歐陽(yáng)琴 彭雅倩 滿善 鄭佳緣

【摘要】介紹建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)設(shè)置“空調(diào)冷、熱源設(shè)計(jì)”課程的目的，總結(jié)了冷、熱源系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟與指導(dǎo)要點(diǎn)，指出了學(xué)生較容易忽略的問(wèn)題，供同行業(yè)的師生借鑒。

【關(guān)鍵詞】HVAC；實(shí)踐教學(xué)；冷熱源機(jī)房設(shè)計(jì)

建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)HVAC（Heating，VentilatingandAirConditioning）開(kāi)辦超過(guò)半個(gè)世紀(jì)，課程體系經(jīng)過(guò)多次優(yōu)化，已經(jīng)日臻完善?！翱照{(diào)冷、熱源設(shè)計(jì)”是該專業(yè)主干課程“空調(diào)用制冷技術(shù)”課程設(shè)計(jì)的選題之一，旨在培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用所學(xué)的理論知識(shí)，進(jìn)行初步的空調(diào)冷、熱源設(shè)計(jì)，為學(xué)生以后能從事空調(diào)、制冷系統(tǒng)相關(guān)的設(shè)計(jì)、制造、調(diào)試運(yùn)行、設(shè)備管理等工作打下基礎(chǔ)。

冷、熱源機(jī)房是建筑物空調(diào)冷、熱系統(tǒng)的心臟，為各用戶分區(qū)生產(chǎn)并輸配冷、熱水，分別除去其冷、熱負(fù)荷，提供舒適的冷、熱效果。冷熱源機(jī)房的設(shè)計(jì)應(yīng)遵守國(guó)家及地方頒布的設(shè)計(jì)規(guī)范及政策文件，冷、熱源種類的選擇還應(yīng)考慮所處城市的氣象參數(shù)、水文條件及能源結(jié)構(gòu)，另外，需要結(jié)合建筑結(jié)構(gòu)參數(shù)、空調(diào)負(fù)荷特點(diǎn)及負(fù)荷計(jì)算值、空調(diào)分區(qū)情況等條件來(lái)詳細(xì)設(shè)計(jì)。

一、設(shè)計(jì)步驟

冷、熱源的類型有許多種類，包括蒸氣壓縮式制冷（熱泵）系統(tǒng)和吸收式制冷系統(tǒng)兩大類。前者可包括風(fēng)冷制冷（熱泵）機(jī)組、水冷制冷（熱泵）機(jī)組。水冷制冷（熱泵）機(jī)組的“水”可以是市政循環(huán)水、地表水、地下水、污水等等。吸收式制冷系統(tǒng)多為溴化鋰吸收式機(jī)組，有余熱、廢熱可利用時(shí)這種系統(tǒng)備受青睞。除此之外，多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)因?yàn)橐慌_(tái)外機(jī)可以“拖動(dòng)”多臺(tái)內(nèi)機(jī)，制冷劑在室內(nèi)、外換熱器中通過(guò)相變與用戶進(jìn)行熱交換，也是一種典型的冷、熱源系統(tǒng)。

空調(diào)冷、熱源機(jī)房的設(shè)計(jì)過(guò)程，基本遵循以下步驟：冷熱源的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性論證→確定冷、熱源類型→結(jié)合冷、熱負(fù)荷選擇制冷（熱）機(jī)組或鍋爐→初步布置機(jī)房設(shè)備→冷凍水（熱水）系統(tǒng)的設(shè)計(jì)（冷凍水泵的選擇）→冷卻水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)（冷卻水泵的選擇）→繪制機(jī)房設(shè)備圖紙、撰寫(xiě)計(jì)算書(shū)。

冷源和熱源可以由同一臺(tái)設(shè)備承擔(dān)，如熱泵型冷（熱）水機(jī)組是一種可以實(shí)現(xiàn)供熱、供冷兩種功能的系統(tǒng)，因此不需要在建筑中設(shè)置鍋爐房。但更常用的一種冷熱源方式為：選用冷水機(jī)組為用戶提供空調(diào)冷水，選用鍋爐為用戶提供空調(diào)熱水。此時(shí)除了進(jìn)行制冷機(jī)房設(shè)計(jì)外，還需要將鍋爐、板式換熱器、熱水泵等裝置合理地布置在鍋爐房中。經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)論證，有些情況下制冷機(jī)房與鍋爐房可以合用一部分設(shè)備，比如分、集水器，冷凍水泵（熱水泵），膨脹水箱等。

一個(gè)完善的冷、熱源系統(tǒng)設(shè)計(jì)，還應(yīng)該考慮機(jī)房通風(fēng)、防排煙設(shè)計(jì)，限于篇幅，本文不展開(kāi)闡述。

二、幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)

