在實(shí)際建筑工程設(shè)計(jì)中，通常把設(shè)計(jì)過程分為三個(gè)階段：方案設(shè)計(jì)、初步設(shè)計(jì)和施工圖設(shè)計(jì)。對于不同階段，所要求的設(shè)計(jì)深度也是不一樣的。
方案設(shè)計(jì)階段是根據(jù)工程項(xiàng)目需求，提出相應(yīng)的解決方案。針對工程項(xiàng)目的共性需求和可能的個(gè)性特點(diǎn)，提出滿足室內(nèi)需求的暖通空調(diào)整體方案和解決方式。
初步設(shè)計(jì)是結(jié)合工程項(xiàng)目更詳細(xì)的工藝資料、設(shè)計(jì)條件和工程需求，對前期設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化，從技術(shù)上確保優(yōu)化后的方案具有可實(shí)施性。
施工圖設(shè)計(jì)是把所有經(jīng)初步設(shè)計(jì)落實(shí)的技術(shù)和系統(tǒng)等，以詳細(xì)的建造用圖紙表達(dá)出來，確保施工建造過程的完整性、準(zhǔn)確性和實(shí)施性。
中央空調(diào)制冷站
（1）明確設(shè)計(jì)任務(wù)，收集原始資料
原始資料是設(shè)計(jì)工作的重要依據(jù)。原始資料的正確性與完整性，將直接影響設(shè)計(jì)的正確性與合理性，比如設(shè)備的選型、訂貨、運(yùn)輸、安裝、運(yùn)行與管理。在進(jìn)行空調(diào)制冷站設(shè)計(jì)之前，應(yīng)進(jìn)行一系列的調(diào)查研究，準(zhǔn)確地收集和掌握所需的各種資料。設(shè)計(jì)者需掌握的資料主要有以下方面：
①冷負(fù)荷資料
冷負(fù)荷資料是確定冷水機(jī)組容量的重要條件，是設(shè)計(jì)工作中一項(xiàng)重要的原始資料。空調(diào)制冷站的冷負(fù)荷一般通過空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員在工程計(jì)算中得出。
②工程概況
在空調(diào)制冷站設(shè)計(jì)之前，應(yīng)了解供冷建筑物的使用功能，是否為擴(kuò)建工程，是否已預(yù)留站房位置，以及水文、工程地質(zhì)及地震資料等。
③發(fā)展規(guī)劃資料
在某些工程建設(shè)中，特別是對于工廠或分期建設(shè)的工程中，應(yīng)考慮其近期和遠(yuǎn)期發(fā)展規(guī)劃資料，并根據(jù)發(fā)展規(guī)劃資料，預(yù)留由于冷負(fù)荷增加所需的擴(kuò)建位置，考慮空調(diào)冷凍站的擴(kuò)建問題。
④當(dāng)?shù)氐臍庀筚Y料
氣象資料指工程所在地大氣的各種參數(shù)，包括夏季空調(diào)室外計(jì)算干球溫度和濕球溫度、冬季空調(diào)室外計(jì)算干球溫度和濕球溫度、大氣壓、全年主導(dǎo)風(fēng)向等。通過查閱有關(guān)手冊獲得。
⑤水質(zhì)資料
水質(zhì)資料指確定使用的冷卻水及冷凍水水源的水質(zhì)資料，其中應(yīng)包括水源種類、供水壓力及溫度、水的碳酸鹽硬度和酸堿度（pH值）、水中Fe、Mn含量等，以便為冷卻水、冷凍水的處理提出要求。
⑥地質(zhì)資料
地質(zhì)資料包括工程所在地的土壤等級(jí)、土壤酸堿度、土壤耐壓能力、地下水位、地震烈度等，主要由土建專業(yè)掌握。
⑦電源、熱源及油、氣源資料
應(yīng)了解建設(shè)地區(qū)電源、電價(jià)、增容等問題；供熱的可能性及供熱介質(zhì)種類及參數(shù)；油、氣源供應(yīng)的可能性及參數(shù)。
⑧有關(guān)空調(diào)工程設(shè)計(jì)規(guī)范、制圖標(biāo)準(zhǔn)圖集、設(shè)計(jì)輔助資料等
⑨各種設(shè)備的樣本資料
