暖通空调系统的设计与运行实践

◆建筑与暖通

◆集中空调水系统设计

◆多联机的应用

◆对运行结果的反思

◆空调系统使用说明书

一、建筑设计与暖通空调

建筑多样化因素分析：绝大部分建筑设计产品都是定制式产品，因此针对性是最重要的考虑！

暖通空调系统的组成

暖通空调系统设计的任务

暖通空调系统设计的构成（集中空调系统）

暖通空调系统设计的构成简图（分散空调系统）

暖通空调系统原理图（集中空调系统）

空调采暖系统原理图（复合冷热源方式）

暖通空调设计对建筑专业的要求——冷、热源机房

1、机房面积（占总建筑面积的百分比——含水泵布置）

*采用离心机组：0.8%~1.2%（适用于5万m2以上的大型工程）

*采用螺杆机组：1%~1.4% （适用于2~5万m2以上的大型工程）

*采用吸收机组：1.5~2%（吸收机组尺寸和管道本身较大）

*锅炉房：0.3%~0.5%（总建筑面积越大、比例越小）

*热交换站：0.13%~0.2%

2、机房位置及净高要求

*位置：由于设备本身较重，且存在一定的噪声，冷冻机房宜设置于最底层

*净高：4~5m——其中：管线（风管、水管、电缆桥架等）所占高度大约1.5~2.0m，人员通行与检修空间2~2.5m（考虑支吊架高度）

*热交换站的净高要求：3~3.5m（板式换热器）、3.5~4m（列管式换热器）

*燃气锅炉房：只能设置于地下一层及以上，且周围相邻房间不能为人员经常活动的房间（如办公、餐饮、娱乐等）——安全要求

*变电室应尽量靠近冷冻机房——冷冻机房用电量最大，减少供电半径

3、冷、热源机房设施

*排水沟设置——机房地面清洗、系统排水、设备检修等需要

*隔声处理——吸声墙面、隔音门等

4、设备就位要求

对于冷水机组、锅炉（包括柴油发电机组）等大型设备，应预留从室外进入机房层的吊装孔（施工完成后盖板封盖）。

不宜采用汽车坡道等方式运输——荷载、净高及运输方式不能满足要求

5、风冷机组的室外机位置

*确保室外机的散热良好！

*防止噪声对周围环境的影

6、冷却塔

*设置高度要求：

（1）当冷却塔与冷冻机房平面距离很近时，冷却塔基础应比冷冻机房地面高出2~3m；

（2）当冷却塔与冷冻机房平面距离很远时，冷却塔基础与冷冻机房地面的高差，需要计算确定。

*设置位置要求

（1）周围不能有遮挡，否则散热效果差（与室外机类似）

（2）防止噪声对周围环境的影响

暖通空调设计对建筑专业的要求——管道设置

1、管道井、竖风道及尺寸

* 管道井尺寸

重点考虑的是管道的安装要求：风管——法兰连接；水管——焊接

* 竖风道要求——密闭、不漏风

当管道井尺寸有限时，一些局部可采用土建风道

—— 适用场所： （1）新风引入风道（北方地区需要做好保温）

（2）楼梯间加压风道

（3）普通排风系统（非污染物排风）的负压段

（4）房间空调回风（需保温）

（5）排烟系统负压段

（6）前室加压风道

—— 风道材料及制作方式：以钢筋混凝土现浇为最好….

