高层建筑中央空调设计

第一篇：高层建筑中央空调设计

高层建筑中央空调设计

姓名：黄业鑫 学号：201210610136 摘要:随着高层建筑的增多，人们对生活及工作环境的要求也不断提高，中央空调系统得到了广泛的应用。而设计质量往往关系到中央空调系统最终使用效果。本文结合工程实例，就高层建筑中央空调设计方案进行比较分析，对空调负荷和冷热源进行了设计，并介绍了空调自控设备的应用，可供从事中央空调系统的设计人员参考。关键词:高层建筑；空调系统，方案；空调负荷；冷热源；设计

随着经济建设的不断发展和人们生活水平的不断提高，中央空调系统已经成为大型建筑和办公环境不可缺少的重要设施。中央空调能够在局部范围内，改善生活环境，使人们得到相对舒适的工作或生活环境。影响空调的质量和使用效果的因素有很多，但首要影响因素应该是设计质量。中央空调系统设计的好坏直接关系到建筑物建成后的使用功能，对系统运行管理、维修都有很大关系。为此，提高中央空调系统设计质量意义重大。

工程概况

某高层建筑，用地面积22100万㎡。裙房及附楼共4层，1～4楼为商业用途； 5楼为避难层，两座大楼标准层(6～25层)办公，大楼1～25层各房夏季设置有空调，6～25层塔楼标准层办公冬夏季均设置冷暖空调。2 中央空调系统设计 2.1 中央空调系统方案设计(1)方案比选因素

本中央空调系统方案的选择主要从以下几个方面进行考虑：

1.初投资；2.系统对层高影响；3.施工安装；4.维护管理；5.消声隔振要求及环境影响；6.使用灵活性；7.使用运行费用；8.空调费用计量；9.建筑室内外外观；10.系统扩充性；11.与本工程匹配性(2)方案比选

方案1：

方案描述：办公部分采用变频多联机系统作为空调，系统主机分区设置在屋面或避难层。

初投资：办公部分采用变频多联机，比方案二略小，比方案三大。

系统对层高影响：系统风管小，冷媒管道尺寸小，对建筑层高要求最低，建筑层高可较方案二、三降低。

机房面积：屋面设置，无需机房。施工安装：安装最为快捷、方便。

维护管理：其带有先进自诊断报警系统，机械及电气故障易查出。但冷媒管道设置在吊顶内，若有泄漏查找较为困难。

消声隔振要求及环境影响：主机放在屋面，机组为模块式设计，噪声振动较小，机组屋面消声隔振要求较低。

使用灵活性：使用灵活性最强，适用于办公周末局部加班情况。通过控制压缩机的吸排气压力，同时满足不同的室内机分别制冷或供热的运行工况要求。

使用运行费用：采用变频技术，运行耗电量最省，空调控制最为先进。运行费用较方案三省。

空调费用计量：先进的计量系统，可以实现多种形式计量，计量最为方便精确。

建筑室内外外观：空调末端面板美观，装修效果佳。室外主机体积小，放在屋面易由女儿墙遮挡，不影响建筑立面效果

系统扩充性：采用模块化设计，系统扩充性好，可实现分期分区域建设安装。

与本工程的匹配性：由于本工程五至三十三层为出租出售办公，单层面积小，未来用户多，空调计量要求方便及精确，多联机系统先进的计量系统十分符合此要求。另外，此系统扩充性良好，可以适应今后根据租售情况分期分步实施的要求，拉长初投资投入时间，减少资金压力。另外其由于采用变频技术在部分负荷时较高的能效比及适应个别加班等低负荷运行的情况，故与本工程较为匹配。

方案2：

方案描述：水系统分冷冻水系统及冷却水系统。冷却塔设置在屋面，集中水冷冷水机组设置在地下一层冷冻机房内。各层设置一次风处理机组，处理的一次风由风管送至末端装置，一次风送至各末端装置风量根据各末端装置探测本区域温度进行变风量调整。

初投资：由于ＶＡＶ变风量末端设备主要为进口设备，初投资较方案一、三均来的大。

系统对层高影响：由于可采用大温差送风，风管较方案三小，层高可较方案三适当降低。

机房面积：每层楼需要２０～２５ｍ２ 的空调机房面积。

施工安装：系统安装较复杂。

维护管理：系统集中，维护管理便捷。

消声隔振要求及环境影响：屋面冷却塔噪声为水淋声，噪声小，振动小，但冷却塔易飘水。空调主机及水泵设置在地下层机房内，噪声振动最易控制。运行对环境影响最小。

使用灵活性：由于一次风主干风管与末端装置采用软管连接，末端装置移动简单，适合办公隔间调整，较为灵活

使用运行费用：由于空调系统在全年大部分时问里是在部分负荷下运行，而变风量空调系统是通过改变关风量来调节室温的，因此可以大幅度减少送风风机的动力耗能。当全年空调负荷率为６０％时，它可节约风机动力耗能７８％。全年节约风机能耗５５％～６５％，节约冷吨数２０％～３０％。附带的好处：节约空调设备容量、管道、空调电力增容费、电力设备、管道空间等。在冬季及过渡季节新风经济循环，节约运行费用６０％～８０％。

空调费用计量：采用面积分摊方式，空调计量较为困难、不精确，易引起纠纷

建筑室内外外观：冷却塔放在屋面，需作建筑立面处理。

系统扩充性：系统扩充性差。

与本工程的匹配性：初投资较大，建设初期冷冻主机及一次风处理空调均需到位，初投资强度大。虽实际运行中运行费用实际最省，但是计量不方便，故不适合本建筑以出租为主，分期建设的要求。

方案3：

方案描述：水系统分冷冻水系统及冷却水系统。冷却塔设置在屋面。集中水冷冷水机组设置在地下一层冷冻机房内。各房间空调为传统的风机盘管＋新风系统或柜式空调机组系统。

初投资：初投资较小

系统对层高影响：对建筑层高要求较高

机房面积：需在地下一层设置冷冻机房

施工安装：系统安装最复杂

维护管理：系统集中，维护管理最便捷消声隔振要求及环境影响：屋面冷却塔噪声为水淋声，噪声小，振动小。但冷却塔易飘水。空调主机及水泵设置在地下层机房内，噪声振动最易控制。运行对环境影响最小。

使用灵活性：使用灵活性较差

使用运行费用：水冷式冷水机组能效比最高，运行费用较省。

空调费用计量：需设置热表进行各用户计量

建筑室内外外观：冷却塔放在屋面，需作建筑立面处理系统扩充性：系统扩充性差与本工程的匹配性：能效比最高，系统稳定，相同冷量下初投资最省，通过分环路或分大区域设置热表计量能实现较大面积租售用户对计量、投资及节能的要求，故比较适应本工程裙楼部分几家较大的租售用户使用。

综上所述，大楼裙楼1至3层商业B区部分空调采用冷却塔＋集中水冷冷水机组＋吊柜式空调机组系统，冷冻机组设于地下二层冷冻机房，冷却塔设于附楼四层屋面。系统独立计费。大楼裙楼商业A、C、D区及四层商会办公、大会议室等为计费方便，均设置独立的中央空调系统。空调主机均采用风冷式冷水(热泵)机组＋柜式空调机组系统或风机盘管加新风系统。商业D区空调主机设于附楼四层屋面，商业A、C区及四层商会办公、大会议室等四套空调主机设于裙楼四层屋面，各系统独立计费。采用这该系统项目一至四层功能决定了系统运行时间相对单一，同时使用系数高，故需要选择能效比最高，运行费用较省的方式。

大楼塔楼办公部分空调采用热回收型多联机空调系统，可供冷暖空调，空调计量为多联机系统精确计量。选择该系统是因为系统兼容性好，为便于各租户管理、装修及计费，空调主机每层独立放置，每层空调主机分四个方位角放置，适应于每层办公空间灵活切割出租的要求。2.2 空调负荷及冷热源

2.2.1 裙楼商业C区空调负荷及冷源

本工程冷负荷采用传递函数法依照我市室外气象条件进行计算。经计算本大楼夏季裙楼部分总冷负荷5047kW。裙楼部分空调负荷同时使用系数取0.95。根据有关资料统计，空调夏季运行平均负荷约为设计高峰负荷的60～70％，本工程经负荷组合搭配拟采用两台螺杆式冷水机组，两台螺杆机制冷量各为1122kW／台，总制冷机装机总容量约2244kW，设于地下一层冷冻机房内。制冷机组运行控制如下：(1)夏季高峰负荷时两机全开；

