GB 50019-2024 工业建筑暖通空调设计规范

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工业建筑暖通空调设计规范

GB/T 50019-2024


1 总则

1.1 制定目的

为在工业建筑暖通空调设计中贯彻执行国家有关方针政策,满足生产工艺要求,保障人员健康与安全,节约能源和保护环境,实现可持续发展,制定本规范。

本规范的制定是为了指导和规范工业建筑暖通空调系统的设计工作,确保设计质量,提高能源利用效率,保护环境,保障工业生产活动的正常进行。随着我国工业化进程的加快,工业建筑对暖通空调系统的要求越来越高,合理的暖通空调设计不仅关系到生产效率和产品质量,还关系到员工的身体健康和安全。本规范的实施将有助于提高我国工业建筑暖通空调设计的整体水平,促进节能减排目标的实现。

工业建筑暖通空调设计应当坚持以人为本的理念,在满足生产工艺要求的前提下,尽可能为工作人员创造舒适、健康的工作环境。同时,设计应当充分考虑节能降耗的要求,采用高效节能的技术和设备,减少能源消耗和环境污染。设计还应当符合国家有关安全生产的规定,确保通风空调系统在各种工况下都能安全可靠运行。

1.2 适用范围

本规范适用于新建、改建和扩建的工业建筑暖通空调设计,包括供暖、通风、空气调节、除尘、有害气体排除及事故通风等系统。

本规范适用的工业建筑类型包括但不限于:机械制造厂房、电子工业厂房、纺织工业厂房、制药工业厂房、食品加工厂房、化工生产厂房、钢铁冶炼厂房、铸造车间、热处理车间、涂装车间、橡胶制品车间、烟草加工车间、造纸车间、危险化学品仓库、地下工业建筑等。各种不同类型的工业建筑具有不同的生产特点和环境要求,暖通空调设计应当根据具体的生产工艺和作业环境要求进行。

对于一些具有特殊要求的工业建筑,如洁净厂房、防爆厂房、高温车间、低温冷库等,除应符合本规范外,尚应符合相关专项规范的规定。改建和扩建的工业建筑在设计时应当充分考虑与现有系统的衔接和兼容,必要时应同时对现有系统进行改造升级。

1.3 基本原则

1.3.1 工业建筑暖通空调设计应根据生产工艺要求、车间特点、人员健康需求及当地气候条件综合确定。设计前应当充分了解生产工艺的具体要求,包括温度、湿度、洁净度、通风换气次数等参数要求,同时应当考虑车间内部设备散热、人员分布、物料存放等情况,以及当地的气候特征和气象条件。不同地区的温度、湿度等气候条件差异较大,设计应当因地制宜,充分考虑当地的气候特点。

1.3.2 暖通空调设计应做到技术先进、经济合理、安全适用、节能环保。技术先进是指设计应当采用成熟可靠的新技术、新工艺、新设备,避免采用已被淘汰的技术;经济合理是指设计应当在满足功能要求的前提下,尽量降低一次性投资和运行成本;安全适用是指设计应当确保系统在各种工况下都能安全可靠运行,同时满足使用要求;节能环保是指设计应当充分考虑能源利用效率,减少能源消耗和环境污染。这四个方面是评价暖通空调设计质量的综合标准,设计应当统筹兼顾,不能片面强调某一方面而忽视其他方面。

1.3.3 设计中应当优先采用高效节能设备和系统,提高能源利用效率,降低单位产品能耗。在设备选型、系统设计、运行控制等各个环节都应当贯彻节能理念,采用变频调速、热回收、变风量等节能技术措施。高效节能设备和系统的应用不仅有利于环境保护,还能降低企业的运行成本,提高经济效益。设计应当积极推广能源管理和控制技术,实现暖通空调系统的智能化运行。

1.3.4 对于存在爆炸危险、有害物质、粉尘、高温高湿等特殊工况的工业建筑,应当根据具体情况采取针对性的技术措施,确保安全生产和人员健康。这类工业建筑包括但不限于:使用或产生易燃易爆物质的厂房、使用或产生有毒有害物质的厂房、产生大量粉尘的厂房、高温高湿作业环境、存在放射性物质的场所等。特殊工况的工业建筑暖通空调设计应当进行专门的安全评估,制定相应的技术措施和管理制度,确保安全生产。

1.4 设计依据

工业建筑暖通空调设计除应符合本规范外,尚应符合国家现行有关标准的规定,主要包括:

《建筑设计防火规范》GB 50016规定了建筑物的防火设计要求,其中包括通风空调系统在防火分区划分、防排烟设计等方面的要求;《建筑防烟排烟系统技术标准》GB 51251规定了防烟排烟系统的设计方法和要求;《建筑给水排水设计规范》GB 50015规定了冷凝水排放等相关要求;《公共建筑节能设计标准》GB 50189规定了节能设计的要求和指标;《工业建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB 50019是本规范的上位规范;《洁净室设计规范》GB 50073规定了洁净室的设计要求;《爆炸危险环境电力装置设计规范》GB 50058规定了爆炸危险环境的电气设计要求。

此外,还应符合国家现行的劳动安全卫生、环境保护、能源利用等相关法律法规和标准规范的规定。设计应当根据工程具体情况,收集和分析相关的设计资料和技术标准,确保设计文件的完整性和正确性。


2 术语和定义

2.1 通用术语

工艺性空调:为满足生产工艺要求的空调系统,其温湿度、洁净度等参数根据产品加工精度和工艺要求确定。工艺性空调的设计应当以满足产品加工精度和生产效率为主要目标,同时兼顾节能要求。不同行业的生产工艺对环境参数的要求差异较大,例如精密电子行业要求温度控制在22±1°C、相对湿度控制在50±5%,而纺织行业则要求温度控制在25±2°C、相对湿度控制在65±5%。工艺性空调通常需要全年不间断运行,对系统的可靠性和稳定性要求较高。

舒适性空调:为满足人员舒适要求的空调系统,以人体热舒适感为主要设计目标。舒适性空调的设计应当符合人体热舒适要求,根据ASHRAE标准,室内热舒适环境应当满足PMV指标在-0.5至+0.5之间的要求。舒适性空调主要用于工业建筑的办公区域、休息区域、控制室等人员长期停留的场所。舒适性空调的参数设定应当在满足人员舒适的前提下,尽可能降低能源消耗。

