空调通风及供热系统应用实例探讨.docx
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空调通风及供热系统应用实例探讨
空调、通风及供热系统应用实例探讨
二○○三年六月二十八日
空调、通风及供热系统应用实例探讨
人类告别了刀耕火种的原始时代，建筑文明伴随我们走过了几千年的历史。
在世界建筑日新月异发展的今天，机电设施在建筑中正发挥越来越重要的作用。
下面就我公司开发建设的某小区俱乐部的机电系统在空调、暖通及供热系统方面的应用实例做一些探讨。
该小区有四幢高层公寓，公寓建筑面积约92800平方米，住户550户。
小区配套一个公共健身休闲俱乐部（会所），俱乐部为地下二层结构，地下一层为儿童翻斗乐游乐场，少年活动区，接待大堂及管理办公室。
地下二层有健身房，体操房，乒乓室，桌球室及男女桑拿冲淋更衣室。
以上综合多功能区域建筑面积约1750平方米，另有上下二层贯通结构的壁球室70平方米及室内游泳池630平方米。
由于俱乐部各活动区域功能复杂多样，我在工程部负责进行了机电总体设计，并协调各专业分包商进行深化及施工。
俱乐部于二○○一年四月竣工，机电设施历经两年多的使用，基本运行正常，但也有一些当初考虑欠缺及不足之处，非常值得进行反思，很有必要对原设计及工程中的经验教训进行总结分析。
其中，空调、暖通及供热系统较为复杂，现将这方面的系统综合应用及经验总结如下：
一.壁球场空调系统
壁球场装饰材料为进口加拿大枫木材料，根据装修专业分包的特别要求，壁球场需使室温保持24小时恒定不变。
而俱乐部其它区域夜间休息，空调运行时间不统一。
所以为壁球场单独配置了一台小型风冷热泵机组。
经设计计算，选用了美标公司的特灵（Trane）品牌koolman系列机组，型号为CGAR-0750，制冷量19.5Kw。
单位面积制冷量达到每平方米280W，完全适应壁球场层高空间大及运动场所发热大的特点。
此热泵机组有两个压缩机，在低负荷时可单机运行。
使用中，除春秋两季季节交替时需转换冷暖开关外，其余时间全自动运行。
通过机组上的微电脑控制器，还可以适当调节冷热水控制温度以适应实际使用需要。
机组安装在地下一层停车场偏僻处，系统最高点安装了膨胀水箱。
而壁球场内配置四台高静压风机盘管，由室内三速温控开关控制风机盘管的水流电磁阀的开闭，达到室温自动控制的目的。
为了排除壁球场内的污浊空气，另接一路新风口向壁球场内送入适量新风。
此项空调工程承包价为5万元，
从实际使用情况来看由于活动人员不多，壁球场空调经常处于停用状态。
但并未出现原装修承包商所担心的枫木开裂等损坏现象。
从节能方面来讲，热泵机组压缩机虽可在低负荷时自动停机，但水泵却是24小时一直运转，非常浪费。
现在看来，单独配置一台热泵机组不太合理。
如果当初没有轻信承包商的24小时恒温的夸张要求，而是从俱乐部主空调系统接入空调，既能满足使用要求，也可省去一台热泵机组的费用，使用时还可灵活控制风机盘管运行，将更加节能。
二.俱乐部主空调通风系统。
1.冷气机组系统
首先，空调负荷测算如下
活动功能区域
建筑面积（M2）
计算负荷（W/M2）
制冷量（W）
游泳池
630
180
儿童游乐场
388
150
少年活动区
255
130
接待大堂
112
100
管理办公室
42
100
健身房
249
150
体操房
91
130
乒乓室
86
150
桌球室
55
100
男女冲淋更衣室
190
130
其它区域
282
100
合计
也许有人会担心是否计算负荷值取的太低？
这里需要探讨一下。
首先，俱乐部位于地下室，三面是停车库或车道，又无太阳辐射，所以通过围护结构传入的热量很小。
其次，计算使用的是建筑面积，它比空调作用的区域面积要大一些。
因此，在参考了许多设计手册参数的情况下，通过对各种得热量的种类和性质以及房间的蓄热特性的估算，计算负荷就相对较低了。
而游泳池由于采用全面通风，且湿度大，潜热量消耗也大的原因，所以计算负荷取得也较大了。
根据负荷测算，冷气机选用了法国原装进口的特灵（Trane）品牌风冷螺杆式热泵机组，型号为RTXA-212，制冷量为370KW，制热量为320KW。