(2)过渡季(如春、秋季)及夏季夜间小负荷时可根据负荷情况开一台螺杆机。在平时低负荷季节，两螺杆机组可交替运行制冷，互为备用，延长机组使用寿命。另螺杆机组单机原就有无级负荷调节，负荷调节方便，调节范围大的优点，这样更增加本系统适应负荷波动的能力。制冷机冷冻水供水温度7℃，回水温度12℃。冷却水供水温度32℃，回水温度37℃。

2.2.2 裙楼商业A、C、D区及四层商会办公、大会议室等空调负荷及冷源

各个出租单元均设置独立的风冷式冷水机组作为冷源。商业A.B.D区空调主机拟采用风冷式冷水机组设于附楼五层屋面，各系统独立计费。2.2.3 塔楼部分空调负荷及冷热源

经计算本大楼夏季塔楼部分总冷负荷约13968kW，冬季热负荷约为3500kW。空调负荷同时使用系数取0.9。工程空调用冷热源由设于每层四个方位角的多联机室外机组提供。每层标准层根据业主数量及多联机室外主机规格设置多台室外主机。2.2.4 空调系统形式(1)空调水及冷媒管系统设计 1)裙楼空调供、回水系统

项目裙楼部分中央空调冷冻水供、回水采用两管制一次泵系统。冷冻水循环水泵均设于机组前。空调冷水由设于地下室的冷冻机房或屋面的风冷式冷水机组提供，环路主干立管采用异程式，各层水平管采用同程式，在各层分支供水横干管上设有过滤器。由于使用用户不同，为了便于计量管理，本工程水系统根据租售业主的不同设置不同环路。

各系统均独立设置膨胀水箱膨胀定压(位于五层屋面)，设置膨胀水管接至地下室冷冻机房集水器或主机循环泵入口上。系统在设于地下空调机房内的回水集水器上增设系统加水管接口，以防止从膨胀水箱向下大量补水时与水管系统中上升气体发生气堵现象，另此口还可作为定期向系统加入阻垢剂的入口及系统扩充环路的接入口。为防止冷冻机组蒸发器结垢系统装设了全程水处理器进行水质处理。2)塔楼空调冷媒管系统

为便于各租户管理、装修、计费，空调主机每层独立放置。每层空调主机分四个方位角放置，适应于每层办公空间灵活切割出租的要求。室外主机与室内机之间采用气液管道连接。冷媒气、液管均采用脱氧亚磷无缝铜管或同等材料。各室内机气、液体侧连接均采用分歧管连接。3)空调冷却水系统

裙楼裙楼商业Ｂ区空调所配置制冷机用冷却水由设于附楼四层屋顶的超低噪声冷却塔提供，冷却塔容量450t／h，共设两台。冷却水供水温度32℃，回水温度37℃。为保证建筑外观的协调，放置冷却塔的屋顶外围采用与外墙风格一致的百叶进行装饰，装饰面高于冷却塔高度，保证建筑远景效果。4)空调冷凝水系统

在塔楼6～33层各层放置室外机组的机房内均设置排水地漏，各层办公空调冷凝水直接就近排放至排水地漏。对于1～5层商场及商会办公等处空调所配吊装风机盘管及风柜均按适当距离设置独立的集中冷凝水排放立管引至一层排放。2.3 空调系统自控

为了提高设备的工作效率、节能和管理，空调系统中将适当采用自控设备，并由楼宇控制系统监控。

(1)新风空调机组、风机盘管等设备的回水管上加设电动阀，根据室内空调负荷分别采用比例调节及双位调节控制设备的水量。

(2)根据装设于供回水干管上的温度传感器及流量传感器计算实际的空调负荷，自动控制制冷机、水泵、冷却塔等的开启台数。(3)冷源设备的启、停控制如下：

启动：冷却塔风机－冷却水泵－冷冻水泵－冷水机组或冷冻水泵－风冷式冷水机组

停机：冷水机组－冷冻水泵－冷却水泵－冷却塔风机或风冷式冷水机组－冷冻水泵

各过程之间要求延时启停，并在其中任一设备发生故障时，冷水机组都能停止工作。

冷却塔出入口设置电动阀与冷却水泵、制冷机组开停联动，实现冷却塔与制冷机组一一对应。3 结束语

总之，中央空调系统设计质量如果得不到保证，不仅使建筑物室内环境恶化，影响工作效率，同时还造成能源的大量浪费。为此，作为工程设计人员，就要通过经济技术比较，根据具体情况选择确定最适合、最经济、最有效的空调系统方案，精心设计，这样才能确保空调系统的设计质量，避免各种问题的出现，为后续工作打下坚实的基础。

第二篇：中央空调系统设计

<中央空调系统设计>科技兴趣小组活动总结

制冷1521班

朱艳

前言：

人和树一样，总是不断的向上，向上。向这光，向着雨，向着美好。

每一个人都不会拒绝向上的机会，所以能参加戴老师组织的兴趣小组活动，是一次充实自己向上的过程。虽然进入这个集体的时间不长，但我觉得我在这里学到的东西已经是课堂之外的馈赠了。和一些相同爱好的人在一起话题总是不断的，遇到的各种难题总会有老师同学一起解决的。在我们小组里，我们对中央空调系统设计展开学习。从基本的系统分类，设备认知，民用建筑供暖通风与空气调节设计规范，负荷计算，暖通设计软件的学习到多联机空调系统工程技术规范。在活动期间我们也分析了商场，酒店等空调系统的设计。吸取前辈的经验，增强自己的识图能力。我们也用暖通设计软件设计了商场的中央空调系统。我们再活动期间也读了一些空调设计的论文，加深对设计理念的认识。下面是我的活动总结。

一、基础知识的巩固

如果一项建筑没有稳固的地基，那也就是一只纸老鼠。同样学习也是这样，如果没有一点一滴积累起来的知识，也完不成一篇文章。如果没有对中央空调各个设备组成，各种数据分析的能力，那设计出一个系统也只是空谈。

首先，我们必须明白空调技术是什么，我们才能所针对的对象进行学习。空调技术是为了满足生产过程，日常生活以及科普实验等对室内空气状态条件的要求而产生和发展起来的。需要对室内空气进行适当的处理，使空气的温度，相对湿度，压力，洁净度和气流速度等参数保持在一定的范围内。而空调的任务就是改变温度，湿度，洁净度和气流速度。下面我们就要知道如何用什么样的空调系统去改变四度。空调系统一般由空调冷热源、空气处理设备、空调分系统、空调水系统及空调控制调节装置五大部分组成。学习各个空调系统的工作原理，适用场合。了解空气的的热力性质，空气的状态参数。深度学习空气热力性质的焓湿图，分析空气的变化。了解空调负荷的计算，确定新风量等。中央空调设计需要大量的知识水平，我想对于这些基础的东西，只要找到学习的思路就可以灵活掌握了。

以上内容老师会在课堂上详细的讲解，我们要做的就是珍惜每一节的上课内容。因为空调系统的各种只是太多，只有边学习边消化，才能牢记于心。而空调设计小组则为我们提供了再次学习的机会，老师会不厌其烦的回答我们的问题。当然如果我们自己可以解决的问题，老师也会放手让我们去做的。

二、暖通设计软件的使用

中央空调设计系统讲究的是图文并茂，说的再好，也不如图纸的一目了然的好。课上老师已经教会了我们如何使用CAD绘图软件，鸿业暖通设计软件，鸿业负荷计算软件。我们小组追求的不是会使用而已，而是把制图软件当做自己的左膀右臂。CAD技术将计算机高速的数据处理和大量储存能力与人的逻辑判断、综合分析和创造性思维能力结合起来，对加速新产品的开发，缩短设计制造周期，提高产品质量，节约成本，增强市场竞争能力和企业床创造新能力发挥了重要作用。这就是我们为什么要加强对设计软件的学习和应用了。

鸿业设计软件相比CAD制图软件跟有效率，在鸿业软件中，主要包含了以下几部分内容。负荷计算、焓湿图、空调水系统设计、风机盘管、空调水系统的水力计算、空调风系统设计、采暖系统设计、水管阀件图库、冷冻机房设计、其他工具。这些都是完完全全的针对空调系统的软件。更为简单的墙体设计，开窗设计，开门设计等该我们带来了更多的便利。通过自己对图纸的设计，我们可以很快的读懂设计图纸，这就是所谓的知己知彼，百战不殆。

兴趣小组会组织大家到一起用暖通设计软件，把在使用设计软件时遇到的困难都分享出来，大家一起解决。遇到难题对我们来说也是一种快乐，解决问题也会给我们带来小小的成就感的。

