第一章暖通空调工程设计方法与系统分析.ppt

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1、暖通空调工程设计任课老师：xxx第一章 暖通空调工程设计概要v1.1 室内环境质量与暖通空调设计v1.2 暖通空调工程的设计程序v1.3 暖通空调设计文件及其编制深度v1.4 暖通空调工程设计的常用法规室内环境质量与暖通空调设计1、室内空气质量标准2、热湿环境3、噪声水平室内环境质量与暖通空调设计室内空气质量标准室内空气质量标准室内空气品质标准v中国：规定了室内污染物浓度的上限。除污染物浓度外，均考虑了温湿度、风速、噪声、照明等影响，相当于反映了部分IEQ水平公共场所卫生标准，GB161531996室内空气质量标准，国标号GB/T 188832002 民用建筑室内污染环境控制规范，GB5032

2、5-2001室内装饰装修材料有害物质限量国家标准，GB185802001室内空气中甲醛卫生标准GB/T16127 住房内氡浓度控制标准，GB/T16146室内空气中细菌总数卫生标准，GB/T17093室内空气中二氧化碳卫生标准，GB/T17094室内空气中可吸入颗粒物卫生标准，GB/T17095室内空气中氮氧化物卫生标准，GB/T17096 室内空气中二氧化硫卫生标准，GB/T17097 v国外：给出了感知空气品质不满意率与新风量的关系欧洲：CEN CR 1752美国：ASHRAE 623.3.室内空气品质的评价方法与指标室内空气品质的评价方法与指标室内空气品质的评价方法与指标室内空气品质的评

3、价方法与指标民用建筑工程室内环境污染控制规范(2001)v 民用建筑工程室内环境指标类民用建筑工程：住宅、宿舍、医院病房、老年建筑、幼儿园、学校教室等建筑工程；II 类民用建筑工程：旅店、办公楼、文化娱乐场所、书店、图书馆、展览馆、体育馆、商场(店)、公共交通工具等候室、医院候诊室、饭馆、理发店等公共建筑工程。3.3.室内空气品质的评价方法与指标室内空气品质的评价方法与指标室内空气品质的评价方法与指标室内空气品质的评价方法与指标室内环境质量与暖通空调设计热湿环境及其评价指标一、影响人体与环境之间热湿交换过程的因一、影响人体与环境之间热湿交换过程的因素素v人体与环境之间的相互作用过程实际上就人体

4、与环境之间的相互作用过程实际上就是人体与环境之间的热湿交换过程，影响是人体与环境之间的热湿交换过程，影响这一过程的因素有这一过程的因素有v空气的空气的温度、相对湿度、流速以及环境的温度、相对湿度、流速以及环境的平均辐射温度平均辐射温度构成了影响我们人体的热湿构成了影响我们人体的热湿环境。环境。v人体的人体的新陈代谢率新陈代谢率和和着衣热阻着衣热阻。热、湿环境的构成及对人体的作用热、湿环境的构成及对人体的作用二、人体与环境之间热湿交换二、人体与环境之间热湿交换v对流换热对流换热(C)v辐射放热辐射放热(R)v皮肤表面蒸发放热皮肤表面蒸发放热(Esk)v呼吸对流换热呼吸对流换热(Cres)v呼吸蒸

5、发放热呼吸蒸发放热(Eres)vW为人体对外所做功，为人体对外所做功，S表示人体储热量。表示人体储热量。三、各影响因素对人体的作用密切相关三、各影响因素对人体的作用密切相关v在一定的气温下，相对湿度越大，人体通在一定的气温下，相对湿度越大，人体通过蒸发的散热量就越少，越容易感到闷热，过蒸发的散热量就越少，越容易感到闷热，反之会感到凉爽。反之会感到凉爽。v在一定的相对湿度下，气温越高通过对流在一定的相对湿度下，气温越高通过对流和辐射的散热量越少，人体感觉热，反之和辐射的散热量越少，人体感觉热，反之人体感觉冷。人体感觉冷。v而当气温高一点湿度低一点的热环境和气而当气温高一点湿度低一点的热环境和气温

