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摘要：随着经济飞速发展，满足人们品质生活的暖通空调行业也不断发展，空调设计合理性、节能性都越来越受到行业重视。暖通空调设计作为项目使用效果及节能设计关键，暖通设计阶段需要科学严谨的进行方案设计、方案论证，了解相关暖通设备性能特点，方案各细节考虑周全。
关键词：氟系统；水系统；余压（静压）；冷冻水；冷却水；二次泵；机房群控
前言：
根据项目工程调查，目前暖通设计人员在贯彻执行现行暖通规范、标准方面；但因为部份设计人员暖通知识、工程经验不足、对空调设备及系统了解不足，在工程设计方面存在很多问题。本文从几个不同空调系统分析存在问题及解决办法。
一、氟系统设计及常见问题分析
氟系统也可称为直接蒸发式空调系统，种类可分为：分体家用机、分体风管机、多联机等。氟系统一般设计师认为比较简单但工程常会出现诸多设计问题:
1、空调冷热负荷计算后选择空调机组，一定要考虑机组在工程中连管的高度、长度对机组能力衰减，运行环境衰减等因素。工程上有些设计师计算好房间的冷热负荷直接选择机组，没有考虑到各参数的修正，结果造成让房间选型偏小，效果达不到设计要求。
2、分体机连管长度与高低落差往往受到疏忽，每一匹数规格都有连管长度及内、外机高差要求。有些设计师只认为连管长度太长仅是能力衰减，其实不仅能力衰减，超过连管高度及长度要求压缩机回油会受到影响，造成压缩机烧毁。
3、小分体风管机、多联风管式内机，内机风压比较小，小匹数仅有10-15P，设计人员往往没有注意，只顾与装饰配合，造成风管比较长，风压不够，送风送不出来。有些厂家将风管式室内机静压出厂设置为0静压，工程安装调试时上需要调出静压，好多施工调试人员不知道，没有调出静压，结果送风送不出来，造成送风效果极差，查原因才发现这个疏忽。由此可见作为工程设计人员、安装施工人员对空调厂家产品了解是必不可少的。
4、大风管机设计选型，需要从建筑功能、层高及噪音等方面综合考虑，工程是否适合选择大风管机。大风管机工程设计时候除了连管高度及长度需要注意以外，风系统的设计、噪音的问题至关重要。有些设计师在风管设计时，风速设计比较大，风管管网阻力与设备机外余压不匹配，没有设计静压箱或消声器造成诸多工程问题。风管管网阻力与设备机外余压不匹配对工程影响比较大：机组机外余压选择太小，送风口出风很小甚至没有风，余压小的太多，部分风量转化成风压，风量很小则可能导致机组保护停机，严重时室内机蒸发器结霜，这需要跟设备厂家沟通，更换机组皮带轮甚至是电机，使机组余压与管网阻力损失相匹配；若空调机组机外余压选择太大，有可能造成风机电机过载，烧毁电机，另一方面机组冷凝水吹到风管中，造成飞水现象。所以在大风管设计中，只有详细计算风管最不利环路的阻力损失才能使机组机外静压选择与管道阻力损失相匹配。
5、多联机系统目前应用场所越来越广，主要因为多联机设备能效越来越高，连管长度做的越来越长，灵活性比较大。但在多联机设计中设计人员因为觉得技术成熟且简单而疏忽很多细节问题：
（1）简单按照房间负荷选择内机大小，忽略多联机机组能力衰减。
机组选型时,以室内和室外机修正后能力为准.同时运行的室内机总容
量决定室外机额定工况能力.