三、设计规范的学习

没有规矩不成方圆，各行各业都有自己的标准法则。作为学中央空调设计的我们也因该学习《民用建筑供暖通风与空气设计规范》、《公共建筑节能设计标准》等。当然这些参考书是没列入教材的。而图书馆也只能老师去借阅，我们要跑到图书馆去看。图书馆也只要一套，所以戴老师把自己的工具书借给我们看，而且还专门为我们买了工具书。《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范（GB50736-2012）》主要内容包括室内空气设计参数、室外设计计算参数、室外空气计算参数、夏季太阳辐射照度、散热器供暖、户式燃气炉和户式空气源热泵供暖、集中供暖系统热计量与室温调控、设备选择与布置等。《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范(GB50736-2012)》进行了广泛深入的调查研究，总结了国内实践经验，吸收了发达国家相关设计标准的最新成果，认真分析了我国暖通空调行业的现状和发展，多次征求了国内各有关单位以及业内专家的意见。

这又是我在课外get到的新技能。能按照标准来，设计一定是错不了多少的，对于我们这些初生的牛犊来说。

四、分析设计案例 以下是我参加兴趣小组中研究的暖通空调设计案例，参考《暖通空调设计50》----中元国际工程设计研究院。

1.北京远洋大厦 1.1工程概况

远洋大厦是一幢整体性强、高档次、多功能、智能化综合写字楼。工程占地面积17000平方米（空调面积约为79000平方米）。大厦东西长136m，南北宽60m，建筑高度67.3m。地上共17层，首层为商务、服务、展示厅、厨房、会议室、物业管理办公、自行车库、柴油发电机、锅炉房、热交换站、空调机房。地下二、三层为各类机房、汽车库、仓库及人防掩蔽体等。标准层层高3.7m办公室内净高20.65m，大型中庭共享空间约1000平方米，从首层直到顶层。

2.2采暖、通风及空调设计原则及室内设计参数

1)根据大厦高起点的定位，采暖、通风及空调系统按照高标准、高效、经济节能的原则进行设计。在追求最佳性价比的同时，充分考虑使用维护管理的方便性及楼宇销售、出租的灵活性，以保证大厦各项功能的完美实现。

2)根据不同区域的不同需要，分别设采暖系统、电热风幕、机械排风系统、事故排风系统、五级人防清洁式、滤毒式、隔绝式通风系统及除湿系统。3)主要室内采暖、空调设计参见表2―1。2.3冷热源系统设计 1.冷源系统设计

大厦冷源由设在地下二、三的冷冻机房提供。采用三台水冷式离心冷水机组，冷量为4395/W，冷媒为R-134a。冷冻水供水温度7℃/12℃，冷却水进出水温度32℃/37℃.冷冻水、冷却水均为一次水系统。制冷站设备配置见表2-2.2.热源系统设计（1）热交换系统设计

大厦热源采用城市热力网提供的高温热水，供水温度为130℃，回水温度为80℃。城市热力网供热量为15063kW。其中采暖空调热负荷为12650kW，生活用热800kW。130℃/80℃的高温热水由热交换器交换成三种热水，分为三个系统。采暖及空气、新风处理机组系统、风机盘管系统、生活热水系统。

（2）锅炉房系统设计 在夏季热网检修时，生活用热热源采用锅炉房提供的130℃/80℃的热水。（3）煤气系统设计 煤气主要供大厦内餐厅、食堂使用。煤气消耗量见表2-3 2.4采暖、空调系统设计 1.采暖水系统设计

采暖、空调空气处理机组和新风处理机组系统以及风机盘管系统的供水管路，由热交换站引至环形管廊，管路为双管同程系统，采暖用户侧为异程式上供上回、同侧上进下出方式。2.空调水系统设计

空调水系统主干管采用双管异同程结合方式，按空气、新风处理机组和风机盘管分两个环路分别供水。

3.新风设计

为保证新风的清洁度，避免交叉污染，各系统新风取风方式结合建筑特点采取北区由集中式新风竖井从大厦上部引入和南区各层就地侧壁取风的两种方式，并由新风口远离各排风口。4.全空气空调系统设计

地下一层餐厅、多功能厅、厨房、地下二层变配电间及一层大堂、顶部俱乐部采用全空气空调系统。

5.风机盘管加新风系统设计

各层办公室和人员流动性大，负荷变化快的首层商务、服务、展示厅、零售店、贵宾室及中小会议室等采用风机盘管加新风系统。6.特殊要求空调系统设计

2.5通风排烟系统设计

1.各类机房或库房的通风换气次数见表2-4.2.各类用房的通风排烟系统设计

为了避免二次污染，结合大厦建筑特点，地下各类用房分别采用窗井排、补风及屋顶高空排放两种通风排烟方式。3.中庭通风及排烟设计

中庭通风兼排烟机位于屋顶设备层。4.防烟楼梯及前室的防烟系统设计

防烟楼梯间及其前室，消费电梯间前室均分别设置机械加压送风系统。5.空调房间及走到的排烟系统设计

地下空调房间及内走道均设置机械排烟系统或通风兼排烟系统，为保证排烟顺利，节省空间和投资，利用空调系统进行补风。2.6空调自动控制设计 1.冷冻机房的控制 2.空气、新风处理机的控制 3.风机盘管的控制 2.7节能环保安全设计

对于以上的案例给我对中央空调设计有了明确的认识，或许以前在书本上学习的设计步骤只是一个框架，现在看完《暖通空调设计50》把该填的都填上了。在这些案例中告诉了我们如何针对具体空间用合适的设备。如何灵活的将各种设备连接起来。本书中收录了居住建筑、办公建筑、商业建筑、医疗建筑、公共、体育、文教建筑等，全方面的给我们介绍如何设计。我在学习这本书的时候发现教材里的知识无一不漏的都应用在中央空调设计里面的。书本上的知识是砖块，才可以垒成设计系统的碉堡。可见课本知识有多重要了吧。在这个制冷兴趣小组里可以激发你学习的动力，看着别人在进步，自己是不会甘于落后的。我们看了那么多课外资料，是一种对自我提升的养料。

五、制冷工程设计大赛

参加本次的制冷工程设计大赛是老师对于我的期望，我知道自己有很多不足之处，但是老师肯定了我的学习态度，让我参加了本次竞赛。我对我的自我评价是这样的，只要是学习任务在身，不完成我就心理不安。我喜欢那种完成任务的感觉，所以才会鞭策自己去学习，即使熬夜不睡觉。我也喜欢挑战，虽然和别的小组成员比，我有很多欠缺的地方，但是我相信我可以跟上大部队的步伐。

本次竞赛中老师经常把我们聚集到一起，从选题到设计思路老师一点一滴的教我们。听了老师那么多的金玉良言是时候把自己肚子里的墨汁倒出来了。建筑图是给定的酒不用我们画了，也节省了不少时间。第一次计算一个商业综合大厦，房间真的很多，而且也不是我们在课上做的那种家庭是房间。这就要发挥团队的力量了，每一个人分配不同的任务。守护好自己的职责。这样更有利于锻炼自己的团队感了。我们在蒋老师的指导下进行空调负荷计算，整理数据，选择合适的空调机组，合理的放置位置。每一次竞赛都是对素质能力的提升，我相信每个小组成员都会对这次的竞赛留下一个美好的印象。

第三篇：中央空调设计前期报告

中央空调设计前期报告

一、课题背景与文献综述：

空调从诞生发展到现在，从简单的空调扇到传统的制冷空调，再到今天节能化、智能化的超空调时代，已经走过了百余年的历程。今天，我们的生活当中已经离不开空调了，各种新型空调还在不断涌现。

中央空调系统的功能是对一个建筑物（群），以集中或半集中的方式对空调区域的空气进行净化（或纯化）、冷却（或加热）、加温（或除湿）等处理，创造出一个生活或生产工艺标准所需要的环境四度——其中包括温度、湿度、洁净度和新鲜度。对于现代建筑，中央空调已是不可缺少的重要设施之一，它主要由中央空调机组，空气处理末端及控制系统等设备组成。

采暖通风与空气调节系统分类

1、按承担室内热负荷、冷负荷和湿负荷的介质分类

（1）全水系统是全部用水承担室内的热负荷和冷负荷。当为热水时，向室内提供热量，承担室内热负荷，目前常用的为此类系统；当为冷水时，向室内提供冷量，承担室内冷负荷和湿负荷。

（2）蒸汽系统，以蒸汽为介质，向建筑提供热量.（3）全空气系统，是指空调房间的室内负荷全部由经过处理的空气来负担的空调系统。

（4）空气—水系统随着空调装置的日益广泛应用，大型建筑物设置空调的场合越来越多，全靠空气来负担热湿负荷将占用较多的建筑空间，因此可以同时使用空气和水来负担空调的室内负荷。

