常嘉琳

深圳市建筑設(shè)計(jì)研究總院有限公司

民用建筑暖通空調(diào)部分設(shè)計(jì)問題分析

常嘉琳

深圳市建筑設(shè)計(jì)研究總院有限公司

本文針對一些設(shè)計(jì)通病類的問題，如冷熱負(fù)荷計(jì)算書的輸入數(shù)據(jù)取值、計(jì)算結(jié)果的輸出方式；水泵的極限流量、高原地區(qū)通風(fēng)及人防工程移動電站通風(fēng)等進(jìn)行分析，提供了計(jì)算、查表及系統(tǒng)改進(jìn)設(shè)計(jì)措施。

民用建筑暖通空調(diào)設(shè)計(jì)問題分析和措施

目前民用建筑市場規(guī)模大、發(fā)展快，設(shè)計(jì)人員新手多，設(shè)計(jì)周期短，專業(yè)負(fù)責(zé)人和校對人職責(zé)缺位現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，設(shè)計(jì)質(zhì)量普遍差強(qiáng)人意。針對現(xiàn)狀本文分析總結(jié)了若干經(jīng)常出現(xiàn)的問題，希望引起年輕設(shè)計(jì)師關(guān)注，避免同類問題發(fā)生。

1 冷熱負(fù)荷計(jì)算書

1.1 問題的提出

根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范，施工圖設(shè)計(jì)應(yīng)對每個房間進(jìn)行熱負(fù)荷計(jì)算和逐時(shí)逐項(xiàng)冷負(fù)荷計(jì)算。但在實(shí)際工作中，存在以下問題：

①冷熱負(fù)荷計(jì)算輸入的建筑物圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工參數(shù)與建筑專業(yè)通過節(jié)能計(jì)算后采用的數(shù)據(jù)不一致；

②未按規(guī)范要求隨意增加照明功率密度值；

③計(jì)算結(jié)果未分系統(tǒng)輸出，難以核對各系統(tǒng)空調(diào)管徑及對應(yīng)空調(diào)末端設(shè)備，增加了校對、審核環(huán)節(jié)的工作量。

1.2 分析和措施

在冷熱負(fù)荷計(jì)算書最終結(jié)果確定前，應(yīng)與建筑專業(yè)核對是否與建筑物圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工參數(shù)一致；房間的照明功率密度應(yīng)與電氣專業(yè)一致，如果沒有確定值，應(yīng)參照《建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GB50034選取。

冷負(fù)荷計(jì)算結(jié)果可根據(jù)不同的空調(diào)系統(tǒng)，采用不同的輸出方式。

1）中央空調(diào)冷熱水系統(tǒng)

①輸出典型房間的逐時(shí)逐項(xiàng)冷負(fù)荷，供分析之用；

②輸出每個房間的冷熱負(fù)荷計(jì)算結(jié)果，由此選擇末端設(shè)備；

③按分集水器設(shè)置的供回水系統(tǒng)分別輸出該系統(tǒng)對應(yīng)的冷熱負(fù)荷，以確定各系統(tǒng)的管徑；

④按新風(fēng)系統(tǒng)分別輸出新風(fēng)負(fù)荷，作為新風(fēng)處理設(shè)備的選型依據(jù)；

⑤冷熱負(fù)荷總計(jì)，根據(jù)該值選擇冷熱源設(shè)備。

2）多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)

①輸出典型房間的逐時(shí)逐項(xiàng)冷負(fù)荷，供分析之用；

②輸出每個房間的冷熱負(fù)荷計(jì)算結(jié)果，用于選擇末端設(shè)備；

③按每個室外機(jī)系統(tǒng)分別輸出該系統(tǒng)對應(yīng)的冷熱負(fù)荷，以確定各室外機(jī)容量；

④按新風(fēng)系統(tǒng)分別輸出新風(fēng)負(fù)荷，作為新風(fēng)處理設(shè)備的選型依據(jù)。

2 水泵連續(xù)運(yùn)行最小流量和最大流量問題

2.1 問題的提出

在選擇冷熱水泵時(shí)，未考慮水泵的最小和最大連續(xù)流量。變頻水泵的轉(zhuǎn)數(shù)過低或過高，超出水泵極限工作范圍，導(dǎo)致水泵產(chǎn)生振動、噪聲、溫度升高、汽蝕和過載，以致無法正常運(yùn)行。

