空調房間層高較低時，宜採用上送下回方式；

3)全年使用的空調系統，一般應根據氣流組織計算來確定採用哪種方式；

4)層高較低、進深較大的空調房間，宜採用單側或雙側送風、貼附射流。

散流器、孔板或條縫形風口頂送：層高較低、有吊頂或技術夾層可利用時，可採用圓形、方形和條縫形散流器頂送；要求較高時，可採用送風孔板和條縫形風口等結合建築裝飾均勻頂送。

地板散流器下送：層高很高、進深很大的空調房間，可採用地板散流器下送。

噴口送風：高大空間的空調場所，如會堂、體育館、影劇院等，可採用噴口側送或頂送。

3 .氣流組織的計算方法

氣流組織計算的任務是選擇氣流分佈的形式，確定送風口的形式、數目和尺寸，使工作區的風速和溫差滿足設計要求。

空調水、風系統的設計原則及計算

一般舒適性空調冷水供／回水溫度爲7℃／12℃；熱水供／回水溫度爲60℃／50℃；蓄冷大溫差低溫送水冷水溫度一般爲1～5℃；蓄冷時供／回水溫度爲2℃／13℃；區域供冷水供／回水溫度爲5℃／13℃

1.常用空調水系統的形式及其設計原則：

開式系統和閉式系統 同程系統和異程系統 可將空調水系統按區域劃分、高度劃分；

兩管制和四管制系統；

定流量系統和變流量系統

一次泵系統和二次泵系統

2. 空調水系統的水力計算

3.空調風系統及其水力計算

4.風管系統的設計計算

在進行風管系統的設計計算前，必須首先確定各送(回)風點的位置及其風量、管道系統、相關設備的佈置、風管材料等。設計計算的目的是：確定各管段的管徑(或斷面尺寸)和壓力損失，保證系統內達到要求的風量分配，併爲風機選擇和繪製施工圖提供依據。

1) 風管系統水力計算的方法：假定流速法、壓損平均法、當量壓損法、靜壓復得法等。在一般的風管設計計算中，較爲普遍的方法是假定流速法和壓損平均法。

2) 基本設計計算步驟 系統管段編號。一般從距風機最遠的一段開始，由遠而近順序編號；通常以風量和風速不變的風管爲同管段；局部管件(如彎頭、三通、送風口、迴風口等)含在管段內。

選擇合理的空氣流速

管道壓力損失計算。壓力損失計算應從最不利的環路(距風機最遠點)開始。

管路壓力損失平衡計算。一般的空調通風系統要求兩支管的壓力損失差不超過15％。

當並聯支管的壓力損失差超過上述規定時，可通過：

①調整支管管徑；

②增大壓力損失小的那段支管的流量；

③調節閥門的開度，增大壓力損失小的那段支管的壓力損失等方法進行壓力平衡。

風機選擇。要選用低噪聲風機，考慮風機消聲的同時，不僅要達到室內噪聲標準，而且室外進、排風處的噪聲也要滿足環保的要求；選擇風機時，風量、風壓富裕量不應過大；根據運行工況的分析，確定經濟合理的臺數；有條件時可採用變頻風機，以減少運行費用。風機的風量附加。

風機的風量除應滿足計算風量外，還應增加一定的管道漏風量，漏風附加率小於10％。在管網計算時，不考慮風管的漏風量。

風機的壓力附加。風機的全壓爲系統管網的總壓力損失，通常空調通風系統的管網總壓力損失考慮l0％左右的附加值。

主要設備的設計選型

1. 風機盤管機組的選型計算

2.新風空調箱的選型計算

3.組合式空氣處理機組的選型計算

空調設備及管道的保冷與保溫、消聲、隔振

1.空調設備及管道的保冷與保溫

2.空調設備及管道的消聲與隔振

施工圖紙深度要求

1．平面圖

(1) 平面圖應繪出建築輪廓、主要軸線號、軸線尺寸、室內外地面標高、房間名稱。首層平面圖上應繪出指北針。

(2) 採暖平面圖應繪出散熱器位置，註明片數或長度，採暖幹管及立管位置、編號，管道的閥門、放氣、泄水、固定支架、補償器、入口裝置、減壓裝置、疏水器、管溝及檢查人孔位置。註明幹管管徑及標高、坡度。

(3) 通風、空調平面圖應用雙線繪出風管，單線繪出空調冷熱水、凝結水等管道。圖紙應標註風管尺寸、標高及風口尺寸(圓形風管注中管徑、矩形風管註明寬×高)，還應標註水管管徑及標高以及各種設備及風口安裝的定位尺寸和編號，還應註明消聲器、調節閥、防火閥等各種部件位置及風管、風口的氣流方向。

2．大樣詳圖

大樣詳圖表示採暖、通風、空調、製冷系統的各種設備及零部件施工安裝做法，當採用標準圖集時，應註明採用的圖集、通用圖的圖名、圖號及頁碼。凡無現成圖紙可選，且需要交待設計意圖時，需繪製詳圖。簡單的詳圖，可就圖上引出，在該圖空白處繪製。設備、管件等製作詳圖或安裝複雜的詳圖應單獨繪製。

3．系統圖或立管圖

系統圖或立管圖能表現出系統與空間的關係，又稱爲透視圖。當平面圖不能表示清楚時應繪製透視圖，比例宜與平面圖一致，按45°或30°軸測投影繪製。多層、高層建築的集中採暖系統，可繪製採暖立管圖，並應進行編號。上述圖紙應註明管徑、坡向、標高、散熱器型號和數量等。空調的供冷、供熱分支水路採用豎向輸送時，也應繪製立管圖，並編號，還需註明管徑、坡向、標高及空調器的型號等。

4．剖面圖或局部剖面圖

剖面圖或局部剖面圖，表示風管或管道與設備連接交叉複雜的部位關係。圖中應表示出風管、水管、風口、設備等與建築樑、板、柱及地面的尺寸關係以及註明風管、風口、水管等的定位尺寸和標高、氣流方向及詳圖索引編號。

空調、製冷機房設計

1．平面圖

(1) 通風、空調、製冷機房的平面圖，應根據需要增大比例，使圖面能夠將設計內容表述清楚，應繪出冷水機組、新風機組、空調器、循環水泵、冷卻水泵、通風機、消聲器、水箱、冷卻塔等通風、空調、製冷設備的輪廓位置及設備編號，註明設備和基礎距離牆或軸線的尺寸，繪出連接設備的風管、水管位置及走向， 註明尺寸、管徑、標高。標註出機房內所有設備和各種儀表、閥門、柔性短管、過濾器等管道附件的位置。

(2) 通風、空調、製冷機房剖面圖用來表達複雜管道的相對關係及豎向位置關係，繪製時應標出機房平面圖的設備、設備基礎、管道和附件的豎向位置、豎向尺寸和標高。圖中還應標註連接設備的管道位置、尺寸、設備和附件編號以及詳圖索引編號等。

2．系統流程圖

複雜系統的管道連接關係應繪製系統流程圖表示，對於熱力、製冷、空調冷熱水系統及複雜的風系統也應繪製系統流程圖，並在流程圖上應繪製出設備、閥門、控制儀表、配件的前後關係，標註出介質流向、管徑及設備編號等。流程圖可不按比例繪製，但管路分支應與平面圖相符。

3．控制原理圖

控制原理圖表明系統的控制要求和必要的控制參數，當空調、製冷系統有監測與控制時，應有控制原理圖，圖中以圖例繪出設備、傳感器及控制元件位置，說明系統的控制要求和必要的控制參數。