暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)手冊(cè)前言暖通空調(diào)（HVAC）系統(tǒng)，作為現(xiàn)代建筑不可或缺的組成部分，其設(shè)計(jì)質(zhì)量直接關(guān)系到室內(nèi)環(huán)境的舒適度、空氣品質(zhì)、能源消耗乃至建筑的整體運(yùn)行效率與可持續(xù)性。本手冊(cè)旨在為從事暖通空調(diào)設(shè)計(jì)工作的專業(yè)人員提供一套相對(duì)完整、系統(tǒng)且實(shí)用的指導(dǎo)框架。它并非簡單羅列公式與規(guī)范條文，而是試圖從工程實(shí)踐出發(fā)，闡述設(shè)計(jì)理念、關(guān)鍵步驟、常見問題及應(yīng)對(duì)策略，以期幫助設(shè)計(jì)者在復(fù)雜多變的項(xiàng)目中做出合理決策，打造安全、健康、高效、經(jīng)濟(jì)的暖通空調(diào)系統(tǒng)。一、設(shè)計(jì)基礎(chǔ)與前期準(zhǔn)備1.1設(shè)計(jì)資料收集與分析任何優(yōu)秀的設(shè)計(jì)都始于充分的準(zhǔn)備。在項(xiàng)目啟動(dòng)階段，設(shè)計(jì)人員必須全面收集并細(xì)致分析各類基礎(chǔ)資料，這是后續(xù)一切工作的基石。*建筑概況：包括建筑類型（如住宅、辦公、商業(yè)、醫(yī)療、工業(yè)等）、總建筑面積、各功能分區(qū)面積與使用特點(diǎn)、層數(shù)、層高、建筑朝向、圍護(hù)結(jié)構(gòu)材料與構(gòu)造（墻體、屋頂、樓板、門窗的傳熱系數(shù)、遮陽措施等）。這些信息直接影響負(fù)荷計(jì)算與系統(tǒng)選型。*使用要求：明確各區(qū)域的溫度、濕度、新風(fēng)量、空氣潔凈度、噪聲控制、氣流組織等設(shè)計(jì)參數(shù)要求。不同功能區(qū)域（如手術(shù)室、數(shù)據(jù)中心、普通辦公室）的標(biāo)準(zhǔn)差異巨大，務(wù)必細(xì)致周全。*室外氣象參數(shù)：由項(xiàng)目所在地的氣象站數(shù)據(jù)或權(quán)威氣象資料獲取，包括夏季與冬季的室外計(jì)算干球溫度、濕球溫度、相對(duì)濕度、風(fēng)速、風(fēng)向、大氣壓力以及太陽輻射強(qiáng)度等，這些是負(fù)荷計(jì)算的基本輸入。*能源供應(yīng)條件：了解項(xiàng)目可利用的能源種類，如電力、燃?xì)?、城市熱網(wǎng)、區(qū)域冷源、可再生能源（太陽能、地?zé)崮堋⑸镔|(zhì)能等）的可獲得性、參數(shù)及價(jià)格。這對(duì)冷熱源方案的經(jīng)濟(jì)性與可行性至關(guān)重要。*現(xiàn)場(chǎng)條件：機(jī)房位置與大小、管井尺寸與位置、室外設(shè)備安放場(chǎng)地、管線敷設(shè)路徑等，這些實(shí)際條件往往對(duì)系統(tǒng)形式的選擇構(gòu)成重要約束。*相關(guān)規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)：熟悉并嚴(yán)格遵守國家及地方現(xiàn)行的設(shè)計(jì)規(guī)范、施工驗(yàn)收規(guī)范、節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)、綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)等，確保設(shè)計(jì)的合法性與合規(guī)性。*業(yè)主需求與期望：充分理解業(yè)主對(duì)系統(tǒng)的初投資、運(yùn)行費(fèi)用、維護(hù)管理便捷性、系統(tǒng)可靠性、使用壽命、智能化水平等方面的期望與偏好，在技術(shù)可行的前提下盡可能滿足。