空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計缺陷對節(jié)能的影響

1、<p>　　空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計缺陷對節(jié)能的影響</p><p>　　摘要：設(shè)計質(zhì)量與設(shè)計深度是空調(diào)系統(tǒng)建造與運行的基本保證，本文分析了空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計中普遍存在的設(shè)計缺陷，指出這些缺陷往往與節(jié)能的方向背道而馳。提出了解決這些設(shè)計缺陷的思路，對提高設(shè)計質(zhì)量、降低建造成本、保證空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能運行有借鑒意義。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：空調(diào)系統(tǒng) 設(shè)計缺陷 節(jié)能 </p>&l

2、t;p>　　中圖分類號：TM08 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號： </p><p>　　隨著現(xiàn)代社會的發(fā)展，空調(diào)系統(tǒng)普遍應(yīng)用到商業(yè)及民用建筑中。在建筑能耗里，暖通空調(diào)的能耗占建筑能耗的30％～50％。在能源日益緊缺的今天，通過精心的設(shè)計，來保障暖通空調(diào)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)運行，提高資源利用效率，實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。 </p><p>　　一、設(shè)計存在的普遍問題 </p>

3、<p>　　設(shè)計對空調(diào)系統(tǒng)有著至關(guān)重要的影響，它不僅決定了空調(diào)系統(tǒng)的建造成本，也決定著空調(diào)系統(tǒng)的運行能耗，即決定著空調(diào)系統(tǒng)的全壽命費用。 </p><p>　　我們知道，空調(diào)系統(tǒng)（尤其是大型公共建筑的空調(diào)系統(tǒng)）是由許許多多設(shè)備、管線、閥門儀表及控制單元所組成的十分復(fù)雜的系統(tǒng)，它所涉及的主要專業(yè)有暖通、電氣（強(qiáng)電）及自動控制（必要時還要包括建筑等專業(yè)）；因此，空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能決不僅僅是選用幾臺節(jié)能性能高的

4、制冷或制熱設(shè)備就可以達(dá)到節(jié)能目的，而是必須在暖通專業(yè)的主導(dǎo)下，協(xié)調(diào)各專業(yè)的設(shè)計，通過對全系統(tǒng)的精心設(shè)計，才能實現(xiàn)全系統(tǒng)的節(jié)能目的。 </p><p>　　然而，在現(xiàn)實環(huán)境中，由于受限于設(shè)計人員的業(yè)務(wù)水平或工作責(zé)任心，各種空調(diào)系統(tǒng)在設(shè)計人員的粗估冒算、草率設(shè)計下，使得設(shè)計建造的系統(tǒng)不僅初投資大，運行能耗也相當(dāng)驚人，甚至大大超過了國家標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)筆者這些年的工作經(jīng)驗，空調(diào)設(shè)計中存在的缺陷主要有以下幾種情況： </

5、p><p>　　1.對空調(diào)冷熱源的粗估冒算： </p><p>　　許多設(shè)計人員出于不愿做詳細(xì)的設(shè)計計算（盡管有設(shè)計計算軟件），或由于設(shè)計任務(wù)繁忙而無時間做詳細(xì)的設(shè)計計算，往往只根據(jù)設(shè)計手冊中各種建筑類型與房間功能的冷熱負(fù)荷設(shè)計指標(biāo)來確定冷熱機(jī)組的負(fù)荷。這種做法實際上是非常錯誤的、不負(fù)責(zé)任的做法。我們知道，各種類型的建筑及各種功能房間的冷熱負(fù)荷，不僅與其使用功能有關(guān)，更與它的外圍護(hù)結(jié)構(gòu)形式及構(gòu)

