— 暖通空调

1. 建筑设备 —暖通空调 福州市建筑设计院：林其昌

2. 一、《民用建筑设计通则》与暖通空调 二、空调通风系统 三、消防防排烟系统 四、建筑节能和暖通空调 五、需建筑专业配合的几个问题 概要

3. 一、《民用建筑设计通则》与暖通空调

4. 一、《民用建筑设计通则》与暖通空调 1、暖通空调 现代人类有五分之四的时间在建筑物中渡过，人们渴望现代建筑提供的绝不仅是遮风挡雨的环境，应是一个温度宜人、空气清醒、光照柔和、宁静舒适的环境；生产和科研也对环境提出更为苛刻的条件，航天飞机仓需要营造地球气候，标准计量室要求恒温恒湿，IT业要求净化，医院手术室要求无菌。人类自身的发展和生产、科研对环境的要求导致了建筑环境控制技术的诞生和发展，逐渐形成一门独立学科采暖、通风与空气调节，即暖通空调专业。 采暖、通风与空气调节是控制建筑热湿环境和室内空气品质的技术，也含有对系统本身噪声的控制。采暖、通风和空气调节研究对象都是建筑环境控制技术，既有共同点，又有不同点，是建筑环境技术的三个分支，人们习惯把它们联系在一起，称为暖通空调（英文简称HVAC）。

5. 采暖 　　使室内获得热量并保持一定温度，以达到适宜的生活或工作条件的技术。人类为了抵御寒冷发明了火炉、火墙、火炕，产生了最早的采暖设备和系统。 两者差别 空调 　　对某一房间或空间的温度、湿度、洁净度、空气流动速度、噪声、压力等进行调节与控制，并提供足够量的新鲜空气。 一、《民用建筑设计通则》与暖通空调 对象范围不同； 控制参数不同； 调节手段不同； 精度不同； 新风量要求不同。

6. 一、《民用建筑设计通则》与暖通空调 • ２、暖通空调工程设计中主要涉及内容 • 采暖、空调、通风（民用、工业和人防通风）、防排烟、冷热源（工业锅炉房）、室内供燃气、废气治理等。 • ３、《民用建筑设计通则》与暖通空调 　　通则涉及暖通空调相关内容： • 总则中1.0.3.1 和1.0.3.2设计理念和原则要求：应保证可持续发展战略，正确处理人、建筑和环境的相互关系，保护生态环境，防止污染； • 6.14节的管道井、烟道、通风道的设置要求； • 7.2节的室内外环境的通风要求； • 8.2节的冷热源选择，空调通风设计标准，采暖、通风、空调系统、冷冻站、泵房、锅炉房、换热站设置等设计提出原则性要求。 核心：生态、环境、安全、经济、节能。

7. 二、空调通风系统

8. 二、空调通风系统 • １、集中采暖的气候条件 • 累年日平均温度稳定≤5℃的日数≥90天的地区，指严寒和寒冷地区。 （集中采暖约占全国陆地面积的70%。） • 累年日平均温度稳定≤5℃的日数为60～89天； （有长江以南的上海，江苏的南京、苏州、无锡，安徽的合肥、芜湖，河南的平顶山，武汉，以及贵州、云南、陕西、甘肃的个别地方。） • 累年日平均温度稳定≤5℃的日数不足60天，但累年日平均温度稳定≤8℃的日数≥75天的地区，其幼儿园、养老院、中小学校、医疗机构等建筑。（有浙江的宁波、金华、安徽的安庆、江西的南昌、湖北的宜昌、湖南的长沙、株州，四川的成都，贵州的遵义，云南的丽江，陕西的安康等地方。这两类约占全国陆地面积的15%。） 　　 • 国家对集中采暖区域的规定主要视目前的国家技术、经济政策出发，是与时俱进的，视要求、条件而定的。

9. 二、空调通风系统 我国气候和采暖空调需求： 分区指标： • 严寒地区：最冷月平均温度≤-10℃； • 寒冷地区：最冷月平均温度0～-10℃； • 夏热冬冷地区：最冷月平均温度0～10℃；最热月平均温度25～30 ℃； • 夏热冬暖地区：最冷月平均温度10 ℃；最热月平均温度25～29 ℃； • 温和地区：最冷月平均温度0～13℃；最热月平均温度18～25℃。 • 严 寒：采暖为主； • 寒 冷：采暖为主，也需空调； • 夏热冬冷：空调、采暖； • 夏热冬暖：空调为主。

