暖通空调设计全流程及案例手册

暖通空调设计全流程及案例手册一、设计前期：需求调研与条件分析设计的起点并非画图，而是对项目的深度理解。需从三方面入手，为后续设计锚定方向：（一）项目定位与使用需求不同建筑类型对暖通的要求天差地别：住宅更关注舒适度与静音，商业综合体需兼顾大空间制冷、新风量与业态灵活性，医院则对洁净度、恒温恒湿有严苛要求。以某三甲医院门诊楼为例，诊室需避免交叉污染，手术室需维持±0.5℃的温度波动与特定洁净等级，这直接决定空调系统的气流组织（如“上送下回”或“下送上回”）与过滤等级（如手术室需“初效+中效+高效”三级过滤）。（二）建筑条件与环境限制建筑的朝向、围护结构（外墙保温、门窗气密性）、层高、空间布局（如是否有大跨度无柱空间）都会影响设计。若项目位于夏热冬冷地区，需平衡制冷与采暖需求；若建筑紧邻居民区，空调外机的噪音、冷却塔的水雾需严格控制（如采用隔音罩、低噪风机，或调整冷却塔喷淋密度）。（三）规范与政策要求需吃透《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》（GB____）、《绿色建筑评价标准》等，尤其是节能指标（如建筑能效比、可再生能源利用要求）。某长三角办公项目因未提前考虑光伏与空调系统的耦合设计，后期被迫调整机房布局，增加了改造成本。二、负荷计算：精准量化冷热需求负荷计算是系统选型的核心依据，需区分“设计负荷”（决定设备容量）与“运行负荷”（影响运行策略）。（一）计算内容与方法1.冷负荷：包括围护结构传热（外墙、屋顶、门窗）、人员散热散湿、设备散热（如机房、照明）、新风负荷。常用“冷负荷系数法”（适用于常规建筑）或“动态负荷模拟”（如DeST软件，适合复杂建筑）。例如，酒店客房的人员负荷需按“入住率波动”修正，避免设备长期满负荷运行。2.热负荷：北方地区需计算冬季采暖负荷，需考虑围护结构传热系数、冷风渗透（通过门窗缝隙的空气量）。注意：夏热冬冷地区的采暖负荷常被低估，需结合当地实际采暖时长与建筑保温水平。（二）工具与精度控制推荐使用鸿业负荷计算软件、天正暖通或国际通用的ManualJ（美标）。计算时需注意：围护结构参数需与建筑专业协同，避免用“经验值”代替实际保温层厚度；新风量需按《室内空气质量标准》（GB/T____）或项目特殊要求（如医院手术室新风量≥60m³/h·人）；设备散热需调研实际功率（如数据中心的服务器发热量需厂商提供精确值）。三、系统选型：匹配需求与场景的核心决策系统选型需在“初投资、运行成本、舒适度、维护难度”间找平衡，需结合建筑类型、气候区、节能要求综合判断。（一）空调系统类型1.氟系统（如VRV/多联机）：适合中小空间、业态多变的建筑（如写字楼、酒店），优点是控制灵活、无需机房，但能效随室外温度波动较大，高楼层或大跨度空间需注意冷媒管长度限制（一般≤150m）。2.水系统（如风冷/水冷机组+风机盘管/空调箱）：适合大空间、负荷稳定的建筑（如商场、医院），可结合冰蓄冷、地源热泵实现节能。某超高层写字楼采用“水冷螺杆机组+空气源热泵”复合系统，过渡季利用热泵制热，冬季切换为市政供暖，年运行费用降低15%。3.新风与排风系统：需与空调系统协同，如商业建筑采用“全热回收新风机组”，回收排风中的冷/热量，降低新风负荷；地下车库需按“6次/h换气次数”设计机械排风，结合CO浓度传感器实现变频控制。（二）通风与防排烟系统防排烟系统需严格遵循《建筑防烟排烟系统技术标准》（GB____），如楼梯间正压送风的余压值需控制在25-30Pa，前室为15-25Pa；厨房排烟需考虑油烟净化，风机选型需预留1.2倍的风量裕量，避免油烟倒灌。四、设备选型：性能与适配的双重考量设备选型需避免“大马拉小车”或“小马拉大车”，需结合负荷、系统形式、安装条件。（一）主机设备冷水机组：需计算COP（性能系数），水冷机组关注“额定制冷量下的输入功率”，风冷机组需考虑室外机安装空间（间距≥1.5m，避免热风短路）；热泵机组：需关注“制热工况下的IPLV（综合部分负荷性能系数）”，北方地区需选带“喷气增焓”技术的机组，确保低温制热能力；锅炉：燃气锅炉需考虑排烟温度（冷凝锅炉可回收烟气余热，效率≥95%），电锅炉适合峰谷电价差大的地区结合蓄热。（二）末端设备风机盘管：需按“风量、制冷量、噪音”选型，卧室用FP-34型（噪音≤35dB），办公区可选用FP-51型；组合式空调箱：大空间（如展厅）需选大风量、高静压机型，过滤段需预留“初效+中效+亚高效”三级过滤的空间；风口：散流器用于办公室（送风均匀），旋流风口用于大空间（射程远），百叶风口需考虑“防结露”（冬季采暖时需做保温）。