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篇1
Keywordscomputercontrol，heating，boiler
5.1供暖热水锅炉房内监测与控制的主要目的应为：
·提高系统的安全性，保证系统能够正常运行；
·全面监测并记录各运行参数，降低运行人员工作量，提高管理水平；
·对燃烧过程和热水循环过程进行有效的控制调节，提高锅炉效率，节省运行能耗，并减少大气污染。
对于热水锅炉，可将被监测控制对象分为燃烧系统和水系统两部分分别进行讨论。整个计算机监测控制管理系统可按图5-1形式由若干台现场控制机（DCU）和一台中央管理机构成。各DCU分别对燃烧系统、水系统进行监测控制，中央管理机则显示并记录这两个系统的在线状态参数，根据供热状态况确定锅炉、循环泵的开启台数，设定供水温度及循环流量，协调各台DCU完成各监测控制管理功能。
5．1．1燃烧系统监测与控制
图5-1锅炉房计算机的监控系统
对于链条式热水锅炉，燃烧过程的控制主要是根据对产热量的要求控制链条速度及进煤挡板高度，根据炉膛内燃烧状况及排烟的含氧量及炉膛内的负压度控制鼓风机、引风机的风量，从而既根据供暖的要求产生热量，又获得较高的燃烧效率。为此需要监测的参数有：
·排烟温度：一般使用铜电阻或热电偶来测量；再配之以相应的温度变送器，即可产生4～20mA或0～10mA的电流信号，通过DCU的模拟量输入通道AI即接入计算机。
·排烟含氧量：目前较多采用氧化锆传感器，可以对0.1%～21%范围内的高温气体的含氧量实现较精确的测量，其输出通过变送器后亦可转换为4～20mA或0～10mA电流信号。
·空气预热器出口热风温度：同上述测温方法。
·炉膛、对流受热面进出口、省煤器出口、空气预热器出口、除尘器出口烟气压力：测点可根据具体要求增减，一般采用膜盒式或波纹管式微压差传感器，再通过相应的变送器变为4～20mA或0～10mA电流信号，接入DCU的AI通道。
·一次风、二次风风压，空气预热器前后压差：测量方法同上。
·挡煤板高度测量：通过专门的机械装置将其转换为电阻信号，再变成标准电流信号，送入DCU的AI通道。
·供水温度及产热量：由水系统的DCU测出后通过通讯系统送来。
燃烧系统需要控制调节的装置为：
·炉排速度：由可控硅调压，改变直流电机转速
·挡煤板高度：控制电机正反转，通过机械装置带动挡板运动
·鼓风机风量：调鼓风机各风室风阀或通过变频器调风机转速
·引风机风量：调引风机风阀或通过变频器高风机转速
为了监测上述调节装置是否正常动作，还应配置适当的手段测试上述调节装置的实际状态。炉排速度和挡煤板高度可通过适当的机械机构结合霍尔元件等位置探测传感器来实现，风机风量的调节则可以通过风阀的阀位反馈信号或变频器的频率输出信号得到。
燃烧过程的控制调节主要包括事故下的保护，启停过程控制，正常的燃烧过程调节三部分。
·事故保护：这主要是由于某种原因造成循环水停止或循环量过小，以及锅炉内水温太高，出现汽化。此时最重要的是恢复水的循环，同时制止炉膛内的燃烧。这就需要停止给煤，停止炉排运行。停止鼓风机，引风机。DCU接收水温超高的信号后，就应立即进入事故处理程序，按照上述顺序停止锅炉运行，并响铃报警，通知运行管理人员，必要时还可通过手动补入冷水排除热水，进行锅炉降温。
启停控制：启动点火一般都是人工手动进行，但对于间歇运行的锅炉，封火暂停机和再次启动的过程则可以由DCU控制自动进行。封火过程为逐渐停止炉排运动，停掉鼓风机，然后停止引风机。重新启动的过程则是开启引风机，慢慢开大鼓风机，随炉温升高慢慢加大炉排进行速度。
正常运行调节：正常运行时的调节主要是使锅炉出口水温度维持在要求的设定值，同时达到高燃烧效率，低排烟温度，并使炉膛内保持负压。这时作为参照的测量参数有炉膛内的温度分布、压力分布、排烟含水量氧量等。锅炉的给煤量可以通过炉排速度和挡煤板高度（即煤层厚度）确定，鼓风机则可以根据空气预热器进出口空气的压差判断其相对的变化，此时可以调整控制量有炉排速度、煤层厚度（调整挡煤矿板高度）、鼓风机转速、各风室风阀、引风机转速或风阀。上述各调节手段与各可参照的测量参数都不是单一的对应关系，因此很难用如PID算法之类的简单控制调节算法。目前，控制调节效果较好的大都采用"模糊控制"方法或"规则控制"法，都是根据大量的人工调节运行经验而总结出的调节运行方法。
当燃烧充分时，锅炉的出力主要取决于燃煤量，因此锅炉出口水温的控制主要靠炉排速度及煤层厚度来调节，煤层厚度与煤种有很大关系，炉膛内燃烧状况可以通过炉膛内温度分布及煤层风阻来确定。燃烧充分时炉膛内中部温度最高，炉排尾部距挡渣器前煤已燃尽，温度降低。鼓风机则应根据进煤量的增减而增减送风量，同时通过观测排烟的含氧量最终确定风量是否适宜。引风机则可根据炉膛内负压状态决定运行状态，维持炉内微负压，从而既保证煤的充分燃烧，又不会使烟气和火焰外溢。根据如上分析，可采用如下调节规则：
每h一次，根据炉膛内温度分布调整煤层厚度及炉排速度，最高温度点后移，则将炉排速度降低5%，同时将挡煤板提高5%，当最高温度点前移时，则将炉排速度提高5%，同时将挡煤板降低5%。
每2h一次：若出水温度高于设定值2℃以上，则将炉排速度降低5%，若出水温度低于设定值2℃以上，则将炉排速度加大5%，加大和减小炉排速度的同时，还要相应地将鼓风机转速开大或减小。当采用风阀调整鼓风量时，则调阀，观察空气预热器前后压差使此压差增大或减少10%。
每15min一次：若排烟含氧量高于高定值，则适当减少鼓风同风量（降低转速或关小风阀），若低于高定值，则增加鼓风机风量。
每15min一次：若炉膛负压值偏小（或变为正压），加大引风机转速或开大风阀，若负压值偏大，则降低引风机风量。
以上调节规则中，所谓"合理的炉膛温度分布"取决于锅炉形式及测温传感器安装位置，需通过具体运行实测分析后，给出"合理"，"最高温度前移"，"最高温度后移"的判据，然后将其再写入DCU控制逻辑中。同样，排烟含氧量的设定值，含氧量出现偏差时对鼓风机风量的修正等参数也需要在锅炉试运行后，根据实际情况摸索，逐步确定。当然这几个修正量参数也可以在运行过程中通过所谓"自学习"的方法得到，在这里不做过多的讨论。
5．1．2锅炉房水系统的监测控制
锅炉房水系统的计算机监测控制系统的主要任务是保证系统的安全性；对运行参数进行计量和统计；根据要求调整运行工况。
·安全性保证：保证主循环泵的正常运行和补水泵的及时补水，使锅炉中循环水不会中断，也不会由于欠压缺水而放空。这是锅炉房安全运行的最主要的保证。
·计量和统计：测定供回水温度和循环水量，以得到实际的供热量；测定补水流量，以得到累计补水量。供热量及补水量是考查锅炉房运行效果的主要参数。
·运行工况调整：根据要求改变循环水泵运行台数或改变循环水泵转速，调整循环流量，以适应供暖负荷的变化，节省运行电费。
图5-2为由2台热水锅炉、4台循环水泵构成的锅炉房水系统示意图。图中还给出建议的测量元件和控制元件。
2台锅炉的热水出口均安装测温点，从而可了解锅炉出力状况。为了了解每台锅炉的流量，最好在每台锅炉入口或出口安装流量计，一般可采用涡街式流量计。涡街式流量计投资较高，可以按照图5-2那样在锅炉入口调节阀后面安装压力传感器，根据测出的压力p3，p4与锅炉出口压力p1之压差，也可以间接得到2台锅炉间的流量比例。2台锅炉入口分别安装电动调节阀来调整流量，可以使在2台锅炉都运行时，流量分配基本一致，而当低负荷工况下1台锅炉停止或封火，循环水泵运行台数也减少时，自动调节流量分配，使运行的锅炉通过总流量的90%以上，封火的锅炉仅通过总流量的5%～10%，仅维持其不至于过热。
