再談暖通空調(diào)設(shè)計

1、再談暖通空調(diào)設(shè)計2004 年 10 月 25 日 佚名摘要：本文簡述了冷熱源配置、循環(huán)泵、風(fēng)機配置、潔凈室、潔凈手術(shù)部設(shè)計等常見的一些問題，以供借鑒。學(xué)而不思則罔、思而不學(xué)則殆。對于我們科學(xué)技術(shù)工作者來說，應(yīng)該學(xué)與思不斷。學(xué)習(xí)不斷、思考不斷，不斷總結(jié)經(jīng)驗，有所前進。設(shè)計也應(yīng)有所創(chuàng)新，有所前進。但我們見到的常是套指標(biāo)的多、拍腦袋的多、照抄照搬的多，就是少點科學(xué)態(tài)度，少點學(xué)與思，因而鑄就的教訓(xùn)也多。下面筆者就有關(guān)暖通設(shè)計，再談一些粗淺看法，不當(dāng)之處請批評指正。一、 冷熱源關(guān)于冷源，采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范GBJ19卜第六章制冷”中有臺數(shù)不宜過多”應(yīng)與空氣調(diào)節(jié)負荷變化情況及運行調(diào)節(jié)要求相適應(yīng)”臺數(shù)

2、不宜少于兩臺”等規(guī)定。我們在考慮冷水機組配置時，應(yīng)注意避免下列四種情況。一要避免機組臺數(shù)過少，臺數(shù)過少存在的問題有：負荷可靠性下降，一旦負荷高峰時機組岀現(xiàn)故障，影響的比例就大；(2) 負荷適應(yīng)性差。因為綜合性建筑中往往配置有娛樂場所等，其面積不大、冷負荷也不大，而娛樂場所又往往有提前和延長制冷要求，機組臺數(shù)少，意味著單臺制冷負荷大，一旦開啟，負荷就不適應(yīng)，對離心式機組，往往易發(fā)生喘振現(xiàn)象， 所以選擇離心機組， 要滿足20% - 40%負荷時能適應(yīng)最小冷負荷的需要。(3) 機組臺數(shù)過少，機組低負荷運行的概率高，由于機組在低負荷下運行的COP低，因而能耗會增高。二要避免機組臺數(shù)過多。機組臺數(shù)過多有

3、如下缺點：(1) 單機容量下降，機組 COP下降，能耗高;(2) 機組臺數(shù)多，配置的循環(huán)水泵也多，水泵并聯(lián)多，并聯(lián)損失高;(3) 機組臺數(shù)多，配置的循環(huán)水泵多，占用機房面積就大。還有一種情況就是設(shè)計者有時會將高區(qū)低區(qū)的冷水機組截然分開，其實這是沒有必要的，因為高區(qū)可采用通過換熱的辦法，使高低區(qū)的冷水機組合為一個系統(tǒng)，這樣就可減少機組 臺數(shù)。(4) 機組臺數(shù)過多，也意味著絕對故障點增多。三要避免不恰當(dāng)?shù)氖褂枚鄼C頭機組(包括多機頭風(fēng)冷熱泵或模塊化風(fēng)冷熱泵、模塊化冷水機組)。女口 3臺30HT 280有24個機頭，3臺LSRF 匸八1有36個機頭，8臺CXAH250， 總冷量僅1224kW，卻有32

4、個機頭，絕對故障點太多。四要避免一味地采用等容量機組。采用等容量機組，機房布置也許會劃一整齊，備品備件會少，但工程中往往有小負荷的不同使用功能的場所，如采用等容量機組，就容易造成負荷適應(yīng)性差的缺點。其實采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范中有大型制冷機房，當(dāng)選用制冷量大于或等于 1160kW(100X 10:大卡/時)的一臺或多臺離心式制冷機時，宜同時設(shè)置一臺或兩臺制冷量較小的離心式、活塞式或螺桿式等壓縮式制冷機”大小容量搭配的規(guī)定。關(guān)于熱源，這里只談一點對選用電熱鍋爐的看法，共同商榷。在熱源選擇上，目前似乎有一個趨向，即某些部門偏好推廣電熱鍋爐，筆者認為有失偏頗。首先，電是高品位能源，將它轉(zhuǎn)變成低品位