此螺杆机组采用了TRANE第四代阴阳转子，运转更平稳，效率及可靠度很高。
机组由两个独立的冷媒环路，两台半封闭直接驱动压缩机组成。
其UCM可编程控制器非常先进，它可根据回水温度或室外温度变化，自动调节出水温度。
UCM不但有完善的控制保护功能，还可通过一条双股线实现远距离显示和控制。
这点对我们非常有用，因为冷气机安装在俱乐部首层入口大厅的屋顶，操作不方便。
通过远程控制，现在在地下一层泵房就能控制机组运行了。
虽然冬季采暖主要依靠锅炉提供热源，但考虑此型热泵机组价格与单冷机组价格相差不大（只5万元），故选用热泵机组的冬季制热功能作为采暖的备份也不失为一个廉价可靠的好方案。
此螺杆式风冷热泵机组价格为54.5万元。
运行至今非常稳定，最热时，负荷达到95%，这也验证了当初计算负荷测算基本正确。
唯一的遗憾就是噪音，由于机组离最近的住户距离只有40多米，虽加有隔音百叶格栅，噪音仍嫌过大。
现在加建了消音大风室将机组包围，才解决了噪音问题。
2.各活动功能区空调系统
由于俱乐部各功能区空间都较大，温控要求不高，故采用集中式空气处理方式的定风量有回风式（混合式）系统，这种系统空调机处理的空气部分来自室外新风，部分来自空调房间的回风，经过处理的空气送到空调区域，在室内进行热湿交换后，部分再送入空调机，部分排至室外。
这种系统既能作到合理的满足空调区域对空气新鲜程度的要求，又可达到节能的目的。
相对比风机盘管等半集中式空调系统控制更加简单，经济实惠。
空气处理机选用了四台特灵（Trane）DWAA系列。
分别作用于地库一、二层的四大分区。
冷气机向俱乐部四台空气处理机提供制冷水，水温由冷气机主机电脑自动控制。
新风由首层地面风口经新风管弄接入空气处理机进风管（也是系统的回风端），新风混合二次回风系统后，经空气处理机处理过的空气送入各功能区。
各功能区分送风支管上安装有手动调节风阀，以适应不同区域风量及负荷变化的需要。
目前，各功能区空调运行正常。
桌球室由于使用较少而关闭了进风阀。
只有男女淋浴更衣室由于处于空调送风管的最末端，且室内湿度较大，空调效果较差。
现在，将其改造为由两台风机盘管单独控制此区域，使俱乐部空调系统更趋完善。
3.游泳池空调通风系统
游泳池为地下两层贯通且又露出首层地面一米多的半地下室结构，所以利用其地面部分的窗口改为游泳池通风的进出风口。
因为游泳池水经消毒处理后，会蒸发出一些有害气体，不宜使用二次回风的再循环空调形式，故游泳池采用了集中式空气处理方式的直流式（全新风）系统。
这种系统使用经处理过的新鲜空气去替换或稀释（冲淡）室内有害气体的浓度，消除余热和余湿，然后直接排出室外，但对系统耗冷，耗热量也最大。
所以在游泳池进风系统上单独设置了一台DWAA空气处理机。
而排风机为两速混流风机，平时只需低速运行，这样不至于使空调冷量损失太大，根据游泳池使用状态，不定期开启排风机高速运行，以全面排出游泳池室内的有害气体。
以上空调系统，包括壁球场空调及冷气机系统以及消防排烟系统由某承包商以129万元承建。
在工程建设期间，有人提出游泳池顶冬季会出现结露、霉变现象，从而损坏游泳池顶涂料。
为了防止产生结露水，又单独增设了一台空气处理机及风管系统，出风口近距离由下往上对游泳池屋顶表面区域吹热风。
工程又追加了11.05万元，使游泳池空调通风系统趋于完美。
游泳池与俱乐部其它区域空间在上部有部分连通，由于游泳池排风量大于进风，其游泳池室内保持负压，而俱乐部其它功能区域污浊空气可通过此开口迅速排出，使气流组织更加合理。
三.供热系统
俱乐部有三个系统需提供热源：
空调冬季采暖、淋浴热水和游泳池水加热
4.锅炉供热系统
供热系统负荷估算如下：
游泳池容积420立方米，池水表面积400平方米，池水平均温度26℃，初次加热时间12小时。
淋浴器：
15只，（面盆热负荷忽略不计）。
1）游泳池负荷
（1）.正常使用负荷计算Wa
A.游泳池表面热损耗W1
A1---游泳池表面积,400M2
q1---每M2水面积热损耗概略值，查设计手册，气温20℃时为1842kJ/h=442kcal/h。
