暖通设计与步骤
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暖通设计与步骤
热源设备（锅炉）
蒸汽和热水 采暖空调，热水为主；温度范围 常压、负压（真空）和承压 常、负压，不必做特殊安全考虑 高温水或蒸汽，承压 燃煤、燃油和燃气、电 燃气：SO2为零，NOx（少63.6%，33%），CO2（
52%，26%），效率（78%，90%）
暖通设计与步骤
冷源设备
暖通设计与步骤
负荷计算
暖通设计与步骤
室内设计参数
GB 50019-2003，《采暖通风与空气调节设计规范》 全国民用建筑工程设计技术措施——暖通空调动力
温度、湿度、风速、舒适度 新风量
◦ 不小于人员所需新风量，以及补偿排风和保持室内正压所 需风量两项中的较大值
◦ 民用建筑人员所需最小新风量按国家现行有关卫生标准确 定，并根据人员的活动和工作性质以及在室内的停留时间 等因素确定
克湿空气累计除霜量为7~20kg、蒸发温度低于-8度 的运行时间小于110h，上海、杭州、武汉等） 京津地区、黄河中下游、长江中下游、中南各省区 水源热泵，地源热泵（机组运行，热量平衡问题）
暖通设计与步骤
冷源设备
蓄冷空调 全负荷和部分负荷 蓄水和蓄冰、共晶盐 外融冰和内融冰
暖通设计与步骤
冷热源 方案选择
暖通设计与步骤
水系统竖向分区
压力因素、失调因素、使用功能因素 压力因素
◦ 承压高，价格高 ◦ 常见设备承压：冷水机组1.0~1.6MPa；末端1.0~1.6MPa；热水
锅炉0.4~1.0MPa，阀门1.6MPa（低压） ◦ 高层建筑空调系统水系统竖向分区：工作压力宜取1.0MPa，
竖向分区高度不超过80m。辐射采暖工作压力不超过0.8MPa 。换热站为热源：1.6MPa，120m ◦ 超过80m，分区：冷热源都放在地下室（不同承压设备）； 中间设置设备层（板换，热3~5度，冷1.5~2度） ◦ 水泵布置方式：压送式、吸入式（阻力，气蚀）
暖通设计与步骤
冷负荷
计算方法：谐波反应法和冷负荷系数法。 非稳态计算方法
组成 围护结构传入的热量形成的冷负荷 通过外窗进入的太阳辐射热。。。 室内（人体、照明、设备、物料等） 附加冷负荷：新风冷负荷、风系统温升冷负荷、水
系统温升冷负荷、冷热抵消冷负荷
暖通设计与步骤
ห้องสมุดไป่ตู้ 湿负荷
潜热量表示为单位时间内排出的水分 人体 液面或湿表面 围护结构（通常可忽略） 新风
◦ 标准煤：26.8×29.271/1000=0.784 kg/kg ◦ 天然气：15.7×38.9/1000=0.611 kg/m3 ◦ 发电煤耗：2008年322 g/kWh（0.252 kg/kWh）
二氧化碳减排量
◦ 碳减排量×氧化分数×44/12
暖通设计与步骤
对比分析
各方案列表对比，初投资、运行费用
等价折算到每一年并与该年的运行费用求和
◦ 不考虑资金的时间价值（静态法）
A C CK/n
◦ 考虑资金的时间价值（动态法）
ACCK(1i(1i)ni)n1
暖通设计与步骤
初投资
冷热源系统设备购置费和安装费 电力、燃气等使用能源的增容费 管道系统材料费 机房土建费
暖通设计与步骤
初投资估算
冷水机组（0.5/kcal/h），水源热泵（0.55），吸收式（ 0.8~1.0），水环（1.8），锅炉（0.3）
风机盘管——60~65度 to 50~55度 采暖——95度 to 70度 地板采暖——60度 to 50度 台数不宜少于2台
暖通设计与步骤
热源选择
电热锅炉 一般不推荐使用 特殊情况
◦ 供电政策支持（电价、可再生能源等） ◦ 供冷为主，无法利用热泵 ◦ 无集中供热、其他能源受限 ◦ 低谷蓄热（蓄热式电锅炉），日间用电高峰不用 ◦ 变风量对外区进行加热
暖通设计与步骤
主要设备
冷水机组，锅炉，水源热泵机组，风冷热泵机组 水泵、冷却塔、水处理仪 板式换热器、旋流除砂器、打孔等