室外机实际能力=室外机额定工况能力×室内、外界温度条件的修正系数×配管距离、室内外机高低差的修正系数×制热结霜修正因子（根据制热负荷选型时才需要修正该因子）；
各室内机能力=室外机能力×室内机容量/同时运行的室内机容量
（2）室内机选择
选择室内机组时，首先应根据负荷计算的结果，所选择的室内机能力一般应不小于所计算出来的房间负荷。其次需要考虑房间的使用特点、天花造型、家具布置情况和室内机组工作的特点(尤其是气流组织形式和具体操作控制方式)。对于四面出风嵌入式室内机一般不宜用在天花高(4m以上)的场合；有些设计师5m层高也选用天花内机，就造成了制热时气流下不来，房间制热效果极其不好。对于天花高的场合可采用高静压风管型室内机，采用下送风方式，根据高度特点选用格栅送风或是旋流风口送风。
（3）室外机选择
对于大型的项目或因建筑结构和房间用途不同导致使用特点存在差异，应对空调面积进行合理分区。根据室内机选择结果和分区情况分别选择对应合适的室外机。室外机选型要点：
a、冷媒管长度限制：多联系统厂家都有连接管路要求包括最长连管长度要求，内机之间高度差要求，外机放置方位（在内机上方、在内机下方）与内机之间高度差要求，分歧管连接要求等。
b、室内外机组的配置比例的要求:室内机的总名义能力必须在其对应的室外机名义能力的50%-135%范围内,否则会因回油问题导致压缩机的寿命降低和故障。目前有多联机厂家在机组程序上检测内外机连接率，超过限制就无法调试；有些设计师没有注意，将超配超过上限结果工程无法调试，工程必须整改，造成人力物力损失。
c、各室外机可连接的最大室内机台数,连接内机数量一般受到通讯系统限制，超过台数也很难调试起来。
d、室外机安装位置噪音及散热影响。多联机室外机可放置在屋面上，技术夹层、分层室内平台。室外机摆放位置选择要有利于室外机通风散热，机组间间隔满足设备厂商的技术要求。工程上经常遇到室外机安装场所过于狭小，机组间间隔太小，进风排风不畅，散热不良；没有预留检修空间。目前很多建筑采用的是分层室内平台摆放室外机，有些为了建筑总体外立面美观机房会用百叶墙装饰。机房放在室内平台因为层高的一般在3.5m左右，室外机的高度一般在1.6-1.8m左右，室外机的基础高度在200-300mm左右，机组排风距离天花板距离很近，直接排风散热，排风经过上方楼板挡住反射到机房中，整个机房散热效果非常差，造成机组的高压保护。针对这种情况室外机风机需要导风帽导出去，室外机的风机应有足够的压力，通过风道将排风排至室外，选择合适的室外机风机风压（目前多联机室外机风压有0Pa、30Pa、50Pa、82Pa）；对于机房外侧隔墙百叶开口率一般应大于80 %；百叶角度下倾0-20°。对于放置室外机比较恶劣的环境，需要做CFD气流模拟分析确定是否可行。
（4）多联机在酒店客房项目中应用，酒店客房都有门禁卡，插卡取电，拔卡断电，多联机装在酒店客房中若用普通线控器，线控器电取自客房，当拔卡线控器立刻断电，此时内机电子膨胀阀不能立即复位，电子膨胀阀处于开启状态，这样就影响整个系统运行，所以客房线控器得装有门禁线控器，这样在拔卡时线控器能延时几十秒断电，足够电子膨胀阀就能处于关闭状态。很多酒店工程因为设计师对产品不了解，使客房空调无法接入门禁造成能源浪费，有的是普通线控器接入造成系统故障，在酒店项目中经常有客房空调控制具有门禁系统二次改造。
中间二次换热分区 分设冷源分区示意图
二、水系统设计及常见问题分析
水系统设计流程：了解客户意向完成负荷计算、系统划分、室内末端选型、室外主机选型、冷冻水系统设计、冷却水系统设计、机房群控设计等。
（一）空调水系统划分：（1）功能区域供水系统划分：一个大型建筑，一般具有许多种功能，不同功能的房间对空调的要求和使用制度不同。为了便于运行管理及节约能量，可以将庞大的水系统，根据房间的性质划分成若干个供水系统，在空调制冷机房集中控制。（2）竖向分区：对于建筑层高比较高的区域水系统所承受的水压比较大，分析系统水压分布，考虑到设备和构建的承压，水系统应该进行分区，竖向分区可中间设置二次换热装置和分别设置冷源两种主要形式。空调冷水机组的蒸发器、冷凝器的承压能力有一定要求，在空调设计时核算水系统的最低层承受静水压力最大的位置静压，选择对应耐压等级的空调设备、泵设备及空气处理设备、阀门、连接管件的耐压能力和施工质量等。
