民用建筑暖通空调部分设计问题分析

常嘉琳

深圳市建筑设计研究总院有限公司

民用建筑暖通空调部分设计问题分析

常嘉琳

深圳市建筑设计研究总院有限公司

本文针对一些设计通病类的问题，如冷热负荷计算书的输入数据取值、计算结果的输出方式；水泵的极限流量、高原地区通风及人防工程移动电站通风等进行分析，提供了计算、查表及系统改进设计措施。

民用建筑暖通空调设计问题分析和措施

目前民用建筑市场规模大、发展快，设计人员新手多，设计周期短，专业负责人和校对人职责缺位现象时有发生，设计质量普遍差强人意。针对现状本文分析总结了若干经常出现的问题，希望引起年轻设计师关注，避免同类问题发生。

1 冷热负荷计算书

1.1 问题的提出

根据设计规范，施工图设计应对每个房间进行热负荷计算和逐时逐项冷负荷计算。但在实际工作中，存在以下问题：

①冷热负荷计算输入的建筑物围护结构热工参数与建筑专业通过节能计算后采用的数据不一致；

②未按规范要求随意增加照明功率密度值；

③计算结果未分系统输出，难以核对各系统空调管径及对应空调末端设备，增加了校对、审核环节的工作量。

1.2 分析和措施

在冷热负荷计算书最终结果确定前，应与建筑专业核对是否与建筑物围护结构热工参数一致；房间的照明功率密度应与电气专业一致，如果没有确定值，应参照《建筑照明设计标准》GB50034选取。

冷负荷计算结果可根据不同的空调系统，采用不同的输出方式。

1）中央空调冷热水系统

①输出典型房间的逐时逐项冷负荷，供分析之用；

②输出每个房间的冷热负荷计算结果，由此选择末端设备；

③按分集水器设置的供回水系统分别输出该系统对应的冷热负荷，以确定各系统的管径；

④按新风系统分别输出新风负荷，作为新风处理设备的选型依据；

⑤冷热负荷总计，根据该值选择冷热源设备。

2）多联机空调系统

①输出典型房间的逐时逐项冷负荷，供分析之用；

②输出每个房间的冷热负荷计算结果，用于选择末端设备；

③按每个室外机系统分别输出该系统对应的冷热负荷，以确定各室外机容量；

④按新风系统分别输出新风负荷，作为新风处理设备的选型依据。

2 水泵连续运行最小流量和最大流量问题

2.1 问题的提出

在选择冷热水泵时，未考虑水泵的最小和最大连续流量。变频水泵的转数过低或过高，超出水泵极限工作范围，导致水泵产生振动、噪声、温度升高、汽蚀和过载，以致无法正常运行。

2.2 分析和措施

1）根据水泵性能曲线确定其极限工作范围

离心泵的极限工作范围是指在图1[1]中，由曲线1，2，3，6围城的区域EFGH。曲线1表示最大叶轮直径D2max下的H-Q曲线；曲线2表示最小叶轮直径D2min下的H-Q曲线；曲线3表示最小连续流量Qmin的相似抛物线；曲线6表示由最大连续流量Qmax确定的相似抛物线。泵可以在极限工作范围内连续运行。而ABCD为泵的最佳工作范围。

2）最小连续流量Qmin

最小连续流量指泵在不超过标准规定的噪声、振动、温升下能够正常工作的最小流量，一般由泵厂提供，亦可按以下方法估算：

①当轴功率≤100kW时，Qmin取泵最佳效率点流量的25%～35%；

②当轴功率>100kW时，按图2[1]取定。

图2中泵的比转数ns按式（1）计算。

式中：n为水泵设计工况转数，r/min；Q为水泵设计工况流量，m3/s；H为水泵设计工况扬程，m。

3）最大极限流量Qmax

随着泵的流量上升，NPSHr也上升，出现汽蚀的可能随时增加，同时轴功率上升很快，泵有过载的可能。因此一般不允许泵在最佳效率点流量QN的125%～135%以上运行。

泵的最大极限流量为：Qmax≤（125%～135%）QN

3 高原地区通风设备的选用

3.1 问题的提出

在高原地区建筑通风系统设计中未对通风设备电动机进行轴功率验算，运行中其排（送）风量达不到设计要求。

3.2 分析和措施

通风机的工作参数是按标准工况下设计的，即在大气压力为101325Pa，温度20℃工况下运行。由于高原地区大气压力小于标准大气压力，通风设计中应考虑大气压变化对通风机运行参数的影响，对通风设备轴功率进行校核验算。

