民用建筑暖通空調部分設計問題分析

常嘉琳

深圳市建筑設計研究總院有限公司

民用建筑暖通空調部分設計問題分析

常嘉琳

深圳市建筑設計研究總院有限公司

本文針對一些設計通病類的問題，如冷熱負荷計算書的輸入數據取值、計算結果的輸出方式；水泵的極限流量、高原地區通風及人防工程移動電站通風等進行分析，提供了計算、查表及系統改進設計措施。

民用建筑暖通空調設計問題分析和措施

目前民用建筑市場規模大、發展快，設計人員新手多，設計周期短，專業負責人和校對人職責缺位現象時有發生，設計質量普遍差強人意。針對現狀本文分析總結了若干經常出現的問題，希望引起年輕設計師關注，避免同類問題發生。

1 冷熱負荷計算書

1.1 問題的提出

根據設計規范，施工圖設計應對每個房間進行熱負荷計算和逐時逐項冷負荷計算。但在實際工作中，存在以下問題：

①冷熱負荷計算輸入的建筑物圍護結構熱工參數與建筑專業通過節能計算后采用的數據不一致；

②未按規范要求隨意增加照明功率密度值；

③計算結果未分系統輸出，難以核對各系統空調管徑及對應空調末端設備，增加了校對、審核環節的工作量。

1.2 分析和措施

在冷熱負荷計算書最終結果確定前，應與建筑專業核對是否與建筑物圍護結構熱工參數一致；房間的照明功率密度應與電氣專業一致，如果沒有確定值，應參照《建筑照明設計標準》GB50034選取。

冷負荷計算結果可根據不同的空調系統，采用不同的輸出方式。

1）中央空調冷熱水系統

①輸出典型房間的逐時逐項冷負荷，供分析之用；

②輸出每個房間的冷熱負荷計算結果，由此選擇末端設備；

③按分集水器設置的供回水系統分別輸出該系統對應的冷熱負荷，以確定各系統的管徑；

④按新風系統分別輸出新風負荷，作為新風處理設備的選型依據；

⑤冷熱負荷總計，根據該值選擇冷熱源設備。

2）多聯機空調系統

①輸出典型房間的逐時逐項冷負荷，供分析之用；

②輸出每個房間的冷熱負荷計算結果，用于選擇末端設備；

③按每個室外機系統分別輸出該系統對應的冷熱負荷，以確定各室外機容量；

④按新風系統分別輸出新風負荷，作為新風處理設備的選型依據。

2 水泵連續運行最小流量和最大流量問題

2.1 問題的提出

在選擇冷熱水泵時，未考慮水泵的最小和最大連續流量。變頻水泵的轉數過低或過高，超出水泵極限工作范圍，導致水泵產生振動、噪聲、溫度升高、汽蝕和過載，以致無法正常運行。

2.2 分析和措施

1）根據水泵性能曲線確定其極限工作范圍

離心泵的極限工作范圍是指在圖1[1]中，由曲線1，2，3，6圍城的區域EFGH。曲線1表示最大葉輪直徑D2max下的H-Q曲線；曲線2表示最小葉輪直徑D2min下的H-Q曲線；曲線3表示最小連續流量Qmin的相似拋物線；曲線6表示由最大連續流量Qmax確定的相似拋物線。泵可以在極限工作范圍內連續運行。而ABCD為泵的最佳工作范圍。

2）最小連續流量Qmin

最小連續流量指泵在不超過標準規定的噪聲、振動、溫升下能夠正常工作的最小流量，一般由泵廠提供，亦可按以下方法估算：

①當軸功率≤100kW時，Qmin取泵最佳效率點流量的25%～35%；

②當軸功率>100kW時，按圖2[1]取定。

圖2中泵的比轉數ns按式（1）計算。

式中：n為水泵設計工況轉數，r/min；Q為水泵設計工況流量，m3/s；H為水泵設計工況揚程，m。

3）最大極限流量Qmax

隨著泵的流量上升，NPSHr也上升，出現汽蝕的可能隨時增加，同時軸功率上升很快，泵有過載的可能。因此一般不允許泵在最佳效率點流量QN的125%～135%以上運行。

泵的最大極限流量為：Qmax≤（125%～135%）QN

3 高原地區通風設備的選用

3.1 問題的提出

在高原地區建筑通風系統設計中未對通風設備電動機進行軸功率驗算，運行中其排（送）風量達不到設計要求。

3.2 分析和措施

通風機的工作參數是按標準工況下設計的，即在大氣壓力為101325Pa，溫度20℃工況下運行。由于高原地區大氣壓力小于標準大氣壓力，通風設計中應考慮大氣壓變化對通風機運行參數的影響，對通風設備軸功率進行校核驗算。