事故通风:在事故情况下(如可燃或有毒物质泄漏、积聚),通过机械排风排除有害气体的通风方式。事故通风系统应当独立设置,与正常通风系统分开,风机应当采用防爆型,并在室内外便于操作的地点设置电气开关。事故通风的排风量应当根据有害物质的危险特性确定,通常按换气次数法计算。事故通风系统应当全年待机,随时可以启动,确保在事故发生时能够迅速排除有害物质,保障人员安全和生产设备不受损害。

排风罩:用于捕集和排除生产过程中产生的有害物、热量和湿度的装置。排风罩的设计应当遵循"接近原则",即排风罩应当尽可能接近有害物产生源,减少有害物质的扩散范围。排风罩的形式应当根据有害物的产生方式和扩散范围确定,可分为伞形罩、侧吸罩、接受式罩等。排风罩的选型设计应当通过计算确定合理的罩口风速和排风量,既要保证排风效果,又要避免能源浪费。

除尘器:除去含尘气体中粉尘的设备,按工作原理可分为机械除尘器、过滤除尘器、湿式除尘器和静电除尘器等。机械除尘器包括重力除尘器、惯性除尘器和离心除尘器;过滤除尘器包括袋式除尘器和滤筒除尘器;湿式除尘器包括水膜除尘器和文丘里除尘器;静电除尘器包括干式电除尘器和湿式电除尘器。除尘器的选型应当根据粉尘的性质、浓度、粒径分布以及排放标准要求确定,确保除尘效率满足设计要求。

防爆通风:用于排除可燃气体、蒸汽或粉尘混合物,避免形成爆炸危险环境的通风系统。防爆通风的设计应当符合GB 50058《爆炸危险环境电力装置设计规范》的规定,通风设备应当采用防爆型,管道应当采取防静电接地措施,排风管道严禁穿过防火墙或防火分隔墙。防爆通风系统应当独立设置,与一般通风系统分开,确保在爆炸危险环境下安全可靠运行。

洁净空调:用于满足特定洁净度等级要求的空气调节系统。洁净空调的设计应当符合GB 50073《洁净厂房设计规范》和ISO 14644-1《洁净室及相关受控环境》等标准的要求,空气洁净度等级应当根据生产工艺要求确定,洁净空调系统应当设置三级过滤,初效过滤器、中效过滤器和高效过滤器。洁净空调系统的送风量应当满足洁净度等级要求的换气次数,同时应当维持一定的压差,防止外部污染空气渗入。

恒温恒湿空调:使室内温度和相对湿度保持在规定范围内的空气调节系统。恒温恒湿空调通常采用PID控制方式,温度控制精度可达±0.5°C,湿度控制精度可达±5%RH,主要用于精密加工、计量、检测、实验等对环境参数要求较高的场所。恒温恒湿空调系统的设计应当充分考虑热湿负荷的波动性和控制系统的响应速度,确保在各种工况下都能满足温湿度控制精度要求。

复合通风:自然通风与机械通风相结合的综合通风方式。复合通风可以充分利用自然能源,在过渡季节主要依靠自然通风,在夏季和冬季则辅助以机械通风,既保证了通风效果,又降低了能源消耗。复合通风的设计应当充分利用建筑朝向、平面布局等因素,合理组织气流。复合通风系统应当设置自动化控制装置,根据室内外温度和空气质量自动调节通风方式。

全面通风:对整个房间或车间进行换气的通风方式。全面通风适用于有害物源分散、浓度不高、人员较多的场合,通过稀释有害物质浓度来改善室内空气品质。全面通风的通风量应当根据消除有害物所需风量确定,同时应当考虑通风效率。全面通风的进风口和排风口应当合理布置,避免气流短路和死角,确保通风均匀有效。

局部通风:在产生有害物的局部地点进行捕集和排除的通风方式,包括局部送风和局部排风。局部排风应当设置局部排风罩,罩口应当尽可能接近有害物源;局部送风用于改善局部工作区域的热舒适环境,送风口应当设置在人员活动区域。局部通风是通风系统设计的重要方式,可以在有害物产生源头直接捕集和排除有害物质,减少污染扩散范围,提高通风效率,降低能耗。

2.2 系统术语

送风量:单位时间内进入室内的空气体积,通常以m³/h表示。送风量是通风空调系统设计的基本参数之一,应当根据室内有害物消除量、热湿负荷计算确定。送风量的大小直接关系到室内空气品质和能耗水平,设计应当在满足室内环境要求的前提下,合理确定送风量,避免过大或过小。送风量的计算应当考虑多种因素,包括室内人员数量、设备散热散湿、有害物产生量等。

换气次数:单位时间内室内空气更换的次数,通常以次/h表示。换气次数是衡量通风效果的重要指标,不同类型的工业建筑对换气次数有不同的要求,例如一般生产车间为36次/h,有害物产生车间为812次/h。换气次数的确定应当根据室内有害物浓度限值和人员卫生要求计算确定,同时应当考虑通风系统的效率。换气次数过低会导致室内空气品质下降,换气次数过高则会造成能源浪费。

正压:洁净室或房间内压力高于外部压力的状态,用于防止外部空气渗入。洁净室应当维持正压,相邻洁净区之间的压差不应小于10Pa,洁净区与室外之间的压差不应小于15Pa。正压控制通常采用余压阀、变风量阀或定风量阀等装置。正压值过高会增加空调系统能耗,正压值过低则无法有效防止外部空气渗入,设计应当合理确定正压值。

负压:洁净室或房间内压力低于外部压力的状态,用于防止内部空气外泄。负压主要用于防止有害物质向外扩散的场所,如生物安全实验室、有毒有害物质操作区等。负压值应当根据有害物质的危险特性和扩散风险确定,确保有害物质不会从负压区域向外部扩散。负压控制是保证生物安全和职业健康的重要手段。

高效过滤器:对0.3μm粒子过滤效率不低于99.97%的空气过滤器。高效过滤器是洁净空调系统的关键设备,通常安装在洁净室的送风口处,用于过滤空气中的微粒物质。高效过滤器应当设置压差监测装置,当阻力达到初阻力2倍时应当更换。高效过滤器的选型应当根据洁净度等级要求和过滤器前后的粒子浓度确定,确保过滤效果满足设计要求。

