空調系統(tǒng)設計的基本設計步驟及其主要設計程序可歸納如下:
第1步：熟悉設計建筑物的原始設計資料
包括：建設方提供的文件、建筑用途及其工藝要求、設計任務書、建筑作業(yè)圖等。
第2步：資料調研
包括：查閱相關設計資料(手冊、規(guī)范、標準、措施等)、收集相關設備與材料的產(chǎn)品。
第3步：確定室內外設計氣象參數(shù)
根據(jù)設計建筑物所處地區(qū)，查取室外空氣冬、夏季氣象設計參數(shù)；根據(jù)設計建筑物的使用功能，確定室內空氣冬、夏季設計參數(shù)。
第4步：確定設計建筑物的建筑熱工參數(shù)及其他參數(shù)
根據(jù)建筑物的外圍護結構的構成，計算外墻、屋面、外門、外窗的傳熱系數(shù)等參數(shù)；根據(jù)建筑物的內外圍護結構的構成，計算內墻、樓板、外門、外窗的傳熱系數(shù)等參數(shù)；根據(jù)建筑物的使用功能，確定在室人員數(shù)量、燈光負荷、設備負荷、工作時間段等參數(shù)。
第5步：空調熱、濕負荷計算
計算設計建筑物在最不利條件下的空調熱、濕負荷(余熱、余濕)；進行建筑 節(jié)能方案比較，確定合理的空調熱、濕負荷。第6步：確定最佳空調方案 通過技術經(jīng)濟比較，選擇并確定適合所設計建筑物的空調系統(tǒng)方式、冷熱源方式、以及空調系統(tǒng)控制方式。
第7步：送風量與氣流組織計算
根據(jù)計算的空調熱、濕負荷以及送風溫差，確定冬、夏季送風狀態(tài)和送風量；根據(jù)設計建筑物的工作環(huán)境要求，計算確定最小新風量；根據(jù)空調方式及計 算的送、回風量，確定送、回風口形式，布置送、回風口，進行氣流組織設計。
第8步：空調水、風系統(tǒng)設計
布置空調風管道，進行風道系統(tǒng)的水力計算，確定管徑、阻力等；布置空調水管道，進行水管路系統(tǒng)的水力計算，確定管徑、阻力等。
第9步：主要空調設備的設計選型
根據(jù)空調系統(tǒng)的空氣處理方案，并結合i—d圖，進行空調設備選型設計計算；確定空氣處理設備的容量(熱負荷)及送風量，確定表面式換熱器的結構形式及其熱工參數(shù)；根據(jù)風道系統(tǒng)的水力計算，確定風機的流量、風壓及型號。
第10步：防、排煙系統(tǒng)設計
第 11步：冷、熱源機房設計
根據(jù)空氣處理設備的容量，確定冷源(制冷機)或熱源(鍋爐)的容量及型號；根據(jù)管路系統(tǒng)的水力計算，確定水泵的流量、揚程及型號。
第12步：空調設備及其管道的保冷與保溫、消聲與隔振設計
第13步：工程圖紙繪制、整理設計與計算說明書 空調熱、濕負荷計算
空調負荷可以分為空調房間或區(qū)域負荷和系統(tǒng)負荷兩種：空調房間或區(qū)域負荷即為直接發(fā)生在空調房間或區(qū)域內的負荷；另外還有一些發(fā)生在空調房間或區(qū)域以外的負荷，如新風負荷(新風狀態(tài)與室內空氣狀態(tài)不同而產(chǎn)生的負荷)、 管道溫升(降)負荷(風管或水管傳熱造成的負荷)、風機溫升負荷(空氣通過通風機后的溫升)、水泵溫升負荷(液體通過水泵后的溫升 )等，這些負荷不直接作用于室內，但最終也要由空調系統(tǒng)來承擔。將以上直接發(fā)生在空調房間或區(qū)域內的負荷和不直接作用于空調房間或區(qū)域內的附加負荷合在一起就稱為系統(tǒng)負荷。
