對民用建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)幾項重點節(jié)能設(shè)計措施的探討

　　1室內(nèi)設(shè)計計算溫度的取值問題

　　2冷熱負荷的計算

　　3采暖系統(tǒng)的設(shè)計

　　4空調(diào)冷凍水系統(tǒng)的設(shè)計

　　5采暖與空調(diào)水系統(tǒng)的補水及定壓設(shè)計

　　6空調(diào)冷卻水系統(tǒng)的設(shè)計

　　7空調(diào)風系統(tǒng)的設(shè)計

　　8通風系統(tǒng)的設(shè)計

　　9冷熱源設(shè)備的選型

　　10室溫調(diào)控

　　11冷熱量計量

　　12水力平衡裝置的設(shè)置

　　1室內(nèi)設(shè)計計算溫度的取值問題

　　在冬季供暖工況下，室內(nèi)計算溫度每降低1℃，能耗可減少5%~10%左右；

　　在夏季供冷工況下，室內(nèi)計算溫度每升高1℃，能耗可減少8%~10%左右。

　　為了節(jié)省能源，應(yīng)避免冬季采用過高的室內(nèi)計算溫度，夏季采用過低的室內(nèi)計算溫度。國家標準《公共建筑節(jié)能設(shè)計標準》GB50189-2005第3.0.1條及我省的工程建設(shè)標準《公共建筑節(jié)能設(shè)計標準》DBJ14-036-2006第4.1.3條和《居住建筑節(jié)能設(shè)計標準》DBJ14-037-2006第5.1.3條，都對典型民用建筑室內(nèi)采暖與空調(diào)室內(nèi)設(shè)計計算溫度的取值標準進行了規(guī)定，辦公室、居住等建筑的冬季采暖不宜高于20℃，公共建筑一般房間的夏季空調(diào)不宜低于25℃。

　　對于實施分戶熱計量對流采暖的住宅建筑，室內(nèi)計算溫度應(yīng)按相應(yīng)的設(shè)計標準提高2℃；

　　對于計算全面地面輻射供暖系統(tǒng)，室內(nèi)計算溫度的取值可按相應(yīng)的設(shè)計標準降低2℃，或?qū)⒂嬎愫臒崃砍艘?.9~0.95的修正系數(shù)（寒冷地區(qū)乘以0.9，嚴寒地區(qū)乘以0.95）。

　　2冷熱負荷的計算

　　國家標準《采暖通風與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范》GB50019-2003中的6.2.1條和《公共建筑節(jié)能設(shè)計標準》GB50189-2005中的第5.1.1條，已經(jīng)明確規(guī)定必須進行熱負荷和逐項逐時的冷負荷計算，并列為強制性條文。

　　目前,有些設(shè)計人員，在施工圖設(shè)計階段,往往不加區(qū)別地將設(shè)計手冊或技術(shù)措施中提供給方案設(shè)計和初步設(shè)計時估算冷熱負荷用的單位建筑面積冷、熱負荷指標,直接用來作為確定施工圖設(shè)計階段空調(diào)與采暖冷、熱負荷的依據(jù)。由于負荷估算偏大，導致了冷熱源設(shè)備裝機容量偏大、水泵配置偏大、末端設(shè)備偏大、管道直徑偏大的“四大”現(xiàn)象。其結(jié)果是工程的初投資增高，運行費用和能耗增大，給國家和投資方造成巨大損失。

　　3采暖系統(tǒng)的設(shè)計

　　采暖系統(tǒng)設(shè)計得合理，采暖系統(tǒng)才能具備節(jié)能運行的功能。無論是住宅還是公建，合理設(shè)計節(jié)能采暖系統(tǒng)的主要原則有：

　　一是采暖系統(tǒng)應(yīng)能保證對各個房間(樓梯間除外)的室內(nèi)溫度能進行獨立調(diào)控；

　　二是便于實現(xiàn)分戶或分室（區(qū)）熱量（費）分攤的功能；

　　三是管路系統(tǒng)簡單、管材消耗量少、節(jié)省初投資。因此，對所有民用建筑室內(nèi)熱水集中采暖系統(tǒng)的設(shè)計都要滿足上述三個原則的要求。

