1、空调系统的设计缺陷对节能的影响摘要：设计质量与设计深度是空调系统建造与运行的基本保证，本文分析了空调系统设计中普遍存在的设计缺陷，指出这些缺陷往往与节能的方向背道而驰。提出了解决这些设计缺陷的思路，对提高设计质量、降低建造成本、保证空调系统的节能运行有借鉴意义。 关键词：空调系统 设计缺陷 节能 中图分类号：TM08 文献标识码：A 文章编号： 随着现代社会的发展，空调系统普遍应用到商业及民用建筑中。在建筑能耗里，暖通空调的能耗占建筑能耗的 3050。在能源日益紧缺的今天，通过精心的设计，来保障暖通空调系统的经济运行，提高资源利用效率，实现经济的可持续发展具有重要意义。 一、设计存在的普遍问题
2、 设计对空调系统有着至关重要的影响，它不仅决定了空调系统的建造成本，也决定着空调系统的运行能耗，即决定着空调系统的全寿命费用。 我们知道，空调系统（尤其是大型公共建筑的空调系统）是由许许多多设备、管线、阀门仪表及控制单元所组成的十分复杂的系统，它所涉及的主要专业有暖通、电气（强电）及自动控制（必要时还要包括建筑等专业） ；因此，空调系统的节能决不仅仅是选用几台节能性能高的制冷或制热设备就可以达到节能目的，而是必须在暖通专业的主导下，协调各专业的设计，通过对全系统的精心设计，才能实现全系统的节能目的。 然而，在现实环境中，由于受限于设计人员的业务水平或工作责任心，各种空调系统在设计人员的粗估冒算
3、、草率设计下，使得设计建造的系统不仅初投资大，运行能耗也相当惊人，甚至大大超过了国家标准。根据笔者这些年的工作经验，空调设计中存在的缺陷主要有以下几种情况： 1.对空调冷热源的粗估冒算： 许多设计人员出于不愿做详细的设计计算（尽管有设计计算软件） ，或由于设计任务繁忙而无时间做详细的设计计算，往往只根据设计手册中各种建筑类型与房间功能的冷热负荷设计指标来确定冷热机组的负荷。这种做法实际上是非常错误的、不负责任的做法。我们知道，各种类型的建筑及各种功能房间的冷热负荷，不仅与其使用功能有关，更与它的外围护结构形式及构造有关；况且，对于大型公用建筑还存在着空调内区与空调外区之分。因此，即使是同样功能
4、的房间，其冷热负荷也往往相差极大。仅仅以冷热负荷的设计指标（为保证设备能够完全满足建筑冷热负荷的要求，设计人员还往往取设计指标的上限）来确定冷热源机组的设备选型往往会造成设备选型偏大。冷热源机组选型偏大，不仅造成建造费用的加大，更会使设备长期处于部分负荷或极低负荷工况下运行，极大地降低了制冷机（或热泵）的制冷系数，加大了空调系统的能耗。 2. 对水泵、风机选型的粗估冒算 从相关资料可以得知，公用建筑中空气处理机组与风机盘管（主要是风机能耗）的能耗能占到空调总能耗的 45%以上，而系统中泵与风机的能耗之和更能占到空调系统总能耗的 60%75%左右；因此，水泵与风机的选型对空调系统节能有着举足轻重
5、的作用。 我们知道，泵与风机的选型除需要对系统的冷热介质设计参数、冷热负荷进行精确计算外，系统的水力计算更是至关重要的。但遗憾的是出于同样的原因，设计人员对于暖通空调系统的水力计算更是草率，他们往往只是根据设计手册中推荐的管路比摩阻指标进行非常粗糙的管道口径选择，不进行总的管道阻力计算，也不进行支管的水利平衡计算；更有甚者，有的设计人员不进行任何水力计算。仅凭经验或照抄别的工程项目的设计图纸来选择泵与风机，这样的设计选出来的风机与水泵，它们的全压与扬程往往是实际需要一倍乃至数倍。笔者曾在一项目的空调系统调试中发现，为消耗多余的扬程，冷水泵出口的阀门开度仅为其全开度的 10%，冷却泵出口的阀门开
6、度仅为其全开度的 15%， 。可以预计水泵电耗的 50%左右被白白消耗在阀门上，实在令人痛惜！ 3.送回风机不匹配 在部分有工艺性要求或舒适性要求较高的房间内，为保证室内空气品质，普遍设置了空调的排风系统，由于送风与排风系统的匹配问题，造成空调房间负压过大并吸入大量新风，造成新风负荷加大。 4.不能认为系统越复杂就越先进或越节能 在评价设计方案时，有些设计人员往往认为复杂的方案就是高水平的方案。但实际上因为系统越复杂，通常其设备越多、投资就越高，系统的可靠性、可操作性、可控性和可维护性就越差，因此复杂的方案并不一定就是高水平的设计方案，也不一定就是在运行中就是最节能的系统。在满足使用要求的前提
