暖通空調(diào)系統(tǒng)幾項(xiàng)重點(diǎn)節(jié)能設(shè)計(jì)措施

劉炬

（上海原構(gòu)設(shè)計(jì)咨詢有限公司太原分公司，山西太原 030000）

0 引言

隨著我國(guó)目前在城市化的不斷發(fā)展，各種形式的高水平的不斷密集建設(shè)，在這種情況下，對(duì)供熱空調(diào)系統(tǒng)的研制人員來(lái)說(shuō)，供熱空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能管理已經(jīng)成為一個(gè)重要環(huán)節(jié)。此外，它們大大促進(jìn)了現(xiàn)代供暖和空調(diào)系統(tǒng)的實(shí)施。過(guò)去，空調(diào)系統(tǒng)供暖項(xiàng)目的管理一般只集中在使用其功能和安全成本上，而其他方面則基本上缺乏。因此，暖通空調(diào)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)人員的改進(jìn)對(duì)節(jié)能措施的管理尤為重要。實(shí)施系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)和合理管理措施，需要深入分析研究其節(jié)能施工過(guò)程和不同過(guò)程之間的關(guān)系，從而實(shí)現(xiàn)合理科學(xué)的管理。此外，隨著現(xiàn)代供熱空調(diào)系統(tǒng)的飛速發(fā)展，設(shè)計(jì)人員之間的競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈，必然會(huì)影響到其效益的降低。因此，供熱空調(diào)系統(tǒng)項(xiàng)目管理層需要改變以往的粗放管理理念，向集約管理轉(zhuǎn)變。如果要在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中突出優(yōu)勢(shì)，那么只有在供熱空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能工程中進(jìn)行節(jié)能管理，才能找到主要問(wèn)題點(diǎn)，并進(jìn)行節(jié)能監(jiān)管和基本要素設(shè)計(jì)。

1 暖通空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)用中存在的問(wèn)題

當(dāng)前，暖通系統(tǒng)設(shè)計(jì)還是會(huì)存在一些不合理的地方。目前，我國(guó)暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)存在許多不合理的方面。首先，暖通空調(diào)系統(tǒng)的引入是通過(guò)一個(gè)單獨(dú)的干線管道進(jìn)行的，然后將其分成幾個(gè)回路，環(huán)路上缺少閥門會(huì)給系統(tǒng)的運(yùn)行帶來(lái)很多不便，但如果在環(huán)路上安裝閥門，即進(jìn)水和回水干線管道坡度過(guò)大，可能導(dǎo)致進(jìn)水系統(tǒng)兩側(cè)水壓平衡失調(diào)；同時(shí)，暖通空調(diào)系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)布局不合理，暖通空調(diào)系統(tǒng)部分管道直接安裝在窗戶上，會(huì)造成使用不便，也會(huì)影響外觀，部分暖通空調(diào)系統(tǒng)埋在地面，影響地面平整和行走。項(xiàng)目說(shuō)明不夠詳細(xì)和完整。有關(guān)暖通空調(diào)系統(tǒng)的規(guī)范對(duì)暖通空調(diào)的設(shè)計(jì)作了詳細(xì)說(shuō)明。在供暖空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)說(shuō)明中應(yīng)與室內(nèi)外設(shè)計(jì)參數(shù)相結(jié)合；還包括熱源、冷源、冷卻劑和制冷劑參數(shù)的具體特點(diǎn)，包括防火、隔熱參數(shù)以及導(dǎo)熱系統(tǒng)的控制形式和方法，并嚴(yán)格執(zhí)行風(fēng)管、管道材料及其安裝的選用標(biāo)準(zhǔn)，以及空調(diào)系統(tǒng)測(cè)試中的規(guī)范操作；此外，最重要的是，有關(guān)人員在實(shí)際操作過(guò)程中，接受有關(guān)這些空調(diào)供暖系統(tǒng)的規(guī)則和標(biāo)準(zhǔn)的培訓(xùn)，也應(yīng)意識(shí)到這些系統(tǒng)的積極實(shí)施，以及在設(shè)計(jì)過(guò)程中，部分設(shè)計(jì)人員沒(méi)有根據(jù)實(shí)際施工情況對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效分析，設(shè)計(jì)允許直接使用不符合用戶實(shí)際需求的規(guī)范和要求的供暖和空調(diào)系統(tǒng)。圖1為高層辦公建筑暖通空調(diào)。