6、低一点湿度高一点的热环境可能对人体温低一点湿度高一点的热环境可能对人体有相同的热作用效果。有相同的热作用效果。v组成热环境的各影响因素的不同组合，热组成热环境的各影响因素的不同组合，热环境对人体可以有不同的作用效果，但也环境对人体可以有不同的作用效果，但也可以有相同的作用效果。从暖通空调的角可以有相同的作用效果。从暖通空调的角度来看，不同的组合，暖通空调系统的能度来看，不同的组合，暖通空调系统的能耗是不同的。耗是不同的。v因此，采用怎样的暖通空调方式、参数组因此，采用怎样的暖通空调方式、参数组合才能使人体更舒适、暖通空调系统更易合才能使人体更舒适、暖通空调系统更易于实现、更节能是热湿环境在暖通

7、空调领于实现、更节能是热湿环境在暖通空调领域的应用研究主要的课题之一。域的应用研究主要的课题之一。v评价热湿环境就是将影响热湿环境的各要评价热湿环境就是将影响热湿环境的各要素和人体生理学结合人的主观感觉构造一素和人体生理学结合人的主观感觉构造一个评价指标，这个指标反映人体对热湿环个评价指标，这个指标反映人体对热湿环境的真实感受。境的真实感受。1-2 热、湿环境的评价方法与评价指标热、湿环境的评价方法与评价指标预测平均冷热感预测平均冷热感新标准有效温度新标准有效温度作用温度作用温度一、预测平均冷热一、预测平均冷热感感 PMV(FangerPMV(Fanger教授教授)vPMVPMV与人体的代谢量

8、与人体的代谢量M M和人体的蓄热量和人体的蓄热量S S的关的关系系vPPDPPD：对温冷感的不满足率：对温冷感的不满足率vFangerFanger教授通过实验得到被实验者的教授通过实验得到被实验者的PPDPPD与与PMVPMV的关系的关系v从上式可以看出，即使从上式可以看出，即使PMVPMV为为0 0，平均也会有，平均也会有5 5的人不满足，这说明了人体对冷热感的人不满足，这说明了人体对冷热感觉存在个体觉存在个体差异。差异。v在在ISO7730ISO7730中，中，PMVPMV作为标准的热环境指标被采用，作为标准的热环境指标被采用，并将并将PMV=PMV=0.5(PPD=100.5(PPD=1

9、0)作为舒适域。作为舒适域。v值得注意的是，在值得注意的是，在上述表示各热量的计算上述表示各热量的计算式式中，基本上是在人体舒适或接近舒适的中，基本上是在人体舒适或接近舒适的情况下导出的。特别足，皮肤平均温度情况下导出的。特别足，皮肤平均温度t tsksk只考虑了人体的代谢热只考虑了人体的代谢热M M，而没有考虑其他，而没有考虑其他环境条件和着衣的影响；蒸发热环境条件和着衣的影响；蒸发热E E没有考虑没有考虑气温、辐射、风速和着衣的影响。气温、辐射、风速和着衣的影响。v显显然，当偏离舒适状态，然，当偏离舒适状态，PMVPMV值较大时，将值较大时，将与实际偏差较大。所以，运用与实际偏差较大。所以

10、，运用PMVPMV进行评价进行评价应控制在应控制在PWVPWV不超出不超出2(PPD=102(PPD=10)，最好是，最好是在在PW PW=0.5(PPD0.5(PPD1010)范围内使用。范围内使用。新标准有效温度新标准有效温度SETSET*v是冷热感觉及人体与环境的热交换量与实是冷热感觉及人体与环境的热交换量与实际环境等同的相对湿度为际环境等同的相对湿度为5050的标准环境的标准环境的气温。的气温。v由由GaggeGagge提出，并作为标准的体感温度被提出，并作为标准的体感温度被ASHRAEASHRAE采用。采用。v标准环境标准环境是指是指相对湿度为相对湿度为r rshsh=50=50、风

11、速为、风速为v vs s0.1m/s0.1m/s、人体代谢量、人体代谢量M Ms s=1.0met=1.0met，着衣，着衣热阻热阻I Iclscls=0.6clo=0.6clo的环境。的环境。(新有效温度ET*(Gagge)v ASHRAE标准55-74，ASHREA手册1977版v 参考空气环境：身着0.6 clo服装静坐，空气流速0.15m/s，相对湿度50，干球温度T0v 如果同样服装和活动的人在某环境中的冷热感与上述参考空气环境中的冷热感相同，则此环境的 ET*T0v 该指标只适用于着装轻薄、活动量小、风速低的环境。标准有效温度SET*v 特点：综合考虑了不同的活动水平和衣服热阻v