　　（1）新建住宅熱水集中采暖系統(tǒng)應(yīng)采用共用立管、分戶獨立循環(huán)的系統(tǒng)，常用的采暖系統(tǒng)形式如下：

　　1)下供下回（下分式）水平雙管系統(tǒng)。

　　2)上供上回（上分式）水平雙管系統(tǒng)。

　　3)下供下回（下分式）全帶跨越管或裝設(shè)分配閥（H閥）的水平單管系統(tǒng)。

　　4)放射雙管式（章魚式）系統(tǒng)。

　　5)低溫熱水地面輻射供暖系統(tǒng)。

　　（2）公共建筑的集中采暖系統(tǒng)管路宜按南、北向分環(huán)布置，常用的采暖系統(tǒng)形式如下：

　　1)上供下回垂直雙管系統(tǒng)。一般用于四層及四層以下的建筑。

　　2)下供下回垂直雙管系統(tǒng)。一般用于四層及四層以下的建筑。

　　3)上供下回全帶跨越管(或裝置H分配閥)的垂直單管系統(tǒng)。一般用于五層及五層以上建筑。立管所帶層數(shù)不宜大于十二層。

　　4)上供下回垂直單雙管系統(tǒng)。一般用于十二層以上的建筑，也可應(yīng)用于四層以上的建筑。組成單雙管系統(tǒng)的每一級雙管系統(tǒng)不應(yīng)超過四層。

　　5)水平雙管系統(tǒng)。該系統(tǒng)一般用于低層大空間采暖建筑（如汽車庫、大餐廳等）。各環(huán)路負荷應(yīng)盡可能均衡，各環(huán)路管徑應(yīng)不大于DN25。

　　6)水平單管系統(tǒng)。一般用于低層大空間采暖建筑，當需要單獨調(diào)節(jié)散熱器散熱量時，應(yīng)采用全帶跨越管(或裝置H分配閥)的水平單管系統(tǒng)，否則可采用水平串聯(lián)式系統(tǒng)。

　　7)低溫熱水地面輻射供暖系統(tǒng)。公共建筑中的高大空間如大堂、候車（機）廳、展廳等處，宜采用輻射供暖方式，或采用輻射供暖作為補充。當與散熱器系統(tǒng)合用時，應(yīng)注意其對水溫和水壓的不同要求，必要時應(yīng)分開設(shè)置。

　　8)高層建筑豎向分區(qū)供暖系統(tǒng)。適用于系統(tǒng)靜水高度超過50m、或外網(wǎng)供水壓力低于系統(tǒng)靜水壓力、或超過散熱器的承壓能力的采暖系統(tǒng)。低區(qū)系統(tǒng)的高度取決于室外熱網(wǎng)的壓力和散熱器的承壓能力，可能情況下應(yīng)盡可能利用外網(wǎng)壓力，降低高區(qū)負荷。當熱媒為低溫熱水時，宜采用板式換熱器進行換熱。

　　9)高層建筑直連供暖系統(tǒng)。當熱網(wǎng)供水壓力不能滿足系統(tǒng)運行要求、或者熱網(wǎng)靜水壓力低于系統(tǒng)靜水高度，并且熱網(wǎng)供水溫度較低時，宜采用直連供暖技術(shù)使建筑采暖系統(tǒng)與外網(wǎng)直接連接。高層直連供暖技術(shù)由加壓泵組和壓力隔斷的專利技術(shù)構(gòu)成，第一代的壓力隔斷產(chǎn)品為斷流器和阻旋器，系統(tǒng)為開式運行；第二代的壓力隔斷產(chǎn)品為阻斷器，系統(tǒng)閉式運行，安裝高度不受限制。

　　（3）在選配供熱系統(tǒng)的熱水循環(huán)泵時，應(yīng)計算循環(huán)水泵的耗電輸熱比（EHR），并應(yīng)標注在施工圖的設(shè)計說明中。EHR值應(yīng)符合下式要求：