余压阀:用于维持洁净室压差的装置,当压差超过设定值时自动泄压。余压阀安装在洁净室的隔墙上,当室内压力高于设定值时,阀门自动打开泄压,维持室内压差稳定。余压阀的设定压差通常为10~15Pa。余压阀的选型应当根据洁净室的体积和换气次数确定,确保压差控制灵敏可靠。


3 室内设计参数

3.1 一般规定

3.1.1 工业厂房的室内设计参数应根据生产工艺要求和人员健康需求确定。不同的工业建筑具有不同的生产特点,对室内环境参数的要求差异很大。设计前应当充分了解生产工艺的具体要求,包括温度、湿度、洁净度、通风换气次数等参数要求,同时应当考虑人员健康需求,在满足生产工艺要求的前提下,尽可能为工作人员创造舒适、健康的工作环境。室内设计参数的确定是暖通空调设计的基础,直接关系到系统的配置和投资。

3.1.2 当工艺无特殊要求时,人员舒适区的设计参数宜符合人员卫生标准要求。人员卫生标准主要涉及温度、湿度、风速、新风量等参数,这些参数不仅关系到人员的热舒适,还关系到人员的健康。设计应当参照国家现行相关标准,合理确定人员舒适区的环境参数。人员舒适区的环境参数应当在满足人员健康的前提下,尽可能降低能耗。

3.1.3 室内设计参数应包括:干球温度、湿球温度、相对湿度、风速、洁净度、噪声限值等。这些参数是评价室内环境质量的主要指标,关系到人员的热舒适、健康和生产工艺的满足程度。设计文件应当明确各项参数的要求和指标值。各项参数的确定应当综合考虑建筑类型、生产特点、人员活动强度等因素,并参照相关标准规范执行。

3.2 工业厂房空调设计参数

根据工业建筑不同类型和工况,各类工业厂房空调室内设计参数宜按表3.2的规定执行:

厂房类型 温度(°C) 相对湿度(%) 噪声限值(dB-A) 备注
精密制造车间 22±1 50±5 ≤55 恒温恒湿要求
电子工业洁净厂房 23±1 45±5 ≤60 ISO Class 7
纺织工业车间 25±2 65±5 ≤65 需防静电
机械加工车间 26±2 50~70 ≤70 人员舒适为主
制药洁净厂房 20~24 45~60 ≤60 洁净度要求
涂装车间 22~26 50~70 ≤75 防爆要求
橡胶制品车间 25~30 40~60 ≤75 通风要求高
食品加工车间 18~22 50~65 ≤65 卫生要求

精密制造车间对环境参数的要求最为严格,通常需要恒温恒湿环境,温度控制精度要求达到±1°C,湿度控制精度要求达到±5%,以确保产品加工精度。电子工业洁净厂房需要满足一定的洁净度等级要求,空气中的粒子浓度必须控制在规定范围内。纺织工业车间需要注意防静电问题,相对湿度不宜过低,否则容易产生静电影响产品质量。机械加工车间以人员舒适为主要设计目标,环境参数要求相对宽松。制药洁净厂房需要同时满足洁净度等级和温湿度要求,环境参数的控制精度要求较高。涂装车间存在爆炸风险,通风系统应当采用防爆型设备。橡胶制品车间散热量大、湿度高,需要较大的通风量。食品加工车间需要注意卫生要求,环境参数应当符合食品生产的相关规定。

3.3 事故通风参数

3.3.1 事故通风的风量应按换气次数法确定,换气次数不应小于表3.3的规定:

有害物类别 换气次数(次/h) 备注
氢气 ≥12 爆炸下限≤10%的可燃气体
一氧化碳 ≥12 有毒气体
氨气 ≥8 有毒气体
硫化氢 ≥12 有毒气体
二氧化碳 ≥6 窒息性气体
粉尘 ≥6 爆炸性粉尘
有机溶剂蒸气 ≥10 视溶剂类型确定

事故通风换气次数的确定应当综合考虑有害物质的危险特性、逸出量、逸出速度以及室内空间大小等因素。对于爆炸下限较低的可燃气体,如氢气,换气次数不应小于12次/h,以确保可燃气体浓度始终低于爆炸下限。对于有毒气体,换气次数的确定应当确保室内有害气体浓度始终低于职业接触限值。当一种房间内存在多种有害物质时,换气次数应当按其中最大值确定。

3.3.2 事故通风的排风口应设在建筑物最高处或爆炸危险区域上方不小于2m处。排风口的位置设置对于事故通风的效果至关重要,排风口应当设置在有害物质容易积聚的位置。对于可燃气体,由于其密度通常比空气轻,容易在建筑物上部积聚,因此排风口应当设置在建筑物最高处或最高处附近。对于爆炸危险区域,排风口上沿应当高于爆炸危险区域上表面不小于2m,以防止排出的可燃气体再次被吸入室内形成二次爆炸。

3.3.3 事故通风系统应设置自动和手动控制装置,手动控制装置应安装在便于操作的位置。事故通风系统应当在事故发生时能够迅速启动,因此必须设置可靠的控制装置。自动控制装置应当与有害物质探测装置联锁,当探测到有害物质浓度超过设定值时,自动启动事故通风系统。手动控制装置应当安装在便于操作人员到达的位置,如车间门口、值班室等,确保在紧急情况下人员能够迅速开启事故通风系统。


4 通风系统设计

4.1 一般规定

4.1.1 通风系统设计应根据建筑物的使用功能、有害物产生部位和浓度、气象条件等因素综合确定。不同的建筑物具有不同的使用功能,有害物的产生部位和浓度也各不相同,气象条件对通风效果有显著影响。设计前应当充分了解建筑物的使用特点、有害物的种类和产生规律,以及当地的气候特征,制定合理的通风方案。通风系统设计应当遵循安全可靠、技术先进、经济合理的原则。

4.1.2 通风方式的选择应遵循下列原则:当有害物源分散、浓度不高时,优先采用全面通风;当有害物源集中、浓度较高时,应采用局部排风;当有害物无法局部排除时,采用全面通风作为补充。全面通风通过稀释有害物质浓度来改善室内空气品质,适用于有害物源分散、浓度不高的场合。局部排风通过在有害物产生源附近设置排风罩,直接捕集和排除有害物质,适用于有害物源集中、浓度较高的场合。在实际工程中,往往需要将全面通风和局部排风结合使用,以达到最佳的通风效果。