10. 二、空调通风系统 供冷（热）设备：如空调冷、热水机组、锅炉、冷却塔； 空气末端设备：如冷却器、加热器、除湿器、加湿器、过滤器（分初效、中效、亚高效、高效）、吸附装置、消毒器； 输 送 设 备：如风机、水泵、诱导器、风管等； 辅 助 设 备：消声器、水箱、风口、阀门、仪表； 自动化控制装置等部分。 ２、系统的主要设备

11. 水冷活塞式冷水机组 水冷螺杆式冷水机组 水冷离心式冷水机组 风冷螺杆式冷水机组 风冷活塞式冷水机组 商用多联机组 溴化锂直燃式冷热水机组 二、空调通风系统

12. 二、空调通风系统 各种风机盘管（末端设备）

13. 二、空调通风系统 3、空调负荷 3.1　空调通风设计标准涉及 温度、湿度、洁净度、风速、压力梯度、噪声、气体浓度、新风量等。 3.2　空调负荷包括冬季热负荷和夏季冷负荷两类 负荷计算目的：确定空调系统风量、选择空调冷热源和末端设备、确定机 房和管道尺寸。 空调冷负荷计算应考虑下列各项得热： 1）通过围护结构传入的热量； 2）通过外窗进入的太阳辐射热量； 3）人体散热量； 4）照明散热量； 5）设备、器具、管道及其他内部热源的散热量； 6）食品或物料的散热量； 7）渗透空气带入的热量； 8）伴随各种散湿过程产生的潜热量。

14. 二、空调通风系统 3、空调负荷 注意： • 围护结构、外窗太阳辐射、人体散热、设备和照明散热应按非稳态传热计算，区别得热量和冷负荷； • 空调区冷负荷，应按各项逐时冷负荷的综合最大值确定； • 空调夏季冷负荷应为：各空调区逐时冷负荷的综合最大值，并应计入各项有关的附加冷负荷。

15. 房间编号：2002[第一层商场2] ，房间面积(㎡)：464，最大冷负荷时刻(h)：11:00 二、空调通风系统 某空调房间冷负荷计算结果

16. 特点比较 二、空调通风系统 4、空调风系统 4.1 按服务对象分 1、舒适性空调，以室内人员为对象，创造舒适环境为目的的空调。 2、工艺性空调，为生产工艺过程或运行创造必要环境条件的空调系 　　　　　　统，工作人员的舒适性要求予以兼顾。 • 舒适性空调：由于人的舒适感允许一定的范围，所以对室内环境的温湿度的波动范围相对宽松，常见的办公、商场等就是属于这类空调； • 工艺性空调：设计参数完全取决于工艺要求，参数基数、包括它波动范围都要求严格，如不同行业要求的恒温恒湿空调、生物试验室、净化空调等。 表１－舒适性空气调节室内计算参数

17. 二、空调通风系统 4、空调风系统 4.2 空调处理设备集中程度分 1）集中式系统 空气集中于空调机房内进行处理，通过输送系统分配出去。 特点：系统可实现空气的多种处理过程，满足不同的使用要求，管理方便，适用于工业建筑和各种民用建筑，但要求专用空调间、风管占用空间大。 2）半集中式系统 空气处理设备既分散于各个被调节和控制的房间内，又集中部分处理设备，如风机盘管加新风系统。宾馆、病房、办公楼等。 特点：空调间小，可灵活满足各房间的需要，室内空气处理手段有限，水系统复杂。适用于办公类小开间建筑。

18. 二、空调通风系统 上面两种系统均属集中冷热源的中央空调系统，由冷冻站和热源中心统一供冷或供热。 近十几年出现、并迅猛发展的变制冷剂流量空调系统，也称商用多联机系统，尚未严格分类，但可以认为属于半集中式空调系统。 3）分散式系统 　　空气处理设备全部分散于各个房间内，如家用空调器、电取暖器等。 特点：不占用机房，安装方便、速度快，但效率低、噪声、维修量大等。