包括冷水機(jī)組樣本、水泵樣本、冷卻塔樣本、水處理器和水過濾器樣本、各種管件、閥門樣本等。
⑩相關(guān)專業(yè)的資料
在設(shè)計(jì)時(shí)需要各專業(yè)共同協(xié)作，并提供設(shè)計(jì)中必需的條件、圖紙和檔案資料。對于改擴(kuò)建的空調(diào)冷凍站，除需了解上述資料之外，還必須了解原有制冷設(shè)備的數(shù)量、使用年限、產(chǎn)品名稱、制造商、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、產(chǎn)品技術(shù)性能、運(yùn)行情況、曾發(fā)生的事故及處理情況，原有廠房改建或變動(dòng)情況，廠區(qū)有關(guān)地帶的綜合管線變更情況、廠區(qū)道路變更情況，空調(diào)冷凍站原有的設(shè)計(jì)圖紙檔案和有關(guān)專業(yè)的設(shè)計(jì)圖紙檔案，以及目前還存在的問題等。
中央空調(diào)冷站系統(tǒng)
（2）確定空調(diào)冷凍站的位置
空調(diào)冷凍站的位置，應(yīng)該由工藝設(shè)計(jì)人員按照有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、負(fù)荷情況及用戶的要求等因素綜合確定。
①空調(diào)冷凍站的位置，應(yīng)盡可能靠近冷負(fù)荷的中心位置，這樣便于管路布置及減少冷量損失，使室內(nèi)外官網(wǎng)布置更加合理、經(jīng)濟(jì)，便于日常管理。
②氟利昂壓縮式制冷機(jī)組和溴化鋰吸收式機(jī)組可設(shè)置在建筑物內(nèi)，也可以根據(jù)具體情況布置于地下室內(nèi)及樓層上。
③空調(diào)冷凍站應(yīng)盡可能靠近電源、壓縮空氣站等，以便節(jié)省占地面積及初投資，并利于運(yùn)行、管理和維護(hù)。
（3）確定冷源方案
《民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》第8.1.1條規(guī)定：供暖空調(diào)冷源與熱源應(yīng)根據(jù)建筑物規(guī)模、用途、建設(shè)地點(diǎn)的能源條件、結(jié)構(gòu)、價(jià)格以及國家節(jié)能減排和環(huán)保政策的相關(guān)規(guī)定等，通過綜合論證確定，并應(yīng)符合下列規(guī)定：
①有可供利用的廢熱或工業(yè)余熱的區(qū)域，熱源宜采用廢熱或工業(yè)余熱。當(dāng)廢熱或工業(yè)余熱的溫度較高、經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證合理時(shí)，冷源宜采用吸收式冷水機(jī)組；
②在技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理的情況下，冷、熱源宜利用淺層地能、太陽能、風(fēng)能等可再生能源。當(dāng)采用可再生能源受到氣候等原因的限制無法保證時(shí)，應(yīng)設(shè)置輔助冷、熱源；
③不具備本條第1、2款的條件，但有城市或區(qū)域熱網(wǎng)的地區(qū)，集中式空調(diào)系統(tǒng)的供熱熱源宜優(yōu)先采用城市或區(qū)域熱網(wǎng)；
④不具備本條第1、2款的條件，但城市電網(wǎng)夏季供電充足的地區(qū)，空調(diào)系統(tǒng)的冷源宜采用電動(dòng)壓縮式機(jī)組；
⑤不具備本條第1款～4款的條件，但城市燃?xì)夤?yīng)充足的地區(qū)，宜采用燃?xì)忮仩t、燃?xì)鉄崴畽C(jī)供熱或燃?xì)馕帐嚼洌兀┧畽C(jī)組供冷、供熱；
⑥不具備本條第1款～5款條件的地區(qū)，可采用燃煤鍋爐、燃油鍋爐供熱，蒸汽吸收式冷水機(jī)組或燃油吸收式冷（溫）水機(jī)組供冷、供熱；
⑦夏季室外空氣設(shè)計(jì)露點(diǎn)溫度較低的地區(qū)，宜采用間接蒸發(fā)冷卻冷水機(jī)組作為空調(diào)系統(tǒng)的冷源；