通常，根據(jù)空調房間或區(qū)域的熱、濕負荷確定空調系統(tǒng)的送風量或送風參數(shù)；根據(jù)系 統(tǒng)負荷選擇風機盤管、新風機組、空氣處理器等空氣處理設備和制冷機、鍋爐等冷、熱源設備。因此，設計一個空調系統(tǒng)，第一步要做的工作就是計算空調房間或區(qū)域的熱、濕負荷。
空調房間或區(qū)域內外附加負荷的計算方法
1) 風機溫升負荷：當電動機安裝在通風機蝸殼內時，空氣在通過風機后，由于電動機的機械摩擦發(fā)熱，將導致空氣通過通風機后溫度升高，引起冷負荷增加。
2) 水泵溫升負荷：空調冷凍水通過水泵后溫度升高，引起冷負荷增加。
3) 空氣管道溫升負荷：空氣通過送、回風管道時，由于送、回風管道受風管的保溫情況、內外溫差、空氣流速、風管面積等因素的影響，將通過風管壁散失熱量或冷量，導致通過風管的空氣溫降(或溫升)。保溫的冷水(或熱水)管道，也會由于管壁的傳熱導致通過管道液體溫升(或溫降)，引起冷(或熱 )負荷增加。
4) 新風負荷：為了保證空調房間或區(qū)域內的衛(wèi)生條件，需要將室外新風送入室內，由于室內外溫差的影響，這部分新風要引起冷(或熱)負荷增加。
系統(tǒng)冷負荷
空調區(qū)的夏季系統(tǒng)冷負荷，應當根據(jù)所服務空調區(qū)的同時使用情況、空調系統(tǒng)的類型 及調節(jié)方式， 按各空調區(qū)逐時冷負荷的綜合最大值或各空調區(qū)夏季冷負荷的累計值確定，并應計入各項有關的附加負荷。
所謂各空調區(qū)逐時冷負荷的綜合最大值， 是將同時使用的各空調區(qū)逐時負荷相加，在得出的數(shù)列中取最大值。
所謂空調區(qū)夏季冷負荷的累計值，是直接將各空調區(qū)逐時冷負荷的最大值相加，不考慮它們是否同時使用。
顯然采用“空調區(qū)夏季冷負荷的累計值”法計算的結果要大于“各空調區(qū)逐時冷負荷的綜合最大值”法計算的結果。通常，當采用變風量集中式空調系統(tǒng)時，由于系統(tǒng)本身具有適應各空調區(qū)冷負荷變化的調節(jié)能力，即可采用前一種計算方法；當采用定風量集中式空調系統(tǒng)或末端設備室溫控制裝置的風機盤管系統(tǒng)時，由于系統(tǒng)本身不能適應各空調區(qū)冷負荷的變化，可采用后一種計算方法。
常用空調系統(tǒng)特點、設計方法及比較
空調系統(tǒng)一般由空氣處理設備和空氣輸送管道以及空氣分配裝置組成。根據(jù)需要，可 以組成許多不同形式的系統(tǒng)。工程中常用到的空調系統(tǒng)形式有一次回風空調系統(tǒng)、變風量 (VAV)空調系統(tǒng)、風機盤管+新風空調系統(tǒng)、水環(huán)熱泵空調系統(tǒng)、變制冷劑流量(VRV)空調系統(tǒng)、家用中央空調系統(tǒng)等。
1.一次回風空調系統(tǒng)
