空調(diào)工程案例分析與習(xí)題講解引言空調(diào)工程作為建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程領(lǐng)域的核心組成部分，其設(shè)計(jì)的合理性、施工的規(guī)范性以及運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性直接關(guān)系到建筑的使用功能、能源消耗及室內(nèi)環(huán)境品質(zhì)。理論學(xué)習(xí)為我們奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，但將理論應(yīng)用于實(shí)踐，并從中提煉經(jīng)驗(yàn)、發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，是提升工程素養(yǎng)的關(guān)鍵。本文旨在通過對實(shí)際工程案例的深入剖析，并結(jié)合典型習(xí)題的講解，幫助讀者深化對空調(diào)工程原理與技術(shù)的理解，培養(yǎng)分析和解決實(shí)際工程問題的能力。一、空調(diào)工程案例分析（一）案例背景：某商業(yè)綜合體空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與調(diào)試某商業(yè)綜合體項(xiàng)目，總建筑面積約數(shù)萬平方米，包含購物中心、餐飲區(qū)、辦公塔樓及地下停車場等多種功能區(qū)域。業(yè)主對室內(nèi)環(huán)境要求較高，同時強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能性和運(yùn)行可靠性。（二）設(shè)計(jì)階段關(guān)鍵問題與解決方案1.負(fù)荷計(jì)算與分析*問題點(diǎn)：餐飲區(qū)油煙、設(shè)備散熱量大，人員密度波動顯著；辦公區(qū)則對溫濕度控制精度要求較高。傳統(tǒng)估算方法難以準(zhǔn)確反映各區(qū)域的真實(shí)負(fù)荷特性。*解決方案：采用動態(tài)負(fù)荷模擬軟件，針對不同功能區(qū)域分別建立模型。對于餐飲區(qū)，重點(diǎn)考慮烹飪設(shè)備的逐時散熱和排風(fēng)量對空調(diào)負(fù)荷的影響，并預(yù)留一定的負(fù)荷余量；辦公區(qū)則根據(jù)人員作息、設(shè)備使用情況進(jìn)行精細(xì)化模擬。通過模擬，不僅獲得了更準(zhǔn)確的設(shè)計(jì)負(fù)荷，也為后續(xù)設(shè)備選型和運(yùn)行策略優(yōu)化提供了數(shù)據(jù)支持。2.空調(diào)系統(tǒng)方案比選*問題點(diǎn)：項(xiàng)目功能復(fù)雜，不同區(qū)域負(fù)荷特性差異大，如何選擇既能滿足各區(qū)域需求，又能實(shí)現(xiàn)整體節(jié)能的空調(diào)系統(tǒng)方案是設(shè)計(jì)難點(diǎn)。*解決方案：設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)提出了多種方案進(jìn)行比選。方案一：全空氣系統(tǒng)（適用于大空間購物中心）與風(fēng)機(jī)盤管加新風(fēng)系統(tǒng)（適用于小空間辦公和餐飲包間）組合；方案二：多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)（適用于負(fù)荷波動大、獨(dú)立控制要求高的區(qū)域）與集中式空調(diào)系統(tǒng)結(jié)合。經(jīng)過對初投資、運(yùn)行費(fèi)用、維護(hù)管理、空間占用以及靈活性等多方面因素的綜合評估，最終選擇了方案一。理由是：全空氣系統(tǒng)能有效控制購物中心的溫濕度和空氣品質(zhì)，便于集中處理和節(jié)能運(yùn)行；風(fēng)機(jī)盤管加新風(fēng)系統(tǒng)則能滿足辦公和餐飲包間的個性化調(diào)節(jié)需求，且安裝靈活。3.設(shè)備選型與布置*問題點(diǎn)：購物中心層高有限，如何在滿足風(fēng)量和風(fēng)壓要求的前提下，合理布置空調(diào)箱、風(fēng)管，同時避免對建筑美觀和凈高造成不利影響。*解決方案：在設(shè)備選型時，優(yōu)先選擇高效、緊湊的空調(diào)機(jī)組。