1.2設(shè)計(jì)規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)體系暖通空調(diào)設(shè)計(jì)是一項(xiàng)高度規(guī)范化的工作，設(shè)計(jì)人員必須對(duì)現(xiàn)行有效的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)體系有清晰的認(rèn)識(shí)和準(zhǔn)確的把握。這不僅是保證工程質(zhì)量與安全的法定要求，也是衡量設(shè)計(jì)水平的重要標(biāo)尺。主要涉及的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)包括但不限于：*基礎(chǔ)類：如《民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》、《工業(yè)建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》等，它們規(guī)定了設(shè)計(jì)的基本原則、方法和技術(shù)要求。*節(jié)能類：如《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》、《嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》、《夏熱冬暖地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》等，對(duì)系統(tǒng)的能效提出了明確指標(biāo)。*專項(xiàng)類：如《潔凈廠房設(shè)計(jì)規(guī)范》、《醫(yī)院潔凈手術(shù)部建筑技術(shù)規(guī)范》、《汽車庫、修車庫、停車場(chǎng)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（涉及通風(fēng)排煙）等，針對(duì)特定建筑類型或功能提出特殊要求。*設(shè)備產(chǎn)品類：如各類空調(diào)機(jī)組、鍋爐、制冷機(jī)組等設(shè)備的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，影響設(shè)備選型。*施工驗(yàn)收類：如《通風(fēng)與空調(diào)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》，確保設(shè)計(jì)意圖能被正確實(shí)施。設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)密切關(guān)注規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的更新動(dòng)態(tài)，確保采用最新版本。對(duì)于地方項(xiàng)目，還需特別留意地方標(biāo)準(zhǔn)的具體規(guī)定，其要求可能嚴(yán)于國家標(biāo)準(zhǔn)。1.3與其他專業(yè)的協(xié)同配合暖通空調(diào)系統(tǒng)是建筑整體的有機(jī)組成部分，其設(shè)計(jì)離不開與建筑、結(jié)構(gòu)、給排水、電氣、智能化等相關(guān)專業(yè)的緊密配合與協(xié)同工作，這是保證設(shè)計(jì)方案可行性與經(jīng)濟(jì)性的關(guān)鍵。*與建筑專業(yè)：協(xié)調(diào)機(jī)房位置與面積、管井尺寸與布局、設(shè)備吊裝孔洞、外墻百葉、新風(fēng)入口與排風(fēng)出口位置、吊頂高度（影響風(fēng)管敷設(shè)）、門窗選型（影響負(fù)荷）等。建筑平面與立面的變化往往對(duì)暖通空調(diào)布置產(chǎn)生直接影響。*與結(jié)構(gòu)專業(yè)：提供設(shè)備（如冷水機(jī)組、鍋爐、風(fēng)機(jī)、水泵）的重量及安裝位置，以便結(jié)構(gòu)專業(yè)進(jìn)行荷載核算與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)；協(xié)調(diào)風(fēng)管、水管穿梁、穿樓板的孔洞位置與尺寸，避免對(duì)結(jié)構(gòu)安全造成不利影響。