19. 二、空调通风系统 4、空调风系统 4.3 冷却介质分 1）全空气系统 空调负荷全部由处理过空气承担，分为低速和高速系统。 民用建筑：风速≤10m/为低速，＞12m/为高速； 工业建筑：风速≤15m/为低速，＞15m/为高速。 2）全水系统 空调负荷全部由输送的冷热水承担，管道比全空气系统小的多，如风机盘管、幅射板系统，通风换气差。 3）空气－水系统 空调负荷同时由空气和水承担，兼有全空气和水系统的特色。

20. 二、空调通风系统 ５、空调通风气流组织和风口 5.2　常用送、回风（05年No79、07年No81) 5.1气流组织的意义 合理布置空调送风口、回风口、排风口，科学地进行气流组织，最大限度减少空调区域送风死角，避免冷风直吹人体，使人员处于舒适区域。 （1）侧面送风 （2）散流器送风 （3）孔板下送风 （4）条缝口下送风 （5）喷口、旋流风口送风 （6）回风口

21. 三、建筑的防排烟系统

22. 三、建筑的防排烟系统 1、防排烟概念 建筑防火排烟设计 排烟区 地下室、地下车库、走道、中庭、各功能房间。 防烟区 防烟楼梯间、楼梯间前室、消防电梯间前室或合用前室、封闭避难层；

23. 三、建筑的防排烟系统 2、高规和低规要求设置排烟场所的主要差异 2.1　房间： 高规：建筑面积超过100m2地上无窗或固定窗的房间；总建筑面积大于200m2或单间面积大于50m2地下室、半地下室应设机械排烟系统； 低规：建筑面积大于300m2地上房间；总建筑面积大于200m2或单间面积大于50m2地下室、半地下室（满足自然排烟条件可不设机械排烟系统）； 2.2　内走道： 高规：长度大于20米内走道或虽有直接自然通风，但长度超过60米的内走道外窗，应设机械排烟系统； 低规：长度大于20米内走道；其它建筑（公寓和通廊式居住居住）地上长度大于40m疏散走道（满足自然排烟条件可不设机械排烟系统）；自然排烟口距该防烟分区最远点的水平距离不应超过30米（建规9.2.4条，高规无此条）。

24. 三、建筑的防排烟系统 3、自然排烟 3.1　除建筑高度超过50m的一类公共建筑和建筑高度超过100的居住建筑外，靠外墙的防烟楼梯间及其前室、消防电梯间前室和合用前室，宜采用自然排烟方式。 3.2　采用自然排烟的开窗面积应符合下列规定 (属于强条高规8.2.2) ： 　 防烟楼梯间前室、消防电梯间前室可开启外窗面积不应小于2.00m2，合用前室不应小于3.00m2； 　 长度不超过60m的内走道可开启外窗总面积之和不应小于走道面积的2﹪； 　 需要排烟的房间开启外窗面积不应小于走道面积的2％； 　 净空高度小于12m的中庭可开启的天窗或高侧窗的面积不应小于该中庭地面积的5％。

25. 三、建筑的防排烟系统 3.3　防烟楼梯间前室或合用前室，利用敞开的阳台、凹廊或前室内有不同朝向的可开启外窗自然排烟时，该楼梯间可不设防烟设施。

26. 三、建筑的防排烟系统 4、机械排烟系统 4.1　走道的机械排烟系统宜竖向设置，房间的机械排烟系统宜按防烟分区设置； 4.2　排烟口应设在顶棚上或靠近顶棚的墙面上，且与附近安全出口沿走道方向相邻边缘之间的最小水平距离不应小于1.5m。高规8.4.4条强条（07年No92)。 4.3　防烟分区内的排烟口距最远点的水平距离不应超过30m。 4.4　排烟补风口与排烟口水平距离不宜小于10m，或垂直距离不宜小于3m，且进风口宜低于排烟口。 4.5　防排烟管道和风口风速控制： 采用金属风道时，不应大于20m/s； 采用内表面光滑的混凝土等非金属材料风道时，不应大于15m/s； 送风口的风速不宜大于7m/s； 排风口的风速不宜大于10m/s。

