建筑空调系统设计分析

摘要：本文作者结合实际工作经验，分析介绍了建筑空调系统设计的方法，供大家参考借鉴。

关键词：建筑；空调系统；设计；分析

中图分类号：TU7文献标识码：A文章编号：

空调系统的设计既要给人们提供舒适的环境，又要考虑可持续发展，减少能源浪费。先进的设备、精心的设计、规范的运行是节能的三个重要环节，优秀的设计依赖于先进的理论和理论指导于实践的先进设备。据悉一种新型的空调―――溶液式除湿空调的研制已取得很大的进展，它兼有新风换机组热回收功能，在不增加多少能耗的情况下可加大新风量，提高舒适度，改善空气质量，为我们的设计提供了更多的选择。

1 加强大型建筑暖通系统节能设计的方向

在科学技术日新月异的今天，暖通空调领域不断涌现出新技术，我们可以通过多种方法实现暖通空调系统的节能。

1.1 暖通空调系统自身设计方面。设计是工程的龙头，系统设计的优劣直接影响其使用性能。而建筑负荷计算是设计的重要内容之一，当前普遍存在一个现象就是设计工期短，许多设计人员为了节省时间，错误地利用设计手册中供方案设计或初步设计时估算冷、热负荷用的单位建筑面积冷、热负荷指标，直接作为施工图设计阶段确定冷热负荷的依据，往往使得总负荷偏大，从而导致空调采暖设备偏大，初投资增高，运行费用增加，能量消耗增加。

1.2 采用新型节能舒适健康的空调及采暖方式。当前，我们应采用新型节能舒适健康的空调方式。空调系统特别是舒适性空调系统对人体的作用是通过空气温度、湿度、风速、环境平均辐射温度进行的，人体对环境的冷热感觉是这些环境因素综合作用的结果。影响人体热舒适性的环境参数众多，不同的环境参数组合可以得到相同的热舒适性效果，但对于不同热湿参数组合的环境其空调系统的能耗是不相同的。

1.3 结合实际情况，合理选择空调冷热源，力求实现冷热源的多元化。随着暖通空调系统的广泛应用，对不可再生能源的消耗也大幅度上升，同时对生态环境的破环也日趋加剧。如何合理的选择冷热源，已经引起了各方的广泛关注。

2 空调系统形式的选择

2.1 水环热泵空调系统。水环热泵系统指小型的水－空气热泵机组利用水环并联在一起构成一个以回收建筑内部余热为主要特点的供冷供暖空调系统。它具有分散空调的本质和集中的冷却水系统，因此除具有回收热能、减少污染、利用废热的优点外，还具有分散式空调的运行灵活、便于分户计量、便于安装、占地少等优点，由于其固有的特点，大型建筑采用水环热泵空调系统是一个很好的选择。水环热泵系统显著的特点是回收余热，这就要求建筑的内区有足够余热可供回收，且建筑外区需要余热，当这两者相近时，水环热泵系统才能发挥它的特长，这就决定了它的使用受到建筑形式、地域差别的限制。

2.2 集中空调系统。由于水环热泵空调系统本身的缺点（如噪声大、设备体积大），以及人们对其价值认识的不足，多数大型建筑仍采用设置集中冷源的空调系统，末端形式为全空气空调系统或风机盘管加新风的空调系统，全空气空调系统的节能问题笔者在河北暖通第13期《全空气空调系统的自控与节能》一文中已有讨论，如何在风机盘管加新风的空调系统中合理利用自然冷源，减少能源浪费是本文重点讨论的问题。水环热泵系统回收余热时是在制冷工况下运行的，回收余热时也要消耗一定的电能。集中空调在冬季虽然不能回收余热，但它可以利用自然冷源，承担内区冷负荷，缩短制冷机使用时间，也是节能的重要措施。

3 采用水环泵空调系统时新风系统的设计

3.1 设计原则。设计的指导思想是节能、运行灵活，便于调节，所以新风系统应内外区独立设置，系统风量宜小不宜大。

3.2 新风系统形式的选择。

3.2.1 新风换气机组。采用新风换气机有如下优点：a.可以回收冷热量；b.冬季可以防止内区送风温度过低。冬季内区虽然为冷负荷，但直接采用室外新风承担室内冷负荷可能会使人有不适感，采用新风换气机可避免这一现象；c.有助于保证空气平衡，新风换气送排风机独立设置，可根据空气平衡的需要进行调节。基于以上优点，应优先选用新风换气机作为水环热泵空调系统的新风系统。

