暖通空調（diào）設計選用設備和係統形式的若幹誤區

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     伴隨著暖通空調技術的發展和進步，引（yǐn）進的或（huò）國產的暖通空調設備新產品不斷湧現，市（shì）場競爭激烈，給暖通空調專業設計提供了（le）十分有利的物質條件，設計人員可根（gēn）據工程的功能要求，進行多方案的選（xuǎn）擇。但是，由於局部設計市（shì）場的混（hún）亂或受商業因素的幹擾，在設備產品選用不當的基礎（chǔ）上（shàng），造成設（shè）計不當的係（xì）統時常出現，這不僅不能（néng）滿（mǎn）足使用要求，也會造成投資和能源的極大（dà）浪費。而且，某些適合（hé）在特定（dìng）條件下應用得很好的設備產（chǎn）品，由（yóu）於在不適當條件（jiàn）下應用，反而造成了違背（bèi）生產廠家初衷的負麵影響。 1 關於無壓（常壓）熱水鍋爐     所謂無壓熱水鍋爐，即不能（néng）承壓的開式熱水器。早期主要是南方的一些不具備壓力容器生產資質的廠家，配置（zhì）國外生產的燃 油或（huò）燃氣的自動燃燒機，為加熱集中生活熱水的需要而生產的，因為集中生活熱水係統一般要設置熱交換設備，鍋爐僅需提供一定溫度的一（yī）次熱煤而無需（xū）承壓。當能源構成發生變化、燃油或燃氣日（rì）漸得（dé）到發（fā）展以來，開始進入北方市場，繼而（ér）由於北方地區供暖熱 源較（jiào）集中生活熱（rè）水熱源需要量更大，便開展了將無壓熱水鍋爐（lú）推向（xiàng）供（gòng）暖熱源（yuán）頗（pō）具規模的營銷活動，對（duì）供暖係統不甚了解的生產廠家提（tí）出的以開式熱（rè）水器（qì）為中心（xīn）的集中供暖係統（tǒng）圖式，實際上是（shì）不夠合理的。 筆者最近應某鍋爐廠的要求（qiú），解決北方某地一個規模不大的住（zhù）宅供暖係統發生的問題，深（shēn）刻體會到濫用無壓鍋爐（lú）造成的後果。 這個住宅樓僅為3層，熱水供暖係統的熱源（yuán）采用了燃油的無壓熱水鍋爐，容量（liàng）是足夠的，但（dàn）由於鍋爐不能承壓做（zuò）成了開（kāi）式的重力（lì）流（liú）係 統（tǒng），造成了嚴重失調根本（běn）無法正常供暖。如（rú）果采用常規承（chéng）壓熱水器鍋爐配（pèi）以適當（dāng）的循環水泵，這是最簡單也是最（zuì）有效的係統。 由於（yú）各種（zhǒng）因素，在集中（zhōng）供暖係統中采用燃（rán）油或燃（rán）氣的無壓熱水鍋爐，有日漸（jiàn）增多的趨勢。如果由合格的專業設計單位（wèi）進行（háng）設計，係統的配（pèi）置一般不會像上述工程那樣“出格”。例如：可以采用熱交（jiāo）換設備進行間接交換（huàn），使鍋爐（lú）不承壓而（ér）係統承（chéng）壓；也可以采用供水用加壓（yā）水泵升壓（yā）、回水用減壓閥減壓，仍可使鍋爐不承壓而係統承壓。但上述（shù）對策或者會使係統（tǒng）人為地複雜（zá）化，或者會使 供暖熱媒溫度降低而需（xū）增加散熱器數量，或者使本來用以克服係統循環阻力的揚程度較低的（de）循環泵變為揚程度較高的加壓泵而增加運行能耗。因此，北京市建（jiàn）築設計研究院編寫的《建築設備專業設計技術措施》明確（què）規定：不宜采用需設置水泵揚程度供暖（nuǎn）的“無壓熱水鍋爐”。 無壓（常壓（yā））熱水鍋爐隻有在工程條件不允許采用常規熱水鍋爐的條件下，才有其有集中供暖係統中（zhōng）應（yīng）用的價值，例如《建 築（zhù）設計防火規範（fàn）》和《高層民用（yòng）建築設計防火規範》，對於總（zǒng）蒸發量超過6t/h或單台蒸發量超過2t/h的燃油、燃氣鍋爐，為（wéi）不允許 貼鄰民用建築布置，不（bú）允許在高層建（jiàn）築（zhù）或裙房內布置（zhì）。