图5-2锅炉房水系统原理及其测控点
温度传感器t3，t4，t5和流量传感器F1一起构成对热量的计量。用户侧供暖热量为，GF1cp(t3-t4)，其中GF1为用流量F1测出的流量。锅炉提供的热量则为GF1cp(t3-t5)，二者之差是用于加热补水所需要的热量。长期记录此热量并经常对其作统计分析，与煤耗量比较，既可检查锅炉效率的变化，及时发现锅炉可能出现的问题，与外温变化情况相比较，则又可以了解管网系统的变化及供热系统的变化，从而为科学地管理供暖系统的运行提供依据。
泵1～4为主循环泵。压力传感器p1，p2则观测网路的供回水压力。安装4台泵时的一般视负荷变化情况同时运行2台或3台水泵，留1台或2台备用。用DCU控制和管理这些循环水泵时，如前几讲所述，不仅要能够控制各台泵的启停，同时还应通过测量主接触器的辅助触点状态测出每台泵的开停状态。这样，当发现某台泵由于故障而突然停止运行时，DCU即可立即启动备用泵，避免出现因循环泵故障而使锅炉中循环水停止流动的事故。流量传感器F1也是观察循环水是否正常的重要手段。当外网由于某种原因关闭，尽管循环水泵运行，但流量可以为零或非常小，此时也应立即报警，通过计算机使锅炉自动停止，同时由运行值班人员立即手动开启锅炉的旁通阀V4，恢复锅炉内的水循环。
泵5，6与压力测量装置p2，流量测量装置F2及旁通阀V3构成补水定压系统，当p2压力降低时，开启一台补水泵向系统中补水，待p2升至设定的压力值时，停止补水。为防止管网系统中压力波动太大，当未设膨胀水箱时，还可设置旁通阀V3来维持压力的稳定。长期使一台补水泵运行，通过调整阀门V3来维持压力p2不变。补水泵5，6也是互为备用，因此DCU要测出每台泵的实际启停状态，当发现运行的泵突然停止或需要启动的泵不能启动时，立即启动另一台泵，防止系统因缺水而放空。流量计F2用来计算累计的补水量，它可以是涡街流量计，也可以采用通常的冷水水表，或有电信号输出的水表。
5．1．3锅炉房的中央管理机
如图5-1所示，可采用一台中央管理计算机与各台DCU连接，协调整个锅炉房及热网的运行调节与管理。中央机主要工作任务为：
·通过图形方式显示燃烧系统、水系统及外网系统的运行参数，记录和显示这些参数的长期变化过程，统计分析耗热量、补水量、外温及供回水温度的变化。
·根据外温变化情况，预测负荷的变化，从而确定供热参数，即循环水量及泵的开启台数、供水温度、锅炉运行台数。将这些决定通知相应的DCU产生相应原操作或修改相应的设定值。负荷的预测可以根据测出的以往24h的平均外温w来确定：
(5-1)
式中为Q0设计负荷，t0为设计状态下的室外温度，Q为预测出的负荷。考虑到建筑物和管网系统的热惯性，采用时间序列的方法来预测实际需要的负荷，可能要更准确些。
式（5-1）中的负荷尽管每h计算一次，但由于是取前24h的平均外温，因此它随时间变化很缓慢。每hQ的变化ΔQ仅为：
（5-2）
其中tw,τ-tw,τ-24为两天间同一时刻温度之差，一般不会超过5℃，因此ΔQ的变化总是小于Q的1%，所以不会引起系统的频繁调节。
根据预测的负荷可以确定锅炉的开启台数Nb：Nb≥Q/q0，其中q0为每台锅炉的最大出力。由此还可确定循环水泵的开启台数。
要求的总循环量G=max（Q/(Δt·cp）Cmin)，其中Gmin为不产生垂直失调时要求的最小系统流量，Δt为设定的供回水温差。由于多台泵并联时，总流量并非与开启台数成正比，因此可预先在计算机中预置一个开启台数成正比，因此可预先在计算机中预置一个开启台数与流量的关系对应表，由此可求出要求的运行台数。
·分析判断系统出现的故障并报警。锅炉及锅炉房可能出现的故障及由计算机进行判断的方法为：
--水冷壁管或对流管爆管事故此时补水量迅速增加，炉膛内温度迅速下降，排烟温度下降，炉膛内温度迅速下降，排烟温度下降，炉膛内压力迅速由负压变为正压。
--水侧升温汽化事故此时锅炉热水出口温度迅速提高，接近达到或超过出口压力对应的饱和温度。
--锅炉内压力超压事故测出水侧压力突然升高，超过允许的工作压力；
--管网漏水严重测了水侧压力降低，补水量增大；
--锅炉内水系统循环不良测出总循环水量GF1减少很多，压差p3-p1或p4-p1加大；
--除污器堵塞测出总循环水量GF1减少，当阀门V1、V2全开时压差p3-p2、p4-p2仍偏小，说明压力传感器p2的测点至循环水泵入口间的除污器的堵塞。
--炉排故障测出的炉排运动速度与设定值有较大差别；
--引风机、鼓风机、水泵故障相应的主接触器跳闸，或所测出的空气压差或水循环流量与风机、水泵的设计状况有较大出入。
利用计算机根据上述规则及实测运行参数不断进行分析判断，即可及时发现上述事故或故障，并立即采取报警和停炉等相应的措施，从而防止事故的进一步扩大或故障转化为事故，提高运行管理的安全性。
5．2蒸汽-水和水-水换热站的监测与控制
对于利用大型集中锅炉房或热电厂作为热源，通过换热站向小区供热的系统来说，换热站的作用就同上一节的供暖锅炉房一样，只是用热交换器代替了热水锅炉。
图5-3为蒸汽-水换热站的流程及相应的测控制元件。水侧与图5-2一样，控制泵5、6及阀V2根据p2的压力值补水和定压；启停泵1～4来调整循环水量；由t2，t3及流量测量装置F1来确定实际的供热量。与锅炉房不同的是增加了换热器、凝水泵的控制以及蒸汽的计量。
图5-3蒸汽-水换热站的测量与控制
蒸汽计量可以通过测量蒸汽温度t1、压力p3和流量F3实现，F3可以选取用涡街流量计测量，它测出的为体积流量，通过t1和p3由水蒸气性质表可查出相应状态下水蒸气的比体积ρ，从而由体积流量换算出质量流量。为了能由t和p查出比体积，要求水蒸气为过热蒸汽。为此将减压调节阀移至测量元件的前面，如图5-3中所示，这样即使输送来的蒸汽为饱和蒸汽，经调节阀等焓减压后，也可成为过热蒸汽。
实际上还可以通过测量凝水量来确定蒸汽流量。如果凝水箱中两个液位传感器L1、L2灵敏度较高，则可在L2输出无水信号后，停止凝水排水泵，当L2再次输出有水信号时，计算机开始计时，直到L1发出有水信号时，计时停止，同时启动凝水泵开始排水。从L2输出有水信号至L1开始输出有水信号间的流量可以用重量法准确标定出，从而即可通过DCU对这两个水位计的输出信号得到一段时间内的蒸汽平均质量流量，代替流量计F3，并获得更精确的测量。当然此处要求液位传感器L1、L2具有较高灵敏度。一般如浮球式等机械式液位传感器误差较大，而应采取如电容式等非直接接触的电子类液位传感器。
加热量由蒸汽侧调节阀V1控制。此时V1实际上是控制进入换热器的蒸汽压力，从而决定了冷凝温度，也就确定了传热量。为改善换热器的调节特性，可以根据要求的加热量或出口水温确定进入加热器的蒸汽压力的设定值。调整阀门V1使出口蒸汽压力p3达到这一设定值。与直接根据出口水温调整阀门的方式相比，这种串级调节的方式可获得更好的调节效果。
供水温度t3的设定值，循环泵的开启台数或要求的循环水量的确定，可以同上一节一样，根据前24h的外温平均值查算供热曲线得到要求的供热量，并算出要求的循环水量。供水温度的设定值t3,set可由调整后测出的循环水量G、要求的热量Q及实测回水温度t2确定：
t3,set=t2+Q/（cp·G）
随着供水温度t3的改变，t2也会缓慢变化，从而使要求的供水温度同时相应地改变，以保证供出的热量与要求的热量设定值一致。