對于風(fēng)管系統(tǒng)，進(jìn)行詳細(xì)的水力計(jì)算和優(yōu)化設(shè)計(jì)，在允許范圍內(nèi)適當(dāng)提高風(fēng)速以減小風(fēng)管尺寸，同時采用合理的風(fēng)管走向和異形管件，減少局部阻力。對于高大空間，考慮采用噴口送風(fēng)或旋流風(fēng)口，以保證良好的氣流組織。在與建筑、結(jié)構(gòu)專業(yè)的配合中，及早介入，共同協(xié)商設(shè)備機(jī)房和管線井的位置及尺寸，確?？照{(diào)設(shè)備的合理布置和安裝空間。（三）施工與調(diào)試階段問題及處理1.風(fēng)管漏風(fēng)超標(biāo)*現(xiàn)象：系統(tǒng)調(diào)試初期，發(fā)現(xiàn)部分區(qū)域風(fēng)量不足，經(jīng)檢測發(fā)現(xiàn)風(fēng)管漏風(fēng)率超過規(guī)范要求。*原因分析：主要原因包括風(fēng)管板材拼接處密封不良、法蘭連接不緊密、風(fēng)閥安裝不規(guī)范等。*處理措施：對漏風(fēng)嚴(yán)重的風(fēng)管段進(jìn)行返工，采用合格的密封材料重新密封；檢查并緊固所有法蘭連接螺栓；確保風(fēng)閥葉片與閥體間的間隙符合要求。返工后進(jìn)行再次檢測，直至漏風(fēng)率達(dá)標(biāo)。2.空調(diào)水系統(tǒng)水力失調(diào)*現(xiàn)象：辦公塔樓部分樓層空調(diào)效果不佳，室內(nèi)溫度偏高或偏低。*原因分析：水系統(tǒng)管網(wǎng)阻力不平衡，導(dǎo)致部分末端設(shè)備水量分配不均。*處理措施：對水系統(tǒng)進(jìn)行全面的水力平衡調(diào)試。通過調(diào)節(jié)各分支管路及末端設(shè)備的平衡閥，利用超聲波流量計(jì)測量各支路流量，逐步調(diào)整至設(shè)計(jì)值。對于差異較大的環(huán)路，可能需要更換或增設(shè)平衡閥。（四）案例總結(jié)本商業(yè)綜合體空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)施，充分體現(xiàn)了“以需求為導(dǎo)向，以規(guī)范為依據(jù)，以節(jié)能為目標(biāo)”的原則。在設(shè)計(jì)階段，深入分析各區(qū)域負(fù)荷特性，進(jìn)行多方案比選，為系統(tǒng)的成功奠定了基礎(chǔ)；施工與調(diào)試階段，嚴(yán)格把控質(zhì)量關(guān)，及時發(fā)現(xiàn)并解決問題，確保了系統(tǒng)的最終性能。該案例也揭示了空調(diào)工程是一項(xiàng)系統(tǒng)性工程，需要設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理、業(yè)主等多方密切配合，任何一個環(huán)節(jié)的疏忽都可能影響整體效果。二、空調(diào)工程典型習(xí)題講解（一）習(xí)題一：空調(diào)負(fù)荷計(jì)算題目：某辦公室房間，夏季設(shè)計(jì)參數(shù)為：干球溫度26℃，相對濕度60%。房間尺寸為長×寬×高=8m×5m×3m。南向外窗，雙層中空玻璃，面積約8㎡，外窗遮陽系數(shù)SC=0.6。室內(nèi)人員8人，均為輕辦公人員。照明功率為30W/㎡，燈具全部明裝，散熱系數(shù)取0.9。設(shè)備主要為電腦及打印機(jī)，總安裝功率約300W，同時使用系數(shù)0.8，設(shè)備效率0.75。房間換氣次數(shù)為1次/h（新風(fēng)）。當(dāng)?shù)叵募臼彝饪照{(diào)計(jì)算干球溫度35℃，濕球溫度28℃。忽略圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱（除窗戶傳熱和日射得熱外），試估算該房間夏季的空調(diào)冷負(fù)荷（不考慮新風(fēng)負(fù)荷）。講解：1.思路分析：本題主要考察對空調(diào)冷負(fù)荷各組成部分的理解和基本計(jì)算方法。冷負(fù)荷包括圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱冷負(fù)荷（本題主要為外窗傳熱和日射得熱）、人體散熱冷負(fù)荷、照明散熱冷負(fù)荷以及設(shè)備散熱冷負(fù)荷。