第 6 章空调工程设计

第6章 空调工程设计

主要内容 6.1 空调工程设计前的准备 6.1.1 了解设计对象情况并收集相关资料 6.1.2 熟悉有关规范和技术标准 6.1.3 准备专业设计资料 6.2 空调工程设计阶段与内容 6.2.1 方案设计 6.2.2 初步设计 6.2.3 施工图设计

学习目标 • 了解空调工程设计的设计步骤、空调工程设计阶段和内容，以及有关设计文件的组成。 • 掌握有关规范和技术标准的基本内容，收集设计对象情况和相关资料的要求。 • 重点掌握方案设计的主要内容，初步设计和施工图设计的程序及内容。

设计的质量决定着空调工程的投资大小、空调系统的性能好坏和能耗高低。设计的质量决定着空调工程的投资大小、空调系统的性能好坏和能耗高低。为了使空调工程设计能与社会、经济发展水平相适应，达到经济效益、社会效益和环境效益相统一的目标，在设计时应做到既要设计合理，又要经济适用；既要把握设计标准，又要满足建设方要求；既要积极采用先进技术、先进设备和新型材料，又要注意节能和环保。各阶段设计文件要完整，内容和深度要符合国家建设部颁布的《建筑工程设计文件编制深度规定》（2003年版）的要求，文字说明和图样准确、规范、清晰，无错、漏等。

6.1 空调工程设计前的准备 • 主要内容 • 了解设计任务书对空调的要求 • 收集相关资料 • 熟悉有关规范和技术标准 • 准备好必要的设计资料 • 作用 • 确定设计方案 • 保证设计质量 • 加快设计速度 • 使设计具有一定先进性

6.1.1 了解设计对象情况并收集相关资料 • 在设计前，应进行充分地调查研究，把与设计有关的基本情况了解清楚，并收集必要的相关设计基础资料。 1)弄清建筑物的性质、规模和功能划分，了解建设方对空调的具体要求，掌握当地水、电、汽、燃料等能源的供应情况(包括价格)。 • 作用与目的 • 恰当选择空调方案 • 进行空调分区和系统划分 • 确定空调设备类型和冷热源类型

6.1.1 了解设计对象情况并收集相关资料 2)弄清建筑物在总图中的位置、四邻建筑物及其周围管线敷设情况。 • 作用与目的 • 计算负荷时考虑风力、日照等因素 • 决定冷却塔安装位置和管道外网设置方式 3)明确建筑物所在地室外空气计算参数和建筑物中各类不同使用功能的空调房间的室内空气设计参数要求。 • 作用与目的空调负荷计算、管路系统设计计算和设备选择的依据。

6.1.1 了解设计对象情况并收集相关资料 4)注意建筑物层数、层高及建筑物的总高度，看其是否属于高层建筑。按现行的规范规定十层及十层以上的住宅、建筑高度超过24m的其他民用建筑，应遵守高层民用建筑设计防火规范的有关规定。 5)弄清各类功能房间、走廊、厅堂的空调面积；各朝向的外墙或玻璃幕墙及屋面的尺寸和面积，构造做法和热工性能；外窗的大小和层数，外窗框与玻璃的种类和热工性能。 • 作用与目的为计算通过围护结构的传热量做准备

6.1.1 了解设计对象情况并收集相关资料 6)弄清各空调房间的使用时间、人员数量和活动情况，以及室内装置、设备、器具等散热量和使用情况。 • 作用与目的作为计算负荷及划分空调子系统的依据 7)了解建筑结构形式、梁的位置和高度、柱的布置和尺寸、吊顶高度、各层空间的实际尺寸以及剪力墙的位置。 • 作用与目的为设备和管道的布置做准备

6.1.1 了解设计对象情况并收集相关资料 8)明确建筑防火分区的划分、防烟分区的划分、防火墙的位置，以及火灾疏散路线。 • 作用与目的便于划分空调子系统及决定防火阀的设置位置 9)了解可能提供做冷热源机房和空调机房的位置，冷却塔可能放置的位置和设备层的安排，热力点位置等。 • 作用与目的以便充分、合理地利用。

6.1.1 了解设计对象情况并收集相关资料 10)了解建筑物是自用还是出租，室内装修是一次完成还是不确定。 • 作用与目的考虑采用合适的空调系统和划分相适应的子系统。 11)了解其他专业如建筑电气、给水排水、消防、室内设计等的设计方案及其要求。 • 作用与目的便于与其协调，减少今后产生的矛盾。