（1）、（3）、（4）—— 可采用砖砌风道

（2）—— 现浇混凝土

（5）、（6）——最好现浇混凝土。若砖砌，则应在风道内壁衬钢板密封。

5、方案的综合考虑

*对于一定规模和特定建筑，空调、采暖管道及其机房总是需要的

*空调采暖管道系统本身具有设计的灵活性——垂直系统与水平系统

暖通空调设计对建筑专业的要求——末端设计

1、全空气空调系统的空调机房（用于大空间）

*面积：每500m2空调面积，大约需要25m2左右的机房

*高度：同被空调空间的高度

*位置：与被空调空间不在同一层时，需考虑竖向的送、回、排风道

*防水：需设置地漏等排水设施，机房地面应做防水处理

*防噪声：机房墙内壁做吸声处理，机房门为密闭隔音门

*就位：如果设置于核心筒，应考虑最大组件进入所要求的洞口尺寸

2、风机盘管+新风系统的新风机组

（用于分隔的办公建筑、酒店客房等）

*面积：每1000m2空调面积，大约需要15m2的机房

*其他要求与 1 相同

3、防火分区与机房

*每个防火分区，最好有自身独立的空调机房4、厨房用通风、空调机房

*面积：每500m2餐饮面积，大约需要40~50m2左右的机房（包括餐饮区空调系统、厨房送、排风系统

*其他要求与 1 相同

5、车库通风机房

*面积：每1000m2车库，大约需要15m2的送风和排风机房各一个

*位置：在每个防火分区设置，送风与排风机房的位置还需和进风道与排风道的位置协调考虑

6、超高层建筑的设备层

*位置：与最底层的高度差，不宜大于100m（考虑水系统的工作压力）

*吸声处理与保温处理措施

暖通空调设计对建筑专业的要求——消防设计

1、暖通专业消防设计主要内容

*高层建筑加压送风的部位——消防电梯前室、合用前室与防烟楼梯间单独的消防楼梯只需要对楼梯间加压（前室可不设加压送风）

*机械排烟设置部位——内走道、无窗房间（地下≥50m2，地上≥100m2）

*通风空调系统的防火——防火阀设置

2、排烟竖井位置要求

*内走道：两个排烟竖井的间距不宜超过60m

*无窗房间：根据需要合理设置

*大开间办公室：建议每隔一定距离（20~30m）设置一个排烟竖井——目的：为二次分隔后形成的内走道和无窗房间设置排烟提供条件。

3、防火卷帘的应用

*所有管道都不能从防火卷帘下部通过

*在管道密集处，不宜设置防火卷帘

*管道穿过防火卷帘时，防火卷帘应采用挂板下挂

二、集中空调水系统设计

一）冷冻水系统的基本形式

二）水系统的分区

三）冷却水系统

四）平衡阀

五）几个问题研讨

一）冷冻水系统的基本形式

1、同程与异程

（1）系统特点和主要区别——以水流经的管道的物理长度来区分。

（2）水力平衡目标：各支路的设计水流阻力相同而不是水流经的管道的物理长度相同。

（3）同程系统的平衡机理——当各末端的水流阻力相差较小时，如果水流经的管道的物理长度相同，则各末端之路的水阻力容易实现自然的平衡。如果末端支路阻力相差悬殊时，同程系统也并不具备水利平衡的优点。