風機所需的軸功率NZ（kW）按式（2）計算：

式中：Q為風機所輸送的風量，m3/h；P為風機所產生的風壓，Pa；η為風機的效率；ηm為風機的傳動效率，見表1[2]。

電動機功率N由式（3）確定：式中：K為電動機容量安全系數，見表2[2]。

大氣壓力Pb及其溫度t改變時，風機風壓及功率的換算公式[1]：

式中：Q0，P0，N0，η0，Pb0分別為標準狀態或性能表中的風量、風壓、功率、效率和大氣壓；Q，P，N，η，Pb分別為實際工作條件下的風量、風壓、功率、效率和大氣壓和溫度。

以西北某地為例，該地區海拔2295.2m，室外大氣壓77290Pa。某工程通風系統工作狀態參數及經換算的標準狀態參數見表3。

根據表3的計算結果，按標準狀態選擇風機的參數應為：風量L0=25000m3/h，全壓P0=787Pa，電動機功率N0=11kW。

4 鍋爐排煙管道設計

4.1 問題的提出

水平排煙管道過長，阻力過大，煙氣無法順利排出。

4.2 分析和措施

計算排煙管道阻力及煙囪抽力，并采取措施使阻力與抽力平衡。

排煙管道的阻力可根據管道布置情況經計算得出。

煙囪每米高度產生的抽力可查表4[3]獲得。

在設計過程中如果經核算排煙管道阻力大于煙囪抽力，應調整排煙管道的布置及管徑，減小排煙管道阻力，或采取以下措施：

①與鍋爐制造廠協商采取將燃燒器的鼓風機加大，提高鍋爐微正壓；

②加裝煙氣引射器。在鍋爐房煙道中插入文丘里引射裝置，采用壓縮空氣噴射引流煙氣；

③增加引風機。

5 人防工程柴油發電機站通風設計

5.1 問題的提出

1）柴油發電機房送排風口部防爆波活門風量僅滿足平時通風量，未滿足戰時使用要求。戰時過門風量超過安全區最大風量，導致進風系統活門的懸板自動關閉，排風系統活門的懸板產生較大幅度的搖擺，影響系統的穩定。

2）風冷式柴油發電機冷卻風管直接接至擴散室，壓過小，無法排出室外。如圖3所示。

5.2 分析和措施

1）人防工程常用的懸板式防爆波活門平時與戰時（安全區）最大風量差別較大，以HK系列懸板式活門為例，其性能參數見表5[4]。

在設計過程中應及時與建筑、電氣等專業溝通，選用的防爆波活門安全區最大風量應滿足戰時風冷式柴油發電機冷卻送排風量。

2）由于制造廠家配置特點及輸出功率不同，風冷式柴油發電機組的散熱器出風背壓亦有差別。值得注意的是很多產品樣本并未提供該數據，設計人員應向廠家索取。某品牌提供的散熱器背壓值在負荷率80%～90%時為120Pa。

當柴油發電機冷卻風量經擴散室排出室外時，要克服懸板活門戰時的阻力。最常用的懸板活門通過的風量為安全區最大風量時，其通風阻力△H=200Pa。圖4為HK400風量與阻力曲線[4]。其他規格型號的活門可從有關手冊中查得。

如果設計采用的柴油發電機組冷卻風道背壓小于懸板活門戰時的阻力，則應在其排風管上增設排風機。如圖5。

6 結論

一個優秀的設計項目是由諸多細節取勝的。通過以上問題的分析得知，暖通設計過程涉及的專業知識并不高深，但設計師因為慣性思維而忽略了簡單問題，造成不盡人意的后果。在各環節有效控制質量，把握細節，才能在有限設計周期圓滿完成任務。

[1]吳德榮.化工工藝設計手冊[M].北京:化學工業出版社,2009

[2]陸耀慶.實用供熱空調設計手冊[M].北京:中國建筑工業出版社,2009

[3]鍋爐房實用設計手冊編寫組.鍋爐房實用設計手冊[M].北京:機械工業出版社,2001

[4]馬吉民，朱培根,耿世彬.人民防空工程通風空調設計[M].北京:中國計劃出版社,2006

The Ana lyze o f Prob lem s in Civ il Cons tru c tion HVAC Des ign

CHANG Jia-lin
Shenzhen Architecture Design and Research Institute

For inputdata selection in the cooling and heating load calculation,output form of calculation collusion,the lim it flow of pump,ventilation in highland and ventilation of emergency generator in the civil air defense works,this paper describes the analyses for these problem’s reason and risk,and proposes the solution,such as calculation,the method of seeking table andmodification the design and so on.

civil construction,HVAC design,problem analyzeandmeasures

1003-0344（2014）03-076-4

2013-5-15

常嘉琳（1961～），女，本科，高工，副總工程師；深圳市福田區振華路8號設計大廈1303（518032）；0755-83666930；E-mail:chang.jl@126.com