12、定义：某个空气温度等于平均辐射温度的等温环境中的温度，其相对湿度为50%，空气静止不动，在该环境中身着标准热阻服装的人若与他在实际环境和实际服装热阻条件下的平均皮肤温度和皮肤湿润度相同时，则必将具有相同的热损失，这个温度就是上述实际环境的SET*。皮肤总散热量皮肤总散热量皮肤总散热量皮肤总散热量皮肤温度皮肤温度皮肤温度皮肤温度 皮肤湿润度皮肤湿润度皮肤湿润度皮肤湿润度SET*SET*下下下下饱和饱和饱和饱和水蒸汽分压力水蒸汽分压力水蒸汽分压力水蒸汽分压力皮肤表面饱和皮肤表面饱和皮肤表面饱和皮肤表面饱和水蒸汽分压力水蒸汽分压力水蒸汽分压力水蒸汽分压力ASHRAE舒适区v 对于穿轻薄服装，坐着工作

13、，空气流速较低的情况，SET*就等于ET*。v 坎萨斯州立大学实验条件：0.60.8 clo坐着v 55-74条件：0.81clo坐着但活动稍大(3)标准有效温度SET*SET*=24SET*=2422.522.5，1001002424，50%50%SET*SET*2020当量温度v Dufton于1932年提出概念：一个均匀封闭体的温度，在该封闭体内，一个高550mm直径190mm的黑色圆柱体的散热量与其在实际环境中的散热量相等。v 综合空气温度、平均辐射温度和空气流速的影响v Bedford的实验回归公式主观温度v 目的：寻求既考虑了更全面的影响因素，又要有简单的表现形式，同时希望把活动量

14、和衣着条件的影响与物理环境因素分开v Mc Intyre等1975年总结的回归公式：v v 0.1m/s时：主观温度v 已知衣着和活动量条件下，舒适的主观温度是：v 适用范围：50M150W/m2，0Icl1.5热舒适指标够用吗？v 在具有热失调危险的、远偏离热舒适区的状态下，前面的热舒适指标是不够的，例如：高温车间 寒冷工作空间v 典型指标 高温环境：热应力指数，WBGT 低温环境：风冷却指数 热应力指数HSI(Heat Stress Index)Belding&Hatch,1955v 假定皮肤温度恒定在35的基础上，在蒸发热调节区内，认为所需要的排汗量为Ereq等于代谢量减去对流和辐射散热

15、量，呼吸散热不计，Emax的上限值为390 W/m2：v HSI=Ereq/Emax 100湿黑球温度WBGTWet-Bulb-Globe Temperaturev适用于室外炎热环境，考虑了室外炎热条件下太阳辐射的影响，广泛用于评价户外作业热环境v与空气温度、空气湿度、平均辐射温度及空气运动有关v表达式标准定义回归公式自然湿球温度自然湿球温度黑球温度黑球温度风冷却指数WCI(Wind Chill Index)v 定义：皮肤温度在33时皮肤表面的冷却速率室内环境质量与暖通空调设计暖通空调的设计程序暖通空调的设计程序v工程项目建设程序v1、项目建议书v2、可行性研究报告v3、初步设计v4、施工图设

16、计暖通空调工程设计程序v1、方案设计（可行性研究阶段）v2、初步设计v3、施工图设计（施工设计阶段）暖通空调工程设计程序v1、方案设计（可行性研究阶段）v是建筑和设备的整体计划 v建筑师在方案阶段就吸收设备工程师参加设计 暖通空调工程设计程序v2、初步设计v初步设计就是在可研的基础上进一步细化各分部工程，是施工图设计和施工组织设计的基础，根据各分部工程确定工程量进行项目预算，是投资的主要依据之一。v预算量大于施工设计暖通空调工程设计程序v3、施工图设计（施工设计阶段）v具有图纸齐全、表达准确、要求具体的特点，是进行工程施工、编制施工图预算和施工组织设计的依据，也是进行技术管理的重要技术文件。暖

