暖通空调常暖通空调常见问题和若干新技术的合理应用.ppt
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1、暖通空调工程常见问题和若干暖通空调工程常见问题和若干新技术的合理应用新技术的合理应用研讨班研讨班北京市建筑设计研究院北京市建筑设计研究院关于设计用室外气象资料关于设计用室外气象资料 实用供热空调设计手实用供热空调设计手册册 186186 页中说:“表页中说:“表 3.2-13.2-1 列列出了出了采暖通风与空气调节设计采暖通风与空气调节设计规范规范(GB 50019-2003GB 50019-2003)规定)规定统计出的统计出的 270270 个台站的气象参数。个台站的气象参数。完全符合规范规定的统计要完全符合规范规定的统计要求。”求。”由于由于实用供热空调设计手册实用供热空调设计手册表表 3
2、.2-13.2-1 的编制人对的编制人对采暖通风与采暖通风与空气调节设计规范空气调节设计规范规定理解的偏规定理解的偏差,差,数值有错误数值有错误。因此,并未被大。因此,并未被大多数设计单位所认同和采用,在没多数设计单位所认同和采用,在没有新的权威数值之前,仍沿用有新的权威数值之前,仍沿用 GBJ GBJ 19-8719-87 附录中的数值是合适的。附录中的数值是合适的。实用供热空调设计手册实用供热空调设计手册表表 3.2-13.2-1 正在进行更正。正在进行更正。其实,任何技术措施、设计其实,任何技术措施、设计手册、标准设计图之类的技术手册、标准设计图之类的技术资料,并不应具备规范的同等资料,
3、并不应具备规范的同等效力。效力。1 1 采暖(空调)水系统的若干问题采暖(空调)水系统的若干问题2 2 水系统的定压和补水水系统的定压和补水3 3 水压试验压力水压试验压力4 4 管道热伸长及其补偿管道热伸长及其补偿5 5 减振、降噪设计减振、降噪设计6 6 各种调节阀门的正确使用各种调节阀门的正确使用7 7 公共建筑通风的若干问题公共建筑通风的若干问题8 8 防排烟设计中的若干“边缘”问题防排烟设计中的若干“边缘”问题9 9 合理选择热源、冷源和采暖空调方式合理选择热源、冷源和采暖空调方式10 10 全空气末端变风量系统的是是非非全空气末端变风量系统的是是非非11 11 冷暖辐射空调采暖冷暖
4、辐射空调采暖12 12 解决内区和部分外区常年“供冷”问题解决内区和部分外区常年“供冷”问题13 13 生物安全实验室的通风空调设计生物安全实验室的通风空调设计14 14 常压锅炉常压锅炉15 VRV15 VRV 系统及地面辐射采暖系统及地面辐射采暖16 16 塑料类管材塑料类管材17 17 地源热泵和地热的梯级利用地源热泵和地热的梯级利用18 18 对电热采暖的多角度思考对电热采暖的多角度思考19 19 水泵的水力特性、常见故障和认识误区水泵的水力特性、常见故障和认识误区20 20 若干环节的较佳调节控制方式若干环节的较佳调节控制方式一、采暖(空调)水系统的若干问题一、采暖(空调)水系统的若
5、干问题1.1.采暖(空调)工程的采暖(空调)工程的简单简单性与性与复杂复杂性性 简单简单的解释采暖工程,就是实现冬季的解释采暖工程,就是实现冬季采暖房间的热平衡,使房间的失热量与得采暖房间的热平衡,使房间的失热量与得热量相平衡。热量相平衡。舒适性空调舒适性空调比采暖麻烦一些的是比采暖麻烦一些的是除了除了热平衡以外,还需要实现湿平衡。热平衡以外,还需要实现湿平衡。采暖(空调)工程的采暖(空调)工程的复杂性复杂性在于:在于:要同时满足许多个(甚至非常多)建要同时满足许多个(甚至非常多)建筑空间的热状态,这就是建立在系统水力筑空间的热状态,这就是建立在系统水力平衡基础上的静态热平衡;平衡基础上的静态