6、造有關(guān)；況且，對于大型公用建筑還存在著空調(diào)內(nèi)區(qū)與空調(diào)外區(qū)之分。因此，即使是同樣功能的房間，其冷熱負(fù)荷也往往相差極大。僅僅以冷熱負(fù)荷的設(shè)計指標(biāo)（為保證設(shè)備能夠完全滿足建筑冷熱負(fù)荷的要求，設(shè)計人員還往往取設(shè)計指標(biāo)的上限）來確定冷熱源機(jī)組的設(shè)備選型往往會造成設(shè)備選型偏大。冷熱源機(jī)組選型偏大，不僅造成建造費用的加大，更會使設(shè)備長期處于部分負(fù)荷或極低負(fù)荷工況下運行，極大地降低了制冷機(jī)（或熱泵）的制冷系數(shù)，加大了空調(diào)系統(tǒng)的能耗。 </p>

7、;<p>　　2. 對水泵、風(fēng)機(jī)選型的粗估冒算 </p><p>　　從相關(guān)資料可以得知，公用建筑中空氣處理機(jī)組與風(fēng)機(jī)盤管（主要是風(fēng)機(jī)能耗）的能耗能占到空調(diào)總能耗的45%以上，而系統(tǒng)中泵與風(fēng)機(jī)的能耗之和更能占到空調(diào)系統(tǒng)總能耗的60%～75%左右；因此，水泵與風(fēng)機(jī)的選型對空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能有著舉足輕重的作用。 </p><p>　　我們知道，泵與風(fēng)機(jī)的選型除需要對系統(tǒng)的冷熱介質(zhì)設(shè)計參

8、數(shù)、冷熱負(fù)荷進(jìn)行精確計算外，系統(tǒng)的水力計算更是至關(guān)重要的。但遺憾的是出于同樣的原因，設(shè)計人員對于暖通空調(diào)系統(tǒng)的水力計算更是草率，他們往往只是根據(jù)設(shè)計手冊中推薦的管路比摩阻指標(biāo)進(jìn)行非常粗糙的管道口徑選擇，不進(jìn)行總的管道阻力計算，也不進(jìn)行支管的水利平衡計算；更有甚者，有的設(shè)計人員不進(jìn)行任何水力計算。僅憑經(jīng)驗或照抄別的工程項目的設(shè)計圖紙來選擇泵與風(fēng)機(jī)，這樣的設(shè)計選出來的風(fēng)機(jī)與水泵，它們的全壓與揚程往往是實際需要一倍乃至數(shù)倍。筆者曾在一項目的空

9、調(diào)系統(tǒng)調(diào)試中發(fā)現(xiàn)，為消耗多余的揚程，冷水泵出口的閥門開度僅為其全開度的10%，冷卻泵出口的閥門開度僅為其全開度的15%，。可以預(yù)計水泵電耗的50%左右被白白消耗在閥門上，實在令人痛惜！ </p><p>　　3.送回風(fēng)機(jī)不匹配 </p><p>　　在部分有工藝性要求或舒適性要求較高的房間內(nèi)，為保證室內(nèi)空氣品質(zhì)，普遍設(shè)置了空調(diào)的排風(fēng)系統(tǒng)，由于送風(fēng)與排風(fēng)系統(tǒng)的匹配問題，造成空調(diào)房間負(fù)壓過大并

10、吸入大量新風(fēng)，造成新風(fēng)負(fù)荷加大。 </p><p>　　4.不能認(rèn)為系統(tǒng)越復(fù)雜就越先進(jìn)或越節(jié)能 </p><p>　　在評價設(shè)計方案時，有些設(shè)計人員往往認(rèn)為復(fù)雜的方案就是高水平的方案。但實際上因為系統(tǒng)越復(fù)雜，通常其設(shè)備越多、投資就越高，系統(tǒng)的可靠性、可操作性、可控性和可維護(hù)性就越差，因此復(fù)雜的方案并不一定就是高水平的設(shè)計方案，也不一定就是在運行中就是最節(jié)能的系統(tǒng)。在滿足使用要求的前提下，系