6.1.1 了解设计对象情况并收集相关资料 12)对建筑物周围环境还应了解 ①周围是开敞的还是被楼群包围的(被楼群包围时计算负荷要考虑阴影区)，周围环境的背景噪声水平如何。 ②有无会反射太阳辐射热给本建筑物，增加太阳辐射热量的水面、沙地、停车场及较低的建筑物屋顶。 ③有无可能会对设置新风口有影响的工厂、锅炉房、厨房等。

6.1.2 熟悉有关规范和技术标准 • 国家和政府部门颁布的规范和技术标准是设计工作必须遵循的准则，其规定的原则、技术数据及要求是设计的重要依据，也是评价设计文件的主要标准。 • 规范和技术标准所提供的结论和数据，既是实践经验和科研成果的高度概括与浓缩，同时也集中反映了国家和政府部门在经济、能源、安全、环保等方面的现行政策，具有权威性和约束性。

6.1.2 熟悉有关规范和技术标准 • 规范和技术标准的条文在执行过程中，一般有两种情况 ①必须严格执行的条文，又称为强制性条文，如对人民生命财产安全有重要影响的条文，应该坚决执行。若遇到特殊原因，在条文执行过程中确实存在困难或严重不合理而不能执行时，应该提出新的、技术可靠的措施，而且应该通过上级主管职能部门审批同意后方可采用。 ②原则上应该执行的条文，如一般的技术数据、布置形式等。若遇到特殊情况不能按规范和标准规定执行时，应在把握规范和标准规定有关条文的精神实质基础上，提出解决方案，报技术会议研究，上级主管职能部门审定。

6.1.2 熟悉有关规范和技术标准 • 在规范和技术标准中，除了国家颁布的(用GB、GBJ、GB/T表示的编号)外，由于存在行业特点，国内还有许多专业性的行业规范和标准，以及一些地方性的法规，设计中也应参考执行。即便是在不能套用的特殊情况下，也应尽量与之接近。 GB ——“国家标准”的汉语拼音缩写 GBJ ——“国家建议标准”的汉语拼音缩写 GB/T——“国家推荐标准”的汉语拼音缩写

空调工程设计常用的部分规范和技术标准 1.专业类 1)采暖通风与空气调节设计规范(GB 50019— 2003) 2)采暖通风与空气调节制图标准(GB/T 501l4—2001) 3)民用建筑热工设计规范(GB 50176—1993) 4)旅游旅馆建筑热工与空气调节节能设计标准 (GB 50189—1993) 5)公共建筑节能设计标准(GB 50189—2005) 6)工业设备及管道绝热工程设计规范(GB 50264—1997) 7)工业企业设计卫生标准(GBZ 1—2002)

8)工业循环冷却水处理设计规范(GB 50050— 1995) 9)锅炉房设计规范(GB 50041—1992) 10)工业锅炉水质(GB l576—2001) 2.防火类 1)建筑设计防火规范(GBJ l6—1987)(2001年版) 2)高层民用建筑设计防火规范(GB 50045— 1995)(2001年版) 3.环保类 1)民用建筑隔声设计规范(GBJ 118—1988) 2)工业企业噪声控制设计规范(GBJ 87—1985) 3)城市区域环境噪声标准(GB 3096—1993)

4.工程质量、施工及验收类 1)通风与空调工程施工质量验收规范(GB 50243—2002) 2)制冷设备、空气分离设备安装工程施工及验收规范(GB 50274—1998) 3)压缩机、风机、泵安装工程施工及验收规范(GB 50275—1998) • 由于国家和政府部门还制订有各种类型建筑的专门建筑设计规范，如《办公建筑设计规范》(JGJ 67—1989)、《商店建筑设计规范》(JGJ 48—1988)等，因此在进行设计前还应了解相关建筑设计规范中对空调设计方面的规定和要求。

6.1.3 准备专业设计资料 • 除了有关规范和技术标准外，在进行空调工程设计时还要用到以下专业设计资料，也应事先准备好。 1)专业设计手册、技术措施、参考书籍(可参见本书所附《参考文献》)。 2)专业标准图——暖通空调标准图T1－T9。 3)冷热源设备、空调设备、辅助设备、有关装置等的产品选型资料，包括生产厂家、品种规格、产品质量、市场使用情况及价格等。 4)若干相同或类似工程的设计资料(如图纸)、有关文字资料(如工程设计总结、技术报告、论文等)。

6.2 空调工程设计程序与内容 • 一个有空调要求的建筑工程设计，一般是由以建筑专业为主体，结构、给水排水、建筑电气、暖通空调等专业人员共同参与的综合性设计，而且是一个不断由粗到细，由整体到部分，逐步深入和完善的过程。 • 建筑工程的设计过程通常分为方案设计、初步设计和施工图设计三个设计阶段。 • 大型和重要的民用建筑工程设计，在初步设计之前，一般要进行方案设计并优选。 • 小型和技术要求简单的建筑工程设计，一般可在方案设计审批后直接进入施工图设计阶段。