6、热平衡;由于外界条件的变化,要由于外界条件的变化,要随机随机满足热满足热工性能各异采暖工性能各异采暖(空调)(空调)房间的热状态,房间的热状态,这就是建立在对系统水力工况调节控制基这就是建立在对系统水力工况调节控制基础上的动态热平衡。础上的动态热平衡。采暖和空调工程出现概率最大的问采暖和空调工程出现概率最大的问题,是达不到设计室温(过冷或过热题,是达不到设计室温(过冷或过热)。有多种原因有多种原因,例如例如:总体供热(冷)量总体供热(冷)量(水量、水温和时间)不足、设备故障(水量、水温和时间)不足、设备故障、调节手段缺失、管路(杂物或空气)、调节手段缺失、管路(杂物或空气)堵塞、亏水、末端设备
7、配置数量与负荷堵塞、亏水、末端设备配置数量与负荷不匹配、围护结构建筑热工性能不佳、不匹配、围护结构建筑热工性能不佳、运行操作不当等。运行操作不当等。但是但是,其中比较主要、且较难其中比较主要、且较难判断或处理的问题,是系统的水力判断或处理的问题,是系统的水力失调。失调。经常需要花费很大的精力和代价经常需要花费很大的精力和代价,来加以挽救。,来加以挽救。采暖工程更是这样。采暖工程更是这样。2.2.采暖(空调)水系统的实际过程采暖(空调)水系统的实际过程都不是等温降(升)的都不是等温降(升)的 采暖和空调系统的设计计算,都采暖和空调系统的设计计算,都建立在各环路供回水温差和平均水建立在各环路供回水
8、温差和平均水温相同的基础上,即认为热(冷)温相同的基础上,即认为热(冷)媒经过末端设备后的温降(升)是媒经过末端设备后的温降(升)是相同的。相同的。由于并联环路不可能达到完全的由于并联环路不可能达到完全的水力平衡,各并联环路的供水温度虽水力平衡,各并联环路的供水温度虽然都相同,但当实际流量与设计流量然都相同,但当实际流量与设计流量存在差异时,回水温度和供回水平均存在差异时,回水温度和供回水平均水温就会不相同,使末端设备的供热水温就会不相同,使末端设备的供热(冷)量偏离设计条件从而影响室温(冷)量偏离设计条件从而影响室温。因此因此任何水系统的实际过程,任何水系统的实际过程,都是变温降(升)的都是
9、变温降(升)的。系统水力失。系统水力失调程度最直接的反应就是温降调程度最直接的反应就是温降(升)的偏离幅度。(升)的偏离幅度。水力平衡所追求的目标,无非就水力平衡所追求的目标,无非就是达到或接近等温降(升)的效果是达到或接近等温降(升)的效果。例如:按照例如:按照 85/6085/60、温降、温降 2525 设计的热设计的热水采暖系统,如果系统水力平衡达不到要求,水采暖系统,如果系统水力平衡达不到要求,直接后果是回水温度偏离直接后果是回水温度偏离 6060 而使供热量变而使供热量变化。化。由于单管热水采暖系统下游对于水温降的影由于单管热水采暖系统下游对于水温降的影响更加敏感,因此倾向于采用变温
10、降法计算,响更加敏感,因此倾向于采用变温降法计算,即根据水力平衡度精确计算各环路的流量及其即根据水力平衡度精确计算各环路的流量及其温降,各环路取不同的供回水平均温度确定散温降,各环路取不同的供回水平均温度确定散热器数量。热器数量。变温降法的计算结果,更变温降法的计算结果,更符合水系统的实际运行过程。但符合水系统的实际运行过程。但如果并联环路之间的水力平衡在如果并联环路之间的水力平衡在规范允许的范围内,采用等温降规范允许的范围内,采用等温降法的计算结果,也可以比较接近法的计算结果,也可以比较接近于实际过程。于实际过程。同样,按照同样,按照 7/127/12、温升、温升 55 设计设计的空调冷水系