17、通空调工程设计程序v3、施工图设计（施工设计阶段）v一套完整的施工图一般包括建筑施工图、结构施工图、给排水、采暖通风施工图及电气施工图等专业图纸，也可将给排水、采暖通风和电气施工图合在一起统称设备施工图。室内环境质量与暖通空调设计暖通空调设计文件及其编制深度v民用建筑工程一般应分为民用建筑工程一般应分为方案设计、初步设计方案设计、初步设计和施工图设计和施工图设计三个阶段，对于技术要求简单三个阶段，对于技术要求简单的民用建筑工程，经有关主管部门同意，并的民用建筑工程，经有关主管部门同意，并且在合同中有不做初步设计的约定，可以方且在合同中有不做初步设计的约定，可以方案设计审批后直接进入施工图设计。

18、案设计审批后直接进入施工图设计。v方案设计文件，应满足编制初步设计文件的需方案设计文件，应满足编制初步设计文件的需要；初步设计文件，应满足编制施工图设计要；初步设计文件，应满足编制施工图设计文件的要求；施工图设计文件，应满足设备文件的要求；施工图设计文件，应满足设备材料订货，非标准设备制作和施工要求。材料订货，非标准设备制作和施工要求。暖通空调设计文件及其编制深度 设计文件编制深度建筑工程设计文件编制深度规定 v一、方案设计v包括工程设备列表，估算，无图纸。v1、设计基础资料和依据。v2、设计所采用的规范和标准。v3、设计说明。一、方案设计一、方案设计v设计基础资料和依据设计基础资料和依据v设

19、计所采用的规范和标准设计所采用的规范和标准v设计说明设计说明暖通空调设计方案要点暖通空调设计方案要点空调房间室内设计参数空调房间室内设计参数冷、热负荷冷、热负荷暖通空调冷、热源选择及其他参数暖通空调冷、热源选择及其他参数暖通空调的系统形式、简述控制方式暖通空调的系统形式、简述控制方式防排烟系统简述防排烟系统简述新技术、新工艺的采用情况，节能、环保及安全措施新技术、新工艺的采用情况，节能、环保及安全措施方案的经济、技术分析方案的经济、技术分析其他其他设计文件编制深度设计文件编制深度 设计文件编制深度v二、初步设计v1、说明书v2、初步设计图纸v3、设备表v4、设计计算书v5、（概算）二、初步设计

20、二、初步设计 初步设计应包括初步设计应包括说明书说明书、设计图纸设计图纸(小型、小型、简单工程除外简单工程除外)、设设备表备表及及计算书计算书(供内部使供内部使用用)说明书说明书v设计依据设计依据v设计范围设计范围v设计计算参数设计计算参数与本专业有关的批文和建设方要求；与本专业有关的批文和建设方要求；本工程采用的主要规范和标准；本工程采用的主要规范和标准；其他专业提供的本工程设计资料。其他专业提供的本工程设计资料。根据设计任务书和有关设计资料，说根据设计任务书和有关设计资料，说明本专业设计的内容和分工。明本专业设计的内容和分工。室外空气计算参数；室外空气计算参数；室内空气计算参数。室内空气计

21、算参数。暖通空调设计文件及其编制深度初步设计要解决的问题初步设计要解决的问题v采暖采暖v通风通风v空调空调v防排烟防排烟v提请在设计审批时，需要确定的主要问题提请在设计审批时，需要确定的主要问题采暖热负荷；采暖热负荷；叙述热源状况、热媒参数、室外管线叙述热源状况、热媒参数、室外管线及补水与定压；及补水与定压；采暖系统形式及管道敷设方式；采暖系统形式及管道敷设方式；采暖分户热计量及控制；采暖分户热计量及控制；采暖设备、散热器类型、管道材料及采暖设备、散热器类型、管道材料及保温材料的选择。保温材料的选择。需要通风的房间或部位；需要通风的房间或部位；通风系统的形式、换气次数和风量平通风系统的形式、换

22、气次数和风量平衡；衡；通风设备的选择；通风设备的选择；通风系统的防火技术措施。通风系统的防火技术措施。空调冷热负荷；空调冷热负荷；冷热源选择，冷热水和冷却水参数；冷热源选择，冷热水和冷却水参数；空调水系统、风系统简述；空调水系统、风系统简述；主要设备的选择；主要设备的选择；空调系统的防火技术措施；空调系统的防火技术措施；管道材料和保温材料的选择；管道材料和保温材料的选择；监测与控制简述。监测与控制简述。防烟和排烟简述；防烟和排烟简述；防烟设施及设备选型；防烟设施及设备选型；排烟设施及设备选型；排烟设施及设备选型；防烟、排烟系统风量及控制方式。防烟、排烟系统风量及控制方式。暖通空调设计文件及其编

