【设计要点】空调系统设计要点精髓全部在这!

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空调建筑热工要求1 建筑围护结构的一些热工特性玻璃的吸收率主要取决于Fe2O3的含量;长波辐射(低于120℃)不能穿透玻璃;从空气中进入透光材料时,折射率总是大于1;遮阳系数SC的定义,可能为1或大于1;总遮阳系数=分遮阳系数相乘;Low-e膜的作用:减少辐射传热,而不是减少SC,双层玻璃之间。2 工艺性空调的建筑热工要求“暖通设计规范”:与恒温精度有关,与地区无关,有热惰性D要求;比公建节能标准低。

空调建筑热工要求

建筑围护结构的一些热工特性

玻璃的吸收率主要取决于Fe2O3的含量;

长波辐射(低于120℃)不能穿透玻璃;

从空气中进入透光材料时,折射率总是大于1;

遮阳系数SC的定义,可能为1或大于1;总遮阳系数=分遮阳系数相乘;

Low-e膜的作用:减少辐射传热,而不是减少SC,双层玻璃之间。

工艺性空调的建筑热工要求

“暖通设计规范”:与恒温精度有关,与地区无关,有热惰性D要求;比公建节能标准低。

舒适性空调的建筑热工要求

应满足公共建筑与居住建筑的节能设计规范要求。注意点:          

热工要求与气候区、体型系数、窗墙比有关;

窗的遮阳系数限值包括了外遮阳系数;

不满足限值要求时,可以采用权衡法判断,参照建筑的概念;

外窗和玻璃幕墙的气密性的要求:外窗4级和玻璃幕墙:3级。

全国性与地方性规范的差异问题

例如全国和北京市的公共建筑节能设计规范明显不同。从严原则,从新原则。

空调舒适性与设计参数选择

空调舒适性影响因素

人体的冷热感与温度、湿度、风速、内表面温度、活动量、衣着、年龄、性别、身体状况等因素有关;湿度的影响与温度有关。

空调舒适性的评价方法

热舒适性指标:

PMV:预计平均热感觉指数,7级:+3~-3;

PPD: 预期不满意百分率;

PMV=0相当于PPD=5%;

规范要求:PMV=±1(PPD≯27%),±0.5(10%)

空调室内设计参数的确定

工艺性空调:按工艺需求确定;

舒适性空调: (暖通设计规范、公建节能设计规范、建筑节能规定)

夏季:22~28℃,40~65%;25℃,设定值不低于26℃。

冬季:18~24℃,30~60%;20℃

办公新风量:30m3/(h.人)

综合考虑:投资、能耗、环保、舒适、健康,对于无人员长期停留的情况。

防止设计参数过高!舒适=健康?高参数要求=高档次?

确定房间新风量的因素:人员需要、补充排风、正压要求、稀释污染溶度;

确定房间新风量的方法:这些风量相加?

确定全空气空调系统新风比的方法: Y=X/(1+X-Z),三者关系?

办公楼排风与新风的关系?

2.4 空调室外计算参数:

空调室外干球温度、湿球温度、日平均温度、度日数。

焓湿图与空气处理过程

基本公式应记牢,适用条件、参数单位

h=1.01t+d(2500+1.84t),(kJ/kg干空气),d的单位:kg/ kg干空气,应用,基点:0℃;热湿比:(kJ/ kg)。

焓湿图的特点

注意焓湿图的大气压,不同大气压处理过程的区别;

相同干球温度和相对湿度,压力减小:露点温度相同,d增大;

平行线:等温线不平行、等焓线和等d线平行;

任意两个参数能确定状态点吗?湿球温度和焓不相交,因此是例外;

干球温度、湿球温度、露点温度的相对关系;tg低于0 ℃时存在ts?

直接蒸发冷却空调能够使送风温度低于湿球温度吗?露点温度?

热湿处理过程

牢记主要处理过程变化和热湿比值:表冷器冷却、转轮除湿机、循环水喷雾加湿(低温水喷淋过程)、蒸汽加湿、加热器。

处理过程一定是直线吗?

混合计算:图解法和计算法;饱和线上的两点混合?