5、能源的蒸汽、95C或60C熱水來使用，而且還有輸送損失，從能量利用而言，該是劃不來的。其次，對于中國來說，電不是清潔能源”或環(huán)保能源”，因為我國是近80%燃煤用于發(fā)電，造成溫室氣體 一一 的排放量僅次于 美國，為世界第二。所以，用電越多，意味著溫室氣體一一的排放量越多，這是對人類生存的威脅，雖屬 發(fā)展中國家”的中國，也應(yīng)有責(zé)任、有義務(wù)減少溫室氣體一一 的排放量。另外，采用電熱鍋爐，冬季空調(diào)峰時耗電量高岀夏季耗電量310倍，不能不引起重視。值得指岀的是推廣冰蓄冷和電蓄熱問題。冰蓄冷是為了夏季電力負荷調(diào)峰的需要，在谷電 時蓄冰、峰電時融冰，既可解決電力部門電力調(diào)節(jié)的需要，對用戶來說，也可減少制冷機

6、裝機容量，減少夏季高峰供電負荷，利用電力部門的峰谷電價差，在回收了因冰蓄冷增加 的一次投資后（一般要12年），還可降低運行費用，最大得益者是電力部門，對用戶也有利。但是采用電蓄熱，則由于電蓄熱是采用水溫差蓄熱、蓄熱效果差，除了蓄熱水槽體積龐大、占地面積大、貯存和輸送熱損失大以外，還有個電力平衡問題，即冬季的電力負荷反而大于夏季冰蓄冷電負荷的3-4倍，比常規(guī)空調(diào)（指非冰蓄冷）也大2倍多，使得冰蓄冷的優(yōu)點大為遜色，見表1。工程項目夏季常規(guī)電制冷機耗電量kW（估算）夏季冰畜冷機組耗電量kW冬季電制熱機組耗電量kW備注南京某超高層辦公建筑112877742520分量蓄冷，分量蓄熱20700kWh紹興某

7、辦公建筑2276200800分量蓄冷無儲熱蕪湖某辦公樓3160110420分量蓄冷，分量蓄熱3800kWh山西某辦公樓4276200585分量蓄冷，分量蓄熱4680kWh南京某辦公樓5390240884分量蓄冷，分量蓄熱7070kWh注：本表引用自江蘇省建筑設(shè)計研究院夏卓平文商業(yè)建筑空調(diào)采用電鍋爐方案的思考還需指岀的是用電熱，也是曾經(jīng)明令禁止的，國家計委、國家旅游局計資源有一個1104號文，明文規(guī)定 嚴(yán)禁冬季直接用電力作為空調(diào)熱源進行供暖”?，F(xiàn)在由于大趨勢形成電不很緊張了（夏季用電高峰時，有些地區(qū)仍有缺口），電力部門大力推廣電熱鍋爐，也就不執(zhí)行了。其實，我國人均用電量還是很低的，發(fā)達國家，電熱

8、也有明令禁止的。循環(huán)水泵與風(fēng)機載冷（熱）體的輸送離不開水泵和風(fēng)機，水泵和風(fēng)機的選用和配置是不可缺少的一環(huán)，對工程設(shè)計的成敗是十分重要的。關(guān)于水泵，經(jīng)常發(fā)生的有以下一些問題。1、 水泵揚程偏大，有些僅需2832m水柱的，選了 4050m水柱的水泵。多余揚程，一是靠閥門來消耗，其消耗的能量占的比例，個別工程甚至達70% ;二是轉(zhuǎn)變成流量，如某工程，由于流量增加，流速增加，鍋爐設(shè)備入口的口徑配置本來就偏小（原按25C溫差流量配置），引起了鍋爐設(shè)備的振動。選擇水泵揚程大些就安全了嗎？其實不然。如果未安裝有限流閥、電氣專業(yè)也未設(shè)計過電流保護，就有可能燒毀電機；如果電氣專業(yè)設(shè)計了過電流保護，則會發(fā)生水泵電

