再談暖通空調(diào)設(shè)計說明

1、. .PAGE12 / NUMPAGES12再談暖通空調(diào)設(shè)計吳有籌殷毓珍(省建筑設(shè)計研究院)摘要：本文簡述了冷熱源配置、循環(huán)泵、風(fēng)機(jī)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(yàn)，有所前進(jìn)。設(shè)計也應(yīng)有所創(chuàng)新，有所前進(jìn)。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(diǎn)科學(xué)態(tài)度，少點(diǎn)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)GBJ1987第六章“制冷”中有“臺數(shù)不宜過多”、“應(yīng)與空

2、氣調(diào)節(jié)負(fù)荷變化情況與運(yùn)行調(diào)節(jié)要求相適應(yīng)”、“臺數(shù)不宜少于兩臺”等規(guī)定。我們在考慮冷水機(jī)組配置時，應(yīng)注意避免下列四種情況。一要避免機(jī)組臺數(shù)過少，臺數(shù)過少存在的問題有：(1)負(fù)荷可靠性下降，一旦負(fù)荷高峰時機(jī)組出現(xiàn)故障，影響的比例就大；(2)負(fù)荷適應(yīng)性差。因?yàn)榫C合性建筑中往往配置有娛樂場所等，其面積不大、冷負(fù)荷也不大，而娛樂場所又往往有提前和延長制冷要求，機(jī)組臺數(shù)少，意味著單臺制冷負(fù)荷大，一旦開啟，負(fù)荷就不適應(yīng)，對離心式機(jī)組，往往易發(fā)生喘振現(xiàn)象，所以選擇離心機(jī)組，要滿足20%40%負(fù)荷時能適應(yīng)最小冷負(fù)荷的需要。(3)機(jī)組臺數(shù)過少，機(jī)組低負(fù)荷運(yùn)行的概率高，由于機(jī)組在低負(fù)荷下運(yùn)行的COP低，因而能耗會增

3、高。二要避免機(jī)組臺數(shù)過多。機(jī)組臺數(shù)過多有如下缺點(diǎn)：(1)單機(jī)容量下降，機(jī)組COP下降，能耗高；(2)機(jī)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(jī)組臺數(shù)多，配置的循環(huán)水泵多，占用機(jī)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(jī)組截然分開，其實(shí)這是沒有必要的，因?yàn)楦邊^(qū)可采用通過換熱的辦法，使高低區(qū)的冷水機(jī)組合為一個系統(tǒng)，這樣就可減少機(jī)組臺數(shù)。(4)機(jī)組臺數(shù)過多，也意味著絕對故障點(diǎn)增多。三要避免不恰當(dāng)?shù)氖褂枚鄼C(jī)頭機(jī)組(包括多機(jī)頭風(fēng)冷熱泵或模塊化風(fēng)冷熱泵、模塊化冷水機(jī)組)。如3臺30HT280有24個機(jī)頭，3臺LSRF829M有36個機(jī)頭，8臺CXAH250，總冷量僅1

4、224kW，卻有32個機(jī)頭，絕對故障點(diǎn)太多。四要避免一味地采用等容量機(jī)組。采用等容量機(jī)組，機(jī)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(fù)荷的不同使用功能的場所，如采用等容量機(jī)組，就容易造成負(fù)荷適應(yīng)性差的缺點(diǎn)。其實(shí)采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)中有“大型制冷機(jī)房，當(dāng)選用制冷量大于或等于1160kW(100104大卡時)的一臺或多臺離心式制冷機(jī)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(jī)”大小容量搭配的規(guī)定。關(guān)于熱源，這里只談一點(diǎn)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(rèn)為有失偏頗。首先，電是高品位能源，將它

5、轉(zhuǎn)變成低品位能源的蒸汽、95或60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?yàn)槲覈墙?0%燃煤用于發(fā)電，造成溫室氣體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)減少溫室氣體的排放量。另外，采用電熱鍋爐，冬季空調(diào)峰時耗電量高出夏季耗電量10倍，不能不引起重視。值得指出的是推廣冰蓄冷和電蓄熱問題。冰蓄冷是為了夏季電力負(fù)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(jī)裝機(jī)容量，減