一次回風空調系統(tǒng)在空氣處理過程中，大多數(shù)場合需要利用一部分回風。在過渡季節(jié)，應當加大新風量的比例，有利于節(jié)能；但在夏季和冬季，則應提高回風量的比例，減少新風量的比例，系統(tǒng)運行就越經(jīng)濟。但實際上，為了衛(wèi)生要求，不能無限制的減少新風量�？照{系統(tǒng)設計時，通常是取滿足衛(wèi)生要求、滿足補充局部排風的要求、保持空調房間正壓要求這三項中的最大者作為系統(tǒng)新風量的計算值。此外，對于絕大多數(shù)空調系統(tǒng)來說，當按上述方法得出的新風量不足總風量的10％時，也按10％確定。
2.變風量空調系統(tǒng)
這種系統(tǒng)的工作原理是當空調房間負荷發(fā)生變化時，系統(tǒng)末端裝置自動調節(jié)送人房間的送風量，確保房間溫度保持在設計范圍內，從而使得空調機組在低負荷時的送風量下降，空調機組的送風機轉速也隨之而降低，達到節(jié)能的目的。
3.風機盤管+新風空調系統(tǒng)
風機盤管+新風空調系統(tǒng)是空氣一水空調系統(tǒng)中的一種主要形式，顧名思義它可分為兩部分：一是按房間分別設置的風機盤管機組，其作用是擔負空調房間內的冷、熱負荷；二是新風系統(tǒng)，通常新風經(jīng)過冷、熱處理，以滿足室內衛(wèi)生要求。
1）風機盤管機組的形式
從空氣流程形式分，有風機位于盤管下風側，空氣先經(jīng)盤管處理后，由風機送入空調房間的吸入式；風機處于盤管的上風側，風機把室內空氣抽人，壓送至盤管進行冷、熱交換，然后送入空調房間的壓出式。吸入式的特點是：盤管進風均勻，冷、熱效率相對較高，但盤管供熱水的水溫不能太高；而壓出式是目前使用最為廣泛的一種結構形式。
按安裝形式分，有立式明裝、臥式明裝、立式暗裝、臥式暗裝、吸頂式(又稱嵌入式)。
2）風機盤管+新風空調系統(tǒng)的空氣處理過程
新風與風機盤管各自送風至空調房間。這種方式即使風機盤管機組停止運行，新風仍將保持不變。
新風在風機盤管的出風口處(壓出端)混合。這種方式無需設置專門的新風口，對吊頂布置較有利；當風機盤管機組運行時，要求新風提高在該處的壓力。
新風與風機盤管回風混合后送入空調房間。這種方式與上述兩種方式比較，房間換氣次數(shù)略有減少；當風機盤管機組停止運行時，新風量有所減少。
3）風機盤管機組的選擇原則 根據(jù)使用要求和平面布置選擇適當?shù)臋C型。
根據(jù)冷、熱負荷計算結果，選擇合適的機組規(guī)格，一般按夏季冷負荷選擇風機盤管機組。
根據(jù)房間冷負荷，按中檔時的供冷量來選擇型號，并校核冬季加熱量是否能滿足房間供熱要求。
結合實際使用工況，對機組標準工況下的制冷量和制熱量進行修正，使所選機組的實際冷、熱量接近或大于計算冷、熱量。
注意機組機外余壓值。
注意機組噪聲值，合理選擇消聲措施。
4. 水環(huán)熱泵空調系統(tǒng)
水環(huán)熱泵空調系統(tǒng)是全水空調系統(tǒng)的一種形式。
水環(huán)熱泵也稱為水一空氣熱泵，其載 熱介質為水。制冷時，機組向環(huán)路內的水放熱，使空氣溫度降低；供熱時則從水中取得熱量加熱空氣。
水環(huán)熱泵機組的工作原理
水環(huán)熱泵機組在制冷工況運行時，水環(huán)熱泵機組內置壓縮機把低壓低溫冷媒蒸氣壓 縮成為高溫冷媒氣體進入冷凝器，在冷凝器中通過水的冷卻作用使冷媒冷凝成高壓液體，經(jīng)節(jié)流裝置(膨脹閥)節(jié)流膨脹后進人蒸發(fā)器，從而對通過水環(huán)熱泵機組的空氣進行冷卻。
