暖通空调系统设计方法与步骤
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路漫漫其悠远
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
路漫漫其悠远
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）
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
路漫漫其悠远
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
折旧率取固定资产贷款利率，8%
路漫漫其悠远
各方案列表对比，初投资、运行费用
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）
路漫漫其悠远
其他方案选择
路漫漫其悠远
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
◦ 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Байду номын сангаас氧化分数×44/12
路漫漫其悠远
电驱动冷水机组和热泵，20年（0.102） 吸收式，15年（0.117） 水泵，6年（0.216） 冷却塔，10年（0.149） 管道，20年（0.102） 锅炉，15年（0.117） 增容费，50年（0.082）
路漫漫其悠远
失调因素 双管系统，采暖水系统竖向不宜超过10层 空调水系统，宜采用；冬夏合用一个系统时，温差增
大，流量减少（影响增大），各分支环路调节阀或 平衡阀 功能因素
路漫漫其悠远
路漫漫其悠远
负荷计算
路漫漫其悠远
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
围护结构冷负荷、新风冷负荷、湿负荷
路漫漫其悠远
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
路漫漫其悠远
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
◦ 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
路漫漫其悠远
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）
路漫漫其悠远
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
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
26%），效率（78%，90%）
路漫漫其悠远
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
路漫漫其悠远
热泵 空气源热泵（全年累计除霜时间为500~1000h，每千
路漫漫其悠远
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）
系统温升冷负荷、冷热抵消冷负荷
路漫漫其悠远
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
路漫漫其悠远
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
暖通空调系统设计方法 与步骤
路漫漫其悠远
2020/7/16
方案设计 初步设计 施工图设计
路漫漫其悠远
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
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）
路漫漫其悠远
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
路漫漫其悠远
冷热源 方案选择
路漫漫其悠远
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）
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/(1.167×△t) 扬程
路漫漫其悠远
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
路漫漫其悠远
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）：
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 路漫漫其悠远 台数不宜少于2台
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
路漫漫其悠远
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
路漫漫其悠远
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
路漫漫其悠远
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
路漫漫其悠远
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
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）
◦ 考虑资金的时间价值（动态法）
路漫漫其悠远
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
路漫漫其悠远
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）
能源费用
◦ 主机 ◦ 水泵 ◦ 其它设备等
维护费用
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• 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
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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
关的附加冷负荷
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冷热源方案
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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
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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%，
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
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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）
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
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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
折旧率取固定资产贷款利率，8%
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各方案列表对比，初投资、运行费用
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）
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其他方案选择
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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
◦ 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Байду номын сангаас氧化分数×44/12
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电驱动冷水机组和热泵，20年（0.102） 吸收式，15年（0.117） 水泵，6年（0.216） 冷却塔，10年（0.149） 管道，20年（0.102） 锅炉，15年（0.117） 增容费，50年（0.082）
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失调因素 双管系统，采暖水系统竖向不宜超过10层 空调水系统，宜采用；冬夏合用一个系统时，温差增
大，流量减少（影响增大），各分支环路调节阀或 平衡阀 功能因素
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负荷计算
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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
围护结构冷负荷、新风冷负荷、湿负荷
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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
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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
◦ 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
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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）
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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
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
26%），效率（78%，90%）
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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
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热泵 空气源热泵（全年累计除霜时间为500~1000h，每千
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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）
系统温升冷负荷、冷热抵消冷负荷
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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
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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
暖通空调系统设计方法 与步骤
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2020/7/16
方案设计 初步设计 施工图设计
路漫漫其悠远
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
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）
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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
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冷热源 方案选择
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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）
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/(1.167×△t) 扬程
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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
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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）：
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 路漫漫其悠远 台数不宜少于2台
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
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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
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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
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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
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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
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）
◦ 考虑资金的时间价值（动态法）
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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
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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）
能源费用
◦ 主机 ◦ 水泵 ◦ 其它设备等
维护费用
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• 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
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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
关的附加冷负荷
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冷热源方案
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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
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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%，