采用同程只是手段而不是目的，并非任何时候同程一定最好。

（4）水利平衡计算的原则：《暖通规范》——各并联环路的设计水阻力相对差额不大于15%（不分同程与异程）。

2、开式与闭式

（1）开式系统中的“吸水真空高度”（有的水泵资料中称为“净吸扬程”）

●水泵运行安全要求：防止水泵吸入口汽化，必须保证水泵吸入口的水压力大于水的气化压力。

●实际运行可靠要求：系统中任何一点不宜出现负压，否则有可能将空气吸入系统之中。

●要求吸水池水面的高度应大于水泵吸水管的阻力。在冷却水系统中，一些实际工程由于冷却塔的安装标高不够，出现了水泵吸入口为负压的现象（吸入口软接头向内收缩）。

（2）开式系统蓄水箱容量的确定：

●确定原则：蓄存所有的系统水容量并附加一定的安全系数；

●《规范》规定：按照系统循环水量的5~10%计算；

*应取上述两者中的较大值作为最终结果。

3、分区两管制

●系统原理：系统的机房侧（冷、热源部分）为四管制，各末端设备为两管制，与末端设备的连接管道按照不同的干路（分区）采用两管制；

●采用原则：各区域存在明显的冷、热供应要求的分别时间段。

4、定流量与变流量系统

（1）区分标准——以①用户侧（而不仅仅是末端）的系统水流量是否处于②实时变化的特点来区分。

在多台并联水泵的系统中，如果仅仅因为水泵台数变化导致的流量变化，不能称为“变流量系统”。

（2）定流量系统

●末端采用电动三通阀实时控制水流量的系统；

●末端无任何自动控制水流量装置和措施的系统。

●定水量系统适合于冷水机组不超过两台的小型空调水系统。

4、定流量与变流量系统

（3）一次泵变流量系统

●系统特点：末端采用两通阀实时控制水流量，使得用户侧的系统水量实时发生变化。

●实施要求：

（a）末端水量实时控制；

（b）保证冷水机组运行的最小安全流量。

●实施方式：

（a）系统供、回水设置压差旁通阀控制——目前最常用方式；

（b）水泵采用变速控制（通常是变频调速）。

推荐采用水泵与冷水机组

一一对应连接（“先串后并”方式）。

优点：运行可靠、节省投资。

缺点：机房布置管道略有增加。

—“先并后串”方式涉及问题：

（1）大小搭配的平衡阀配置，

（2）电动蝶阀选择及连锁程序；

●压差旁通阀设置：

（a）原则：保证冷水机组的最低安全运行流量。

（b）常见做法：保证冷水机组的运行流量恒定。

（c）流量计算：

#按照（a），应为冷水机组的最低安全运行流量；

#按照（b），应为一台水泵的设计流量。

（d）控制压差：根据系统水力计算的结果确定。

（e）阀门口径应根据对流通能力的计算后选择，不能等同于机组或水泵的接管管径。

●主导思想——设计的出发点

（a）冷水机组在运行过程中水流量不发生变化；

（b）协调冷源侧与用户侧水量的供需矛盾（对于非线性水系统）

（c）尽可能节省水泵的运行能耗。

●系统特点：将用户侧和冷源侧的运行控制参数和环路完全分开。用初级泵（一次泵）来满足（a）的要求，用次级泵（二次泵）来满足（b）的要求。

●实施要求：

（a）末端水量实时控制，用户侧变流量运行；

（b）冷水机组运行流量不变；

（c）次级泵组供水量需要符合用户侧的需求；

（d）两级泵串联，需要做好压力平衡。

●实施方式：

（a）系统供、回水设置压差旁通控制（次级泵采用定速泵）；

（b）水泵采用供、回水压差变速控制（次级泵变频调速）；

（c）设置盈亏管，平衡初级泵组和次级泵组的水流量差。

（4）二次泵变流量系统

●盈亏管设计原则

（a）盈亏管内水的流向：理论上允许双向流。但实际上，如果回水流向供水，将导致系统供水温度上升，形成“恶性循环”：供水温度升高——末端冷量不够——阀门自动开大——次级泵供水量增加——更多的回水流向供水——供水温度继续升高。。。

因此，实际运行过程中，宜使得运行中的任何时候盈亏管的流向都是：供水管——回水管。只有系统启动过程时水由回水管流向供水管（先启动一台次级泵）。

（b）最大水流量计算：

*在线性水系统中，盈亏管的最大水流量为一台初级泵与一台次级泵的设计流量差值；

*在非线性水系统中，盈亏管的最大可能的水流量为：全部初级泵组的设计总流量与一台次级泵的设计流量差值；

（c）盈亏管作为两个环路的平衡管，在设计状态下，要求两端压差为零（无流量）。因此，初级泵和次级泵的扬程应根据此要求进行详细的计算确定。

●供、回水压差控制

（a）采用压差旁通阀、次级泵定速方式——此方式与一次泵系统的压差旁通阀控制原理相同，不能实时节省次级泵能耗；

（b）采用压差旁通阀、次级泵转速控制方式——可实时节省次级泵能耗且不会对主机的运行产生影响。由于水泵必须设置最小流量限制，因此当水泵降低至最小流量时，压差旁通阀开始起作用——同（a）。

（c）压差旁通阀流量确定：

*在（a）方式中，为一台次级泵的设计流量；

*在（b）方式中，为一台次级泵的最小运行流量；

*一台次级泵的最小运行流量应根据系统特点、水泵特性等因素来分析后确定。

●节能机理——与一次泵系统相比较

（a）理论依据1：在全年运行的绝大多数时间段内，用户侧需流量小于冷水机组需要的流量。因此，降低用户侧的供水量（改变次级泵的运行台数或者变频）可以实现次级泵的运行能耗节省。

（b）理论依据2：在多环路系统中，如果各环路的水阻力存在明显的差别，那么各环路独立配置次级泵后，某些环路需要的总扬程（初级泵+次级泵）小于一次泵系统的扬程，水泵的总安装容量和运行能耗都有所降低。

