麦克维尔中央空调系统设计过程和步骤

麦克维尔中央空调系统设计过程和步骤

跟很多初学者一样，刚开始做麦克维尔中央空调系统设计时，有些无从下手，不知道设计中各个步骤该查阅哪里，以及在设计过程中有些问题不理解为什么应该这样，所以本人查阅了一些资料，以防忘记，做了麦克维尔中央空调系统设计步骤和其中的一些问题的个人理解的总结，其中可能有些公式或理解有错误的地方，注意印证下，但希望可以对暖通初学者有一点点帮助，就可以了。暖通高手们，见笑了！（向作者致敬！）

以下都是用本人自己的通俗易懂的文字写的。

（注：暖通南社整理编辑，但作者不详）。

再说几句：作为一个水暖设计的初学者，跟很多初学者一样，由于设备专业的设计确实太繁杂了，尤其是空调方面涉及到的理论也很多，麦克维尔中央空调的类型和设计方式也很多样，所以对于经验很有限的暖通设计初学者来说，对于同类型的建筑，如果有那些大型有名的设计院的暖通高手的设计图纸作为参考的话，设计的时候就觉得心里有底了，设计时就会少走很多弯路和错路，因为手册规范技术措施都是些文字的阐述，其实设计人员的设计画图大多都是看别人的图纸，才学到各种类型和情况下该如果去设计画图的，大家都是看别人的设计图纸才学会设计画图的，所以好的设计图纸对于设计初学者确实很重要，尤其是那些有名设计院的设计图纸，对于提高一个设计师的设计水平很重要，因为有名的设计院的专家们毕竟走在设计的前端，设计经验更丰富，他们的设计要更加的合理，这种合理的设计是需要传承和传授的，对提高设计行业的整体设计水平也是很有帮助的，设计合理了也就更利于节能和节约，对项目也是更负责的，哪怕初学者只是吸取了一点好的设计理念和设计方式也是有意义的。当然任何事情都是有两面的，这可能涉及到设计人的“知识产权”，但相比对别人的帮助和提高，利要远远大于弊的。

但是让很多设计初学者很心烦的是，在网上的论坛里面到处找也找不到一个觉的“好点”的设计图纸，什么网易筑龙里面的图纸不是残缺不全的，就是过时的过气的没什么参考价值的图纸，不然就是收费的，对于设计初学者还是很急迫能有好点的图纸作为学习和参考的，希望那些设计高手们设计专家们能多多帮助设计的初学者，你们就是设计导师！

多去帮助别人，与人为善对自己也是很有意义的！就像曾经的一部老电影讲的那样，人人为我，我为人人。希望大家都向电影里的主人公学习！

麦克维尔中央空调系统设计过程和步骤

设计时最主要的依据就是：

第一是规范（包括地方设计标准）；

第二是技术措施和最常用的手册；

第三是其他资料。

风系统：

（一）一次回风系统：

确定空调机组的所需冷量Q和送风量G

说明：一次回风系统的空调机组，常采用转轮热回收式空调机组，冷热水盘管共用一套（公共建筑节能标准有规定）。

1、确定空调机组的所需冷量Q：

(1)采用空调房间总冷负荷面积概算指标来确定。

房间的总冷负荷面积概算指标：可查阅：陆耀庆《实用供热空调设计手册第二版》19.4.1节第1478页，或《2003全国民用建筑工程设计技术措施-暖通空调·动力》1.3节第11页（此表源于陆耀庆第一版实用供热空调设计手册，09版技术措施无面积指标）。

说明：其中该总冷负荷面积指标包括房间的余热冷负荷+新风冷负荷。

房间的空调系统的冷、热负荷概述指标：可查询《简明空调设计手册》2.4节63页。

建筑物的空调总冷、热负荷面积指标：可查阅 CJJ34-2010《城镇供热管网设计规范》第3.1节，里面的数据还是挺准确的，尤其是热负荷指标。或建筑物空调冷负荷指标《2003全国民用建筑工程设计技术措施-暖通空调·动力》1.3.2。

采暖热负荷指标的确定：

建筑物的采暖热负荷指标：可查阅 CJJ34-2010《城镇供热管网设计规范》第3.1节，里面的数据还是挺准确的。或者是查阅《2003全国民用建筑工程设计技术措施-暖通空调·动力》1.3.1。（或陆耀庆《实用供热空调设计手册第二版》5.1.3节第317页）

居住建筑的建筑物采暖热负荷指标：据DBJ14-037-2006《山东省居住建筑节能设计标准》4.1.6条规定：不宜超过32w/m²（公共建筑节能标准无热负荷指标规定）。

