空调系统设计与新风系统技术知识【一定收藏】

                                                      空调系统

一、末端设备冷负荷指标:

序号

建筑功能

末端冷负荷指标

水系统

氟系统

1

普通办公室(内区)

220w/m

2

170w/m

2

2

普通办公室(外区)

220-240w/m

2

200w/m

2

3

办公室(老大经理财务等)

250w/m

2

220w/m

2

4

接待室

230w/m

2

210w/m

2

5

大、中、小会议室

330、300、280w/m

2

250w/m

2

6

宴会厅

400w/m

2

350w/m

2

7

计算机房

280w/m

2

250w/m

2

8

普通客房(内、外)

190-220w/m

2

170w/m

2

9

商场(上、中、下)

250、250、280w/m

2

220、220、250w/m

2

10

大型书店

250w/m

2

220w/m

2

11

中餐厅

300w/m

2

250w/m

2

12

西餐厅

250w/m

2

220w/m

2

13

火锅店

450w/m

2

400w/m

2

14

浴足

230w/m

2

210w/m

2

15

桑拿

250w/m

2

230w/m

2

16

茶楼大厅

230w/m

2

210w/m

2

17

茶楼包房

250w/m

2

230w/m

2

18

高大空间场所

240-350w/m

2

230w/m

2

备注:

1、选择末端设备时其参数按照“高档”选取,并适当考虑末端设备的噪音对房间使用功能带来的影响:家装卧室尽量选用FP-102以下的盘管;办公室、酒店类新风机、吊柜均选择3000m

3
/h风量以下吊柜;商场选择5000m
3
/h风量以下吊柜。

2、新风机一般选择4排管,回风工况一般选择6排管,2000m

3
/h以上的空调器均应在出风端设置消声静压箱;6000m
3
/h以上的空调器出风端宜采用阻抗复合消声器,并在回风端安装消声静压箱。

3、注意当西晒、大玻璃窗、角部房间、顶层房间等的负荷变化。若四周为玻璃幕墙,则负荷为400w/m

2
及以上。

二、主机选型(负荷指标):

2.1办公楼:

(1)、空面小于5000m

2
,有新风,主机按照200w/m
2
来选取。没有新风,则可选180w/m
2
 (过道不算空调面积)。

(2)、空面大于5000m

2
,有新风,主机按照180w/m
2
来选取。没有新风,则可选170w/m
2
 (过道不算空调面积)。

2.2商场、餐饮、茶楼:

主机按照220-250w/ m

2
来选取,根据面积大小来取值,2000m
2
以上取下限。

2.3宾馆(纯客房):

(1)、空面小于10000 m

2
,有新风,主机按照180w/m
2
来选取。没有新风,则可选170 =w/m
2
 (过道均不算空调面积,已考虑使用系数)。

(2)、空面大于10000m

2
,有新风,主机按照160-170w/m
2
来选取。没有新风,则可选150-160w/m
2
 (过道均不算空调面积已考虑使用系数。)

(3)、空面大于20000m

2
,主机按照150w/m
2
来选取。(过道均不算空调面积,已考虑使用系数)。

2.4餐饮+客房:

主机负荷分别计算,可根据使用要求考虑或者不考虑同时使用系数,为了保证空调效果,同时使用系数不宜过低(≥70%)。

2.5建面与空面的关系:

(1)酒店:筒体+走道+客卫=0.35*建面

空面=0.65建面

空面负荷=180w/m

2
(含新风)

建面负荷=空面负荷*0.65=180w/m

2
*0.65≈120w/m
2

(2)办公:筒体+走道=0.25*建面

空面=0.75*建面

空面负荷=200w/m

2
(含新风)

建面负荷=空面负荷*0.75=200*0.75=150w/m

2

(3)商业:筒体+走道=0.15*建面

空调=0.85建面

空面负荷=230w/m

2
(含新风)

建面负荷=空面负荷*0.85=230w/m

2
*0.85≈200w/m
2

2.6负荷估算表(以上内容用表格表达):

功能

建面

<5000

>5000

酒/办/商

建(新风)

120

150

210

110

140

200

空(新风)

180

200

230

160

190

230

酒/办/商

建(无新风)

110

140

200

100

120

180

空(无新风)

170

190

220

150

170

200

注:新风负荷一般取值为15-25w/m

2

2.7厂房:

1、根据温度要求,一般厂房取180~220~260~350w/m

2
,如厂房单层面积在4000m
2
以上;内区负荷小,取上限,如厂房单层面积小,可考虑中间值;如厂房为顶层,则需考虑下限值。

2、末端可选择喷射型空调机组或者风管+喷射风口的送风方式;若制热有要求,最好考虑底部回风。

三、水系统:

1、主水管管径及流速参见水管阻力计算表;最不利环路300m以内,可按照0.04~0.05比摩阻选择,最不利环路300m~400m可按照0.03~0.04比摩阻选择;最不利环路>400m可按照0.02~0.03比摩阻选择;

2、一般情况均采用异程式;若楼层高度超过10层宜采用立管同程式,楼层主管到最不利环路超过100m,宜采用水平管同程式。

3、水系统压力:

3.1系统静压力应≤8kg,即主机到膨胀水箱的高度应小于80m;且在60~80m高度范围时,水泵为抽出式,即将水泵出口向末端系统打水,减小主机承压,可不分高低区。

3.2当层高在100m左右时,即系统静压10kg时,最好是将水系统分为高低区;高区需要预留板换机房,若高区没有地方设置板换,可考虑将板换设置在冷冻机房,板换二次侧压力偏大,但高区系统压力减小,主机压力减小。