风机所需的轴功率NZ（kW）按式（2）计算：

式中：Q为风机所输送的风量，m3/h；P为风机所产生的风压，Pa；η为风机的效率；ηm为风机的传动效率，见表1[2]。

电动机功率N由式（3）确定：式中：K为电动机容量安全系数，见表2[2]。

大气压力Pb及其温度t改变时，风机风压及功率的换算公式[1]：

式中：Q0，P0，N0，η0，Pb0分别为标准状态或性能表中的风量、风压、功率、效率和大气压；Q，P，N，η，Pb分别为实际工作条件下的风量、风压、功率、效率和大气压和温度。

以西北某地为例，该地区海拔2295.2m，室外大气压77290Pa。某工程通风系统工作状态参数及经换算的标准状态参数见表3。

根据表3的计算结果，按标准状态选择风机的参数应为：风量L0=25000m3/h，全压P0=787Pa，电动机功率N0=11kW。

4 锅炉排烟管道设计

4.1 问题的提出

水平排烟管道过长，阻力过大，烟气无法顺利排出。

4.2 分析和措施

计算排烟管道阻力及烟囱抽力，并采取措施使阻力与抽力平衡。

排烟管道的阻力可根据管道布置情况经计算得出。

烟囱每米高度产生的抽力可查表4[3]获得。

在设计过程中如果经核算排烟管道阻力大于烟囱抽力，应调整排烟管道的布置及管径，减小排烟管道阻力，或采取以下措施：

①与锅炉制造厂协商采取将燃烧器的鼓风机加大，提高锅炉微正压；

②加装烟气引射器。在锅炉房烟道中插入文丘里引射装置，采用压缩空气喷射引流烟气；

③增加引风机。

5 人防工程柴油发电机站通风设计

5.1 问题的提出

1）柴油发电机房送排风口部防爆波活门风量仅满足平时通风量，未满足战时使用要求。战时过门风量超过安全区最大风量，导致进风系统活门的悬板自动关闭，排风系统活门的悬板产生较大幅度的摇摆，影响系统的稳定。

2）风冷式柴油发电机冷却风管直接接至扩散室，压过小，无法排出室外。如图3所示。

5.2 分析和措施

1）人防工程常用的悬板式防爆波活门平时与战时（安全区）最大风量差别较大，以HK系列悬板式活门为例，其性能参数见表5[4]。

在设计过程中应及时与建筑、电气等专业沟通，选用的防爆波活门安全区最大风量应满足战时风冷式柴油发电机冷却送排风量。

2）由于制造厂家配置特点及输出功率不同，风冷式柴油发电机组的散热器出风背压亦有差别。值得注意的是很多产品样本并未提供该数据，设计人员应向厂家索取。某品牌提供的散热器背压值在负荷率80%～90%时为120Pa。

当柴油发电机冷却风量经扩散室排出室外时，要克服悬板活门战时的阻力。最常用的悬板活门通过的风量为安全区最大风量时，其通风阻力△H=200Pa。图4为HK400风量与阻力曲线[4]。其他规格型号的活门可从有关手册中查得。

如果设计采用的柴油发电机组冷却风道背压小于悬板活门战时的阻力，则应在其排风管上增设排风机。如图5。

6 结论

一个优秀的设计项目是由诸多细节取胜的。通过以上问题的分析得知，暖通设计过程涉及的专业知识并不高深，但设计师因为惯性思维而忽略了简单问题，造成不尽人意的后果。在各环节有效控制质量，把握细节，才能在有限设计周期圆满完成任务。

[1]吴德荣.化工工艺设计手册[M].北京:化学工业出版社,2009

[2]陆耀庆.实用供热空调设计手册[M].北京:中国建筑工业出版社,2009

[3]锅炉房实用设计手册编写组.锅炉房实用设计手册[M].北京:机械工业出版社,2001

[4]马吉民，朱培根,耿世彬.人民防空工程通风空调设计[M].北京:中国计划出版社,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，副总工程师；深圳市福田区振华路8号设计大厦1303（518032）；0755-83666930；E-mail:chang.jl@126.com