（三）辅助设备水泵：需计算“流量、扬程”，扬程需包含管道阻力、设备阻力、地形高差，推荐采用“变频水泵”实现变流量调节；冷却塔：选型需考虑“冷却水量、湿球温度”，横流式冷却塔适合安装空间大的项目，逆流式效率更高但高度较大；自控系统：需实现“设备联动（如主机与水泵、冷却塔的启停逻辑）、温湿度自动控制、故障报警”，商业项目可结合BA系统实现远程监控。五、施工图设计：从方案到现场的桥梁施工图是设计意图的具象化，需兼顾“规范性、可施工性、经济性”。（一）图纸内容与深度1.系统流程图：展示主机、水泵、末端的连接关系，标注管径、水流方向、设备参数（如机组型号、水泵扬程）；2.平面图：标注风管/水管走向、设备定位（如空调机房、新风机组、风口位置），需与结构梁、给排水管、电气桥架“错层布置”，避免交叉冲突；3.剖面图与大样图：展示机房内设备布置（如冷水机组与水泵的间距≥1.2m）、风管穿越楼板的防水封堵、风口与吊顶的衔接方式；4.计算书与说明：包含负荷计算书、设备选型依据、施工注意事项（如管道保温厚度、防腐要求）。（二）常见问题与规避管道碰撞：采用BIM技术进行“多专业协同设计”，提前解决风管与消防管的空间冲突；噪音控制：风机、水泵等设备需做减震基础（如弹簧减震器），风管需做消声处理（如内衬吸音棉、安装消声器）；节能细节：水管采用“聚氨酯发泡保温”（厚度≥30mm），风管采用“离心玻璃棉保温”（厚度≥25mm），避免冷桥与热损失。六、施工配合与调试：确保设计落地的最后一公里设计并非“交图即结束”，需全程跟踪施工与调试，确保设计意图落地。（一）施工阶段技术支持图纸交底：向施工单位讲解设计意图，重点说明“特殊节点”（如地源热泵的钻井间距、冰蓄冷槽的防水要求）；现场变更：因现场条件变化（如结构梁高增加导致风管空间不足），需及时出具“设计变更单”，但需评估对系统性能的影响（如风管截面积减小会导致风速过高、噪音增大）。（二）系统调试与优化单机调试：检查水泵转向、风机转速、机组启停逻辑；联合调试：测试系统的“制冷量/制热量、温湿度控制精度、新风量”，某酒店项目调试时发现“客房风机盘管风速档位设置不合理”，导致客人投诉“噪音大或制冷慢”，后通过调整风机参数解决；运行优化：结合实际使用情况（如商场周末客流大，需提前1小时提高制冷量），优化自控程序，降低运行能耗。七、实战案例：某商业综合体暖通设计全流程（一）项目概况建筑类型：商业综合体（地下2层，地上5层，总建筑面积10万㎡），包含超市、影院、餐饮、零售；气候区：夏热冬冷地区（武汉），要求“绿色建筑二星”。（二）设计流程与决策1.前期调研：业态分析：超市（冷鲜区需0-5℃，干货区26℃）、影院（大空间、人员密集）、餐饮（油烟大、排风要求高）；建筑条件：中庭挑空15m，东西向玻璃幕墙面积大，需控制太阳辐射得热。2.负荷计算：采用DeST软件动态模拟，考虑“玻璃幕墙遮阳系数（0.3）、人员密度（超市0.8人/㎡，影院0.5人/㎡）、设备散热（餐饮厨房按100W/㎡）”；冷负荷峰值：8000kW，热负荷峰值：3000kW。3.系统选型：空调系统：“冰蓄冷+水冷离心机组”（夜间谷电蓄冷，白天释冷，降低运行成本），末端采用“组合式空调箱（大空间）+风机盘管（商铺）”；新风系统：全热回收新风机组（热回收效率≥65%），餐饮区单独设置新风与排风（排风经油烟净化后高空排放）；防排烟：中庭采用“机械排烟+自然补风”，楼梯间正压送风，车库机械排烟（与排风系统合用）。4.设备选型：主机：2台3000kW水冷离心机组（COP=6.5）+1台2000kW蓄冰机组（夜间制冰，白天融冰）；末端：超市采用“大风量空调箱（风量10万m³/h）+低温送风”，影院采用“旋流风口+座椅下送风”；水泵：冷冻水泵（流量1600m³/h，扬程32m），冷却水泵（流量1800m³/h，扬程28m），变频控制。5.施工图设计：机房布局：地下2层设制冷机房（面积800㎡），合理布置机组、水泵、冷却塔（横流式，冷却水量2000m³/h）；管道设计：冷冻水管采用DN600，保温厚度50mm，风管采用镀锌钢板（厚度1.2mm），大空间风管采用“分区分段”设计，避免风速过高；节点大样：玻璃幕墙内侧设“遮阳百叶+风机盘管”，解决太阳辐射得热问题；餐饮区风口设“防火阀+止回阀”，防止油烟倒灌。6.施工与调试：施工难点：中庭风管安装（采用“分段吊装+高空组对”），冰蓄冷槽防水（采用“SBS卷材+防水涂料”双层防护）；调试优化：通过“变流量控制”（根据负荷调整水泵频率），系统运行能效比提升至5.8，年节约电费约120万元。八、总结与建议暖通空调设计是“技术、经验、沟通”的综合体现，需注意：1.协同设计：与建筑、结构、给排水、电气专业深度配合，避免后期冲突