4、水管的选材上:通常DN40及以下镀锌钢管; DN50~DN250以上为无缝钢管,DN300及以上为螺旋钢管。暖通南社编辑。

5、凝结水系统:

(1)一般情况下,每1kW的冷负荷每小时产生约0.4kg左右的冷凝水,在潜热负荷较高时,每1kW冷负荷每小时产生约0.8kg冷凝水;

(2)通常,可以根据机组的冷负荷Q按下列数据近似选定冷凝水管的公称直径:

末端制冷量Q(kW)

凝结水管公称直径

≤7

DN20

7.1~17.6

DN25

17.7~100

DN32

101~176

DN40

177~598

DN50

(3)凝结水应保证5‰的排水坡度,坡向排水端;

(4)若冷凝水管路较长,应加设通气孔;

(5)材料选用UPVC管。无需保温。

6、 DN250以上才考虑报冷却水的电子水处理仪。

DN150以上才考虑冷冻水的电子水处理仪。

7、注意是否安装电动二通阀、自力式压差平衡阀(只适合于变水量系统)等;

8、冷却塔的选择(估算):

机组制冷量(kcal/10

4
)×系数 =冷却塔的水流量(T/m
3

水冷活塞式冷水机组:

系数为:3

水冷螺杆/离心式冷水机组:

系数为:3~3.5

直燃型冷水机组:

系数为:4~4.5

冷却塔的选择也可按照主机冷却水量×1.25~1.5的安全系数来选择;

噪音要求不高、或考虑经济性时,才可用圆塔。

冷却塔的性能比较

圆形逆流

方形逆流

方形横流

噪音

换热效果

较好

美观程度

占用空间

占地面积小

塔体高

占地面积大

塔体低

价格

9、水泵的选择:(除甲方要求外,一般不用备用泵)

(1)原则上一律选用管道泵,即立式泵。除非甲方有要求改动。流量大于400m3/h的采用立式双吸泵。

(2)扬程的确定:

对于闭式系统,水泵的扬程是根据空调水系统的最不利环路的阻力确定的。

扬程= 管道阻力+空调设备(制冷机组、空调器、风机盘管、阀门等)阻力

其中:管道阻力 = 局部阻力 + 沿程阻力=沿程阻力×1.3

空调设备阻力的估算值为:14~18 m

考虑到气蚀带来的水泵性能的下降,可以乘以1.1的安全系数;

综上,水泵扬程 = (14~18 m + 管段长度×沿程阻力×1.3)×1.1

注:沿程阻力在公司的水管流速技术资料查找

一般情况下:冷冻水泵扬程在25~28 m之间(考虑1.1~1.2保险系数)

冷却水泵扬程在25 m左右(考虑1.1~1.2保险系数)

(3)冷冻水泵流量的确定:

定水量系统:水泵流量 = 系统末端水流量×1.2

变水量系统:水泵流量 = 系统末端水流量×同时使用系数×1.2

(4)冷却水泵流量的确定:主机和塔水量的平均值。

(5)水泵的选择:根据以上所算出来的系统的扬程和流量选择水泵,原则上尽量使所选的水泵靠近所需要的实际值,若扬程高了,水量可以选小些;扬程低了,水量可以选高些;

(6)膨胀水箱:

为保证膨胀水箱和水系统的正常使用,在机械循环系统中,膨胀水箱应接在水泵的吸入侧。水箱标高应至少高出系统最高点1米。

膨胀水箱的容积按以下原则估算:120KW(含)以下的小系统,不设置膨胀水箱。120~500KW的中型系统,设置水箱尺寸为:600*600*600,进水管在水箱中间高度;500KW以上大系统根据实际情况处理。     

同时也可由系统中的水容量和最大的水温变化幅度进行下式计算:

VP=α·△t·VS  m

3

式中    VP―膨胀水箱有效容积,m

3

α——水的体积膨胀系数,α=0.0006,L/ m

3
·℃

△t——最大的水温变化值,℃

VS——系统内的水容量(包括设备里和管道里的),m

3

(7)主机旁通设置:当没有设置二通阀时,按照末端流量选择水泵,流量比主机大30%以上时,需考虑安装旁通管,使通过主机的水流量基本与主机匹配。

(8)当多台主机并联运行时,需考虑水泵与主机的匹配,并注意在主机上安装电动蝶阀,保证主机的流量。

(9)冷却塔为多台并联安装时,请注意在冷却塔进出水管及主机进水管上安装电动蝶阀,保证主机流量及冷却水被及时冷却。

四、风系统:

1、各场所送风速度推荐表:

应用场所

送风主管

送风支管

新风主管

新风支管

办公室

4~5

3~4

6~8

2~3

商  场

8~12

6~8

8~12

6~8

图书馆

4~5

3~4

6~8

2~3

大礼堂、戏院

4~5

3~4

6~8

2~3

餐  厅

6~8

4~6

6~8

4~6

KTV歌城

5~8

4~5

7~10

4~6

工业厂房

10~15

8~10

10~15

6~8

2、送风口风速:防雨百叶3.0~3.5 m/s;双层百叶2.5~3.0 m/s;散流器2.5~3.3m/s;(可根据房间进深、层高等做适当调整,高空间采用喷射风口射程可达到20m);回风口风速≤2.2m/s;

3、凡是有制热要求吊顶高度大于4m的场所,宜采用下送风;当高度大于6m且需制热时,必须采用喷射风口或旋流风口送风。

4、喷射风口参数表:

