摘 要：本文闡述了嚴(yán)寒地區(qū)辦公樓的空調(diào)設(shè)計系統(tǒng)的設(shè)計方案，主要針對本項目實際運行中吊裝式新風(fēng)處理機盤管凍裂問題提出了解決方案，對今后的設(shè)計有一定的參考作用。

關(guān)鍵詞：嚴(yán)寒地區(qū) 空調(diào)設(shè)計 防凍裂

引言：

對于嚴(yán)寒地區(qū)的空調(diào)設(shè)計，設(shè)計者往往對氣候條件沒有直觀的認(rèn)識，所以采用傳統(tǒng)的空調(diào)設(shè)計方案時，尤其對于小型吊裝設(shè)備，僅僅追求設(shè)備出風(fēng)的參數(shù)以及尺寸而忽略了對其十分重要的防凍問題。而規(guī)范中也是偏重于設(shè)置風(fēng)機保護的措施，并沒有明確的指出此類設(shè)計的最優(yōu)方案。所以需要設(shè)計者在實際工程中，結(jié)合當(dāng)?shù)毓こ痰脑O(shè)計經(jīng)驗，對直接接觸室外空氣的部位特別注意，并在設(shè)計之初采取相應(yīng)的防凍措施。

一、 概況

本工程位于遼寧省鐵嶺市，由地下一層和地上五層組成。其中地下室為設(shè)備用房，1～5層為行政辦公。總建筑面積約10515.82m2，建筑高度22.70米。屬多層公共建筑、新建工程。

鐵嶺市的氣象條件：夏季空氣調(diào)節(jié)室外計算干球溫度為31.4°C，濕球溫度為25.4°C；冬季空氣調(diào)節(jié)室外設(shè)計溫度達(dá)到-22°C，相對濕度為64%。

二、 冷熱源

本工程冷源為制冷量為879kW（250USRT）的水冷螺桿式冷水機組2臺，制冷機組供回水溫度為7/12°C。設(shè)置于地下室制冷機房內(nèi)。

熱源為110°C的市政熱網(wǎng)高溫?zé)崴?jīng)兩臺換熱機組換熱后分別提供80/60°C和60/50°C的熱水。其中散熱器采暖系統(tǒng)為80/60°C為熱水，而為風(fēng)機盤管及新風(fēng)系統(tǒng)為60/50°C熱水。換熱機組設(shè)置于地下室制冷機房內(nèi)。

三、 空調(diào)系統(tǒng)

本工程為辦公樓建筑，需要實現(xiàn)分室獨立控制，根據(jù)過往工程經(jīng)驗，采用相對簡單靈活的風(fēng)機盤管加新風(fēng)的系統(tǒng)，為滿足衛(wèi)生要求，各個房間設(shè)置獨立的新風(fēng)口，直接送入室內(nèi)。設(shè)計要點在于控制辦公室內(nèi)噪音值，已經(jīng)風(fēng)口均勻布置，經(jīng)設(shè)計計算，本次選用的風(fēng)機盤管噪音值均符號要求。對于多功能廳等大空間，采用一次回風(fēng)系統(tǒng)來保證室內(nèi)溫濕度的要求。

但是對于冬季運行，本次設(shè)計的難點在于每層辦公樓吊裝式新風(fēng)處理機組的防凍問題，由于設(shè)計供回水溫度為60/50°C的熱水，對于大空間采用的組合式空氣機組設(shè)置新風(fēng)預(yù)熱段將新風(fēng)加熱到0°C以上，再與回風(fēng)混合，送入室內(nèi)。而每層設(shè)置的吊裝式新風(fēng)處理機則直接接觸冷空氣，且吊裝式新風(fēng)處理機并沒有考慮預(yù)熱段，水溫也不夠高，則勢必存在盤管凍裂的隱患，所以在施工初期，就考慮到了設(shè)備防凍的問題。

四 新風(fēng)處理機的防凍理論分析及解決方案

首先對于盤管凍裂原因分析如下：

a.吊裝式新風(fēng)處理機冷凍水溫差為5°C，熱水溫差則為20°C，所以冷凍水流量較大，冷凍水與被冷卻空氣之間平均溫差也較小（<20°C），一般按照夏季選擇表冷器，則相對冬季系統(tǒng)，勢必面積大，排數(shù)多，造成冬季盤管內(nèi)水流速過緩甚至形成層流，所以在合用的情況下，加熱面積，進(jìn)出口管徑，控制閥口均過大，在室外溫度足夠低的情況下，很容易發(fā)生前排盤管凍裂的情況。

b.在選用吊裝式新風(fēng)處理機電動比例積分調(diào)節(jié)閥時，由于沒有提供閥與環(huán)路的壓差比，造成閥門阻力過低，壓差比小，調(diào)節(jié)范圍過小，造成冬季盤管內(nèi)水流速過低。

其次提出解決方案：

a. 所以此處總結(jié)，在嚴(yán)寒地區(qū)，吊裝式新風(fēng)處理機的表冷器和加熱器最好分別設(shè)置，但是本工程由于采用吊裝形式，且受建筑條件限制，只能采取合用的方式。

b.在嚴(yán)寒地區(qū)的空調(diào)設(shè)計中，可以采用預(yù)熱器的方案來解決，按照預(yù)熱量合理的選擇加熱盤管（有資料介紹水流速>1.0m/s可防止結(jié)凍） 但是本次設(shè)計沒有高溫?zé)崴?，而且建筑條件限制，無法再加加熱段，電加熱器把室外溫度直接加熱，耗電量太大，并且存在極大的安全隱患，施工難度也有所增加，所以本次設(shè)計對于吊裝的吊裝式新風(fēng)處理機已經(jīng)無法采用預(yù)熱的方式補救。

c.對于嚴(yán)寒地區(qū)，可采用多組盤管逐級溫升的形式，并對各組盤管分別控制。此種方式為新風(fēng)系統(tǒng)的最佳防凍方式，在今后設(shè)計中經(jīng)經(jīng)濟技術(shù)比較，可以采用此種方式。

d.通過改變熱水盤管中的水流速來防止凍裂，過往工程的實際案例是改變盤管接管方向，并且在條件允許的情況下，在供水管上增設(shè)一臺循環(huán)管道泵和一個帶逆止閥的旁通管，以確保加熱盤管內(nèi)流速處于紊流區(qū)。