暖通设计与步骤
水泵的流量应为冷水机组额定流量的1.1～1.2倍（单 台取1.1，两台并联取1.2。
按估算可大致取每100米管长的沿程损失为4~5mH2O ，水泵扬程（mH2O）：
蒸气压缩式制冷 电制冷，活塞（分级调节）；螺杆（耗油量大，
60~100%调节）；离心（单机制冷量大，冷凝压力 不能大，30~100%） 吸收式制冷 20~100%调节，噪声较小，利用废热 密封要求高，占地较大，较贵，冷却水量大
暖通设计与步骤
冷源设备
热泵 空气源热泵（全年累计除霜时间为500~1000h，每千
暖通设计与步骤
离心式冷冻机（kPa，0.1mH2O）
蒸发器
冷凝器
30~80
50~80
吸收式冷冻机
蒸发器
冷凝器
40~100
50~140
冷却塔
冷热水盘管
20~80
20~50
热交换器
风机盘管机组
20~50
10~20
自动控制阀
30~50
暖通设计与步骤
技术经济分析
初投资、年运行费——分析投资回收期 年费用法——采用资本回收公式把方案的初投资额
暖通设计与步骤
末端方案
散热器 辐射采暖（负荷，90~95%，室内设计温度低2度） 一次回风 风机盘管+新风机组
暖通设计与步骤
暖通设计与步骤
冷源选择
根据负荷选择高COP值制冷机，符合相关要求 干球温度低——风冷 湿球温度低——水冷
暖通设计与步骤
设备初选
根据初拟的冷热源方案，一般选择三个左右进行方 案比较，对各方案进行初步方案设计，选择主要设 备，列表汇总（主要参数：冷量、热量、功率、扬 程、流量、台数等等）
台数：考虑负荷调节、机房空间，备用，匹配 流量（m3/h）=1.1~1.2×冷量（kW）/(1.167×△t) 扬程
暖通设计与步骤
空气调节系统的夏季冷负荷，应根据所服务空气调 节区的同时使用情况、空气调节系统的类型及调节
方式，按各空气调节区逐时冷负 荷的最大值或空气调节区夏季
冷负荷的累计值确定，并应计入各项有
关的附加冷负荷
暖通设计与步骤
冷热源方案
暖通设计与步骤
热源设备
区域锅炉 独立锅炉 热泵 热电联产 工厂余热和废热 分散热源设备
水泵（200/m3/h），冷却塔（200），水处理仪（ 200~300），旋流除砂器（100）
板式换热器（0.1~0.25/kcal/h），打井和回填（100/米 ），埋管（30/米），取水设施等（2000~4000/m3/h）
末端（1.2/kcal/h），配电（800/kVA）
暖通设计与步骤
◦ 稳定方法计算 ◦ 基本耗热量按显热负荷计算 ◦ 附加耗热量：朝向附加、风力附加、高度附加、外门附加、
间歇附加
不同点
◦ 室内参数不同 ◦ 室外参数不同 ◦ 空调热负荷无冷风渗透负荷 ◦ 新风热负荷按湿空气计算（焓值），包括显热和潜热
暖通设计与步骤
通风热负荷与空调新风热负荷
◦ 干空气计算（温度） ◦ 湿空气计算（焓值）
暖通设计与步骤
室外空气计算参数
冬季采暖室外空气计算温度 历年平均不保证5天的日平均温度
围护结构热负荷 冷风渗透热负荷 局部排风的进风热负荷
暖通设计与步骤
室外空气计算温度
冬季空调室外计算温度、相对湿度 历年平均不保证1天的日平均温度 累年最冷月平均相对湿度
围护结构热负荷、新风热负荷
夏季空调室外空气计算干、湿球温度 历年平均不保证50h
Ka aKi
i
残值（大部分情况把残值看作与拆除费用相抵消， 不计算）
其他技术经济因素（分析时，没有定量分析的部分 ，用定性的方法）
暖通设计与步骤
其他方案选择
暖通设计与步骤
管网形式
开式系统和闭式系统 单管系统和双管系统 同程式系统和异程式系统 重力（采暖），末端阻力大时（异程式系统） 垂直式系统和水平式系统 采暖（垂直式、水平式），空调（水平式） 定流量系统和变流量系统 间歇运行（定流量） 一次泵、二次泵
围护结构冷负荷、新风冷负荷、湿负荷
暖通设计与步骤
室外空气计算温度