（c）《暖通规范》6.4.4条：中小型工程宜采用一次泵系统；系统较大、阻力较高，且各环路负荷特性或阻力特性相差悬殊时，宜在空气调节水的冷热源侧和负荷侧分别设一次泵和二次泵。

（d）由于变频器价格的降低，目前主流设计主张采用次级泵调速方式。

二）水系统分区（与分环路）

1、定义

（1）水系统分区——水压力不相关，构成两个独立的水系统（最终冷源有可能是一个，也有可能是多个）。

（2）水系统分环路——水压力相关，构成几个特定的并联水环路，冷源装置公用，在同样的工况（供冷或供热）下，通常各环路的实时供水水温相同。

2、分区与分环路的设计原则

（1）甲方要求——在同一建筑区域内，使用性质完全不同的建筑，可根据要求设计为不同的水系统（分区）。

（2）技术要求——考虑系统情况（如开式与闭式系统、冷热供应要求、水系统工作压力等等）进行系统分区。

（3）使用性质基本相同的同一区域内的建筑或房间，可通过不同的分环路设计，采用阀门等措施进行控制和管理。其优点是可以综合利用冷热源，通过输配系统实现冷热源的实时优化供应。

3、高、低分区

（1）分区原则——设备承压能力（关键点）、经济性

（2）分区方法

●高、低区完全为独立系统（独立冷、热源设备）——优点是设计简单，空调水温相同等；缺点是由于冷热源设备（主机）上楼，对施工安装和运行噪声的控制不利且综合能效可能有影响；

●高、低区通过中间的换热器来分开（冷、热源通常集中在低区）——优点是：有利于能源的综合利用，运行管理相对方便等；缺点是：二次水供水温度达不到一次水供水温度的要求，需要增大末端换热面积，末端型号可能加大。

●高、低区负担的范围——在采用中间的换热器来分区时，低区尽可能用足设备承压。降低高区对中间换热器面积和末端换热面积的总需求，减少高区投资，提高系统的经济性和运行节能。

●注意高低区系统都必须设置定压、补水系统和装置。

●高、低分区通常适合于超高层建筑（高度大于100m）。

三）冷却水系统

1、与机组的连接方式

与冷冻水系统一样，一一对应连接。

2、旁通阀的设置

（1）设置条件——需要对冷水机组冷却水进水温度进行控制的场所：

a）一般电制冷机的冷却水进水温度要求不低于19℃，个别冷水机组可以做到不低于12.8℃。

b）吸收机不得低于23℃，否则容易引起溶液结晶。

c）冬季需要运行冷水机组的场所

d）冷却水温越低，冷水机组的COP值越高，因此，只要在机组允许范围，可以尽可能的低温。

（2）水流量确定——小于一台冷却水泵的设计水量。

3、防止水泵电机过载运行

（1）超流量原因：

a）不设旁通阀的情况

在水泵运行台数减少时会发生超流量运行的情况——管道阻力系数没有变化，水泵运行台数变化造成。设计台数越多越明显。图a点至b1点。

b）设旁通阀的情况

在旁通阀调节过程中，将出现水泵超流量运行的情况（无论水泵运行台数是否会发生变化）——由于旁通阀调节，使得管道阻力系数降低。图a点至a1点，b1点至b2点。

（2）解决方式：在保证计算准确的前提下，适当增加水泵配电机的容量。

4、防止冷却塔“抽空”

（1）“抽空”原因：部分冷却塔不运行时产生。

（2）防止措施：

a）每个冷却塔出水管增加电动蝶阀不运行的冷却塔进出水电动蝶阀同时关闭。要求出口阀关闭严密。

缺点：增加投资，如果阀门不严，依然可能存在同样现象。

b）每台冷却塔集水盘设置连通管管径尽可能做大，最小不小于一台冷却塔的接管尺寸。

c）冷却塔安装高度提高

利用回水管本身就是连通管的特点，增加自然水头，防止抽空。

四）平衡阀

1、分类及功能：

●静态手动平衡阀

机理：手动改变开度，初调试用，一次调试后锁定开度。

关键要求：（1）调节性能好，（2）具有锁定功能。

*带流量（压差）测量孔——通常称为“平衡阀”

*不带流量（压差）测量孔——通常称为手动调节阀。

●定流量阀——某些厂家称为“动态平衡阀”