9、機發(fā)熱、電流增大，重則不能正常啟動的情況。導(dǎo)致水泵揚程選得偏 大的原因是顯而易見的，沒有進行必要的水力計算和心中無數(shù)怕是主要原因，筆者建議， 還是要老老實實地進行水力計算，做到必中有數(shù)，積累經(jīng)驗。2、冷熱循環(huán)水泵不分設(shè)。工程中常見到冷熱循環(huán)水泵不分設(shè)的情況，有的是因為遷就了機房面積偏小，有的則是考慮不周所致。眾人周知，供回水溫差制冷時一般為5C，制熱時一般為 10C，而且對一般冬冷夏熱地區(qū)，冬季制熱負荷比夏季制冷負荷小，對南京地區(qū)，一般前者為后者的 6080%即冬季循環(huán)水量為夏季循環(huán)水量的0.30.4倍，水力損失僅為供冷工況的916%，輸送功耗僅為供冷工況時的2.76.4%。所以，若冷熱循環(huán)水

10、泵不分設(shè)，將導(dǎo)致冬季能耗浪費，形成大流量小溫差運行。因此，冷熱水循環(huán)水泵應(yīng)分設(shè)，熱水循環(huán)泵的揚程可按下式計算：式中:-供冷工況時系統(tǒng)的水阻；.供熱工況時系統(tǒng)的水阻；-忙 冷水機組的水阻； 熱機（熱水鍋爐、熱交換器）的水阻；.供熱工況下系統(tǒng)的循環(huán)水量；-供冷工況下系統(tǒng)的循環(huán)水量。ZK）3、一機一泵配置問題2aatsit-r-l LJi1 1丿常見到的流程圖如圖 1所示。其優(yōu)點是循環(huán)水泵可互為備用，管道系統(tǒng)簡單。缺點是運行操作麻煩，易造成失誤，電氣配對設(shè)計要復(fù)雜一些。筆者推薦圖2、圖2所示的流程圖一機一泵， 可避免運行一臺或 2臺機組時，未關(guān)掉相應(yīng)閥門造成水流量旁電耗增加；電氣控制設(shè)計適應(yīng)部分負荷

11、時的運行。通，使機組COP降低，也使水泵運行工況點偏離額定工況點， 方便； 可避免運行人員頻繁人工開或關(guān)主機或冷卻塔入口閥門, 如設(shè)聯(lián)動電動閥，則投資高，閥易壞，系統(tǒng)不可靠。另外，多臺水泵并聯(lián)，選擇時要按照泵的特性曲線作并聯(lián)分析，使工況點滿足不同臺數(shù)運行時的需要關(guān)于風(fēng)機，經(jīng)常發(fā)生的有以下一些問題。1風(fēng)機壓頭選用偏大， 造成的后果除同水泵揚程選得偏大產(chǎn)生的后果外，如果風(fēng)機是回風(fēng)機，還會引起新回風(fēng)混合箱內(nèi)為正壓，新風(fēng)進不來，新風(fēng)口成為排風(fēng)口，新風(fēng)量不能保證的后果。2離心風(fēng)機岀風(fēng)口方向應(yīng)該順氣流方向，HJ*3/7這一點常常未引起設(shè)計人員或訂貨時的注意。離心風(fēng)機岀風(fēng)口應(yīng)有足夠長的直管長度，否則應(yīng)順氣流

12、方向，正確選擇如圖3所示。風(fēng)機入口設(shè)計也應(yīng)注意使入口氣流均勻進入風(fēng)機；對雙進風(fēng)風(fēng)機，風(fēng)機入口離箱壁距離也應(yīng)：；!；, D為風(fēng)機進口直徑。3離心風(fēng)機采用皮帶輪傳動時，現(xiàn)在一般也不作選擇計算了，直接選擇廠家設(shè)備，但應(yīng)注意檢查皮帶是否是下緊上松，時有發(fā)生上緊下松的情況，最好還要再核算一下包角是否符合要求，如圖4所示。4目前普遍采用所謂 BFP變風(fēng)量空調(diào)器，風(fēng)量較大時采用2臺以上風(fēng)機并聯(lián)，其岀口風(fēng)速較高，有時甚至達 24m/s，設(shè)計人往往通過靜壓箱 （實為接管箱）直接連接，造成風(fēng)噪聲大，阻力損失大（突擴、突縮局部阻力系數(shù)大，接管風(fēng)速又高），應(yīng)該加設(shè)漸擴管后進靜壓箱，最好應(yīng)作袂衩形處理，如圖5所示。5排