冬季通风室外空气计算温度 累年最冷月平均温度
全面通风热负荷 夏季通风室外空气计算温度、相对湿度 历年最热月14时月平均温度（相对湿度）的平均值
排除余热、余湿通风量
暖通设计与步骤
热负荷
采暖热负荷、空调热负荷、通风热负荷 采暖热负荷与空调热负荷相同点
暖通设计与步骤
基本原则
工厂余热、热电厂余热 天然气 多种能源 天然水或地热源 负荷差别大，长时间供冷、供热 峰谷电价大
暖通设计与步骤
热源选择
环保要求：燃煤锅炉限定 位置：满足消防规范，应布置在首层或地下一层靠
外墙部位。常（负）压，可在负二楼；与安全出口 距离大于6米，可设置在屋顶 采暖为主，热水系统。蒸汽“跑、冒、滴、漏”， 维护 热媒参数：规模大——115~130度 to 70~80度
暖通空调系统设计方法与步骤
2011年3月
暖通设计与步骤
设计阶段
方案设计 初步设计 施工图设计
暖通设计与步骤
设计步骤
熟悉设计委托任务书、建筑图纸、原始设计资料与 文件
收集相关设计资料 确定设计参数，计算建筑负荷 选择与确定系统方案 管网布置与水力计算 设备选择 通风与防排烟设计 施工图绘制 整理计算说明书
Hmax=△P1+△P2+(0.04~0.05)L (1+K)
△P1为冷水机组蒸发器的水压降 △P2为该环中并联的各占空调未端装置的水压损失 最大的一台的水压 L为该最不利环路的管长 K为最不利环路中局部阻力当量长度总和和与直管 总长的比值，当最不利环路较长时K值取0.2～ 0.3 ，最不利环路较短时K值取0.4～0.6
运行费用
能源费用
◦ 主机 ◦ 水泵 ◦ 其它设备等
维护费用
暖通设计与步骤
运行费用
• 空调负荷率
负荷率 累计时间百分数
25% 10.1%
50% 46.1%
75% 41.5%
100% 2.3%
• 运行时间
• 夏季5个月，冬季4个月，夏季3600小时，冬季2880 小时
暖通设计与步骤
运行费用
电价、气价、其他能源价格 重庆（电价：0.52/0.84；气价：2.21） 碳减排量
热源设备（锅炉）
蒸汽和热水 采暖空调，热水为主；温度范围 常压、负压（真空）和承压 常、负压，不必做特殊安全考虑 高温水或蒸汽，承压 燃煤、燃油和燃气、电 燃气：SO2为零，NOx（少63.6%，33%），CO2（
52%，26%），效率（78%，90%）
暖通设计与步骤
冷源设备
暖通设计与步骤
负荷计算
暖通设计与步骤
室内设计参数
GB 50019-2003，《采暖通风与空气调节设计规范》 全国民用建筑工程设计技术措施——暖通空调动力
温度、湿度、风速、舒适度 新风量
◦ 不小于人员所需新风量，以及补偿排风和保持室内正压所 需风量两项中的较大值
◦ 民用建筑人员所需最小新风量按国家现行有关卫生标准确 定，并根据人员的活动和工作性质以及在室内的停留时间 等因素确定
克湿空气累计除霜量为7~20kg、蒸发温度低于-8度 的运行时间小于110h，上海、杭州、武汉等） 京津地区、黄河中下游、长江中下游、中南各省区 水源热泵，地源热泵（机组运行，热量平衡问题）
暖通设计与步骤
冷源设备
蓄冷空调 全负荷和部分负荷 蓄水和蓄冰、共晶盐 外融冰和内融冰
暖通设计与步骤
冷热源 方案选择
暖通设计与步骤
水系统竖向分区
压力因素、失调因素、使用功能因素 压力因素
◦ 承压高，价格高 ◦ 常见设备承压：冷水机组1.0~1.6MPa；末端1.0~1.6MPa；热水
锅炉0.4~1.0MPa，阀门1.6MPa（低压） ◦ 高层建筑空调系统水系统竖向分区：工作压力宜取1.0MPa，
竖向分区高度不超过80m。辐射采暖工作压力不超过0.8MPa 。换热站为热源：1.6MPa，120m ◦ 超过80m，分区：冷热源都放在地下室（不同承压设备）； 中间设置设备层（板换，热3~5度，冷1.5~2度） ◦ 水泵布置方式：压送式、吸入式（阻力，气蚀）
暖通设计与步骤
冷负荷