机理：按照设定值，在运行过程中，始终自动保持设定的流量不变。

关键要求：（1）自力式控制水量的能力，（2）调节性能

●动态电动平衡阀——与风系统中的“压力无关型VAV末端”相似。

机理：（1）在压差改变的情况下，自动维持改变前的水流量不变；

（2）在压差不变，控制参数发生变化大的情况下，根据控制参数改变流量。

关键要求：（1）压差无关功能，（2）调节性能

2、用途：

●静态手动平衡阀

当水系统个环路设计无法通过管道和设备配置来实现设计状态下的水力平衡时采用。因此，这是为满足设计状态下的流量要求而设置的。在系统运行过程中，其典型特点是阻力系数不发生改变（开度不变）。

●定流量阀——某些厂家称为“动态平衡阀”

只能在需要定流量的场所使用。可能场所：无温度自控的采暖系统，定水量空调水系统，变水量系统中需要定水量的场所——定水量一次泵、冷却泵、冷水机组冷水与冷却水进口（或出口）、冷却塔等。

不能应用的场所：变流量水系统的用户侧——包括分、集水器支路，各空调机组和末端风机盘管等设备的进口或出口。

●动态电动平衡阀——与风系统中的“压力无关型VAV末端”相似。

可以替代末端常用的电动二通阀。价格昂贵。

3、设计要求：

●对于静态手动平衡阀和定流量阀——应注明各阀的设计水流量，否则无法调试或设定。

●对于动态电动平衡阀——设计要求与电动二通调节阀相似：提出流量系数、阀门调节性能等要求。

●因为存在较大的阻力，静态手动平衡阀不能随意设置，首先强调的是“设计平衡”。

●定流量阀一定要根据系统情况（定、变流量）来设置。

五)几个讨论的问题

1、两大一小系统中，压差旁通阀的流量选择。

（1）单台机组容量确定——一般的民用建筑

●首先确定大机组的最小容量（防止发生喘振）比Ro：

离心机：20%~30%， 螺杆机：15%~25%，

吸收机：20%~30%。

●确定采用的大机组台数（小机组通常一台）N：根据机房情况，通常不少于两台。

●根据计算的总冷量Q的需求，计算小机组的容量Q1和大机组容量Qo：

计算原则：小机组的额定冷量满足大机组的最小容量要求。

计算公式：N×Q1/Ro+Q1=Q

小机组容量：Q1=Ro×Q/（N+Ro）

大机组容量：Qo=Q1/Ro

●系统可满足的最低负荷率Rs

由于小机组一般采用螺杆机，假定其最小容量比为R1，则系统最小能满足的供冷量为：R1×Q1

系统可满足的最低负荷率：Rs= R1×Q1/Q=R1×Ro/（N+Ro）

（2）单台机组容量确定——对低负荷Qmin有特定要求的建筑。

通常这是指建筑的最低负荷率低于按照前述（1）计算的情况。

●首先确定最小负荷率Rs=Qmin/Q

●确定采用的大机组台数N：

*如果采用一台小机组，可根据前面的计算公式：

Rs=R1×Ro/（N+Ro），得出：N=（R1-Rs）×Ro/Rs

*如果上述计算出来的N数量过多，机房无法布置或者系统不合理，则需要采用多台小机组来满足要求，小机组的数量n的确定需要与大机组统一协调考虑，原则之一是：n×Q1=Ro×Qo。由下式计算出N与n的关系：

N ×Rs/（Ro ×R1）+n ×Rs/R1=1

（3）压差旁通阀的流量确定

*机组为同型号（同容量）时对于机组定流量系统，按照一台机组的额定流量来确定；对于机组变流量系统，按照最小冷水机组流量来确定。

*机组为不同型号（不同容量）时

a）安全要求：按照大机组的额定流量确定；

b）调节要求：只有小机组运行时，需要按照小机组的额定流量来控制。

个人观点：以安全考虑为主来选择，同时，对小容量运行情况下的阀门Kv值进行校核。

通常阀门的理想可调比为30，在旁通阀应用中，实际可调比可达到20~25左右，因此最小可控流量为5%~4%。由于阀门的最佳调节性能处于30%~70%之间，因此，如果最小旁通流量的30%能够大于按照大机组选择流量的5%（即最小流量不小于17%——相当于冷水机组的小、大容量比为17%），则认为系统可行（一般工程可以满足）。如果此条件不成立，则建议另外并联一个小口径电动阀门。