題目已說明忽略其他圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱，并不考慮新風(fēng)負(fù)荷，故只需計(jì)算上述幾項(xiàng)。2.分項(xiàng)計(jì)算：*人體散熱冷負(fù)荷：輕辦公人員，顯熱散熱量約為60W/人，潛熱散熱量約為70W/人（具體數(shù)值需參考相關(guān)手冊，此處為假設(shè)典型值）?？偫湄?fù)荷=人數(shù)×(顯熱+潛熱)=8×(60+70)=8×130=1040W。*照明散熱冷負(fù)荷：照明功率密度為30W/㎡，房間面積為8×5=40㎡，故照明安裝功率為30×40=1200W。燈具散熱系數(shù)0.9，故照明散熱冷負(fù)荷=1200W×0.9=1080W。（注意：照明散熱一般為瞬時冷負(fù)荷）*設(shè)備散熱冷負(fù)荷：設(shè)備總安裝功率300W，同時使用系數(shù)0.8，設(shè)備效率0.75，則設(shè)備散熱量（全部轉(zhuǎn)化為熱量）=300W×0.8×(1-0.75)=300×0.8×0.25=60W？（此處需注意：若設(shè)備效率指的是輸出有用功與輸入功率之比，則散熱量應(yīng)為輸入功率乘以（1-效率）。但電腦等設(shè)備，其消耗的電能大部分轉(zhuǎn)化為熱能，因此有時也直接按安裝功率乘以同時使用系數(shù)作為散熱量。此處題目給出設(shè)備效率0.75，按前者計(jì)算為60W，若按后者300×0.8=240W，差異較大。需明確效率定義。通常對于辦公設(shè)備，若題目未明確，有時簡化按全部耗電轉(zhuǎn)化為熱，則為300×0.8=240W。此處可能題目意在考察設(shè)備散熱的計(jì)算，建議采用后一種更符合實(shí)際辦公場景的簡化方法，即240W。）*外窗傳熱冷負(fù)荷：Q=K×F×(tw-tn)。K值：雙層中空玻璃，K≈2.8W/(㎡·℃)（需查手冊，此處為典型值）。tw為室外計(jì)算干球溫度35℃，tn為室內(nèi)設(shè)計(jì)干球溫度26℃。則Q傳=2.8×8×(35-26)=2.8×8×9=201.6W。*外窗日射得熱冷負(fù)荷：Q日=F×SC×Jmax×CLF。Jmax為南向夏季日射得熱峰值（需查當(dāng)?shù)貧庀髤?shù)或設(shè)計(jì)手冊，假設(shè)為600W/㎡左右），CLF為冷負(fù)荷系數(shù)（與窗戶朝向、玻璃類型、室內(nèi)蓄熱特性及小時數(shù)有關(guān)，假設(shè)正午時分CLF取0.8）。則Q日≈8×0.6×600×0.8≈8×0.6×480≈2304W。（注意：日射得熱冷負(fù)荷是逐時變化的，題目未指定時刻，此處按峰值或平均工況估算，需說明假設(shè)條件）3.總冷負(fù)荷估算：將上述各項(xiàng)相加（注意各項(xiàng)負(fù)荷的同時發(fā)生系數(shù)，簡化計(jì)算時可假設(shè)主要負(fù)荷同時出現(xiàn)）?？偫湄?fù)荷Q總≈1040（人）+1080（照明）+240（設(shè)備）+201.6（窗傳熱）+2304（窗日射）≈4865.6W，即約4.87kW。注意事項(xiàng)：*實(shí)際工程中，負(fù)荷計(jì)算需采用更精確的方法和數(shù)據(jù)，如使用專業(yè)負(fù)荷計(jì)算軟件，并嚴(yán)格按照《民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》選取參數(shù)。*各項(xiàng)冷負(fù)荷的冷負(fù)荷系數(shù)（CLF）或冷負(fù)荷溫度（CLTD）需根據(jù)具體時刻和建筑特性確定，不能簡單套用。*新風(fēng)負(fù)荷在本題中雖被忽略，但在實(shí)際設(shè)計(jì)中是空調(diào)負(fù)荷的重要組成部分，必須計(jì)算。（二）習(xí)題二：空氣處理過程分析題目：某空調(diào)系統(tǒng)采用一次回風(fēng)系統(tǒng)處理空氣。已知：室外空氣狀態(tài)參數(shù)：干球溫度34℃，濕球溫度28℃；室內(nèi)設(shè)計(jì)狀態(tài)參數(shù)：干球溫度25℃，相對濕度55%；新風(fēng)比為20%，送風(fēng)溫差取8℃。試在h-d圖上繪制空氣處理過程，并簡述各處理階段。講解：1.思路分析：本題考察一次回風(fēng)系統(tǒng)的空氣處理流程及在h-d圖上的表示。核心是明確混合、冷卻減濕、再熱（若有）等過程。2.步驟解析：*確定各狀態(tài)點(diǎn)：*室內(nèi)狀態(tài)點(diǎn)N：tN=25℃，φN=55%。