水環(huán)熱泵機組在制熱工況運行時，機組系統(tǒng)方式同制冷工況，不同的是，制熱時通過 四通閥的切換，使制冷工況時冷凝器變?yōu)檎舭l(fā)器，而制冷工況時的蒸發(fā)器則變成冷凝器。機組通過蒸發(fā)器吸收水中的熱量，由冷凝器向通過水環(huán)熱泵機組的空氣放熱，達到加熱空氣的目的。
送風量與氣流組織
氣流組織設計的任務是合理地組織室內空氣的流動，使室內工作區(qū)空氣的溫度、相對濕度、速度和潔凈度能更好地滿足工藝要求以及人們的舒適性要求。
1. 送風量
空氣調節(jié)系統(tǒng)的送風量應能消除室內最大余熱余濕，通常按夏季最大的室內冷負荷計算確定。
1）送風溫差 送風溫差是確定送風狀態(tài)和計算送風量的關鍵參數(shù)。送風溫差選擇得大，送風量就會 小，處理空氣和輸送空氣所需設備也會相應地要求小，從而可以使初投資和長期運行費用 減小。但送風溫差過大，送風量過小時，將會影響室內氣流組織的分布，導致室內的溫度 和濕度分布的均勻性和穩(wěn)定性受到影響。
在滿足舒適條件下，應盡量加大空調系統(tǒng)的夏季送風溫差，但不宜超過下列數(shù)值：送風高度小于等于5m時，不超過10℃；
送風高度大于5m時，不超過15℃；
送風高度大于10m時，按射流理論計算確定；
當采用頂部送風(非散流器)時，送風溫差應按射流理論計算確定。
2）新風量
空調系統(tǒng)的新風量不應小于總送風量的10％，且不應小于下列兩項風量中的較大值：
補償排風和保持室內正壓所需的新風量；
保證各房間每人每小時所需的新風量。
2.常用氣流組織的形式及其選擇
空調區(qū)的氣流組織，應根據(jù)建筑物的用途，滿足對空調區(qū)內設計溫濕度及其精度、工作區(qū)允許的氣流速度、噪聲標準、空氣質量、室內溫度梯度及空氣分布特性指標(ADPI)的要求；氣流分布均勻，避免產(chǎn)生短路及死角；結合建筑物特點、內部裝修、工藝(含設備散熱因素)或家具布置等進行設計、計算。
空調房間人員活動區(qū)的氣流速度不宜過大，并考慮室內活動區(qū)的允許速度與室內空氣溫度之間的關系。
空調房間的主要送風形式：百葉風口或條縫形風口側送；散流器、孔板或條縫形風口頂送；地板散流器下送；噴口送風。
百葉風口或條縫型風口側送：根據(jù)空調房間的特點，送、回風口可以布置成單側上送上回、單側上送下回、雙側上送上回、雙側上送下回、單側上送、走廊回風等多種形式。
1)僅為夏季降溫服務的空凋系統(tǒng)，且空調房間層高較低時，可采用上送上回方式；
2)以冬季送熱風為主的空調系統(tǒng)，且空調房間層高較低時，宜采用上送下回方式；
3)全年使用的空調系統(tǒng)，一般應根據(jù)氣流組織計算來確定采用哪種方式；
4)層高較低、進深較大的空調房間，宜采用單側或雙側送風、貼附射流。
散流器、孔板或條縫形風口頂送：層高較低、有吊頂或技術夾層可利用時，可采用圓形、方形和條縫形散流器頂送；要求較高時，可采用送風孔板和條縫形風口等結合建筑裝飾均勻頂送。
地板散流器下送：層高很高、進深很大的空調房間，可采用地板散流器下送。
噴口送風：高大空間的空調場所，如會堂、體育館、影劇院等，可采用噴口側送或頂送。