计算方法：谐波反应法和冷负荷系数法。 非稳态计算方法
组成 围护结构传入的热量形成的冷负荷 通过外窗进入的太阳辐射热。。。 室内（人体、照明、设备、物料等） 附加冷负荷：新风冷负荷、风系统温升冷负荷、水
系统温升冷负荷、冷热抵消冷负荷
暖通设计与步骤
ห้องสมุดไป่ตู้ 湿负荷
潜热量表示为单位时间内排出的水分 人体 液面或湿表面 围护结构（通常可忽略） 新风
◦ 标准煤：26.8×29.271/1000=0.784 kg/kg ◦ 天然气：15.7×38.9/1000=0.611 kg/m3 ◦ 发电煤耗：2008年322 g/kWh（0.252 kg/kWh）
二氧化碳减排量
◦ 碳减排量×氧化分数×44/12
暖通设计与步骤
对比分析
各方案列表对比，初投资、运行费用
等价折算到每一年并与该年的运行费用求和
◦ 不考虑资金的时间价值（静态法）
A C CK/n
◦ 考虑资金的时间价值（动态法）
ACCK(1i(1i)ni)n1
暖通设计与步骤
初投资
冷热源系统设备购置费和安装费 电力、燃气等使用能源的增容费 管道系统材料费 机房土建费
暖通设计与步骤
初投资估算
冷水机组（0.5/kcal/h），水源热泵（0.55），吸收式（ 0.8~1.0），水环（1.8），锅炉（0.3）
风机盘管——60~65度 to 50~55度 采暖——95度 to 70度 地板采暖——60度 to 50度 台数不宜少于2台
暖通设计与步骤
热源选择
电热锅炉 一般不推荐使用 特殊情况
◦ 供电政策支持（电价、可再生能源等） ◦ 供冷为主，无法利用热泵 ◦ 无集中供热、其他能源受限 ◦ 低谷蓄热（蓄热式电锅炉），日间用电高峰不用 ◦ 变风量对外区进行加热
暖通设计与步骤
主要设备
冷水机组，锅炉，水源热泵机组，风冷热泵机组 水泵、冷却塔、水处理仪 板式换热器、旋流除砂器、打孔等
暖通设计与步骤
水泵的流量应为冷水机组额定流量的1.1～1.2倍（单 台取1.1，两台并联取1.2。
按估算可大致取每100米管长的沿程损失为4~5mH2O ，水泵扬程（mH2O）：
蒸气压缩式制冷 电制冷，活塞（分级调节）；螺杆（耗油量大，
60~100%调节）；离心（单机制冷量大，冷凝压力 不能大，30~100%） 吸收式制冷 20~100%调节，噪声较小，利用废热 密封要求高，占地较大，较贵，冷却水量大
暖通设计与步骤
冷源设备
热泵 空气源热泵（全年累计除霜时间为500~1000h，每千
暖通设计与步骤
离心式冷冻机（kPa，0.1mH2O）
蒸发器
冷凝器
30~80
50~80
吸收式冷冻机
蒸发器
冷凝器
40~100
50~140
冷却塔
冷热水盘管
20~80
20~50
热交换器
风机盘管机组
20~50
10~20
自动控制阀
30~50
暖通设计与步骤
技术经济分析
初投资、年运行费——分析投资回收期 年费用法——采用资本回收公式把方案的初投资额
暖通设计与步骤
末端方案
散热器 辐射采暖（负荷，90~95%，室内设计温度低2度） 一次回风 风机盘管+新风机组
暖通设计与步骤
暖通设计与步骤
冷源选择
根据负荷选择高COP值制冷机，符合相关要求 干球温度低——风冷 湿球温度低——水冷
暖通设计与步骤
设备初选
根据初拟的冷热源方案，一般选择三个左右进行方 案比较，对各方案进行初步方案设计，选择主要设 备，列表汇总（主要参数：冷量、热量、功率、扬 程、流量、台数等等）
台数：考虑负荷调节、机房空间，备用，匹配 流量（m3/h）=1.1~1.2×冷量（kW）/(1.167×△t) 扬程
暖通设计与步骤
空气调节系统的夏季冷负荷，应根据所服务空气调 节区的同时使用情况、空气调节系统的类型及调节
方式，按各空气调节区逐时冷负 荷的最大值或空气调节区夏季
冷负荷的累计值确定，并应计入各项有
关的附加冷负荷
暖通设计与步骤
冷热源方案
