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暖通空调设计方案中应注意的问题


近年来,随着科学技术的迅速发展以及对节能和环保要求的不断提高,暖通空调领域中新的设计方案大量涌现,针对同一个设计项目,往往可以有几种、十几种甚至几十种不同的设计方案可以选择,设计人员不得不进行大量的方案比较和优选的工作,设计方案技术经济性比较正在成为影响暖通空调设计质量和效率的一项重要工作。暖通空调设计方案的评价因素很多,一些因素很难定量表述,许多因素又不具可比性,每种设计方案往往都有各自的优缺点,面对众多的设计方案,由于考虑问题的角度不同,各方的看法往往各不相同,甚至大相径庭。目前在设计方案比较中存在的一些混乱状况使设计人员无所适从。如何对暖通空调设计方案进行科学的比较和优选,是暖通空调设计人员在实际设计工作中经常遇到的一个重要技术难题。笔者根据从事设计、审图和方案评审工作的一些体会,对暖通空调设计方案比较中应注意的一些问题进行粗浅的分析。
1、可行性问题
能够满足使用要求,这是方案可行性应考虑的主要问题。设计方案应符合国家和当地政府有关法规和规范的要求,包括有关环境保护的要求;设计方案应能满足有关方面的要求(如供电、供气、供水、供热等),并应特别顾及这些条件的长期、变化情况。例如采用水源热泵设计方案时应考虑当地地质情况、地下水资源的现状和变化趋势、冬季热负荷和夏季冷负荷不平衡所产生的热(冷)蓄积效应等问题。对于温湿度等参数要求较高或比较特殊的工艺性暖通空调设计项目,应对设计方案进行全年工况分析,以确保其在全年各种室外气象条件下的适应性。对于一些无法采用标准设备的特殊情况,对非标准设备应提出详细的参数要求,并且所提出的参数要求应合理可行。能否有足够的机房面积也是评判设计方案可行性必须考虑的问题,尤其是对于一些改造工程和建筑面积比较紧张的情况。对于一些要求全年保证室内空气参数的重要工程以及空调系统故障停机将产生严重损失的场所,如航天发射场,应考虑系统中设备的工作可行性和备份问题,进行系统工作可行性分析。在这种情况下,室外气象参数和安全系数的确定也应特殊考虑。
2、经济性比较问题
经济性比较是目前暖通空调方案比较中考虑最多的一个问题。在经济性比较时首先应注意比较基准必须一致。应采用相同的设计要求、使用情况、设备档次、能源价格、舒适状况、美观情况等基准条件进行比较,这样才能保证方案比较结果的科学性和合理性。如果对采用名牌设备和采用低档设备的方案进行经济性比较,显然是不合理的;如果不考虑舒适性的区别,对有新风供应和没有新风供应的方案进行经济性比较,显然不可能做出正确的选择;如果不考虑美观性和舒适性进行经济性比较,对集中式空调方案显然是不公平的.
一次投资是投资方最为关注的一个参数,在计算投资时应全面准确、不能漏项。暖通空调设计方案的一次投资不仅包括各种设备、管道、材料的投资,而且应包括各种相关收费(如热力入网费、用电设备增容费、天然气的气源费等),相应的安装、调试费用,相关的工程管理等各种收费,相关水处理和配电与控制投资,机房土建投资与相应室外管线的费用,而这些在实际设计工作中容易被遗漏。由于同一种设备的生产厂家较多,价格各异,因此在不同方案经济性计算比较时各种设备的价格应采用平均价格。
以上都是直接费用,在一些情况下间接效益也应综合考虑。如宾馆、饭店、写字楼的空调机房节省的面积,作为商业用房可产生的效益。如果采用贷款进行建设,全面的经济性比较还应考虑贷款利率和还贷期限等动态因素。
运行能耗和运行费用是暖通空调设计方案技术经济性比较必须考虑的重要参数。运行能耗除了应计算暖通空调主机(锅炉和制冷机等)的能耗外,还应计算其他辅助设备(如风机和水泵等)的能耗。不能简单按照设备铭牌功率和运行时间的乘积来计算能耗而应考虑在全年季节变化的情况下,建筑物实际负荷的变化,同时应考虑设备非标准状态下的效率。办公楼、教学楼、写字楼和游泳馆等建筑物的暖通空调设备通常间歇运行,其运行时间应为扣除停机时间后的实际运行时间。在计算过程中应注意不同地区、不同时期、不同时段各种能源的价格可能不同。由于影响因素和不确定因素较多,如何准确地计算建筑物暖通空调设备全年的实际能耗和运行费用,目前仍然是一个没有完全解决的技术难题。运行费用除了能耗费用如电费、燃油费、燃煤费、燃气费外,还应包括消耗的水费、人工费等。
在经济性比较时,切忌图省事可直接采用有关厂家给出的比较数据和结果。笔者曾发现,对电供暖的运行费用,3个不同设备(电锅炉、水源热泵和户式燃气供暖炉)厂家提供的计算结果大相径庭。通过对其计算过程的详细核对,发现不同设备生产厂家由于考虑问题的角度不同,计算中存在一些有利于自己产品、不利于他人产品的失误或假设。对此设计人员应给予足够重视,对厂家提供的数据应认真分析和核对。
在设计方案经济性比较时应综合考虑投资、运行费用以及设备的使用寿命,以相同的使用周期为基准,进行综合经济性的计算比较,而不能简单地根据设备报价进行比较。对于同时有供暖和空调要求的项目,应考虑冬季和夏季设备综合利用问题,进行冬夏季综合经济性比较。对于可以兼供生活热水的工程,应综合考虑生活热水供应的投资和能耗。
3、调节性和可操作性问题
暖通空调系统的容量通常是按接近全年最不利的气象条件确定的,因此系统应有较好的调节性能,以适应全年负荷的变化。调节性能好的系统方案,如采用VAV空调系统和VRV变频空调系统的方案,其一次投资通常较高,但运行能耗较小,在经济性计算和比较时应综合考虑这些因素。对于部分时间使用的办公建筑、写字楼和教学楼,设计方案应能适应其夜间不工作时的调节要求。
设计方案的管理操作方便性是用户十分关心的问题。空调系统自动化水平的提高,可以减少管理人员的数量和劳动强度,从而使人工费减少,但使一次投资增加,对操作人员素质的要求提高。空调系统是否采用自动控制,应根据实际情况和要求,经技术经济性比较来确定。对于大型空调系统和需要经常调节控制的设备较多的工程,宜采用自动控制,以减少操作管理的工作量。但自动控制系统应尽可能简化,以提高系统的经济性和可行性。对于只有季节转换时才操作的阀门不宜采用自动控制。对于一些各部分不同时使用的建筑物或各部分出租给不同使用单位的商业建筑,系统设置应考虑分别管理控制和运行费用分别统计交纳的要求.
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