(2)人员密度：可查阅陆耀庆《实用供热空调设计手册第二版》19.3.3节第1466页（源于国际标准），或《2003全国民用建筑工程设计技术措施-暖通空调·动力》1.3节第11页（此表源于北京建筑设计研究院《建筑设备专业设计技术措施》）。

或《公共建筑节能设计标准》 GB50189-2005，附录B

其中新版实用供热空调手册上的人员密度要偏小些，设计常采用的人员密度值比手册上的要大。

2、确定空调机组的送风量G

（1）、定性分析参数时，可将房间的总冷负荷Q分解成新风冷负荷Q1+房间余热冷负荷Q2：

一次回风系统的所需的总冷负荷为：新风冷负荷Q1和消除室内余热的冷负荷Q2，其实，一次回风系统跟风机盘管加新风系统，就其制冷的最终结果即维持房间的温度和新风量来说是一样，比如同一个房间，其所需的新风量为G1，室内的余热冷负荷为Q2，那么此房间的总冷负荷Q应该是一定的，不论采用一次回风系统还是风机盘管加新风系统，消耗的总冷负荷都是固定的Q，也就是计算软件算出的房间总冷负荷。所以对于一个房间来说，其用于消耗余热的冷负荷Q2是一定的，不变的，而空调机组所要提供的总冷负荷Q大小只与系统为改房间送入的新风量大小有关，如果一点新风不送的话，那么空调机组所需要为改房间提供的总冷负荷Q就等于该房间的余热冷负荷Q2，此时该房间所需外界提供的总冷负荷最小。

如果不考虑空气的中间处理过程，则无论是一次回风系统，还是风机盘管加新风系统，只考虑始末两个状态点时，则必然都是：风量G1的新风由最初的Iw变成了最终变为了In，所以用于处理新风的冷负荷Q1=G1(In-Iw)，这部分就是新风冷负荷Q1，而同时还有一部分冷负荷是用于消除室内余热的冷负荷Q2，两者加起来Q1+Q2=Q为消耗的总冷负荷，见《空气调节》第4.3节118页。

（2）、一次回风系统，送风状态点O与房间的总冷负荷Q是已知的，确定新风量G1即可求出总的送风量G及Q1，Q2，G2，或者确定总送风量G即可求出新风量G1及Q1，Q2，G2。计算公式如下：

Q=G(Ic-Io)，又Ic*G=In*G1+Iw*(G-G1)，已知G1即可求出G，或已知G即求出G1。

通常房间要满足最小新风要求，所以通常要根据规范规定的最新新风量G1来求得一次回风系统的空调机组的总送风量G，如果是根据空调机组样本上的总冷负荷Q所对应的送风量G来选择空调机组时，这时要根据样本上的总送风量G来计算出新风量G1，核对G1是否满足规范规定的最小新风量要求。

通常一次回风系统，采用的是机器露点温度送风，就室内温度Tn的露点温度Tn,l，送风状态点为Tn,l的等温线与相对湿度线90%的交点O，或者是按规范规定的最大温差送风（具体见周继红《麦克维尔中央空调工程设计与施工》67页），所以送风状态点O肯定是固定不变的，已知的，同时还已知的是房间的总冷负荷Q，那么此时总冷负荷Q中，具体新风负荷Q1和用于消除室内余热冷负荷Q2都是未知的，按道理来说，送风状态点O的参数已知，那么总的送风量G就只跟室内余热冷负荷Q2有关了，即G=Q2/(In-Io)，但是总冷负荷Q中新风负荷Q1和余热冷负荷Q2具体分配比例多少是未知的，所以此时总送风量G无法确定，只有当新风量确定时，那么新风负荷Q1就确定了，那么Q2就确定了，那么总的送风量G就确定了，或者当先确定了总的送风量G，那么就确定了Q2，那么就确定了Q1，那么新风量G1就确定了。

（2）、当已知房间总冷负荷Q和送风状态点O时，调整新风量G1的大小，对总风量G的影响如下：

新风G1增加时，那么新风负荷Q1增加，而总冷负荷Q是固定的，所以余热冷负荷Q2减小，G=Q2/(In-Io)，所以总送风量G减小；

新风G1减小时，那么新风负荷Q1减小，而总冷负荷Q是固定的，所以余热冷负荷Q2增加，G=Q2/(In-Io)，所以总送风量G增加；当新风量G1减小到零，那么此时Q2达到最大值即Q，即房间的总冷负荷Q都为余热负荷Q2，那么此时送风量G也达到最大值G=Q/(In-Io)。

