暖通空调系统的设计问题及解决办法DL

暖通空调系统的

设计问题及解决办法朱颖心清华大学建筑学院建筑技术科学系2005年12月大型公共建筑的能源消耗特点类型相同，使用情况大致相同的建筑物之间能耗差异大表明节能潜力大，也说明设计存在大量问题，导致运行能耗高大型公共建筑全年用电量变化特点写字楼商场宾馆Month商场能源消耗特点总用电量200kWh/m2年总用电量120kWh/m2.a星级酒店能耗特点写字楼能耗特点总用电量120kWh/m2.a空调节能的重要性空调能耗占大型公共建筑总能耗的40%～60%照明、电器等也占较大的比重，但节能的重点以产品性能提高为主，比如节能灯、低待机电耗的电器等新产品的应用空调系统的问题不仅仅是产品，更重要的是系统，尤其是设计环节的优化公共建筑不节能的各类因素技术方案本身存在问题设计意图未得到落实设备安装及系统调试不合格运行管理方法不科学设计阶段是建筑节能的首要环节，应充分重视

不节能的具体问题冷热源的问题冷热源形式不合理（能源形式、设备匹配）冷热源设备效率低下水系统的问题水泵常年低效运转风系统的问题风机常年低效运转存在过冷过热现象（冬季过热、局部过冷、远端不满足），气流分布不合理控制系统形同虚设设计中的最大误区各种设备选型偏大（冷冻机、风机、水泵、风机盘管）设计者的意识够冷就好，越冷越好！设备不怕选大只怕选小。设备选大了没关系，选小了就不够，要负责任。设备选大了没关系？？？？？主要内容一.冷热源的问题二.水系统设计的问题三.风系统中存在的问题四.空调自控系统形同虚设五.部分系统改造实例某宾馆离心制冷机效率实测数据运行良好的冷水机组COP>5.0

一、冷热源的问题124891493233381381243580501001502002503003504001#2#3#5#水量m3/h冷却水量冷冻水量(1)冷冻水量分配不合理

4台同型号的冷水机组虽然冷水机组运行近10年，老化各不相同，但冷冻水量的分布不合理也是导致COP差别很大的原因冷水机组旁通阀常开冷却塔37.7℃37.7℃34℃31.7℃36.4℃40℃1#2#冷却水路旁通，冷却水分布不匀，停冷机不关阀，冷却塔老化等某酒店夏季冷却水路旁通，冷却水温度提高了2.3℃，冷水机组COP低了5％。

(2)冷却水旁通导致温度过高1#2#14℃9℃11.5℃14℃电动旁通阀水泵冷水机组冷冻水阀常开(3)停冷水机组,不关水阀2#冷水机组停机，但冷冻水阀不关，导致水量旁通如果停一台泵，2#冷水机组的水量变小，COP显著降低，出力不够如果不停泵，水泵能耗过大，供水温度升高

(4)冷水机组选型过大(4)冷机选型偏大，常年处于部分负荷工况一共有4台離心冷水機組13:30的時候大廈負荷為1120kW，兩台冷機運行，單台負荷40％，COP小於3CoolingLoad单台负荷

60％单台负荷

40％一共有4台冷水机组ChilleronTime二.水系统设计的问题冷冻水泵扬程偏大一般大楼用户侧阻力为5～20米左右，而该系统为了消除二次泵的过大的扬程，二次泵出口的阀门开度仅为10％左右，50％以上二次泵的电耗浪费在了阀门上。流量(t/h)扬程(m)输入功率(kW)数量冷却泵40938753一次泵32714223二次泵32758753ChillerCoolingwaterpumpSecondaryPumpPrimarypumpUser0.2MPa0.65MPa0.23MPa0.32MPa0.26MPaCoolingtower0.18MPa0.22MPa0.23MPa0.13MPa0.34MPa10%开度，消耗50％的水泵能耗0.31MPa水泵选型偏大，电机会烧毁为什么水泵选型偏大电机会烧毁?电流过大不得不采用的措施关小阀门把叶轮切削小效率更低更换大电流的电机多开水泵，减小每台水泵的电流扬程(m)流量(t/h)实际工况点34kW,61A,48%设计工况点20(22)kW,40A,70%37.530138200合理的工况点14.1实例：实际上只需要17m扬程，但却选了51m的水泵。工作点严重偏离设计点，效率降为30%-50%。冷却水泵选型偏大，为防止电机烧毁，只能关小阀门扬程管道阻力流量开阀阀损失管道损失关阀0.94MPa0.99MPa1.11MPa1.45MPa冷却塔冷却塔Chiller310t/h-12m-34m+51m-5m冷却水泵电耗增大一倍左右