空調(diào)冷、熱源設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)弄清參數(shù)間的關(guān)系、意設(shè)計(jì)過(guò)程的先后順序，并且都要有準(zhǔn)確的依據(jù)。

（一）設(shè)計(jì)要點(diǎn)

（1）通過(guò)繪制冷、熱源機(jī)房系統(tǒng)圖（或原理圖），厘清冷凍水系統(tǒng)、冷卻水系統(tǒng)、熱水系統(tǒng)的流程。同時(shí)指導(dǎo)學(xué)生參考本專業(yè)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)圖集，添設(shè)機(jī)組的蒸發(fā)器、冷凝器、水泵等設(shè)備前后管道的閥門與附件，并設(shè)置好分（集）水器與各空調(diào)分區(qū)立管的連接。

（2）選擇機(jī)組或水泵等主要設(shè)備的依據(jù)要準(zhǔn)確。有以下需要遵循的依據(jù)：根據(jù)熱負(fù)荷計(jì)算值選擇鍋爐、根據(jù)建筑物的綜合冷負(fù)荷選擇冷水機(jī)組。綜合冷負(fù)荷是通過(guò)逐時(shí)冷負(fù)荷計(jì)算并匯總得到的。電動(dòng)壓縮式冷水機(jī)組的總裝機(jī)容量，應(yīng)根據(jù)計(jì)算的空調(diào)系統(tǒng)冷負(fù)荷值直接選定，不另作附加；在設(shè)計(jì)條件下，當(dāng)機(jī)組的規(guī)格不能符合計(jì)算冷負(fù)荷的要求時(shí)，所選擇機(jī)組的總裝機(jī)容量與計(jì)算冷負(fù)荷的比值不得超過(guò)1.1。

根據(jù)機(jī)組蒸發(fā)器水流量選擇冷凍水泵的流量，根據(jù)冷凍水系統(tǒng)的最不利環(huán)路的阻力值選擇該冷凍水泵的揚(yáng)程；根據(jù)冷凝器水流量選擇冷卻塔；根據(jù)冷卻塔的水流量選擇冷卻水泵的流量，根據(jù)冷卻水系統(tǒng)的最不利環(huán)路的阻力值選擇該冷卻水泵的揚(yáng)程。

（冷、熱水系統(tǒng)合用膨脹水箱、分（集）水器、水泵、水管時(shí)，應(yīng)注意設(shè)備的選型計(jì)算及管材的選擇。如膨脹水箱的設(shè)計(jì)，根據(jù)文獻(xiàn)26.8.2：“兩管制空調(diào)水系統(tǒng)，當(dāng)冷、熱水共用一個(gè)膨脹水箱時(shí)，應(yīng)按供熱工況確定水箱的有效容積”。另外，冷/熱水合用的兩管制水系統(tǒng)，宜配置備用泵；分（集）水器中最高水溫不應(yīng)超過(guò)65℃等規(guī)定。

（二）容易忽視的問(wèn)題

學(xué)生們由于缺乏工程意識(shí)，專業(yè)知識(shí)與工程設(shè)計(jì)未能很好地融合，容易在設(shè)計(jì)中犯錯(cuò)。以變水量系統(tǒng)為例，變流量一級(jí)泵系統(tǒng)采用冷水機(jī)組定流量方式時(shí)，應(yīng)在系統(tǒng)的供回水管之間設(shè)置電動(dòng)旁通調(diào)節(jié)閥，學(xué)生則會(huì)遺漏這種旁通設(shè)計(jì)。另外，他們繪制的圖形表達(dá)形式較為單一與生硬，常出現(xiàn)設(shè)備布置位置不合理、標(biāo)注不完整或不規(guī)范等情況。另一方面，冷（熱）水系統(tǒng)的自動(dòng)控制設(shè)計(jì)，補(bǔ)水、定壓設(shè)計(jì)、節(jié)能設(shè)計(jì)也容易被忽視。

三、結(jié)語(yǔ)

本文總結(jié)了冷、熱源系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟與設(shè)計(jì)要點(diǎn)，指出了學(xué)生較容易忽略的問(wèn)題，可以供教師與學(xué)生借鑒。設(shè)計(jì)過(guò)程中，學(xué)生除了使用專業(yè)知識(shí)外，還需要不斷查取規(guī)范、文獻(xiàn)，并熟練地使用專業(yè)軟件。教學(xué)的目的除了教會(huì)知識(shí)、技能外，更重要的是培養(yǎng)學(xué)生在實(shí)際訓(xùn)練過(guò)程中不畏苦、愛(ài)鉆研的堅(jiān)韌性，學(xué)生專業(yè)技能提升后會(huì)產(chǎn)生自豪感、信心倍增，從而愿意攻克更多的工程難題，如此形成良性循環(huán)。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介：歐陽(yáng)琴（1978.04—），女，漢族，湖南株洲人，碩士，講師，研究方向：建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程的專業(yè)教學(xué)。