13、風(fēng)系統(tǒng)中，常常會遇到多臺小排風(fēng)機排入豎井，末端還有一臺較大排風(fēng)機接力后排岀,實際形成多臺風(fēng)機并聯(lián)后再串聯(lián)較大風(fēng)機，此時應(yīng)考慮小排風(fēng)機的同時使用系數(shù)問題。三、潔凈室、潔凈手術(shù)部設(shè)計目前醫(yī)藥工業(yè)、潔凈手術(shù)部工程方興未艾。醫(yī)藥、包括口服液、針劑和保健品如凍干粉等 生產(chǎn)需要潔凈技術(shù)來保證，必須符合藥品生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范的規(guī)定；潔凈手術(shù)部也需 要通過潔凈技術(shù)來達到防止細菌、灰塵污染手術(shù)部和防止外部環(huán)境污染手術(shù)部的目的?？?而言之，都是潔凈設(shè)計問題。筆者認為，醫(yī)藥工業(yè)、潔凈手術(shù)部潔凈設(shè)計需注意的問題， 也就是經(jīng)常被忽視的問題有：1、正壓風(fēng)系統(tǒng)潔凈手術(shù)部宜有一個集中的正壓風(fēng)系統(tǒng)，因為手術(shù)室是間歇工作的，在非手

14、術(shù)期間，如手術(shù)室相對低級別的相鄰潔凈手術(shù)室有一定的正壓值，即可防止污染空氣進入，從而可縮短潔凈手術(shù)室投入使用前的自凈時間，達到潔凈手術(shù)部的整體控制。、新風(fēng)口、排風(fēng)口前應(yīng)有初中效過濾。這一點往往被忽視，設(shè)計者也忽略了系統(tǒng)是間歇工作的問題。在間歇工作期間，污染空氣會通過新風(fēng)口（或排風(fēng)口）、新風(fēng)管（或排風(fēng)管）、回風(fēng)管、回風(fēng)口與室內(nèi)相通,或通過排風(fēng)口、排風(fēng)管與室內(nèi)相通， 室內(nèi)潔凈度會很快遭到污染。設(shè)置初中效過濾器（對潔凈手術(shù)部最好還應(yīng)有亞高效過濾器）對保護末端高效過濾器、延長使用壽命也很有好處。3、潔凈手術(shù)室回風(fēng)口的設(shè)置。潔凈手術(shù)室在大于手術(shù)區(qū)面積（指手術(shù)臺四側(cè)按手術(shù)室級別不同，外推一定尺寸所包的面積

15、 ）的頂棚范圍內(nèi)滿布高效過濾器送風(fēng)口，均勻送風(fēng)已能保證。 所以回風(fēng)口的設(shè)置對保證手術(shù)室合理的氣流分布是決定因素。在手術(shù)室四角設(shè)置回風(fēng)口是 不對的，在兩角設(shè)置回風(fēng)口則更加不好，應(yīng)在手術(shù)臺長度方向的兩側(cè)或一側(cè)（只有當(dāng)手術(shù)室寬度v 3m時才允許）設(shè)置回風(fēng)口，且回風(fēng)口上邊高度不超過地面以上0即低于手術(shù)臺高度）、回風(fēng)口下邊離地面不小于 0 I !：回風(fēng)口風(fēng)速v 2m/s。同時，回風(fēng)口應(yīng)為豎向百頁， 減少積灰，且回風(fēng)口內(nèi)必須設(shè)置過濾層（阻尼層）和中效過濾器。4、對潔凈手術(shù)室，加濕器加濕水應(yīng)達到飲用水要求，直接用干蒸汽加濕器或用自來水加濕 是不合要求的，這一點是普遍被忽視了。四、其他游泳池通風(fēng)關(guān)于游泳池的通