(2)冷却水设计成开式系统需要扬程43m，却选了70m的泵冷水机组标高28m标高0m标高-10m如果停用加压泵，每年可节省电费约16.5万元。(3)加压泵空设，做无用功25%Open25%OpenHEX1.0MPaRW1.15MPa1.15MPa1.15MPa公寓南側裙房供水公寓北側裙房供水饭店裙房供水P0.95MPa1.2MPa1.12MPa公寓南側標準層供水公寓北側標準層供水酒店標準層热供水PPPPPP四个分区的水泵扬程完全一样，但是二次泵出口不并联，目前每个分区夏季负荷最大时，开一台水泵就可以了。由于不并联，所以二次泵全年每个区都要运行一台，导致冷冻水泵电耗增大1倍多。ChillerCoolingtower（4）二次泵设置不当Secondarypump（5）各用户支路水力严重不平衡举例

某医院：典型的冷源与水系统设计错误基本信息建筑面积：17000m211台风冷式冷水机组，最多只须运行4台，一般运行3台；每台额定冷量200kW，水量37.7t/h总冷量2200kW，总水量414t/h3台水泵＋1台备用额定扬程37.5m，3台总流量414t/h（138t/h×3）实际运行扬程30m，2台总流量410t/h（200-210t/h×2）风机盘管总冷量:2200kW，总水量414t/h实际上供水温度14.5℃，供回水温差1.2℃，控制温度已经足够。某医院：典型的冷源与水系统设计错误15.7℃运行11.2℃14.5℃15.7℃运行常开常开风冷冷水机组蒸汽-水管束换热器410t/h210t/h200t/h冷水机组、水泵、风机盘管选型过大冷冻水旁通，冷冻水泵电耗高，供水温度高除污器三.风系统中存在的问题新风管OA排风管EA回风机段RAfanRA回风管送风机段

SAfan送风管SA新风比由设计的12％上升到33％，新风负荷大量增加(1)送回风机不匹配，造成室内负压吸入大量新风P＝0正常的风压分布有问题的风压分布回风机扬程过大风机扬程设计不合理，导致不能正常运行（某地下图书室）增压回风机P+47.5℃，14.6%1830m3/h1325m3/h505m3/h20℃，67％回风机扬程过高，导致新风口向外排风室内需要新风量600m3/h，但实际上有1200m3/h左右通过门窗进入到室内，导致室内湿负荷过大室外：30.3℃，79.5%