2、一次泵变水量系统的控制。

关键点：

（1）设计人必须确保冷水机组适应变水量的运行，并且能够清楚掌握机组最小水量的限制值；

（2）水量变化的速率是影响冷水机组的另一个关键因素。只有缓慢的流量变化才是可接受的。因此此方法不适用于短时间内空调负荷的峰谷值相差较大的水系统中。

目前的三种控制方法：流量（或冷量）控制、压差控制、温度控制。

不同的参数控制方法，需要根据不同的系统特点来采用。

同一个系统中，不同的时段（或者流量段）也可能要采用不同的控制方式。

如果水系统为线性系统，采用压差控制或者流量控制都是可行的。

此问题在行业中还在不断摸索，一些厂家开始有所实践。

3、二次泵的两种组合方式（分环路和泵组方式）

（1）分环路设置二次泵

a）适用情况：各环路设计阻力相差较大的系统

b）优点：可以降低一些环路的二次泵扬程

c）缺点：系统二次泵较多，控制复杂，投资可能偏高，综合效能比相对较差。

d）典型情况分析：如果所有环路的二次泵扬程都相同，则此方式必要性不大。

（2）二次泵组集中设置

a）使用情况：各环路设计阻力相差不大、且水系统非线性较强

b）优缺点：与（1）相反。

4、二次泵台数与转速的联合控制。

（1）不宜少于两台水泵

（2）二次泵组总水量不应大于一次泵的总水量

（3）有条件情况下，加大单台容量、减少台数，有利于节能

（4）对于两台二次泵，建议采用各自配变频器，在50%~100%流量之间同时变频调速，低于50%流量时，运行一台二次泵。

（5）对于四台（及以上）的二次泵组，个人建议采用一台变速泵+多台定速泵的方式（需要对水系统的水利工况进行分析，防止变速泵的工作性能受到较大的影响）。

（6）对于三台二次泵组，需要分析水利工况。如果33%负荷时的水泵效率下降不大，可采取（4）方式；反之，建议（5）方式。

（7）不论何种方式，都需要根据系统情况设定二次泵的最低转速（或最低流量）。

三、多联机应用

三个方面

1、主要特点

2、能耗比较

3、应用注意事项

多联分体式空调系统基本构成

制冷环节比较 （

为换热环节）

特点比较

	普通分体机	多联机系统	传统中央空调
构成特点	冷源数量最多——不少于被空调房间数量	冷源数量较多——多个房间共用一个冷源	冷源数量最少——通常全楼一个冷源
使用灵活性	相对最好——每个设备独立使用	相对中等——按照子系统独立使用	相对最差——全楼集中使用
建筑设计的适应性	相对最差——室外机过多，影响建筑设计	相对中等——室外机有一定数量	相对最好——室外通常只有冷却塔
空调设计的复杂性	最简单	中等	最复杂

	普通分体机	多联机系统	传统中央空调
新风处理方式	冷源	相对困难——需专门冷源	与分体机基本相同	相对容易——与中央空调系统同冷源
冬季加湿	困难	较困难	相对容易
冬季供热	严寒地区	困难——通常另设供暖系统	困难——通常另设供暖系统	宜单独设供暖系统，部分地区可合用（单独热源）
寒冷及夏热冬冷地区	部分地区和设备可运行，但COP较低	部分地区和设备可运行，但COP较低	单独热源——系统通常合用（两管制）
其他地区	可正常使用，COP较好	可正常使用，COP较好	——