露点和机器露点的区别;

1.png

主要加湿方法与特点

湿膜加湿

电极式加湿 (水位控制加湿量,不能用纯净水)

电热式加湿(用软化水)

超声波加湿(用软化水)

喷水加湿

干蒸汽加湿

主要除湿方法与特点

加热除湿:对温度没有要求的情况;

冷冻除湿: 适用于露点温度>4℃;

转轮除湿: 露点较低,再生温度: 120~140℃;

溶液除湿: 除湿量大, 露点较低,单一过程处理,氯化钙、氯化锂、溴化锂、三甘醇等,再生温度50~60℃。

空调负荷与计算

基本概念

得热量与冷负荷的关系、室温恒定除去热量;空调负荷与能耗关系;

空调区得热量组成

围护结构传热、外窗的太阳辐射热、人体散热量、照明散热量、设备管道散热、渗透空气带入的热量、散湿过程的潜热量。(稳定负荷)

3  空调系统冷负荷的影响因素

建筑形状、围护结构热工状况、室内发热量、系统方案、运行方式。

空调湿负荷组成

人体散湿量、渗透空气带入的湿量、化学反应散湿量、湿表面散湿量。

房间负荷与系统负荷

附加冷负荷:管道温升、风机温升、新风负荷;

空调负荷与空调方式有关吗?

安全系数问题?

多个房间空调系统负荷的计算方法:各房间最大负荷相加or综合逐时负荷最大值?

空调冷负荷计算

施工图空调冷负荷应逐项逐时计算;

谐波反应法和冷负荷系数法(传递函数法);

考虑室内设备的同时使用系数、设备的功率因数、人员的群集系数

间歇运行应考虑间歇附加;

计算时刻t和作用时刻t-ε的区别;

围护结构传热量计算时的室外计算温度:

外窗:室外逐时温度:

外墙和屋顶:室外逐时综合温度;

与非空调邻室的隔墙楼板:邻室平均温度

地面冷负荷计算:舒适性空调的地面传热冷负荷可以不算;工艺性空调计算2m以内; (洁净室www.iwuchen.com)

邻室温差大于3℃时,应计算隔墙和楼板传热冷负荷。

空调热负荷计算

与采暖计算方法相同,但冬季室内计算温度应采用冬季空调计算温度;

人员散湿量对热负荷的影响不考虑,计算新风加湿量时应考虑;

送风量计算:图解法和计算法;

空调方案比较与选择

主要空调方案

2.png
空调方案评价指标:可行性

经济性:一次投资+运行费用(全面、包括运行管理)

能耗:运行能耗+生产能耗

调节性、可操作性、可靠性;

环保性:制冷剂、温室效应、污染排放;

资源消耗、美观性、安全性、舒适性、抓住主要因素。

空调方案比较的一些问题

设计方案优选十分重要,不能轻视;

没有最好,只有最合适,任何方案都不可能是通用最佳的,都有一定的适用条件,具体问题具体分析;

应综合比较,多参数和生命周期评价;

既要采用新技术、又要防止盲目“追新”;

空调冷机的安装功率与实际能耗是不同的;

空调系统不是越复杂越好、越贵越高档;

一次回风与二次回风的适用条件

二次回风:送风温差小、湿度要求较高,二次再热量较大的情况;

变风量空调系统的特点:比CAV节能、投资高、新风量调节困难、噪声较大、温控精度不高;

水环热泵空调系统

冬季采暖地区、内区较大且有稳定的余热,噪声较大。

暖通设计规范的水温规定:15~35℃(规范与节能技术措施规定矛盾)。

溶液除湿空调系统: 适合有余热利用的场合、干燥气候区,不适合间歇运行;

风冷和水冷谁更节能?

水冷方式通常更节能?应具体分析,在相同气候条件下水冷的冷水机组效率高于风冷。

风机盘管+新风系统:一次投资较低,通常比CAV和VAV系统节能,房间可单独控温,但存在漏水的隐患。

气流组织设计

气流组织设计应考虑的因素

温湿度参数要求、允许风速、噪声标准、空气品质、ADPI要求、室内温度梯度、建筑物的特点(高度)、设备散热情况、工艺设备布置情况、舒适性等;

送风方式及送风口选型规定

一般情况:百叶风口侧送;有吊顶:散流器;要求高:孔板送风;高大空间:喷口送风、地板送风:分层空调(10m+10000m3);低温送风口:比露点高1~2 ℃。

送风温差和换气次数的规定 (舒适与节能的矛盾)

舒适性空调:通过冷负荷计算确定; 送风温差尽可能大!