*與給排水專業(yè)：協(xié)調(diào)空調(diào)系統(tǒng)補(bǔ)水、排水（如冷凝水、設(shè)備排水）、軟化水系統(tǒng)、冷卻水系統(tǒng)的取水與排水等接口問題。*與電氣專業(yè)：提供所有暖通空調(diào)設(shè)備的用電負(fù)荷（容量、電壓等級(jí)）、控制要求，以便電氣專業(yè)進(jìn)行配電設(shè)計(jì)與控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)；協(xié)調(diào)配電箱位置、電纜敷設(shè)路徑等。*與智能化專業(yè)：對(duì)于采用樓宇自控系統(tǒng)（BAS）的項(xiàng)目，需明確暖通空調(diào)系統(tǒng)的監(jiān)控點(diǎn)（溫度、濕度、壓力、流量、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、故障報(bào)警等）及控制邏輯，與智能化專業(yè)共同完成系統(tǒng)集成。有效的溝通、定期的協(xié)調(diào)會(huì)議是解決專業(yè)間接口問題、避免設(shè)計(jì)沖突的重要手段。設(shè)計(jì)過程中應(yīng)樹立“建筑整體”觀念，而非局限于本專業(yè)。二、負(fù)荷計(jì)算2.1負(fù)荷計(jì)算的意義與基本原則負(fù)荷計(jì)算是暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心環(huán)節(jié)，其結(jié)果是確定系統(tǒng)容量、選擇設(shè)備型號(hào)、進(jìn)行系統(tǒng)方案比較的根本依據(jù)。準(zhǔn)確的負(fù)荷計(jì)算是保證系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、滿足室內(nèi)環(huán)境要求的前提。若負(fù)荷偏大，將導(dǎo)致設(shè)備選型過大，增加初投資和運(yùn)行能耗；若負(fù)荷偏小，則無法滿足舒適性或工藝要求。負(fù)荷計(jì)算應(yīng)遵循以下基本原則：*全面性：需考慮所有可能的冷熱負(fù)荷來源，包括圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱、太陽輻射、人員散熱散濕、照明設(shè)備散熱、電動(dòng)設(shè)備散熱、新風(fēng)負(fù)荷、滲透風(fēng)負(fù)荷等。*準(zhǔn)確性：采用合理的計(jì)算方法和符合實(shí)際的計(jì)算參數(shù)。對(duì)于重要或大型項(xiàng)目，應(yīng)采用計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行詳細(xì)計(jì)算，而非簡單估算。*針對(duì)性：根據(jù)建筑類型、使用功能、氣候分區(qū)等特點(diǎn)，選擇適宜的計(jì)算模型和修正系數(shù)。*動(dòng)態(tài)性：對(duì)于某些工藝性空調(diào)或?qū)貪穸炔▌?dòng)要求嚴(yán)格的場(chǎng)合，可能需要進(jìn)行逐時(shí)負(fù)荷計(jì)算，以確定最大負(fù)荷出現(xiàn)的時(shí)刻及系統(tǒng)的調(diào)節(jié)能力。2.2冷負(fù)荷與熱負(fù)荷的構(gòu)成*冷負(fù)荷：*圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱冷負(fù)荷：通過墻體、屋頂、樓板等圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳入室內(nèi)的熱量形成的冷負(fù)荷。