对于一次网为热水的水-水换热站，原则上可以按照完全相同的方式进行，如图5-4。取消二次供水侧的流量计F1，仅测量高温热水侧的流量F3，再通过即可和到二次侧的循环水量，一般高温水温差大，流量小，因此将流量计装在高温侧可降低成本。测量高温水侧供回水压力p3、p4可了解高温侧水网的压力分布状况，以指导高温侧水网的调节。
图5-4水-水换热站的测量与控制
调整电动阀门V1改变高温水进入换热器的流量，即可改变换热量。可以按照前述方法确定二次侧供水温设定值，由V1按此设定值进行调节。在实际工程中，高温水网侧的主要问题是水力失调，由于各支路通过干管彼此相连，一个热力站的调整往往会导致邻近热力站流量的变化。另外，高温水侧管网总的循环水量也很难与各换热站所要求的流量变化相匹配，于是往往造成外温降低时各换热站都将高温侧水阀V1开大，试图增大流量，结果距热源近的换热站流量得到满足，而距热源远的换热站流量反而减少，造成系统严重的区域失调。解决这种问题的方法就是采用全网的集中控制，由管理整个高温水网的中央控制管理计算机统一指定各热力站调节阀V1的阀位或流量，各换热站的DCU则仅是接收通过通讯网送来的关于调整阀门V1的命令，并按此命令进行相应的调整。高温水侧面管网的集中控制调节。将在一下节中详细介绍。
5．3小区热网的监测与调节
小区热网指供暖锅炉房或换热站至各供暖建筑间的管网的监测调节。小区热网的主要问题也是冷热不均，有些建筑或建筑某部分流量偏大，室内过热，而另一些建筑或建筑的另一部分却由于流量不足而偏冷。这样，计算机系统的中心任务就是掌握小区各建筑物的实际供暖状况，并帮助维护人员解决冷热不均问题。
测量各户室温是对供暖效果最直接的观测，但实际系统中尤其是对住宅来说，很难在各房间安装温度传感器。比较现实的方法就是测量回水温度，根据各支路回水温度的差别，就可以估计出各支路所负责建筑平均室温的差别。如果各支路回水温度调整到相同值，就意味着各支路所带散热器的平均温度彼此相同，因此可以认为室温也基本相同。一般住宅的回水温度测点可选在建筑热入口中的回水管上。对于大型建筑，可选在设备夹层中几个主要支路的回水干管上。
要解决冷热不均问题就需要对系统的流量分配进行调整，在各支路上都安装由计算机进行自动调节的电动调节阀成本会很高，同时一旦各支路流量调节均匀，在无局部的特殊变化时，系统应保持冷热均匀的状态，不需要经常调整。因此可以在各支路上安装手动调节阀，通过计算机监测和指导与人工手动调节相配合的方法实现小区供暖系统的调节和管理。为便于人工手动调节，希望各支路的调节阀有较准确的开度指示。目前国内推广建研院空调所等几个单位研究开发流量调配阀，有准确的阀位指示，阀位可锁定，并提供较准确的阀位-阻力特性曲线，采用这种阀门将更易于计算机指导下的人工调节。
根据上述讨论，计算机系统要测出各支路的回水温度，并将其统一送到供暖小区的中央管理计算机中进行显示、记录和分析。测出这些回水温度的方法有如下两种方式：
集中十余个回水温度测点设置1台DCU。此DCU仅需要温度测量输入通道。再通过专门铺设的局部网或通过调制解调器经过电话线与小区的中央管理联接。当这十几个温度相互距离较远时，温度传感器至DCU之间的电缆的铺设有时就有较大困难，温度信号的长线传输亦会有一些干扰等影响。这种方式仅在建筑物较集中、每一组联至一台DCU的测温点相距不太远时适用。
采用内部装有单片机的智能式温度传感器，可以连接通讯网通讯或通过调制解调器搭用电话线连至中央管理计算机。这样，可以在距测点最近的楼道墙壁上挂上一台带有调制解调器的温度变送器，通过一根电缆接至回水管上的温度传感器，再通过一根电缆搭接邻近电话线。目前这类设备每套价格可在1000～1500元人民币之间。如果每1000～3000m2建筑安装一个回水温度测点，则平均每m2供暖建筑投资在0.50～1元间。
小区的中央管理计算机采集到各点的回水温度后，可在屏幕上通过图形方式显示，使运行管理人员对当时的供热状况一目了然。还可根据各支路间回水温度的差别计算各支路阀门需要的调整量。对于一般的带有阀位指示的调节阀，这种分析只能采用某种基于经验的规则判断法，下面为其一例：
找出温度最高的10%支路的平均温度max，温度最低的10%支路和的平均温度min，全网平均回水温度。
若max-min<3℃，不需要再做调节。
若max->2℃，将温度最高的10%支路阀门都关小，与相比温度每高1℃关小3%5～%；
若max-<-2℃，将温度最低的10%支路阀门都开大，与相比温度每高1℃开大3%～5%；
根据上面的分析结果，计算机显示并打印出需要调节的支路及其调节量。运行管理人员根据计算机的输出结果到现场进行手动调节。在供暖初期每3天左右进行一次这种调节。一般经过6～8次即可使一个小区基本实现均匀供热。
采用流量调配阀时可以使调节效率更高，效果更好。此时需要将现场各流量调配阀的实际开度、流量调配阀的开度-阻力特性性能曲线及小区管网的连接关系图输入中央管理计算机，有专门的算法可以根据调整阀门后回水温度的变化情况识别出管网的阻力特性及热用户的热力特性，从而可较准确地给出各流量调本阀需要调整的开度[4]，每次调整后，调整人员需将实际上各调节阀的调整程度输入计算机。计算机进而计算了下一次需要的调整量，像这样一次高速可间隔2～5d。模拟分析与实验结果表明，一般只要进行3～4次调节，即可使各支路的回水温度调整到相互间差值都在3℃以内，实现较好的均匀供热[8]。
目前，许多供热公司和有关管理部门开始提出装设热量计，以按照实际供热量收供暖费，各种采用单片计算机的热量计相应出台。这种热量计多是由一台转子式流量计和两台温度传感器配一台单片计算机构成。转子式流量计每流过一个单元流量即发出一个脉冲，由单片机测出此脉冲，得到流量，再乘以当时测出的供回水温差，即可行到相应的热量，由单片要对此热量值进行累计和其它统计分析就成为热量计。目前的单片机稍加扩充就可以具有通讯功能，通过调制解调器将它与电话线连接，就能实现热量计与小区供暖的中央管理机通讯。这样，不但各用户的用热量能够及时在中央管理机中反映，各用户的回水温度状况还能随时送到中央管理计算机中，从而可以对网的不平衡发问进行分析，给出热网的调节方案。这样，将热量计、通讯网与小区中央管理计算机三者结合，就可以全面实施小区热网的热量计量、统计与管理、运行调节分析三部分功能，较好地解决小区热网的运行、管理与调节。
5．4热电联产的集中供热网的计算机监控管理
热电联产的集中供热网可以分成两部分：热源至各热力站间的一次网，热力站至各用户建筑的二次网。后者的控制调节已在前几节讨论，本节讨论热源至各热力站间的一次网的监控管理。
一次网有蒸汽网和热水网两种形式，对于蒸汽网，各热力站为前面讨论过的蒸汽-热水换热站，一次网的管理主要是各热力站蒸汽用量的准确计量，这在前面也已讨论。下面主要研究热水网的监测控制调节。
若忽略热网本身的惯性，则系统各时刻和热力站换热量之和总是等于热源供出的总热量，此外各热力站一次网循环水量之和又总是等于热源循环泵的流量，不论是冷凝式、抽汽式还是背压式热电厂，其输出到热网的热量都不是完全由各热力站的调节决定，而是由热电厂本身的调节来决定，取决于进入蒸汽-水换热器的蒸汽量。由于热电厂控制调节输出热量时很难准确了解各热力站对热量的需求，同时还要兼顾发电的要求，不能完全根据各热力站需要的热量调整，于是热源供出的热量就很难与各热力站实际需求的热量之和一致，这样，就导致控制调节上的一些矛盾。
