空调冷、热源设计指导的要点简析

欧阳琴 彭雅倩 满善 郑佳缘

【摘要】介绍建筑环境与能源应用工程专业设置“空调冷、热源设计”课程的目的，总结了冷、热源系统的设计步骤与指导要点，指出了学生较容易忽略的问题，供同行业的师生借鉴。

【关键词】HVAC；实践教学；冷热源机房设计

建筑环境与能源应用工程专业HVAC（Heating，VentilatingandAirConditioning）开办超过半个世纪，课程体系经过多次优化，已经日臻完善。“空调冷、热源设计”是该专业主干课程“空调用制冷技术”课程设计的选题之一，旨在培养学生综合应用所学的理论知识，进行初步的空调冷、热源设计，为学生以后能从事空调、制冷系统相关的设计、制造、调试运行、设备管理等工作打下基础。

冷、热源机房是建筑物空调冷、热系统的心脏，为各用户分区生产并输配冷、热水，分别除去其冷、热负荷，提供舒适的冷、热效果。冷热源机房的设计应遵守国家及地方颁布的设计规范及政策文件，冷、热源种类的选择还应考虑所处城市的气象参数、水文条件及能源结构，另外，需要结合建筑结构参数、空调负荷特点及负荷计算值、空调分区情况等条件来详细设计。

一、设计步骤

冷、热源的类型有许多种类，包括蒸气压缩式制冷（热泵）系统和吸收式制冷系统两大类。前者可包括风冷制冷（热泵）机组、水冷制冷（热泵）机组。水冷制冷（热泵）机组的“水”可以是市政循环水、地表水、地下水、污水等等。吸收式制冷系统多为溴化锂吸收式机组，有余热、废热可利用时这种系统备受青睐。除此之外，多联机系统因为一台外机可以“拖动”多台内机，制冷剂在室内、外换热器中通过相变与用户进行热交换，也是一种典型的冷、热源系统。

空调冷、热源机房的设计过程，基本遵循以下步骤：冷热源的技术经济性论证→确定冷、热源类型→结合冷、热负荷选择制冷（热）机组或锅炉→初步布置机房设备→冷冻水（热水）系统的设计（冷冻水泵的选择）→冷却水系统的设计（冷却水泵的选择）→绘制机房设备图纸、撰写计算书。

冷源和热源可以由同一台设备承担，如热泵型冷（热）水机组是一种可以实现供热、供冷两种功能的系统，因此不需要在建筑中设置锅炉房。但更常用的一种冷热源方式为：选用冷水机组为用户提供空调冷水，选用锅炉为用户提供空调热水。此时除了进行制冷机房设计外，还需要将锅炉、板式换热器、热水泵等装置合理地布置在锅炉房中。经过设计论证，有些情况下制冷机房与锅炉房可以合用一部分设备，比如分、集水器，冷凍水泵（热水泵），膨胀水箱等。

一个完善的冷、热源系统设计，还应该考虑机房通风、防排烟设计，限于篇幅，本文不展开阐述。

二、几个关键点

空调冷、热源设计时，应弄清参数间的关系、意设计过程的先后顺序，并且都要有准确的依据。

（一）设计要点

（1）通过绘制冷、热源机房系统图（或原理图），厘清冷冻水系统、冷却水系统、热水系统的流程。同时指导学生参考本专业的国家标准图集，添设机组的蒸发器、冷凝器、水泵等设备前后管道的阀门与附件，并设置好分（集）水器与各空调分区立管的连接。

（2）选择机组或水泵等主要设备的依据要准确。有以下需要遵循的依据：根据热负荷计算值选择锅炉、根据建筑物的综合冷负荷选择冷水机组。综合冷负荷是通过逐时冷负荷计算并汇总得到的。电动压缩式冷水机组的总装机容量，应根据计算的空调系统冷负荷值直接选定，不另作附加；在设计条件下，当机组的规格不能符合计算冷负荷的要求时，所选择机组的总装机容量与计算冷负荷的比值不得超过1.1。

根据机组蒸发器水流量选择冷冻水泵的流量，根据冷冻水系统的最不利环路的阻力值选择该冷冻水泵的扬程；根据冷凝器水流量选择冷却塔；根据冷却塔的水流量选择冷却水泵的流量，根据冷却水系统的最不利环路的阻力值选择该冷却水泵的扬程。

（冷、热水系统合用膨胀水箱、分（集）水器、水泵、水管时，应注意设备的选型计算及管材的选择。如膨胀水箱的设计，根据文献26.8.2：“两管制空调水系统，当冷、热水共用一个膨胀水箱时，应按供热工况确定水箱的有效容积”。另外，冷/热水合用的两管制水系统，宜配置备用泵；分（集）水器中最高水温不应超过65℃等规定。

（二）容易忽视的问题

学生们由于缺乏工程意识，专业知识与工程设计未能很好地融合，容易在设计中犯错。以变水量系统为例，变流量一级泵系统采用冷水机组定流量方式时，应在系统的供回水管之间设置电动旁通调节阀，学生则会遗漏这种旁通设计。另外，他们绘制的图形表达形式较为单一与生硬，常出现设备布置位置不合理、标注不完整或不规范等情况。另一方面，冷（热）水系统的自动控制设计，补水、定压设计、节能设计也容易被忽视。

三、结语

本文总结了冷、热源系统的设计步骤与设计要点，指出了学生较容易忽略的问题，可以供教师与学生借鉴。设计过程中，学生除了使用专业知识外，还需要不断查取规范、文献，并熟练地使用专业软件。教学的目的除了教会知识、技能外，更重要的是培养学生在实际训练过程中不畏苦、爱钻研的坚韧性，学生专业技能提升后会产生自豪感、信心倍增，从而愿意攻克更多的工程难题，如此形成良性循环。

参考文献

[1]GB50736-2012，民用建筑供暖通风与空气调节设计规范[S].

[2]陆耀庆.实用供热空调设计手册（第2版）[M].北京：中国计划出版社，2008.

作者简介：欧阳琴（1978.04—），女，汉族，湖南株洲人，硕士，讲师，研究方向：建筑环境与能源应用工程的专业教学。