11、统,如果水力平衡达不到的空调冷水系统,如果水力平衡达不到要求,直接后果是回水温度偏离要求,直接后果是回水温度偏离 1212,室内空气状态(温度和相对湿度)就会室内空气状态(温度和相对湿度)就会偏离设计条件。但由于冷水平均温度的偏离设计条件。但由于冷水平均温度的偏离,直接影响空气冷却过程的露点,偏离,直接影响空气冷却过程的露点,即使调整末端设备容量(例如表冷器面即使调整末端设备容量(例如表冷器面积)也难以弥补。积)也难以弥补。并联环路的水力平衡特性,对于采并联环路的水力平衡特性,对于采暖或空调水系统,其原理是相同的。如暖或空调水系统,其原理是相同的。如果能把“变温降法”的理念(而不是具果能把“变
12、温降法”的理念(而不是具体计算方法),灵活运用到所有的水系体计算方法),灵活运用到所有的水系统中,理解和掌握达到等温降(升)的统中,理解和掌握达到等温降(升)的途径和原理,设计水平就能够上一个较途径和原理,设计水平就能够上一个较大的台阶。大的台阶。由于采暖水系统的供、回由于采暖水系统的供、回水温差相对较大,传输相同热水温差相对较大,传输相同热量的流量相对较小,所连带的量的流量相对较小,所连带的问题相对较多,所以可以拿采问题相对较多,所以可以拿采暖水系统作为研究水力平衡特暖水系统作为研究水力平衡特性的基础。性的基础。遗憾的是,不主要依据水力平衡的遗憾的是,不主要依据水力平衡的原则,而是按照流速、
13、比摩阻直接确定原则,而是按照流速、比摩阻直接确定管径的错误做法甚为流行。以至于经常管径的错误做法甚为流行。以至于经常出现不论所在环路的许用压差大小,只出现不论所在环路的许用压差大小,只要散热器数量相近,就选用相同管径,要散热器数量相近,就选用相同管径,大量工程实例证明,这样的“设计”必大量工程实例证明,这样的“设计”必然会出现严重的冷热不均。然会出现严重的冷热不均。完全依靠进行调节可行吗?很难!完全依靠进行调节可行吗?很难!集中采暖系统不但要满足单个房间散热集中采暖系统不但要满足单个房间散热量和供热量的热平衡,还要同时满足非常多个量和供热量的热平衡,还要同时满足非常多个建筑空间的热状态。亲自处
14、理过“问题工程”建筑空间的热状态。亲自处理过“问题工程”就会体会到,完全依靠调节实现水力平衡是十就会体会到,完全依靠调节实现水力平衡是十分困难的。分困难的。而层层设置自动调节配件“武装到牙而层层设置自动调节配件“武装到牙齿”的复杂配置,既不符合现实经济条件,弄齿”的复杂配置,既不符合现实经济条件,弄得不好还会发生负面效应。得不好还会发生负面效应。3.3.系统水力平衡的基本要求和措施系统水力平衡的基本要求和措施 GB 50019-2003GB 50019-2003 采暖通风与空气调节设采暖通风与空气调节设计规范计规范 4.8.64.8.6 条规定:热水采暖系统的各并条规定:热水采暖系统的各并联环
15、路之间的计算压力损失相对差额不应大于联环路之间的计算压力损失相对差额不应大于1515;6.4.96.4.9 条规定:空气调节水系统布置条规定:空气调节水系统布置和选择管径时,应减少并联环路之间的压力损和选择管径时,应减少并联环路之间的压力损失的相对差额,当超过失的相对差额,当超过 1515 时,应配置调节时,应配置调节装置。装置。为什么是为什么是 1515 呢?呢?采暖通风采暖通风与空气调节设计规范与空气调节设计规范 4.8.64.8.6 条的条的条文说明中,延续了“基于保证采条文说明中,延续了“基于保证采暖系统的运行效果,参照国内外资暖系统的运行效果,参照国内外资料规定”的说法。而对空调水系