在工程中设计阶段对于设备承压都没问题，但在项目实施过程中因为空调施工单位及厂家技术人员没有注意设备承压问题，在一些需要高承压设备的项目中选型出现问题，造成项目不必要损失，所以在高层建筑空调系统中设计单位与业主单位、设备厂家、施工单位技术交底、技术核准是必不可少。
（二）室内末端选型：
(1)风机盘管:风机盘管制冷（热）量和送风量两个最基本参数，选择风机盘管一种方法按照房间所需循环风量即选房间面积、层高（吊顶后）和房间换气次数三者的乘积即为房间的循环风量；另一种方法选择根据房间所需的冷负荷选择：利用房间冷负荷对应风机盘管的中速风量时的制冷量即可确定风机盘管型号。确定风机盘管的型号以后，还要确定风风机盘管的安装方式（明装或暗装），送
回风方式（下送下回，侧送下回等）以及水管连接位置（左或右）等条件。对于房间面积较大，考虑房间的使用功能情况，对噪音要求较高时选择多个风机盘管，对噪音要求不高时可考虑使用风量和制冷量较大的风机盘管。对于房间风机盘管送风与房间新风送风方式选择，尽量采用独立送风与新风送风方式。有些工程将新风送到风机盘管回风处，这样一方面减少房间送风量，另一方面在换季季节风机盘管不用时，新风将从回风口吹出，风口回风过滤网灰尘北吹略，不够卫生。新风与回风混合后送入房间的方式不建议采用。
(2)柜式风机盘管：对于大空间及新风系统可选用柜式风机盘管，有吊柜、立柜、组合式空调箱。一般考虑柜式风机盘管风量、风压、冷量参数划分每台机组管辖区域范围进行风系统设计。目前有些设备产品名牌标注机外余压，有些产品标注机外静压，有些设计师搞不清楚机外静压、机外余压的区别，如何换算，有的错误认为两者一样意思，其实则不然。空调设备机外余压在在经过空调设备内部过虑网、表冷器、箱体等处的阻力损失后在空调设备出风口处剩余的全压即为机外余压,包括两部分:机外静压和动压。机外静压在空调设备各出风口处的机外余压扣除动压后剩余的压力。机外动压与设备出口风速有很大关系，设计师将静压换算成余压需要查风量，机组设备出风口尺寸先计算出设备出口动压，用机外静压加上设备出口动压即是机外余压，机外余压应该是与管网阻力相匹配。
所有在进行吊顶式风机盘管、立柜式风机盘管、组合式空调箱机组风系统设计，进行管网系统的水力计算,管网阻力与设备阻力匹配，否则将造成很大影响：
1）当机外余压(静压)选取值大于风管系统在设计工况下的实际需要值
① 风机的风量大于设计风量,电机可能过载(严重的可能烧电机);
②风速大于设计风速，运行噪音偏大;
③风量大于设计值较多时,由于流经空调设备表冷器（蒸发器)的风速过大,严重时将冷凝水从接水盘吹到风管内,从风口或风管的不严密处滴下。
2）当机外余压(静压)选取值小于风管系统在设计工况下所实际需要的值
其影响主要有:
①当机外余压(静压)选取值小于风管系统在设计工况下的实际需要值风机的风量小于设计风量,空调效果变差
② 由于出风温度会比较低,在室内环境湿度大时风口容易凝露滴水。
（三）室外机的选型：
冷水机组室外机选择应根据空调冷负荷逐时计算，统计建筑物总负荷，分析建筑用途及建筑负荷空调负荷特点，并考虑系统同时使用系数确定。主机台数在大、中型工程应选二台以上，但数量不宜过多。主机容量配搭：根据最大负荷、最小负荷情况选择，可大、小容量搭配运行，其原则是:在满足最低空调负荷冷负荷的前提下，通过不同组合，使得冷热源设备和系统的运行效能最优。空调机房一般是1台小冷量冷水机组与几台大冷量冷水组合，小冷量冷水机组负责低负荷时冷源。确定小冷量与大冷量冷水机组的原则：小冷量冷水机组的调节最低负荷率，大冷量冷水机组的允许最低负荷率，小冷量设计制冷量=最小冷负荷/螺杆机的调节最低负荷率；单台大冷量冷水机组的设计容量=小冷量机组的制冷量/大冷量冷水机的允许最低负荷率；大冷量冷水机组的安装台数为n=(最大冷负荷-小冷量的设计制冷量)/单台大机组的设计容量。主机形式：单机Q＜500RT 选用螺杆式；单机Q ≥ 500RT 选用离心式 。目前冷水机组选择，有些工程设计选择多台小的水冷螺杆机组，机组能效比不上大的离心机组的能效；有些工程设计选用两台大离心机组，离心机组最低负荷大于建筑最低负荷，不节能，而且离心机组在最低负荷运转时易产生喘振，不稳定。所以机房机组选型要了解建筑负荷特点，合理选型。
（四）冷冻水系统设计：