为简单起见，假设热电厂向蒸汽-水加热器送入固定的蒸汽量Q0，如图5-5，若此热量大于各热力站需要的热量，则各热力站二次侧调节纷纷关小。以减小流量。由此使总流量相应减少，导致供回水温差加大。如果电厂维持蒸汽量Q0不变则各热力站调节阀的关小并不能使总热量减少，而只是根据网的特性及各热力站调节特性的不同，有的热力产流量减少的多，使得供热量有所减少；有的热力站流量减少的幅度小，则供热量反而电动阀加。同样，如果Q0小于各热力站需要的总热量时，各热力站的调节阀纷纷开大，使流量增加，由此导致供回水温差减小。热力站1，2可能由于热量增大的幅度大于水温降低的幅度，供热量的需求得以满足，但由于流量增大，泵的压力降低，干管压降又减小，导致3，4的资用压头大幅度下降，阀门开大后，流量也增加不多，甚至还要下降，这样，供热量反而减少。由此可见在这种情况下各热力站对一次侧阀门的调节实际是对各热力站之间的热量分配比例的调节，而不是对热量的调节，如果各热力站都是这样独立地根据自己小区的供热需求进行调节，而热电厂又不做相应的配合，则整个热网不可能调整控制好。实际上热电厂也会进行一些相应的调节，例如发现t供升高时会减少蒸汽量，t供降低时会增加蒸汽量，但Q0总是不可能时刻与各热力站总的需求量一致，上述矛盾是永远存在的。
图5-5热电厂与各热力站之间的平衡
因此，就不宜对各个热力站按照第5.1、5.2节中的讨论的，根据外温独立调节。既然各热力站一次侧阀门的调节只解决热量的分配比例，那么对它们的调节亦应该根据对热量的分配比例来调节。一种方式是如果认为供热量应与供热面积成正比，则测出每个热力站的瞬时供热量，根据各热力站的供热面积，计算每个热力站的单位面积q。对q偏大的热力站关小调节阀，对q偏小的则开大调节阀，这样不断修正，直至各热力站的q相同为止。再一种方式则是认为各散热器内的平均温度相同，房间的供热效果就相同。由于散热器的平均温度等于二次侧的供回水平均温度，因此可以各热力站二次侧供回水平均温度调整成一致目标，统一确定热力站二次侧供回水平均温度的设定值，根据此设定值与实测供回水平均温度确定开大或关小一次侧调节阀。按照这一思路，对各热力站的调节以达到热量的平均分配为目的，以实现均匀供热。热电厂再根据外温变化，统一对总的供热量进行调整，以保证供热效果并且不浪费热量。由于整个热网所供应的建筑物效果并不浪费热量。由于整个热网所供应的建筑物均处在同一外温下，因此，一旦系统调整均匀，对各热和站调节阀的调整很少，热源的总的供热以数随外温改变，各热力站的调节阀则不需要随外温而变化，只当小区二次系统发生一些变化时才需要进行相应的调节。
要实现这种调节方式，就必须对全网各热力站的调节阀实行集中统一的控制调节。可以在每个热力站设一台DCU现场控制机，测量一、二次侧的水温、压力、流量及二次侧循环泵状态，并可控制一次侧电动调节阀。通过通讯网将各热力站连至中央管理计算机。由于热力站分布范围很大，通讯距离较过远，这时的通讯可通过调制解调器搭用电话线，也可以随着供热干管同时埋设通讯电缆，使用双绞线按照电流环方式通讯。中央管理机不断采集各热力站发送来的实测温度、压力、流量，定期计算热力站发送来的实测温度、压力、流量，定期计算热力站发送来的实测温度的设定值与和各热力站实测值的比较，直接命令各热力站DCU开大/关小电动调节阀。各热力站二次侧回水温度的变化是一惯性很大且缓慢的过程，因此应采有0.5～1h以上的时间步长进行调节，以防止振荡。
除对热网工况进行高速外，计算机控制系统还应为保证系统的安全运行做出贡献。当热力站采用直连的方式，不使用热交换器时，最常见的事故就是管道内超压导致散热器胀裂，DCU可直接监视用户的供回水管压力，发现超压立即关闭供水阀，起到保护作用。无论直连还是间连网，另一类严重的事故就是一次网漏水。严重的管道漏水如不能及时发现并切断和修复，将严重影响供热系统和热电厂的运行。根据各热力站DCU监测的一次网供回水压力分布，还可以从其中的突然变化判断漏水事故及其位置，这对提高热网的安全运行有十分重要的意义，这类系统压力分析与事故判断的工作应属于中央管理机的工作内容。
5．5参考文献
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5江亿，城市集中供热网的计算机控制和管理，区域供热，1995（5）。
篇2
一、前言
空调水系统具有以下特点：空调设备绝大部分时间内在远低于设计负荷情况下运转；空调水系统供回水温差远低于供暖系统的温差，无法进行质调节，流量调节才是合理的做法；空调水系统设计有定流量系统与变流量系统之分，两种方式均是就负荷侧而言，对于冷源侧，则应根据制冷方式不同具体分析对待。主要关注的是变流量水系统的全面平衡。
二、水力平衡的概念及分类
1、静态水力失调和静态水力平衡
由于设计、施工、设备材料等原因导致的系统管道特性阻力数比值与设计要求的管道特性阻力数比值不一致，从而使系统各用户的实际流量与设计要求的流量不一致引起的水力失调，叫做静态水力失调。静态水力失调是稳态的、根本性的，是系统本身所固有的。通过增设静态水力平衡设备，在水系统初调试时对系统管道特性阻力数比值进行调节，使其与设计要求的管道特性阻力数比值一致，从而使系统总流量达到设计总流量，同时使各末端设备流量达到设计流量，可以实现静态水力平衡。
2、动态水力失调和动态水力平衡
系统实际运行过程中当某些末端阀门开度改变引起水流量变化时，系统的压力产生波动，其他末端的流量也随之发生改变，偏离末端要求流量，引起水力失调，这种水力失调叫做动态水力失调。动态水力失调是动态的、变化的，它不是系统本身所固有的，是在系统运行过程中产生的。
3、全面水力平衡
全面水力平衡就是消除了静态和动态水力失调，使系统同时达到静态和动态水力平衡。
三、变流量系统的全面水力平衡方法
1、静态水力平衡的实现
通过在对应部位安装静态水力的平衡设备，使系统达到静态水力平衡。当系统所有的自力式阀门均设定到设计参数位置，所有末端设备的温控阀均处于全开位置时，系统所有末端设备的流量均达到设计流量：实现静态水力平衡的目的是使系统能均衡地输送足够的水量到各个末端设备，并保证末端设备同时达到设计流量。
2、变流量系统几种典型动态水力平衡方式分析
供热系统典型的变流量水力平衡方式垂直双管、水平双管并联分户设环供热系统，在垂直立管回水管上设压差调节器PV1，当其它立管的管道特性发生变化时，由于立管底部压差调节器PV1 的调节作用，垂直立管底部接干管处的压差保持不变；在各层水平支管回水管上设压差调节器PV2，当其它不同楼层水平管管道特性发生变化时，由于压差调节器的调节作用，水平支管供回水连接立管处的压差保持不变。这时当该环路某一散热器所在房间负荷变化引起温控阀开度变化时，由于压差调节器的调节作用，关键点PV2 的压差不变，这样该环路其余散热器的流量并不会随之变化。通过对变流量供热系统关键点压差的层层整定，使系统中每个散热器的流量只会因为自身负荷变化而通过温控阀的调节来改变，并不会因为系统中其它散热器流量变化而发生变化。这样，系统真正地实现了动态水力平衡。垂直双管、带分集水器的散热器及地暖分户设环系统也是变流量系统，其水力平衡特性同以上是一致的。对于单、双管组合系统，分支管为单管串联的按定流量系统进行分析，分支管为双管并联及主管、机房部分按变流量系统进行分析。
