基于暖通空调设计方案的技术经济比较探究

张 艳

(山西省建筑设计研究院，山西 太原 030013)

基于暖通空调设计方案的技术经济比较探究

张 艳

(山西省建筑设计研究院，山西 太原 030013)

介绍了暖通空调的特点，对变频变流、蓄冷蓄热、区域冷热电联供、地源热泵四种暖通空调设计方案的相关技术进行了阐述，并对比分析了暖通空调设计方案的可行性、经济性、可调节性等，以选择出最优的设计方案。

暖通空调，设计方案，经济，调节

在绿色发展理念的新形势下，暖通空调的设计方案也加重了对技术经济的对比分析。只有选择符合绿色经济发挥发展理念的设计方案，才能提升暖通空调的实际施工质量和效果。

1 暖通空调简介

暖通空调一般也被简称为HVAC系统，其主要是指用于暖气、通风以及空气调节等功能的设备系统。在暖通空调的设计过程中，主要涉及到了流体机械、流体力学以及热力学等多门学科。暖通空调系统是在各项分支技术不断升级完善之后出现的，在相关技术的支撑作用下，面对经济发展所提出的实际需求，暖通空调系统在房建行业中逐步得到应用和发展。

早期的暖通空调系统主要是水力定流系统，其调节温度是依靠分档控制末端设备的风量得以实现的，比如利用变风量空调箱对风量进行调节，或是通过三速开关对风量进行调节等。这种方式是比较简单粗糙的，能够满足较为基本的需求。

在经济水平和生活水平不断提高的背景下，水力定流系统已经不能满足实际需求，因此逐步发展出了水力变流系统，还进一步发展出了变风量系统。对于新出现的系统，可以通过电动调节阀或是风阀实现调节操作，进而完成对环境温度的调节和控制。在传感器、控制器以及变送器等元器件出现之后，通过这些智能化的元器件对调节阀形成控制，可以构建分布式控制体系，实现整个建筑暖通空调系统的分散性独立控制，进一步提升其控制性能。

从暖通空调表现出的特点看，其处理空气的流程可以分为新风引进、冷却空气、处理过滤等环节。值得注意的是，暖通空气增加了一些新特点，一是新加了电子除尘器，其可以将空气中十分微小的灰尘颗粒进行捕捉，进而实现烟尘、病毒和细菌的过滤。二是新加了加湿设备，能够有效保证室内的湿度维持在40%左右，使用户感受最为舒适。

2 暖通空调设计方案相关技术

2.1 变频变流技术

以往所使用的固频定流技术，在使用面积和环境温度需求较大变化时，其容易长期处在满负荷的运行状态，进而引起流量大温差小的问题出现。这种情况不仅增加了暖通空调的能耗，而且降低了其工作效率，不符合绿色发展的要求。基于此，变频变流技术在暖通空调设计中得到广泛应用，尤其是在变频器迅速发展的背景下，更为实现暖通空调系统的变频变流控制打下了坚实的技术基础。通过变频器实现系统电力的变频调节控制，进而实现暖通空调系统性能的变频变流调节。

2.2 蓄冷蓄热技术

蓄冷蓄热的实质就是根据电价的阶梯性，在电网处于用电低谷的时候大量储存这部分价格较为便宜的电能，然后在用电高峰期进行使用，以此缓解用电高峰功能不足的问题，而且还可以降低运行成本。从蓄冷的角度讲，常用的蓄冷方式有共晶盐蓄冷、冰蓄冷和水蓄冷三种形式，这三种形式的蓄冷效果和经济价值各不相同。比如，通过实际应用，冰蓄冷能够有效降低水冷机组38%的容量，减少27%的空调设备功率，节省超过37万元的系统运行费用。此外，冰蓄冷技术还表现出了显著的应用优势，第一是具有可观的相变潜热，能够对低温显热进行有效利用。第二是具有很好的流动特性，通过泵可以运输到任何地方。第三是热响应和融冰释冷的速度很快。第四是供冷可靠性能够实现提升，系统的运行维护费用有效降低。

2.3 区域冷热电联供技术

区域供冷技术在某种程度上和北方的供热系统类似，主要是设置集中的制冷站，对区域范围内进行集中供冷。和传统的供冷技术相比，区域供冷技术优点十分突出，诸如效率高、转机容量小、绿色环保、空间利用率高等，都是其实现推广普及的基础。分布式冷热电联供系统和区域供冷可以实现相互促进，尤其是在经历石油危机之后，分布式冷热电联供技术实现了质的飞跃，并在许多国家实现了深度利用。

2.4 地源热泵技术

地源热泵是通过泵机组成系统，以水作为载体，将地下的热能转移到建筑内部。而在外界温度较高的时候，又可以通过此循环将室内的热量转移到地层当中。这种技术的最大特点就是节能效果优良，相较其他技术可以实现30%～60%的能源节省。不仅如此，冬夏两用、寿命很长以及投资和风险较小等都是表现出的优势。