4.1.3 通风系统的设计风量应按消除有害物所需风量、系统通风阻力及漏风量等因素确定。消除有害物所需风量是通风系统设计的核心参数,应当根据有害物质的种类、逸出量和逸出速度计算确定。系统通风阻力包括沿程阻力和局部阻力,应当根据风管的布置、长度、弯头数量等因素计算确定。漏风量与风管的密封性能有关,应当根据风管的工作压力和密封要求确定。设计风量应当大于消除有害物所需风量,以确保通风效果。

4.2 自然通风

4.2.1 自然通风设计应充分考虑建筑朝向、平面布局、进排风口位置及当地气象条件。自然通风是利用建筑内外空气密度差或风压作用实现室内换气的方式,设计应当充分利用建筑朝向和平面布局,合理组织气流路线。自然通风是一种节能的通风方式,在条件允许时应优先采用。建筑朝向的选择应当有利于夏季主导风向进入,冬季避免冷风渗透。

4.2.2 夏季主导风向宜与进风窗口成30°~60°角,且进风面积不应小于排风面积的85%。进排风口面积的比值关系到自然通风的效果,进风面积过小会导致通风不足,排风面积过大则会导致气流短路。设计应当通过计算确定合理的进排风口面积,确保自然通风效果满足要求。当进风窗口与主导风向夹角过小时,气流会直接穿过房间而不能充分置换室内空气;夹角过大时则进风量不足。

4.2.3 通风天井的长宽比不应大于2:1,其有效截面积应满足通风量要求。通风天井是实现自然通风的重要设施,其尺寸和比例关系到通风效果。长宽比过大意味着天井狭窄,气流阻力增大,通风效果下降。天井的有效截面积应当根据通风量要求计算确定,确保气流能够顺畅流动。

4.2.4 工业厂房自然通风的进风窗下沿距室内地面高度宜采用0.3~1.2m,排风窗上沿距室内地面高度不宜小于3m。进风窗下沿过低会导致冷风直接吹向人员,影响人员舒适;进风窗下沿过高则会导致进风无法到达工作区域。排风窗上沿应当高于室内有害物积聚区域,确保有害物质能够有效排出。

4.2.5 冬季自然通风应考虑防止冷风渗透和热压作用的影响,必要时设置可调节的进排风口。冬季室外温度较低,冷风渗透会导致室内温度下降,影响人员舒适和产品质量。应当采取设置门斗、调节进风口开度等措施防止冷风过度渗透。热压作用在冬季会增强,可能导致通风效果与设计不符,应当通过计算校核冬季通风工况。

4.3 机械通风

4.3.1 机械通风系统应根据通风类型、适用场所和服务范围进行设计。机械通风系统包括送风系统、排风系统和空气处理系统,各系统的设计应当协调配合。机械通风的设计应当考虑系统的可靠性、安全性和经济性,确保在各种工况下都能满足通风要求。

4.3.2 一般换气通风的换气次数宜按表4.3确定:

场所类型 换气次数(次/h) 备注
普通生产车间 3~6 人员密集时取上限
有害物产生车间 8~12 根据有害物浓度确定
卫生间、盥洗室 5~10 —
厨房(机械排风) 10~15 事故通风另计
地下车库 4~6 —
配电室(地上) 3~8 —
蓄电池室 5~10 防爆要求

换气次数的确定应当根据场所的使用功能、有害物产生情况和人员密度等因素综合考虑。对于人员密集的生产车间,换气次数应当适当提高,以确保室内空气品质。对于产生有害物的车间,换气次数应当根据有害物浓度限值计算确定。当同一房间存在多种有害物质时,换气次数应当按最大值确定。

4.3.3 局部排风系统应设置局部排风罩,局部排风罩的设置应符合下列规定:排风罩应尽可能接近有害物源;排风罩的形状和尺寸应根据有害物产生方式和扩散范围确定;伞形排风罩的扩张角不宜大于60°;侧吸式排风罩的罩口长度不应小于有害物区域长度的80%。局部排风罩是捕集有害物质的关键设备,其设计质量直接关系到排风效果。排风罩应当遵循"接近原则",即尽可能接近有害物产生源布置,减少有害物质的扩散范围。伞形排风罩的扩张角过大会导致罩口吸入风速衰减过快,无法有效捕集有害物质。侧吸式排风罩的罩口长度应当足够,确保能够覆盖整个有害物产生区域。

4.3.4 排除含水蒸气或潮湿空气的通风管道应有不小于0.01的坡度,并在管道最低点设置排水装置。含水蒸气或潮湿空气在管道内流动时,一部分水蒸气会冷凝成水滴,如果管道没有坡度或排水装置,冷凝水会在管道内积聚,导致管道腐蚀、滋生细菌等问题。管道坡度应当坡向排水装置,确保冷凝水能够顺利排出。排水装置应当设置在便于清理的位置。

4.4 事故通风

4.4.1 设置事故通风的场所应符合下列规定:生产使用或加工有害物质且可能突然逸出大量有害气体的车间;存放可能突然产生大量有害气体的物质或有爆炸危险物质的仓库;地下室或半地下室存在上述情况的区域。事故通风是保障人员安全和生产设备安全的重要设施,在可能发生事故的场所必须设置。设计应当根据有害物质的危险特性确定事故通风系统的配置和能力。

4.4.2 事故通风系统应符合下列规定:排风系统应采用防爆型通风设备;送风系统不应与事故排风系统共用同一管道;事故通风的进风口应避开可燃或有毒气体积聚区域;排风管道严禁穿过防火墙或防火分隔墙。防爆型通风设备是事故通风系统的核心设备,其选型应当根据有害物质的危险特性确定。送排风系统分开设置是为了确保事故通风的可靠性,避免系统在事故发生时失效。排风管道严禁穿过防火墙是为了防止火灾通过管道蔓延扩大。

4.4.3 事故通风的通风机应分别在室内及室外便于操作的地点设置电气开关。事故通风系统应当能够在紧急情况下迅速启动,电气开关的设置位置对于及时启动系统至关重要。室内开关应当设置在便于人员疏散方向的位置,如门口附近;室外开关应当设置在便于消防人员操作的位置,确保在火灾等紧急情况下系统能够启动。