送风高度<=5m, 送风温差:5~10℃;

送风高度>5m, 送风温差:10~15℃;

换气次数不宜小于5次/h(高大空间除外)

工艺性空调:按温控精度确定送风温差和换气次数。

基本概念

空调送风不等温射流,等温射流的阿基米德数=0,

阿基米德数表示射流的弯曲程度;

送风射流计算:侧送风射流射程X>A-0.5m,

地板下送风的特点:减少空调负荷,但送风温差减少,风机能耗增加。

变风量末端调节最小送风量:应考虑最小新风量,最小换气次数;

空调水系统

水泵备份的规定:严寒或寒冷地区,不超过3台时,宜设置备份。

两管制与四管制的适用条件尽可能不用四管制。

四管制: 全年运行中供冷供热频繁切换或同时使用。

一次泵的台数应与冷水机组台数对应

冬夏季循环泵兼用问题:不宜兼用

定压方式、定压点压力规定:宜膨胀水箱定压;系统最高点压力高于大气压5KPa,如果膨胀管直接接到循环水泵入口,应附加最高点到水泵入口的流动阻力。否则流动后可能会出现倒空。

补水点压力:比静压高3~5m;

变频定压方式是否节能?

一次泵和二次泵:二次泵不一定比一次泵节能;

空调冷凝水管的规定:水封、坡度、管材、接口、保温。(支管0.01,干管,0.003)

系统调节

变频调节的节能原理:流量减少,水压减少。

带电动阀温控的风机盘管,不变频的情况下,水系统节能不显著。

10 水泵多台并联运行问题:是否衰减?单台运行问题。

空调设备性能、选择和相关标准

空调设备性能与影响因素

了解空调设备的额定工作状态、非额定工况的性能变化;

空调设备、冷热源选择

空调冷热源选择原则:综合季节能效比最高!综合部分负荷性能系数IPLV,季节能效比SEER,吸收式制冷的一次能耗通常大于电制冷;

冰蓄冷通常不节能,但有助于移峰填谷,是否省钱要看峰谷电价差;

区域供冷的综合COP通常比分散式空调系统低;

冷机的COP与空调系统COP是不同的;

变频调节在很低负荷率的情况下不一定节能;

风机盘管的额定工况是高速档参数,选型通常按中速档参数选;

吸收制冷机部分负荷效率比额定工况高。

表冷器湿工况的阻力增加。析湿系数=Q总/Q显 , >=1

喷水室的饱和效率;喷头方向;

相关节能标准

空调器、冷水机组等能效比均有要求,1~5级。3级以上为节能型;

设备标准不分压缩机类型,低于公建节能设计规范;

空调节能

空调节能途径

建筑热工:围护结构隔热、内外遮阳、体型系数、窗墙比;

空调设计:空调室内参数确定;系统方案优选;负荷和水力准确计算;设备配置;设备能效比;变频调节;免费冷源利用(蒸发冷却、冷却塔供冷、新风供冷);气流组织设计(分区、分层);风管和水管的合理布置;热泵利用;新风量控制;排风热回收;冷水机组热回收。

运行管理:间歇运行、变频调节、设备清洗。

空调能耗计算

计算方法:模拟计算法(DEST,DOE-2,Energy-plus,HASP)、满负荷运行时间法、负荷频率表法。模拟计算准确性的影响因素。

排风热回收条件和效率要求

设置要求;显热和全热热回收的效率不低于60%;

3000m3/h, 4000m3/h,8 ℃;应设置旁通管;

注意热回收效率的什么效率:显热或全热?排风或新风?目前是按新风和排风流量相同、没有冷凝过程来计算和测试的。没有说明都是新风热回收效率;

冬季防冻问题,结露问题。

热回收效益还与使用时间有关。

设计送风温差的规定: 尽可能加大,<=5m, >=5℃,>5m, >=10℃

分层空调的规定:>=10m, >=10000m3

风机盘管新风接法:供冷性能、能耗、空气品质、新风量;

吊顶直接回风的规定:  顶层、发热大、吊顶高。集灰问题。

风机单位风量耗功率要求,900Pa,包括新风系统?应标注全压和最低总效率。

水系统的输送能效比要求;扬程:36m;

10 如何减少风机、水泵的能耗?设备效率、管道布置、尺寸与水力计算、阀门设置与选型、过滤器。

11 可以采用电锅炉和电热水器的条件。采用可再生能源发电的地区?