能耗及实用范围比较——比较条件

*这是一个行业有争议的问题

*重点比较：多联机和传统中央空调的制冷年能耗

（1）传统中央空调的三种冷源形式：活塞式、螺杆式、离心式

（2）以北京地区的气象参数进行比较；

（3）按照《公建节能标准》对设备的最低能效比要求：

#活塞式机组：COP=4.2；

#螺杆式机组：COP=4.6；

#离心式机组：COP=5.1；

#多联机（单元式）：COP=2.6（暂不考虑长度修正）

（4）新风冷量比例：30%建筑总冷量

（5）中央空调系统以“风机盘管+新风”为基础，分别考虑设置

两台主机和三台主机两种情况

（6）末端能耗统计结果（每kW电耗的输送冷量）：

#风机盘管：43kW/kW；

#中央空调新风机组：15kW/kW；

#多联机新风机组：80kW/kW；

#多联机室内机：35kW/kW。

（7）中央系统辅机能耗：

#水泵效率：活塞机70%

#螺杆机74%

#离心机78%；

#冷却塔（每kW电耗的处理水量）：37.5(m3/h)/kW。

（8）不同系统比较时采用的冷量范围（来自《暖通规范》）：

#活塞机：单机容量700kW；

#螺杆机：单机容量1054kW；

#离心机：单机容量1758kW；

#多联机：不限制（计算时采用一台73kW冷量的设备）。

（9）年空调冷负荷分布：北京银谷大厦的空调负荷分布——《从冷水机组的优化群控，评ARI 550/590标准的IPLV指标》（汪训昌、林海燕论文）

（10）多联机按照有代表性的厂家变工况数据逐时计算，冷水机组按照有代表性的厂家的10%~100%工况数据计算。

北京某大厦全年空调负荷分布

夏季设计工况点COP

	传统中央空调系统	多联机系统
活塞机	螺杆机	离心机
COP	3.039	3.260	3.540	2.600

典型气象年夏季综合COP计算结果（不同最大使用负荷率情况下）

最大使用负荷率	活塞机	螺杆机	离心机	多联机
三台机组	两台机组	三台机组	两台机组	三台机组	两台机组
100%	1.930	1.702	2.706	2.689	2.826	2.713	2.652
90%	——	——	2.673	2.632	2.790	2.677	2.599
80%	——	——	2.619	2.555	2.725	2.597	2.516
70%	——	——	2.569	2.479	2.661	2.501	2.461
60%	——	——	2.552	2.377	2.638	2.369	2.366

典型气象年夏季综合COP计算结果（不同加班时间情况下）

平均加班时间	活塞机	螺杆机	离心机	多联机
三台机组	两台机组	三台机组	两台机组	三台机组	两台机组
无加班	1.930	1.702	2.706	2.689	2.826	2.713	2.652
1H加班	——	——	2.677	2.654	2.787	2.669	2.638
2H加班	——	——	2.651	2.620	2.751	2.627	2.625
3H加班	——	——	2.625	2.588	2.716	2.588	2.612

本表注：1、加班时的全年平均负荷率按照安装容量的10%计算；

2、加班时，相当于增加全年的低负荷运行时间。

平均加班时间	活塞机	螺杆机	离心机	多联机
三台机组	两台机组	三台机组	两台机组	三台机组	两台机组
无加班	1.930	1.702	2.706	2.689	2.826	2.713	2.652
1H加班	——	——	2.667	2.644	2.777	2.661	2.635
2H加班	——	——	2.629	2.601	2.731	2.611	2.618
3H加班	——	——	2.593	2.560	2.687	2.564	2.602

本表注：1、加班时的全年平均负荷率按照安装容量的5%计算；

2、加班时，相当于增加全年的低负荷运行时间。

能耗及实用范围比较——结论

中央空调系统对应的建筑面积估算（以冷负荷指标70~130W/m2为依据）

	活塞机	螺杆机	离心机
三台机组	两台机组	三台机组	两台机组	三台机组	两台机组
对应面积（m2）	30000~16154	20000~10769	45171~24323	30114~16215	75342~40569	50228~27046

1、全部采用活塞机的中央空调系统，全年COP低于多联机；

2、在16215~30114m2时，如果不考虑加班问题，或者平均加班时间在大约1.5H以内时，可采用螺杆机，其年COP高于多联机；反之则多联机高于由两台螺杆机组成的传统系统。

3、在24323m2~40569m2时，采用三台螺杆机比两台离心机更节能；

4、大于40569m2时，建议采用离心机组（采用“离心+螺杆”的搭配方式对节能更有利）；

5、上述分析，不包括采用多种冷源设备组合时的分析。

能耗及实用范围比较

*再次强调上述主要分析条件和结论的适用性（6点）：

1、地区：北京地区——不同地区气象参数不同，结果不同；

2、典型建筑：北京某大厦——不同的建筑年逐时负荷率，结果不同；

3、建筑类型：办公楼——酒店、商业、住宅等建筑，结果不同；

4、设备效能：《公建》标准的入门级——不同设备，结果不同；例如：目前一些多联机能够做到3.0以上的COP值、螺杆式冷水机组COP能够达到5.0以上、离心机能够达到6.0以上，水泵效率也是不相同的；