　　EHR=N/Qη

　　EHR≤A（20.4+αΣL）/Δt

　　式中：N－水泵在設(shè)計工況點的軸功率，kW；

　　Q－建筑供熱負荷，kW；

　　η－電機和傳動部分的效率，按表1選取；

　　Δt－設(shè)計供回水溫度差，℃，按照設(shè)計要求選取；

　　A－與熱負荷有關(guān)的計算系數(shù)，按表1選取；

　　ΣL－室外主干線（包括供回水管）總長度，m；

　　a－與ΣL有關(guān)的計算系數(shù)；

　　4空調(diào)冷凍水系統(tǒng)的設(shè)計

　　國家標準《采暖通風與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范》GB50019-2003的第6.4.11條規(guī)定：“設(shè)置2臺或2臺以上冷水機組和循環(huán)水泵的空氣調(diào)節(jié)水系統(tǒng)，應(yīng)能適應(yīng)負荷變化改變系統(tǒng)流量，并宜按照本規(guī)范第8.5.6條的要求，設(shè)置相應(yīng)的自控設(shè)施”。目前，常用的空調(diào)冷凍水系統(tǒng)有以下幾種形式：

　　（1）一次泵定流量系統(tǒng)。系統(tǒng)較小或各環(huán)路負荷特性或壓力損失相差不大時，宜采用負荷側(cè)變流量、冷源側(cè)定流量的一次泵定流量系統(tǒng)，如圖1所示。采用一次泵定流量泵系統(tǒng)時，應(yīng)按下列要求設(shè)計：

　　1)風機盤管的回水管上應(yīng)設(shè)置浮點式電熱閥，也可采用傳統(tǒng)等電動兩通閥（對房間溫度控制要求不高時）或電動兩通調(diào)節(jié)閥（對房間溫度控制要求較高時）。前者與比后兩者相比，具有控制精度高、運行穩(wěn)定性強、無噪聲、體積小等優(yōu)點；新風機組、組合式空調(diào)器的回水管上，應(yīng)設(shè)置動態(tài)平衡電動調(diào)節(jié)閥或電動兩通調(diào)節(jié)閥。前者只受房間溫度設(shè)定控制，不受外網(wǎng)壓力波動的影響，比后者具有更好的調(diào)節(jié)特性和更長的使用壽命。

　　2)應(yīng)在總供回水管之間設(shè)旁通管及由壓差控制的旁通電動調(diào)節(jié)閥，旁通管管徑應(yīng)按1臺冷水機組的冷凍水流量確定。

　　3)冷水機組和冷凍水循環(huán)泵之間宜采用一一對應(yīng)的連接方式。當采用方式連接困難時，可采用共用集管連接，但此時應(yīng)在每臺冷水機組的入口或出口水管道上設(shè)置電動隔斷閥，并應(yīng)與對應(yīng)的冷水機組和水泵連鎖開關(guān)。

　　4)應(yīng)密切與電器專業(yè)配合，做好自動控制設(shè)計，使系統(tǒng)能夠根據(jù)空調(diào)負荷的變化，自動控制冷水機組及循環(huán)水泵的運行臺數(shù)。

　　1)末端裝置的回水管上應(yīng)設(shè)置“慢開/慢關(guān)”型的浮點式電熱閥或電動兩通調(diào)節(jié)閥，且多臺末端設(shè)備的啟停時間宜錯開。

　　2)應(yīng)選擇蒸發(fā)器流量許可變化范圍大，最小流量盡可能低的冷水機組，如離心機30%~130%，螺桿機45%~120%，最小流量宜小于50%。

　　3)應(yīng)選擇蒸發(fā)器許可流量變化率大的冷水機組，每分鐘許可變化率宜大于30%。

　　4)冷水機組和水泵臺數(shù)可不對應(yīng)設(shè)置，其啟停分別獨立控制，水泵轉(zhuǎn)速一般由最不利環(huán)路的末端壓差變化來控制。

　　5)冷水機組和水泵應(yīng)采用共用集管的連接方式，并應(yīng)在每臺冷水機組的入口或出口水管道上設(shè)置與對應(yīng)的冷水機組連鎖開關(guān)電動隔斷閥。