（1）冷冻水温度： 冷冻水水温通常7℃/12 ℃，大温差：Δt=6～10 ℃，低温水：t=3～5 ℃。高层建筑冷冻水系统为解决设备承压问题，制冷机房设置地下室：大楼中部设板式热交换器，大楼下部为一次水（6 ℃ /11 ℃ ），上部为二次水（ 7.5 ℃ /12.5 ℃ ）,使用二次水的末端应适当加大。根据工程实际情况设计进出水温度。
（2）管路布置：尽量同程设计，同程系统阻力容易平衡，异程设计应增加平衡措施， 管路流速按照规范各管径推荐流速进行设计。
（3）冷冻水泵选择：计算出管网阻力损失、主机阻力损失、泵损失、末端损失来确定冷冻水泵的扬程；水泵扬程： H=h主机+h泵+h管道+h末端
冷冻水泵与主机一一对应且有备用泵，水流量要考虑几台并联衰减。两台泵流量并联流量减少5%，三台并联流量减少16%，三台以上流量衰减更为严重。所以水泵并联台数不宜超过三台，所以主机选择时也不宜超过三台，水泵采用变频控制。有些设计者在主机台数选择≥3台，有的达到5台，泵按照一一对应，结果泵并联台数5用1备，泵流量若按照并联衰减，泵流量衰减达到40%左右，所以泵流量选择要变大，泵功耗很大。泵流量与扬程选择，工程实际采用的设备与设计师设计品牌有差异，根据实际采用品牌对泵的流量与扬程进行修正。目前很多项目具体实施中，直接根据设备规格参数选择设备，以为冷量对上了，满足要求，实际上对于系统辅助设备没有修正，导致不匹配。
冷冻水泵接在主机回水还是接在主机出水管上，这个应该考虑到设备承压问题，在高层建筑，冷水机组承担很高的静水压力，如果将冷冻水泵接在主机回水上，系统在运行时主机承受更高压力（出静水压力外+泵压力），所以从保护主机设备考虑将水泵接在主机出水侧。如果在底层建筑机房中，冷冻水泵装在会水侧、出水侧都行，但从保证主机进水量考虑，一般装在回水管上。
（4）冷却水设计：冷却水温：32℃/37 ℃；冷却塔选型宜按4 ℃温差选择，冷却塔位置通风散热良好、冷却水系统。冷却水泵流量按照冷水主机冷却水流量选择，冷却水泵扬程：H=h主机+h泵+h管道+h塔，冷却水泵与主机一一对应且有备用泵，水泵采用变频控制。
（5）膨胀水箱设计:尽量选用开式膨胀水箱，膨胀水箱最低水位应高于系统最高点1.0m以上，膨胀管在重力循环系统时接在供水总立管的顶端，在机械循环系统，高层建筑可接于系统回水管顶部，低层建筑应连接至系统定压点，一般接在水泵入口前，膨胀管接至系统定压点前的水平回水干管上，该点与定点之间，应保持不小于1.5-3m的距离。对于风冷热热泵冷热水系统，主机余泵一般至于屋面，膨胀水箱定压点在水泵吸入口，建议装在过滤器之后。
（6）二次泵系统：对于空调系统大、阻力较高、各环路负荷特性或压力损失差悬殊可采用二次泵系统；一级泵担负机房内阻力，二次泵担负管网及末端阻力，一级泵定频运行，二级泵变频运行。对于空调系统小，个环路压力损失没有太大悬殊，最常采用的是一次泵变流量系统。
（7）机房群控设计：机房群控在空调系统节能至关重要，它不仅提供整个中央空调水系统所有冷水机组的集中控制，包括机组的启停、能量调节、设备运行报请、设备运行数据远程控制等，也可以实现对机组的外围设备自动控制，使整个空调系统的能量得到合理分配，达到最佳节能目的。
目前因为设计师对自动控制了解比较少，自控人员不是很了解系统调节机理，设计师也不了解空调设备内部参数，水流量变化范围，流量变化率等，自控造价比较高，群控系统在项目应用还是不理想。
结论：
随着经济的发展，人们对建筑环境及节能的越来越重视，暖通空调在人们生活中起到重要作用。 优质的空调系统四要素：空调产品质量、工程设计、安装施工、使用维护，工程设计合理性直接决定工程项目效果，系统节能等。这要求我们设计师不断强化自己专业知识，积累工程经验，才能避免设计出现问题；同时一个项目实施前甲方、设计人员、设备厂商、施工方在一起技术交底是很必要的，这样才能保证项目成为优质工程。
参考文献：
[1]«实用供热空调设计手册»（第二版） 陆耀庆 中国建筑工业出版社
[2]«简明空调设计手册» 赵荣义主编 中国建筑工业出版社
[3]«暖通空调»（第二版） 中国建筑工业出版社
[4]«中央空调选型手册»
论文作者:徐金平
论文发表刊物:《基层建设》2016年6期
论文发表时间:2016/7/8
标签：风管论文; 机组论文; 负荷论文; 静压论文; 系统论文; 风机论文; 设备论文; 《基层建设》2016年6期论文;