（5）制冷剂系统，以制冷剂为介质，直接用于对室内空气进行冷却、去湿和加热。实质上，这种系统是用带制冷机的空调器来处理室内的负荷，所以又称机组式系统。

2、按空气处理设备的集中程度分类

（1）集中式系统，空气集中于机房内进行处理（冷却、去湿、加热、加湿等），而房间内只有空气分配装置。

（2）半集中式系统，对室内空气处理的设备分设在各个被调节和控制的房间内，而又集中部分处理设备，如冷冻水或热水集中设备或新风进行集中处理等。

（3）分散式系统，对室内进行热湿处理的设备全部分散于各房间内，这种系统在建筑内不需要机房，不需进行空气分配的风道，但维修管理不便。

中央空调市场需求分析

随着建筑业的发展和人民生活质量的提高，中央空调产品的市场需求日益增加，近10 年是我国制冷空调行业蓬勃发展的时期，制冷空调工业产值平均年增长率达20%，处于平稳的上升阶段，市场潜力巨大。

随着宏观经济不断发展，采用中央空调的建筑物将会越来越多，因此，对中央空调的需求量必将持续增加。房地产投资中办公用房和商业用房规模的扩大，必将促使中央空调产品

需求总量的高速增长。此外，在新投资建设的许多民用建筑特别是高层建筑中也设置了中央空调，在近年建成的商厦、宾馆、商品批发市场、体育文化娱乐中心、多功能办公楼等建筑中多采用了中央空调系统。

现今，随着人们生活水平进一步提高，家用空调市场正在迅猛发展，某些经济发达地区基本上已经是普及入户。近几年我国空调产销量均占世界第一位。同时，随着社会不断进步，国家对节能、环保事业也将日益重视，传统家用空调必将由中央空调及区域供冷系统取代，中央空调的市场需求必然会增长。

随着时代的进步，企业生产效率逐步提高，技术革新速度越来越快，中央空调系统各种设备成本将不断下降；需求市场的不断增加引起产量提高，规模经济效应也会导致产品价格的降低。中央空调产品价格下降必然会增强其市场竞争力，其市场需求会逐渐增加。酒店中央空调特点

中央空调是由一台主机通过风道过风或冷热水管接多个末端的方式来控制不同的 房间以达到室内空气调节目的的空调。采用风管送风方式，用一台主机即可控制多个不同房间并且可引入新风，有效改善室内 空气的质量，预防空调病的发生。中央空调的最突出特点是产生舒适的居住环境，其次从审美观点和最佳空间利用上考虑，使用中央空调使室内装饰更灵活，更容易实现各种装饰效果，即使重新装修，原来的中央空调系统稍微改变即可与新的装修和谐一致。因此称中央空调为一步到位、永不落后的选择。

中央空调的特点是：整个酒店都处于舒适性条件下，避免其它分体机造成的直吹过冷和房内冷热不匀的人体不适现象；装饰性好，配合装修无任何外露管线；操作简单，自动运行，无需维护；可根据各个房间的朝向、功能等增加或减少送风（热）量；可加新风和加湿，使室内空气保持新鲜和卫生。

二、课题的目的与意义

本课题为给一家国际酒店选择并设计中央空调及排风系统，接受设计任务后，要熟悉土建图纸与原始资料，查阅和收集资料，对设计对象选择多种空调方案，经过综合比较后，最后选定一种较好的方案。然后针对实际情况进行冷湿负荷、管道系统等的设计计算。最后完成CAD 绘图。

在这个过程中，结合所学传热学、制冷技术、供热工程、流体力学、传热学等学科知识，并把它们应用到工程实际。强化对基本知识和基本技能的理解和掌握,培养收集资料和调查研究的能力,一定的方案比较、论证的能力,一定的理论分析与设计运算能力,进一步提高应用计算机绘图的能力以及编写编制能力。同时通过该中央空调系统设计,培养综合运用所学知识编制空调系统工程专项规划的能力,熟练掌握酒店等各种场所空调系统的设计；掌握资料的收集和分析、相关规范的选择和运用；掌握供冷规模的确定、管网的布置和计算、设计方案的选择、成果图的绘制以及设计文本的编制全过程。另外对培养独立思考问题和解决问题的能力,为今后工作做好技术储备,都具有十分重要意义。

三、课题特点与问题分析

制冷系统的选择

空调系统的设计和设备选择是非常重要的，因为：

1、高质量的空调设备和空调效果，是酒店档次的重要体现；

2、合理设计空调系统及设备，能降低投资费用，减少今后系统设备的维修资金和维修工作量；

3、在设备运行中，空调系统设备的能源消耗，约占设备能源总消耗量的三分之二左右，选择比较好的空调系统和空调设备能降低能源消耗，节约日后的运营费用；

中央空调制冷系统的选择，应根据负荷大小、能源提供方式、便利程度等多种客观条件决定。其中活塞式制冷压缩机多为中型（标准制冷量60~600KW）和小型（小于60KW），但是由于其噪音大、效率低切容易发生故障，目前使用的已不多；涡旋式制冷压缩机目前主要用于小型制冷系统，在家用空调以及商用VRV等小型系统大量使用；而螺杆机具有结构简单、可靠性高及操作维护方便，另外技术成熟等一系列独特的优点，已经广泛应用于空调中；离心式压缩机结构简单紧凑，运动件少，工作可靠，经久耐用运行费用低，一般适用大于500RT的制冷系统中，并且可以实现无级调节，使机组的负荷在30%~100%范围内工作。通常情况下，多采用电制冷，在燃气或燃煤资源丰富的地区，可采用吸收式制冷。

酒店建筑与环境情况

该酒店位于天津，属暖温带半湿润大陆性气候，东冷夏热，而且多风。6月，以干热为主，气温跟随太阳走，白天太阳照射强，气温高，但相对湿度较小，因此人们不易感到闷热；太阳一落山，气温就随之下降，因此早晚温差较大，平均相差13至14摄氏度。日间制冷需求大。7月份多“桑拿天”，气温高、空气潮湿，易感闷热，这是因为7月多雨，湿度大，气压低，早晚温差只有7至8摄氏度。制冷除湿要求均较高，且全天候需求多。8月的平均气温较7月略有下降，但由于多雨，在大雨来临时的天气依然闷热。为满足客房舒适性，间歇性除湿需求较多。

客房是酒店重要组成部分，客房区是其经营主体。客房的装修程度、卫生洁具、家具、音响和空调水平是构成客房等级和收费标准的重要因素。就空调而言，由于客房等级不同，各类客房空调的容量配装、自控方式、送新排风设施和噪音控制也有所不同。此次设计的酒店为一家国际酒店，以顶层为例，普通房间和豪华套间各占一半，每套房间均配有独立卫生间，卫生间空间紧凑，需设排风系统以保证客房空气新鲜无异味。另外配有一间大厅供会议或其他活动使用，不带卫生间。有两处楼梯分布。

空调与通风系统的选择

通过对环境和酒店客房进行分析，根据不同功能房间，集中空调系统分为三种空调送风方式，高大空间如餐厅、娱乐室等采用全空气系统，新风直接从室外引进与回风混合后送风；而会议室、技师房等采用了空调机组加独立新风方式，新风经独立处理后进入空调机组和回风混合处理后送风；其他小空间房间采用了风机盘管加独立新风系统，新风机组从室外引新风处理到室内空气焓值，风机盘管承担室内全部冷负荷及部分的新风湿负荷．楼梯间采用自然排风排烟，电梯间前室设置加压送风装置，地下室设备房设置防排烟系统．采用同一个系统，选用双速风机，平时排风，发生火灾时排烟。

独立新风系统的传输方式采用置换式，而非空调气体的内循环原理和新旧气体混合的不健康做法，户外的新鲜空气会自动吸入室内，通过安装在卧室、室厅或起居室窗户上的新风

口进入室内时，会自动除尘和过滤。同时，再由对应的室内管路与数个功能房间内的排风口相连，形成的循环系统将带走室内废气，集中在排风口排出，而不再做循环使用，新旧风形成良好的循环。该系统比较适合集中控制，便于将酒店客房分区域通风，让客人感受随时随刻都新鲜的室内环境；同时该系统带有能量回收装置，保证室内空气不会因为通风而变化太大，也降低了空调系统负荷。