⑧天然氣供應(yīng)充足的地區(qū)，當(dāng)建筑的電力負(fù)荷、熱負(fù)荷和冷負(fù)荷能較好匹配、能充分發(fā)揮冷、熱、電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的能源綜合利用效率并經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較合理時(shí)，宜采用分布式燃?xì)饫錈犭娙?lián)供系統(tǒng)；
⑨全年進(jìn)行空氣調(diào)節(jié)，且各房間或區(qū)域負(fù)荷特性相差較大，需要長時(shí)間地向建筑物同時(shí)供熱和供冷，技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較合理時(shí)，宜采用水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)供冷、供熱；
⑩在執(zhí)行分時(shí)電價(jià)、峰谷電價(jià)差較大的地區(qū)，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，采用低谷電價(jià)能夠明顯起到對電網(wǎng)“削峰填谷”和節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用時(shí)，宜采用蓄能系統(tǒng)供冷供熱；
夏熱冬冷地區(qū)以及干旱缺水地區(qū)的中、小型建筑宜采用空氣源熱泵或土壤源地源熱泵系統(tǒng)供冷、供熱；
有天然地表水等資源可供利用或者有可利用的淺層地下水且能保證100%回灌時(shí)，可采用地表水或地下水地源熱泵系統(tǒng)供冷、供熱；
具有多種能源的地區(qū)，可采用復(fù)合式能源供冷、供熱。
（4）確定冷水機(jī)組的型號(hào)、臺(tái)數(shù)
冷水機(jī)組型號(hào)、臺(tái)數(shù)的選擇計(jì)算主要依據(jù)總制冷量的大小，具體步驟如下。
1）確定冷水機(jī)組總制冷量
冷水機(jī)組總制冷量可按下式計(jì)算：
Q0=A1A2A3A4QAC
式中： Q0——電動(dòng)冷水機(jī)組總制冷量，kW；
QAC——空調(diào)設(shè)計(jì)負(fù)荷，kW；
A1——同時(shí)使用系數(shù)，建筑物的同時(shí)使用系數(shù)與建筑物使用性質(zhì)、功能、規(guī)范、等級(jí)及經(jīng)營管理等多種因素有關(guān)，一般在0.6～1.0范圍內(nèi)；
A2 ——冷損失系數(shù)，可取1.05～1.15；
A3 ——事故備用量修正系數(shù)，當(dāng)只有2～3臺(tái)冷水機(jī)組時(shí)，需考慮在高峰負(fù)荷期間有一臺(tái)機(jī)組因故障停機(jī)時(shí)，還可維持75%左右的負(fù)荷，即兩臺(tái)機(jī)組時(shí)，A3取1.24，三臺(tái)機(jī)組時(shí)，A3取1.12，四臺(tái)機(jī)組以上時(shí)A3取1.0；
A4 ——考慮設(shè)備傳熱及出力效率降低的系數(shù)，有的廠家樣本上已提供。
但是，對國內(nèi)空調(diào)工程的總結(jié)與調(diào)查表明，空調(diào)工程中存在冷水機(jī)組對于單棟建筑物的裝機(jī)容量偏大的現(xiàn)象，因此《民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》第8.2.2條規(guī)定：電動(dòng)壓縮式冷水機(jī)組的總裝機(jī)容量，應(yīng)根據(jù)計(jì)算的空調(diào)系統(tǒng)冷負(fù)荷值直接選定，不另作附加；在設(shè)計(jì)條件下，當(dāng)機(jī)組的規(guī)格不能符合冷負(fù)荷的要求時(shí)，所選擇機(jī)組的總裝機(jī)容量與計(jì)算冷負(fù)荷的比值不得超過1.1。