圖1 高層辦公建筑暖通空調(diào)

2 暖通空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)的應(yīng)用

2.1 合理的負(fù)載計(jì)算

冷熱負(fù)荷數(shù)據(jù)是供熱空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)中最重要、最基本的數(shù)據(jù)，是空氣處理裝置、輸送管道尺寸的重要理論依據(jù)，制冷或熱源供暖和空調(diào)系統(tǒng)。目前部分供暖空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)師在工程施工圖設(shè)計(jì)過(guò)程中，通常在設(shè)計(jì)手冊(cè)或技術(shù)措施中，將每平方建筑的熱負(fù)荷和冷負(fù)荷指標(biāo)作為暖通空調(diào)系統(tǒng)冷卻源或熱源容量的重要理論依據(jù)。這種認(rèn)識(shí)和設(shè)計(jì)上的錯(cuò)誤導(dǎo)致了端部安裝偏差、管徑大、冷熱源安裝容量大、泵偏斜等情況的出現(xiàn)。這增加了項(xiàng)目的初始成本，也增加了操作流程和能耗。暖通空調(diào)系統(tǒng)的可行性研究和初步設(shè)計(jì)階段，因?yàn)樗鼈兊募軜?gòu)不能提供詳細(xì)的設(shè)計(jì)和窗戶的大小，所以不能對(duì)空調(diào)供暖負(fù)荷進(jìn)行預(yù)測(cè)，所以只能根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行預(yù)測(cè)。在設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)階段，已經(jīng)準(zhǔn)備好了計(jì)算空調(diào)供暖負(fù)荷的條件，除非這一次無(wú)法根據(jù)指標(biāo)計(jì)算負(fù)荷。事實(shí)上，在2005年發(fā)出的《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50189—2005）及2003年發(fā)出的《采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)劃》（GB 50019—2003）中規(guī)定，在設(shè)計(jì)冷卻劑空調(diào)負(fù)荷時(shí)必須考慮并確保在其運(yùn)行的每個(gè)階段都滿足所有的熱負(fù)荷和冷負(fù)荷要求。目前，我國(guó)大部分省市在向建筑圖紙審查機(jī)構(gòu)提交設(shè)計(jì)文件時(shí)，暖通空調(diào)負(fù)荷設(shè)計(jì)應(yīng)與采用正統(tǒng)軟件計(jì)算的冷、熱負(fù)荷。并通過(guò)提高其計(jì)算速度和精度，達(dá)到節(jié)能工程的目標(biāo)和要求。

2.2 設(shè)置水力平衡裝置

恒定流量暖通空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)遵循“設(shè)計(jì)平衡”，暖通供暖空調(diào)系統(tǒng)，在特殊設(shè)計(jì)需求下，并像保護(hù)特定設(shè)備運(yùn)行正常一樣，針對(duì)特定的對(duì)變流量設(shè)計(jì)，在恒流區(qū)外，系統(tǒng)應(yīng)安裝動(dòng)態(tài)壓差調(diào)節(jié)器，以提供在此期間的壓力差，而不是建立閥流動(dòng)態(tài)平衡。然后，針對(duì)結(jié)構(gòu)缺陷造成的液壓不平衡現(xiàn)象，一般系統(tǒng)在建筑的熱輸入口上安裝靜力液壓平衡閥，以及相對(duì)于用于調(diào)節(jié)建筑物導(dǎo)熱系統(tǒng)的靜力平衡閥，并通過(guò)液壓計(jì)算，為其靜態(tài)液壓平衡閥確定在變流水系統(tǒng)或恒流水系統(tǒng)中不建立動(dòng)態(tài)壓差節(jié)流調(diào)節(jié)器的必要性。最后，在供回水空調(diào)風(fēng)機(jī)和新空氣機(jī)組的管道上，需要安裝動(dòng)態(tài)平衡的電氣調(diào)節(jié)閥來(lái)調(diào)節(jié)整個(gè)系統(tǒng)的水平衡。