四、参考文献：陆亚俊 马最良 邹平华，暖通空调，第1 版，中国建筑工业出版社，2002.6贺平孙刚，供热工程，中国建筑出版社，1998 年蔡敬琅，变风量空调设计，中国建筑工业出版社，1997.11顾洁，暖通空调设计与计算方法，化学工业出版社，2007马最良，姚杨.民用建筑空调设计，化学工业出版社，2003暖通空调设计规范专题说明选编，中国计划出版社，1990何耀东 何青，旅馆建筑空调设计.第1 版，中国建筑工业出版社，1996.6浅谈五星级酒店的空调系统设计，筑龙网吴科伟，未来我国中央空调市场需求分析朱勇 常新中 王宏，中央空调，人民邮电出版社，2003

五、设计工作计划：

3月22日--4月4日：查阅资料，完成前期报告及外文资料翻译；

4月5日--4月25日：对系统的冷负荷、湿负荷、水系统及制冷机房进行设计计算；选择系统方案；

4月26日--5月16日：设计空调水风系统；排风系统设计；

5月17日--5月30日：CAD 出图；撰写设计说明书；

5月31日--6月13日：完成论文, 准备并完成毕业答辩。

第四篇：中央空调设计工程师岗位职责

1.负责实施大型中央空调离心机组、螺杆机组等产品研发工作。

2.负责新产品的鉴定、生产转化、技术规范制定工作。

3.负责现有大型中央空调产品的优化设计。

4.负责非标产品设计、设计修改和设计改进。

第五篇：上海高层建筑空调设计新方法

上海高层建筑空调设计新方法

内容提要：当代空调的发展离不开两个可说是永恒的主题：一个是室内空气品质；另一个则是节能运行。所以，涉及空调的几乎一切新技术、新方法均是围绕着这两个主题，力求创新。本文主要介绍近几年来境外设计单位在承接上海某些高层办公楼设计中所采用的一些新设计方法，并结合国外的最新空调工程设计节能规范和个人的心得体会予以综合评述。本文的目的主要在于罗列并介绍笔者近年来对于上海地区这类高级民用与工业空调领域中的一些有关新技术、新方法的见闻，并结合国外最新的空调工程设计节能规范，浅谈个人的认识和见解。

关于空调平面分区概况

在欧美和日本，对于像诸如商场、餐饮、办公楼等大面积空间的空调设计都遵循一个基本前提——平面分区。所谓平面分区主要有两层含义：①根据负荷状态下的不同进行分区。譬如，在某些场合，考虑到太阳辐射热负荷可能随朝向和时间有很大变化，故按朝向可分成东区、西区、南区、北区，以利分别单独控制；但是应用得更多的是按冬季室内负荷性质不同而进行分区，分成内区和周边区。②在同一区（譬如内区或周边区）内，为了考虑节能运行，又人为地把一大块面积的空间假想地按150-250m2划分成一个个小区。每1个小区内由1台代表该区温度的温度传感器来控制该区的温度。对此，部分国家的空调设计节以有规范中还明确地规定了这种分区的最大面积的限值。

关于这一点，其实也是很容易理解的。如果一个很大的空间仅由1台装在某处的温度传感器来代表整个大空间的温度进行温度控制，那么由于气流组织和各个局部负荷的差异，各处的温度差别可能会很大，在同一时期内可能出现一处过冷，另一处过热的现象。这种过冷、过热，显然便导致了能源的浪费。

对此，这里不打算进行评述，下面拟着重讨论内区和周边区的问题。1幢大楼标准层平面一般至少得有500-1000m2，其进深少则几米，多则十几米。经验表明，紧邻外墙、外穿的区间，冬季由于室外气温低于室内，通过外墙、外窗的传渗透等影响，室内需要供暖，才能保持室内所需的温度。但是，远离外墙、外窗的区间，冬季却没有这炎热损失，所以，它没有供暖要求。非但如此，现有的现代化大厦的使用实践经验表明，随着办公设备的迅速进步，室内使用的自动化办公设备的种类和数量愈来愈多，如计算机、复印机、打印机、文件破碎处理机、传真机等等。这些办公设备的用电自然最终还是以热的形式散发出来。另外，现代化大厦室内照明的照度标准也远远高于一般常规建筑。这样大功率的照明灯具显然也是全年稳定的散热源。所以，就这部分区间而言，冬季不但不需供暖，而且还得供冷，否则室内便会过热。

基于冬季这两个部分区间的两种截然不同的空调要求，现在欧美、日本等国家的规范化做法都是首先在平面上划分为周边区和内区。内区需全年供冷，周边区则是冬季供暖、夏季供冷。

至于周边区和内区的具体划分方法，大致是把距周边外围护结构内表面3-5m的这一区间定为周边区，其余的面积则统称内区。

由于周边区和内区冬季的运行工况不同，所以，在空调水系统的设计上必须作出相应的考虑和安排。譬如，在水系统方面，尽管对个别空调机组而言，一般都是采用双管制；但是，对于整个中央空调的水系统，这时便不是双管制所能满足要求的了。因为在这种情况下，冬季一方面要考虑周边区的供暖，需要供热水；而另一方面又要顾及内区的供冷，必须供冷水。所以，从这一层意义上来主产，采用如此分区的空调工程的中央空调水系统必须是四管制。

空调风系统

在论及空调风系统的变化和新进展时，需要再重申一点，即我们的讨论主要是针对以办公为主要功能的高层办公楼建筑而言，需要把以居住为主要功能的宾馆客房撇开不谈。因为对于宾馆、公寓之类建筑的空调方式，可以说至今还没有出现其他任何一种能比风机盘管这种水—空气方式更为成熟、适用和经济有效的空调方式。

一、变风量空调方式的应用

众所周知，一般办公楼在建筑和使用功能上不同于宾馆、酒楼客房的一大特点就是空间大、面积大、内装修讲究、隔间的分隔要求能灵活多变。对于这类建筑，过去一直难于找到合适的空调方式。如果采用常规的全空气方式，一方面送风管、回风管截面积大，很难适应高层建筑层高低的状。另一方面，那么大的一个多区系统，各区的温度控制要求也实在是众口难调。因此，至今为止，不少办公楼还都不得不采用带独立新风的风机盘管系统这样的空调方式。

然而，风机盘管系统存在不少问题，其中最大的问题就是滴水问题。引起滴水的原因很多，譬如冷冻水供、回水管和滴水管的保温不好，凝结不排水管安装坡度不够，滴水盘排水口积灰堵塞等等。这种种因素都会导致凝结水的滴漏并污染吊顶。另外，办公楼开间大，其隔间随用户的变换，需频繁改变，如果采用风机盘管机组，则其固定的送风口和回风口将很适应隔间的调整。

基于上述种种因素的考虑，现在有些高级办公楼的空调工程已决定摆脱风机盘管系统，取而代之的是如图1所示的变风量空调方式。

按笔者的分析与归纳，这一系统具有一个很明显的特征，即系统的层次清楚。概括起来讲，可以归纳为3个层次：楼、层、区。其具体的含义是：①第1 层起，全楼设一套中央新风处理机组，这是一个定风量式（CAV）系统，专门用于向各层送固定数量的新风。②第2层次，每层设1套或2套空气处理机组和相应的一次送风系统。这是一个变风量式（VAV）系统，其送风量可根据送风干管内的静压传感器进行自动调节。另外，其送风温度可由1只温度传感器进行预先设定的定值控制。③第3层次，每1个分区设1台风机混合箱，或其他类型的终端，后者也像风机盘管一样，暗装在吊顶内。风机混合箱根据所在分区的温度状况，由温度传感器控制一次风的风量，然后通过软管分别送到各个送风口。风机混合箱有两种：一种用于内区，其中只有1台风机和过滤器，不含任何热交换器；另一种适用于周边区，其中除风机和过滤器外，还装有一组加热器。另外，在一次风的接口风管上装有风量调节阀，后者可根据各相应分区的温度控制器的指令动作，调节一次风的风量。对每一个分区或每个风机混合箱而言，尽管其一次风量根据温度控制的要求，随时都在变化，但其总的送风量却不会变化。

这种系统的优点主要表现在如下几个方面：

a.用全空气方式取代了水—空气方式的风机盘管，从而从根本上杜绝了凝结水滴漏的可能性。b.它不同于一般的全空气方式的空调系统，前者利用吊顶空调作回风室，基本上可省去回风管，而且一次风可采用低温送风，温度可以较低，因而一次风量可减少，从而可缩小送风干管的截面尺寸。

c.与一般全空气方式的多区系统不同，可实现各分区的独立的温度控制，从而改善室内温度分布状态，并且可节能。

d.可适应办公室隔间的变化，因为风机混合箱的安装部位及回风口的位置均与其下面的隔墙无关，即使要改变送风口位置，也只需调整送风软接管的走向即可。

当然，这种系统也有其不足之处。首称，在冬季，由于内区需供冷，周边区需供暖，周边区的一次风需要冷却后再进行加热，这显然构成了能源的浪费。其次，在多数情况下，其造价要高于一般的风机盘管系统。