　　6)應(yīng)在總供回水管之間設(shè)旁通管及由流量或壓差控制的旁通電動調(diào)節(jié)閥，旁通管管徑應(yīng)按單臺冷水機組的最小允許冷凍水流量確定。

　　7)1臺冷水機組仍可采用一次泵變流量系統(tǒng)。

　　（3）二次泵變流量系統(tǒng)。系統(tǒng)較大、阻力較高，且各環(huán)路負荷特性或阻力特性相差懸殊（差額大于50kPa，相當于輸送距離100m或送回管道長度在200m左右）時，應(yīng)采用在冷源側(cè)和負荷側(cè)分別設(shè)置一級泵和二級泵的二次泵變流量系統(tǒng)，且一級泵為定流量運行，二級泵宜采用變頻調(diào)速泵，如圖3所示。采用二次泵變流量系統(tǒng)時，應(yīng)按下列要求設(shè)計：

　　1)末端裝置的回水管上應(yīng)設(shè)置水量控制閥，具體設(shè)置方法應(yīng)符合4(1)中第1)條的要求。

　　2)冷熱源側(cè)和負荷側(cè)的供回水共用集管（或分集水器）之間應(yīng)設(shè)旁通管，旁通管管徑應(yīng)按1臺冷水機組的冷凍水流量確定，旁通管上不應(yīng)設(shè)置因何閥門。

　　3)一級泵與冷水機組之間的連接方式及運行臺數(shù)的控制，應(yīng)符合4(1)中第3)、4)條的要求。

　　4)應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)的供回水壓差控制二級泵的轉(zhuǎn)速和運行臺數(shù)，控制調(diào)節(jié)循環(huán)水量適應(yīng)空調(diào)負荷的變化。系統(tǒng)壓差測點宜設(shè)在最不利環(huán)路干管靠近末端處。

　　（4）兩管制及四管制系統(tǒng)。根據(jù)建筑物的具體情況，在滿足舒適性要求的前提下，合理地設(shè)計負荷側(cè)空調(diào)水系統(tǒng)的制式，既可減少空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備和管道的初投資，又能降低空調(diào)水系統(tǒng)的運行能耗。負荷側(cè)空調(diào)水系統(tǒng)的制式，應(yīng)按下列要求設(shè)計：

　　1)不存在同時供冷和供熱，只要求按季節(jié)進行供冷和供熱轉(zhuǎn)換的空調(diào)系統(tǒng)，應(yīng)采用兩管制水系統(tǒng)。

　　2)當建筑物內(nèi)有些空調(diào)區(qū)需全年供冷水，有些空調(diào)區(qū)則冷、熱水定期交替供應(yīng)時，宜采用分區(qū)兩管制水系統(tǒng)。

　　3)對于全年運行中冷、熱工況頻繁交替轉(zhuǎn)換或需要同時使用的空調(diào)系統(tǒng)，宜采用四管制水系統(tǒng)。

　　（5）“一泵到頂”系統(tǒng)。空調(diào)冷凍水系統(tǒng)的靜水壓力不大于1.0MPa時，豎向不宜分區(qū)，宜采取水泵吸入式的“一泵到頂”系統(tǒng)，以減少由于分區(qū)而增大土建與設(shè)備的一次投資和電耗，并方便設(shè)備與系統(tǒng)的運行管理。