6.2 空调工程设计程序与内容 • 建设部颁布的《建筑工程设计文件编制深度规定》(2003年版)对方案设计、初步设计和施工图设计三个设计阶段的设计文件编制深度(或称设计深度)要求是不同的，其设计文件内容的要求也不相同。 • 当设计合同对设计文件编制深度另有要求时，设计文件编制深度应同时满足《建筑工程设计文件编制深度规定》和设计合同的要求。

6.2.1 方案设计 • 方案设计阶段主要是建筑设计方案优选，空调专业只进行配合设计。 • 方案设计文件的编制深度一般应满足编制初步设计文件和控制概算的需要。 • 对于投标方案，设计文件的编制深度应满足标书的要求。

6.2.1 方案设计 • 方案设计阶段空调专业设计的主要内容 (1)选择空调系统 • 根据建筑物的性质、规模、结构特点、内部功能划分、空调负荷特性、设计参数要求、同期使用情况、设备管道的布置安装和调节控制的难易等因素综合考虑，经过技术经济比较后确定空调系统形式。 • 在满足使用要求的前提下，尽量做到一次投资省、系统运行经济而且能耗少。

6.2.1 方案设计 (2)确定冷热源机房位置 • 根据选定的空调系统形式，确定匹配的冷热源方案，粗略估算冷热负荷和冷热源设备数量，计算冷热源设备及其辅助设备布置所需要的机房面积，冷却塔布置所需面积；配合建筑专业确定冷热源机房和冷却塔的位置。 (3)确定管道井位置 • 委托建筑专业在合适位置设置管道井(包括冷热水井、冷却水井、凝结水井、新风井等)，并确定管道井大小。 (4)估算空调专业总用电量和总用水量，并提供给相关专业。

6.2.1 方案设计 • 涉及空调专业要完成的方案设计文件，只有工程设计说明书中的空调设计说明，其主要内容为 1)空调设计方案要点。 2)室内设计参数及设计标准。 3)冷热负荷的估算数据。 4)冷热源的选择及其参数。 5)空调系统的形式及控制方式。 6)新技术采用情况，节能环保措施和需要说明的其他问题。

6.2.2 初步设计 • 初步设计阶段应将本专业内容的设计方案或重大技术问题的解决方案，进行综合技术经济分析，论证技术上的先进性、适应性和经济上的合理性。并将其主要内容写进初步设计说明书中。 • 初步设计文件的编制深度应满足下列要求 1)能据以确定工程造价。 2)能据以编制施工招标文件。 3)能据以进行主要设备订货。 4)能据以编制施工图设计文件。 5)能据以进行施工准备。

6.2.2.1 初步设计程序 1.准备工作 • 根据建筑专业提供的建筑各层平面布置图、剖面图、立面图和文字资料以及其他专业提出的设计任务资料，详细了解房间使用功能、使用特点和对空调专业设计所提出的要求。 2.冷热负荷及送风量估算 • 以空调房间为单元，确定空气设计参数，估算各个房间的空调冷热负荷及送风量。 3.空调系统设计 • 系统形式不同的，设计程序也不相同。

6.2.2.1 初步设计程序 (1)全空气系统设计 1)确定全空气系统形式。如一次回风或二次回风、定风量或变风量、常规或低温送风等。 2)根据房间的功能和使用空调的时间、性质及特点划分子系统，确定各子系统的作用区域、空调机房的位置和主要管道的走向。 3)初选空气处理设备。根据系统特点、使用要求及安装条件确定空气处理设备类型。根据热湿负荷大小及系统的组成，初步选择空气处理设备的型号、规格。

6.2.2.1 初步设计程序 (2)风机盘管加新风系统设计 1)根据建筑总高度和设备的承压能力确定水系统是否需要进行竖向分区。 2)确定水系统形式，如两管制或四管制、同程式或异程式、变流量或定流量、一次泵或二次泵等。确定膨胀水箱和冷水泵的设置位置。 3)根据房间的功能，使用的空调时间、性质及特点，划分子系统，确定各子系统的作用区域和主要管道的走向。 4)确定供、回水温度。

6.2.2.1 初步设计程序 5)按标准或要求确定各空调房间新风量、新风处理终状态参数。 6)划分新风子系统，确定各子系统的作用区域、新风处理设备的位置和主要管道走向。 7)新风系统风量、阻力估算，初步选择新风处理设备。

