摘要： 近年來，隨著科學技術的迅速發(fā)展以及對節(jié)能和環(huán)保要求的不斷提高，暖通空調(diào)領域中新的設計方案大量涌現(xiàn)，面對眾多的設計方案，由于考慮問題的角度不同，各方的看法往往各不相同，甚至大相徑庭。本文分別從負荷計算、空調(diào)系統(tǒng)選擇、水系統(tǒng)劃分區(qū)域及形式、空調(diào)機房的布置、冷熱源的選擇、新風系統(tǒng)、自動控制等方面都做了各自的方案對比。以安全性、經(jīng)濟性、耗能、室內(nèi)環(huán)境品質(zhì)（IEQ）、可靠性、靈活度、環(huán)境影響、可維護性等檢測空調(diào)系統(tǒng)的優(yōu)劣。

關鍵字：空調(diào) 負荷計算 冷熱源 節(jié)約能源

1 緒論

暖通空調(diào)設計方案的選擇是一個直接關系到暖通空調(diào)工程項目的成敗和經(jīng)濟效益優(yōu)劣的重要問題。暖通空調(diào)設計方案的比較和優(yōu)選是一個涉及面廣、影響因素多的復雜技術工作。一個優(yōu)秀的暖通空調(diào)工程設計方案，應對設計方案涉及的各種因素進行全面的考慮，使其綜合效益最高。綜合考慮的因素越多，通常其方案設計的水平越高，同時其設計工作量和難度就越大。建筑中除了使用高效率的設備和特定的節(jié)能裝置以外，還應該更加重視暖通空調(diào)系統(tǒng)的設計、安裝和運行。暖通空調(diào)設計方案評價內(nèi)容本著“以人為本”的出發(fā)點，所要評價的內(nèi)容涉及到建筑系統(tǒng)的方方面面。按照最終的效果可分為：安全性、經(jīng)濟性、耗能、室內(nèi)環(huán)境品質(zhì)（IEQ）、可靠性、靈活度、環(huán)境影響、可維護性等。

2 空調(diào)系統(tǒng)的研究

2. 1 負荷計算

根據(jù)各房間功能，查取相應規(guī)范并選擇冬夏季對應室內(nèi)設計參數(shù)（溫度、濕度、新風量/人/時、噪聲指標）、室外設計參數(shù)（室外計算干球溫度、濕球溫度、相對濕度、室外計算風速）從而計算出各個房間的冷熱負荷。

2. 2 各種空調(diào)系統(tǒng)

空氣-水盤管系統(tǒng)：現(xiàn)常采納系統(tǒng)。具以上二者優(yōu)點：解決了全水風機盤管系統(tǒng)室內(nèi)無有組織供應新風的問題。而新風系統(tǒng)的風量只有全空氣系統(tǒng)風量的15%-30%，且無回風管路。

蓄冷空調(diào)系統(tǒng)：現(xiàn)谷期電價降為峰期的1/3-1/4。該系統(tǒng)能充分利用谷期電力，減少了電力建設投資，保護大氣環(huán)境。冰蓄冷比水的蓄冷量大，使得儲冰槽的容積大為減少。

冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)中以盤管式蓄冷空調(diào)系統(tǒng)最為常見：換熱效果好，釋冷溫度相對穩(wěn)定。如下四種方案：A —冷媒直接蒸發(fā)，常溫送風；B —載冷劑間接冷卻，常溫送風；

C —冷媒直接蒸發(fā)，低溫送風；D —載冷劑間接冷卻，低溫送風。

如小表摘錄成都某5200㎡商場的空調(diào)系統(tǒng)數(shù)據(jù)對比：

比較項目

常規(guī)系統(tǒng)

