空调设计观念入门浅谈

　　摘要：目的研究空调设计的科学性及合理性。方法从空调的基本概念入手，分析目前空调设计过程中存在的问题，指出其设计缺乏科学性。结果目前空调的设计普遍存在注重空气冷热的调控，而忽视了空气湿度的调控，这正是目前空调设计中存在的缺陷。想方设法对其改进，使空调设计更加完善。结论空调设计不仅仅要考虑空气的冷热调控，还应该兼顾空气的湿度调控。
　　关键词：空调设计；冷-热-湿调控；设计缺陷
　　
　　经过多年的空调设计学习，增加了对于空调设计的理解。现归纳出来与大家交流，本人抛砖引玉，请大家发表高见。
　　空调，就是指空气调节，其目的就是指通过采取有效手段，使室内的空气质量达到人类居住的舒适状态。那么什么是人类居住的良好空气环境呢，应包括以下三项内容：
　　一是人体必需的新鲜空气。人类要生存就要呼吸，呼吸就会产生二氧化碳，CO2本身无毒，但是空气中的浓度过高，也会导致人体不适，产生中毒症状，甚至死亡。我国《公共场所卫生标准》（GB9663～9673-1996和GB16153-1996）规定，室内CO2允许浓度为0.1%，3～5星级酒店的CO2允许浓度为0.07%；加强空气流动，可以使室内空气中氧气含量接近大气平均水平，这是保持舒适人体必需的新鲜空气。
　　二是适宜的空气温度、相对湿度、气流速度。影响人体舒适感的主要因素是室内空气的温度、相对湿度和空气的流动速度。我国国家标准《采暖通风与空气调节设计规范》（GBJ19-87）规定，舒适空调室内温湿度参数为：夏季温度24～28℃，相对湿度40%～65%,空气流速＜0.3m/s,冬季温度18～22℃,相对湿度30%～60%，空气流速＜0.2m/s。在实际场合，经常会遇到人员短暂停留的过渡区，由于过渡区连接两个不同温湿度的空间，人员经过或短暂停留时活动状态又有所改变，与人在同一空间内长时间停留感觉会不一样，这就要求在设计两个不同温湿度空间时，温度差不宜过大，一般为5～7℃，以防止人员感冒；
　　三是室内空气中各种有害物的浓度低于卫生标准。有害物污染的主要来源有：
　　（1）室外。如SO2,NOx,烟雾，硫化氢，水中可能存在的病菌或化学污染物（如军团菌、笨等）也有可能进入室内。
　　（2）室内。各种化工材料包括建筑材料、装修材料、胶粘剂、空气消毒剂等；生物性有机物（有机垃圾、生活污水）在微生物作用下产生的有害气体；家庭烹调油烟以及燃烧产生的有害气体等。
　　（3）室内人员。除上述CO2和烟草的烟气以外，还有人体散发的气体。（4）
　　对于上述各种有害物来说，除尽可能减少污染物的产生以外，主要是加强通风换气，将其浓度稀释至低于卫生标准，当然采取某些过滤、吸附措施也可降低其浓度，但是并不能完全替代通风换气。
　　通风换气又可以分为自然通风和机械通风，从环保节能和循环经济的角度来讲，当然是首先考虑自然通风，在自然通风无法满足要求的情况下，才采取机械通风的方式。本人认为空调的核心任务就是确定空气处理过程及有效的控制系统。目前空调设计存在的问题是，大多数空调系统都是“降温”空调，只要够冷就算达到目的了，这是很片面的。其实更应在如何保持空气适宜的相对湿度和气流速度，排出有害气体方面多下功夫。
　　搞空调设计首先要进行负荷计算，确定有多大的冷（热）量才可以进行设备选型、管路设计等后续工作。明确空调冷负荷概念很重要：空调系统冷负荷由空调房间冷负荷、新风冷负荷、循环风机电能转化为热能的冷负荷及通过风管和水管输送管道传热形成的冷负荷等几部分组成。
