關于暖通空調方案設計選擇的若干思考

趙　昕

【摘 要】 本文分析了暖通空調設計方案評價中需要注意和考慮的幾個問題,在指出暖通空調設計方案評價特殊性的基礎上,突出了評價過程的目的動態性,強調應以人為本,以用戶的需求(滿意度)為終極的目的進行評估決策。最后討論了暖通空調設計方案評估的內容,包括安全性、經濟性、耗能、室內環境品質(IEQ )、可靠性、靈活度、環境影響、靈活性和可維護性等。建議從整體上進行綜合評價。

【關鍵詞】 暖通空調;方案設計;評估體系;滿意度

近幾年來,隨著我國城市化進程的加快,建筑業得到了迅速的發展。同時,由于人們生活水平的提高,老百姓越來越關注室內環境品質。因此,作為室內環境的創造者和維護者—暖通空調系統受到格外的重視。可以說,暖通空調產業進人了黃金時期。因此,如何因地制宜的合理選擇能源資源,如何充分有效的用能,如何提高建筑用能系統的效率,如何合理設計創造舒適的室內環境而同時盡可能減少對室外環境的負面影響,是每一個暖通空調工程師的任務,而這些首先應該在設計方案中得到體現,解決好源頭問題。由此可見,對暖通空調設計方案進行科學的預測評估,建立我國暖通空調設計方案的評估體系,一方面對已有方案進行評價決策,另一方面規范指導設計過程,有著十分重大的現實意義。本文主要針對暖通空調設計方案評估決策中值得注意的幾個問題進行粗略的思考分析。

一、暖通空調方案設計評估的特點

暖通空調設計方案評估體系具有以下特殊性。

1、多人、多學科、多層次、多目標的綜合評價

所謂“多人”,指的是評價過程須由多個不同領域的專家或決策者共同參與對評測對象的評測,以保證評價結果的可信度和準確性。暖通空調方案的評價工作涉及到諸多學科,不同的領域,包括:建筑、環境、能源、材料,設備、心理等,需要不同領域專家共同合作;“多層次多目標”是指被評價對象即暖通空調設計方案的系統規模大,子系統和系統要素多,系統內部關系復雜,使得評價指標體系呈現多目標和多層次結構,且這些目標之間一般呈現多級遞階層次結構。

2、評價內容的模糊性和不確定性

暖通空調方案設計評估體系的評價內容豐富,可包括:經濟性(初投資、運行費用等),耗能,舒適度,可靠性(發生故障的頻率是多少且一旦出現問題是否容易恢復,要花多少時間),靈活度(當要改造或擴充增容時是否容易),可維護性等。其中,舒適度、可靠性、靈活度、可維護性具有強烈的模糊性和不確定性。這就給設計方案的定量評估帶來了很大的麻煩。

3、使用的簡單性

暖通空調設計方案評估的實施需要不同專業的合作,因此制定的評價體系和標準在實際操作中必須簡單易行,這樣才能更容易被人們所接受,才能在實際工作中得到廣泛推廣和發揮作用。

4、較高的客觀性

暖通空調系統紛繁復雜,滲透到了建筑系統的方方面面,且參與的評價人員也必然很多,這就要求所建立的評價體系和標準的客觀性較好,即評價結果不會因為評價人員的不同而發生變化。

二、暖通空調設計方案評估的目的動態性

實際上,對于某一特定的建筑,評估的最終目的是滿足用戶的要求。而用戶的需求是千差萬別的,具有明顯的動態特性。有的關心室內環境質量,希望能維護一個較高的室內環境,即使多花點錢,以多耗能為代價也在所不惜;有的卻只是希望在滿足基本的舒適度的條件下,錢花得越少越好。不同功能的建筑,要求也有區別。比如說對于潔凈廠房、醫療手術室等,空調系統所維護的環境潔凈度將是一個必須且十分重要的評估項目,然而對于一般的民用建筑,對潔凈度幾乎不做要求。另外,對于相同的評估項目,不同用戶要求的高低程度也不一樣,這就要求評估體系必須是建立在住戶需求上的動態評估。因此,可以考慮在具體的評估過程中,由用戶和評價機構共同來制定評估項目,制定評價準則時充分考慮用戶的切身需求,以人為本。