12 冷热源设备的能效要求:公建节能标准和设备标准,按最高取;

13 综合部分负荷性能系数IPLV(水冷电制冷冷水机组):2.3%A+41.5%B+46.1%C+10.1%D

14 空气源热泵冷水机组适用条件:冬季性能系数低于1.8不能用。

15 新风节能调控问题:控制参数:新风免费供冷:控制焓值;人员需求控制:CO2溶度;

16 空调风管不应采用土建风管:  保温和漏风问题、卫生、阻力→节能问题;

17 新风系统和新风口的设置: 节能、安全、投资、管道布置、噪声。

空调消声减振问题

噪声评价指标和标准:声压测量,A声级与 NR的关系 :La=NR+5 (dB),

消声途径:

源头控制最有效:选择低噪声设备、风机水泵的隔声隔振;

风机在低效状态的噪声增加;在风压和风量相同的情况下,轴流风机的噪声通常高于离心风机。

消声器选择

风机水泵的噪声主要是低频噪声;

阻性: 高频噪声;抗性:  低频和中低频噪声;微穿孔板消声器:共振型:

消声计算:风机噪声计算、气流噪声、自然衰减;不同频率是不同的!

多个噪声源的噪声叠加计算;从大到小逐个叠加;相同噪声源的迭加=单个Lw+3 dB;

直风管:V<5m/s可不计算再生噪声; V>8m/s可不计算自然衰减;

隔振

n>1500r/min采用橡胶隔振垫,否则采用弹簧减振器。

设备运转频率应比减振器垂直方向的固有频率应比高2.5倍以上,宜4~5倍。

空调消声隔振设计原则

机房布置、设备选择、风管布置、风速控制、

设置消声设备、隔振减振措施等。

空调风管的风速选择:规范与教材和设计手册不同!

空调监测和控制问题

自动控制系统功能:检测、显示、调控、工况转换、自动保护、计量;

设置集中监控系统的条件:规模大台数多、距离远、节能调控、保护

温度、压力、流量传感器的量程范围温度:1.2~1.5倍,压力和流量1.2~1.3倍。

阀门选择的原则: 水两通阀:等百分比特性,水三通:抛物线或线性;蒸汽两通阀与压力损失比有关:小于0.6用等百分比,否则用线性的。

开关阀不能采用调节阀;

易燃易爆环境应采用气动阀;

变风量末端选择:压力相关型用于定静压系统。

自动保护:电加热器与风机联锁,设置无风断电和超温断电保护,金属风管应接地。

空调防火设计问题

系统设置规定

“高规”:空调系统横向应按防火分区设置,竖向不宜超过5层,垂直风管应设置在管井内。新风和排风管道竖向超过5层的条件:排风管设止回且各层设置自动喷水灭火系统。

“建规”:空调系统横向宜按防火分区设置,竖向不宜超过5层,设置止回阀或防火阀的管道可以例外。垂直风管应设置在管井内。

防火阀设置规定(“建规”和“高规”)

穿越防火分区处;

穿越空调机房、重要房间和火灾危险大房间的隔墙和楼板处;

(防火分隔处)变形缝两侧;

垂直风管和水平风管的交接处的水平管段上;

管道保温材料防火要求

“高规”:

空调风管应采用不燃材料制作:腐蚀性介质风管、软接头可采用难燃材料;

风管和设备保温材料、消声材料、粘结剂应采用不燃材料或难燃材料;

防火墙和变形缝两侧2m内的风管和电加热器前后0.8m的风管、穿过有火源或容易着火房间的风管应采用不燃材料保温。

“建规” :

空调风管应采用不燃材料制作:例外:腐蚀性介质风管、软接头可采用难燃材料,大空间、设置防烟防火阀的风管可采用烟密度小于等于25的难燃材料风管和设备保温材料、消声材料、粘结剂宜采用不燃材料,可用烟密度小于等于50的难燃材料;

防火阀两侧2m内的风管、电加热器前后0.8m的风管、穿过有火源或容易着火房间的风管应采用不燃材料保温。

空调系统与消防排烟系统兼用的问题:不宜兼用!


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