W1=q1*A1=442*400=176800kcal/h
B.池水蒸发补充水热损耗W2
v1---游泳池容积420M3。
q2---每天补充水量占游泳池容积的百分比，取5%。
t1,t2---冷水温度5℃，游泳池水温度26℃。
W2=v1*q2*1000*（t2-t1）/24=420*5%*1000*（26-5）/24=18375kcal/h。
所以，正常使用负荷Wa=W1+W2=176800+18375kcal/h=195175kcal/h。
既，Wa=19.5万大卡。
（2）.间隔12小时再加热所须负荷Wb
v1--游泳池容积420M3。
tt---游泳池水12小时降温差176800*12/v1/1000=5℃。
t3---再加热时间12h
Wb=v1*1000*tt/t3=420*1000*5/12=175000kcal/h
既，Wb=17.5万大卡。
2）淋浴器负荷计算Wc
q3---每只淋浴器每小时耗水量，取300l/h。
n---淋浴器数量15个。
t1,t4---冷水温度5℃，淋浴器水温度40℃。
Wc=q3*n*1000*（t4-t1）=300*15*（40-5）=157500kcal/h。
既，Wc=15.75万大卡。
3）空调采暖负荷Wd
（3）.游泳池采暖W3：
采暖面积为630m2，由于通风量大，层高空间大，计算热负荷取150kcal/h
W3=630*150=94500kcal/h。
（4）.淋浴间采暖W4：
采暖面积88m2，计算负荷60kcal/h
W4=88*60=5280kcal/h。
（5）.更衣室采暖W5：
采暖面积85m2，计算负荷80kcal/h。
W5=85*80=6800kcal/h。
（6）.儿童游乐场、少年活动区、健身房、体操房、乒乓室采暖W6：
采暖面积约1100M2，计算负荷取55kcal/h。
W6=1100*55=60500kcal/h
（7）.接待大堂及管理办公室、其它区域采暖W7：
采暖面积约480M2，计算负荷65kcal/h。
W7=480*65=31200kcal/h。
空调采暖负荷Wd=W3+W4+W5+W6+W7=94500+5280+6800+60500+31200=198280kcal/h。
既，Wd=19.8万大卡。
综上所述：
Ⅰ.正常使用负荷为Wa+Wc+Wd=19.5+15.75+19.8=550000kcal/h，考虑同时使用系数及热交换器的效率等因数，在冬季满负荷使用时，选60万大卡的锅炉能满足要求。
Ⅱ.游泳池间隔12小时再加热使用时，在冬季需17.5万大卡，60万大卡的锅炉也足够满足需要。
所以，锅炉总负荷取60万大卡，即700KW。
从安全及管理方便着想，确定使用煤气常压热水锅炉，经招标选用了进口原装德国“布德鲁斯”（buderus）铸铁锅炉两台，型号为GE—350。
单台产热功率为350KW/H（约30.1万大卡/小时）。
这种铸铁锅炉由单片组合而成，应用了双臂原理、防露点原理、低温热流技术，在密封上采用了丁基橡胶专利技术。
锅炉具有高效节能、运行可靠、耐腐蚀、寿命长、有害排放物低、安装方便等优点。
燃烧器为瑞典“百通”产品，质量性能优良。
热水循环泵为进口“格兰富”产品，质量也不错。
锅炉参数设置妥当后即可全自动运行。
锅炉还有完善的安全保护装置，无须专人值守。
锅炉房位于俱乐部上首层地面，面积仅15平方米。
膨胀水箱置于锅炉房屋顶。
锅炉提供三处加热系统的一次热水，锅炉出水温度为89±2℃回水温度为75～80℃：
正常运行时锅炉点火温度为87±1℃，熄火温度为90±1℃。
并且控制水温可在一定范围内，通过锅炉电脑控制板灵活调节。
通过三组热交换器，三个加热系统再另行控制二次水的水温。
锅炉系统及所有一次水管道（不含热交换器）由承包商35.7万元包干。
从目前两年来的实际运行情况看，确实运行状态良好，无大故障出现。
5.空调采暖系统
空调采暖热交换器位于地下一层采暖机房内，选用了两台“阿法拉伐”（AlfaLaval）品牌的板式热交换器，型号为M3-FGL，总换热功率为2*150KW。