（一）空调系统典型的变流量水力平衡方式：带电动二通阀的风机盘管变流量水力平衡方式：目前市场上有一种自动平衡电动调节阀，其功能和上述方式是一致的，均能保证每个风机盘管达到动态水力平衡。它将上述功能和电动二通阀集成到一个阀内，安装在每个风机盘管支路上，其缺点是价格较高；带电动调节阀的空气处理机组（或柜式换热机组）变流量水力平衡方式：在回水管上安装压差调节器，当系统其它分支管路的管道特性发生变化时，通过压差调节器的调节作用，使压差保持不变。这时如果电动二通阀 的开度不变，则空气处理机的水流量保持不变，系统实现动态水力平衡；带动态平衡电动调节阀的空气处理机组（柜式换热机组）变流量水力平衡方式：动态平衡电动调节阀是一种新颖高效、调节性能极佳的电动调节阀，它实质上是压差调节器与电动调节阀的集成。当空气处理机组回风温度T 发生变化时，输入到调节计的测量回风温度与设定回风温度相比较，输出一个控制信号去控制电动调节阀的开度，以调节水流量，保证回风温度与设定温度一致。这种电动调节阀比普通的电动调节阀具有更好的调节特性。
（二）变流量水系统的控制方法
在变流量系统中，用户末端盘管采用二通阀调节，整个系统循环流量随负荷变化而成比例变化。无论对于一级泵系统还是二级泵系统，冷源侧均为定流量。一级泵的变流量系统是靠分、集水器之间的旁通实现的。二级泵变流量系统中，常见的负荷侧变流鼍方法是通过供回水压差对二次泵进行台数控制。真正意义上的变流量系统，是靠移动水泵工作点使之沿管路特性曲线移动，保持水泵在最高效率点运行。使用传感器的型式及其安装位置对于一个变速泵系统运转顺利与否，有着决定性的影响。压差传感器是最适用于HVAC系统、密闭回路的传感器。压差传感器的位置对系统的运行和系统能耗量都有影响。当压差传感器装在末端设备附近时，水泵的扬程随着系统用水量的减少，在调节阀上的能耗也有所减少。可以节约很多能源。
4、对空调变水量系统全面平衡的控制方法，得出了以下几点结论：
（一）末端定压差控制方法是目前先进的空调变水量系统的控制方法，它在实际中已经得到应用，并且在实际应用中取得了良好的运行效果，大大节约了能源。通过理论分析和实验验证，末端定压差控制方法是空调变水量系统的可靠控制方法，相信它在实际应用中将得到更广泛的应用。
（二）末端变压差控制方法是在末端定压差控制方法基础上提出的一种更为节能的空调变水量系统的控制方法。目前，对于这种方法的研究尚处于理论阶段。提出了两种末端变压差控制方法：控制器根据各个流量计测得的流量与各自相应的设计流量相比得到的流量百分比取平均值，然后根据平均值调整末端压差传感器的压差的设定值，控制器再根据新的末端设定压差与实际末端压差的大小关系调整泵的转速；将阀门的开启度作为一种参考指标，根据阀门的开启度调整定压值的大小的控制方法。即控制器根据各个阀门的开启度调整末端压差传感器的设定值。使至少一个阀门全开。
（三）变压差的控制理念，提出一种集中控制的方法。这种方法不同于传统的控制方法．调节阀对流量进行自主调节，阀门的开启度是不能人为控制．而是在运行过程中利用测量仪器测出各种需妻的数据收集到控制器后．由控制器进行处理，然后对阀门的并启度直接进行调节。这种控制方法比起传统的末端定压差控制方式宥更大的节能空间。它可以用最小的泵的耗能提供系统最适合的流量，同时能满足系统的供回水的温差始终与设计温差相符合。另外美手阀门的阻抗系数和开度的变化的关系式还需要进行事前进行大量的实验工作才能得到。就像泵的性能曲线一样需要厂家来提供。
（四）末端定压差控制方法中的控制曲线在流量非等比例变化时，并不是一条曲线，而是一个区间，称之为“控制带”。控制带的确存在。而它的存在使末端定压差和末端变压差控制方法更为复杂，所以控制带的存在为以后进一步研究空调变水量系统的控制方法提出了新的课题。
结论
目前,我国的空调系统中大多存在水力失调现象,容易造成供热(冷)质量差,增加了能耗，浪费资源。对在实际的工作中，应根据工程投资和系统的精度要求合理地选用水力平衡设备。到目前为止，水力平衡技术是改善供热(冷)现状和促进节能的最有效途径。在暖通空调水系统中，既要满足工程设计和技术规范要求，同时又应采用合理的方案，使系统接近或达到水力平衡，从而既为系统的正常运行提供了保证，同时又节省了能源，使系统经济高效地运行。
篇3
1.2暖通空调系统的主要类型
高层建筑的暖通空调系统的类型根据高层建筑设计的不同也有所不同，主要分为三种类型，第一种是全水系统，第二种是全空气系统，第三种是空气-水的综合系统。暖通空调的全水系统是指高层建筑中的空气温度和湿度都会由水进行调节。其利用的原理是水的比热容更大，单位面积水可以容纳更多的热量，换言之水问的身高和降低都很缓慢，所以高层建筑就可以利用晚上的水循环将热量源源不断的输送到建筑当中。高层建筑暖通空调的全空气系统比全水系统更加直接，这种系统设计是直接将空气的温度加热到适宜人体居住的温度，让后通过复杂的运输系统，直接注入到高层建筑内部，同时抽走或者将冷空气和污浊的空气挤走，保证在高层建筑里的人可以随时享受到温暖且新鲜的空气。而高层建筑暖通空调的水-空气系统就是将同时借助水和空气两种方式同时供暖，取长补短，其效果也往往会更好。
2高层建筑暖通空调系统设计的准备工作
高层建筑暖通空调系统的设计关乎高层建筑的安全性和居住的舒适性，其设计工作非常关键，但是由于高城建筑的复杂性，其设计工作要比一般的建筑要困难得多。首先，高层建筑暖通空调系统的设计人员应当对高层建筑的设计了如指掌，对于高层建筑的内部结构非常清晰，只有这样才能科学的对于高层建筑暖通空调系统进行布局，保障系统运行的平稳和安全。其次，高层建筑暖通空调系统的设计应当关注建筑所在地的环境情况。处于南方和处于北方或者处于高原和处于盆地的高层建筑暖通空调系统设计差距很大，设计师必须提前对当地的环境进行深入的调查，让高层建筑暖通空调系统的设计和当地的环境契合的更好，不仅可以节约经济成本，也会增加建筑的舒适性。最后，高层建筑暖通空调系统的设计应当充分的了解市场的行情。因为高层建筑暖通空调系统的用材会有很多不同的选择，每种材料的效果不同其价格也不同，而设计人员应该充分的了解每种材料的优缺点和价格才能建立模型选择最佳的材料来施工。
3高层建筑暖通空调系统设计的原则
3.1高层建筑暖通空调系统设计安全第一
任何一项设计和施工都要将安全摆在第一位，正所谓人命关天。高层建筑暖通空调系统并非是一般的系统，其系统的用料会涉及到很多依然易燃物品，所以设计的时候应该充分的考虑火灾的因素，否则一旦建筑遇到火灾这些筑暖通空调系统将会增加很多额外风险。此外高层建筑暖通空调系统设计的安全性还表现在建筑内部的空气质量和湿度是否对于人体是最佳的，所以就要求暖风空调系统是否能够保证空气的来源是干净的，无毒无害是关键。此外温度的设计也要和室外温度契合不能过高也不能过低，否则人在建筑内生活久了就很难一下适应室外的温度，这样对人体的伤害非常大，因此高层建筑暖通空调系统在设计的时候应该考虑这些因素。
3.2高层建筑暖通空调系统设计环保原则是关键
高层建筑暖通空调系统的施工用料很大，在如今人们环保关键越来越强的今天，对于系统施工的材料选取应该尽可能的按照环保的要求做。此外，高层建筑暖通空调系统应该秉承节能的原则，其设计是否能够充分的考虑到对自然热源的利用，是否在实际中更多的体现节能的意识，是否在很多环节都能充分的使用环保设备，是否在设计的时候建立科学的模型计算，确保暖风运输系统最短路径，这些都是保证高层建筑整体环保节能的关键所在。
3.3高层建筑暖通空调系统设计的经济性是基本要求