5 空调系统设计

5.1 系统选择原则

5.1.1 空调系统的选择应根据建筑功能、空间特点、生产工艺要求、能耗及运行费用等因素综合确定。不同的建筑物和不同的生产工艺对空调系统的要求不同,应当选择技术先进、经济合理、节能高效的空调系统。系统选择应当进行技术经济比较,选择最优方案。

5.1.2 各类场所空调系统类型选择宜按表5.1确定:

场所 推荐系统类型 备注
大空间工业厂房 工艺性空调+新风系统 满足工艺要求
电子洁净厂房 洁净空调系统 满足洁净度要求
人员密集区 全空气系统+新风 兼顾舒适与健康
分散小空间 风机盘管+新风 灵活控制
高精度恒温恒湿 恒温恒湿空调机组 温湿度精度高
腐蚀性环境 防腐型空调系统 特殊材料

大空间工业厂房通常面积大、层高高、人员相对较少,以满足生产工艺要求为主,适合采用工艺性空调加新风系统的形式。电子洁净厂房对空气洁净度有严格要求,必须采用洁净空调系统,设置高效过滤器。人员密集区以满足人员舒适和健康为主,适合采用全空气系统加新风的型式。分散小空间如办公室、控制室等,适合采用风机盘管加新风系统,便于分室控制和调节。高精度恒温恒湿场所如精密计量室、实验室等,应当采用专用的恒温恒湿空调机组。腐蚀性环境如化工车间、酸碱作业区等,应当采用防腐型空调系统。

5.1.3 全空气空调系统应设置新风和回风管道,新风量不应小于总送风量的10%。全空气空调系统通过风道输送处理后的空气,新风的设置是为了保证室内空气品质。新风量过少会导致室内CO2浓度升高、空气品质下降,影响人员健康。新风量的确定应当满足室内人员卫生要求和工艺要求。

5.1.4 风机盘管加新风系统的新风应直接送入室内或风机盘管回风箱,不应经过风机盘管表冷器。新风直接送入室内或回风箱可以保证新风的清洁度和送风温度,避免新风经过表冷器冷却或加热后产生冷凝水或热损失。新风不经过表冷器还可以延长表冷器的使用寿命,减少维护成本。

5.2 空气处理过程

5.2.1 空调系统的空气处理过程应根据当地气候条件和室内参数要求确定。不同的气候区在夏季和冬季对空气处理的要求不同,设计应当根据当地的气候特征和室内参数要求选择合理的空气处理流程。空气处理流程的设计应当考虑能耗效率和运行经济性,在满足要求的前提下尽量简化处理步骤。

5.2.2 空气处理流程一般包括:过滤、加热、冷却、除湿、加湿等步骤,各步骤的设置应根据实际需要确定。过滤是空气处理的基本步骤,用于去除空气中的尘埃粒子;加热用于提高空气温度;冷却用于降低空气温度;除湿用于降低空气湿度;加湿用于提高空气湿度。各步骤的设置应当根据室内参数要求和室外气象条件确定,不是所有系统都需要完整的处理步骤。

5.2.3 空气过滤器的设置应符合下列规定:初效过滤器用于过滤粒径大于10μm的粒子,效率不低于G4级;中效过滤器用于过滤粒径大于1μm的粒子,效率不低于F7级;高效过滤器用于过滤粒径大于0.5μm的粒子,效率不低于H13级。空气过滤器是空调系统的重要设备,可以去除空气中的尘埃粒子,改善室内空气品质和保护设备。过滤器的设置级数应当根据室内洁净度要求确定,洁净度要求高的场所应当设置多级过滤器。过滤器的阻力会随着使用时间增加而增大,应当设置压差监测装置,及时更换失效的过滤器。

5.2.4 空调系统的冷热源选择应考虑下列因素:建筑物的冷热负荷特点;当地能源供应条件和价格;设备能效比和运行费用;环境保护要求。冷热源是空调系统的核心设备,其选择关系到系统的初投资、运行费用和能源消耗。设计应当进行技术经济比较,选择最适合项目具体情况的冷热源类型。在能源供应紧张的地区,应当优先选择能效比高的设备;在环境保护要求高的地区,应当选择对环境影响小的冷热源类型。

5.3 送风参数

5.3.1 舒适性空调的送风温差宜按表5.3确定:

送风方式 送风温差(°C) 备注
上送风 6~10 舒适性空调
侧送风 6~10 舒适性空调
散流器送风 5~8 舒适性空调
孔板送风 4~6 恒温要求

送风温差是空调系统设计的重要参数,送风温差过大可能导致室内温度分布不均匀,产生吹风感;送风温差过小会增加送风量,导致风管尺寸和风机能耗增加。不同的送风方式对送风温差有不同的要求,设计应当根据具体的送风方式确定合理的送风温差。

5.3.2 空调系统的新风量应满足室内人员卫生要求和工艺要求,两者取较大值。室内人员卫生要求通常以新风量标准表示,不同场所的新风量标准不同。当工艺要求的新风量大于人员卫生要求时,应当按工艺要求确定新风量。新风量过少会导致室内空气品质下降,影响人员健康和工作效率;新风量过大会增加空调系统能耗。

5.3.3 工业建筑空调系统的新风量不应小于总送风量的10%,且不应小于表5.3.3的数值:

场所 新风量[m³/(h·人)] 备注
一般作业区 30 —
轻作业区 35 —
中等作业区 40 —
重作业区 50 —

作业强度越大,人员的新风量需求越大。重作业区人员活动强度大,代谢率高,需要较大的新风量来保证室内空气品质。新风量标准的确定应当综合考虑人员的活动强度和在室时间等因素。设计应当根据具体场所的使用功能确定合理的新风量标准。


6 防排烟设计

6.1 一般规定

6.1.1 工业建筑中的下列部位应设置防烟设施:防烟楼梯间及其前室;消防电梯前室或合用前室;避难走道及其前室。防烟设施是保障人员在火灾时安全疏散的重要设施,应当根据建筑的使用功能和火灾危险性设置。防烟楼梯间及其前室是人员疏散的必经之路,必须设置防烟设施,确保疏散通道的安全。

