空調冷、熱源設計指導的要點簡析

歐陽琴 彭雅倩 滿善 鄭佳緣

【摘要】介紹建筑環境與能源應用工程專業設置“空調冷、熱源設計”課程的目的，總結了冷、熱源系統的設計步驟與指導要點，指出了學生較容易忽略的問題，供同行業的師生借鑒。

【關鍵詞】HVAC；實踐教學；冷熱源機房設計

建筑環境與能源應用工程專業HVAC（Heating，VentilatingandAirConditioning）開辦超過半個世紀，課程體系經過多次優化，已經日臻完善。“空調冷、熱源設計”是該專業主干課程“空調用制冷技術”課程設計的選題之一，旨在培養學生綜合應用所學的理論知識，進行初步的空調冷、熱源設計，為學生以后能從事空調、制冷系統相關的設計、制造、調試運行、設備管理等工作打下基礎。

冷、熱源機房是建筑物空調冷、熱系統的心臟，為各用戶分區生產并輸配冷、熱水，分別除去其冷、熱負荷，提供舒適的冷、熱效果。冷熱源機房的設計應遵守國家及地方頒布的設計規范及政策文件，冷、熱源種類的選擇還應考慮所處城市的氣象參數、水文條件及能源結構，另外，需要結合建筑結構參數、空調負荷特點及負荷計算值、空調分區情況等條件來詳細設計。

一、設計步驟

冷、熱源的類型有許多種類，包括蒸氣壓縮式制冷（熱泵）系統和吸收式制冷系統兩大類。前者可包括風冷制冷（熱泵）機組、水冷制冷（熱泵）機組。水冷制冷（熱泵）機組的“水”可以是市政循環水、地表水、地下水、污水等等。吸收式制冷系統多為溴化鋰吸收式機組，有余熱、廢熱可利用時這種系統備受青睞。除此之外，多聯機系統因為一臺外機可以“拖動”多臺內機，制冷劑在室內、外換熱器中通過相變與用戶進行熱交換，也是一種典型的冷、熱源系統。

空調冷、熱源機房的設計過程，基本遵循以下步驟：冷熱源的技術經濟性論證→確定冷、熱源類型→結合冷、熱負荷選擇制冷（熱）機組或鍋爐→初步布置機房設備→冷凍水（熱水）系統的設計（冷凍水泵的選擇）→冷卻水系統的設計（冷卻水泵的選擇）→繪制機房設備圖紙、撰寫計算書。

冷源和熱源可以由同一臺設備承擔，如熱泵型冷（熱）水機組是一種可以實現供熱、供冷兩種功能的系統，因此不需要在建筑中設置鍋爐房。但更常用的一種冷熱源方式為：選用冷水機組為用戶提供空調冷水，選用鍋爐為用戶提供空調熱水。此時除了進行制冷機房設計外，還需要將鍋爐、板式換熱器、熱水泵等裝置合理地布置在鍋爐房中。經過設計論證，有些情況下制冷機房與鍋爐房可以合用一部分設備，比如分、集水器，冷凍水泵（熱水泵），膨脹水箱等。

一個完善的冷、熱源系統設計，還應該考慮機房通風、防排煙設計，限于篇幅，本文不展開闡述。

二、幾個關鍵點

空調冷、熱源設計時，應弄清參數間的關系、意設計過程的先后順序，并且都要有準確的依據。

（一）設計要點

（1）通過繪制冷、熱源機房系統圖（或原理圖），厘清冷凍水系統、冷卻水系統、熱水系統的流程。同時指導學生參考本專業的國家標準圖集，添設機組的蒸發器、冷凝器、水泵等設備前后管道的閥門與附件，并設置好分（集）水器與各空調分區立管的連接。

（2）選擇機組或水泵等主要設備的依據要準確。有以下需要遵循的依據：根據熱負荷計算值選擇鍋爐、根據建筑物的綜合冷負荷選擇冷水機組。綜合冷負荷是通過逐時冷負荷計算并匯總得到的。電動壓縮式冷水機組的總裝機容量，應根據計算的空調系統冷負荷值直接選定，不另作附加；在設計條件下，當機組的規格不能符合計算冷負荷的要求時，所選擇機組的總裝機容量與計算冷負荷的比值不得超過1.1。

根據機組蒸發器水流量選擇冷凍水泵的流量，根據冷凍水系統的最不利環路的阻力值選擇該冷凍水泵的揚程；根據冷凝器水流量選擇冷卻塔；根據冷卻塔的水流量選擇冷卻水泵的流量，根據冷卻水系統的最不利環路的阻力值選擇該冷卻水泵的揚程。

（冷、熱水系統合用膨脹水箱、分（集）水器、水泵、水管時，應注意設備的選型計算及管材的選擇。如膨脹水箱的設計，根據文獻26.8.2：“兩管制空調水系統，當冷、熱水共用一個膨脹水箱時，應按供熱工況確定水箱的有效容積”。另外，冷/熱水合用的兩管制水系統，宜配置備用泵；分（集）水器中最高水溫不應超過65℃等規定。

（二）容易忽視的問題

學生們由于缺乏工程意識，專業知識與工程設計未能很好地融合，容易在設計中犯錯。以變水量系統為例，變流量一級泵系統采用冷水機組定流量方式時，應在系統的供回水管之間設置電動旁通調節閥，學生則會遺漏這種旁通設計。另外，他們繪制的圖形表達形式較為單一與生硬，常出現設備布置位置不合理、標注不完整或不規范等情況。另一方面，冷（熱）水系統的自動控制設計，補水、定壓設計、節能設計也容易被忽視。

三、結語

本文總結了冷、熱源系統的設計步驟與設計要點，指出了學生較容易忽略的問題，可以供教師與學生借鑒。設計過程中，學生除了使用專業知識外，還需要不斷查取規范、文獻，并熟練地使用專業軟件。教學的目的除了教會知識、技能外，更重要的是培養學生在實際訓練過程中不畏苦、愛鉆研的堅韌性，學生專業技能提升后會產生自豪感、信心倍增，從而愿意攻克更多的工程難題，如此形成良性循環。

參考文獻

[1]GB50736-2012，民用建筑供暖通風與空氣調節設計規范[S].

[2]陸耀慶.實用供熱空調設計手冊（第2版）[M].北京：中國計劃出版社，2008.

作者簡介：歐陽琴（1978.04—），女，漢族，湖南株洲人，碩士，講師，研究方向：建筑環境與能源應用工程的專業教學。