方案A

方案B

方案C

方案D

備注

尖峰空調(diào)負荷（KW）

837

837

837

837

837

空調(diào)9小時

120天/年

送風量（m3/h）

11506

11506

11506

11506

11506

尖峰冷量（KW）

1015

1015

1015

1015

1015

全天冷量（KW）

7765

7765

7765

7765

7765

壓縮機功率（KW）

270

180

215

165

220

主機日運行時間（h）

9

14

14

14

13.5

蓄冷量（KWh）

0

3672

3863

4246

4437

蓄冷比例（%）

0

47

50

55

57

儲冰槽容積（m3）

0

105

140

140

154

制冰率（%）

0

41

32

36

34

結(jié)冰厚度（mm）

0

41.5

34.5

42.5

34.5

總功率（KW）

486.5

363

418

289.5

374.5

全年耗電量 （KWh）

444420

（100%）

457800

（103%）

524920

（118%）

388200

（87%）

49050

（110%）

年運行費（萬元）

35.5

（100%）

22.53

（75%）

25.31

（86%）

18.58

（60%）

22.19

（77%）

初投資（萬元）

140

（100%）

135

（96%）

150

（107%）

119

（85%）

137

（98%）

整體對比后，方案C 因采用冷媒直接蒸發(fā)儲冰和低溫送風，因而電力削峰率最大，初投資及運行費用最低。這種系統(tǒng)的供冷部分是由壓縮冷凝機組與盤管式儲冰槽組成，結(jié)構(gòu)簡單，可以組裝成儲冰式空調(diào)冷水機組，實現(xiàn)產(chǎn)品的標準化和系列化。

2.3 空調(diào)機房

空調(diào)機房一般設置于地下層。由于考慮隔熱、保溫及潔凈度的要求，一般機房設備不開窗。機房圍護結(jié)構(gòu)的保溫性也較好，即使在冬季無采暖情況下也需供冷。

一般機房設備要求溫度處在22℃左右，溫度保持在50%左右。溫度過高，元器件易發(fā)生故障。濕度過高，易產(chǎn)生冷凝水造成設備短路。濕度過低，則造成靜電過高。潔凈度也很重要?；覊m影響散熱，夏季灰塵碰到冷凝水會產(chǎn)生酸性或堿性混合物腐蝕設備。

2.4 熱泵類型

熱泵按制熱循環(huán)中的熱源分類。主要分為風冷熱泵和水源熱泵。根據(jù)熱量轉(zhuǎn)移的形式和媒介，這些分類有進一步的分法。雖然有些成分有所不同，然而不論熱源是什么基本運行原理是一致的。

2. 5 空調(diào)冷凍水系統(tǒng)分區(qū)及水系統(tǒng)形式

它應根據(jù)承壓能力及技術經(jīng)濟比較后決定。某建筑地上12層，地下2層。1-3層層高4.2m，其余各層層高為3.9m。冷凍水分區(qū)系統(tǒng)三種方案比較：

方案一：設集中空調(diào)水系統(tǒng)，冷凍站設在地下一層

方案二：將水系統(tǒng)豎向分區(qū)。低區(qū)為地下1層至6層；高區(qū)為7層至12層；冷凍站設在地下1層，在5層布置水水熱交換器，提供給高層系統(tǒng)冷源，采用一、二次泵來減少系統(tǒng)的承受壓力。

方案三：與方案一樣豎向分區(qū)，不設熱交換器而是將低區(qū)與高區(qū)分別設冷凍站，均設在地下1層。

水泵出水口最高壓力比較：

水泵停止運行：水泵出水口壓力為系統(tǒng)靜水壓；

水泵瞬時啟動：水泵出水口壓力為水泵全壓+系統(tǒng)靜水壓

水泵正常運行：水泵出水口壓力為水泵靜壓+系統(tǒng)靜水壓

2.6 風系統(tǒng)

選擇一個合適的通風系統(tǒng)前應先研究該區(qū)內(nèi)廢氣排放源，人員流動和空氣流動速度。全面排氣通風也稱稀釋通風，它不同于局部排氣通風，因為后者是直接從污染源捕集散發(fā)的粉塵并將之從空氣中除去；而前者則允許污染物散發(fā)到工作區(qū)空氣中， 然后將其濃度稀釋至可接受的程度。

排氣通風系統(tǒng)都需要置換空氣。置換空氣可通過開著的門、窗、天窗、鄰近空間、墻和窗上的縫隙、門下的縫隙及屋頂通風孔在大氣壓力的作用下自然補充。

地下車庫和機房靠機械通風，地面房間通過經(jīng)過濾和冷熱處理的新風及機械排風實現(xiàn)通風換氣。新風系統(tǒng)設計除滿足衛(wèi)生要求外，應考慮過渡季節(jié)利用新風消除部分冷負荷，以便節(jié)能和改善室內(nèi)空氣品質(zhì)。