2.2 分析和措施

1）根據(jù)水泵性能曲線確定其極限工作范圍

離心泵的極限工作范圍是指在圖1[1]中，由曲線1，2，3，6圍城的區(qū)域EFGH。曲線1表示最大葉輪直徑D2max下的H-Q曲線；曲線2表示最小葉輪直徑D2min下的H-Q曲線；曲線3表示最小連續(xù)流量Qmin的相似拋物線；曲線6表示由最大連續(xù)流量Qmax確定的相似拋物線。泵可以在極限工作范圍內(nèi)連續(xù)運(yùn)行。而ABCD為泵的最佳工作范圍。

2）最小連續(xù)流量Qmin

最小連續(xù)流量指泵在不超過標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的噪聲、振動、溫升下能夠正常工作的最小流量，一般由泵廠提供，亦可按以下方法估算：

①當(dāng)軸功率≤100kW時(shí)，Qmin取泵最佳效率點(diǎn)流量的25%～35%；

②當(dāng)軸功率>100kW時(shí)，按圖2[1]取定。

圖2中泵的比轉(zhuǎn)數(shù)ns按式（1）計(jì)算。

式中：n為水泵設(shè)計(jì)工況轉(zhuǎn)數(shù)，r/min；Q為水泵設(shè)計(jì)工況流量，m3/s；H為水泵設(shè)計(jì)工況揚(yáng)程，m。

3）最大極限流量Qmax

隨著泵的流量上升，NPSHr也上升，出現(xiàn)汽蝕的可能隨時(shí)增加，同時(shí)軸功率上升很快，泵有過載的可能。因此一般不允許泵在最佳效率點(diǎn)流量QN的125%～135%以上運(yùn)行。

泵的最大極限流量為：Qmax≤（125%～135%）QN

3 高原地區(qū)通風(fēng)設(shè)備的選用

3.1 問題的提出

在高原地區(qū)建筑通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中未對通風(fēng)設(shè)備電動機(jī)進(jìn)行軸功率驗(yàn)算，運(yùn)行中其排（送）風(fēng)量達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。

3.2 分析和措施

通風(fēng)機(jī)的工作參數(shù)是按標(biāo)準(zhǔn)工況下設(shè)計(jì)的，即在大氣壓力為101325Pa，溫度20℃工況下運(yùn)行。由于高原地區(qū)大氣壓力小于標(biāo)準(zhǔn)大氣壓力，通風(fēng)設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮大氣壓變化對通風(fēng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)的影響，對通風(fēng)設(shè)備軸功率進(jìn)行校核驗(yàn)算。

風(fēng)機(jī)所需的軸功率NZ（kW）按式（2）計(jì)算：

式中：Q為風(fēng)機(jī)所輸送的風(fēng)量，m3/h；P為風(fēng)機(jī)所產(chǎn)生的風(fēng)壓，Pa；η為風(fēng)機(jī)的效率；ηm為風(fēng)機(jī)的傳動效率，見表1[2]。

電動機(jī)功率N由式（3）確定：式中：K為電動機(jī)容量安全系數(shù)，見表2[2]。

大氣壓力Pb及其溫度t改變時(shí)，風(fēng)機(jī)風(fēng)壓及功率的換算公式[1]：

式中：Q0，P0，N0，η0，Pb0分別為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)或性能表中的風(fēng)量、風(fēng)壓、功率、效率和大氣壓；Q，P，N，η，Pb分別為實(shí)際工作條件下的風(fēng)量、風(fēng)壓、功率、效率和大氣壓和溫度。

以西北某地為例，該地區(qū)海拔2295.2m，室外大氣壓77290Pa。某工程通風(fēng)系統(tǒng)工作狀態(tài)參數(shù)及經(jīng)換算的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)參數(shù)見表3。

根據(jù)表3的計(jì)算結(jié)果，按標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)選擇風(fēng)機(jī)的參數(shù)應(yīng)為：風(fēng)量L0=25000m3/h，全壓P0=787Pa，電動機(jī)功率N0=11kW。

4 鍋爐排煙管道設(shè)計(jì)

4.1 問題的提出

水平排煙管道過長，阻力過大，煙氣無法順利排出。

4.2 分析和措施

計(jì)算排煙管道阻力及煙囪抽力，并采取措施使阻力與抽力平衡。

排煙管道的阻力可根據(jù)管道布置情況經(jīng)計(jì)算得出。

煙囪每米高度產(chǎn)生的抽力可查表4[3]獲得。

在設(shè)計(jì)過程中如果經(jīng)核算排煙管道阻力大于煙囪抽力，應(yīng)調(diào)整排煙管道的布置及管徑，減小排煙管道阻力，或采取以下措施：