5、传统中央空调系统形式：FC+新风——还存在其他形式，如全空气、变风量系统等等；

6、运行管理：上述结论是：系统处于理想的运行管理和自控条件下得出的。

*主要思想：

由于情况变化复杂，尽管同类建筑有一定的可比性，但上述分析和结论不能说对所有建筑具有普遍实用性。这里只是提出一种分析的方法，对于具体问题和工程，可以按照这样的方法进行分析，得出更符合实际的结论。

应用注意事项

●目标

发挥优势，使不足降至可接受的最小范围

●应对措施

有针对性地研究和应用

●考虑的问题

建筑和房间功能及空调负荷特点、建筑使用特点和要求、建筑地点、投资、能耗、全寿命周期成本等。

●供冷与供热能力的匹配问题

●在目前我国的大部分城市的实际气象条件下，通常设备的供热能力低于供冷能力（注意标准工况与应用工况的问题）；

●对于严寒或寒冷地区的部分室外温度较低的城市，还存在是否能够起机运行的问题（而不单单是供热能力能否达到的问题）；

●有可能需要同时设置冬季采暖系统。

*建筑使用功能、规模

（1）适用于：

a、建筑内部各房间使用时间分散的场所，例如：公寓、住宅、有较高分散使用要求的出租性办公楼（尤其是部分单位在非办公时间使用较多的场所）等

b、空调房间分散的建筑，如体育场馆的附属建筑、不设中央空调系统但部分房间需要制冷空调的建筑等

c、需要24小时不间断使用空调的房间，如设有中央空调的建筑中的消防控制室、变配电值班室、对湿度要求不高的计算机房等等

（2）不适用于：

a、空调系统集中管理和运行时间相对固定的建筑。如一些政府部门的办公楼、使用时间短暂但集中的大型展览建筑、会议中心、体育场馆比赛和观众厅等

b、通常情况下，大型公共建筑不适用此系统——原因：装机容量过大；从低负荷容量和概率上看，采用中央空调系统可以通过不同的机组搭配方式解决问题。

*建筑地点与冷、热负荷

（1）限制条件：

在冬季无法作供热运行的寒冷地区不能用其作为供热热源

（2）可比较条件：

a、冬季设置采暖系统，夏季只用此系统供冷的建筑，需要进行投资与能耗比较；

b、冬、夏都用此系统的建筑，尤其需要对冬季的供热能力进行校核。

c、需要有效的解决新风的供应问题。

d、必须要求对空调系统进行分户计量的建筑可采用此系统。

*应用的几个技术问题

（1）注意“有效长度”概念

*“有效长度”不是物理长度，转换接头也应计算为“当量长度”。

*“有效长度”也不等同于“最佳长度”或者保证系统能效的长度，而是机组能够工作（启动但并不是保证样本参数）的最大限制长度——与冬季对室外温度的限制的概念是相同的。

（2）注意同一系统内所负担的房间的使用性质

*最好是同样使用性质（尤其是空调使用时间相同）的房间。

*避免情况：系统内有个别特殊使用时间的房间。

（3）冬、夏都用此系统的建筑，校核原则：（1）按照夏季选择设备，冬季设计点采用同样设备的供热量可以满足供热要求，（2）冬季设计点 COP ≥ 1.8。

（4）新风问题——应设置新风系统，需要从投资、新风系统作用距离（目前产品的风压有限）、与外立面的配合、以及新风处理（包括加湿）等统一考虑。

四、对运行结果的反思

●问题的由来

▼绿色建筑——在建筑的全寿命周期内，最大限度的节约资源（节能、节地、节水、节材）、保护环境和减少污染，为人们提供健康、适用和高效的使用空间，与自然和谐共生的建筑（《绿建评估标准GB/T50378-2006》）。

▼暖通空调专业设计师面临的问题

+如何应对“全寿命周期”的要求？

——常规做法：技术经济分析、模拟验证

+如何应对“节能”与“绿色”的要求？

——常规做法：按照《标准》、《规范》设计

▼实际的结果究竟如何？

+设计师不得不回答的问题—— “反思”的思想基础

●实际运行实测情况与分析——冷水机组装机容量