23、制深度初步设计图纸初步设计图纸 暖通空调初步设计图纸一般包括图例、系暖通空调初步设计图纸一般包括图例、系统流程图、主要平面图。统流程图、主要平面图。v系统流程图系统流程图v采暖平面图采暖平面图v通风、空调和冷热源机房平面图通风、空调和冷热源机房平面图初步设计需列的设备表：列出主要设备名初步设计需列的设备表：列出主要设备名称、型号、数量及技术性能。称、型号、数量及技术性能。初步设计计算书：暖通空调的冷、热负荷、初步设计计算书：暖通空调的冷、热负荷、空调循环水量、管径，应进行计算，主要空调循环水量、管径，应进行计算，主要设备进行选择。设备进行选择。表示热力系统、制冷系统、空调水系表示热力系统、制冷

24、系统、空调水系统、必要的空调风系统、防排烟系统、必要的空调风系统、防排烟系统、送排风系统等系统的流程及控统、送排风系统等系统的流程及控制方式。制方式。绘出散热器位置、干管入口、走向及绘出散热器位置、干管入口、走向及系统编号。系统编号。绘出设备位置、管道走向、风口位置、绘出设备位置、管道走向、风口位置、设备编号及连接设备机房的主要管道设备编号及连接设备机房的主要管道等。等。暖通空调设计文件及其编制深度设计文件编制深度v三、施工图设计（施工图设计阶段）v1、设计说明与施工说明v（1）设计说明v应介绍设计概况和暖通空调室内外设计参数、热源、冷源情况；热媒、冷媒参数；采暖热负荷、耗热量指标及系统总阻力

25、；空调冷热负荷、冷热量指标，系统形式和控制方法，必要时，需说明系统的使用操作要点，例如空调系统季节转换,防排烟系统的风路转换等 设计文件编制深度v三、施工图设计v施工图设计阶段v1、设计说明与施工说明v（2）施工说明v应说明设计中所要求使用的材料和附件；系统工作压力和试压技术要求；施工安装要求及施工注意事项。采暖系统还应说明散热器型号。设计文件编制深度v三、施工图设计v施工图设计阶段v1、设计说明与施工说明v 图例v一般使用通用图例，并将图例放置在设计说明页或首页中，也可单独成图。设计文件编制深度v三、施工图设计v施工图设计阶段v2、设备表。v设备表v施工图阶段，型号、规格栏应注明详细的技术数

26、据。设计文件编制深度v三、施工图设计v施工图设计阶段3、设计图纸首页图图例，图纸目录通风、空调、制冷机房剖面图，剖面图系统图，立管图设备平面图，剖面图详图三、施工图设计三、施工图设计 施工图设计应包括施工图设计应包括设计与施工说明设计与施工说明、设备设备表表、设计图纸设计图纸和和计算书计算书。v设计说明和施工说明设计说明和施工说明v设备表设备表v设计图纸设计图纸v设计计算书设计计算书设计说明设计说明施工说明施工说明交接配合的设计分工范围交接配合的设计分工范围 首页图首页图 平面图平面图 通风、空调剖面图通风、空调剖面图 通风、空调、制冷机房平面图通风、空调、制冷机房平面图 通风、空调、制冷机房

27、剖面图通风、空调、制冷机房剖面图 系统图、立管图系统图、立管图 详图详图 采暖工程采暖工程计算应包括以下内容：计算应包括以下内容：a.建筑围护结构耗热量计算建筑围护结构耗热量计算b.散热器和采暖设备的选择计算散热器和采暖设备的选择计算c.采暖系统的管径及水力计算采暖系统的管径及水力计算d.采暖系统构件或装置选择计算，如采暖系统构件或装置选择计算，如系统补水与定压装置、伸缩器、疏系统补水与定压装置、伸缩器、疏水器等。水器等。通风与防烟、排烟通风与防烟、排烟计算：计算：a.通风量、局部排风量计算及排风装通风量、局部排风量计算及排风装置的选择计算置的选择计算b.空气量平衡及热量平衡计算空气量平衡及热