27. 三、建筑的防排烟系统

28. 三、建筑的防排烟系统 5、加压送风系统 5.1 下列部位应设置独立的机械加压送风防烟设施： 不具备自然排烟条件的防烟楼梯间、消防电梯间前室或合用前室； 采用自然排烟措施的防烟楼梯间，其不具备自然排烟条件的前室； 封闭避难层（间）。 5.2　剪刀楼梯间可合用一个风道，其风量应按二个楼梯间风量计算，送风口应分别设置。 5.3　机械加压送风的防烟楼梯间和合用前室，宜分别独立设置送风系统。特殊可共用。 5.4　楼梯间宜每隔二至三层设一个加压送风口，前室加压风口应每层设一个。 5.5　机械加压送风机应设置机房、应保证新风吸入、入口并不受火、烟威胁。

29. 四、建筑节能与暖通空调

30. 四、建筑节能与暖通空调 公建节能的核心：降低建筑围护的能耗，高空气品质下的空调系统节能。 1、暖通空调能耗现状 • 我国城乡即有建筑面积达420亿㎡ ，建筑能耗占全国能源消费总量的超过30%，成为仅次于美国的第二大能源消耗大国，而且能源的利用率低，目前我国每万美元GDP耗能12.74吨标煤，比世界平均水平高2.4倍；比美国高2.5倍；比日本高8.9倍。 • 2008年统计了福州、厦门部分大型公建、政府机关办公建筑以及部分居住建筑、中小型公建能耗，其中福州1628栋、建筑面积1041.56万㎡，厦门3663栋，建筑面积1089.06万㎡，建筑竣工时间为1980～2007年之间。 • 能耗统计包括建筑的电、燃气等各类能源消耗量，详下表1。

31. 四、建筑节能与暖通空调 表1 各类建筑的能源消耗情况表 　　大型公建单位面积能耗最大，是居住建筑的4.3倍、是政府办公建筑的2.15倍、是中小型公建的1.71倍。其次是政府办公建筑和中小型公共建筑，居住建筑能耗最小。大型公建和政府办公建筑，是既有建筑节能的重点。

32. 四、建筑节能与暖通空调 福州地区大型公共建筑商场、酒店、办公建能耗见图2。 由图可知，福州地区大型公建中，商场单位建筑面积能耗最高，平均209.9kWh/(㎡·a)；其次是酒店建筑，平均124.6kWh/(㎡·a)；最小为办公建筑，平均为89.6kWh/(㎡·a)。最大与最小值之比为3-6倍。由于商场建筑营业时间长，全年无节假日，客流量大，空调通风系统运行时间长，能耗高；酒店建筑空调系统虽全年运行，但受旅游季节和入住率影响，能耗低于商场建筑；办公建筑由于运行时间固定，过渡季自然通风，夏季才开空调，空调系统运行时间较短，能耗最小。

33. 四、建筑节能与暖通空调 • 　　建筑节能作为一项国策，合理配置和利用能源是建筑业每个技术工作者应承担的责任。 • 　　公建节能设计规范提出节能50%由建筑、暖通、电气专业分别实现： • 建筑外围护结构：从北方到南方承担25%～13%； • 暖通：空调采暖系统承担20%～16%； • 建筑照明：承担7% ～18%；

34. 四、建筑节能与暖通空调 2、空调房间建筑布置注意点 2.1　优化的外围护结构，围护结构的传热系数，工艺性空调≯下表中规定的数值，舒适性空调应符合国家现行有关节能设计标准的规定。下表6.1.5 2.2　满足使用要求的条件下，应减少空调区的面积和散热、散湿设备；局部空调能满足要求的，不采用全室性空气调节；高大空间的宜采用分层式空调。 2.3　空调区宜集中布置，设计参数和使用要求相近的空调区宜相邻布置。