三、暖通空調設計方案評估內容

如前所述,暖通空調設計方案的評估是一個多目標、多層次、復雜的系統工程。所要評價的內容涉及到建筑系統的方方面面,按照最終的效果可分為:

1、安全性

暖通空調系統的安全性問題已成為公眾關注的焦點。其主要包括易燃易爆環境安全、防火安全、人員環境安全、重要設備物品環境安全、系統設備運行安全5個方面的問題。在某些特殊要求的建筑中,比如彈藥房、燃油燃氣鍋爐房等,安全性尤顯重要,必須嚴格按照相應安全性設計規范來執行。人員環境安全主要包括暖通空調系統對人體的危害和防止傳染性疾病擴散兩方面。比如氨制冷時要充分考慮氨泄漏對人體安全的影響;在表冷器、蒸發器和冷卻塔等易結露積水,病毒容易繁殖的地方應采取可靠的排水和消毒措施;吸風口盡量設置在人員難以接近,受污染最小的地方,保證空氣源頭的清潔。確定吸風量時除了考慮滿足人體舒適的要求外,還要考慮流行性疾病暴發時稀釋室內有害病毒濃度的要求。系統的安全性是設計中首先必須滿足的項目,可以稱之為法規否決評判項,只要不滿足其中的某項要求,就不允許進行施工設計。

2、經濟性

主要包括初投資和運行費用。初投資是投資方最為關注的一個參數,在計算投資時應該全面準確。不僅僅包括暖通空調系統的設備、部件的花費(主要有冷熱源設備、冷卻塔、冷凍水循環泵、冷卻水循環泵、水處理設備、空調末端設備、風道、風口、風閥、風道保溫、水管、水閥、水管保溫、分集水器、水過濾器等)、暖通空調系統施工的人工費、機械費、材料費、調節控制系統投資和其他直接間接費等,還包括容納暖通空調系統的空間費用,特殊的支撐結構的花費等。運行費用往往直接跟能源費用掛鉤。另外還包括操作運行人員的工資,設備的維修費用和各種水處理的投藥費用。經濟性是暖通空調方案設計決策的一個重要準則,人們往往希望錢花得越少越好,但不能以犧牲舒適度為代價。

3、能耗

作為能耗大戶的暖通空調行業,當然要求節能性越高越好。進行耗能計算時,除了計算暖通空調主機(冷、熱源)的能耗外,還要考慮輔助設備的能耗。同時,應注意不能簡單按照設備銘牌功率和運行時間來計算,而應考慮全年內,建筑實際負荷變化及設備非標準狀況下的效率。對于暖通空調系統節能主要體現在風機、水泵等設備的耗電以及自動控制的程度上。暖通空調系統要具有較高的系統節能性,這是時代的要求,必須高度重視。

4、室內環境品質

指的是由暖通空調系統所維護的室內環境效果,包括:熱、濕環境、聲環境、空氣環境。其中滿意的熱、濕環境是人在室內生活的基本要求。而新鮮、健康的室內空氣環境是人們高效率工作、舒適生活的保證。主要通過暖通空調參數(包括室內溫度、室內相對濕度、區域溫度

梯度及工作區空氣流速、噪聲,特殊要求的環境還有潔凈度的要求)來評價。如前所述,室內的環境要求也隨著建筑住戶的不同而不同,因此不能固定一個統一的標準,而應按照用戶的實際需求來預測評價設計方案。

5、可靠性

系統可靠性是指系統在規定的條件下和規定的時間內,完成額定功能的能力。暖通空調系統的可靠性表征為各部件以及系統出現故障的概率和出現故障后能修復的容易程度。對于一些要求全年保證室內空氣參數的重要工程(如醫院潔凈室或精密儀器生產車間)以及空調系統故障停機將產生嚴重后果的場所,應特別考慮系統中設備的工作可靠性。

6、環境影響

眾所周知,暖通空調系統是一把雙刃劍。當它為人類創造出健康、舒適的室內環境的時候,卻對室外環境產生了負面的影響。是否有效的限制了CFC類破壞熱,熱水箱中的水不流動。該方法具有回收冷凝熱裝置簡單,無需外加能源,可獲取較高溫度熱水的特點,非常適合于小型制冷裝置的冷凝熱回收,如將家用空調與家用熱水器組合回收空調冷凝熱。本文的測試手段較簡單,實驗中可能存在較大的誤差,進一步的研究還有待深入。