在h-d圖上找到該點(diǎn)，可讀得室內(nèi)焓值hN和含濕量dN。*室外狀態(tài)點(diǎn)W：tW=34℃，tWs=28℃。在h-d圖上找到該點(diǎn)，可讀得室外焓值hW和含濕量dW。*送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)O：送風(fēng)溫差Δto=8℃，故送風(fēng)溫度to=tN-Δto=25℃-8℃=17℃。送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)O應(yīng)位于過室內(nèi)點(diǎn)N的熱濕比線上。熱濕比ε=Q/(W)，其中Q為室內(nèi)余熱量，W為室內(nèi)余濕量。題目未給出Q和W，通常一次回風(fēng)系統(tǒng)中，送風(fēng)點(diǎn)O的含濕量do應(yīng)使得送入室內(nèi)的濕量與室內(nèi)余濕量平衡。在理想情況下，若忽略風(fēng)機(jī)溫升等因素，且假設(shè)系統(tǒng)為等溫加濕或等濕冷卻過程，可簡化處理。一般，送風(fēng)點(diǎn)O的狀態(tài)是：to=17℃，且位于N點(diǎn)的等焓線或按熱濕比線確定。此處，若無具體熱濕比，可先假設(shè)送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)O的溫度to=17℃，其含濕量do需根據(jù)室內(nèi)余濕和送風(fēng)量確定，但在h-d圖分析中，通常先按“機(jī)器露點(diǎn)”思路，即經(jīng)過冷卻減濕處理到機(jī)器露點(diǎn)L，再加熱到送風(fēng)點(diǎn)O。*繪制處理過程：1.混合過程（W與N混合成C）：新風(fēng)與回風(fēng)混合?；旌宵c(diǎn)C的狀態(tài)參數(shù)可按新風(fēng)比計(jì)算。hC=hW×新風(fēng)比+hN×回風(fēng)比=0.2hW+0.8hN；dC=0.2dW+0.8dN。在h-d圖上，C點(diǎn)位于W點(diǎn)和N點(diǎn)的連線上，且滿足WC:CN=回風(fēng)比:新風(fēng)比=4:1。2.冷卻減濕過程（C→L）：混合空氣經(jīng)表面式冷卻器冷卻減濕，達(dá)到機(jī)器露點(diǎn)L。機(jī)器露點(diǎn)L通常位于90%-95%相對濕度線上，且其焓值hL應(yīng)低于室內(nèi)焓值hN。該過程近似為等濕球溫度或等焓降過程（理想情況下為絕熱冷卻減濕到露點(diǎn)）。3.送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)O的確定：根據(jù)送風(fēng)溫差，to=17℃。若機(jī)器露點(diǎn)L的溫度tL低于to，則需要對空氣進(jìn)行再熱，即從L點(diǎn)等濕加熱到送風(fēng)點(diǎn)O（tO=17℃）。此時，O點(diǎn)的溫度為17℃，含濕量dO=dL?？諝鈴腛點(diǎn)送入室內(nèi)，吸收室內(nèi)余熱余濕后，沿?zé)釢癖染€ε變化到室內(nèi)狀態(tài)點(diǎn)N。3.結(jié)論：一次回風(fēng)系統(tǒng)的空氣處理過程在h-d圖上可表示為：W（新風(fēng)）與N（回風(fēng)）混合至C點(diǎn)→C點(diǎn)冷卻減濕至機(jī)器露點(diǎn)L→L點(diǎn)再熱至送風(fēng)點(diǎn)O→O點(diǎn)送入室內(nèi)吸熱吸濕至N點(diǎn)。若機(jī)器露點(diǎn)溫度恰好等于送風(fēng)溫度，則無需再熱過程。注意事項(xiàng)：*準(zhǔn)確繪制h-d圖是關(guān)鍵，需熟練掌握各狀態(tài)參數(shù)的讀取和過程線的繪制。*新風(fēng)比、送風(fēng)溫差等參數(shù)對系統(tǒng)的能耗和處理過程有顯著影響。*實(shí)際工程中，還需考慮風(fēng)機(jī)、風(fēng)管的溫升，以及過濾器的阻力等因素。三、總結(jié)與思考通過對商業(yè)綜合體空調(diào)案例的分析，我們看到了理論知識在實(shí)踐中的靈活應(yīng)用和面臨的復(fù)雜挑戰(zhàn)。從負(fù)荷計(jì)算的精準(zhǔn)化，到系統(tǒng)方案的優(yōu)化比選，再到施工調(diào)試的細(xì)致入微，每一步都考驗(yàn)著工程師的專業(yè)素養(yǎng)和綜合能力。而典型習(xí)題的演練，則有助于我們鞏固基礎(chǔ)概念，理