2.3 合理設(shè)計(jì)空調(diào)

①空調(diào)系統(tǒng)新風(fēng)的大小不僅與初始投資、運(yùn)營(yíng)成本和能耗密切相關(guān)，而且與人體健康狀況密切相關(guān)?！豆步ㄖ?jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50189—2005）詳細(xì)規(guī)定，設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)過(guò)程中不得隨意降低或增加成本。此外，對(duì)于人口密度相對(duì)較高的房間，應(yīng)采用新風(fēng)需求控制措施，根據(jù)室內(nèi)CO2濃度減少或增加新風(fēng)量，使CO2濃度保持在規(guī)定的衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。②當(dāng)風(fēng)扇盤(pán)管機(jī)組加設(shè)新的空調(diào)系統(tǒng)時(shí)，新風(fēng)口應(yīng)單獨(dú)安裝，或位于機(jī)組盤(pán)管風(fēng)扇出口附近，而不是在風(fēng)扇吸入部位接收新風(fēng)，以降低新空氣量或降低室內(nèi)風(fēng)機(jī)管的性能。③當(dāng)室內(nèi)有更多人或空間面積較大時(shí)，必須對(duì)溫度、濕度進(jìn)行集中控制。整體空調(diào)系統(tǒng)可輕松調(diào)節(jié)清新空氣與回流空氣的比例，并在有需要時(shí)，進(jìn)行全新風(fēng)的運(yùn)行，從而獲得更高的環(huán)保效益和節(jié)省能源，以及集中過(guò)濾和處理噪音的優(yōu)點(diǎn)，集中控制空調(diào)區(qū)溫度、濕度，設(shè)備集中，操作維修方便。④如果建筑空間的高度不低于10m，其體積超過(guò)10000m3。與全室性的空調(diào)方式相比，夏季分層空調(diào)系統(tǒng)可節(jié)省約30%的冷量，從而降低初始投資和運(yùn)行能耗。但是，這種系統(tǒng)在冬季取暖條件下并不節(jié)能，設(shè)計(jì)者應(yīng)該注意這一點(diǎn)。圖2為暖通空調(diào)。

圖2 暖通空調(diào)

2.4 復(fù)合玻纖板風(fēng)管的應(yīng)用

復(fù)合玻纖板風(fēng)管是一種較新的空調(diào)供熱系統(tǒng)節(jié)能工程，可有效應(yīng)用于新產(chǎn)品的管道通風(fēng)工程中。這些復(fù)合玻纖板風(fēng)管的特點(diǎn)是與過(guò)去的產(chǎn)品進(jìn)行了非常大的改革，主要是在以下領(lǐng)域：本產(chǎn)品的設(shè)計(jì)更加輕便，而且是管壁、保護(hù)層和保溫層的集成，具有消聲的功能。因此，這種新技術(shù)產(chǎn)品對(duì)當(dāng)前廣泛的暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)非常有幫助，對(duì)節(jié)能環(huán)保的應(yīng)用更為有效。此外，值得注意的是，這類復(fù)合玻纖板風(fēng)管不應(yīng)在油性的介質(zhì)中使用，而且這些復(fù)合玻纖板風(fēng)管不適合用于戶外建筑施工，復(fù)合玻纖板風(fēng)管的應(yīng)用場(chǎng)所與無(wú)機(jī)玻璃纖維風(fēng)管的應(yīng)用場(chǎng)所基本一致，同時(shí)，這種復(fù)合玻纖板風(fēng)管還可以有效地改善工程進(jìn)度，提高施工和使用效率。此外，在一些較為具體的有限條件下，復(fù)合玻纖板風(fēng)管也可根據(jù)條件的特殊性被視為其他管道的襯套，并提供消聲隔熱，從而取代無(wú)機(jī)玻璃纖維空氣導(dǎo)管或鍍鋅鐵管。該產(chǎn)品技術(shù)的特點(diǎn)和用途可積極引入暖通空調(diào)系統(tǒng)的現(xiàn)代應(yīng)用中，實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保的設(shè)計(jì)目的。