工作壓力（lì）小於0.1Mpa的“無壓（yā）熱水鍋爐”即開式熱水器不屬於鍋（guō）爐，因而可不（bú）受上述規定的製（zhì）約。其實，從消（xiāo）防安全角（jiǎo）度看，不承壓的（de）燃油或燃氣開式熱水（shuǐ）器，同承（chéng）壓的燃（rán）油或燃氣（qì）熱水鍋爐應是一樣的，但 當條件受（shòu）限時，采用地壓（yā）熱水鍋爐可因不受上述規（guī）定製約而成為“合法”。 按說，鍋爐的安全問題應由《熱水鍋爐安全技術監察規程》而非由《設計防火規（guī）範》製約。盡管《熱水鍋爐安全技術監察規 程》允許：出水溫度≤950的燃油、燃氣熱水鍋爐房可與住宅相連、第一層或（huò）頂層中，還（hái）允許單台熱功率≤7MW、出水（shuǐ）溫 度（dù）≤950C的燃油和燃氣熱水鍋爐房，設（shè）在高層建築的地（dì）下室、半地下室、第一層或頂層內。但在具體（tǐ）工程設計（jì）套用有關《規範（fàn）》或《規程》有矛盾時，原則上應按要（yào）求規範的條文執行。為要執行較（jiào）嚴格的消防規範，在受條件限製時，總蒸發量超過6t/h 或單台蒸發量超過（guò）2t/h的鍋爐，不得不采用無壓熱水鍋（guō）爐。 但是，當並無工程條件限製時，例如在單獨建造的鍋爐的房內，采用“無壓熱水鍋爐”的根（gēn）據和必要性就（jiù）不（bú）存在了。 2 關於水源熱（rè）泵（WLHP）係（xì）統 筆者曾於近期（qī）協助北京地區某建設單位，對其將完工的空調工程使用（yòng）功能進行評估，發（fā）現了一係列問題，引起了對水源（yuán）熱泵（bèng） 係統的適（shì）應範圍和如何通盤（pán）解決好設（shè）計中好方麵問（wèn）題的思考。 該工程是由商業和寫字樓組合（hé）而成的綜合（hé）樓，總建築麵積8000m2，有少量的建築熱工（gōng）內區房間，全部采用水源（yuán）熱泵係（xì）統，由房間的水源熱泵（bèng）空調機和各層的（de）水源熱泵新風空（kōng）調機組成。冬夏兼用，由冷卻塔和城市（shì）熱網熱源通過各自的板式換熱 器對集中循環水冷卻或加熱（rè），包括衛（wèi）生間、樓梯（tī）間（jiān）等在內未設置散熱器供暖係統。 水源（yuán）熱泵係統在應用適當（dāng）時，是一種很有特點的係統（tǒng），具有下列優點：    （1）具有熱回收功能，節能效果主要在冬季和（hé）過渡季顯著，可以將“內區”的餘熱（rè），通過循環水係（xì）統向“外區”轉移，供 給“外區”供暖，特別適用於冬季（jì）有大量（liàng）穩定熱（rè）回收（shōu）的建築。    （2）係統簡單（dān），隻有一套集中循環水係（xì）統，以及循環水的冷卻和加熱（rè）設備，可節省機房占用的麵積和（hé）空間。 暖（nuǎn）通在線    （3）循環水係統的管道無需保溫和保（bǎo）冷。    （4）運行靈活，能源消耗（hào）便於分（fèn）別（bié）計量（liàng）。 但（dàn）是，在該工（gōng）程的具體條件下應用，就（jiù）顯出它的一些（xiē）缺陷和局限性： ①在冬季供暖期間使用時，因不存在明顯的“內（nèi）區”，總能耗（hào）要大於一般散熱器或空（kōng）調供暖係統，除需提供數量略少的外（wài）部 熱源外，水源熱泵機且（qiě）的（de）壓縮機和循環水係統仍需進行，用電量（liàng）在全負荷時約為240kW，如按平均（jun1）負荷計約為100kW，而北京地（dì）區的 供暖期長達5個月。 ②該工程使用性質為商場和辦公（gōng）等，屬於每天間斷使用的建築，但總要有少量值班房（fáng）間需晝夜使用，無論（lùn）是夏季或冬季，集中的循環水係統需不間斷運行。 ③需設（shè）置散（sàn）熱器值班供暖係統,以保證各種水管道在冬季夜間或（huò）假日不被凍壞。如果設置了散熱器值班供暖係統，就提出（chū）了可否擴大散（sàn）熱器供暖係統的問題，即在冬季空（kōng）調係統（tǒng）不（bú）運行？經計算是可（kě）行的。 暖通空調zaixian ④水源熱泵機組進（jìn）風溫度，一般（bān）不應低（dī）於130，極限最低溫度為50，冬季（jì）用作新風機組時，需解決 水源熱泵新風機組進風的預熱處（chù）理，並設置水預熱排管的可靠防凍設施。水源熱泵新風機組（zǔ）最（zuì）好能增設（shè）加濕裝置（zhì），以保證冬季空調的舒適標準。 ⑤由於壓縮（suō）機在（zài）機內，相對於集中冷源的空調機組（zǔ），噪聲偏大。 ⑥造價偏高，僅水源（yuán）熱泵機組價格，不計附加的廠家調試費用，已約折合人民幣625元/平方米（mǐ）。 根據以上情況，該（gāi）工程又不得不對原有（yǒu）的水源熱泵空調係（xì）統，進行了完（wán）善和（hé）改善，增設（shè）了散熱（rè）器供暖係統和新風機組進風的 預熱裝置，投資又增加了約60元/m2。最終達（dá）到的空調（diào）綜合效果，同如此昂貴的造價難以相稱，不得不使（shǐ）建設單位產生（shēng）了對采用該種係統合理性的懷疑。 3 關於散熱（rè）器（qì）恒溫閥 近年以來，作為供暖係統節能的（de）一種重（chóng）要手段，散熱（rè）器恒溫（wēn）閥受到廣為關（guān）注並被大力進行推（tuī）廣。國內研製並應用始於70年代， 北京建築五金水暖器材工業公司科（kē）研室就（jiù）曾推出過第一代7902型（xíng）“采暖恒溫閥”。至80年代，開始（shǐ）引進國外（wài）應用甚（shèn）廣的如德國、丹麥等產品。按照國外（wài）產品樣機，蘇州（zhōu）市電器元件廠和北京市門頭溝節能設（shè）備廠也分別研製（zhì）開發出同類產品。國（guó）外和（hé）國內產品，都曾 在北京地區的一些工程中應用過。 在適當的條件下應用，散熱器恒溫閥確是一種能改善房間熱舒適度和節約能源的（de）構件。但其合理應用（yòng）應考慮以下因素： 3.1高阻力（lì）特（tè）性的恒溫閥僅（jǐn）適合於雙管式係統恒溫閥的作用原理（lǐ），是（shì）通過溫（wēn）控器（qì）波紋（wén）管內熱敏介質的（de）受熱膨脹，驅使閥杆位移使閥錐趨向關閉位置，最大位移量約為7mm，決定了它（tā）的高阻力特性。早期開發的7902型（xíng）“采暖（nuǎn）恒溫閥”，局（jú）部阻（zǔ）力係數值為（wéi）18， 略大（dà）於普通截止閥；蘇州WKQ1028型恒溫閃（shǎn）的局部阻力係數值，DN15為56，DN20為102；DANFOSS公司恒溫閃的局部阻力係數值，DNG15 型約為48.6，DN20約（yuē）為97.7，DN25約（yuē）為142.2。 雙（shuāng）管式係統每一組散熱器都是相互並聯的環路（lù），如能在每組散熱器均設置阻力相對較高（gāo）的恒溫閥，可（kě）增大散（sàn）熱器組的阻力， 抵消並聯環路之間的水力失調因素，有助（zhù）於各組散熱（rè）器之間的水力平衡。但是恒溫閥在單管式係統中（zhōng）勉強（qiáng）應用則是不適當的，原因是（shì）：    （1）《采暖（nuǎn）通（tōng）風與空氣（qì）調節設計規範》規定，單管係統應采用低阻力閥門。    （2）單（dān）管式係統設置恒溫閥和跨越管後，由於分流作用散熱器的散熱量會（huì）有所減少，要增加散熱器數量，與此種閥門（mén）昂貴的價格結合，經濟上是不合算的。    （3）恒（héng）溫閥與跨越管段（duàn）的阻力匹配及合理的分流比，雖從理論上可以有所（suǒ）假（jiǎ）設，但設計計算過程較為（wéi）複雜，還由於（yú）難以避免的運行因（yīn）素，例如泥渣等造成的堵塞，在實際工程中（zhōng）常會發生。 暖通空調zaixian 3.2 要有較好的供熱條件     目前國內普通住宅的集中供暖，大體上（shàng）為（wéi）以（yǐ）下（xià）3種狀況：總體供（gòng）熱不足，難以達到供暖設計溫度的較低標準，居住者要求提高室溫，而不是因過熱而進行調節；供暖狀況（kuàng）較好，雖然存（cún）在一定程度的（de）垂直失調，由於居住者並不滿足（zú）180的室溫（wēn）標（biāo）準，室溫稍高的房間也不會主（zhǔ）動進行調節；總體供熱充足但係統設計和配置不（bú）當使部分（fèn）房間室溫過高，就集中供暖的全局而言，此 種狀況並不多見。散熱器恒溫閥是通過閥（fá）門的開度調節進入散熱器的流量而（ér）改變散熱（rè）量，它（tā）隻能調節（jiē）房間的過熱量，而室溫較低（dī）房間隻能依賴於（yú）過熱（rè）房間調節之後的間接被動效應。恒溫閥除（chú）對總體供熱過量的建築能有調節作用外，對多數總體供（gòng）熱不足的（de）建築，並不必要（yào）。 3.3 要有較好的運行管理條（tiáo）件 即使應用於雙管（guǎn）式係統，恒溫閥的高阻力（lì）特性也（yě）是相對的，當散熱器負荷較小（xiǎo）時，較高的（de）局部阻力係數形（xíng）成的阻力值仍有限， 最好能（néng）根據每一組散熱器處的剩餘水頭對高（gāo）阻閥逐一進行預調鎖定，此預調鎖定工作難以操作，而且當運行管理不善熱媒水雜質較多時，較小的水流（liú）通道更易堵塞。 3.4 工程（chéng）標準較高造（zào）價 此種閥門的價格（gé）昂貴，每個約在100元以上，當受上述（shù）三項因素製約，難以得到明顯的效益時，投資方勢必要有所權衡取舍。 4 關於地板輻射供（gòng）暖 地板輻射供暖是一種性能良（liáng）好的供暖方式，目前逐漸在標準較高的住宅和其（qí）它民用建築（zhù）中被廣泛應用。但在（zài）應用時（shí）應注意其 適應條件，其中一個重（chóng）要問題就是地板表麵平均溫度的限製，即真正體現低溫輻射的特征。 《采暖通風與空氣調節設計規範（fàn）》規定（dìng），經常有人停留地麵的表麵平均溫（wēn）度宜為24～160。北京市建設設計研（yán）究 院的《設（shè）計技術措施》規（guī）定，人長（zhǎng）期停留區域的地板表麵平均溫度不宜（yí）超（chāo）過260。上述《設（shè）計技術措施（shī）》給出了計算地 板表麵平均溫度tEP的（de）近似公式：tEP=tN+9(q/100)0.909。      住宅是典（diǎn）型的經常有人停留的場所，根據上述規定和（hé）計算式，可以得出數值： 目前（qián），在許多地板輻射供暖工程中，一律采用相同間距（jù）的（de）DN20mm供熱管，並且（qiě）未采（cǎi）取有效控製水溫的技術措施，此種帶有隨意性的做法是不可（kě）取的。按地板表麵平均溫度所限定的地板最大散熱量，當地麵層為水泥、陶瓷磚（zhuān）、水磨石或（huò）石料，室內設計溫 度tN＝180，如果采用間距為300mm和DN20mm 供熱管，平均水溫應不超過400C，采（cǎi）用間（jiān）距為300 mm的DN15mm供熱管，平均水溫應不超過460C。 室內設計溫度tN＝200C時，隻能（néng）采（cǎi）用（yòng）間距為300mm的DN15mm供熱（rè）管，平均水溫應不超過（guò）420C。 而室內設計溫度tN＝220C時，隻能采用間距為（wéi）300mm的（de）DN15mm供熱管，平均水溫應不超過350C。 