其大小與圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)、內(nèi)外溫差、太陽輻射強(qiáng)度等因素有關(guān)。*太陽輻射得熱冷負(fù)荷：透過窗戶進(jìn)入室內(nèi)的太陽輻射熱量，以及被窗玻璃吸收后傳入室內(nèi)的熱量形成的冷負(fù)荷。這是夏季冷負(fù)荷的重要組成部分。*人員冷負(fù)荷：室內(nèi)人員的顯熱和潛熱散熱形成的冷負(fù)荷。與人員數(shù)量、活動(dòng)強(qiáng)度、性別、年齡等有關(guān)。*照明冷負(fù)荷：照明設(shè)備（燈具）消耗電能轉(zhuǎn)化為熱能形成的冷負(fù)荷。與燈具類型、功率、安裝方式（是否帶罩、是否嵌入）有關(guān)。*設(shè)備冷負(fù)荷：室內(nèi)各種電動(dòng)設(shè)備（如電腦、打印機(jī)、復(fù)印機(jī)、冰箱、精密儀器等）運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的熱量形成的冷負(fù)荷。需考慮設(shè)備的功率、同時(shí)使用系數(shù)和負(fù)荷系數(shù)。*新風(fēng)冷負(fù)荷：為滿足室內(nèi)衛(wèi)生要求而引入的室外空氣，從室外狀態(tài)處理到室內(nèi)狀態(tài)所需要的冷量。新風(fēng)負(fù)荷通常占有較大比例，尤其在人員密集場(chǎng)所。*滲透風(fēng)冷負(fù)荷：由于室內(nèi)外壓差，通過門窗縫隙滲入室內(nèi)的室外空氣所產(chǎn)生的冷負(fù)荷。在高層建筑或有風(fēng)壓、熱壓作用顯著的場(chǎng)合需特別注意。*熱負(fù)荷：*圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱熱負(fù)荷：冬季室內(nèi)外溫差導(dǎo)致的通過圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳出的熱量損失。*冷風(fēng)滲透熱負(fù)荷：通過門窗縫隙滲入室內(nèi)的冷空氣加熱到室內(nèi)溫度所需要的熱量。*冷風(fēng)侵入熱負(fù)荷：當(dāng)外門開啟時(shí)，大量冷空氣進(jìn)入室內(nèi)所形成的瞬時(shí)熱負(fù)荷，在計(jì)算時(shí)通常采用換氣次數(shù)法或百分?jǐn)?shù)法估算。*新風(fēng)熱負(fù)荷：將室外新風(fēng)加熱到室內(nèi)狀態(tài)所需要的熱量。*其他熱損失：如地面?zhèn)鳠釗p失（在嚴(yán)寒地區(qū)需考慮）等。2.3負(fù)荷計(jì)算方法與常用軟件負(fù)荷計(jì)算方法多種多樣，從簡單的估算到復(fù)雜的動(dòng)態(tài)模擬，各有其適用場(chǎng)景。*估算方法：如單位面積指標(biāo)法（根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，按建筑類型和功能確定單位面積的冷熱負(fù)荷指標(biāo)）。此法快捷簡便，常用于項(xiàng)目初期的方案估算或小型簡單項(xiàng)目。但精度較低，不宜作為最終設(shè)計(jì)依據(jù)。*穩(wěn)態(tài)計(jì)算法：假定室內(nèi)外參數(shù)恒定不變，不考慮圍護(hù)結(jié)構(gòu)的蓄熱特性。如冷負(fù)荷系數(shù)法（CLTD/SCL/CLF法）、諧波反應(yīng)法的簡化形式等。是目前工程設(shè)計(jì)中應(yīng)用最廣泛的方法之一，具有一定精度且計(jì)算相對(duì)簡便。*動(dòng)態(tài)計(jì)算法：考慮室外氣象參數(shù)和室內(nèi)熱源隨時(shí)間的變化，以及圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱惰性和蓄熱特性，通過求解熱平衡微分方程來計(jì)算逐時(shí)負(fù)荷。