3 公共建筑物

集中暖通系統(tǒng)基本符合傳統(tǒng)的系統(tǒng)形式，與滿足建筑節(jié)能要求不同的是，系統(tǒng)必須能夠調(diào)節(jié)分室（區(qū)）的溫度，并可為部分進(jìn)行熱量測(cè)量，而且供暖管道應(yīng)沿南北方向布置。常規(guī)供暖系統(tǒng)有以下7種形式：①垂直雙管系統(tǒng)，頂部供暖至底部供暖。通常用于4樓及4樓以下的建筑，這些建筑有標(biāo)準(zhǔn)的水平排水管，需要集中排氣。當(dāng)散熱器有一個(gè)獨(dú)立的恒溫閥，根據(jù)水力平衡計(jì)算，該閥滿足要求時(shí)，可應(yīng)用于4層以上的建筑物。②下立式雙管系統(tǒng)。通常用于4層及以下的樓宇，其水力狀況較回饋為佳，但須注意解決好系統(tǒng)的通風(fēng)問(wèn)題，一般應(yīng)在每個(gè)副手的水管上部或上部安裝自動(dòng)排氣閥，或在有條件時(shí)在上部安裝自動(dòng)排氣閥。該系統(tǒng)還可以應(yīng)用于4層以上的建筑，如果在每個(gè)散熱器組的水管上安裝了兩個(gè)恒溫器，以滿足水平衡的要求。③垂直單管系統(tǒng)，從上到下通過(guò)管道（或H裝置分配閥）。通常用于5層以上的建筑，且立管層數(shù)不得超過(guò)12層。④垂直單管回饋系統(tǒng)。通常用于12層以上或4層以上的建筑。每個(gè)由一個(gè)雙管系統(tǒng)組成的雙管系統(tǒng)不應(yīng)超過(guò)4級(jí)。⑤水平雙管系統(tǒng)。這種系統(tǒng)通常用于低供暖水平的建筑中?；厮艿揽稍O(shè)在該層表面下、該層地面上或該層頂板下，應(yīng)根據(jù)回水或上升系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，在同一建筑物內(nèi)最好采用相同的布置順序。在建筑物中，當(dāng)需要單獨(dú)調(diào)節(jié)散熱器的散熱量時(shí)，應(yīng)采用水平單管系統(tǒng)隨管過(guò)渡，否則可采用水平串聯(lián)系統(tǒng)。⑥低溫?zé)崴孛孑椛浼訜嵯到y(tǒng)。在公共建筑物如大堂、候車室、展覽廳等，宜采用輻射加熱或采用輻射加熱作為補(bǔ)充。與散熱器共用時(shí)，應(yīng)考慮其對(duì)水溫和壓力的不同要求，必要時(shí)單獨(dú)安裝。高層建筑與區(qū)域供暖系統(tǒng)呈垂直方向，適用于靜水高度超過(guò)50m或外部網(wǎng)絡(luò)壓力低于系統(tǒng)靜水壓力或散熱器容量以上的系統(tǒng)的暖通系統(tǒng)。小區(qū)域系統(tǒng)的高度取決于室外熱網(wǎng)的壓力和散熱器的負(fù)荷，在可能的情況下，應(yīng)利用外部網(wǎng)的壓力來(lái)降低高區(qū)域的負(fù)荷。當(dāng)冷卻劑是低溫?zé)崴畷r(shí)，應(yīng)使用板式換熱器進(jìn)行換熱。⑦高層建筑供暖系統(tǒng)。如果熱網(wǎng)的水壓不能滿足系統(tǒng)運(yùn)行要求，或者熱網(wǎng)的靜水壓力低于系統(tǒng)高度，熱水溫度較低，應(yīng)采用直接供暖技術(shù)，使建筑暖通系統(tǒng)直接與外網(wǎng)連接。典型應(yīng)用情況在多層建筑群中，有少量高層建筑為避免多層建筑壓力過(guò)大，以供暖網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)確定多層建筑的壓力，而高層建筑則可采用直接通信技術(shù)和多層暖通系統(tǒng)。雖然建設(shè)面積小，多在上層，但體積小或外網(wǎng)溫度過(guò)低，建立自主換熱站不經(jīng)濟(jì)，可單棟建筑、自主應(yīng)用或多棟建筑聯(lián)合應(yīng)用直接供暖技術(shù)。高直線加熱技術(shù)由專利高壓泵技術(shù)和壓力隔離技術(shù)組成，第一代產(chǎn)品的壓力隔離斷路器和電阻器，系統(tǒng)工作公開(kāi)；在第二代產(chǎn)品中，壓力隔板封堵，系統(tǒng)運(yùn)行封閉，安裝高度不受限制。