16、统料规定”的说法。而对空调水系统为何也采用为何也采用 1515?6.4.96.4.9 条的条条的条文说明并没有正面应对。文说明并没有正面应对。这个这个 1515 的规定是相当严格的。的规定是相当严格的。并联环路计算压力损失相对差额不并联环路计算压力损失相对差额不大于大于 15%15%,最大只会引起的流量偏,最大只会引起的流量偏差差 8%8%左右,引起平均水温和散热左右,引起平均水温和散热量偏差量偏差 2%2%左右,即使是对水温降左右,即使是对水温降影响比较敏感的单管系统下游,引影响比较敏感的单管系统下游,引起平均水温和散热量偏差也只有起平均水温和散热量偏差也只有 5%5%左右。左右。我在调试过
17、程中发现,即使并我在调试过程中发现,即使并联环路之间计算压力损失相对差联环路之间计算压力损失相对差额达到额达到 20%20%,最大只会引起的流量,最大只会引起的流量偏差偏差 11%11%左右,引起平均水温和散左右,引起平均水温和散热量偏差热量偏差 3%3%左右,单管系统下游左右,单管系统下游引起平均水温和散热量偏差引起平均水温和散热量偏差 7%7%左左右右,也不至于出现严重的冷热不均也不至于出现严重的冷热不均。因此,我对调试只要求例如流因此,我对调试只要求例如流量偏差不大于量偏差不大于 10%10%左右或即使再稍左右或即使再稍大些,也可认为“流量大体够”,大些,也可认为“流量大体够”,就应该不
18、出现严重的冷热不均。就应该不出现严重的冷热不均。而达到这个标准,通过下述途径而达到这个标准,通过下述途径和步骤的正常设计,是应该能够做和步骤的正常设计,是应该能够做到的。到的。如何判断“流量大体够”如何判断“流量大体够”?例如可以采用例如可以采用:热量表或流量计热量表或流量计 压力表压力表,测量供回水压差测量供回水压差 温度计温度计,测量供回水温度测量供回水温度 用手感比较回水温度用手感比较回水温度 循环水泵进出口的压差循环水泵进出口的压差 循环水泵电机的电流和电压循环水泵电机的电流和电压 使计算压力损失相对差额不大于使计算压力损失相对差额不大于 1515 的基的基本本途径和步骤途径和步骤无非
19、是:无非是:A A 合理划分和均匀布置环路:所有并联的循环合理划分和均匀布置环路:所有并联的循环系统,则应以均衡和水力平衡为布置的基本原系统,则应以均衡和水力平衡为布置的基本原则。例如:环路不宜过长、较大负荷不宜布置则。例如:环路不宜过长、较大负荷不宜布置在环路末端。在环路末端。B B 按照增大末端设备、减小公共段阻力比例的按照增大末端设备、减小公共段阻力比例的原则,合理选择确定各段的管径和比摩阻。原则,合理选择确定各段的管径和比摩阻。C C 在计算的基础上,根据水力平衡要求配置在计算的基础上,根据水力平衡要求配置必必要的要的水力平衡装置。水力平衡装置。总压力损失和比摩阻取值及其分配总压力损失
20、和比摩阻取值及其分配 比较合理的方法应该是:比较合理的方法应该是:根据根据 GB 50189-2005GB 50189-2005 公共建筑节能公共建筑节能设计标准设计标准对集中热水采暖系统热水循对集中热水采暖系统热水循环水泵的耗电输热比(环水泵的耗电输热比(EHREHR)和空气调)和空气调节冷热水系统的输送能效比(节冷热水系统的输送能效比(ERER)的,)的,合理确定循环水泵的扬程。合理确定循环水泵的扬程。循环水泵扬程减去冷(热)源设备系统和末循环水泵扬程减去冷(热)源设备系统和末端设备(包括端设备(包括末端设备的末端设备的调节阀)的阻力,即为调节阀)的阻力,即为最不利环路最不利环路的许用压力