暖通设计与步骤
热源设备
区域锅炉 独立锅炉 热泵 热电联产 工厂余热和废热 分散热源设备
水泵（200/m3/h），冷却塔（200），水处理仪（ 200~300），旋流除砂器（100）
板式换热器（0.1~0.25/kcal/h），打井和回填（100/米 ），埋管（30/米），取水设施等（2000~4000/m3/h）
末端（1.2/kcal/h），配电（800/kVA）
暖通设计与步骤
◦ 稳定方法计算 ◦ 基本耗热量按显热负荷计算 ◦ 附加耗热量：朝向附加、风力附加、高度附加、外门附加、
间歇附加
不同点
◦ 室内参数不同 ◦ 室外参数不同 ◦ 空调热负荷无冷风渗透负荷 ◦ 新风热负荷按湿空气计算（焓值），包括显热和潜热
暖通设计与步骤
通风热负荷与空调新风热负荷
◦ 干空气计算（温度） ◦ 湿空气计算（焓值）
暖通设计与步骤
室外空气计算参数
冬季采暖室外空气计算温度 历年平均不保证5天的日平均温度
围护结构热负荷 冷风渗透热负荷 局部排风的进风热负荷
暖通设计与步骤
室外空气计算温度
冬季空调室外计算温度、相对湿度 历年平均不保证1天的日平均温度 累年最冷月平均相对湿度
围护结构热负荷、新风热负荷
夏季空调室外空气计算干、湿球温度 历年平均不保证50h
Ka aKi
i
残值（大部分情况把残值看作与拆除费用相抵消， 不计算）
其他技术经济因素（分析时，没有定量分析的部分 ，用定性的方法）
暖通设计与步骤
其他方案选择
暖通设计与步骤
管网形式
开式系统和闭式系统 单管系统和双管系统 同程式系统和异程式系统 重力（采暖），末端阻力大时（异程式系统） 垂直式系统和水平式系统 采暖（垂直式、水平式），空调（水平式） 定流量系统和变流量系统 间歇运行（定流量） 一次泵、二次泵
围护结构冷负荷、新风冷负荷、湿负荷
暖通设计与步骤
室外空气计算温度
冬季通风室外空气计算温度 累年最冷月平均温度
全面通风热负荷 夏季通风室外空气计算温度、相对湿度 历年最热月14时月平均温度（相对湿度）的平均值
排除余热、余湿通风量
暖通设计与步骤
热负荷
采暖热负荷、空调热负荷、通风热负荷 采暖热负荷与空调热负荷相同点
暖通设计与步骤
基本原则
工厂余热、热电厂余热 天然气 多种能源 天然水或地热源 负荷差别大，长时间供冷、供热 峰谷电价大
暖通设计与步骤
热源选择
环保要求：燃煤锅炉限定 位置：满足消防规范，应布置在首层或地下一层靠
外墙部位。常（负）压，可在负二楼；与安全出口 距离大于6米，可设置在屋顶 采暖为主，热水系统。蒸汽“跑、冒、滴、漏”， 维护 热媒参数：规模大——115~130度 to 70~80度
暖通空调系统设计方法与步骤
2011年3月
暖通设计与步骤
设计阶段
方案设计 初步设计 施工图设计
暖通设计与步骤
设计步骤
熟悉设计委托任务书、建筑图纸、原始设计资料与 文件
收集相关设计资料 确定设计参数，计算建筑负荷 选择与确定系统方案 管网布置与水力计算 设备选择 通风与防排烟设计 施工图绘制 整理计算说明书
Hmax=△P1+△P2+(0.04~0.05)L (1+K)
△P1为冷水机组蒸发器的水压降 △P2为该环中并联的各占空调未端装置的水压损失 最大的一台的水压 L为该最不利环路的管长 K为最不利环路中局部阻力当量长度总和和与直管 总长的比值，当最不利环路较长时K值取0.2～ 0.3 ，最不利环路较短时K值取0.4～0.6
运行费用
能源费用
◦ 主机 ◦ 水泵 ◦ 其它设备等
维护费用
暖通设计与步骤
运行费用
• 空调负荷率
负荷率 累计时间百分数
25% 10.1%
50% 46.1%
75% 41.5%
100% 2.3%
• 运行时间
• 夏季5个月，冬季4个月，夏季3600小时，冬季2880 小时
暖通设计与步骤
运行费用
电价、气价、其他能源价格 重庆（电价：0.52/0.84；气价：2.21） 碳减排量