4 結(jié)語(yǔ)

從20世紀(jì)初開(kāi)始，空調(diào)已成為家庭的一個(gè)基本要素。但隨著空調(diào)系統(tǒng)的持續(xù)廣泛使用，規(guī)模更大的航天企業(yè)開(kāi)始意識(shí)到小型空調(diào)已經(jīng)不能滿足需求，并逐漸轉(zhuǎn)化為暖通空調(diào)，暖通空調(diào)是一種具有自主操作系統(tǒng)的電器，并且本文的重點(diǎn)是對(duì)節(jié)能系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的一系列關(guān)鍵措施進(jìn)行研究分析[1]。在我國(guó)，暖通空調(diào)設(shè)計(jì)技術(shù)與其他國(guó)家相比，有一定的發(fā)展距離，許多技術(shù)理念還比較落后環(huán)保。盡管近年來(lái)我國(guó)對(duì)暖通空調(diào)系統(tǒng)采取了新的政策和規(guī)定，但由于以往的技術(shù)理念和現(xiàn)狀，標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的實(shí)施仍存在一定的困難。但供熱空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能是當(dāng)前節(jié)能環(huán)保的主要內(nèi)容。

從本文可以看出，在暖通系統(tǒng)采暖工程管理過(guò)程中，節(jié)能設(shè)計(jì)的控制對(duì)象是節(jié)能過(guò)程中的系統(tǒng)采暖工程一系列要素，而這就需要暖通系統(tǒng)供暖項(xiàng)目經(jīng)理在節(jié)能設(shè)計(jì)過(guò)程中對(duì)所有資源進(jìn)行優(yōu)化，嚴(yán)格執(zhí)行暖通系統(tǒng)供暖項(xiàng)目的規(guī)定。從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能設(shè)計(jì)全程系統(tǒng)化、科學(xué)化管理和高效規(guī)劃，達(dá)到最優(yōu)的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。特別是由于暖通系統(tǒng)供熱工程專業(yè)強(qiáng)度高，對(duì)其節(jié)能要求高，以致在節(jié)能設(shè)計(jì)過(guò)程中出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，會(huì)產(chǎn)生不良影響，特別是至于暖通空調(diào)系統(tǒng)工程完成后的運(yùn)作成本及其正常運(yùn)作[2]。因此，為保證暖通空調(diào)系統(tǒng)項(xiàng)目的全面綜合管理，需要對(duì)暖通空調(diào)系統(tǒng)項(xiàng)目的各個(gè)環(huán)節(jié)和因素進(jìn)行詳細(xì)綜合的考慮，并制定規(guī)范化管理體系，為保證項(xiàng)目節(jié)能措施的正常管理，在不斷分析供熱空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能項(xiàng)目管理經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)的基礎(chǔ)上，確定最佳節(jié)能方案是必要的，并將繼續(xù)發(fā)展。