3暖通空調(diào)設計中容易出現(xiàn)的問題

3.1調(diào)節(jié)性和可操作性問題

暖通空調(diào)系統(tǒng)的容量通常是按接近全年最不利的氣象條件確定的，因此系統(tǒng)應有較好的調(diào)節(jié)性能，以適應全年負荷的變化。調(diào)節(jié)性能好的系統(tǒng)方案，如采用VAV空調(diào)系統(tǒng)和VRV變頻空調(diào)系統(tǒng)的方案，其一次投資通常較高，但運行能耗較小，在經(jīng)濟性計算和比較時應綜合考慮這些因素。對干部分時間使用的辦公建筑、寫字樓和教學樓，設計方案應能適應其夜間不工作時的調(diào)節(jié)要求。

設計方案的管理操作方便性是用戶十分關心的問題?？照{(diào)系統(tǒng)自動化水平的提高，可以減少管理人員的數(shù)量和勞動強度，從而使人工費減少，但使一次投資增加，對操作人員素質(zhì)的要求提高。

空調(diào)系統(tǒng)是否采用自動控制，應根據(jù)實際情況和要求，經(jīng)技術經(jīng)濟性比較來確定。對于大型空調(diào)系統(tǒng)和需要經(jīng)常調(diào)節(jié)控制的設備較多的工程，宜采用自動控制，以減少操作管理的工作量。但自動控制系統(tǒng)應盡可能簡化，以提高系統(tǒng)的經(jīng)濟性和可靠性。對于只有季節(jié)轉(zhuǎn)換時才操作的閥門不宜采用自動控制。對于一些各部分不同時使用的建筑物或各部分出租給不同使用單位的商業(yè)建筑，系統(tǒng)設置應考慮分別管理控制和運行費用分別統(tǒng)計交納的要求。

3.2安全性問題

暖通空調(diào)系統(tǒng)的安全性主要包括易燃易爆環(huán)境安全、防火安全、人員環(huán)境安全、重要設備物品環(huán)境安全、系統(tǒng)設備運行安全5個方面的問題。在設計彈藥廠房和庫房、煤礦等易燃易爆工程的通風空調(diào)系統(tǒng)時，安全性成為必須考慮的重要因素，應采取相應的防爆技術方案和措施。在設計燃油燃氣鍋爐房時應考慮可燃性氣體、液體泄漏帶來的安全性問題，應設置可燃性氣體泄漏報警系統(tǒng)和事故通風系統(tǒng)，并相互聯(lián)鎖。防火安全問題應按照有關防火設計規(guī)范來考慮，在此不作詳述。

設備安全運行的問題主要包括制冷系統(tǒng)的安全保護，北方暖通空調(diào)系統(tǒng)冬季防凍、空調(diào)系統(tǒng)電加熱與風機聯(lián)鎖保護等問題。在方案設計時應注意考慮暖通空調(diào)系統(tǒng)故障可能對室內(nèi)重要設備和物品產(chǎn)生的不利影響。

3.3 設計圖紙方面存在的問題

3.3.1 設計說明內(nèi)容不完整

《設計深度規(guī)定》對暖通空調(diào)設計說明應包括的內(nèi)容作了明確規(guī)定。設計說明應有室內(nèi)外設計參數(shù)；熱源、冷源情況；熱媒、冷媒參數(shù)；供暖熱負荷及耗熱量指標，系統(tǒng)總阻力；散熱器型號；空調(diào)冷、熱負荷；系統(tǒng)形式和控制方法；消聲、隔振、防火、防腐、保溫；風管、管道材料選擇、安裝要求；系統(tǒng)試壓要求等。然而，有些工程的設計說明內(nèi)容很不完整。