28、量平衡计算c.通风系统的设备选型计算通风系统的设备选型计算d.风系统阻力计算风系统阻力计算e.排烟量计算排烟量计算f.防烟楼梯间及前室正压送风量计算防烟楼梯间及前室正压送风量计算g.防排烟风机、风口的选择计算防排烟风机、风口的选择计算空调、制冷工程空调、制冷工程计算：计算：a.空调房间围护结构夏季、冬季的冷、热空调房间围护结构夏季、冬季的冷、热负荷计算（冷负荷按逐时计算）负荷计算（冷负荷按逐时计算）b.空调房间人体、照明、设备的散热量、空调房间人体、照明、设备的散热量、散湿量及新风负荷计算散湿量及新风负荷计算c.空调、制冷系统的冷水机组、冷热水泵、空调、制冷系统的冷水机组、冷热水泵、冷却塔、水

29、箱、水池、空调机组、消声冷却塔、水箱、水池、空调机组、消声器等设备的选型计算器等设备的选型计算d.必要的气流组织设计与计算必要的气流组织设计与计算e.风系统水力计算风系统水力计算f.空调冷热水、冷却水系统的水力计算空调冷热水、冷却水系统的水力计算 暖通空调设计文件及其编制深度设计文件编制深度v概算与预算的区别v1）所起的作用不同，概算编制在初步设计阶段，并作为向国家和地区报批投资的文件，经审批后用以编制固定资产计划，是控制建设项目投资的依据；预算编制在施工图设计阶段，它起着建筑产品价格的作用，是工程价款的标底。设计文件编制深度v概算与预算的区别v（2）编制依据不同，概算依据概算定额或概算指标进

30、行编制，其内容项目经扩大而简化，概括性大，预算则依据预算定额和综合预算定额进行编制，其项目较详细，较重要。设计文件编制深度v概算与预算的区别v（3）编制内容不同，概算应包括工程建设的全部内容，如总概算要考虑从筹建开始到竣工验收交付使用前所需的一切费用；预算一般不编制总预算，只编制单位工程预算和综合预算书，它不包括准备阶段的费用（如勘察、征地、生产职工培训费用等）。暖通空调设计常用法规设计规范和设计依据v一、设计规范v二、基础资料和设计依据设计规范和设计依据v一、设计规范v1、暖通空调一般规范v2、防火类规范v3、环境保护、劳动卫生与安全类v4、基础类v5、施工验收类设计规范和设计依据v二、基础

31、资料和设计依据v1、工程设计依据中与本专业有关部分v2、暖通空调室外空气设计计算参数v3、负荷计算基础资料v4、主要暖通空调设备产品质量，市场使用情况及产品价格。设计规范设计规范v暖通空调的一般规范暖通空调的一般规范v防火类防火类v环境保护、劳动卫生与安全类环境保护、劳动卫生与安全类v基础类基础类v施工验收类施工验收类设计规范和设计依据设计规范和设计依据暖通空调设计常用法规基础资料和设计依据基础资料和设计依据v工程设计依据中与本专业有关部分。工程设计依据中与本专业有关部分。环保、消防、卫生、人防等方面的安全条环保、消防、卫生、人防等方面的安全条款款水、电、汽、燃料等能源的供应情况水、电、汽、燃

32、料等能源的供应情况建设单位提出的有关基本建议和使用方面建设单位提出的有关基本建议和使用方面的要求、建设标准的要求、建设标准其他专业提出的工程设计资料其他专业提出的工程设计资料v暖通空调室外空气设计计算参数。暖通空调室外空气设计计算参数。基础资料和设计依据基础资料和设计依据v负荷计算基础资料。负荷计算基础资料。建筑围护结构的构造尺寸，建筑材料及热建筑围护结构的构造尺寸，建筑材料及热工特性工特性照明负荷及使用情况照明负荷及使用情况空调房间人员数量及活动情况空调房间人员数量及活动情况设备散热量设备散热量同时使用情况同时使用情况v主要暖通空调设备产品质量、市场使用情主要暖通空调设备产品质量、市场使用情况及产品价格。况及产品价格。