21、损失(的许用压力损失(PP)。)。将最不利环路许用压力损失(将最不利环路许用压力损失(PP),除以),除以最不利环路供回水干管总长度(最不利环路供回水干管总长度(LL),如考虑),如考虑局部阻力约为总阻力的局部阻力约为总阻力的 0.2-0.3,0.2-0.3,可得最不利环可得最不利环路的平均比摩阻(路的平均比摩阻(i i)。)。LPi8.07.0 在使用“平均比摩阻”时,在同一在使用“平均比摩阻”时,在同一环路内,末端管段应取较小比摩阻,起环路内,末端管段应取较小比摩阻,起始管段应取较大比摩阻。始管段应取较大比摩阻。根据水力平衡的原则,与最不利环根据水力平衡的原则,与最不利环路并联的其他环路,
22、根据与最不利环路路并联的其他环路,根据与最不利环路并联点的供回水压差(许用压力损失)并联点的供回水压差(许用压力损失),确定其平均比摩阻。但最大流速不应,确定其平均比摩阻。但最大流速不应超过有关规范的规定。超过有关规范的规定。为有利于并联环路间的水力平衡,为有利于并联环路间的水力平衡,许用压力损失的分配,应尽量减少“共许用压力损失的分配,应尽量减少“共同段”阻力损失所占的比例。同段”阻力损失所占的比例。例如:北京市例如:北京市新建集中供暖住宅分新建集中供暖住宅分户热计量设计技术规程户热计量设计技术规程中,作出了以中,作出了以下规定:“用户二次水侧室外管网最不下规定:“用户二次水侧室外管网最不利
23、环路管道的比摩阻利环路管道的比摩阻,宜不大于宜不大于60Pa/m,60Pa/m,且其压力损失且其压力损失,宜不大于热宜不大于热源出口处总压差的源出口处总压差的 1/41/4。”。”当并联环路的压力损失计算差大于当并联环路的压力损失计算差大于 15%15%时时,应对计算压力损失较小的环路配置适当的调,应对计算压力损失较小的环路配置适当的调节装置,且标记出所需要的调节量。这样的环节装置,且标记出所需要的调节量。这样的环路应该是局部的路应该是局部的,而不是全部或大多数。而不是全部或大多数。例如:北京市例如:北京市新建集中供暖住宅分户热计新建集中供暖住宅分户热计量设计技术规程量设计技术规程中,作出了以
24、下规定:“应中,作出了以下规定:“应计算室外管网在每一建筑供暖入口的资用压计算室外管网在每一建筑供暖入口的资用压差差,以对照室内系统的总压力损失以对照室内系统的总压力损失,正确选正确选择入口调节装置。”择入口调节装置。”4.关于同程与异程 那么,采用使各并联环路的路程长度相同那么,采用使各并联环路的路程长度相同的同程系统,是否可以免除上述复杂过程而的同程系统,是否可以免除上述复杂过程而达到“自然平衡”的效果呢?达到“自然平衡”的效果呢?认为同程系统“天然平衡”是片面的,而认为同程系统“天然平衡”是片面的,而且吃过不少亏。举例:且吃过不少亏。举例:顺义一中宿舍楼干管同程上供下回单管顺顺义一中宿舍
25、楼干管同程上供下回单管顺序式序式 马家堡高层住宅的户内同程系统马家堡高层住宅的户内同程系统 下图所示室外热水采暖干管同程系统下图所示室外热水采暖干管同程系统中,中,1#1#、2#2#、3#3#楼的室内系统均相同,而楼的室内系统均相同,而供水管段供水管段 A-BA-B、B-CB-C 和回水管段和回水管段 D-ED-E、E-FE-F 的的管径均相同,如果不进行调节,试判断哪一管径均相同,如果不进行调节,试判断哪一幢建筑得到的流量相对最少?幢建筑得到的流量相对最少?123ABCFED 这是一个同程系统供水管的末端,又是回水这是一个同程系统供水管的末端,又是回水管的起始端。管的起始端。沿水流方向,供水
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- 暖通 空调 常见问题 若干 新技术 合理 应用