6、少夏季高峰供電負(fù)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(yùn)行費(fèi)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(fù)荷反而大于夏季冰蓄冷電負(fù)荷的倍，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(diǎn)大為遜色，見表1。表1工程項(xiàng)目夏季常規(guī)電制冷機(jī)耗電量kW(估算)夏季冰畜冷機(jī)組耗電量kW冬季電制熱機(jī)組耗電量kW備注某超高層辦公建筑112877742520分量蓄冷,分量蓄熱20700kWh某辦公建筑22762008

7、00分量蓄冷無儲熱某辦公樓3160110420分量蓄冷,分量蓄熱3800kWh某辦公樓4276200585分量蓄冷,分量蓄熱4680kWh某辦公樓5390240884分量蓄冷,分量蓄熱7070kWh注：本表引用自省建筑設(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”。還需指出的是用電熱，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(jìn)行供暖”?，F(xiàn)在由于大趨勢形成電不很緊了(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(shí)，我國人均用電量還是很低的，發(fā)達(dá)國家，電熱也有明令禁止的。二、循環(huán)水泵與風(fēng)機(jī)載

8、冷(熱)體的輸送離不開水泵和風(fēng)機(jī)，水泵和風(fēng)機(jī)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(yáng)程偏大，有些僅需2832m水柱的，選了4050m水柱的水泵。多余揚(yáng)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(dá)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25溫差流量配置)，引起了鍋爐設(shè)備的振動。選擇水泵揚(yáng)程大些就安全了嗎?其實(shí)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(hù)，就有可能燒毀電機(jī)；如果電氣專業(yè)設(shè)計了過電流保護(hù)，則會發(fā)生水泵電機(jī)發(fā)熱、電流增大，重則不能正常啟動的情況

9、。導(dǎo)致水泵揚(yáng)程選得偏大的原因是顯而易見的，沒有進(jìn)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(shí)實(shí)地進(jìn)行水力計算，做到必中有數(shù)，積累經(jīng)驗(yàn)。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?yàn)檫w就了機(jī)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5，制熱時一般為10，而且對一般冬冷夏熱地區(qū)，冬季制熱負(fù)荷比夏季制冷負(fù)荷小，對地區(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)水泵不分設(shè)，將導(dǎo)致冬季能耗浪費(fèi)，形成大流量小溫差運(yùn)行。因

10、此，冷熱水循環(huán)水泵應(yīng)分設(shè)，熱水循環(huán)泵的揚(yáng)程可按下式計算：此主題相關(guān)圖片如下：式中：供冷工況時系統(tǒng)的水阻；供熱工況時系統(tǒng)的水阻；冷水機(jī)組的水阻；熱機(jī)(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(jī)一泵配置問題此主題相關(guān)圖片如下：常見到的流程圖如圖1所示。其優(yōu)點(diǎn)是循環(huán)水泵可互為備用，管道系統(tǒng)簡單。缺點(diǎn)是運(yùn)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(jī)一泵，可避免運(yùn)行一臺或2臺機(jī)組時，未關(guān)掉相應(yīng)閥門造成水流量旁通，使機(jī)組COP降低，也使水泵運(yùn)行工況點(diǎn)偏離額定工況點(diǎn)，電耗增加；電氣控制設(shè)計方便；可避免運(yùn)行人員頻繁人工

11、開或關(guān)主機(jī)或冷卻塔入口閥門，適應(yīng)部分負(fù)荷時的運(yùn)行。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(diǎn)滿足不同臺數(shù)運(yùn)行時的需要。關(guān)于風(fēng)機(jī)，經(jīng)常發(fā)生的有以下一些問題。1風(fēng)機(jī)壓頭選用偏大，造成的后果除同水泵揚(yáng)程選得偏大產(chǎn)生的后果外，如果風(fēng)機(jī)是回風(fēng)機(jī)，還會引起新回風(fēng)混合箱為正壓，新風(fēng)進(jìn)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(jī)出風(fēng)口方向應(yīng)該順氣流方向，HJ*3/7這一點(diǎn)常常未引起設(shè)計人員或訂貨時的注意。離心風(fēng)機(jī)出風(fēng)口應(yīng)有足夠長的直管長度，否則應(yīng)順氣流方向，正確選擇如圖3所示。風(fēng)機(jī)入口設(shè)計也應(yīng)注意使入口氣流均勻進(jìn)入風(fēng)機(jī)；對雙進(jìn)風(fēng)風(fēng)