3 暖通空调设计方案的技术经济比较分析

3.1 设计方案

现有一小型商场的暖通空调设计项目，目前参与竞争的设计方案一共有四种，方案甲为冷煤直接蒸发，常温送风；方案乙为载冷剂间接冷却，常温送风；方案丙为冷煤直接蒸发，低温送风；方案丁为载冷剂间接冷却，低温送风。这四种方案的尖峰空调负荷为837 kW，送风量为11 506，尖峰冷量为1 015 kW，全天冷量为7 765 kW，均保持一致。但是，在压缩机功率上方案甲最大为270 kW，方案丁最小为165 kW。另外，在蓄冷比、储冰槽容积、制冰率等方面，四种方案均不一样，需要结合实际情况作出分析。

3.2 可行性和可靠性分析

可行性和可靠性是暖通空调系统设计中需要优先考虑的两个问题，可行性即指设计方案的实际实行能力，即是否可以正常施工，是否可以正常使用等。而可靠性是指暖通空调系统在使用过程中表现出的稳定性、灵敏性等。在对可行性和可靠性进行对比分析时，需要结合使用环境的实际情况。比如地质情况、水源变化、冷负荷与热负荷以及蓄积效应等。通过对比分析，方案丙主要是由盘管式储冰槽和压缩冷凝机组成的，结构简单，施工方便，适合该小型商场。

3.3 经济性比较

在暖通空调的设计方案中，经济性比较是技术经济比较的重点部分，也是直接关乎经济效益的一个重要方面。对暖通空调设计方案进行经济性比较时，首先应该保证设计方案的比较标准处于同一水平上，即按照同等的标准对不同的方案进行经济性比较，其主要包括了设计标准、设备等级、使用情况、舒适美观、能源消耗等标准。比如，在两个设计方案中，一个使用了高档设备，而一个使用了低档设备，虽然两者都能实现具体的作用，但是两者的设备等级并不一致，如果对其经济性比较，就是不够合理的。因此，只有各项指标都处于同一水平的方案进行经济性比较，才具有实际意义。需要注意的是，在比较设计方案的舒适度时，由于不同的人对舒适度有不同的理解，难以实现定量化的比较，因此只能通过一些可视化指标进行对比，比如风流量、湿度等指标。

一次性投资是经济性比较的一个方面，其主要是指在暖通空调系统方案从设计到落实的一次性全部投资，其主要包括了设备、材料、能耗费用、施工和管理费用等。由于暖通空调的设计方案需要将所涉及的各个环节进行全面罗列，因此计算一次投资时决不可出现遗漏。

运行能耗和费用是暖通空调设计方案的另一个技术经济性比较方面，根据设计方案的不同，运行时产生的能耗和费用肯定是不同的。比如，制冷机、锅炉和泵等设备是暖通空调系统的关键设备，这些设备的型号参数、连接方式、运行状态、运行环境以及检修维护等工作都会影响其能耗和效率，进而对其运行成本产生直接影响。值得注意的是，在进行效率、能耗的计算时，不可根据设备铭牌上给出的参数直接进行计算，需要通过测量设备实测，用实测值进行计算。由于方案丙的结构简单，运行维护较为方便，并不会产生较大的维护费用，综合对比较好。

此外，寿命因素也是暖通空调设计方案经济性比较的一个重点。寿命长短决定了设备的运行投入。其寿命越长，相应的运行投入越小，经济性也就越高。在分析暖通空调设计方案的经济性时，必须对系统寿命进行整体和分散的计算，从各个环节到系统整体逐一进行寿命经济性的对比。

3.4 可操行和调节性分析

可操行和调节性分别是指暖通空调系统的操作可行程度和调节性能。操作可行程度主要包括了是否可以执行操作，操作难易程度以及操作及时性等，调节性能主要包括了调节灵敏度、调节程度大小等。比如，VRV变频空调系统和VAV空调系统，前者采用了变频技术，能够实现智能化变频调节，在及时性、准确度上都更具优势，也就具有更好的经济性。虽然变频系统的一次投资较高，但是其寿命较长、能耗更低，综合对比更为经济。综合对比，方案丙的可调性较为良好，加之在其他方面的优良性能，所以最终选择方案丙。

4 结语

技术经济性是暖通空调系统设计的关键，只有具备良好的经济性，暖通空调设计方案才具有真正的实用性。对设计方案进行技术经济性比较时，需要从可行性、经济性、调节性和设计误区等方面着手进行，确保暖通空调设计经济效益有效提升。

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[2] 江嘉春.暖通空调设计方案常见问题及对策[J].中国新技术新产品,2011(2):102.

[3] 班 钊.暖通空调设计方案技术的比较分析[J].中国新技术新产品,2011(6):147.

[4] 杨洪博.对暖通空调方案设计的几点思考[J].中国科技财富,2011(3):137.

Exploration on technical and economic comparison based on HVAC design scheme

Zhang Yan

(ShanxiArchitecturalDesignInstituteResearchInstitute,Taiyuan030013,China)

This paper introduced the features of HVAC, elaborated the related technology of frequency converter, cool storage heat, region cold and hot combined supply, ground source heat pump four kinds of HVAC design schemes, and analyzed the feasibility, economy, adjustment etc. of HVAC design scheme, to choose the optimal design scheme.

HVAC, design scheme, economy, adjustment

1009-6825(2015)32-0119-02

2015-09-08

张 艳(1982- )，女，工程师

TU832

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