所以，對（duì）供暖負荷較大的住宅北向房間，應驗算地板（bǎn）表麵（miàn）平均溫度所限定的地板最大散熱量，是否能滿足負荷（hé）的需要，尤其（qí） 是在室內設計溫度（dù）較高（gāo）時更為突出。因（yīn）此，國外許多較高標（biāo）準的住宅，既設置了地板（bǎn）輻射供（gòng）暖，又同時設（shè）置散熱器。 在其它類型建築中（zhōng）應用也在同樣（yàng）問題，例（lì）如（rú）筆者看到某地（dì）區新編的一（yī）種標準設計圖集，推出用於大廳的兩種管（guǎn）間距做（zuò）法（fǎ），並 注明“標（biāo）準工況”水（shuǐ）濕為600／500、室溫為180，瓷（cí）磚類地麵管間距150mm的（de）散熱量（liàng）為212W，管 間距200mm的散熱量為193W，此兩種做法的地板（bǎn）表麵平均溫度分別為35.80C和340C，均超過了人短期停留區 域300C的限定。     上述圖集也將（jiāng）兩種管間距做（zuò）法（fǎ）應用於遊泳館，並注明“標（biāo）準工況”水濕為600／500、室溫為28 0，管間距200mm的散熱量（liàng）為193W，此兩種做法的地板表麵平均溫度分別為410C和400C，均超過了《采 暖通風與空氣調節設計規範》中對遊泳館地麵（miàn）溫度不應（yīng）超過350C（且為（wéi）加熱管軸心處）的限（xiàn）定。 5 關於直燃吸收（shōu）式冷溫水機組 選擇直燃型吸收式冷溫水機（jī）組主要取決於工（gōng）程的能源供應條件，它的主要功能是用（yòng）作集中空調的冷源，供暖應屬（shǔ）於輔助或兼 用功能，至於同時用作供（gòng）應生活熱水，尤（yóu）其（qí）是生活熱水用量（liàng）較大時（shí），則是一種不盡（jìn）合理的擴展。當空調的（de）所（suǒ）需熱量（liàng）在機組（zǔ）供熱能力範圍之（zhī）內或適（shì）當的加大高壓發生器能滿足時，兼用是合理的（de）。當空調所需（xū）熱量較大或（huò）還有較多散熱器供暖係統所需（xū）熱量時，按遠大於供冷量的供熱量來確定機組容量。顯然是不合（hé）理的。 直燃型吸收式冷溫水機組的供熱方式，有兩種（zhǒng）基本體係：一（yī）種是僅通過高壓發生器（qì）和（hé）換熱器（qì）供熱循環，主體完全“冬眠”，供回水溫度為650／750，溫差80，且允許供（gòng）熱水（shuǐ）流量在50％～150％範圍內變動，即供回水（shuǐ）溫 差可增大到120C；另一種是整機供熱循環，僅關閉冷卻水循環係統，供回水溫度為600C／55.80C， 溫差僅為4.20C，且由於換熱麵積的限製（zhì）不允許減少供熱（rè）水流量。 直燃型吸引式冷溫水機組不管采用何（hé）種方式（shì）供熱，其性都不及使（shǐ）用相同燃料的普通熱水鍋爐。首先，其供水溫度低，當用於 散熱器供暖係統時，散熱器（qì）的散熱量會大幅度（dù）降低；其次，即使（shǐ）在水溫較低的條件下，其（qí）熱效率也難以達到90％（一般為85％～88％）；此外，由於供回水溫差小而使循環水泵的功耗大（dà），難以符合（hé）有關設計節能標準對水輸送係數的限定。 因此，當冬季供熱量需求遠大於直燃型吸收式溫水機組的供熱能（néng）力時，應采用熱水鍋爐來補足，特別是用於（yú）散熱器供暖係統 的供熱量，采用吸收式冷溫水機組，或者是機組的高壓發生器部（bù）分（即所謂“真空鍋爐”），無論是投資（zī）費用還是運行費用（yòng），都是不合算的。

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發布時間：2022-01-12  點擊：806  <<< 回上頁