五 本次設(shè)計防凍措施

本次設(shè)計僅在新風(fēng)入口處加了電動保溫風(fēng)閥，當(dāng)溫度達(dá)到設(shè)定值，則新風(fēng)處理機組停止工作，此方法僅能對設(shè)備產(chǎn)生保護作用，對盤管凍裂問題并沒有得到真正意義的解決。綜上所述，結(jié)合本次工程的實際情況，解決此次設(shè)計防凍問題勢必要解決盤管內(nèi)熱水流速的問題。結(jié)合以往工程的經(jīng)驗和理論知識，在有限的條件下綜合考慮，為了防止吊裝式新風(fēng)處理機內(nèi)盤管凍裂，需按照以下幾個方面進(jìn)行調(diào)整：

1.設(shè)備的要求

a.新風(fēng)處理機組內(nèi)的盤管采用鋼管制作，鋼管壁厚≥2mm。

普通新風(fēng)處理機組的盤管為銅管制作，壁厚<0.5mm。在耐凍方面，鋼管換熱器的機械性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于銅管。并且能承受高溫?zé)崴Ａ硗忏~管換熱器的基管與基管連接處的焊接，更是薄弱環(huán)節(jié)，很容易在此凍裂，而鋼管換熱器卻無此弊端。

b.訂貨時，機組內(nèi)換熱器必須設(shè)有放氣閥和泄水閥，用于排氣和放水。

c.訂貨時，廠家需保證在額定工況下機組換熱器盤管內(nèi)的流速必須≥1m/s。

d.訂貨時，改變加熱盤管的供回水接管方向，使得氣流方向與熱水流動方向一致。使得容易凍結(jié)的前排盤管處在高溫水的位置

2、施工和運行

a.運行前，必須要清理水路中的雜質(zhì)，避免臟堵盤管，嚴(yán)格要求進(jìn)行清洗后再投入使用。

b.吊裝式新風(fēng)處理機供水管上需安裝Y型過濾器，并且在非運行時間經(jīng)常清理。

c.吊裝式新風(fēng)處理機安裝時，應(yīng)留有充足的檢修空間。在機組內(nèi)，視線和手應(yīng)該能輕易夠得著加熱器和表冷器易凍裂的地方，以便不需要拆卸箱體面板和供回管路，就能進(jìn)行維修。另外，需要拆卸加熱器和表冷器供回管路及周圍箱體面板時，能方便拆裝，能以最短的時間進(jìn)行維修，減少停機時間。

d.按以下規(guī)格更換吊裝式新風(fēng)處理機水路上的電動比例積分調(diào)節(jié)閥：

2000m3/h：DN25 3000m3/h：DN32 4000m3/h：DN32

f.可以適當(dāng)提高吊裝式新風(fēng)處理機組的設(shè)定送風(fēng)溫度，增加機組熱負(fù)荷，而達(dá)到提高盤管水流量，流速的目的。而新風(fēng)帶給室內(nèi)的熱負(fù)荷，需通過調(diào)節(jié)該房間風(fēng)機盤管風(fēng)機轉(zhuǎn)速和水路控制閥來消除。

e.廚房的送風(fēng)機需待專業(yè)的廚房工藝公司確定最終的送風(fēng)量，一同考慮新風(fēng)機防凍的問題。（施工圖設(shè)計時僅為根據(jù)廚房面積估算的送風(fēng)量）

3、自動控制

a.每次開機前先開啟水路閥門，達(dá)到一定溫度后（當(dāng)供回水溫度接近時），再開啟電動保溫風(fēng)閥和啟動風(fēng)機。

b.關(guān)風(fēng)機時，一定要閉合電動保溫風(fēng)閥，把室外低溫體擋在機組外。

c.在熱水盤管背風(fēng)面的回水端設(shè)置溫度傳感器，并與新風(fēng)入口的電動保溫風(fēng)閥、新風(fēng)機、水管上的電動比例積分閥聯(lián)鎖。日常運行時，當(dāng)溫度等于5°C時，強制關(guān)掉風(fēng)機和電動保溫風(fēng)閥，并將水管上電動比例積分調(diào)節(jié)閥開至最大。

4、停機時溫控裝置能夠根據(jù)機組內(nèi)溫度變化和加熱器內(nèi)介質(zhì)的溫度變化，來調(diào)節(jié)加熱器閥門的開閉，以防停機時，加熱器凍壞。

5、以上控制要求通過DDC實現(xiàn)。

六、結(jié)語

本次工程按照以上方式并配合廠家解決之后，目前并沒有產(chǎn)生熱水盤管凍裂的情況。

參考文獻(xiàn)：

[1] 李娥飛 暖通空調(diào)設(shè)計通病分析手冊 北京：中國建筑工業(yè)出版社

[2] 全國民用建筑工程設(shè)計技術(shù)措施——暖通空調(diào) 動力

中國建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計研究院