瑞典阿法拉伐公司是世界最大热交换器制造商之一，它在板式热交换器领域技术最为先进。
而板式热交换器具有换热性能高，省能源，体积小，省空间，可拆洗，维护简单等优点。
已逐渐取代管壳式及其它型式热交换器而得到越来越广泛的应用。
二次水温控制系统使用了“强森”（Johnson）的电动三通阀控制系统，可调节采暖水温在30～55℃之间任意设定。
但此系统也有一些缺陷，因采暖系统与锅炉系统承包商两家划分工程界线太过分明。
致使二次水温的控制三通阀未做在一次水侧，而在二次侧，控制不太合理。
且由于二次水管径较大，所装三通阀也加大了规格，安装复杂不说，还增加了费用。
确实协调不够。
因为系统冬季才使用，管理部在冬季再用时未彻底清洗此部分管道，接连两年热交换器均出现过堵塞情况，这是以后需加强保养的地方。
若空闲季节充水加药湿保，也许能消除堵塞现象。
6.淋浴热水系统
淋浴热水系统比较简单，为机械循环式。
热水经热交换器集中加热循环，当然由水温控制器通过电动三通阀将水温保持在40～45℃之间。
此部分系统由装修承包商包干，他们在水系统方面不太在行，却很固执。
问题就出在补充水方面，本来系统为容积式热水系统，设计有一个开式蓄热补充水箱，但安装位置却与使用区域同在地下二层。
所以，热水系统水压很低。
直至验收时无法使用，装修承包商才承认错误。
改进方法有两种，一是将补充蓄热水箱放置在首层回廊顶上（回廊高5米），这样可在地下二层获得近2公斤的系统水压，但管路太长，能量损失较大，循环泵也需更换。
二是改为闭式补充蓄热水罐，增加加压泵及稳压罐使系统水压达到2公斤，但这样系统改动更大。
好在市政管网水压在地下二层已达到2公斤，也比较稳定，且淋浴水用量不多。
所以临时用市政管网水作为补充水直接接入系统使用，但热水系统却丧失了蓄热功能。
在扣除了承包商需改造此系统的工程款后，原预备在俱乐部大修时进行整改工作。
但由于目前俱乐部使用率不高，淋浴水用量很小，热交换器换热功率也较大，系统被迫由容积式变为快速加热式。
所以，改造工程一直未开展。
至今，那个3立方米的不锈钢蓄热水箱仍闲置在热水机房内。
7.游泳池热水系统
游泳池由成人池和儿童戏水池组成。
按规范6～8小时游泳池水就要循环一次，水温控制在26℃。
系统较为复杂，有10台美国HAYWARD循环水泵，5个HAYWARD沙缸。
3台热交换器为瑞典3T产品，型号为MF-400。
工程包括进口池底灯等，承包价为29.5万元。
只是温控器是国产产品，此部件故障多一点。
后来，管理部又要求儿童池的水温要高一点。
所以，将原来与成人池连通的儿童池的水系统独立出来，新增了一台MF-80热交换器及水温控制器，水温保持在28℃。
目前，游泳池系统运行基本正常。
以上是空调、暖通及供热系统在某小区俱乐部的工程实例探讨。
在将理论应用到工程实践的过程中，我同时学到了许多实际应用方面的知识，积累了宝贵的经验，当然，也有许多教训值得吸取与反思。
我想，只有在实践中不断总结，相信在以后的工作中，一定能取得更大的成功。
临书仓促，不尽欲言。
文中疏漏及不足之处，望各位专家和前辈予以指正。
谢谢！
二○○三年六月二十八日
参考资料及附图
刘锦梁主编《简明建筑设备设计手册》中国建筑工业出版社1991年8月第一版
陈耀宗等主编《建筑给水排水设计手册》中国建筑工业出版社1992年12月第一版
艾学良主编《暖通与空调常用数据手册》吉林科学技术出版社1994年1月第一版
本社主编《现行建筑设备规范大全》中国建筑工业出版社1995年7月第一版
附：
会所空调采暖加热系统
ITEM
名称
用途
CHILLER
风冷螺杆式热泵机组
会所空调制冷
AHU
空气处理机
会所各活动功能区空调用
PAU
新风空气处理机
游泳池空调及屋顶热风用
BOILER
煤气热水锅炉
会所采暖、淋浴及游泳池水加热
HE1
热交换器
会所冬季空调采暖
HE2
热交换器
淋浴加热用
HE3
热交换器
游泳池水加热
HE3
示意图及图例
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