2）確定冷水機(jī)組類型
根據(jù)制冷量大小、冷凍水水溫要求、國家能源政策和當(dāng)?shù)啬茉礂l件、當(dāng)?shù)厮礂l件、空調(diào)工程初投資及運(yùn)行費(fèi)用等多方面情況，確定冷水機(jī)組類型。目前空調(diào)系統(tǒng)常用的冷水機(jī)組有電動(dòng)壓縮式冷水機(jī)組和溴化鋰吸收式冷水機(jī)組兩大類，其特點(diǎn)如表1所示。
根據(jù)冷凝器冷卻方式不同，電動(dòng)壓縮式冷水機(jī)組又可分為水冷式和風(fēng)冷式兩種。兩種冷水機(jī)組對應(yīng)的制冷站輔助設(shè)備也有所不同，如表2所示。風(fēng)冷式冷水機(jī)組冷量相對較小，因?yàn)闊o需冷卻水系統(tǒng)，故而機(jī)房設(shè)計(jì)相對簡單。采用水冷式冷水機(jī)組，則必須要配套設(shè)計(jì)冷卻水系統(tǒng)。本書主要以水冷式冷水機(jī)組為例介紹空調(diào)制冷站的設(shè)計(jì)方法。
表1 空調(diào)冷源種類及特點(diǎn)
表2 水冷、風(fēng)冷冷水機(jī)組對應(yīng)制冷機(jī)房主要輔助設(shè)備
3）確定冷水機(jī)組臺(tái)數(shù)
《民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》第8.1.5條規(guī)定：集中空調(diào)系統(tǒng)的冷水（熱泵）機(jī)組臺(tái)數(shù)及單機(jī)制冷量（制熱量）選擇，應(yīng)滿足空調(diào)負(fù)荷全年變化規(guī)律，滿足季節(jié)及部分負(fù)荷要求。機(jī)組不宜少于兩臺(tái)；當(dāng)小型工程僅設(shè)一臺(tái)時(shí)，應(yīng)選擇調(diào)節(jié)性能優(yōu)良的機(jī)型，并能滿足建筑最低負(fù)荷的要求。
《民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》第8.1.6條規(guī)定：選擇電動(dòng)壓縮式機(jī)組時(shí)，其制冷劑應(yīng)符合現(xiàn)行有關(guān)環(huán)保的規(guī)定。
《民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》第8.1.7條規(guī)定：選擇冷水機(jī)組時(shí)，應(yīng)考慮機(jī)組水側(cè)污垢等因素對機(jī)組性能的影響，采用合理的污垢系數(shù)對供冷（熱）量進(jìn)行修正。
《民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》第8.2.1條規(guī)定：選擇水冷電動(dòng)壓縮式冷水機(jī)組類型時(shí)，宜按表3內(nèi)的制冷量范圍，經(jīng)過性能價(jià)格綜合比較后確定。
表3 水冷式冷水機(jī)組選型范圍 注：名義工況指出水溫度7℃，冷卻水溫度30℃。
《民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》第8.2.3條規(guī)定：冷水機(jī)組的選型應(yīng)采用名義工況制冷性能系數(shù)（COP）較高的產(chǎn)品，并同時(shí)考慮滿負(fù)荷和部分負(fù)荷因素，其性能系數(shù)應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GB 50189的有關(guān)規(guī)定。
根據(jù)《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GB 50189的有關(guān)規(guī)定，電動(dòng)壓縮式冷水（熱泵）機(jī)組，在額定制冷工況和規(guī)定條件下，性能系數(shù)（COP）不應(yīng)低于表4的規(guī)定。