二、双风机的全空气式系统

在上海较早建成的一些高层办公大楼里，现在反映比较普遍的一个主要问题就是新鲜空气量不足，这引起了办公楼内的工作人员的投诉和抱怨，这个问题已被专门的实测结果所证实。造成这种室内空气品质问题的原因可能有多种，主要的还是空调系统设计上的毛病。这主要表现在以下几方面：

a.在设计之初，虽然设计师在设计中也都按规定的标准考虑了必要的新风量；另外，卫生间也按规范要求的换气次数设计了排风。这样的设计看似一切均按规范进行，并无什么不妥。但实际上，这只是纸上谈兵。问题在于，若按仅有的几处卫生间的排风，其总的排风量还是太小，无论如何也平衡不了整个楼层所需的最小新风量。待建筑物建成投入运行后，往往由于无法开窗，新鲜空气不能如设计上计算的那样如数供应，导致大楼办公区内新鲜空气严重不足，住户们成天抱怨头昏头痛。一旦查出原因，人们就不得不纷纷搬离这种恶劣的工作环境。

b.在一些较早建成的豪华办公大楼里，也许是由于机房面积过小，难以安排；也许是由于设计师为了省事，新风管往往不是直接接入空调机组内，而仅仅通入机房内，新风完全靠机房内的负压吸入。这样的做法，省事倒是省事，然而，实际效果却令人遗憾。说起来，设计也是按规范取用新风量，但实际情况却大相径庭。

c.所谓的变风量空调器不顾场合的滥用。对于高层办公大厦，先姑且不谈其塔楼部分，且说那些高层办公大楼几乎必备的裙房部分。裙房一般均用作商店、餐饮、娱乐、集会场所。对于这些公共场所的空调，早期因缺少经验采用风机盘管加新风的方式比较多。后来，大多数有经验的设计单位在设计文件中往往都宣称须要用的是全空气变风量方式。但实际上采用的却是所谓的“变风量空调机组”。其实，这种变风量空调机组在功能上与风机盘管类似，只能视作大型风机盘管机组，无法真正变风量。采用这种简易式的空调机组是不能满足全年节能运行和充足的新风要求的。

那么，舒适性全空气方式空调系统的标准模式应该是怎样的呢？归纳起来，一个规范化的舒适性全空气式空调系统应该是完全自动控制并带有双风机，可实现全年新风量调节，冬、夏季能确保最少新风量，春、秋季能实现节能经济运行的系统。这一系统的基本组成及其简单易行的控制原理见图2.其相应的调节机构的控制作用见图

3、图4和图5.需要说明的是，关于舒适性空调的节能自动控制方法，根据气象分区的不同，可有多种多样的多工况自动逻辑程序控制方式。这些方式在微机的支持下尽管实现起来并不难，但却显得十分繁杂。比较简单易行、实用的当首推如图2中所示的三种工况分程控制。不管是模拟式控制，还是直接数字式控制，其动作的原理都可用图

3、图4和图5比较直观地反映出来。分程控制的特点是靠执行机构上的定位器（电子式或气动式）预设的信号响应范围（电压或气压值范围），来确保各调节机构（如联动的新风和排风阀F1、F2，加热阀V1和冷却阀V2）不同时间、有序地相继动作。在这里一共采用了三个调节器101、102、103.调节器101的作用主要在于确保冬夏季最小新风量的设定。调节器103的作用在于根据室外温度，对室内温度传感器设定值进行自动再调。

新风阀F1和排风阀F2（还有与之联动，但作用相反的回风阀F3）在过渡季根据室内热负荷状况逐步加大开度，以充分利用室外低温空气的自然供冷能力来代替制冷机运行。这种作用在国外统称为“免费供冷”（free cooling）。“免费供冷”这是如今各国空调工程设计节能规范中必有的非常重要的一条。加拿大1995年国家空调工程设计节能规范对非居住建筑空调系统的节能经济运行的相应规范条文是这样记述的：除用于公寓、旅馆、汽车旅馆之外的，风量在1200l/s（4320m3/h）、供冷容量在20kW以上的所有空调系统都应在设计中考虑按照下列途径，利用室外空气，以求减小机械供冷的能耗：

1、直接利用室外空气供冷（新风节能运行系统）

a.直接利用室外空气以降低机械供冷能耗的系统。在采用新风与回风混合的过程中应能使室外空气取用量达到100%的程度，以获得室内空调所需的进风温度。

b.在如上所述的系统中应设有自动控制装置以使当室外空气温度高于回风温度，或者当室外空气值大于回风空气值时，能自动地把新风量控制在满足室内空气品质要求的最小限度。

c.除下述情况（即直接膨胀式系统，为避免因新风取用量过大而导致融霜的情况）外，在如上述各条文中规定的系统设计条件下，应能在即使机械供冷装置已准备妥当随时可用的情况下，也可做到使新风和回风混合后的温度尽可能接近室内空调所需的送风温度。

2、间接利用室外空气供冷（水侧节能运行系统）

关于第2种新风供冷能力的利用方法这里暂不讨论，拟留在后面论及水系统时再予评述。

另外，说来十分有趣，而且也很值得引起注意的是，在美国加州1991年的空调设计节能规范中，除上述类似的条文规定外，对如何确保室内新风量还作了若干十分明确的具体规定。规范要求，系统在投入使用前，必须进行认真的调试，以确保风量的平衡和新风量的导入。否则，每个系统必须在目的地安装带有读数的就地或可遥测的新风量计测仪表，以利随时直接观察和监测。

由此可见，国外对于确保空调新风量的问题也像国内一样，受到普遍的关切，在一些新建的豪华大厦中对这一点怎么强调也不过分。显然，采用带自动控制的双风机全空气式系统是为满足上述规范要求所必须的，因为这一方面可满足关于新风供冷的节能经济运行的要求；另一方面又可随时自动保持系统新风和排风之间的平衡，确保最小新风量的导入。

也许正是因为如此，如今已有越来越多的场合，不仅像那些具有较好客观安装条件的高层建筑裙房部分，以及全年不允许开窗生产的工业厂房舒适性空调中趋向于采用如图2所示的系统，甚至某些新建的高层办公大楼塔楼部分也开始出现采用这种系统的动向。

例如，本市正在建筑中的某一超高层办公楼的设计方案是通过国际设计招标，由德国一家设计公司中标而确定下来的。在该方案中，设计师提出了如图6所示的双风机全空气空调方式结合采用降温吊顶（Cooling Ceiling）方式。

该空调方式有两个特点：一是每13层设1套全空气式空调系统，机房设于中间一层，分别向上面6层和下面6层送风和排风；二是各室设置降温吊顶，以作为夏季最热期间的辅助降温装置。为防止冷水盘管表面结露，其入口水温需自动控制保持高于16℃。所用全空气式系统全年送风温度范围为16～24℃。过渡期可利用100%的全机关报风。冬季和夏季则用乙二醇溶液循环装置对排风的废热进行回收利用。

三、大温差或低温送风

近年来，国外基于节省热媒输送能耗，推行大温差小流量系统。对于空气介质而言，这类系统便是大温差的低温送风系统。具体的做法是有时用5℃的低温水，有时也可用7℃的通常冷水把空气处理到10℃左右，作为一次风送入风机混合箱与回风混合，稍升温后送入室内；也可直接通入变风量末端装置，以诱导室内空气与之混合，迅速减少送风温差。低温送风的好处主要有3点：①可减小送风量，降低风机动力消耗；②可减小送风管截面尺寸，有利于高层建筑层高的有效利用；③有利于降低室内相对温度，改善舒适度。如今在上海采用低温送风的工程有诸如88层的金茂大厦、上海证券大厦、原万国金融大厦等高层和超高层建筑，也有像在建的上海儿童医学中心这类高标准的现代化医院建筑。

四、置换式通风空调系统 置换式通风空调不同于通常的混合式空调方式，主要表现在如下几点：

a.采取下送上回的送风方式，可使清洁的送风气流首先进入室内人员呼吸带和有效活动区，形成有利于改善工作区的空气品质。

b.采用低速送风，导致气流缓慢扩散上升，形成垂直方向上的温度成层和温升梯度，提高了排风和回风温度，可节省夏季运行能耗。

c.由于是下送风，送风温度相对较高，对于全空气式系统的运行，加大了过渡季利用新风自然供冷的潜力，延长了其节能经济运行的周期，从而可更加缩短全年机械供冷的时间，进一步增大了节能效益。