此法精度最高，能反映負(fù)荷的動(dòng)態(tài)變化過程，適用于對(duì)室內(nèi)溫濕度波動(dòng)要求嚴(yán)格的工藝性空調(diào)、大型復(fù)雜建筑或進(jìn)行能耗分析時(shí)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，基于動(dòng)態(tài)計(jì)算法的負(fù)荷計(jì)算軟件已成為主流。國內(nèi)外常用的軟件包括：*國內(nèi)：天正暖通、鴻業(yè)暖通、斯維爾暖通等（通常集成于CAD平臺(tái)，操作便捷，符合國內(nèi)設(shè)計(jì)習(xí)慣）。*國外：EnergyPlus、TRNSYS、DOE-2、IESVirtualEnvironment、DesignBuilder等（功能強(qiáng)大，可進(jìn)行詳細(xì)的能耗模擬和動(dòng)態(tài)負(fù)荷分析，但學(xué)習(xí)曲線相對(duì)陡峭）。選擇軟件時(shí)，應(yīng)根據(jù)項(xiàng)目規(guī)模、復(fù)雜程度、設(shè)計(jì)階段及精度要求綜合考慮。無論采用何種軟件，設(shè)計(jì)人員都需理解計(jì)算原理，正確輸入?yún)?shù)，對(duì)計(jì)算結(jié)果的合理性進(jìn)行判斷，而非盲目依賴軟件。三、系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)與選擇3.1空調(diào)系統(tǒng)分類與適用條件空調(diào)系統(tǒng)形式繁多，各具特點(diǎn)和適用范圍。合理選擇系統(tǒng)形式是設(shè)計(jì)成功的關(guān)鍵一步，需綜合考慮建筑類型、使用功能、負(fù)荷特性、能源條件、初投資與運(yùn)行費(fèi)用、維護(hù)管理水平、安裝空間等多種因素。*按空氣處理設(shè)備的集中程度分類：*集中式空調(diào)系統(tǒng)：所有空氣處理設(shè)備（過濾器、冷卻器、加熱器、加濕器等）都集中在空調(diào)機(jī)房內(nèi)，空氣經(jīng)處理后通過風(fēng)道送至各房間。*全空氣系統(tǒng)：空調(diào)房間的冷熱負(fù)荷全部由經(jīng)過處理的空氣來承擔(dān)。例如，單風(fēng)道系統(tǒng)、雙風(fēng)道系統(tǒng)、變風(fēng)量（VAV）系統(tǒng)、定風(fēng)量（CAV）系統(tǒng)等。*適用條件：空間較大、人員較多、負(fù)荷較大且較均勻的建筑，如商場(chǎng)、影劇院、體育館、大型辦公室等。尤其適用于需要嚴(yán)格控制溫濕度、潔凈度或有統(tǒng)一空氣品質(zhì)要求的場(chǎng)所。*優(yōu)點(diǎn)：空氣處理集中，便于管理和維護(hù)；可實(shí)現(xiàn)較好的空氣過濾和凈化；新風(fēng)量易于調(diào)節(jié)，有利于改善室內(nèi)空氣品質(zhì)；過渡季節(jié)可利用全新風(fēng)運(yùn)行，節(jié)約能耗。*缺點(diǎn)：風(fēng)道斷面大，占用建筑空間多；當(dāng)各房間負(fù)荷變化不一致時(shí)，調(diào)節(jié)不靈活；風(fēng)機(jī)能耗較大。*空氣-水系統(tǒng)：空調(diào)房間的冷熱負(fù)荷由空氣和水共同承擔(dān)?？諝馓幚碓O(shè)備集中設(shè)置，水系統(tǒng)則輸送至末端設(shè)備（如風(fēng)機(jī)盤管、誘導(dǎo)器）。*適用條件：建筑空間較大，各房間負(fù)荷特性差異較大，需要單獨(dú)調(diào)節(jié)的場(chǎng)合，如酒店、辦公樓、醫(yī)院等。*優(yōu)點(diǎn)：比全空氣系統(tǒng)節(jié)省風(fēng)道空間；末端調(diào)節(jié)靈活；風(fēng)機(jī)能耗相對(duì)較小。*缺點(diǎn)：空氣處理機(jī)組仍需機(jī)房空間；末端設(shè)備（風(fēng)機(jī)盤管）可能產(chǎn)生噪聲，且存在冷凝水問題，需注意排水。