16、風(fēng)，筆者認為需要再提。目前小型供休閑、健身的游泳、戲水池工程較多,通風(fēng)空調(diào)設(shè)計是解決 悶熱、結(jié)露、霉變”問題的關(guān)鍵，悶熱、結(jié)露、霉變”產(chǎn)生的主要原因是池水及潮濕池邊的大量散濕，解決的辦法除了加強圍護結(jié)構(gòu)隔熱處理或采取其他措施，如向圍護結(jié)構(gòu)表面吹干燥熱風(fēng)、設(shè)加熱排管等，使圍護結(jié)構(gòu)表面溫度高于室內(nèi)露點外就是通風(fēng)，利用游泳池室內(nèi)外的濕度差，將高濕含量的室內(nèi)空氣排岀室外，將低濕含量的室外 空氣送入室內(nèi)，來消除室內(nèi)的大量散濕。游泳池通風(fēng)空調(diào)設(shè)計中常被忽視或沒有注意到的 是室外空氣含濕量是隨室外氣候而變化的這一客觀規(guī)律，所以用來消除室內(nèi)散濕量的新風(fēng) 量也應(yīng)該是變的，最大新風(fēng)量，也就是系統(tǒng)的送風(fēng)量應(yīng)該是臨界

17、狀態(tài)時消除室內(nèi)散濕量的 新風(fēng)量（筆者推薦：室外空氣溫度等于室內(nèi)空氣露點溫度為臨界狀態(tài)）。為適應(yīng)這一要求，通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)要設(shè)計成雙風(fēng)機系統(tǒng)，回風(fēng)、新排風(fēng)量可調(diào)，原理系統(tǒng)圖如圖6所示，有條件時，可設(shè)計熱回收裝置，節(jié)約能耗。2、消聲消聲處理往往帶有隨意性和可有可無性，噪聲處理計算除有特殊要求外，一般被忽略，因此往往岀現(xiàn)不理想的情況。常見的問題有： 根據(jù)布置的可能性設(shè)置消聲設(shè)備，設(shè)置了送風(fēng)消聲設(shè)備卻忽略了回風(fēng)消聲設(shè)備；沒有條件設(shè)置消聲設(shè)備時，在所謂靜壓箱（實際上只能算是接管箱）內(nèi)貼保溫吸音材料算是考慮了，既增加了阻力損失，消聲效果也不夠，如果岀現(xiàn)保溫吸聲材料貼得不緊密，壁板又嫌薄且無加強措施，還會增加附

18、加振動噪聲。集中回風(fēng)口的噪聲超標(biāo)常困撓著用戶，消聲設(shè)備布 置在空調(diào)機房內(nèi)，二次再生噪聲影響和風(fēng)管輻射噪聲也應(yīng)引起重視，這點還應(yīng)學(xué)習(xí)境外施 工單位施工圖深化設(shè)計者的認真態(tài)度。 風(fēng)噪聲也是不能忽視的。風(fēng)噪聲常發(fā)生在空調(diào)送風(fēng)的始端風(fēng)口處。由于風(fēng)管始端往往按 設(shè)備岀口尺寸配置，或由于空間緊張，設(shè)計風(fēng)管尺寸偏小，風(fēng)速較大，風(fēng)口處嘯叫的風(fēng)噪 聲很大，由于風(fēng)口導(dǎo)流未考慮好，風(fēng)口處送不岀風(fēng)來，有時甚至是吸風(fēng)也時有發(fā)生。風(fēng)口 風(fēng)量調(diào)節(jié)欠周，個別風(fēng)口風(fēng)速太大也會引起風(fēng)噪聲。2、隔震風(fēng)機、水泵、空調(diào)器等空調(diào)設(shè)備，風(fēng)管、水管的隔震處理應(yīng)引起足夠重視，境外施工單位施工圖深化設(shè)計均提供各種詳圖，在圖紙中表示也很詳盡，這是值得我們學(xué)習(xí)的。某水泵廠樣本中有一種基礎(chǔ)做法如圖7所示，泵體、減震墊和基礎(chǔ)用地腳螺栓直接固定，雖設(shè)了減震墊卻起不到減震作用，按此圖施工的某工程水泵間下是會議室，造成振動噪聲很大，會議室無法正常使用。設(shè)備基礎(chǔ)應(yīng)按圖8做法，設(shè)備和加重混凝土塊相固定，加重混凝土塊下墊減震墊（不相固定），才能達到真正的減震目的。 加重混凝土塊重量宜大于設(shè)備重量1.5倍以上為佳。減震設(shè)計計算也是不可忽視的。圖74、送風(fēng)口型式因