规格

喉部风速

1

2

3

4

5

6

φ160

风量

71

141

212

282

353

423

出口风速

4

7

11

15

19

22

全压损失

8.1

32

71

132

201

290

射程

5

5.1

7.6

9.9

10.9

11.9

φ200

风量

111

222

333

443

554

665

出口风速

3

7

10

13

17

20

全压损失

7.9

31

69.5

128

193

282

射程

4

6.8

9.1

11.3

12.7

14.1

φ250

风量

174

348

522

696

869

1043

出口风速

3

7

10

13

17

20

全压损失

7.5

30

67.5

120

188

270

射程

5.1

8.5

11.5

14.2

16

17.8

φ315

风量

277

554

831

1108

1385

1662

出口风速

3

6

10

13

16

19

全压损失

6.9

28

62

109

177

231

射程

5

8.5

13.4

16.4

18.7

21.1

φ400

风量

448

896

1344

1791

2239

2687

出口风速

3

6

9

12

15

18

全压损失

6

24

54

96

150

216

射程

6.6

11.3

16

20

23.2

26.4

φ500

风量

701

1402

2104

2805

3506

4207

出口风速

3

6

8

11

14

17

全压损失

5.8

22

46

89

143

210

射程

8.6

14.7

18.5

23.9

28.3

32.5

5、风冷热泵机组系统中风机盘管下送风口不选用散流器,宜选用双层百叶风口。

6、风管材质选用:设计中没有明确指定材料,可选择纤维织物风管、复合保温风管。

7、新风量的确定:

民用建筑最小新风量(表9.1)

房  间  名  称

每人最小新风量(m

3
/h)

吸烟情况

影剧院、博物馆、体育馆、商店

8

办公室、图书馆、会议室、餐厅、舞厅、门诊部、普通病房

17

旅馆房间

30

少量

旅馆新风标准(表9.2)

房  间  类  型

新风量[m

3
/(h.人)]

客房:一级

≥50

二级

≥40

三级

≥30

餐厅、宴会厅、多功能厅:一级

≥30

二级

≥25

三级

≥20

四级

≥15

KTV厅、歌厅、舞厅

30

门厅、四季厅:一级

≥20

二级

≥10

写字厅:      一级

≥20

二级

≥20

三级

≥10

四级

≥10

康乐设施

≥30

美容美发

≥30

办公主楼新风标准(表9.3)

房间类型

新风量[m3/(h.人)]

备注

推荐

最小

办公室:一般

25.2

18

少许吸烟

        个人

43.2

25.2

不吸烟

        个人

50.4

43.2

颇重吸烟

会议室

86.4

50.4

极重吸烟

董事会

86.4

50.4

极重吸烟

美容室

18

14.4

偶尔吸烟

饭店房间

50.4

43.2

重吸烟

百货公司

14.4

10.8

不吸烟

餐厅:自助式

21.6

18

颇重吸烟

餐厅

25.2

21.6

不得吸烟

银行

18

14.4

偶尔吸烟

8、商场、餐厅、宴会厅、多功能厅等发热量大、人员密集的场所,需注意过渡季节尽量用室外新风送风,保持室内空气新鲜的同时达到节能运行的目的(即可考虑过渡全新风运行;平时回风+新风汇合运行)。

9、排风系统:

9.1餐厅、大型会议室、多功能厅等场所,宜考虑排风系统,排除室内污浊空气,排风量安装新风的80~90%计算。

9.2排风系统管道超过40m,宜采用排风扇+排风风机的方式,排风机风量=所有末端风扇风量的和。

推广......................................................................

五、配电系统:

1、风机盘管控制线(不带二通阀)ZRVV4×0.75mm

2
,(带二通阀)ZRVV6×0.75mm
2
,主线为3×2.5 mm
2
(根据盘管的数量、功率确定,一般15台以内);

2、主机电源线大小参照其电气参数或电线选型表格;

3、小、中型中央空调系统需配置独立的配电箱(包含末端总电源,水泵、主机电源);

4、大型中央空调系统需配置独立的配电柜(包含冷却水泵、冷冻水泵、冷却塔、主机电源等,末端电源可以独立);

5、电线电缆载流量表:

5.1 BV型塑料绝缘电线穿塑料管敷设的载流量θn=70℃  (表1)

BV型铜芯截面

中性线截面

2根单芯(A)

管径(mm)

3根单芯(A)

管径(mm)

导线敷设处的环境温度θa

支线

干管

导线敷设处的环境温度θa

支线

干管

(mm

2

(mm

2

25℃

30℃

35℃

40℃

25℃

30℃

35℃

40℃

1

13

12

11

10

16

12

11

10

10

16

1.5

17

16

15

14

16

15

14

13

16

2.5

25

24

23

21

16

22

21

20

18

16

4

2.5

33

31

29

27

16

30

28

26

24

20

6

4

43

41

39

36

20

38

36

34

31

20

10

6

59

56

53

49

25

52

49

46

43

25

16

10

76

72

68

63

25

32

69

65

61

57

32

25

10

101

95

89

83

32

40

90

85

80

74

40

35

16

127

120

113

104

40

50

111

105

99

91

40

50

25

159

150

141

131

50

140

132

124

115

50

70

35

196

185

174

161

50

63

177

167

157

145

63

95

50

244

230

216

200

63

217

205

193

178

63

120

70

286

270

254

63

150

70

387

365

343

318

339

320

301

278

339

320

301

278

185

95

387

365

343

318

387

365

343

318

240

120

461

435

409

378

456

430

404

374

300

150

514

485

456

422

509

480

451

418

5.2电流、功率、导线换算表  (表2 )

内容

三     相

单     相

额定电流

I=功率×2倍(A)

功率×5倍(A)

启动电流

I×(4~7)倍额定电流

I×2倍额定电流

空气开关

≥额定电流×1.25

铜芯线(35℃)