*半集中式空調(diào)系統(tǒng)：除集中的空氣處理部分外，在空調(diào)房間內(nèi)還設(shè)有二次空氣處理設(shè)備。如風(fēng)機(jī)盤管加新風(fēng)系統(tǒng)、誘導(dǎo)器系統(tǒng)等，這是空氣-水系統(tǒng)的主要形式。*分散式空調(diào)系統(tǒng)（局部式空調(diào)系統(tǒng)）：將空氣處理設(shè)備、冷熱源設(shè)備（或僅有空氣處理設(shè)備，冷熱源由集中系統(tǒng)提供）分散設(shè)置在各個(gè)房間或區(qū)域。*單元式空調(diào)器：如窗式空調(diào)器、分體式空調(diào)器（壁掛式、柜式）、多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)（VRV/VRF）、風(fēng)管式分體空調(diào)器等。*適用條件：小型建筑、房間數(shù)量少且分散、負(fù)荷波動(dòng)大、需要靈活控制、改造或臨時(shí)建筑等。多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)因其安裝便捷、美觀、調(diào)節(jié)靈活，在中小型辦公、商業(yè)及高端住宅中應(yīng)用廣泛。*優(yōu)點(diǎn)：安裝靈活，不需要大的機(jī)房和風(fēng)道；各房間可獨(dú)立控制，互不干擾；初投資可能較低（尤其對(duì)于小項(xiàng)目）。*缺點(diǎn)：房間內(nèi)有設(shè)備（窗式、部分柜式）時(shí)影響美觀和占用空間；維修分散；多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)在大容量或高濕環(huán)境下能效可能不如冷水機(jī)組系統(tǒng)；室內(nèi)空氣品質(zhì)主要依賴于房間門窗滲透或小型新風(fēng)裝置。*按承擔(dān)室內(nèi)負(fù)荷的介質(zhì)分類：全空氣系統(tǒng)、全水系統(tǒng)（如風(fēng)機(jī)盤管系統(tǒng)，通常需配合新風(fēng)系統(tǒng)）、空氣-水系統(tǒng)、制冷劑系統(tǒng)（如多聯(lián)機(jī)、單元式空調(diào)器）。*按冷熱源設(shè)置方式分類：集中冷熱源系統(tǒng)、分散冷熱源系統(tǒng)、直燃式溴化鋰吸收式冷熱水機(jī)組系統(tǒng)等。3.2冷熱源方案比較與確定冷熱源是暖通空調(diào)系統(tǒng)的“心臟”，其方案的選擇對(duì)系統(tǒng)的能效、初投資、運(yùn)行費(fèi)用、環(huán)保性能及維護(hù)管理具有決定性影響。*常見冷源設(shè)備：*電動(dòng)壓縮式冷水機(jī)組：*活塞式冷水機(jī)組：適用于中小冷量，結(jié)構(gòu)緊湊，但振動(dòng)和噪聲較大。*螺桿式冷水機(jī)組：適用于中冷量，能效較高，運(yùn)行平穩(wěn)，維護(hù)方便，應(yīng)用廣泛。*離心式冷水機(jī)組：適用于大冷量，能效比高，振動(dòng)小，但對(duì)水質(zhì)和安裝要求較高，部分負(fù)荷性能需關(guān)注。*渦旋式冷水機(jī)組：適用于中小冷量，能效高，結(jié)構(gòu)簡單，振動(dòng)噪聲小。*吸收式冷水機(jī)組：*溴化鋰吸收式冷水機(jī)組：以熱能（蒸汽、燃?xì)?、燃油、熱水）為?qū)動(dòng)能源，電能消耗少。分為直燃型（直接燃燒燃?xì)饣蛉加停┖驼羝?熱水型（需外部提供蒸汽或高溫?zé)崴?適用條件：有廉價(jià)熱能或需要熱回收的場(chǎng)合，或在電力供應(yīng)緊張、電價(jià)較高的地區(qū)。但其制冷效率（COP）低于電動(dòng)壓縮式機(jī)組，且對(duì)工作真空度要求高，冬季需注意防凍。*常見熱源設(shè)備：*鍋爐：*燃?xì)忮仩t：清潔高效，自動(dòng)化程度高，應(yīng)用廣泛。*燃油鍋爐：適用于無燃?xì)夤?yīng)或作為備用熱源。*電鍋爐：清潔、簡單，但運(yùn)行費(fèi)用高，通常在有低谷電政策或特殊場(chǎng)合使用。*燃煤鍋爐