3. 氣流組織的計算方法
氣流組織計算的任務是選擇氣流分布的形式，確定送風口的形式、數(shù)目和尺寸，使工作區(qū)的風速和溫差滿足設計要求。
空調水、風系統(tǒng)的設計原則及其計算
一般舒適性空調冷水供／回水溫度為7℃／12℃；熱水供／回水溫度為60℃／50℃；蓄冷大溫差低溫送水冷水溫度一般為1～5℃；蓄冷時供／回水溫度為2℃／13℃；區(qū)域供冷水供／回水溫度為5℃／13℃
1.常用空調水系統(tǒng)的形式及其設計原則：
開式系統(tǒng)和閉式系統(tǒng) 同程系統(tǒng)和異程系統(tǒng) 可將空調水系統(tǒng)按區(qū)域劃分、高度劃分；
兩管制和四管制系統(tǒng)；
定流量系統(tǒng)和變流量系統(tǒng)
一次泵系統(tǒng)和二次泵系統(tǒng)
2.空調水系統(tǒng)的水力計算
3.空調風系統(tǒng)及其水力計算
4.風管系統(tǒng)的設計計算
在進行風管系統(tǒng)的設計計算前，必須首先確定各送(回)風點的位置及其風量、管道系統(tǒng)、相關設備的布置、風管材料等。設計計算的目的是：確定各管段的管徑(或斷面尺寸)和壓力損失，保證系統(tǒng)內達到要求的風量分配，并為風機選擇和繪制施工圖提供依據(jù)。
1) 風管系統(tǒng)水力計算的方法：假定流速法、壓損平均法、當量壓損法、靜壓復得法等。在一般的風管設計計算中，較為普遍的方法是假定流速法和壓損平均法。
2) 基本設計計算步驟 系統(tǒng)管段編號。一般從距風機最遠的一段開始，由遠而近順序編號；通常以風量和風速不變的風管為同管段；局部管件(如彎頭、三通、送風口、回風口等)含在管段內。
選擇合理的空氣流速。
管道壓力損失計算。壓力損失計算應從最不利的環(huán)路(距風機最遠點)開始。
管路壓力損失平衡計算。一般的空調通風系統(tǒng)要求兩支管的壓力損失差不超過15％。
當并聯(lián)支管的壓力損失差超過上述規(guī)定時，可通過：
①調整支管管徑；
②增大壓力損失小的那段支管的流量；
③調節(jié)閥門的開度，增大壓力損失小的那段支管的壓力損失等方法進行壓力平衡。
風機選擇。要選用低噪聲風機，考慮風機消聲的同時，不僅要達到室內噪聲標準，而且室外進、排風處的噪聲也要滿足環(huán)保的要求；選擇風機時，風量、風壓富裕量不應過大；根據(jù)運行工況的分析，確定經(jīng)濟合理的臺數(shù)；有條件時可采用變頻風機，以減少運行費用。風機的風量附加。
風機的風量除應滿足計算風量外，還應增加一定的管道漏風量，漏風附加率小于10％。在管網(wǎng)計算時，不考慮風管的漏風量。
風機的壓力附加。風機的全壓為系統(tǒng)管網(wǎng)的總壓力損失，通�？照{通風系統(tǒng)的管網(wǎng)總壓力損失考慮l0％左右的附加值。
主要設備的設計選型
1.風機盤管機組的選型計算
2.新風空調箱的選型計算
3.組合式空氣處理機組的選型計算
空調設備及管道的保冷與保溫、消聲與隔振
1.空調設備及管道的保冷與保溫
2.空調設備及管道的消聲與隔振
空調系統(tǒng)的節(jié)能
施工圖 圖紙深度要求：
1．平面圖
(1) 平面圖應繪出建筑輪廓、主要軸線號、軸線尺寸、室內外地面標高、房間名稱。首層平面圖上應繪出指北針。