室内：24.8℃，80.3%除湿机只有27％的能耗用于室内除湿，其它都浪费掉了(2)风机盘管过大，导致不能除湿风机盘管换热面积过大，导致水温过高室温控制＝>降低传热温差（为了获得相同的显热，KF增大则t减小），盘管表面温度上升减小除湿能力，导致室内湿度过高无奈之对策：降低室温设定值原理增大显热换热量，以降低盘管表面温度，从而降低冷水温度，达到除湿的目的问题：导致室内过冷（3）VAV系统分区问题症状：冷热不当，难以调整原因风系统分区不当水系统分区不当（3）VAV系统分区问题在夏季较热的情况下，窗附近感觉过冷，而离开窗一定距离又感觉偏热。通过负荷模拟分析，发现东南外区设计进深为2m，外区设计进深过小。东北角区域2被并入东南外区。实际上此区域的全年负荷特性更接近北向外区。西南角1区也有类似的问题。虽然东内区和北向外区的风系统已经分开，但却由同一支水立管负责。在冬季或过渡季，会出现东内区需要供冷而北外区需要供热的情况，水系统无法为两台空调箱同时供冷、供热。外区设计进深2米，太小一根水管供两个空调箱(4)新风不足问题北京某采用VAV系统的办公楼，东南为玻璃幕墙。存在问题：下午以后室内人员普遍感到缺氧：面色潮红，发困。冬季内区过热，无法降温。原因：下午太阳辐射已经没有，总风量显著减小，导致新风量减小设计新风道只够最小新风量，未考虑变新风冷却工况(4)新风不足问题北京某大商场，有空调系统和暖气片，但冬季暖气片从来没有用过，室内仍然过热。设计说明书上写明过渡季和冬季过热时可以增加新风百分比或者走全新风，但把新风阀门开到最大也无法增加新风百分比原因：新风道尺寸和风机压头是按照最小新风量设计的，根本无法增加新风量，与设计说明书不符。（4）新风不足问题东北某办公大楼的新风控制设计新风由独立新风机负责，保证最小新风量。排风机不变频，开停由室内测得的压力控制，偏高时排风机启动，压力合适时停机。新、排风不联动。症状：新风不足，送不进来原因由于室内的空气压力变化一般仅在几个Pa的范围内，压力传感器反应不敏感。导致室内压力比较高时，才有反应启动排风机。排风机不变频，所以不可能根据室内压力大小调节排风量，保持室内压力平稳。导致排风动作与新风送风动作不一致，室内压力经常过大，其正压状态导致新风送不进来。建议对策排风机、新风机均变频；新风机、排风机联动，新风机送风量略大于排风机的排风量。(5)气流组织问题冬季送不下来某银行，冬季上下温差达到19C(13~29C)风口距地面有4.2米的高度，风口面积过大，而且采用上送上回的送风方式，送风速度<1.5m/s，导致了热风上浮。Tempdifferencebetweenceilingzoneandfloorzoneis19℃inwinter.(5)气流组织问题夏季有“砍头风”原设计希望采用条缝风口形成窗侧空气幕，结果造成窗前人员的吹风感Window（6）某些不必要的风机能耗5678.0某宾馆有两台新风热交换机组，为全楼提供新风新风机组设计风量为3万m3/h，900Pa，年电耗约15万kWh实际上这样大的风机能耗并没有发挥应有的作用(7)过滤器阻塞严重

风机能耗增加，风量不足Withdirtyfiltersremoved1dirtyfilterremovedallfiltersRatedairvolumeAHUs(8)VAV风道设计采用了CAV方式有部分用户负荷变小的时候，满负荷的房间风量达不到设计要求。建议：采用环形风道，使风道尽量近似静压箱环形风道系统LoopingSystem送风机回风机送风管回风管(9)风量不平衡的问题问题：冬季大厅太冷采暖能耗太大某大厦大堂实测温度原因整个建筑气流走向不合理，导致能耗增加；由于冬季电梯间的热压作用，导致冬季大量的冷空气进入一层大厅；空气渗透负荷太大，空调正压不能抵抗。酒店：厨房排风不连续工作，但新风机连续送风，造成厨房正压，异味外溢

鮮風鮮風處理器EAoperateddiscontinuouslyOAsupplyconstantlyPressure>0Odourdiffusedtothe1stfloor四.空调自控系统形同虚设存在的问题BAS系统只测不控，久而久之测量功能也丧失了BAS系统误操作，不节能反费能空调设计人员没有提出详细的工艺要求，特别是工况转换以及阀位调节没有描述；自控编程调试人员不懂空调，电动阀选型错误，或只给出开关量，无法实现调节，甚至反向调节。(1)VAV系统静压设计值过高某VAV系统部分负荷工况下风机几乎不变频，风机能耗很大原因：系统静压设定为50mm，风机能耗损失在末端变风量箱上，而现场实测实际上静压25mm已足够功率转速(2)电动阀开关状态错误开关

问题分析阀门A功能：保护末端设备的安全和正常的工作。工作原理：当二次分水器和一次集水器之间的压差超过设定压差（设定压差由用户设备的