关于暖通空调方案设计选择的若干思考
【摘 要】 本文分析了暖通空调设计方案评价中需要注意和考虑的几个问题,在指出暖通空调设计方案评价特殊性的基础上,突出了评价过程的目的动态性,强调应以人为本,以用户的需求(满意度)为终极的目的进行评估决策。最后讨论了暖通空调设计方案评估的内容,包括安全性、经济性、耗能、室内环境品质(IEQ )、可靠性、灵活度、环境影响、灵活性和可维护性等。建议从整体上进行综合评价。
【关键词】 暖通空调;方案设计;评估体系;满意度
近几年来,随着我国城市化进程的加快,建筑业得到了迅速的发展。同时,由于人们生活水平的提高,老百姓越来越关注室内环境品质。因此,作为室内环境的创造者和维护者—暖通空调系统受到格外的重视。可以说,暖通空调产业进人了黄金时期。因此,如何因地制宜的合理选择能源资源,如何充分有效的用能,如何提高建筑用能系统的效率,如何合理设计创造舒适的室内环境而同时尽可能减少对室外环境的负面影响,是每一个暖通空调工程师的任务,而这些首先应该在设计方案中得到体现,解决好源头问题。由此可见,对暖通空调设计方案进行科学的预测评估,建立我国暖通空调设计方案的评估体系,一方面对已有方案进行评价决策,另一方面规范指导设计过程,有着十分重大的现实意义。本文主要针对暖通空调设计方案评估决策中值得注意的几个问题进行粗略的思考分析。
一、暖通空调方案设计评估的特点
暖通空调设计方案评估体系具有以下特殊性。
1、多人、多学科、多层次、多目标的综合评价
所谓“多人”,指的是评价过程须由多个不同领域的专家或决策者共同参与对评测对象的评测,以保证评价结果的可信度和准确性。暖通空调方案的评价工作涉及到诸多学科,不同的领域,包括:建筑、环境、能源、材料,设备、心理等,需要不同领域专家共同合作;“多层次多目标”是指被评价对象即暖通空调设计方案的系统规模大,子系统和系统要素多,系统内部关系复杂,使得评价指标体系呈现多目标和多层次结构,且这些目标之间一般呈现多级递阶层次结构。
2、评价内容的模糊性和不确定性
暖通空调方案设计评估体系的评价内容丰富,可包括:经济性(初投资、运行费用等),耗能,舒适度,可靠性(发生故障的频率是多少且一旦出现问题是否容易恢复,要花多少时间),灵活度(当要改造或扩充增容时是否容易),可维护性等。其中,舒适度、可靠性、灵活度、可维护性具有强烈的模糊性和不确定性。这就给设计方案的定量评估带来了很大的麻烦。
3、使用的简单性
暖通空调设计方案评估的实施需要不同专业的合作,因此制定的评价体系和标准在实际操作中必须简单易行,这样才能更容易被人们所接受,才能在实际工作中得到广泛推广和发挥作用。
4、较高的客观性
暖通空调系统纷繁复杂,渗透到了建筑系统的方方面面,且参与的评价人员也必然很多,这就要求所建立的评价体系和标准的客观性较好,即评价结果不会因为评价人员的不同而发生变化。
二、暖通空调设计方案评估的目的动态性
实际上,对于某一特定的建筑,评估的最终目的是满足用户的要求。而用户的需求是千差万别的,具有明显的动态特性。有的关心室内环境质量,希望能维护一个较高的室内环境,即使多花点钱,以多耗能为代价也在所不惜;有的却只是希望在满足基本的舒适度的条件下,钱花得越少越好。不同功能的建筑,要求也有区别。比如说对于洁净厂房、医疗手术室等,空调系统所维护的环境洁净度将是一个必须且十分重要的评估项目,然而对于一般的民用建筑,对洁净度几乎不做要求。另外,对于相同的评估项目,不同用户要求的高低程度也不一样,这就要求评估体系必须是建立在住户需求上的动态评估。因此,可以考虑在具体的评估过程中,由用户和评价机构共同来制定评估项目,制定评价准则时充分考虑用户的切身需求,以人为本。