一个高层建筑的建设本身应当是盈利的，这也是保证高层建筑安全和舒适度必不可少的因素。又让马儿跑又让马儿不吃草在当今社会是万万行不通的。高层建筑暖通空调系统是否真的体现其经济性，是否能够最大程度的降低施工的成本也是系统设计成败的关键。理性的分析，高层建筑暖通空调系统虽然非常重要但是也并不应该占据整个高城建筑工程预算过多资源，因此高层建筑暖通空调系统的经济性设计就是施工成败的关键。而对于系统设计的经济性就需要设计人员的素质达到要求，其专业技术非常过硬，才能够充分的考虑各方面的因素，以达到利益最大化的目的。
篇4
目前，随着我国城市经济的高速发展，建设工程的增多，暖通项目日益增多，暖通设计过程中也出现了一些新的问题，这些问题大多没有相应的规范或者条文标准限制，往往不容易引起设计人员的注意。下面主要就了暖通空调设计中应注意的几个问题进行论述。
一、风机盘管机组选型
近年来，现代建筑广泛采用风机盘管加新风系统。风机盘管通常暗装于吊顶内，用盘管连接散流器下送风，吊顶回风口与风机盘管连接，夏季送冷风，冬季送热风。近年来，常常有用户反映冬季室温偏低而夏季室温偏高。针对此问题，笔者对工程现场的不同型号风机盘管的送风量进行测试。现场测量结果与样本参数有差别，但将不同型号风机盘管各拆下1台送到测量部门重新测定，结果送风量符合样本参数。
国标规定风机盘管机组的风量测试条件为：风机盘管机组出风时仅接长150mm的短管，风机箱直接回风，换热盘管不供水，风机高速运转，普通型风机盘管带风口和过滤网时出口静压为零，不带风口和过滤网时出口静压为12Pa，高静压型不带风口和过滤网时出口静压为 30Pa~50Pa，此条件下测得的风量为额定风量 实际安装往往与样本测试条件不同，如风机盘管都加送风口、回风口、过滤网及长度不等的风管，实际湿面盘管运行风量比测试时干面盘管风量低10%~20%，运行时风阻力大于样本测量时的风阻等。这些因素必然引起实际风量不足，从而使供冷、供热下降。另一方面在设计中所参考的样本中仅注明冷量、热量测试标准工况，很少注明风量。余压测试的标准工况，使设计者忽视了风机盘管样本中的余压是在风机高速状态下的参数。所以，在风机盘管选型时，要考虑干湿盘对风量的影响，注意高静压型风机盘管风速不同时风量余压均发生变化，并进行系统风阻力计算。根据实际情况对原选型进行校核修正。
二、新风竖井的设置
现代建筑十分重视外立面的形象，特别是玻璃幕墙的建筑，空调新风多用竖井引取，而内部的空间受各种因素影响，新风竖井的截面积有限。如某建筑12层，采用竖井从楼顶引入新风，各层的新风机从竖井内吸入新风处理后送到各个房间。运行时，8层以上的新风能够保证，但8层以下的各层新风递减十分严重，底层新风不到设计的1/3 新风竖井为土建风道且高达45m，阻力大，按照总新风量计算风速超过10m/s。因此，到达底层时风机的动力不能克服竖井的摩擦阻力和局部阻力，导致下部实际新风达不到设计要求。在此种情况下，应在竖井加装加压风机，其余压在满足新风量的前提下，能克服竖井的局部阻力和摩擦阻力。
三、制冷机组选型及冷量控制
3.1制冷机组的选型
风冷型制冷机组在建筑空调系统中应用很广。《采暖通风与空气调节设计规范》（GB50019-2003）的强制性条文规定，按照各项逐时冷负荷的综合最大值确定的计算冷负荷选择电制冷机组总装机容量时无须附加设备选型系数。以此计算冷负荷选择风冷冷水机组时，常常忽视样本参数是在标准工况下测试得出的，在夏天持续高温的情况下，机组产冷量可能不满足实际要求。本人建议在进行机组选型时应索取非标准工况下的参数。样本给出的参数是风冷冷水机组在名义工况下（室外温度为 35℃，冷水出水温度为7℃）的制冷量；当室外干球温度高于名义工况温度时，机组制冷量下降的程度随产品种类、机组制冷量不同而不同，一般为5%~25%。一方面由于室外温度的升高，用户侧实际冷负荷增大；另一方面设计选型时以产品样本的参数为准，较少注意室外温度高于名义工况温度时引起的冷量下降。在要求增加而供给能力下降的情况下，机组出水温度升高的现象自然会出现。作为舒适性空调系统出现短时间温度不保证是允许的，如果是工艺性空调影响就比较大了，设计时应引起注意。
3.2制冷机组的冷量控制
对于制冷机开启台数加减的控制，暖通设计人员在给弱电专业提供资料时，往往采用计算负荷侧冷量的方法进行制冷机组的加减。例如《建筑设备专业技术措施》中6.1.9条第款指出“可根据系统冷量变化自动控制冷水机组运行台数，且传感器应设于用户侧供回水总管上”。然而，通过检测系统供回水温差及流量计算求得冷量，并根据冷量大小控制冷机加减的运行控制策略，在实际运行中存在控制不灵的问题。例如，某办公室系统有2台冷机，当单台冷机运行时，由于系统冷却塔出力不足，冷机制冷量下降，根据流量和供回水温差计算出的负荷要小于单台制冷机额定冷量，按照上述控制策略不会自动开启另外1台制冷机。实际上，即使制冷系统各设备配置正常，制冷机运行时其制备的冷量也不可能大于负荷侧消耗的冷量，所以才会出现根据负荷侧冷量来控制冷机的加减失灵的情况。由于上述原因，自控公司在实际工程中往往不采用上述控制方法，为了冷机的安全运行，采用较多的是制冷机运行电流的控制方法。
四、冷却水箱设置
在空调制冷循环冷却水系统设计时，对是否设置冷却水箱常常引起争论，其关键在于冷却塔底盘的存水量是否能够保证冷却水循环泵稳定工作，即在任何情况下水泵不出现缺水现象。实际运行的系统中确实有不少不设水箱而正常工作的实例，但也有发生事故的教训。实践表明，水泵入口缺水现象常发生在系统间歇运行的情况。这是由于进、出冷却塔的水量失去平衡，开始进入冷却塔的水量消耗于润湿冷却塔填料所致。因此，冷却塔底盘的有效容积应满足冷却塔部件由基本干燥到正常运转所需附着的全部水量。此外，还应考虑正常吸水的最小淹没深度，以避免空气进入吸水管。
五、散流器布置
散流器送风的全年性空气调节系统目前应用广泛，但设计者在选择送风口时往往不太注意所选散流器的气流流型是否满足需要。贴附散流器不适合冬季送热风的工况，因为热空气上浮现象严重，尤其是上送上回系统的气流组织有一定的短路，冬季在吊顶附近形成热气流层，在2.8m层高的室内出现2 以上的垂直温度梯度是很普遍的。目前，国内散流器送风气流呈贴附型，尤其是方形散流器，建议改用条型送风口，既美观同时也适合冬季使用。对于办公建筑最好将条型送风口设在外窗附近，既可阻挡来自外窗的负荷，又可以避免送风气流直接吹到人员头部。
六、结语
总之，随着建筑的高速发展，我们有必要对暖通空调系统存在的问题给予重视。而影响暖通设计质量问题的原因有很多，有些是由于设计人员的考虑问题不够全面细致。此外，随着我国经济的发展，在暖通空调行业出现了许多新的技术和新的概念，不可否认有些概念存在某些的不足，但这就要求设计人员真正做到认真负责，积极做好通风工程的设计工作。
篇5
设计方案对暖通空调工程设计的成败优劣关系重大。近年来，随着科学技术的迅速发展以及对节能和环保要求的不断提高，暖通空调领域中新的设计方案大量涌现，针对同一个设计项目，往往可以有几种、十几种甚至几十种不同的设计方案可以选择，设计人员不得不进行大量的方案比较和优选的工作，设计方案技术经济性比较正在成为影响暖通空调设计质量和效率的一项重要工作。暖通空调设计方案的评价因素很多，一些因素很难定量表述，许多因素又不具可比性，每种设计方案往往都有各自的优缺点，面对众多的设计方案，由于考虑问题的角度不同，各方的看法往往各不相同，甚至大相径庭。目前在设计方案比较中存在的一些混乱状况使设计人员无所适从。如何对暖通空调设计方案进行科学的比较和优选，是暖通空调设计人员在实际设计工作中经常遇到的一个重要技术难题。笔者根据从事设计、审图和方案评审工作的一些体会，对暖通空调设计方案比较中应注意的一些问题进行粗浅的分析。
1、可行性和可靠性问题