(2) 采暖平面圖應繪出散熱器位置，注明片數(shù)或長度，采暖干管及立管位置、編號，管道的閥門、放氣、泄水、固定支架、補償器、入口裝置、減壓裝置、疏水器、管溝及檢查人孔位置。注明干管管徑及標高、坡度。
(3) 通風、空調平面圖應用雙線繪出風管，單線繪出空調冷熱水、凝結水等管道。圖紙應標注風管尺寸、標高及風口尺寸(圓形風管注中管徑、矩形風管注明寬×高)，還應標注水管管徑及標高以及各種設備及風口安裝的定位尺寸和編號，還應注明消聲器、調節(jié)閥、防火閥等各種部件位置及風管、風口的氣流方向。
2．大樣詳圖
大樣詳圖表示采暖、通風、空調、制冷系統(tǒng)的各種設備及零部件施工安裝做法，當采用標準圖集時，應注明采用的圖集、通用圖的圖名、圖號及頁碼。凡無現(xiàn)成圖紙可選，且需要交待設計意圖時，需繪制詳圖。簡單的詳圖，可就圖上引出，在該圖空白處繪制。設備、管件等制作詳圖或安裝復雜的詳圖應單獨繪制。
3．系統(tǒng)圖或立管圖
系統(tǒng)圖或立管圖能表現(xiàn)出系統(tǒng)與空間的關系，又稱為透視圖。當平面圖不能表示清楚時應繪制透視圖，比例宜與平面圖一致，按45°或30°軸測投影繪制。多層、高層建筑的集中采暖系統(tǒng)，可繪制采暖立管圖，并應進行編號。上述圖紙應注明管徑、坡向、標高、散熱器型號和數(shù)量等�？照{的供冷、供熱分支水路采用豎向輸送時，也應繪制立管圖，并編號，還需注明管徑、坡向、標高及空調器的型號等。
4．剖面圖或局部剖面圖
剖面圖或局部剖面圖，表示風管或管道與設備連接交叉復雜的部位關系。圖中應表示出風管、水管、風口、設備等與建筑梁、板、柱及地面的尺寸關系以及注明風管、風口、水管等的定位尺寸和標高、氣流方向及詳圖索引編號。
空調、制冷機房設計
1．平面圖
(1) 通風、空調、制冷機房的平面圖，應根據(jù)需要增大比例，使圖面能夠將設計內容表述清楚，應繪出冷水機組、新風機組、空調器、循環(huán)水泵、冷卻水泵、通風機、消聲器、水箱、冷卻塔等通風、空調、制冷設備的輪廓位置及設備編號，注明設備和基礎距離墻或軸線的尺寸，繪出連接設備的風管、水管位置及走向， 注明尺寸、管徑、標高。標注出機房內所有設備和各種儀表、閥門、柔性短管、過濾器等管道附件的位置。
(2) 通風、空調、制冷機房剖面圖用來表達復雜管道的相對關系及豎向位置關系，繪制時應標出機房平面圖的設備、設備基礎、管道和附件的豎向位置、豎向尺寸和標高。圖中還應標注連接設備的管道位置、尺寸、設備和附件編號以及詳圖索引編號等。
2．系統(tǒng)流程圖
復雜系統(tǒng)的管道連接關系應繪制系統(tǒng)流程圖表示，對于熱力、制冷、空調冷熱水系統(tǒng)及復雜的風系統(tǒng)也應繪制系統(tǒng)流程圖，并在流程圖上應繪制出設備、閥門、控制儀表、配件的前后關系，標注出介質流向、管徑及設備編號等。流程圖可不按比例繪制，但管路分支應與平面圖相符。
3．控制原理圖
控制原理圖表明系統(tǒng)的控制要求和必要的控制參數(shù)，當空調、制冷系統(tǒng)有監(jiān)測與控制時，應有控制原理圖，圖中以圖例繪出設備、傳感器及控制元件位置，說明系統(tǒng)的控制要求和必要的控制參數(shù)。