3.2.2 水环热泵机组。水环热泵机组体积较新风换气机组小，可以用于空间受到限制的建筑中。采用水环热泵机组作为新风机组时，冬季内区的新风系统也应为制热状态，保证送风温度不至过低，出风温度可以设定为14℃，自动控制。

3.2.3 低噪音风机箱。低噪声风机箱将室外空气直接送入室内，应注意以下问题：a.新风负荷对室内设备选型的影响；b.冬季应避免直接吹向人体；c.冬季不易加湿，适用于对湿度要求不高的场所。

4 集中空调风机盘管加新风空调系统的设计

4.1 负荷特点及设计原则。大型建筑的空调负荷有以下特点：a.外区夏季室内负荷为冷负荷，冬季为热负荷；内区冬夏均为冷负荷；b.内区的冷负荷主要与客流量有关，与季节变化无关。根据以上特点，应按照以下原则进行空调设计：a.内外区新风系统独立设置；b.内区新风机组宜采用变风量机组，室内冷负荷由新风承担。

4.2 内区新风量的确定。

4.2.1 新风量计算。夏季新风量按满足人员需要的最小新风量计算。冬季新风量按消除内区余热所需风量计算：

L=Qx/cρ(tn- to)

Qx：室内显热冷负荷

tn：室内设计温度，24℃

to：送风温度，综合考虑舒适性与节能相结合，以及加湿过程对温度的要求，将送风温度定为 14℃。

4.2.2 冬季送风温度设定值对送风量的影响。冬季送风温度的设定值直接影响送风量的确定和新风机组的选择，也直接影响到节能的效果。送风温度降低可以减少送风量，但在此送风量基础上选择的新风机组使用时限就会缩短，室外温度超过这个温度后，风量就不再满足承担冷负荷的要求；反之，新风机组就会选型过大，投资提高，耗电增加，显然也是不合适的。本人认为，最大风量与最小风量相差一倍左右较为合适。

4.3 新风机组的控制。一般情况下，风机盘管加新风的空调系统多用于单个房间较小，但房间总数较多的建筑，由于每个房间面积不大，新风量少，根据房间需要采取变风量控制的情况很少，因为投资大，得不偿失。当较大面积的区域采用风机盘管加新风的空调系统时，根据新风需要采用变风量控制是节能的，可行的。本文所说的变风量机组仅考虑冬夏季不同风量的转换，不涉及末端风量的调节。控制要求如下：冬季当室外温度低于 14℃时，新风机组大风量运行，新风加热至 14℃送入室内；夏季当室外温度高于 19℃时(室内状态点的露点温度)，小风量运行，新风处理至室内状态点的露点；当室外温度在14℃～19℃之间时，大风量运行，不进行处理。当然是否加热或降温，要综合考虑室内设计标准的高低以及冷热源运行的时间。

5 结束语

随着经济的发展，大型写字楼、宾馆等民用建筑大量涌现。由于大型建筑具有较大的内区，内区产生大量余热，即使在冬季也表现为冷负荷，因引对内区余热的回收利用或利用自然冷源消除余热是此类建筑空调设计必须考虑的问题。暖通空调系统节能在整个建筑节能中占有很重要的位置，设计人员应当通盘考虑，严格遵守节能规范，把系统节能贯穿于设计过程始终，以期暖通空调系统在各种干扰作用下能快速、准确的调节建筑内部空间温度，使之达到设定的最佳温度值的同时，尽量减少系统能量的消耗。

参考文献：

[1]李娥飞.暖通空调设计通病分析手册[K].北京:中国建筑工业出版社,2010.

[2]李竹光.暖通空调规范实施手册 [K]. 北京: 中国建筑工业出版社，2009.

[3] 华东建筑设计研究院.高层公共建筑空调设计实例[M].北京:中国建筑工业出版社，2007.