7、下，系统越简单越好。笔者曾在一个大型医院病房大楼的空调水系统中看到设计人员对冷冻水系统采用了二级泵加变频系统。但事实上，现在主要的制冷机制造商提供的空调冷水机组已能够实现变流量运行，现在的水泵杨程也普遍能够满足一般的公共建筑的需要。采用二级泵加变频系统来实现空调冷冻水系统的变流量运行已失去节能方面的意义。若这一系统采用冷冻水的一级泵加变频不仅可以减少系统的建造费用、减少占地面积、简化系统构成，也可以极大地减少运行费用。遗憾的是这一系统已经建成。 5.空调自控系统的设计错误 由于自控技术的进步，计算机控制设备的普及，空调运行管理和控制要求的日益提高，空调自控系统的设计与使用越来越得到重视。但现实
8、的情况是许多空调设计人员不懂得空调系统的运行管理，不能明确提出各种空调参数（如空气温度、湿度、风压、风速及冷冻水与冷却水的流量、温度、压力）的控制参数范围、控制点位置以及实现这一控制的基本原理，不知道如何选择与自控专业配套的控制阀门（执行器） 、各种传感器及相应的仪表；当然，他们也就无法提出详细的空调控制的工艺要求。自控专业设计人员又不懂空调的系统原理。无奈之下，只好将相关的自控系统设计交给相关的制造厂商来完成。但制造厂商又只能完成其供货范围内的自控设计。这就造成了自控系统被分为两个甚至多个系统（如笔者曾经参与建设的两个工程项目中，整个大楼的空调自控系统被分成冷冻机房的空调自控系统与各楼层空调
9、的自控系统两部分。彼此互不关联） 。由于自控系统的设计缺陷，会使得泵与风机长时间在低效区运行，造成能耗的增加，也使昂贵的自控系统形同虚设，久而久之失去就被弃之不用。 6.不进行水力失调与水力稳定计算，造成各分支管路口径偏大 近年来，随着各种平衡阀的出现及相关技术的日益成熟，管路的水力调节操作变得相对简单，水力平衡也容易实现。因此，在空调系统设计中，出现大量的异程式系统。应该肯定的是异程式系统可以减少管线的总长度，简化管路系统的构成、减少管道系统所占的空间，进而降低建造成本，是有积极意义的。但是，一个普遍的现象是，设计人员对采用异程式管路系统不再象从前那样谨慎，不再考虑“各并联环路之间压力损失相
10、对差值，不应大于 15%”的要求，基本不再进行管道的阻力计算。仅仅依靠设置与支管同口径的平衡阀（相关设计文献资料明确指出：按照管径选择同等公称管径规格的平衡阀是错误的做法）来进行管路阻力的平衡。实际上这是一种“偷懒”的做法。这种做法的结果是支管口径普遍加大；当冷热源的近端与远端的负荷基本相同时，近端与远端支管的口径被选为基本一致。当系统水力失调度过大时，平衡阀也将失去调节功能。这不仅造成建造成本的加大，也造成近、远端空调用户的热力失调（远、近端空调用户冷热不均） ，进而造成空调舒适度下降与能源的浪费。 二、解决方案 本文只是罗列了对节能影响较大的设计缺陷，事实上空调系统的设计问题还远不只这些。
11、为了提高设计质量，强化节能意识，笔者认为应该采取以下措施： 1.加强设计人员的专业培训 加强设计人员的业务培训，定期举行对设计人员的继续教育，提高设计人员的业务理论水平。使设设计人员对空调系统的原理、系统结构及相关的技术细节有深入的掌握。对空调系统的设计质量与设计深度的要求有明确的认识。使空调设计人员养成自觉按照相关设计规范及设计深度规定的要求来做好每一项空调系统的设计。 2.强化设计审查及节能评审 强化设计院内部的设计审查及节能评审。要求设计人员将空调系统的水力计算书、负荷计算书、设备选型计算书及节能设计计算书作为与施工图一样的设计成果提交给设计评审人员（或单位） ，设计评审人员亦应对各种类
12、型的设计成果严格把关，不能草草了事。为了多方面的对设计质量进行把关，对于政府投资项目，亦应将前述设计文件提交代建管理单位，作为正式设计文件存档，以便今后的运行管理与节能评价。 3.加强空调专业与自控专业设计人员相互学习与沟通 空调设计人员要懂得一定的空调系统运行管理知识，了解与掌握一定的自控系统原理，能够给自控系统设计人员提供明确并详细的自控工艺要求；自控设计人员亦应掌握一定的空调系统原理，对空调系统的工作原理、系统构成有一个清晰且全面的认识。 此外，政府有关职能部门加强对暖通空调设计项目的监管，建立完善的设计质量控制程序亦是十分必要的。 结束语 总之，由于空调系统的能耗占建筑物总能耗比例非常大，对节能降耗、建设绿色建筑有着至关重要的意义，因此，对空调系统的设计应该成为工程项目决策者与管理者首要关注的工作内容之一。