(1~2.5mm

2
)×(10~8)A

(4~10mm

2
)×(7~5

新风系统

一、定义和目的

通风即利用自然或机械的手段将室内空气和外界空气进行交换,故也称“换气”,通风换气可达到以下几个目的:满足人体的呼吸(以CO2浓度作为指标);有害物质、烟、臭气等的排出;热量的排出;燃烧空气的补充。当进行通风换气设计时,考虑节能性,应选择最小的外部空气量进行适当的设计。

二、通风换气的分类

除了以上按照不同通风方法进行分类以外,还可以将通风换气分为局部换气和全面换气。局部换气是对发生污染的局部进行换气,适用于污染源固定的污染场所,比如像厨房、工厂、实验室等这类的地方。全面换气是随着全体空气的更换对室内空气的污染浓度进行稀释的一个过程,它适用于污染源分散或不固定而无法采用局部排风的情况,比如像办公室、工厂、仓库、集会所等这类地方。

三、通风换气的方法

通风包括自然通风、机械通风或自然通风与机械通风联合使用等多种方法。暖通南社微信课件多次提到。

1、自然通风:利用自然风所产生的压力差和通过建筑物内外的温度差产生的浮力进行换气。当因自然换气比起机械换气来讲能力较小,又会受到自然界的影响,所以有时达不到所期待的效果。

2、机械通风:利用送风机或排风机等机械力量将室内的空气进行强制性的更换,如果进行了合理的换气设计,便可以达到理想的换气目的。当决定了换气方式时,应该注意设计房间和邻室产生的压力差。为了防止被污染空气的流入,要注意换气方式和风量平衡,也就是说为了避免污染度较高的房间里的气体流入外界,送风量应小于排风量,以保证房间负压;当要求洁净的房间,周围环境较差时,送风量应大于排风量,以保证房间正压。

四、机械通风的方式

根据通风动力应用方式的不同,机械通风可分为三种。

方式一:给气和排气均利用机械力量。此种方式对于房间的送风量和排风量都可以进行很好的控制,从而可以保证室内的风量平衡或控制房间处于正压或负压状态。全热交换器即为此种方式。

方式二:利用机械力量,自然排风。此时室内一般都出于正压状态。热泵型全新风机即为机械给气,如要保证室内的风量平衡,在进行全新风设计时,一般都另外需要考虑设置排风风机。

方式三:利用机械力量,自然给风。此种方式一般应用在卫生间、病房等需要负压状态的场所。

五、新风处理的方法

现今,由于人们对于室内环境舒适度与健康性的要求越来越高,室内不仅需要适宜的温度和湿度,还必须有新鲜的空气,所以新风系统的设计也越来越多的被人们关注。新风引入方式有自然通风和机械通风两种。

目前在新风引入方面与VRF系统结合使用的比较多的设备有全热交换器和全新风机两种,这两种设备都能很好的与VRF系统进行联动和统一控制,将新风系统和空调系统完美的融合为一体,为用户提供更为舒适的空调环境。

1全热交换器

全热交换器是一种可以进行热回收的换气设备,能在换气的同时进行室内排气的能量回收,从而可以降低空调负荷,减少空调设备的容量、投资费用和运行费用。其原理是把室内空气和室外的新风通过热交换元件进行换热,也就是利用排风的余热对新风进行处理,有效地节约能源并能同时解决新风问题,提高舒适性。全热交换器是由热交换元件、风管接口、多叶片风扇、风扇电机以及空气滤网组成。

空调设备中新风的引入量,根据《公共建筑节能设计标准》GB50189-2015中以普通办公室为例,如在室人员以4m2/人、30m3/h人的新风量计算,一般新风负荷约占空调负荷的30~40%左右。由此可见,新风负荷对于空调设备容量的影响很大,为了尽量减少新风对于空调系统的影响从而达到节能的效果,设计时可以从以下两个方面考虑:

1、在保证室内空气品质的基础上,减少新风引入量。在新风量要求较少的预热阶段或在室人员较少的时间段内,可设置C02浓度探头等手段来限制新风的引入量,以达到节能运转的效果。

2、采用热回收功能的双向换气设施。全热交换器在减少设备容量且达到节能效果这一点上可以发挥很大的作用。外气通过全热交换器,夏季可以预冷、除湿,冬季可以预热、加湿,这样可以达到节约空调能耗15~20左右。

2.全新风机

全新风处理机是一种能完全处理新风负荷的新风机组,由室内外机组成,室内外机之间用冷媒管连接。全新风机本身通过先进的变频技术,在实现出色的制冷/制热的同时,使送入室内的新风温度接近室内温度,在重视舒适性的场合,全新风机可以将新风冷却(加热)到接近室内温度的状态之后再吹出,从而减少了新风对于室内温度波动的影响。全新风机的运转温度范围:制冷:19 ℃~43 ℃DB;制热:-5 ℃~15 ℃DB。在进行设计时,可以将全新风机与全新风系统联合使用,组成一套舒适、便利的空调系统。一般以为采用全新风机的设备费用较高,但实际上,(全新风+全新风机)与(全新风+通风扇方式)的设备容量、设备费用大致相同。

1.VRF+全新风机方式

制冷

制热

选定机种

室内负荷

新风负荷

室内负荷

新风负荷

VRF

全新风机

128kw

56kw

112kw

35kw

46HP

20HP

新风负荷及室内空气负荷全部由VRF机组承担;未经处理后新风送入室内,在室外天气情况恶劣(炎热、寒冷)的情况下,破坏室内稳定的温度场分布,使人感觉很不舒服。

2.VRF+换气扇方式

制冷

制热

选定机种

室内负荷

新风负荷

室内负荷

新风负荷

VRF

128kw

56kw

112kw

35kw

66HP

新风负荷及室内空气负荷全部由VRF机组承担;未经处理后新风送入室内,在室外天气情况恶劣(炎热、寒冷)的情况下,破坏室内稳定的温度场分布,使人感觉很不舒服。

3.两种新风产品的特点

全新风机和全热交换器虽然都是新风处理设备,但其拥有各自的特点,适用于不同的场合:

序号

全新风机

全热交换器

1

单送风系统,有室外机

有送、排风系统,无室外机

2

风量范围:860~15000m3/h

只有送风管,适合统一送新风

风量范围:150~4000m3/h

有送、回风管

3

带冷热源的新风,减少室内负荷

热回收换气、节省能源

4

适合面积较大、统一送风的区域

比较适合用在数量多,面积小的房间有足够的吊顶空间安装送回风管

5

适合的室外温度-5~43 ℃

适用于除华北、东北以外的地区

适合的室外温度-15~50 ℃

基本适用于全国范围

从上表中可以看到,两种新风产品在工作原理和系统结构上都有区别,因此,对应不同的项目,全新风机和全热交换器也有各自不同的适应性,下表列举了部分不同用途的建筑全新风机和全热交换器的适应性:

用途

形式

适用的产品

适用点

住宅

别墅

全热交换器

小规格风量,外形小巧灵活,节能、舒适、控制方便,价格实惠,可根据使用习惯进行区域对应

公寓、复式

办公楼

全新风机

风量大,一般用一台就能对应一个层面,静压高,可接较长风管

全热交换器

安装位置灵活,能够对应个别房间的个别要求

医院

诊室

全新风机

单送风系统,可有效避免交叉感染

风量大,能满足人员多时的新风要求

病房

商店

商场

全新风机

风量大,能满足人员多时的新风需求,一般用一台就能对应一个层面

店铺

全热交换器

连锁店形式的店铺,面积不大,采用小规格产品非常适合

全新风机

大范围的店铺群,店面不大,但数量很多,全新风机往往一台就能对应

六.新风系统的设计

在一般的舒适性空调设计时,新风系统的设计最主要是满足人员的卫生要求和舒适性要求。新风系统的设计主要包括以下几个方面:新风设备的形式和容量确定;风管系统的设计以及阻力校核;为了确保室内的氧气量可以保证人们的正常呼吸,新风量可按照房间里每个人所需的必要空气量进行设计。一般情况下有以下两种方法。

方法一:根据人数和人均新风量计算:必须的新风量(m3/h) = Q*A/B

Q ------ 所需人均新风量(m3/h.人)

A ------ 新风区域面积(m2)

B ------ 人均占有面积(m2/人)

方法二:根据房间体积和换气次数计算:必须的新风量(m3/h) = C*D*E

C ------ 每小时必需的换气次数(次/h)

D ------ 新风区域面积(m2)

E ------ 天花板高度(m)

实际设计中,舒适性需求的空间最常采用的是第一种计算方法,方法二多用于需要特殊空调的房间,如恒温恒湿、洁净室等。

以下,以第一种计算方式举例说明新风量的确定方法。

七.新风系统设计的基本流程如下图所示:

一新风设备的形式和容量确定

一)设计流程

1、房间功能的确定

不同功能用途的房间,新风设计的指标也是不同的,因此必须在房间功能确定的前提下才能进行新风设计。

2、人均新风量(Q)的确定

在确定了房间功能后,可根据相关的设计标准或者节能标准中的新风量指标选择相应的数据,目前,新风量的最低指标一般都取30m3/h.人,但若要根据房间功能切实的确定新风量,则参见下表:

公共建筑主要空间的设计新风量

【GB50189—2015公共建筑节能设计标准】

建筑类型与房间名称

新风量【m3/h.人】

旅游旅馆

客房

5星级

50

4星级

40

3星级

30

餐厅、宴会厅、

多功能厅

5星级

30

4星级

25

3星级

20

2星级

15

大堂、四季厅

4~%星级

10

商业、服务

4~5星级

20

2~3星级

10

美容、理发、康乐设施

30

旅馆

客房

一~三级

30

四级

20

文化娱乐

影剧院、音乐厅、录像厅

20

游艺厅、舞厅(包括卡拉OK歌厅)

30

酒吧、茶座、咖啡厅

10

体育馆

20

商场(店)、书店

20

饭馆(餐厅)

20

办公

30

学校

教师

小学

11

初中

14

高中

17

3、每个房间的人数确定

房间功能不同,室内人员密度也是不同,而人数是计算新风量的重要因素,因此对于人数的确定可参照下表,再由以下公式计算出实际房价的人数:房价人数(人) = A/B

A ------ 新风区域面积(m2)

B ------ 人均占地面积(m2/人)

一般人数必须取整,不能有小数,取整时应直接进一,而不采取“四舍五入”的方式。如当房间人数计算为3.2时,应以4人计算。

建筑类别

房间类型

人均占有的使用面积

办公建筑

普通办公室

4

高档办公室

8

会议室

2.5

走廊

50

其他

20

宾馆建筑

普通客房

15

高档客房

30

会议室、多功能厅

2.5

走廊

50

其他

20

商场建筑

一般商店

3

高档商店

4

摘自【GB50189—2015公共建筑节能设计标准】

4、每个房间新风量的确定

人均新风量和房间人数相乘即可确定每个房间的新风量

5、每个系统新风量的确定

确定每个系统的新风量,首先需要进行系统的划分。进行系统划分后,将同一系统中每个房间的新风量相加后即可确定系统所需要的新风量。

在系统划分时,需根据建筑实际的结构来确定,遵守的原则有以下几

点:

1)选择相近区域的房间为一个系统,且主风管的走向必须简单,尽量减少弯头;