采用风机盘管加新风系统来分析，此时供应新风机组的Q1和风机盘管的QF，其供应的总冷负荷Q=Q1+QF是固定的，此时增加新风量G1，那么用于冷却新风的供应的冷负荷Q1增加，从而风机盘管的供应冷负荷QF减小，而风机盘管的回风送风量G2=QF/(In-IL2)也减小，而混合后C点的总风量G=Q2/(In-Ic)，其中Q2为房间的余热冷负荷。因为Q2=QF所以Q2是减小的，而从焓湿图上看，由于L2点和L1点位置不变，而G1增加，G2减小，则混合点C的位置一定是上移的，所以Ic是增加的，所以根据G=Q2/(In-Ic)，总风量G是减小的。

因为新风机组处理到与室内空气等焓状态L1后与风机盘管处理后的空气L2混合后达到状态点C，从焓湿图上可见，C点与L2点很接近，所以可以将风机盘管的制冷量QF近似等于用于消除室内余热冷负荷Q2，所以总风量G是减小的（理解错了）。

但是有个疑问，按道理来说，房间所需的总冷负荷Q应该为新风冷负荷Q1与室内余热冷负荷Q2的和，而新风机组消耗的冷负荷就是Q1，但风机盘管消耗的冷负荷QF却是不等于余热冷负荷Q2，而是QF>Q2，所以实际消耗的总冷负荷Q1+QF大于Q1+Q2，这是为什么呢？

其实是理解错了，实际上QF=Q2，QF=G2(In-IL2)，而Q2=G(In-Ic)，从焓湿图上看上去IL2与Ic不相等，这主要是因为G2与G不相等，从上面公式就可以看出来，如果IL2与Ic相等的话，而G2与G不相等，那么QF就不可能与Q2相等了，所以不要被焓湿图迷惑了。

（4）、当供应房间的总冷负荷Q和及总送风量G及送风状态点O固定不变时，调整新风量G1与回风量G2的比例时，对房间空气状态的影响：

新风G1增加时，那么新风负荷Q1增加，而总冷负荷Q是固定的，所以用于消除余热的冷负荷Q2减小，那么此时房间的空气温度将会升高；

新风G1减小时，那么新风负荷Q1减小，而总冷负荷Q是固定的，所以用于消除余热的冷负荷Q2增加，那么此时房间的空气温度将会降低；如果将新风量减小到零时，那么供应房间的总冷负荷Q将都用于消除室内余热Q2，此时房间的温度将会降为最低。

从以上可看出，对于一次回风系统来说，平时运行中，可以通过调节改变新风量和回风量的大小，来调整空调房间内的空气温度。

（二）总结概述一次回风系统：

1、已知总冷负荷Q和送风状态点O（L）情况下，确定总送风量G，有两种方法：

（1）其中利用公式1和公式2要比公式3和公式4计算方便容易些，因为根据新风量G1直接可以求出新风负荷

，从而根据总冷负荷Q求得余热负荷Q2，从而求得总送风量G。利用公式3,和公式4的计算送风量G的方法可见周继红《麦克维尔中央空调工程设计与施工》68页的例题

（2）最值得注意的是：一次回风系统的新风负荷由公式

，来计算式完全正确可行的，因为通过 周继红《麦克维尔中央空调工程设计与施工》68页的例题，已经验证了，利用公式

计算出来的新风负荷，代入公式1和公式2中计算出来的总送风量G，与例题中通过公式3和公式4所计算出来的送风量G是完全相等的。

（3）还有一点值得注意的是：一次回风系统的总冷负荷Q是完全可以拆分成两部分，即把新风和回风进行单独考虑，也就是把一次回风系统转换成了风机盘管加新风系统，即一部分是新风由室外空气W最终处理成室内空气N，所以新风负荷 ，一部分是室内回风由室内空气N经空调机组处理到空气状态L，然后该回风空气L去吸收室内余热Q2变成室内空气N，此过程处理回风消耗的冷负荷就等于余热冷负荷Q2=G2(hN-hL)，所以在一次回风系统做定性分析时会用到这个公式。

注意：其实这个公式Q2=G2(hN-hL)是不对的，与公式Q2=G(hN-hL)是冲突的，比考虑新风，G1的新风由室外W处理到L，然后吸收室内余热变成N，但是在这个过程机组提供给新风的冷负荷Q1并不等于G1(hw-hL)，而是新风冷负荷 ，所以由此可以看出，两种混合的空气经处理到达状态点L，这个过程不能拆开两种空气分别处理到L。