35. 四、建筑节能与暖通空调 2、空调房间建筑布置注意点 2.4　工艺性空调区，当室温允许波动范围≤±0.5℃时，其围护结构的热惰性指标≮下表中的规定。

36. 四、建筑节能与暖通空调 2、空调房间建筑布置注意点 2.5　工艺性空气调节区的外墙、外墙朝向及所在层次，应符合下表的要求。

37. 四、建筑节能与暖通空调 2、空调房间建筑布置注意点 2.6　空调建筑外墙面积不宜过大。不同窗墙比的外窗，其传热系数、遮阳系数应符合国家相关节能设计标准的规定；室温允许波动范围≥±1.0℃的空调区，部分窗扇应能开启。 2.7　工艺性空气调节区，当室温允许波动范围＞±1.0℃时，外墙宜北向；±1.0℃时，不应有东、西向外窗；±0.5℃时，不宜有外墙，如有外墙时，应北向。 2.8 工艺性空调区的门和门斗，应符合下表的要求。舒适性空调区开启频繁的外门，宜设门斗、旋转门或弹簧门等，必要时可设空气幕。

38. 四、建筑节能与暖通空调 3、合理应用保温、外遮阳、自然通风措施 中国的地域广阔，自然环境各不相同，保温问题应因地制宜。东北冬天室内外温差40多度。上海冬天只有15度，福州只有10度，再往华南就更小了。温差越大越需要保温，保温层作用越大，反之不需要太多保温，甚至不需要保温。应根据室内外温差状况科学确定应该怎么做保温，建筑节能绝不是简单把保温加大就可以，说节省50％，就是把保温加大50％，东北适合的保温，在其他地区应综合分析。 太阳西晒，外墙温度可以到50度，屋顶到80度，加保温层可以节能。有的地方通过遮阳和有效通风散热把太阳的热量消除会更加有效。太阳底下你是穿羽绒服还是打伞？打个伞、穿个体恤衫就凉快了。建筑也考虑同样的模式，尤其是室外温度在18到25度这样舒适区间的时候。福州的部分过渡季室内比室外还热，原因就是热量散不出去。保温既可隔热、也可阻碍散热。要科学辩证看待这两个方面，正确的决定建筑物的结构，不是片面追求保温，尤其在南方地区。 南方地区外墙保温不是建筑节能重点，外遮阳和自然通风十分重要。

39. 四、建筑节能与暖通空调 4、暖通空调节能主要途径： 设备节能、系统节能、运行节能 4.1　设备节能主要标准： 国家三个能效比标准： 冷水(热泵)机组额定工况能效比及综合部分负荷能效值

40. 四、建筑节能与暖通空调 4、暖通空调节能主要途径 4.1　设备节能主要标准 单元式空气调节机(制冷能效比) 《房间空气调节器能效限定值及能源效率等级》国家标准。空调器能源效率标识为1到5级，1级能效值为3.4，是最节能的产品，以下各级能效值依次递减0.2，到5级能效值为2.6，1级最节能，5级能效最低，低于5级的产品不允许上市销售。我国现有的空调能效等级制度分为5个等级，1级最节能，之前的市场上所有品牌的空调都是以4、5级为主，被强制淘汰，这就相当于大大提高了空调的市场准入门槛。以1级能效空调为例，按其寿命8年，一年使用空调6个月、每天6个小时计算，按现电价，一台1级能效空调，比一台5级能效空调省电费近2000元，由此可以看出节能空调的优势所在。

41. 四、建筑节能与暖通空调 4、暖通空调节能主要途径 4.2　水源热泵系统 　　以土壤（岩体）、地下水或地表水为低温热源，由水源热泵机组、能量交换系统、建筑物内系统组成的系统。包括地水源、土壤地埋管、江水（湖水）热泵系统。 应确保同量、同质、同层回灌，确保回灌水不得对地下水资源造成污染。 江水源热泵 土壤地埋管热泵 地下水源热泵

42. 传统冷却塔系统 冷却水 通过冷却塔将热量排放到空气中 冷凝器 空气 冷媒 压缩机 膨胀阀 冷却塔 蒸发器

43. 在电力充足，供电政策和电价优惠的地区； • 以供冷为主，采暖负荷较小的建筑；无集中供热与气源，用煤、油受到环保或消防严格限制的建筑； • 夜间可利用低谷电价进行蓄热的建筑, 蓄热式电锅炉不应在用电高峰时段启用； • 利用可再生能源发电地区的建筑； 四、建筑节能与暖通空调 4、暖通空调节能主要途径 4.3　电力直接供热 《公共建筑节能设计标准》规定： 除符合下列情况之一外，不得采用电热锅炉、电热水器作为采暖和空调的热源：