6.1.2 工业建筑中的下列部位应设置排烟设施:建筑面积大于300m²且经常有人停留或可燃物较多的地上房间;长度大于40m的疏散走道;中庭;地下、半地下建筑(室)地上建筑内的无窗房间。排烟设施的作用是在火灾时排除烟气,为人员疏散和火灾扑救创造条件。排烟设施的设置应当根据建筑的面积、用途和火灾危险性等因素确定。

6.2 防烟楼梯间及前室

6.2.1 防烟楼梯间及其前室的机械加压送风系统设计应符合下列规定:

项目 要求
机械加压送风量 ≥25000m³/h(单台风机)
余压值(防烟楼梯间) 40~50Pa
余压值(前室或合用前室) 25~30Pa
风口设置 每层设置风口
送风管道 应采用金属管道

机械加压送风系统的设计应当确保防烟楼梯间和前室的余压值满足要求,防止烟气侵入疏散通道。余压值过低无法有效阻挡烟气侵入,余压值过高则会影响门的开启。设计应当通过计算确定合理的送风量和余压值。

6.2.2 机械加压送风系统应设置超压自动泄压装置,泄压值宜为最大计算压上压值的20%。超压泄压装置的作用是在系统超压时自动泄压,保持系统压力稳定,避免影响门的开启和系统的正常运行。泄压值的确定应当综合考虑门的开启力和系统的压力特性。

6.2.3 防烟楼梯间每隔23层设置一个加压送风口,前室每层设置一个加压送风口。加压送风口的设置应当均匀分布,确保送风能够到达各个部位。楼梯间每隔23层设置一个风口可以在保证送风效果的同时降低工程造价;前室每层设置风口可以保证每层前室都能得到有效的送风。

6.3 排烟系统

6.3.1 排烟系统的设计风量不应小于表6.3的规定:

建筑类型 换气次数或最小排烟量
工业建筑任一空间 ≥60m³/h·m²或换气次数≥6次/h
疏散走道 ≥13000m³/h(走道长度>40m时每增加20m增加5000m³/h)
中庭 ≥4次/h(体积)或≥102000m³/h

排烟量的确定应当满足排除烟气的要求,确保火灾时烟气能够有效排出。工业建筑任一空间的排烟量按面积或换气次数计算,取较大值。疏散走道的排烟量根据长度确定,长度越大要求的排烟量越大。中庭的排烟量根据体积或换气次数计算,取较大值。

6.3.2 排烟风口应设置在顶棚或靠近顶棚的墙面上,且距离可燃物的距离不应小于1.0m。烟气通常积聚在室内上部,排烟风口设置在顶棚或靠近顶棚的墙面上可以有效排除烟气。排烟风口距离可燃物过近可能导致火灾蔓延,应当保持足够的安全距离。

6.3.3 排烟管道应采用不燃材料制作,暗敷时应设置在吊顶内或管道井内,明敷时可采用金属管道。排烟管道在火灾时会承受高温,必须采用不燃材料制作,确保火灾时管道不会失效。暗敷的排烟管道应当设置在管道井或吊顶内,并采取防火分隔措施。

6.3.4 排烟管道与可燃物的距离不应小于0.15m;当距离小于0.15m时,应采取隔热防火措施。排烟管道在排烟时会承受较高温度,如果与可燃物距离过近,可能导致可燃物受热燃烧。应当保持足够的安全距离,或者采取隔热防火措施保护可燃物。


7 洁净厂房通风空调设计

7.1 一般规定

7.1.1 洁净厂房的通风空调设计应满足洁净度等级、温湿度、压差等工艺要求。洁净厂房用于电子产品、医药产品、食品等对环境要求较高的生产活动,通风空调设计是保证洁净环境的关键。设计应当根据生产工艺要求确定洁净度等级、温湿度、压差等参数,并选择合适的空调系统方案。

7.1.2 洁净厂房的气流组织形式应根据洁净度等级和工艺要求确定,洁净度等级为ISO5级时应采用单向流气流组织。气流组织是影响洁净效果的重要因素,不同的气流组织形式适用于不同的洁净度等级。单向流气流组织可以有效排除室内污染物,适用于高洁净度等级场所;非单向流气流组织适用于较低洁净度等级,可以降低工程造价和运行成本。

7.1.3 洁净室应维持一定的压差,以防止外部污染空气渗入。洁净区与非洁净区之间的压差不应小于10Pa。压差是保证洁净室洁净效果的重要手段,洁净室应当维持正压,防止外部空气渗入。压差值过小无法有效阻挡外部空气渗入,压差值过大会增加空调系统能耗。设计应当根据洁净室的洁净度等级和使用要求确定合理的压差值。

7.2 洁净度分级

7.2.1 空气洁净度等级应按ISO 14644-1划分,主要等级及参数宜按表7.2确定:

洁净度等级 ≥0.5μm粒子(个/m³) ≥1.0μm粒子(个/m³) ≥5.0μm粒子(个/m³)
ISO 5 ≤3520 ≤832 ≤29
ISO 6 ≤35200 ≤8320 ≤293
ISO 7 ≤352000 ≤83200 ≤2930
ISO 8 ≤3520000 ≤832000 ≤29300

空气洁净度等级是洁净室设计的核心参数,不同的产品生产对洁净度等级有不同的要求。ISO 5级是最高洁净度等级,适用于航天航空、精密仪器等生产;ISO 6级适用于电子工业、医疗设备等生产;ISO 7级和ISO 8级适用于一般的医药和食品生产。设计应当根据具体产品的生产工艺要求确定洁净度等级。

7.2.2 医药工业洁净室的空气洁净度等级尚应符合《医药工业洁净厂房设计规范》GB 50472的有关规定。医药工业洁净室有特殊的要求,除了满足一般的洁净度等级要求外,还应当符合医药工业洁净厂房设计规范的专门规定。医药产品的生产对无菌要求较高,需要同时控制微生物和粒子浓度。

7.3 送风量计算

7.3.1 洁净室的送风量应按下列方法计算,取最大值:按洁净度等级要求的换气次数计算;按热湿负荷计算送风量;按静压差要求校核送风量。洁净室送风量的计算应当综合考虑多种因素,按各方法计算后取最大值作为设计送风量。按洁净度等级要求计算是为了满足粒子浓度限值;按热湿负荷计算是为了满足温湿度要求;按静压差要求校核是为了确保压差控制要求。