表4 冷水（熱泵）機(jī)組制冷性能系數(shù) 注：名義工況指出水溫度7℃，冷卻水溫度30℃。
根據(jù)《民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》，對空調(diào)用冷水機(jī)組，除離心機(jī)組和溴化鋰機(jī)組外，一般應(yīng)選用兩臺(tái)或兩臺(tái)以上；即使是選用溴化鋰機(jī)和離心機(jī)，當(dāng)所需較大冷量（如1160kW以上）時(shí)，也宜選用兩臺(tái)或多臺(tái)。只有在很特殊的情況下，如工程較小、機(jī)房面積不夠或投資有困難時(shí)，才可以考慮只設(shè)一臺(tái)機(jī)組，但仍注意選用性能優(yōu)良、生產(chǎn)廠商服務(wù)良好的機(jī)型。這樣做具有以下優(yōu)點(diǎn)：
①低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，可通過運(yùn)行臺(tái)數(shù)的多少來達(dá)到既滿足冷量的需求，又達(dá)到節(jié)能、節(jié)電和降低運(yùn)行費(fèi)用的目的。
②如對不同部門需要供給不同溫度的冷水時(shí)，兩臺(tái)或多臺(tái)機(jī)組可實(shí)現(xiàn)分區(qū)供冷，這有利于提高制冷機(jī)運(yùn)行的熱效率。
③選用兩臺(tái)或多臺(tái)冷水機(jī)組時(shí)，從機(jī)房布置、零部件的互換和檢修方便的觀點(diǎn)出發(fā)，應(yīng)選用同型號(hào)同冷量的制冷機(jī)組為好。當(dāng)然，同一單位中不同部門所需制冷量相差較大時(shí)，也可選用不同制冷量的制冷機(jī)。
4）確定冷水機(jī)組型號(hào)
查閱冷水機(jī)組產(chǎn)品樣本，根據(jù)制冷量選擇機(jī)組型號(hào)。確定型號(hào)時(shí)需要注意以下問題：
①選擇機(jī)組型號(hào)時(shí)，需要注意查看產(chǎn)品樣本中冷水機(jī)組各種參數(shù)是在何種工況下測得的。如果其工況和設(shè)計(jì)工況一樣，則直接根據(jù)制冷量選型即可。如果其工況和設(shè)計(jì)工況不一樣，則需要進(jìn)行換算，將設(shè)計(jì)工況下的制冷量換算成產(chǎn)品標(biāo)注工況下的制冷量后，再進(jìn)行選型。
②選擇冷水機(jī)組時(shí)，制冷量必須滿足設(shè)計(jì)要求。冷水機(jī)組在設(shè)計(jì)工況下的制冷量不是只要稍大于或遠(yuǎn)大于總制冷量即可，一般可以考慮10%～20%的裕量為宜，以免導(dǎo)致調(diào)節(jié)過程中冷量不足或產(chǎn)生大量浪費(fèi)。
③冷水機(jī)組型號(hào)確定后，應(yīng)記錄所選冷水機(jī)組的各項(xiàng)參數(shù)，包括性能參數(shù)、尺寸、接管位置等。
各類電動(dòng)壓縮式冷水機(jī)組的性能參數(shù)和產(chǎn)品樣本可參考本書第7章冷水機(jī)組部分。
（5）冷卻水系統(tǒng)設(shè)計(jì)
冷卻水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)包括冷卻塔的選型、冷卻水泵的選型、水處理設(shè)備的選型和水力計(jì)算等。
（6）冷凍水系統(tǒng)設(shè)計(jì)
冷凍水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)包括分水器集水器的設(shè)計(jì)、定壓設(shè)備的選型、冷凍水泵的選型、水處理設(shè)備的選型和水力計(jì)算等。
（7）設(shè)備、管道布置
根據(jù)設(shè)備的選擇情況和相關(guān)原則、規(guī)范進(jìn)行設(shè)備布置和管道布置。