　　空调房间冷负荷又分为空调房间围护结构冷负荷、人员发热形成的冷负荷、照明灯具发热形成的冷负荷、生产设备发热形成的冷负荷（厂房空调）、食物发热形成的冷负荷（餐厅）等。
　　这里有一个概念很重要，就是由于物体的热容性，热量传递有滞后现象。所以不能把传热量直接等同于冷负荷。这点很重要，务必要记牢！
　　空调冷负荷计算完成后，可根据空调形式的不同确定空气处理方式：在焓湿图中定位室内外状态点，考虑风机及风管传热温升确定送风温差后由计算出的每个空调房间冷负荷就可以确定空调房间的送风量（净化空调不适用），再考虑人员卫生要求及有无排风、房间正压等因素以确定新风比。整个空气处理过程可在焓湿图中画出，能比较直观的看出空调房间冷负荷及空调系统冷负荷的明显区别。在焓湿图中画出空气处理过程对空调冷负荷及温湿度控制的概念很有帮助。这也是空调设计工作的基本功。
　　在工程实际中空调冷负荷一般以冷负荷指标来估算，空调房间冷负荷大多以每平米若干冷量计算，本人认为过于简单，不能真正体现实际情况；若能以换气次数加以参考会全面一些。各种建筑的空调冷负荷指标有很多资料详细阐述，这里不再重复。在此只想提出一种空调设计观念：对于每个空调房间不妨看成是装满流体的“盒子”，空调的目的就是要使“盒子”里流体的温度、湿度、洁净度等满足设计要求。主要是以送、回风及排风使“盒子”里的流体流动，通过质交换掺混“盒子”里的流体，使之满足设计要求。“盒子”与外界的热交换就形成了空调房间围护结构冷（热）负荷；“盒子”里灯光、人员及设备的散热、散湿就形成了对应的冷负荷与湿负荷。如何使“盒子”里流体的温度、湿度、洁净度等均匀，就是气流组织要解决的问题（说实话这方面本人的经验也不足，能够接触计算机流体力学对模拟房间气流很有帮助，尤其是净化空调）。
　　针对不同的温湿度要求，应采用不同的空气处理过程及控制系统：对于温湿度精度要求不高的系统（温度精度大于1℃,相对湿度大于5%），可采用温度或湿度优先的控制系统，空气处理过程按常规形式即可；对于温湿度精度要求很高的系统，温湿度必须分开控制，在空气处理过程中就要有所体现：温度方面是先降温再用电加热调温，湿度方面是先除湿再用干蒸汽加湿。
　　至于风管及水管的设计是很简单的，就是个控制流速确定阻力的小问题。经验丰富的施工人员也可以按照经验来做。只要注意管道标高就行了。冷冻机房和空调机房的设计要考虑放空排水、检修及设备运输的问题。可以参考别人的图纸，多看图多总结。
　　对于不同的空调系统，都有各自的特色。如蓄冰空调、净化空调等，但万变不离其宗。打好空调冷负荷概念及空气处理过程的基础，熟练掌握在焓湿图中画出空气处理过程的基本功对于今后的空调设计工作十分有帮助。
　　参考文献：
　　[1]暖通规范管理组.暖通空调设计规范专题说明选编[M].北京:中国计划出版社,1990.
　　[2]采暖通风与空气调节设计规范[S].GBJ19-87.
　　[3]林世生.空调系统的几点设计、运行节能措施[J].广东建材,2007,(9)：195-197.
　　[4]邵宗义.户式空调系统的节能设计[J].中国建设信息供热制冷,2005,(8):38-40,50.
　　[5]戴朝华,朱云芳,冯涛.CI控制的舒适性与节能性研究[J].制冷学报,2005,(3):57-60.
　　[6]《公共场所卫生标准》（GB9663～9673-1996和GB16153-1996）
　　[7]国家标准《采暖通风与空气调节设计规范》（GBJ19-87）