三、暖通空调设计方案评估内容
如前所述,暖通空调设计方案的评估是一个多目标、多层次、复杂的系统工程。所要评价的内容涉及到建筑系统的方方面面,按照最终的效果可分为:
1、安全性
暖通空调系统的安全性问题已成为公众关注的焦点。其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。在某些特殊要求的建筑中,比如弹药房、燃油燃气锅炉房等,安全性尤显重要,必须严格按照相应安全性设计规范来执行。人员环境安全主要包括暖通空调系统对人体的危害和防止传染性疾病扩散两方面。比如氨制冷时要充分考虑氨泄漏对人体安全的影响;在表冷器、蒸发器和冷却塔等易结露积水,病毒容易繁殖的地方应采取可靠的排水和消毒措施;吸风口尽量设置在人员难以接近,受污染最小的地方,保证空气源头的清洁。确定吸风量时除了考虑满足人体舒适的要求外,还要考虑流行性疾病暴发时稀释室内有害病毒浓度的要求。系统的安全性是设计中首先必须满足的项目,可以称之为法规否决评判项,只要不满足其中的某项要求,就不允许进行施工设计。
2、经济性
主要包括初投资和运行费用。初投资是投资方最为关注的一个参数,在计算投资时应该全面准确。不仅仅包括暖通空调系统的设备、部件的花费(主要有冷热源设备、冷却塔、冷冻水循环泵、冷却水循环泵、水处理设备、空调末端设备、风道、风口、风阀、风道保温、水管、水阀、水管保温、分集水器、水过滤器等)、暖通空调系统施工的人工费、机械费、材料费、调节控制系统投资和其他直接间接费等,还包括容纳暖通空调系统的空间费用,特殊的支撑结构的花费等。运行费用往往直接跟能源费用挂钩。另外还包括操作运行人员的工资,设备的维修费用和各种水处理的投药费用。经济性是暖通空调方案设计决策的一个重要准则,人们往往希望钱花得越少越好,但不能以牺牲舒适度为代价。
3、能耗
作为能耗大户的暖通空调行业,当然要求节能性越高越好。进行耗能计算时,除了计算暖通空调主机(冷、热源)的能耗外,还要考虑辅助设备的能耗。同时,应注意不能简单按照设备铭牌功率和运行时间来计算,而应考虑全年内,建筑实际负荷变化及设备非标准状况下的效率。对于暖通空调系统节能主要体现在风机、水泵等设备的耗电以及自动控制的程度上。暖通空调系统要具有较高的系统节能性,这是时代的要求,必须高度重视。
4、室内环境品质
指的是由暖通空调系统所维护的室内环境效果,包括:热、湿环境、声环境、空气环境。其中满意的热、湿环境是人在室内生活的基本要求。而新鲜、健康的室内空气环境是人们高效率工作、舒适生活的保证。主要通过暖通空调参数(包括室内温度、室内相对湿度、区域温度
梯度及工作区空气流速、噪声,特殊要求的环境还有洁净度的要求)来评价。如前所述,室内的环境要求也随着建筑住户的不同而不同,因此不能固定一个统一的标准,而应按照用户的实际需求来预测评价设计方案。
5、可靠性
系统可靠性是指系统在规定的条件下和规定的时间内,完成额定功能的能力。暖通空调系统的可靠性表征为各部件以及系统出现故障的概率和出现故障后能修复的容易程度。对于一些要求全年保证室内空气参数的重要工程(如医院洁净室或精密仪器生产车间)以及空调系统故障停机将产生严重后果的场所,应特别考虑系统中设备的工作可靠性。
6、环境影响
众所周知,暖通空调系统是一把双刃剑。当它为人类创造出健康、舒适的室内环境的时候,却对室外环境产生了负面的影响。是否有效的限制了CFC类破坏热,热水箱中的水不流动。该方法具有回收冷凝热装置简单,无需外加能源,可获取较高温度热水的特点,非常适合于小型制冷装置的冷凝热回收,如将家用空调与家用热水器组合回收空调冷凝热。本文的测试手段较简单,实验中可能存在较大的误差,进一步的研究还有待深入。