11、統(tǒng)越簡單越好。筆者曾在一個大型醫(yī)院病房大樓的空調(diào)水系統(tǒng)中看到設(shè)計人員對冷凍水系統(tǒng)采用了二級泵加變頻系統(tǒng)。但事實上，現(xiàn)在主要的制冷機(jī)制造商提供的空調(diào)冷水機(jī)組已能夠?qū)崿F(xiàn)變流量運行，現(xiàn)在的水泵楊程也普遍能夠滿足一般的公共建筑的需要。采用二級泵加變頻系統(tǒng)來實現(xiàn)空調(diào)冷凍水系統(tǒng)的變流量運行已失去節(jié)能方面的意義。若這一系統(tǒng)采用冷凍水的一級泵加變頻不僅可以減少系統(tǒng)的建造費用、減少占地面積、簡化系統(tǒng)構(gòu)成，也可以極大地減少運行費用。遺憾的是這一系統(tǒng)已經(jīng)建成

12、。 </p><p>　　5.空調(diào)自控系統(tǒng)的設(shè)計錯誤 </p><p>　　由于自控技術(shù)的進(jìn)步，計算機(jī)控制設(shè)備的普及，空調(diào)運行管理和控制要求的日益提高，空調(diào)自控系統(tǒng)的設(shè)計與使用越來越得到重視。但現(xiàn)實的情況是許多空調(diào)設(shè)計人員不懂得空調(diào)系統(tǒng)的運行管理，不能明確提出各種空調(diào)參數(shù)（如空氣溫度、濕度、風(fēng)壓、風(fēng)速及冷凍水與冷卻水的流量、溫度、壓力）的控制參數(shù)范圍、控制點位置以及實現(xiàn)這一控制的基本原理，

13、不知道如何選擇與自控專業(yè)配套的控制閥門（執(zhí)行器）、各種傳感器及相應(yīng)的儀表；當(dāng)然，他們也就無法提出詳細(xì)的空調(diào)控制的工藝要求。自控專業(yè)設(shè)計人員又不懂空調(diào)的系統(tǒng)原理。無奈之下，只好將相關(guān)的自控系統(tǒng)設(shè)計交給相關(guān)的制造廠商來完成。但制造廠商又只能完成其供貨范圍內(nèi)的自控設(shè)計。這就造成了自控系統(tǒng)被分為兩個甚至多個系統(tǒng)（如筆者曾經(jīng)參與建設(shè)的兩個工程項目中，整個大樓的空調(diào)自控系統(tǒng)被分成冷凍機(jī)房的空調(diào)自控系統(tǒng)與各樓層空調(diào)的自控系統(tǒng)兩部分。彼此互不關(guān)聯(lián)）。由

14、于自控系統(tǒng)的設(shè)計缺陷，會使得泵與風(fēng)機(jī)長時間在低效區(qū)運行，造成能耗的增加，也使昂貴的自控系統(tǒng)形同虛設(shè)，久而久之失去就被棄之不用。 </p><p>　　6.不進(jìn)行水力失調(diào)與水力穩(wěn)定計算，造成各分支管路口徑偏大 </p><p>　　近年來，隨著各種平衡閥的出現(xiàn)及相關(guān)技術(shù)的日益成熟，管路的水力調(diào)節(jié)操作變得相對簡單，水力平衡也容易實現(xiàn)。因此，在空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計中，出現(xiàn)大量的異程式系統(tǒng)。應(yīng)該肯定的是異

15、程式系統(tǒng)可以減少管線的總長度，簡化管路系統(tǒng)的構(gòu)成、減少管道系統(tǒng)所占的空間，進(jìn)而降低建造成本，是有積極意義的。但是，一個普遍的現(xiàn)象是，設(shè)計人員對采用異程式管路系統(tǒng)不再象從前那樣謹(jǐn)慎，不再考慮“各并聯(lián)環(huán)路之間壓力損失相對差值，不應(yīng)大于15%”的要求，基本不再進(jìn)行管道的阻力計算。僅僅依靠設(shè)置與支管同口徑的平衡閥（相關(guān)設(shè)計文獻(xiàn)資料明確指出：按照管徑選擇同等公稱管徑規(guī)格的平衡閥是錯誤的做法）來進(jìn)行管路阻力的平衡。實際上這是一種“偷懶”的做法。這種