6.2.2.1 初步设计程序 4.冷源系统设计 1)估算出建筑最大小时冷负荷，初步选择冷源设备类型、数量及型号、规格。 2)估算冷水量、水系统阻力、运行特点，初步选择冷水泵的数量、型号和规格。 3)估算冷却水量、冷却水系统阻力、运行特点，初步选择冷却水泵的数量、型号和规格。 4)根据冷却水量、冷却水系统阻力、冷却塔进出水温差、环境噪声要求，初步选择冷却塔的类型、数量及型号、规格。

6.2.2.1 初步设计程序 5.热源系统设计 1)估算出建筑最大小时热负荷(考虑同期使用系数和安全系数)，考虑到负荷特点及调节性能，经过技术经济比较，初步选择热源设备(蒸汽锅炉、无压热水锅炉、真空热水锅炉等)的类型、数量及型号、规格。 2)初步选择附属设备。

6.2.2.1 初步设计程序 6.绘制图样 1)系统流程图。 2)主要楼层系统平面图。 3)空调机房平面图。 4)冷热源机房平面图。 7.编制主要设备表 8.编制初步设计说明书

6.2.2.1 初步设计程序 9.向有关专业提出配合设计要求，并提供相应资料 (1)建筑专业 • 冷热源机房和空调机房等设备用房的位置、面积和层高(尺寸) • 冷却塔及放置在室外的空调有关设备安装位置和占用面积(尺寸) • 水管井、竖向风道井位置和面积(尺寸) • 有关场所要求的、设置管道或空调设备的空间高度 • 新风口、回风口和排风口的位置和面积(尺寸) • 冷热源设备的安装入口位置及尺寸 • 设备振动和噪声的有关资料

6.2.2.1 初步设计程序 (2)结构专业 • 剪力墙、楼板、梁上留洞的大致位置及尺寸(一般为长边超过1m的矩形洞或直径超过1m的圆形洞) • 各机房内的设备质量或机房平均面积荷载(空调机房大约为500－800㎏/㎡) • 需要吊装的大口径管道质量 • 冷却塔及放置在室外的空调有关设备质量 • 设备基础要求(包括基础位置、外形尺寸、预埋件位置、设备质量) • 为装运大型设备需预留的“哑巴口”

6.2.2.1 初步设计程序 (3)建筑电气专业 • 本专业总用电量及各种用电设备的位置、数量、电动机型号、容量、电压 • 设备和系统的控制要求、监测与调节方式 (4)给水排水专业 • 本专业总用水量及各种用水设备的位置、数量、用水量、水温及供水压力 • 有排水(包括泄水)的设备位置、排水量及水温

6.2.2.2 初步设计文件与内容 • 涉及空调专业要完成的初步设计文件主要有设计说明书，除小型和技术要求简单的工程外，还应有主要设备表、设计图样和计算书。 1.设计说明书 (1)设计依据 1)摘录设计总说明所列批准文件和依据性资料中与本专业设计有关的内容、建设方要求等。 2)本工程采用的主要法规和标准。 3)其他专业提供的本工程设计资料，包括建筑设计确定的房间使用功能或生产工艺对空调的要求，建筑物围护结构的热工性能等。

(2)设计范围 • 根据设计任务书和有关设计资料，说明本专业设计的内容及与有关专业的设计分工。 (3)设计说明 1)室外空气计算参数。 2)按法规、标准或建设方要求确定的室内空气设计参数，用表格形式列出。表12－1 室内空气设计参数

3)空调冷热负荷。 4)空调系统形式及各子系统作用区域划分。如全空气系统的空气处理或净化方式，气流组织及控制方法；空气－水系统的水系统形式、划分，压力分布及承压情况，新风系统形式、新风量及处理方式等。 5)冷热源方案，冷热介质和冷却水参数，水处理方式。 6)主要设备的选择。 7)设备消声与隔振措施。 8)监测与自动控制方案。 9)管道材料及绝热材料的选择。 10)节能与环保措施。 11)空调系统防火(防烟)技术措施。

2.主要设备表 • 列出主要设备的名称、型号、规格、数量等(参见表12－2)。该表也可附在设计说明书中，或附在设计图样中。表12－2 主要设备表

3.设计图样 • 空调初步设计图样一般包括图例、系统流程图、系统主要平面图、机房平面图。 • 除较复杂的机房外，各种管道可用单线绘制。 (1)系统流程图 • 表示空调系统的风、冷冻水、冷却水等系统的流程及控制方式。 (2)系统平面图 • 绘出末端装置(或送回风口)位置、管道走向，标注系统编号、主要管道的尺寸和标高。 (3)空调和冷热源机房平面图 • 绘出设备摆放位置、管道走向，标注设备编号、主要管道的尺寸和标高。