鉴于上述特点，置换式通风空调方式普遍适用于一切以舒适性为目的公共场所，如影响剧院、体育馆等。据悉，在建的上海大剧院建筑设计方案为法国建筑师的作品，其观众厅采用的即是座椅下送风的置换式空调方式。另外，据认为，置换式通风空调方式应用于一般被视作难题的中庭空调，可获得独特的效果。

总之，基于置换式通风空调方式的诸多优点，预计随着其送风分布器的逐步国产化，必将在我国为人们所广泛接受。

五、“地板下空调装置”

这是日本一家设计公司在上海某高层建筑设计方案国际招标活动中标投标书中所提出的一种新型空调方式的特定名称。在此值得一提的是，在这次参加投标的五家国外设计公司中有四家来自北美，一家来自日本。其中有4个方案提出采用以风机混合箱为基础的变风量空调方式。但已记不清中标的日本公司的方案是否在这四者之列。不过，他们与众不同，给人以深刻印象的是，除主要方案外，还提出了不少辅助性空调节能措施。“地板下空调装置”即为其提出的为少数几间高级领导人办公室采用的新式空调装置。据称，这是一种独立式超薄空调机，其厚度仅为240mm，既可发挥空调机的功能，又可兼作空间分隔的隔热。这种设备显然包括制冷机、风机、加热器（电加热）。据称，它既看不到，也不需要在现场进行外部接管，而且其运行可按季节的变化，改变送风方式，即可实现夏季上送下回，冬季下送上回。

空调水系统

水侧节能运行系统——室外空气供冷的间接途径

在上述§2.2中提到的加拿大1995年国家空调工程设计节能规范对非居住建筑空调系统的节能经济运行的条文中，只着重讨论了直接利用室外空气供冷（新风节能运行系统）的节能方式，对于另一种间接利用新风供冷的方法未能涉及，现在此展开讨论。

有关条文的引述

在加拿大的国家空调工程设计节能规范相关条文的后续部分（间接利用室外空气供冷—水侧节能运行系统）是这样规定的：

a.利用室外空气通过直接蒸发、间接蒸发或两者相结合的方式来冷却供冷流体，以减少机械供冷能耗的系统，应能在室外空气湿球温度等于或低于7℃的情况下，为冷却送风空气承担系统预期的全部供冷负荷。

b.利用室外空气通过显热交换途径冷却供冷流体，以减少机械供冷能耗的系统，应能在室外空气干球温度等于或低于10℃的情况下，为冷却送风空气承担预期的全部供冷负荷。

个人的见解

根据笔者的理解，结合近年来从各方面得来的信息，笔者以为，要遵守上述规定，传统的空调水系统必须作出某些适应性的改变才行。这种改变可以举出如下几种：

a.过渡期和冬季，利用大楼新风系统的鹇风冷空气对冷冻水的回水进行预冷却。如图8所示的空调冷冻水系统是如今北美设计公司在国同人承接的某些高层建筑空调工程设计中常见的一种节能方法。图中所示为全楼共用的一套中央集中供新风系统中的新风空气处理机组。由于一直未有机会与北美国家的设计专家们作面对面的交流，所以，只能根据其示意图与功能，按笔者本人的理解对这一方式作出相应的剖析。笔者以为图中的前置换热器1和后置换热器2，主要用于过渡期和冬季的室外空气“免费供冷”用。图中的3只三通调节阀只作工况转换阀，不作调节用。利用这3只电动三通调节阀和联动的切换阀3的共同作用，便可实现冬季、过渡期和夏季3种工况的转换。

例如，在冬季（当室外低于10℃）时，切换阀3置于下方通路。冷冻水先后依次通过各层空调器4和板式换热器之后，进入新风空气前置换热器和后置换热器2，在此与低温的新风空气连续进行二次热交换。一方面利用室外的低温空气使冷冻水回水在进入机械制冷之前，先行“免费”预冷至某一稍低的温度，例如 13.9℃，则15.6-13.9=1.7℃，即为新风供冷的节能效益。与此同时，低温新风经与相对较高温度的冷冻水回水换热后，得以加热，从而节省了这部分新风加热所必须的外部供热量，这显然可为系统的冬季运行提供双重的节能效益。

夏季，利用切换阀3，开通上方通路，使冷冻水先经三通阀

7、后置换热器2和三通阀8后，进入各层空调器

4、板式换热器5，最后再通过前置换热器1与三通阀6，返回冷水机组。在此过程中，高温、高湿的新风空气先后通过二次降温、去湿换热处理，可获得所需的进风参数。

在过渡期，切换阀3开通下方通路，冷冻水则不经后置换热器2，不与新风空气进行热交换，直接到达前换热器1.显然，这时水与室外进风空气之间的温差已大大减小，但仍可在不同程度上获得部分预冷效果。

笔者以为，上述方式确实可为系统运行提供一定的节能效果，如果结合上述节能规范来看，这一节能效应尚远远不能满足规范的要求，因为后者要求新风供冷应能承担预期的全部供冷负荷。

b.采用风冷式冷水机组的一种派生型带预冷却的机组 这种机组的工作原理示于图9.这一利用方式的缺点是，在平时（夏季）不利用室外空气预冷时，会加大风冷冷凝器环路空气侧阻力，以致增大了相应的能耗。但它的好处是，风冷冷凝器可与预冷盘管同时工作，不必相互排斥，必须切换使用。

c.利用制冷系统冷却系统冷却水的密闭式冷却塔进行室外空气供冷

图10所示即为这一方式的工作原理图。在这一系统中是利用机械制冷系统中的冷却水冷却设备——密闭式冷却塔，来实现冬季对自然冷源——室外空气的利用。显然，在这里，机械供冷与自然冷源供冷两者是不能同时工作的，必须切换着使用。笔者以为，这一点也许就是在加拿大国家空调工程设计节能规范中规定，以室外空气干球温度10℃或湿球温度7℃为工况转换标准，并强调“能承担系统预期的全部供冷负荷”的道理所在。为使该装置能在低于0℃的室外气温下正常运行，系统中需充以乙二醇溶液不冻液。

显然，按照这一图式，必须具备一个条件，即机械供冷系统必须采用密闭式冷却塔。密闭式冷却塔价格虽然十分昂贵，但随着制泠系统对冷却水水质要求的提高，在不少场合下其应用是不可少的。随着新型高效、价廉的密闭式冷却塔的面世，并考虑到其冬季运行期间自然供冷节能的效益，其普遍推广应用的前景将更趋光明。

d.利用板式热交换器的节能运行方式

如图11所示的这一方式基本上与上述利用密闭式冷却塔的方式相类似，只不过在这里是把直接蒸发式（开式）冷地塔与板式换热器结合起来使用，以代替密闭式冷却塔的功能而已。但是，在功能上它却远逊于前者，因为后者在室外温度低于0℃时是无法运行的。

变流量系统

在我国，目前空调水系统采用定流量式系统比较普遍，其主要原因是它要求的的控制技术较简单。但是，由于空调水系统的输送动力消耗量大，而且空调负荷的特点又是绝大部分时间里处于低负荷状态，这就为空调水系统的节能运行提供了巨大的潜力。所以，在上述的空调工程设计节能规范中对此均有相应的明确的条文规定。例如，美国ASHRAE/IES90.1-1989的节能标准中明确提出：“水系统应设计成变流量系统。其所用控制阀应能根据系统负荷的变化自动地调节开度或逐级开启和关闭，系统应能将流量降低到设计流量的50%或以下。改变流量的方法不仅仅限于采用变速传动泵一种，可有多种方案选择，如多台泵的台数分段控制或泵的特性控制等。”

上述条文的规定是十分有道理的。一味追求变速传动控制（如变频控制），初次投资很大。特别是在水系统规模比较大、并联水泵台数较多时，比较经济的方法还是多台水泵并联运行中的台数控制。图12所示即为典型的二次泵系统台为九控制原理图。

在该图中，一次泵系统采用负荷控制原理，根据瞬时供、回水量及温差的乘积，计算出实际的负荷量。当负荷量减小到一台冷水机组的容量时，便停开一台机组及相应的水泵。在二次泵系统中，由于系统负荷，也即流量的变化引起的供、回水干管中压差的变化，由压差传感器感测到后，通过压差调节器控制旁通阀的开度，以保持系统的稳定压差。同时，当流量计测得的流量减少到一台二次泵的流量时，便停开一台二次水泵。