能够满足使用要求，这是方案可行性应考虑的主要问题。设计方案应符合国家和当地政府有关法规和规范的要求，包括有关环境保护的要求；设计方案应能满足有关方面的要求（如供电、供气、供水、供热等），并应特别顾及这些条件的长期、变化情况。例如采用水源热泵设计方案时应考虑当地地质情况、地下水资源的现状和变化趋势、冬季热负荷和夏季冷负荷不平衡所产生的热（冷）蓄积效应等问题。对于温湿度等参数要求较高或比较特殊的工艺性暖通空调设计项目，应对设计方案进行全年工况分析，以确保其在全年各种室外气象条件下的适应性。对于一些无法采用标准设备的特殊情况，对非标准设备应提出详细的参数要求，并且所提出的参数要求应合理可行。能否有足够的机房面积也是评判设计方案可行性必须考虑的问题，尤其是对于一些改造工程和建筑面积比较紧张的情况。对于一些要求全年保证室内空气参数的重要工程以及空调系统故障停机将产生严重损失的场所，如航天发射场，应考虑系统中设备的工作可靠性和备份问题，进行系统工作可靠性分析。在这种情况下，室外气象参数和安全系数的确定也应特殊考虑。
2、经济性比较问题
经济性比较是目前暖通空调方案比较中考虑最多的一个问题。在经济性比较时首先应注意比较基准必须一致。应采用相同的设计要求、使用情况、设备档次、能源价格、舒适状况、美观情况等基准条件进行比较，这样才能保证方案比较结果的科学性和合理性。如果对采用名牌设备和采用低档设备的方案进行经济性比较，显然是不合理的；如果不考虑舒适性的区别，对有新风供应和没有新风供应的方案进行经济性比较，显然不可能做出正确的选择；如果不考虑美观性和舒适性进行经济性比较，对集中式空调方案显然是不公平的。
一次投资是投资方最为关注的一个参数，在计算投资时应全面准确、不能漏项。暖通空调设计方案的一次投资不仅包括各种设备、管道、材料的投资，而且应包括各种相关收费（如热力入网费、用电设备增容费、天然气的气源费等），相应的安装、调试费用，相关的工程管理等各种收费，相关水处理和配电与控制投资，机房土建投资与相应室外管线的费用，而这些在实际设计工作中容易被遗漏。由于同一种设备的生产厂家较多，价格各异，因此在不同方案经济性计算比较时各种设备的价格应采用平均价格。以上都是直接费用，在一些情况下间接效益也应综合考虑。如宾馆、饭店、写字楼的空调机房节省的面积，作为商业用房可产生的效益。如果采用贷款进行建设，全面的经济性比较还应考虑贷款利率和还贷期限等动态因素。
运行能耗和运行费用是暖通空调设计方案技术经济性比较必须考虑的重要参数。运行能耗除了应计算暖通空调主机（锅炉和制冷机等）的能耗外，还应计算其他辅助设备（如风机和水泵等）的能耗。不能简单按照设备铭牌功率和运行时间的乘积来计算能耗而应考虑在全年季节变化的情况下，建筑物实际负荷的变化，同时应考虑设备非标准状态下的效率。办公楼、教学楼、写字楼和游泳馆等建筑物的暖通空调设备通常间歇运行，其运行时间应为扣除停机时间后的实际运行时间。在计算过程中应注意不同地区、不同时期、不同时段各种能源的价格可能不同。由于影响因素和不确定因素较多，如何准确地计算建筑物暖通空调设备全年的实际能耗和运行费用，目前仍然是一个没有完全解决的技术难题。运行费用除了能耗费用如电费、燃油费、燃煤费、燃气费外，还应包括消耗的水费、人工费等。
在经济性比较时，切忌图省事可直接采用有关厂家给出的比较数据和结果。笔者曾发现，对电供暖的运行费用，3个不同设备（电锅炉、水源热泵和户式燃气供暖炉）厂家提供的计算结果大相径庭。通过对其计算过程的详细核对，发现不同设备生产厂家由于考虑问题的角度不同，计算中存在一些有利于自己产品、不利于他人产品的失误或假设。对此设计人员应给予足够重视，对厂家提供的数据应认真分析和核对。
在设计方案经济性比较时应综合考虑投资、运行费用以及设备的使用寿命，以相同的使用周期为基准，进行综合经济性的计算比较，而不能简单地根据设备报价进行比较。对于同时有供暖和空调要求的项目，应考虑冬季和夏季设备综合利用问题，进行冬夏季综合经济性比较。对于可以兼供生活热水的工程，应综合考虑生活热水供应的投资和能耗。
3、调节性和可操作性问题
暖通空调系统的容量通常是按接近全年最不利的气象条件确定的，因此系统应有较好的调节性能，以适应全年负荷的变化。调节性能好的系统方案，如采用VAV空调系统和VRV变频空调系统的方案，其一次投资通常较高，但运行能耗较小，在经济性计算和比较时应综合考虑这些因素。对于部分时间使用的办公建筑、写字楼和教学楼，设计方案应能适应其夜间不工作时的调节要求。
设计方案的管理操作方便性是用户十分关心的问题。空调系统自动化水平的提高，可以减少管理人员的数量和劳动强度，从而使人工费减少，但使一次投资增加，对操作人员素质的要求提高。空调系统是否采用自动控制，应根据实际情况和要求，经技术经济性比较来确定。对于大型空调系统和需要经常调节控制的设备较多的工程，宜采用自动控制，以减少操作管理的工作量。但自动控制系统应尽可能简化，以提高系统的经济性和可靠性。对于只有季节转换时才操作的阀门不宜采用自动控制。对于一些各部分不同时使用的建筑物或各部分出租给不同使用单位的商业建筑，系统设置应考虑分别管理控制和运行费用分别统计交纳的要求。
4、安全性问题
设计方案的安全性是以往考虑较少的问题，随着美国“9·11”等恐怖袭击事件的发生以及SARS的出现和迅速蔓延，暖通空调系统的安全性问题已经成为公众关注的焦点，在SARS严重流行时期，人们甚至对空调系统产生恐惧而不敢使用，这将对暖通空调行业的发展产生深远的影响。经过对这些事件的认真分析、研究和反思，将会在工程设计、设备研制、运行管理、规范和技术措施等诸多方面进行改进，使暖通空调系统的安全性得以提高。在大中型建筑方案设计阶段，对其暖通空调系统进行安全性评估将是十分必要的。
暖通空调系统的安全性主要包括易燃易爆环境安全、防火安全、人员环境安全、重要设备物品环境安全、系统设备运行安全5个方面的问题。在设计弹药厂房和库房、煤矿等易燃易爆工程的通风空调系统时，安全性成为必须考虑的重要因素，应采取相应的防爆技术方案和措施。在设计燃油燃气锅炉房时应考虑可燃性气体、液体泄漏带来的安全性问题，应设置可燃性气体泄漏报警系统和事故通风系统，并相互联锁。防火安全问题应按照有关防火设计规范来考虑，在此不作详述。设备安全运行的问题主要包括制冷系统的安全保护、北方暖通空调系统冬季防冻、空调系统电加热与风机联锁保护等问题。在方案设计时应注意考虑暖通空调系统故障可能对室内重要设备和物品产生的不利影响，例如，重要机房、重要资料库和文物库房不应采用在吊顶设置风机盘管的空调方案，因为一旦空调水系统漏水将造成严重损失。
人员环境安全主要包括暖通空调系统对人体的危害、防止恐怖袭击和防止传染性疾病扩散这3个方面的问题。采用氨制冷方案时，应考虑氨泄漏对人体的危害。锅炉房的布局应考虑人员安全性问题。在防止恐怖袭击方面和防止传染性疾病扩散方面，应注意空调新风口是最薄弱环节，因此必须采取可靠的防范措施，新风口应设置在人员难以接近、不易受到污染的地方。由于全空气空调系统回风口很多，因此它是最容易遭受生化袭击的空调系统形式，如果不采取特殊的措施，它也是最容易造成流行性疾病扩散的空调系统形式。从这方面来说，分体空调、一拖多空调系统、风机盘管空调系统的安全性较好。在确定系统新风量时，除了要考虑以往的一些因素外，还要考虑在流行性疾病暴发期间，稀释室内有害病毒浓度的要求。在这方面，应注意不要走向另一个极端，对空调系统安全性的过度恐慌是没有必要的。例如，为了防止传染性疾病扩散而采用全新风直流系统，显然是不合理的，这将使投资、能耗和运行费用大大增加，关键是要合理确定系统方案和新风量，加强有组织排风，并采用隔绝式的热回收装置、加强对空气的过滤与消毒处理。系统新风量应能调节，平时按正常风量运行，流行性疾病暴发期间或室内受到生化污染的情况下按较大风量运行。吊顶暗装风机盘管的回风应采用风管连接，不应采用将吊顶作为静压箱的吊顶回风方式。另外在表冷器、蒸发器和冷却塔等结露积水、病菌容易繁殖的地方应采取可靠的排水和消毒措施。