①與鍋爐制造廠協(xié)商采取將燃燒器的鼓風(fēng)機(jī)加大，提高鍋爐微正壓；

②加裝煙氣引射器。在鍋爐房煙道中插入文丘里引射裝置，采用壓縮空氣噴射引流煙氣；

③增加引風(fēng)機(jī)。

5 人防工程柴油發(fā)電機(jī)站通風(fēng)設(shè)計(jì)

5.1 問題的提出

1）柴油發(fā)電機(jī)房送排風(fēng)口部防爆波活門風(fēng)量僅滿足平時(shí)通風(fēng)量，未滿足戰(zhàn)時(shí)使用要求。戰(zhàn)時(shí)過門風(fēng)量超過安全區(qū)最大風(fēng)量，導(dǎo)致進(jìn)風(fēng)系統(tǒng)活門的懸板自動關(guān)閉，排風(fēng)系統(tǒng)活門的懸板產(chǎn)生較大幅度的搖擺，影響系統(tǒng)的穩(wěn)定。

2）風(fēng)冷式柴油發(fā)電機(jī)冷卻風(fēng)管直接接至擴(kuò)散室，壓過小，無法排出室外。如圖3所示。

5.2 分析和措施

1）人防工程常用的懸板式防爆波活門平時(shí)與戰(zhàn)時(shí)（安全區(qū)）最大風(fēng)量差別較大，以HK系列懸板式活門為例，其性能參數(shù)見表5[4]。

在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)及時(shí)與建筑、電氣等專業(yè)溝通，選用的防爆波活門安全區(qū)最大風(fēng)量應(yīng)滿足戰(zhàn)時(shí)風(fēng)冷式柴油發(fā)電機(jī)冷卻送排風(fēng)量。

2）由于制造廠家配置特點(diǎn)及輸出功率不同，風(fēng)冷式柴油發(fā)電機(jī)組的散熱器出風(fēng)背壓亦有差別。值得注意的是很多產(chǎn)品樣本并未提供該數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)向廠家索取。某品牌提供的散熱器背壓值在負(fù)荷率80%～90%時(shí)為120Pa。

當(dāng)柴油發(fā)電機(jī)冷卻風(fēng)量經(jīng)擴(kuò)散室排出室外時(shí)，要克服懸板活門戰(zhàn)時(shí)的阻力。最常用的懸板活門通過的風(fēng)量為安全區(qū)最大風(fēng)量時(shí)，其通風(fēng)阻力△H=200Pa。圖4為HK400風(fēng)量與阻力曲線[4]。其他規(guī)格型號的活門可從有關(guān)手冊中查得。

如果設(shè)計(jì)采用的柴油發(fā)電機(jī)組冷卻風(fēng)道背壓小于懸板活門戰(zhàn)時(shí)的阻力，則應(yīng)在其排風(fēng)管上增設(shè)排風(fēng)機(jī)。如圖5。

6 結(jié)論

一個優(yōu)秀的設(shè)計(jì)項(xiàng)目是由諸多細(xì)節(jié)取勝的。通過以上問題的分析得知，暖通設(shè)計(jì)過程涉及的專業(yè)知識并不高深，但設(shè)計(jì)師因?yàn)閼T性思維而忽略了簡單問題，造成不盡人意的后果。在各環(huán)節(jié)有效控制質(zhì)量，把握細(xì)節(jié)，才能在有限設(shè)計(jì)周期圓滿完成任務(wù)。

[1]吳德榮.化工工藝設(shè)計(jì)手冊[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2009

[2]陸耀慶.實(shí)用供熱空調(diào)設(shè)計(jì)手冊[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2009

[3]鍋爐房實(shí)用設(shè)計(jì)手冊編寫組.鍋爐房實(shí)用設(shè)計(jì)手冊[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2001

[4]馬吉民，朱培根,耿世彬.人民防空工程通風(fēng)空調(diào)設(shè)計(jì)[M].北京:中國計(jì)劃出版社,2006

The Ana lyze o f Prob lem s in Civ il Cons tru c tion HVAC Des ign

CHANG Jia-lin
Shenzhen Architecture Design and Research Institute

For inputdata selection in the cooling and heating load calculation,output form of calculation collusion,the lim it flow of pump,ventilation in highland and ventilation of emergency generator in the civil air defense works,this paper describes the analyses for these problem’s reason and risk,and proposes the solution,such as calculation,the method of seeking table andmodification the design and so on.

civil construction,HVAC design,problem analyzeandmeasures

1003-0344（2014）03-076-4

2013-5-15

常嘉琳（1961～），女，本科，高工，副總工程師；深圳市福田區(qū)振華路8號設(shè)計(jì)大廈1303（518032）；0755-83666930；E-mail:chang.jl@126.com