关于“三次泵”的应用

这里“三次泵”的名称是笔者为叙述方便而采用的，相对于上述典型的二次泵图式所作的一个非正式命名。实质上，它是指装在某些空调换热器（冷却器、加热器）前用于系统循环的水泵。三次泵的典型连接方式应用原理示于图13.采用三次泵的这一做法目前几乎已成为欧美和日本等国家通行的标准做法。但是，这一技术在我国却不为人们所理解，往往会被经手人员取消。与之对应的传统的三通调节阀接管方式示于图14.比较两者不难看出，其间一个最大的区别在于前者可使子系统内保持恒定的水流量，适用于变流量的水系统。而后者的作用在于使子系统内的流量随负荷而变化，适用于定流量的水系统。

按笔者的分析，采用三次泵决不是可有可无、徒添麻烦的事，其好处主要在于如下几个方面： a.改善子系统的水力工况和循环；

b.减少二次泵的扬程；

c.改善三通调节阀的运行条件。

关于这最后一点：笔者不得不多费此笔墨。在关于三通调节阀的运行方面，笔者曾有两次难忘的亲自经历。一次是约10年前在对（国外某公司）1只 DN80的三通调节阀进行调试时，发觉其阀芯会不停地旋转，过不多久便被磨损不堪。供货单位认为是因为系统压力太大，以致阀前后压差超过了允许的限度所致。其实，水系统中水泵的扬程尚属常规，仅只0.25-0.3Mpa，基本上为克服系统阻力所必须。另外一次则是去年上海博物馆空调工程的调试。所见也是一只较大规格的自动控制阀，结果控制阀难正常运行，以致冬季时常过热，夏季又过冷。外方供货单位也是坚持认为阀前后压差太大，超出了调节阀的允许限度（大口径阀的允许限度小），以致阀门无法关闭。这种种现象表明，我们过去通常习惯的设计手法不是没有问题的。采用三次泵的做法无疑会大大改善三通调节阀所赖以正常运行的水力工况，因为三次泵的特性可完全针对所在子系统（盘管、调节阀）的水力状况进行选定。

在述及三次泵及其与三通阀组成的子系统控制方式时，不能不提及最近出现的另一种更简化的采用变频调速型三次泵代替三通阀与定流量型三次泵的组合型图式（图15）。这种方式较之于图13控制方式的优点是不言自明的。

关于空调水系统的垂直分区

考虑到标准型冷水机组、空调器中的热交换器以及阀门、管配件对水静压的承载能力，迄今国内对于高层和超高层建筑空调水系统的常规做法，基本上都是按60m或100m的高度作垂直分区处理，即每隔60m或100m设置一个独立的水系统，在适当高度的楼层上分别设置板式换热器或者冷水机组，实现水力隔离。采用板式换热器一方面加大了造价，另一方面也增大了冷量和可供利用的温度损失。按高度分区设置冷水机组，结果将是机房分散，管理不便，加之系统各自独立，冷水机组不能互为备用，部分负荷下的运行效率比起统一的系统更低，能耗费用增大。美国某设计单位在上海88层420m高的金茂大厦空调水系统的初步设计中本来是考虑设置一个统一的水系统。全部冷水机组均集中设于地下层内，全楼不作垂直分区。为此，所有冷水机组、空调器、阀门管件均按高静压承载能力作特殊订货。美方专家说明，这种处理手法在境外不少超高层建筑中已经有过多次实践经验，技术上是成熟的、可靠的。后来，在实施中，中方有关专家提出了修改方案，按高度和负荷性质，分别组成3个独立的系统，即高区系统、中区系统和低区系统。各区系统均是一竿子到底，不殖民地作垂直分区。这一作法的一个主要好处是可降低中区和低区系统所有设备和管件的承载能力，但无疑这也使系统失去了不少功能，如3个系统不能统一步调供冷，不能互为备用；在低负荷时，3个系统的冷水机组都要在低负荷下运行；另外，在管理上也增加了不少麻烦，因为各系统中的设备、阀门及管件的额定承压能力不同，不能互换使用。总之，一个方案的优劣并不是绝对的，仁者见仁嘛。

大温差、小流量的冷冻水系统

迄今为止，我国空调工程中空调用冷冻水系统的供、回水温度的标准取值都是7/12℃，温差△t=5℃，这也许可以说是几十年一贯制了。但是，随着境外设计单位，特别是北美国家设计公司在上海建筑市场上的成功进取，随着蓄冷系统、低温送风技术以及冬季水侧经济运行技术的发展，给上海也带来了大温差、小流量的空调冷冻水系统。大温差、小流量水系统看来主要源自于美国和加拿大。日本近年来也在从事这方面的基础性研究，并相继发表了一系列论文报告，对该项技术作出了肯定性的结论。

一般大温差、小流量的冷冻水系统对供、回水水温度和温差大致是取5/15℃，温差△t=10℃。为了获得5℃的低温和10℃的温差，一般有3 种做法：①利用冰蓄冷系统提供低温水与之混合；②采用溴化锂吸收式制冷机与离心式冷水机组串联运行供冷；③是采用大温差、低温出水的离心式冷水机组。

冷冻水系统采用大温差、小流量的好处主要在于：

a.减小系统的循环流量，降低水系统的输送动力消耗。

b.减小管道截面尺寸，降低管道造价。c.可减小管井截面积，减小敷设管道所需空间。

d.减小管道供冷时的沿程传热损失。

e.提高回水温度，为冬季和过渡期实现新风空气供冷扩大了利用的潜力。

另据日本的实验研究，采用大温差、小流量的冷水系统后，即使是把全部10℃的温差完全落实在一级（图8所示为二级冷却）冷却器上，对其空气侧的供冷性能影响也并不大，基本上可不必因此而另订标准，加大换热面积。

大温差、小流量的冷却水系统

国内冷水机组的冷却水系统设计一般都是取进、出水温度为32℃和37℃，冷却水温差为△t=5℃，上海地区也是如此，这几乎也成了几十年不变的常规。但是，近年来北美国家设计公司在上海的某些新建高层建筑中提出了加大冷却水系统供、回水温差的节资、节能、节地的新做法。譬如，他们在主海原万国金融大厦的工程设计中采用的典型冷却水供水和回水温度分别为32℃和34℃，冷却水温差为△t=8℃。

冷却水系统采用大温差、小流量，除具有与冷水系统相同的好处外，还可减小冷却塔的使用数量及其占地面积。这一点对于超高层建筑塔楼屋面面积为有限的情况下是十分有意义的。

当然，冷却水系统加大温差后，其平均温度和出水温度的提高必然会导致冷凝压力的提高及相应能耗的增加。但是，必须指出的是，冷却塔出水水温度 32℃只是全年中仅有的少数最热几天若干小时内才会出现的设计值，而水泵的运行却是全年，甚至尽夜不停的。这种能耗的一失一得，平衡之后的结果应该是不言而喻的。

另外，该日本设计公司还为过渡季的节能，提出在玻璃幕墙的近侧下部开窗作自然进风，上部排风的安排。

六、利用双层中空地板风口进风的自然对流通风的节能方式 这是日本近年来在某些新建筑物设计中采取的一种典型方法。图7所示为工霜建筑物的剖面及自然通风示意图。建筑物中间是一个贯通全楼上下的中庭，各层地板均作成中空的夹层，充作风道。地板上设有带或不带风机的出风口。中间的屋顶上设有可进行自然排风的百叶。采用这种地板风道和地板风口可实现春秋季的自然对流通风的“免费供冷”、夏季夜间预冷及“个人空调”等多项功能。

对于自然对流“免费供冷”，由于比较直观，这里不再说明。至于夏季夜间预冷，则是指当夏季必须进行机械供冷时，可利用夜间相对温度较低的室外空气进行自然或机械通风，以实现对室内家具及建筑物本身的预冷却，从而减少白天空调供冷负荷和能耗。根据日本有关实测资料表明，利用建筑物本身的蓄热热性能进行夜间空气供冷、预冷和蓄冷，具有十分明显的节能效果。

在需要进行机械供冷、空调送风时，利用地板风口或靠地板夹层风道内的送风口，或利用地板风机式风口送风，由上部回风。利用地板夹层风道还可用短管连通侧墙内风道，在需要的部位设置送风口或带风机的风口，形成“个人空调”。

这种地板风道送风方式的好处主要有3方面：

a.可适应隔间分隔的自由、频繁的变化。

b.可适应不同时间、班制工作人员灵活、自由的使用要求。

c.由于采用下部送风，进风温度可提高。在“免费供冷”工况下，全新风空气温度可高达19.6℃，这比起一般送风方式只查达到15.6℃要高4℃。这无疑大大延长了“新风空气经济节能空调运行”的周期，增进了节能的效益。及至盛厦，由于送风温度的提高，冷水机组的供水温度可由7℃提高到9℃。机组的 COP值可相应地由4.0提高到4.2.