7.3.2 洁净室换气次数宜按表7.3确定:

洁净度等级 换气次数(次/h) 气流组织
ISO 5 300~500 单向流
ISO 6 50~80 非单向流
ISO 7 15~30 非单向流
ISO 8 10~20 非单向流

换气次数是洁净室设计的重要参数,不同洁净度等级对换气次数有不同的要求。ISO 5级采用单向流气流组织,换气次数较高;ISO 6级至ISO 8级采用非单向流气流组织,换气次数相对较低。换气次数的确定应当根据洁净室的具体情况和设备散热量等因素综合考虑。


8 节能设计要求

8.1 一般规定

8.1.1 工业建筑暖通空调系统的节能设计应在保证生产工艺要求和人员健康的前提下,降低系统能耗。节能设计是工业建筑暖通空调设计的重要内容,关系到能源消耗和运行成本。节能设计应当在保证室内环境质量的前提下进行,不能以牺牲环境质量为代价换取节能效果。

8.1.2 暖通空调系统的能效比、性能系数等指标应符合国家和地方的节能标准要求。能效比和性能系数是评价暖通空调系统能效水平的重要指标,设计应当优先选用能效比高的设备和系统。国家和地方的节能标准对暖通空调系统的能效指标有明确规定,设计应当满足这些要求。

8.2 能效指标

8.2.1 空调系统能效比不应低于表8.2的规定:

系统类型 能效比要求 备注
风冷热泵 ≥3.2 —
水冷冷水机组 ≥5.0 —
多联机 ≥3.6 —
全新风系统 ≥2.5 —

能效比是评价冷热源设备能效水平的重要指标,不同类型的冷热源设备能效比差异较大。水冷冷水机组的能效比通常高于风冷热泵,但需要配套冷却塔和水泵系统。设计应当根据项目具体情况选择能效比满足要求的设备。

8.2.2 风机效率不应低于70%,风机单位风量耗功率不应大于0.35W/(m³/h)。风机是通风空调系统的主要耗能设备之一,风机效率对系统能耗有重要影响。设计应当选用高效风机,并合理确定风机的工作点,使其运行在高效区。风机单位风量耗功率是评价风机能效水平的综合指标,设计应当确保满足要求。

8.2.3 管道保温效率不应低于95%,保温层外表面温度不应高于环境温度3°C。管道保温是减少冷热损失的重要措施,保温效率过低会导致能源浪费。保温层外表面温度过高不仅会造成烫伤隐患,还会增加散热损失。设计应当选用合适的保温材料,并合理确定保温层厚度。

8.3 节能措施

8.3.1 过渡季节应充分利用室外新风,当室外空气焓值低于室内空气焓值时,宜采用全新风运行。过渡季节室外空气温度较低,可以利用室外空气作为自然冷源,减少冷热源设备的运行时间,节约能源。设计应当合理设置新风和回风比例控制,根据室内外空气参数自动调节运行模式。

8.3.2 空调系统应设置分区分时控制,根据使用区域和使用时间进行节能控制。不同区域和不同时段的空调负荷不同,分区分时控制可以实现按需供冷供热,避免能源浪费。设计应当在系统中设置分区控制阀门和定时控制装置,实现精细化节能控制。

8.3.3 冷热源设备应设置台数控制和变频调节,根据负荷变化调节设备运行数量和输出功率。冷热源设备的能效随负荷率变化,负荷率过低时能效会明显下降。台数控制和变频调节可以根据负荷变化调节设备输出功率,使设备始终运行在高效区,节约能源。

8.3.4 排风系统宜设置热回收装置,回收排风中的冷热量。排风中含有冷热量,设置热回收装置可以回收利用,减少能源浪费。热回收装置的种类较多,包括转轮式热回收、板式热回收、热管热回收等,设计应当根据排风的参数和回收效率要求选择合适的类型。

8.3.5 空调水系统应设置水力平衡装置,系统最大水流不平衡率不应大于15%。水力不平衡会导致部分区域流量不足,影响空调效果,同时会导致其他区域流量过大,增加水泵能耗。设计应当在水系统中设置平衡阀、压差控制器等装置,实现水力平衡。


9 消声与隔振

9.1 一般规定

9.1.1 工业建筑暖通空调系统的消声设计应满足室内噪声限值要求。噪声会影响人员的工作效率和健康,消声设计应当根据室内噪声限值要求采取相应的噪声控制措施。不同类型的工业建筑和不同区域对噪声限值的要求不同,设计应当分别确定各区域的噪声限值。

9.1.2 暖通空调设备应设置隔振装置,防止振动传递和固体声传播。通风机、制冷机、水泵等设备在运行过程中会产生振动,隔振装置可以阻断振动传播路径,减少对建筑物和人员的影响。隔振装置的设计应当根据设备的振动特性和隔振要求确定。

9.2 噪声控制

9.2.1 工业厂房室内噪声限值应根据生产要求和工艺精度要求确定,一般不应超过表9.2的规定:

厂房类型 噪声限值(dB-A)
精密加工 ≤55
精密装配 ≤60
一般加工 ≤70
机电维修 ≤75
动力站房 ≤85

噪声限值的确定应当综合考虑生产要求和人员健康因素。精密加工和精密装配场所对噪声要求较高,因为噪声会影响产品质量和人员注意力集中。一般加工和机电维修场所的噪声限值可以适当放宽。动力站房通常设置独立的设备房间,噪声限值可以适当提高。

9.2.2 通风空调系统应设置消声装置,消声装置的消声量宜为10~20dB。消声装置是降低通风空调系统噪声的重要设备,可以有效降低风机噪声和气流噪声。消声装置的消声量应当根据室内噪声限值和设备噪声水平确定。消声装置的设置位置通常在送回风管道上,可以有效降低管道中传播的噪声。

9.2.3 通风机的选用应使运行工况点在高效区,风机转速不应超过额定转速。通风机的运行工况点对噪声和能效都有影响,应当选择在高效区运行。风机转速过高会导致噪声增大和能效下降,应当避免。变频调速风机可以根据系统风量需求调节转速,在降低风量时既节能又降噪。