44. 五、需建筑专业配合的几个问题

45. 五、需建筑专业配合的几个问题 1、空调冷冻站、空调间（新风机房）位置和大小 1.1　大型民用建筑暖通优先考虑中央空调，需要安排空调冷冻站和空调间（新风机房）位置 • 冷冻站设置在地下室或屋顶，靠近空调区域中心、邻近管道井； • 冷冻站柱距要求6～8m以上，梁底净高不宜低于4m，氨机组不应大于4.8m，溴化锂机组顶部距屋顶或楼板不小于1.2m。 • 平面分布、面积、间距应符合工艺流程，方便安装、操作、检修； • 应考虑冷冻机进出通道； • 应考虑冷冻泵、冷却泵、控制柜等设备和值班间空间，冷水机、泵旁侧留排水沟。

46. 五、需建筑专业配合的几个常见问题 1、空调冷冻站、空调间（新风机房）位置和大小 1.2　水冷式空调机组：需配冷却塔，冷却塔须布置在室外； 风冷式空调机组：无需冷冻站和冷却塔，必须布置在室外，需要冷冻泵房； 风冷机组和冷却塔四周应开敞、通风良好、远离污染气体，应考虑设备荷载； 考虑飘水、噪声对环境的影响。 1.3　商用多联机空调系统：风冷空调外机分布于屋面或各层室外平面，注意噪声、震动对周围的影响，空调室内、外机高差应小于50米。

47. 五、需建筑专业配合的几个常见问题 1、空调冷冻站、空调间（新风机房）位置和大小 1.4　冷冻站、空调间（新风机房）以及通风机房面积随建筑功能、空调方式、设备类型等因素而定。全空调建筑一般按总建筑面积的5～8％考虑，风道、管道井按占总建筑面积的1.5～2.5％考虑。 1.5　空调间（新风机房）分布于各层，其数量和建筑防火分区、平面功能、空调面积有关。商场、餐厅、多功能厅等大空间用房，通常每400～500 ㎡留一40㎡空调间； 　　 客房、写字楼每层留一20㎡新风机房； 　　 空调间应靠近负荷中心，避免与有防振、消声要求的房间相邻，应考虑设备出入和维护尺寸，门和窗应外开，应靠外墙布置、尤其新风机房应有一面外墙，保证空调新风吸入。

48. 五、需建筑专业配合的几个常见问题 2、管道井 2.1 空调水管井 　　 中央空调需设置通向各层水管竖井，一般设置在主楼的中心、紧邻各层空 调区域，或设置在上下对应的空调间内，竖井大小与空调水管数量、管径有关，还应满足安装维修需要，通常井深大于600mm。 2.2 公建厨房排风竖井 　　 厨房灶台排气应经专用设备处理、高空达标排放，排气竖井大小与灶台规格、锅灶数量相关，面积视灶台长度而定，通常0.13～15m2/m。 2.3 公用卫生间排风 　　 可各层独立外墙水平排放，也可设专用排风管或竖井垂直集中屋面排放。

49. 五、需建筑专业配合的几个常见问题 2、管道井 2.4 防烟楼梯间、前室和消防电梯间前室（合用）加压竖井： • 通常竖井断面净面积： • 20层以内防烟楼梯间约0.7～0.8m2，消防电梯间前室（合用）约0.65～0.75m2； • 20～32层以内防烟楼梯间约1.0～1.1m2，消防电梯间前室（合用）约0.9～1.0m2； • 32层以上建筑加压竖井要求垂直上下分段设置。 • 加压竖井进深通常大于600毫米，竖井设置加压风口一侧宽度大于600毫米。

50. 五、需建筑专业配合的几个常见问题 2、管道井 2.5 排烟竖井断面净面积通常大于0.35～0.45m2，设置排烟口一侧井宽度大于600。竖井应布置在距消防疏散通道1.5m以外。 注意： 消防通风竖井与建筑、结构专业沟通配合不够，梁应与管井内壁持平，梁应偏向墙壁外侧，以保证竖井有效断面积；由于梁的不当方向偏位，引起有限竖井面积巨大负偏差，违反了相关消防设计规范要求。