5、环境影响问题
随着工业生产的迅速发展和人们生活水平的日益提高，环境保护问题越来越受到人们的重视，而燃煤锅炉的排烟又是北方城市大气的主要污染源，因此北京等大城市对燃煤锅炉进行了严格的限制，而且限制的区域不断扩大。在这些区域内，环境影响成为了关系到设计方案可行性的一个重要因素。在设计方案选择时应特别注意环境保护要求不断提高的趋势，避免建筑物建成不久就进行改造。在空调设备选型时，要特别注意各种氟利昂制冷剂替代的进程要求，不能选用以已经或即将禁用的制冷剂为冷媒的空调产品。在这方面暖通空调设计人员既要有环境保护的责任感，同时也要考虑建设方和用户的经济承受能力，不要盲目冒进，以免给建设方和用户增加不必要的经济负担。在对设计方案进行经济性比较分析时，还应综合考虑暖通空调设备的废气、废水、废渣和噪声等污染治理的费用。如何对设计方案污染物排放的危害、对臭氧层的破坏和产生的温室效应的危害、系统和设备全过程（包括设备制造、使用和淘汰处理的全过程）的能源和资源消耗等进行全面、科学、定量的经济性评估比较，是一个需要深入研究的问题。
6、设计方案比较中的一些误区
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前言
在进行工程施工之时：首先要仔细了解施工图掌握设计的全部意图，紧紧把握空调安装工程的施工要点，全面对整个工程实行工程管理，从源头上加强暖通空调设备的安装质量，进而确保暖通空调系统能常年正常运行。由此可见，暖通工程施工前的系统设计是所有工序的基础，做好前期工作对整个过程尤其重要。
一、暖通空调设计方案的实用性
1设计方案的可行性
满足用户的使用要求是暖通空调设计的根本目的，也是设计过程中需要遵循的规则，设计方案的可行性是暖通空调设计中需要注意的一个重要方面。在满足设计方案符合人们需求的时候，首要要确认其是否满足国家的相关法律法规。环境变化是影响设计方案的一个重要因素，在设计暖通空调供热、供冷的时候要将其考虑进去，比如：水源热泵这类发热或者制冷部件的设计，就必须结合当地的气温变化情况、城市地下水的使用情况等；对于一些处在恶劣环境中的建筑物，全年工况分析要在设计方案上体现出来，方便施工过程中对设计方案进行调整，以满足复杂环境下暖通空调对温湿度的要求；在一些有限制的情况下，实际需要并不能被标准的暖通空调设备所满足，这是应该考虑环境因素选用符合参数设置的设备，以保证暖通设备的正常运行。
2设计方案的适应性
人们一般是在全年最热或者最冷的季节才会使用暖通空调，所以为了适应一年四季环境的变化，在暖通空调的设计中，必须使暖通空调系统具备优秀的可调节性。暖通空调的可调节性应该建立在操作简单、调节方便的基础上，以便使每个用户都能轻松地对其进行调节。除此之外，为了便于住户的使用，应尽量提高设计方案中暖通空调系统的自动化水平，以达到大幅度减少操作和管理暖通空调系统所花费的资金，提高暖通空调系统使用的经济性，减轻建筑物用户的经济负担。一般来说，在暖通空调系统中，形态比较大的设备和组成部件使用自动化的效果和效益会比较明显，所以推荐使用，而比较小型的设备则需要根据其与其他设备的关联程度以及其重要性来考虑是否有使用自动化的需要。
二、暖通空调设计方案的经济环保的问题
1设计方案的经济性
在暖通空调的设计时，应该对同一个项目设计多套方案，以便从多套不同的设计方案选出对合适的一个，对优化建筑物暖通空调系统工程的经济性很有帮助。在设计方案经济性的比较前要保证每个设计方案的使用需要、设计要求、设备等级、美观程度都是一致的，这样不同设计方案经济性的比较才有可比性。在确定使用方案后就可以进行工程成本的确定， 工程成本的内容主要分为直接成本和间接成本，直接成本有设计方案列出的工程施工费用、材料设备费用、使用管理费、设备修理费用以及自动化控制系统费用等，而间接成本则包含环境的变化使暖通空调在制冷或供热时需要多花费的能源开支。暖通空调的设计人员在设备的选用上需要对设备的售价、使用寿命以及运行费用等进行综合考虑，而且最好亲自测试每种设备的参数，而不是完全相信商家列出的参数。
2设计方案的环保性
随着近年地球环境的日益恶化，人们对环境保护就越来越重视了，尽可能做到绿色环保，而暖通空调是一个能耗大户，所以我们在暖通空调系统的设计方案中必须注重其绿色环保和节能降耗的效果。目前，燃煤锅炉的气体排放已经成为了我国部分地区的主要气体污染源，因此我们在对燃煤锅炉进行技术改造的同时，也要重视对暖通空调的环保改造。 要在暖通空调系统中达到绿色环保，就要从在工程设计时选择拥有绿色环保意识和经验的设计师、选择合符国家规定绿色环保标准的设备和组成部件、在设计方案中要体现绿色环保的理念等，要保证室内的气体经过暖通空调的通风系统排出时受到一定的过滤净化作用，以提高暖通空调设计对环境的保护性能。除此之外，为了达到更好的节能环保效果，我们在暖通空调设计时可以为系统设计合适的新型绿色能源，在绿色能源的选择时要确保能源获取渠道广阔、高能低耗、对环境造成的影响尽可能较小。目前，太阳能已经被广泛用于暖通空调系统的能源提供上，太阳能具有取之不尽、随处可得以及零污染等优点，是现时新型绿色能源的优秀代表。除此之外，还有水能、风能、地热能等绿色能源可供暖通空调系统使用，在绿色能源的选取时，应该结合能源的供能能力、获取方式和容易度、相关设备和能源运输的费用等进行综合考虑，选取最为合适的一种进行使用。
三、暖通空调设计方案安全方面需要注意的问题
在过往的暖通空调设计中都把目光关注在设计方案的使用和花费上，而往往疏忽了其安全性，导致由于暖通空调引发的事故时有发生，所以我们必须要对其安全性提起足够的重视。
暖通空调设计方案的安全性需要包括防火性能、用户生命财产安全、重要设施安全、危险品安全等，在设计上处理这些安全问题时，应该同时从暖通空调系统的设计、设备的选用和研制、技术的选用以及施工的规范上入手。根据建筑物的内部环境和外部环境不同时，需要达到的安全性也是不同的，例如如果建筑物内预计会用作燃气锅炉房时，就必须为暖通空调系统设置上有效的通风系统和敏锐的火灾报警系统，以确保室内人员的人身安全。
四、设计人员的综合素质需要提高
暖通空调的设计方案能否取得成功，决定权在设计人员身上，设计理念、设计技术以及整体素质这些决定了设计方案能否满足用户的需求。对于设计人员设计水平的提高，暖通设计人员应该不间断的补充自己的专业知识，多参加教育培训；在培训的过程中，不仅要注意专业知识的学习，更新自己的设计知识和技术，更应该注意作为设计人员的职业操守，对于环保理念和设计技术进行培养，促使设计人员成为满足各项要求的高素质人才。
结语
通过上面的简单讲述，不难发现在暖通空调设计方案进行的时候，需要考虑其实用性、经济环保性以及安全性，最根本的还是要提高设计人员的整体素质。满足这些的设计方案也不能说已经完美无缺了，设计方案的根本就是是否满足了用户的需求，而不是给施工单位节省了多少工程成本、使用方增加了多少效益。设计人员要从用户的基本需求出发，设计出科学合理的设计方案。
参考文献