　　（6）空調(diào)冷(熱)水系統(tǒng)的輸送能效比（ER）應(yīng)按下式計算，且不應(yīng)大于表2中的規(guī)定值。

　　 注：兩管制熱水管道系統(tǒng)中的輸送能效比值，不適用于采用直燃式冷熱水機組作為熱源的空調(diào)熱水系統(tǒng)。

　　5采暖與空調(diào)水系統(tǒng)的補水及定壓設(shè)計

　　（1）采暖和空調(diào)冷（熱）水系統(tǒng)小時泄漏量是確定系統(tǒng)補水量、補水管管徑、補水泵流量、水處理設(shè)備和補水箱容量的依據(jù)，應(yīng)根據(jù)空調(diào)系統(tǒng)的規(guī)模和不同系統(tǒng)形式按系統(tǒng)水容量進行計算，而不應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)循環(huán)水量進行計算，二者相差很大。如依后者為計算依據(jù)，必然會造成補水量計算偏大，進而帶來了補水管、補水泵、軟水設(shè)備、補水箱的選型偏大，結(jié)果造成設(shè)備的一次投資高且運行不節(jié)能。

　　（2）空調(diào)冷（熱）水系統(tǒng)的水容量可參照表3估算，室外管線較長時取較大值。

　　（3）采暖與空調(diào)冷凍（熱）水系統(tǒng)的小時泄漏量，宜按系統(tǒng)水容量的1%計算；系統(tǒng)小時補水量取系統(tǒng)水容量的2%，即系統(tǒng)小時泄漏量的2倍；補水泵流量宜取系統(tǒng)小時補水量的2.5~5倍，即系統(tǒng)水容量的5％~10%。

　　（4）閉式采暖與空調(diào)冷凍（熱）水系統(tǒng)的補水定壓點宜設(shè)在循環(huán)水泵的吸入口處。采暖系統(tǒng)定壓點的最低壓力應(yīng)使系統(tǒng)最高點的壓力大于大氣壓力10KPa，空調(diào)冷凍（熱）定壓點的最低壓力應(yīng)使系統(tǒng)最高點的壓力大于大氣壓力5KPa。補水泵的揚程應(yīng)保證補水壓力比系統(tǒng)補水定壓點的壓力高30~50KPa。空調(diào)水系統(tǒng)宜采用高位膨脹水箱定壓，該方式具有安全、可靠、消耗電力相對較少、初投資低等優(yōu)點。

　　6空調(diào)冷卻水系統(tǒng)的設(shè)計

　　（1）冷卻塔應(yīng)布置在環(huán)境清潔、氣流通暢、通風良好、遠離高溫的地方，以確保其冷卻效率。

　　（2）多臺冷卻塔并聯(lián)使用時，冷卻塔之間應(yīng)設(shè)連通管或共用連通水槽，以避免各臺冷卻塔補水和溢水不均勻，造成浪費。連通管的管徑宜比總回水管的管徑放大一號，且與各塔出水管的連接應(yīng)為管頂平接。冷卻塔的自來水總進水管上應(yīng)設(shè)置水表。

　　（3）冷卻塔的總供、回水管之間，宜設(shè)旁通管并裝電動兩通調(diào)節(jié)閥或采三通調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)控制，保證冷卻水混合溫度滿足冷水機組對冷卻水低溫保護要求；并宜采用出水溫度控制風機啟停或變頻調(diào)速控制，達到節(jié)電目的。

　　7空調(diào)風系統(tǒng)的設(shè)計

　　（1）空調(diào)系統(tǒng)新風量的大小不僅與能耗、初投資和運行費用密切相關(guān)，而且關(guān)系到人體的健康，因此《公共建筑節(jié)能設(shè)計標準》GB50189-2005對其取值進行了規(guī)定，設(shè)計人員進行工程設(shè)計時，不應(yīng)隨意增加或減少。另外，在人員密度相對較大且變化較大的房間，宜采用新風需求控制，即根據(jù)室內(nèi)CO2濃度檢測值增加或減少新風量，使CO2濃度始終維持在衛(wèi)生標準規(guī)定的限值內(nèi)。

　　（2）“風機盤管機組加新風”空調(diào)系統(tǒng)的新風口，應(yīng)單獨設(shè)置，或布置在風機盤管機組出風口的旁邊，不應(yīng)將新風接至風機盤管機組的回風吸入口處，以免減少新風量或削弱風機盤管處理室內(nèi)回風的能力。