3.3.2 平面圖深度不夠，有些應該繪制的內(nèi)容遺漏

《設計深度規(guī)定》對暖通空調(diào)平面圖要表示的內(nèi)容作了詳盡的規(guī)定。然而，相當多的工程設計未完全按規(guī)定繪制，存在的主要問題是：供暖平面圖，有些未標注水平干管管徑及定位尺寸；有的立管未編號；有的雖標注了立管號，但卻將立管漏畫；有的二層至頂層合畫一張平面圖，散熱器數(shù)量亦分層進但卻未注明相應層次；有的僅畫有首層供暖平面，而未畫二層至頂層供暖平面。通風空調(diào)平面圖，有些未注明各種設備編號及定位尺寸；有的未說明冷凍水管道管徑及定位尺寸。還有的公共建筑設計，將廚房部分的供暖、通風、空調(diào)等內(nèi)容留給廚房設備生產(chǎn)廠家去做，這是很不合適的。

3.3.3 系統(tǒng)圖深度不夠

《設計深度規(guī)定》對暖通空調(diào)系統(tǒng)圖繪制有明確要求。但有些工程設計未按規(guī)定執(zhí)行。存在的主要問題是：供暖系統(tǒng)圖，有的立管無編號，而以建筑軸線號代替；有的管道號注了坡度、坡向，但未注明管道起始端或終末端標高；有的管道變化處（轉(zhuǎn)向處）標高漏注；有的甚至未畫供暖系統(tǒng)圖或立管圖?？照{(diào)通風設計，有些工程未畫空調(diào)冷凍水系統(tǒng)圖和風系統(tǒng)圖（如果平面圖完全交代清楚，可以不畫系統(tǒng)圖，但對于一些較為復雜的通風空調(diào)設計，單平面圖是難以表達清楚的）。

3.4環(huán)境影響問題

隨著工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展和人們生活水平的日益提高，環(huán)境保護問題越來越受到人們的重視，而燃煤鍋爐的排煙又是北方城市大氣的主要污染源，因此北京等大城市對燃煤鍋爐進行了嚴格的限制，而且限制的區(qū)域不斷擴大。在這些區(qū)域內(nèi)，環(huán)境影響成為了關系到設計方案可行性的一個重要因素。在設計方案選擇時應特別注意環(huán)境保護要求不斷提高的趨勢，避免建筑物建成不久就進行改造。在空調(diào)設備選型時，要特別注意各種氟利昂制冷劑替代的進程要求，不能選用以已經(jīng)或即將禁用的制冷劑為冷媒的空調(diào)產(chǎn)品。

3.5經(jīng)濟性比較問題

經(jīng)濟性比較是目前暖通空調(diào)方案比較中考慮最多的一個問題。在經(jīng)濟性比較時首先應注意比較基準必須一致。應采用相同的設計要求、使用情況、設備檔次、能源價格、舒適狀況、美觀情況等基準條件進行比較，這樣才能保證方案比較結(jié)果的科學性和合理性。如果對采用名牌設備和采用低檔設備的方案進行經(jīng)濟性比較，顯然是不合理的；如果不考慮舒適性的區(qū)別，對有新風供應和沒有新風供應的方案進行經(jīng)濟性比較，顯然不可能做出正確的選擇；如果不考慮美觀性和舒適性進行經(jīng)濟性比較，對集中式空調(diào)方案顯然是不公平的。

4 結(jié)論

造成暖通設計問題的原因很多，有的是設計人員實際工作經(jīng)驗不足、對規(guī)范不熟悉、設計人員責任心不強與工作馬虎。要杜絕設計工作的失誤，首先，要加強設計人員自身的專業(yè)知識學習及對規(guī)范的學習，同時要深入施工現(xiàn)場與安裝人員多交流溝通，豐富實際工作經(jīng)驗；其次，要了解工程的使用情況，聽取使用單位的反饋意見。近年來，施工圖審查工作的開展，使許多設計問題得以及時發(fā)現(xiàn)并糾正，對提高設計工作質(zhì)量起到了非常重要的作用。其研究重點是保證人體的健康和舒適。IAQ研究的未來是充滿希望的，過去的事實表明許多研究者已經(jīng)確定并解決了許多難題，并且期望在現(xiàn)有知識的基礎上繼續(xù)前進。

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