16、做法的結(jié)果是支管口徑普遍加大；當(dāng)冷熱源的近端與遠(yuǎn)端的負(fù)荷基本相同時，近端與遠(yuǎn)端支管的口徑被選為基本一致。當(dāng)系統(tǒng)水力失調(diào)度過大時，平衡閥也將失去調(diào)節(jié)功能。這不僅造成建造成本的加大，也造成近、遠(yuǎn)端空調(diào)用戶的熱力失調(diào)（遠(yuǎn)、近端空調(diào)用戶冷熱不均），進(jìn)而造成空調(diào)舒適度下降與能源的浪費。 </p><p><b>　　二、解決方案 </b></p><p>　　本文只是羅列了對節(jié)

17、能影響較大的設(shè)計缺陷，事實上空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計問題還遠(yuǎn)不只這些。為了提高設(shè)計質(zhì)量，強(qiáng)化節(jié)能意識，筆者認(rèn)為應(yīng)該采取以下措施： </p><p>　　1.加強(qiáng)設(shè)計人員的專業(yè)培訓(xùn) </p><p>　　加強(qiáng)設(shè)計人員的業(yè)務(wù)培訓(xùn)，定期舉行對設(shè)計人員的繼續(xù)教育，提高設(shè)計人員的業(yè)務(wù)理論水平。使設(shè)設(shè)計人員對空調(diào)系統(tǒng)的原理、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及相關(guān)的技術(shù)細(xì)節(jié)有深入的掌握。對空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計質(zhì)量與設(shè)計深度的要求有明確的認(rèn)識。

18、使空調(diào)設(shè)計人員養(yǎng)成自覺按照相關(guān)設(shè)計規(guī)范及設(shè)計深度規(guī)定的要求來做好每一項空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計。 </p><p>　　2.強(qiáng)化設(shè)計審查及節(jié)能評審 </p><p>　　強(qiáng)化設(shè)計院內(nèi)部的設(shè)計審查及節(jié)能評審。要求設(shè)計人員將空調(diào)系統(tǒng)的水力計算書、負(fù)荷計算書、設(shè)備選型計算書及節(jié)能設(shè)計計算書作為與施工圖一樣的設(shè)計成果提交給設(shè)計評審人員（或單位），設(shè)計評審人員亦應(yīng)對各種類型的設(shè)計成果嚴(yán)格把關(guān)，不能草草了事。為

19、了多方面的對設(shè)計質(zhì)量進(jìn)行把關(guān)，對于政府投資項目，亦應(yīng)將前述設(shè)計文件提交代建管理單位，作為正式設(shè)計文件存檔，以便今后的運行管理與節(jié)能評價。 </p><p>　　3.加強(qiáng)空調(diào)專業(yè)與自控專業(yè)設(shè)計人員相互學(xué)習(xí)與溝通 </p><p>　　空調(diào)設(shè)計人員要懂得一定的空調(diào)系統(tǒng)運行管理知識，了解與掌握一定的自控系統(tǒng)原理，能夠給自控系統(tǒng)設(shè)計人員提供明確并詳細(xì)的自控工藝要求；自控設(shè)計人員亦應(yīng)掌握一定的空調(diào)系

20、統(tǒng)原理，對空調(diào)系統(tǒng)的工作原理、系統(tǒng)構(gòu)成有一個清晰且全面的認(rèn)識。 </p><p>　　此外，政府有關(guān)職能部門加強(qiáng)對暖通空調(diào)設(shè)計項目的監(jiān)管，建立完善的設(shè)計質(zhì)量控制程序亦是十分必要的。 </p><p><b>　　結(jié)束語 </b></p><p>　　總之，由于空調(diào)系統(tǒng)的能耗占建筑物總能耗比例非常大，對節(jié)能降耗、建設(shè)綠色建筑有著至關(guān)重要的意義，因