2)一个系统中选择的房间必须尽量缩短主风管的长度,避免阻力损失;

3)新风设备一般摆放在吊顶高度要求不高的地方,且靠近外立面以便在外墙上开新风引入口和排风口,如走廊尽头、电梯厅、设备机房等;

4)主风管一般布置在对吊顶高度要求不高的地方,如走廊等,因此在系统划分时,尽量将走廊附近周边的房间划分在同一个系统内;

5)注意新风设备以及风管对于其他电气设备、消防管道等的影响和配合。

【例】某办公楼标准层如图7-2,需要配置新风设备,进行新风系统的划分。

由图纸上可看到建筑长度较长,有67米,但是格局比较规整,走廊在南北向的中间。考虑新风系统主管段最有利的走向布置,所以选择将新风设备摆放在左右两边走廊尽头,系统主管段布置在走廊。另外考虑到尽量减少压力损失,所以将整个楼面以电梯厅为中心纵向划分为左右两个系统,系统中的房间则正好分布在走廊两边,既方便管道布置,也避免了风管过长、弯头过多等因素。

6、新风设备形式和容量的确定

根据全热交换器和全新风机的特点以及适用场合的相关内容,确定其新风设备的形式。并且根据新风量参数,以“新风设备的风量大于系统所需风量”的原则来进行新风设备的选择。

如当系统新风量要求为2200m3/h时,则应选择2500m3/h的新风机,对于多于的新风可通过在风管上加装阀门等方法来控制。但是,当在计算每个房间的风量时,对于人数、人均风量的考虑都放在有较大的余量的时候,若系统新风量为2200m3/h时,也可选择2100m3/h的新风机。此时,必须确认设备新风量是否能够满足实际的新风需求。

全新风机设计举例及设计注意事项

【例】某办公楼一层平面,会议室2间,办公室4间,需进行全新风机的设计。

二)全新风机设计举例

1、房间功能的确定和人均新风量的确定

查得:办公室人均新风量为30m3/h

会议室人均新风量为30m3/h(无吸烟情况)

2、房间人数的确定

查得:取办公室人员密度为5m2/人

取会议室人员密度为2.5m2/人

则:办公室1~4人数=18/5=3.6,取4人

会议室1人数=47/2.5=18.8,取19人

会议室2人数=49/2.5=19.2,取20人

3、房间新风量的确定

办公室1~4:30*4=120m3/h

会议室1: 30*19=570m3/h

会议室2: 30*20=600m3/h

4、系统新风量的确定

1)系统划分

由平面图可以看出,空调室内机可以放置在专门预留的空调机房内,这样可以有效的降低噪音。

考虑走廊的吊顶可以相对其他房间做的稍低,因此将新风系统的主风管布置在走廊,从图纸中可以看见建筑格局比较简单,且新风房间均在走廊的一边,主风管的管路不长,故可将所有的房间设计为一个新风系统。

2)系统总新风量的确定

将所有房间的风量相加得到系统新风量:120*4+570+600=1650m3/h

5、新风设备容量的确定

根据计算所得风量,选择8HP全新风机(风量为1680m3/h)来对应。

一般为方便选型,可以将以上计算过程做成表格:

楼层

房间

名称

房间面积

新风

内机型号

数量

计算准则

室外机

m2

M3/h

m2/人

人数

m3/h人

型号

数量

1F

会议室1

47

570

8HP

1

2.5

19

会议室2

48

600

2.5

20

30

办公室1

18

120

5

4

30

办公室2

18

120

5

4

30

办公室3

18

120

5

4

30

办公室4

18

120

5

4

30

合计

167

1650

1

三)全新风机设计注意事项

全新风机在设计中必须注意以下几点:

1、全新风机的布置应注意运转噪音,不可安装在人员集中的区域及其吊顶内,应安装在专用的机房或设备室;

2、根据现场实际情况(包括安装在走廊或卫生间吊顶内等场合),有时应采取消音、防振、防潮等措施;

3、需要设置独立的新风口,如图所示;

1)全新风机的新风口不可设置在室内机回风口侧或直接接入室内机机身上的新风口,以免影响回风温度探头对室内实际温度的准确感知;

2)若新风口已经连接在空调室内机上的新风口或回风处,此时为了避免对回风口感温探头的感温影响,必须将回风温度探头设置为以遥控器为主。

4、机器两侧需要预留足够的安装空间,左右两侧及机前机后都需要留出一定的备用空间,以便今后对机器进行维护保养和检修;

5、全新风机仅为送风系统,同时必须进行相关的排风系统设计;

6、为了保证引入新风的品质,应尽量避免新风口设置在卫生间的窗户或地下车库的出入口附近,以免异味及浑浊气体严重破坏室内的空气品质;

7、新风引入口的设置参见下图,在新风引入口应安装初效过滤网(大颗粒灰尘过滤网)作为防尘网(以便于日后维护),且应安装防雨百叶;

8、为了便于调节风量,应安装风量调节阀;

9、特别需要注意的是:不可将普通空调室内机作为新风机使用,二者存在很大区别:

1)处理能力不同

由于新风机要将室外空气处理到与室内空气接近的状态,在同样的送风量下,新风机需要处理的焓、湿量远高于普通空调室内机,因此在产品设计中,新风机具有更多的排管数、更大的换热面积,以满足其能力要求。比如同样风量都是1680m3/h的8HP全新风室内机和4HP空调室内机,制冷能力后者仅为前者的一半;

2)容量控制方式不同

新风机分别在出风口、蒸发器进口、蒸发器出口设置了三个温度传感器,机器是以出风口的送风温度作为反馈信号,进行容量调节,而普通室内机的温度传感器设置在回风口和蒸发器的进出口,以室内回风温度为反馈信号,调节容量。