12、機(jī)，風(fēng)機(jī)入口離箱壁距離也應(yīng)125D，D為風(fēng)機(jī)進(jìn)口直徑。3離心風(fēng)機(jī)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(jī)并聯(lián)，其出口風(fēng)速較高，有時甚至達(dá)24m/s，設(shè)計人往往通過靜壓箱(實(shí)為接管箱)直接連接，造成風(fēng)噪聲大，阻力損失大(突擴(kuò)、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(kuò)管后進(jìn)靜壓箱，最好應(yīng)作袂衩形處理，如圖5所示。此主題相關(guān)圖片如下：5排風(fēng)系統(tǒng)中，常常會遇到多臺小排風(fēng)機(jī)排入豎井，末端還有一臺較大排風(fēng)機(jī)接力

13、后排出，實(shí)際形成多臺風(fēng)機(jī)并聯(lián)后再串聯(lián)較大風(fēng)機(jī)，此時應(yīng)考慮小排風(fēng)機(jī)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)的規(guī)定；潔凈手術(shù)部也需要通過潔凈技術(shù)來達(dá)到防止細(xì)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?？偠灾际菨崈粼O(shè)計問題。筆者認(rèn)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?yàn)槭中g(shù)室是間歇工作的，在非手術(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(jìn)入

14、，從而可縮短潔凈手術(shù)室投入使用前的自凈時間，達(dá)到潔凈手術(shù)部的整體控制。2、新風(fēng)口、排風(fēng)口前應(yīng)有初中效過濾。這一點(diǎn)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)口與室相通，或通過排風(fēng)口、排風(fēng)管與室相通，室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(hù)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)的頂棚圍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

15、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05m(即低于手術(shù)臺高度)、回風(fēng)口下邊離地面不小于01m、回風(fēng)口風(fēng)速2m/s。同時，回風(fēng)口應(yīng)為豎向百頁，減少積灰，且回風(fēng)口必須設(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(dá)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(diǎn)是普遍被忽視了。四、其他此主題相關(guān)圖片如下：1、游泳池通風(fēng)關(guān)于游泳池的通風(fēng)，筆者認(rèn)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

16、“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與潮濕池邊的大量散濕，解決的辦法除了加強(qiáng)圍護(hù)結(jié)構(gòu)隔熱處理或采取其他措施，如向圍護(hù)結(jié)構(gòu)表面吹干燥熱風(fēng)、設(shè)加熱排管等，使圍護(hù)結(jié)構(gòu)表面溫度高于室露點(diǎn)外就是通風(fēng)，利用游泳池室外的濕度差，將高濕含量的室空氣排出室外，將低濕含量的室外空氣送入室，來消除室的大量散濕。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)該是臨界狀態(tài)時消除室散濕量的新風(fēng)量(筆者推薦：室外空氣溫度等于室空氣露點(diǎn)溫度為臨界狀態(tài))。為適應(yīng)這一要求，通

17、風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)要設(shè)計成雙風(fēng)機(jī)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，因此往往出現(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(shí)際上只能算是接管箱)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，如果出現(xiàn)保溫吸聲材料貼得不緊密，壁板又嫌薄且無加強(qiáng)措施，還會增加附加振動噪聲。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(jī)房，二次再生噪聲影響和風(fēng)管輻射噪聲也應(yīng)引起重

18、視，這點(diǎn)還應(yīng)學(xué)習(xí)境外施工單位施工圖深化設(shè)計者的認(rèn)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)備出口尺寸配置，或由于空間緊，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)口處送不出風(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、隔震此主題相關(guān)圖片如下：此主題相關(guān)圖片如下：風(fēng)機(jī)、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