　　（3）房間面積或空間較大、人員較多或有必要集中進行溫、濕度控制和管理的空調(diào)場所（如商場、影劇院、營業(yè)式餐廳、展覽廳、候機/車樓、多功能廳、體育館、大型會議室等），其空調(diào)風系統(tǒng)宜采用全空氣空調(diào)系統(tǒng)，不宜采用風機盤管系統(tǒng)。全空氣空調(diào)系統(tǒng)具有易于改變新、回風比例，必要時可實現(xiàn)全新風運行，從而獲得較大的節(jié)能效益和環(huán)境效益，且易于集中處理噪聲、過濾凈化和控制空調(diào)區(qū)的溫、濕度，設(shè)備集中，方便維修和管理等優(yōu)點。

　　（4）建筑空間高度大于或等于10m、且體積大于10000m3時，宜采用分層空調(diào)系統(tǒng)。分層空調(diào)是一種僅對室內(nèi)下部空間進行空調(diào)、而對上部空間不進行空調(diào)的特殊空調(diào)方式，與全室性空調(diào)方式相比，分層空調(diào)夏季可節(jié)省冷量30%左右，因此，能節(jié)省運行能耗和初投資。但在冬季供暖工況下運行時并不節(jié)能，此點特別提請設(shè)計人員注意。

　　對于民用建筑中的中庭等高大空間，通常來說，人員通常都在底層活動，因此舒適性范圍大約為地面以上2~3m。采用分層空調(diào),其目的是將這部分范圍的空氣參數(shù)控制在使用要求之內(nèi)，3m以上的空間則處于“不保證”的范疇。這里提到的分層空調(diào)只是一個概念和原則，實際工程中有多種做法，比較典型的是送風氣流只負擔人員活動區(qū)，同時在高空設(shè)置機械換氣(排出相對“過熱”的空氣)等方式，因此這時需要對房間的氣流組織進行適當?shù)挠嬎恪?/span>

　　在冬季采用分層送風時,由于“熱空氣上浮”的原理，上部空間的溫度也會比較高，如果沒有措施,甚至會高于人員活動區(qū),這時并不節(jié)能,這是設(shè)計過程中應(yīng)該注意的問題。要改善這個問題,通常可以有兩種解決方式，一是設(shè)置室內(nèi)機械循環(huán)系統(tǒng)，將房間上部“過熱”的空氣通過風道送至房間下部；二是在底層設(shè)置地板輻射或地板送風供暖系統(tǒng)。

　　（5）同一個空調(diào)風系統(tǒng)中，各空調(diào)區(qū)的冷、熱負荷差異和變化大、低負荷運行時間較長，且需要分別控制各空調(diào)區(qū)溫度，以及建筑內(nèi)區(qū)全年需要送冷風的場所，宜采用變風量（VAV）空調(diào)系統(tǒng)。由于VAV系統(tǒng)通過調(diào)節(jié)送入房間的風量來適應(yīng)負荷的變化，同時在確定系統(tǒng)總風量時還可以考慮一定的同時使用系數(shù)，所以能夠節(jié)約風機運行能耗和減少風機裝機容量。有關(guān)文獻介紹，VAV系統(tǒng)與定風量(CAV)系統(tǒng)相比大約可節(jié)能30%~70%，對不同的建筑物同時使用系數(shù)可取0.8左右。

　　（6）對于建筑頂層、或者吊頂上部有較大發(fā)熱量、或者吊頂空間較高時，不宜直接從吊頂內(nèi)回風。

　　（7）空調(diào)風系統(tǒng)的作用半徑不宜過大，風機的單位風量耗功率（Ws）應(yīng)按下式計算，并不應(yīng)大于表4中的規(guī)定。為了確保單位風量耗功率設(shè)計值得確定，設(shè)計人員在圖紙設(shè)備表中注明空調(diào)機組的風機全壓與要求的最低總效率是非常必要的。

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