6.2.2.2 初步设计文件与内容 4.计算书(不对外，供内部使用) • 对冷热负荷、风量、冷热水量、冷却水量、主要风管或水管尺寸及主要设备的选择等，做初步计算或按经验指标估算确定。 • 主要计算数据和计算结果列入设计说明书的相关部分。

6.2.3 施工图设计 • 施工图设计应根据已批准的初步设计进行编制。 • 除非初步设计存在重大的原则性问题或建设方的使用要求有变化等重大原因，否则在进行施工图设计时不宜对初步设计所确定的基本方案及原则进行大的修改。 • 施工图设计毕竟是与初步设计不同的设计阶段，在这一设计阶段中，对初步设计作一些变更是完全正常的，应是对初步设计的补充和完善。 • 施工图设计内容以图样为主。

6.2.3 施工图设计 • 设计文件的编制深度应满足下列要求 1)能据以编制施工图预算。 2)能据以采购设备、材料。 3)能据以安排非标准设备或装置的制作。 4)能据以进行施工。 5)能据以进行工程验收。 • 由于工程施工是以施工图样为依据，因此对施工图样的基本要求是消除错、漏、碰、缺，表达完整、准确、清晰、无误，以保证施工方能够正确地理解图样所表达的内容并能按图施工。

6.2.3.1 施工图设计程序 1)根据初步设计审批意见，建筑专业提供的平、剖面图和文字资料以及其他专业提出的设计要求，对初步设计计算和设备选择进行详细计算，如设计条件改变，则根据变更条件，修正设计方案和设备选择。 2)绘制平面图、剖面图、系统图和详图。 3)编制除图样外的其他设计文件。 4)向有关专业提出设计要求 ①建筑专业核实机房尺寸，管道井、竖向风道井位置及尺寸，有关场所要求的、设置管道或空调设备的空间高度，以及新风口和排风口的位置和尺寸。

②结构专业核实剪力墙、楼板及穿梁的较 大的洞口位置及尺寸，机房地面及顶层的荷载，设备基础的外形尺寸、预埋件位置等。 ③建筑电气专业核实各种用电设备的位置、数量、容量和电压。 ④给水排水专业核实各种用水设备的位置、数量、用水量、供水压力，有设备排水的位置和排水量。 5)图样审核(定)与修改。 6)图样会审与会签。参加设计的有关专业会审图样，会审内容一般是互相委托的设计要求是否完成，各专业设计内容是否协调，如管道有无相互碰撞等，然后进行会签。 7)出图与归档。

6.2.3.2 施工图设计文件与内容 • 在施工图设计阶段，空调专业要完成的施工图设计文件主要有图样目录、设计与施工说明、主要设备表、设计图样、计算书。 1.图样目录 • 先列新绘图样，后列选用的标准图或重复利用图。 2.设计说明和施工说明

6.2.3.2 施工图设计文件与内容 (1)设计说明 • 施工图设计说明是对施工图设计的总体描述和设计解释，以便建设方和施工方有一个整体概念。 • 主要内容应包括设计概况；空调室内外设计参数；空调冷热负荷；冷热量指标；空调系统形式和划分(分区)；冷热源的形式、冷热媒参数、设备配置及参数；设备和构件的选型；自动控制方案及系统组成；绝热、消声和隔振措施；节能措施等。 • 必要时，需说明空调系统的使用操作要点，如空调系统在季节变化时的转换方式等。

6.2.3.2 施工图设计文件与内容 (2)施工说明 • 施工要求的总则是国家标准《通风与空调工程施工质量验收规范》(GB50243—2002)，此部分说明仅是设计者就一些施工中需特别注意的事项及特殊要求向施工方做出的说明，其内容大致包括 1)使用的材料和附件 2)设备就位顺序及安装方式 3)管道的安装要求 4)绝热层施工要求 5)管道系统的工作压力和试压要求 6)设备调试与系统试运行要求

6.2.3.2 施工图设计文件与内容 3.设备表 • 参见表12－2。在施工图阶段，型号、规格栏应详细列出设备的主要技术数据，如 (1)冷水机组 • 制冷量及其工作条件、使用冷媒种类、机组耗电量限制、机组外形尺寸限制、蒸发器及冷凝器水阻力限制、水侧工作压力要求、使用电源规格等。 (2)水泵 • 形式、流量及扬程、电机功率、电机转速、设计点效率、工作压力、电源规格等。

第 6 章 空调工程设计