9.3 隔振设计

9.3.1 通风机、制冷机、水泵等振动设备应设置隔振装置。振动设备是暖通空调系统的主要振动源,设置隔振装置可以有效减少振动传递。隔振装置的类型包括弹簧隔振器、橡胶隔振垫、复合隔振器等,应当根据设备的振动频率和隔振要求选择合适的类型。

9.3.2 隔振装置的选择应根据设备重量、振动频率和隔振效率要求确定。隔振装置的选择应当通过计算确定,包括设备重量、静变形、共振频率等参数的计算。隔振效率是评价隔振效果的指标,通常要求隔振效率达到80%以上。

9.3.3 振动设备的管道连接应采用软接头,长度不宜小于150mm。软接头可以阻断振动通过管道传播,是隔振措施的重要组成部分。软接头的长度过短会影响隔振效果,过长则会影响管道的刚度和稳定性。设计应当合理确定软接头的长度和位置。


10 监测与控制

10.1 一般规定

10.1.1 暖通空调系统应设置必要的监测与控制装置,实现系统的安全、经济运行。监测与控制装置是暖通空调系统安全、经济运行的重要保障。设计应当根据系统规模和使用要求设置必要的监测与控制装置,确保系统能够安全可靠运行。

10.1.2 监测与控制系统的设计应根据系统规模、功能要求和管理水平确定。大型复杂系统应当设置完善的监测与控制系统,实现集中监控和管理;小型简单系统可以采用就地控制方式。监测与控制系统的配置应当与系统规模相匹配,避免过度配置或配置不足。

10.2 监测项目

10.2.1 暖通空调系统应设置下列监测项目:室内外温度、湿度;冷热源运行参数(温度、压力、流量等);风机、水泵运行状态;过滤网阻力;洁净室压差。这些监测项目是保证暖通空调系统正常运行的基本参数,通过监测这些参数可以及时发现系统运行中的问题并采取相应措施。

10.2.2 大型工业建筑暖通空调系统宜设置楼宇自控系统,实现集中监控和管理。楼宇自控系统可以对建筑物内的暖通空调系统进行集中监控和管理,提高管理效率,实现节能运行。楼宇自控系统的设计应当考虑系统的可靠性和可扩展性。

10.3 控制要求

10.3.1 空调冷热源应设置启停控制、负荷调节控制和安全保护控制。启停控制可以实现远程启停和定时控制;负荷调节控制可以根据负荷变化调节设备输出功率;安全保护控制可以防止设备在异常工况下运行。冷热源设备的安全保护控制应当包括高低压保护、过流保护、温度保护等功能。

10.3.2 风机应设置变频控制或台数控制,根据系统风量需求调节运行参数。变频控制可以根据系统风量需求调节风机转速,实现无级调速,节能效果显著。台数控制可以根据系统风量需求启停风机台数,使运行的风机始终运行在高效区。两种控制方式可以单独使用,也可以结合使用。

10.3.3 湿度控制优先采用露点控制方式,除湿工况下应防止表冷器表面结冰。露点控制是根据室内湿度要求调节表冷器后空气的露点温度,实现精确的湿度控制。除湿工况下如果表冷器表面温度低于0°C,会导致结冰,影响系统正常运行甚至损坏设备。设计应当设置防冻保护措施。


附录A 风管设计计算

A.1 风管内风速

风管内风速宜按表A.1确定:

风管类型 主管风速(m/s) 支管风速(m/s)
低压系统 8~12 5~8
中压系统 10~15 6~10
高压系统 15~25 8~15

风管内风速的选择关系到系统的噪声和阻力损失。风速过高会增加噪声和阻力损失,风速过低则会增加风管尺寸和造价。设计应当根据系统的使用要求和噪声标准合理选择风速。主管风速通常高于支管风速,因为气流在主管中分布更均匀。

A.2 风管阻力计算

风管系统的阻力应包括沿程阻力和局部阻力,计算公式如下:

沿程阻力:ΔP = λ × (L/D) × (ρv²/2)

局部阻力:ΔP = ζ × (ρv²/2)

其中:λ为沿程阻力系数,L为管长,D为管径,ρ为空气密度,v为风速,ζ为局部阻力系数。

沿程阻力系数与风管的材质和内壁粗糙度有关,金属风管的沿程阻力系数通常取0.02左右。局部阻力系数与管件的形状和尺寸有关,应当根据管件的种类从相关标准中查找。风管阻力计算是通风系统设计的重要内容,计算结果用于选择合适的风机。


附录B 冷热负荷计算参数

B.1 室外计算参数

室外空气计算参数应按《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB 50736的有关规定确定。室外空气计算参数包括夏季空调室外计算干球温度、湿球温度,冬季供暖室外计算温度等。这些参数是进行冷热负荷计算的基础数据,应当根据工程所在地区的气象条件确定。

B.2 围护结构传热系数

围护结构传热系数应按国家现行相关标准确定。围护结构传热系数是计算冷热负荷的重要参数,与围护结构的材料、构造和厚度有关。不同地区对围护结构传热系数有不同的要求,设计应当满足当地节能标准的要求。


附录C 本规范用词说明

必须:表示很严格,非这样做不可。即要求无条件做到,是法规和标准的最高级别用词,表示绝对必要的技术要求和管理规定。在设计中遇到"必须"的要求时,应当无条件执行,不允许有任何例外。

应:表示正常情况下均应这样做。是法规和标准的常规要求用词,表示在正常情况下应当做到的要求,但在客观条件允许且有充分理由时,可以有所例外。当采用"应"的要求时,设计应当说明理由并采取相应的替代措施。

宜:表示允许有选择,在条件许可时首先应这样做。是法规和标准的推荐性要求用词,表示在条件许可时应当首先考虑这样做,但不强制要求。设计可以根据具体情况进行选择。

不宜:表示允许有选择,但在条件许可时不宜这样做。是法规和标准的限制性要求用词,表示在条件许可时最好不要这样做,但不强制禁止。当采用"不宜"的要求时,应当充分论证其合理性。

可:表示允许稍有选择,在条件许可时这样做也无妨。是法规和标准的最低级别用词,表示在满足基本要求的前提下,可以灵活掌握的选择性要求。设计可以根据实际情况酌情处理。


主编单位:中国寰球工程有限公司

批准部门:中华人民共和国住房和城乡建设部

施行日期:2024年XX月XX日

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