2、分析一次回风系统，当总送风量，新风量，回风量的参数G、G1、G2发生变化时，会出现的结果怎样？

主要参数有：

Q、Q1、Q2，G、G1、G2，

Q=Q1+Q2，G=G1+G2

（1）在设计时，根据总冷负荷面积指标确定的总冷负荷Q，然后根据该总冷负荷Q与露点送风状态点L的参数，以及规范规定的最小新风量G1，利用上述公式12或34来计算出一次回风系统的空调机组的总送风量G。

但是由于总冷负荷Q是估算的，而新风负荷Q1是通过计算得出的，是负荷规范规定的，那么剩下的余热负荷Q2就是估算的，如果该估算的余热冷负荷Q2是比实际房间的余热冷负荷Q2'偏大或偏小时，将会出现什么情况，该如何处理呢？

a、此时如果按此估算的余热负荷Q2来运行时，那么该估算的余热冷负荷Q2是比实际房间的余热冷负荷Q2'偏大或偏小时，将会出现房间的实际温度要比房间设计的温度偏低或偏高，即偏冷或偏热。

b、偏冷时：此时我们该如何处理呢？方法就是减小供应的余热冷负荷Q2，方法有以下几种：

要从负荷和风量两个方面来分析，注意空调机组的供冷量是可以通过改变水量来改变的，但是空调机组的总送风量通常不好改变，只能改变新风和回风的比例。但是其实在一定程度上因为风机的总风量G大小与压力损失P有关，所以其实在一定程度上空调机组的送风量，新风量，回风量都可以通过调节阀门，来改变各自的风量值，但是改变其中一种风量时，同时也会对另外两种风量造成影响，所以也要同时通过调节阀来改变另两种风量。

c、方法1是：我们要维持规范规定的最小新风量G1不变，那么新风负荷Q1也不变，要减小供应的余热冷负荷Q2，那么我们就要减小供应的总冷负荷Q，即减小空调机组的水量，而风量方面，由于新风量G1不改变，并且总的送风量G也不易改变，这时根据公式：

，余热负荷Q2减小，送风量G不变，这时送风温差将减小。则露点送风点由L变成新的露点送风点L'，且hL'>hL。也就是提高了机组的送风温度，通常空调机组设置送风温度传感器和室内温度传感器，通过室内温度传感器测定的温度高低，来控制机组水管的流量和机组的送风温度，当测定室内温度比设定值低时，这是空调机组将控制关小机组水流量，同时维持送风量不变，那么必然检测出的送风温度将会升高，也就是所谓的减小了送风温差。

此时如果通过风量调节阀门的关小来减小送风量G也是在一定程度上可以实现的，也就是减少总送风量G和回风量G2，而新风量维持不变，这是就可以维持送风温差不变了。

d、方法2是：在总冷负荷保持不变时，增加新风量，从而新风负荷Q1增加了，这样用于消除余热的冷负荷Q2就减小了，同样根据公式：

，送风量G不变时，就要减小送风温差。

e、同样如果偏热时，方法是增加供应的余热冷负荷Q2，维持最小新风量不变时，即新风负荷Q1不变时，增加总冷负荷Q，根据公式：

，风量方面，由于空调机组的总送风量G不好增加，所以只能维持不变，那么由于Q2增加了，所以只能增加送风温差，即减小hL，但是此时由于设计时已经是按最大温差送风，即按室内空气露点温度TnL送风的，所以再降低送风温度，必然导致风口结露，所以这种情况不容易解决，

（2）如果在设计时，根据总冷负荷Q，露点送风状态点L，最小新风量（或新回风比例），通过公式1234计算出的空调机组总送风量G，查空调机组样本，根据总冷负荷Q，没有对应于计算得出的送风量G的空调机组，这时我们选择的机组风量G' 就会与计算出的风量G有偏差，那么选择的空调机组的风量G' 比计算值G偏大或偏小会造成什么样的结果呢？并应如何处理呢？

（或者根本就没有经过计算得出总送风量G，而是直接根据总冷负荷Q查样本选择对应Q 时的风量G' ，那么必然该风量G' 与实际的送风量G有差别，此时偏大偏小会造成什么结果呢？）

具体可详见 国杰君 论文《空调机组风量偏差对室内状态点的影响》。

3、一次回风系统，无再热时，分析讨论如下：

见周继红《麦克维尔中央空调工程设计与施工》第4.1节 67页。