因此,普通空调室内机不能替代新风机进行新风的对应。否则将出现:

A、普通空调室内机无法将新风处理到需要的状态;

B、普通空调室内机将以回风温度(即室外温度)作为反馈信号,机组一直判断室内冷量不足,因此始终以最大负荷工作,长期运转将降低设备寿命,故障率上升。

四)全热交换器设计举例

【例】某住宅中的一楼需要进行新风设计。

1、房间功能的确定和人均新风量的确定

一般住宅中的人均新风量可参考宾馆的新风量来确定,一般取30m3/h.人,但是有时由于实际用户的需求,对于新风量的要求较高时,也可取50m3/h.人。

2、房间人数的确定

当全热交换器在住宅中应用时,其人数的确定可根据一般家庭情况进行。如客餐厅可以直接按照室内座位的数量计算,卧室、书房等一般按照2人/间计算,其他区域可按照5m2/人计算。

3、每个房间新风量、系统新风量、新风设备的容量确定:

总新风量为980m3/h,因此选择1000m3/h风量的全热交换器。

楼层

房间名称

房间面积

新风量

内机型号

数量

计算准则

m2

M3/h

人数

m3/h人

1F

家居室1

17

180

1000m3/h

1

6

健身房

35

200

4

50

家居室2

17

180

6

30

钢琴区

33

120

4

30

餐厅

26

240

8

30

卧室1

13

60

2

30

合计

141

980

1

30

五)全热交换器设计注意事项

1、在进行新风系统划分时,为了便于进行风管的布置以及后期的施工便利,可考虑每个区域分别以小容量单位设置,如别墅,可一层配置一个全热交换器对应当层的新风要求,不仅不用设置专门的新风管井,设计和施工都便利,而且可以降低噪音;

2、一般建议将全热交换器摆放在过道、住宅的更衣室等非重要活动区域的吊顶内,以保证室内生活环境的安静,特别是设计大风量的机器时,需要采取一定的降噪措施;

3、若要将其放置在卫生间的吊顶空间内,为了保证机器的使用寿命,建议吊顶要做防潮处理;

4、住宅项目中,全热交换器不要设置在厨房等充满油烟和蒸气的地方,否则会导致过滤网、热交换器元件变形,甚至引起火灾;

5、新风引入口处应设置防虫、防尘用的过滤网,并加装风量调节阀;

6、为了保证引入新风的品质,应尽量避免新风口设置在卫生间的窗户或地下车库的出入口附近,以免异味及浑浊气体严重破坏室内的空气品质;

7、住宅项目中新风引入口呀不要设置在厨房的窗户外或脱油烟机的排风口,避免油烟影响机器的使用寿命,以及异味传入风管影响室内空气品质;

8、与全新风机的设置一样,一般也建议采用独立设置新风口的方式;

9、全热交换器的风量越大,厚度越大,所需吊顶空间就越大,应充分考虑吊顶空间安放全热交换器;

10、新风引入口和排气口应尽可能远离,以防止气流短路。

1)新风引入口和排气口在同一面时,风口间距离至少3m;

2)新风引入口和排气口不在同一面为首选的吸排风方式。

11、新风系统的送回风口与空调的送回风口的配合方式建议及注意事项:

1)空调室内机为风管式时,新风送风口尽量靠近空调送风口,使得两种不同温度的气流混合,尽量优化室内的舒适度;

2)空调室内机为天花板嵌入式室内机时,新风送风口距空调送风口(至少1米以上),以免影响空调室内机回风温度探头误操作。

3)一般送回风口的布置有两种方式:对角线分布和直线分布:

4)部分连通空间,送风口和回风口可视实际情况进行布置,如布置空间不足,相邻的功能区域可以共用:

新风风管系统的设计

确定了新风量以及新风设备的容量后,还需要进行风管系统的设计,风管系统的设计主要内容包括:

1、风管管路设计(包括风管的形状、尺寸、路径等)

2、风管管路阻力计算,即计算最不利环路风管的沿程阻力损失和局部阻力损失,最终确定新风设备的余压是否足够。

具体的设计流程如下:

一)风管路径的确认

在新风设备形式和容量的确定中,已经进行了新风设备的系统划分,也就基本确定了风管的大致走向,即风管路径。总的来说,需要满足的有尽量缩短风管路径,尽量减少弯头,考虑与室内建筑情况的配合,如梁的高度、层高、吊顶高度;考虑和其他电气、消防管道等的配合。

二)风管尺寸的确定

风管尺寸可根据假定风速法来确定,首先根据风管内的风量,并先假定一个风速,从而计算出风管的截面积,然后根据所采用的风管形式来确定风管的长度或管径的尺寸。

1、风管内的风量计算

可根据各个新风送、回风口的风量以及确定的风管路径,叠加计算后得出;

2、选定风管的风速

在进行风速的选定时,需要综合考虑建筑空间的结构、噪音、初投资和运行费用以及气流分布等因素。

3、风管的材料

风管是空调及通风系统中常见的部件,风管材料从总体上可以分为薄钢板和非金属板以及土建风道,其材料种类以及性能使用特点见下表,在一般工程中多采用钢板形式,其优点是不燃烧、易加工、耐久,也比较经济。

材料种类

性能与使用特点

薄钢板

普通钢板

厚度为0.5mm至1.2mm,用于工业通风工程,但除尘管要加厚

镀锌钢板

用于公共民用建筑的常规风道

不锈钢板

用于洁净厂房的空调工程

非金属板

环氧树脂板

用于含腐蚀性气体的排风管

玻璃纤维板

有保温性能并有较大消声作用

无机复合板

耐酸碱,保温材料在风管加工时直接复合在一起,具有不燃性

土建风道

表面应力求光滑,可用作大型公共建筑的回风道,采用风速低,须注意防止漏风

4、风管的形式

风管断面一般采用圆形和矩形两种形式:

圆形断面

矩形断面

同样截面积的管理阻力比较小

对于圆管面积相同的矩形风道来说,其四周较大(管子断面越扁越大),故摩擦阻力比圆管大

管道直径较小时,圆形管道比较容易制作

管道直径很大时,矩形管道比较容易制作

圆管的构件(三通、弯头等)下料制作比矩形风管困难

矩形风管的构件制作较为方便

不容易与建筑结构配合

容易和建筑结构配合

管道(直径小时)保温方便

管道保温不方便

现在市场上还出现了由薄铝带缠而成的柔性风管,具有质量轻、性柔和运输方便等特点,在工程安装中可以方便地弯曲和伸直,用以对应安装空间小、施工难度大的场合。常用的柔性风管有铝制软风管和带超细玻璃棉保温的铝制软风管两种。柔性风管由于阻力较大,需要在安装和设计过程中考虑对机器静压的影响,尽量避免过度弯曲或者褶皱。

5、风管尺寸的选择

在进行风管尺寸的选择时,需要注意矩形风管的长宽比宜小于

6,最大不超过10,一般设计时都是采用标准规格的风管,因为风道中的配

(弯头、三通和风阀等)造成的空气阻力相对于直管的阻力为大,故其几何尺寸应力求采用较为通用的规格,以便于局部阻力值有数据可查,便于进行计算。

圆形风管规格

外径D(mm)

外径D(mm)

基本系列

辅助系列

基本系列

辅助系列

100

500

80

90

100

480

220

1000

500

250

1120

240

250

1120

120

560

110

530

120

560

280

1250

140

630

130

600

140

630

320

1400

160

700

150

670

160

700

360

1600

180

800

170

750

180

800

400

1800

200

900

190

850

200

900

450

2000

矩形风管规格

外边长(mm)

(长*宽)

120*120

320*320

630*500

1250*400

160*120

400*200

630*630

1250*500

160*160

400*250

800*320

1250*630

200*120

400*320

800*400

1250*800

200*160

400*400

800*500

1250*1000

200*200

500*200

800*630

1600*500

250*120

500*250

800*800

1600*630

250*160

500*320

1000*320

1600*800

250*200

500*400

1000*400

1600*1000

250*250

500*500

1000*500

1600*1250

320*260

630*250

1000*630

2000*800

320*200

630*320

1000*800

2000*1000

320*250

630*400

1000*1000

2000*1250

三.最不利回路的阻力计算

系统中的最不利回路需要进行风管阻力计算,以校核新风机的机外静压是否可以克服最不利回路风管阻力。

最不利回路一般即为风管长度最长的回路,但有时也会因为实际的布管情况(如弯头的多少),需要进一步计算后才能确定最不利回路。

管路内的气流阻力中,包括由气流与外壁摩擦而引起的沿程阻力和伴随局部管路形状变化而产生的局部阻力。

1、沿程阻力计算:

长度为l(m)的风管沿程阻力损失为Pm(Pa)可按下式计算:Pm = ΔPm * l

ΔPm ---单位管长沿程阻力损失, Pa/m

单位管长沿程阻力损失ΔPm 可以通过两种方式计算:

方法一:通过公式进行计算。其与风管的当量直径、摩擦阻力系数以及风速有关:

ΔPm =λ/de · v2ρ/2

λ—摩擦阻力系数, de—风管当量直径,m

ρ—空气密度 kg/m3 v –风管内该压力损失发生处的空气流速,m/s

方法二:查表计算

查《实用供热空调设计手册》中《钢板矩形风管计算表》、《钢板圆形风管计算表》和《钢板非标准矩形风管计算表》,根据风量、风速以及风管的尺寸就能查得相应的单位管长的沿程阻力损失。

2、局部阻力计算:

送风管道系统的局部阻力,往往是整个送风管路阻力的主要部分,有时可以达到70~80%。因此,风管局部阻力的计算非常那个重要。

局部阻力主要分为两类:一类为流量不变时产生,如空气通过弯管、渐扩(缩)管,阀门等;另一类为流量改变时缩产生的,如空气通过三通等的分流和合流等。

Pj(局部阻力, Pa )可按下式计算:

Pj=ξ· v2ρ/2

ξ—局部阻力系数,ρ—空气密度 kg/m3

v –风管内该压力损失发生处的空气流速,m/s

3、风管内的总阻力计算:

风管内的总阻力等于摩擦阻力和局部阻力之和,即P(总阻力, Pa)可按下式计算:P =Pm + Pj

4、风管阻力的简略计算法:

对于一般通风系统,风管压力损失可按照以下公式计算:

P = ΔPm * l(1 + k)

ΔPm ---单位管长沿程阻力损失, Pa/m

l ---到最远送风口的送风管长度加上到最远回风口的回风管的长度,m

k ---局部阻力损失与沿程阻力损失的比值

弯头三通少时,取k = 1.0 ~ 2.0

弯头三通多时,取k = 3.0 ~ 5.0

四新风设备的机外余压确认

根据新风设备规格参数,检查新风设备的机外余压是否能够克服最不利回路的风管阻力。

当新风设备的机外余压无法满足要求时,需要对新风设备重新选型(选择机外余压更高的产品)或者通过增加增压风机来提高新风系统的机外余压。

当新风设备的机外余压满足要求时,则可将刚才设计的风管尺寸、路径更为详细的表现到图纸上。

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