1、淺析空調設計精算和估算問題 北京建筑工程學院劉曉滿趙靜野空調設計計算是導致空調系統容運行費用、 能耗摘要： 設計和配置最佳的空調系統， 是最根本的降低空調系統能耗的手段，空調工程的基礎。 一些空調設計人員常采用粗略估算的方法進行設計計算，量配置與建筑物的實際負荷相差較大。 不符合建筑的空調設備會使初投資、 增加， 也會直接影響建筑房間的溫濕度及舒適度要求。本文結合實例， 說明建筑物冷、 熱負荷準確計算的重要性， 并且提出嚴格按照規范， 結合理論和實際， 合理運用估算手段， 設計、配置和檢測與建筑負荷相匹配的空調系統的建議。關鍵詞：空調負荷；精算；估算Analysis of the actuar

2、ial and estimated in HVACBeijing Institute of Civil Engineering and Architecture Xiaoman Liu Jingye ZhaoAbstract ： Design and configuration of best system is the most fundamental means of reducing energy consumption of air-conditioning systems, and calculations are the basis of air-conditioning work

3、s. Some air-conditioning designers often used a rough method of estimating the design load, which leads to a larger difference between the actual load of the building and the capacity of air-conditioning system. Air-conditioning systems, non-compliance with building, make the initial investment, run

4、ning costs and energy- consumption increased, as well as affect temperature, humidity and comfort requirements. This paper sets examples to illustrate the importance of accurate calculation of the building load and make the proposal of combining with theoretical and practical, using of estimation me

5、thods rationally according to specifications strictly, and designing, setting and testing air-conditioning systems to match to construction load.Key words: air-conditioning load; actuarial; estimates 引言2010 年，以低排放、低污染、低能耗為基礎經濟模式的“低碳經濟”唱響全球， “低碳”扮演著越來越重要的角色，而“低碳暖通空調”將是暖通空調企業的戰略演進。據相關統計，我國建筑能耗已經占總能耗的近

6、30%， 而在建筑能耗里， 暖通空調能耗占建筑能耗的 30-50 ，以建筑能耗占總能耗的 30 計算， 暖通空調能耗占總能耗的比例竟高達22.75 ， 隨著暖通空調更廣泛的應用，能耗將進一步增大。對已確定結構的建筑而言，冷、 熱負荷的準確計算、 設計和配置最佳的空調系統，是最根本和最重要的降低空調系統能耗的手段。 如果空調系統的容量過大， 則系統的初投資、 運行費用和能耗都將增加； 空調系統的容量過小， 則房間內溫濕度和舒適度的控制將無法達到設計要求，空調系統將一直處于運行狀態，額外能耗和維修費用也將上升。因此，建筑物冷、熱負荷的準確計算顯得尤其重要， 它是設計和配置與建筑負荷相匹配的空調系統

7、的基礎。 據相關調查，國內的空調設計中有大量的閑置設備,而設計負荷取值過大是主要原因。在空調系統的設計及設備選型中均以最大負荷作為設計工況， 而實際運行中， 空調負荷是隨多種因素變化的， 經調查數據顯示， 暖通空調設備在實際運行過程中最大的負荷值僅為設備選型配置的比例為21%-70%，最小時甚至還不到設計負荷的10，并且只有25% 的工程在最大負荷運行時沒有閑置機組，可見存在很大的能源浪費。設計誤區分析在暖通空調設計中， 設計計算作為設計的基礎， 應當嚴格按照規范要求進行， 得出嚴密而切合實際要求的結果， 避免因純主觀的不合理的概略估算設計， 而當前設計中往往出現一些設計的誤區。當前普遍存在一

8、個現象就是設計工期短， 許多設計人員為了節省時間， 錯誤地利用設計手冊中提供的方案設計， 或者采用初步設計中建筑面積冷熱負荷的估算指標， 直接作為施工圖設計階段確定冷熱設備的依據， 由此將會導致空調系統容量配置與建筑物的實際負荷相差較大，從而導致空調設備的選型參數偏大，進而導致初投資增高，運行費用增加，能量消耗增加。設計深度規范 中關于采暖通風與空氣調節的相關條文顯示， 初步設計應有設計說明書 （除小型、簡單工程外） ，應包括計算書、設計圖紙、設備明細表。然而，部分工程設計沒有暖通空調設計計算書。 有些空調設計雖有計算書，但內容殘缺不全。 有的集中空調設計， 僅有夏季冷負荷計算， 而無空調風系

9、統及水系統水力計算， 無制冷空調設備選型計算， 無防排煙計算；有的空調設計，不管房間大小、層次、朝向、所處位置均按同一指標來估算夏季空調冷負荷與冬季空調熱負荷，并以此來選擇和配置空調設備，這些設計都是不妥當的。有些傳統的空調負荷計算方法,不論是求圍護結構的墻壁或門窗負荷 ,其計算結果均是針對某一具體房間而言 ,而一個空調系統通常是為一棟建筑或多棟建筑物的許多個房間服務的，由于各房間的朝向、 位置、 功能及其內部熱源等情況的不同造成的最大負荷出現的時間并不相同， 簡單地將各房間最大負荷進行疊加必然造成空調系統裝機容量過大。 因此空調系統的總裝機冷量并不是所有空調房間最大負荷的疊加， 建筑冷負荷的

10、最大值應為每個房間逐時負荷疊加的最大值。此外，為了提高設計效率和計算準確度，一些暖通空調設計計算軟件不斷更新,并得到設計人員的廣泛運用，例如： 鴻業暖通、 天正暖通等。 而部分設計人員并不清楚這些設計軟件的運行原理， 在進行大工程的設計中， 建筑物功能的不同， 空調房間的功能、 尺寸、 電器設備、人員活動等的不同， 頻繁地參數輸入和變更， 使得設計人員不易察覺錯誤， 而局部的錯誤更不易查找出來， 從而導致設計的不準確。 有相關人員分別用計算軟件和手算 （均以冷負荷系數法） 兩種方法對一空調房間進行計算和對比， 結果顯示軟件計算結果偏小， 而兩者結果同時又小于采用負荷指標計算的值。所以我們必須對

11、此給予足夠的重視,使設計負荷的確定更加合理正確。本文對烏魯木齊市的部分設計研究院、 教學機構、 安裝設計公司做了調查分析和記錄， 調查采用現場咨詢和問卷的形式。 經過分析對比可知， 各種性質的單位對空調負荷設計計算的態度不統一， 其工作重點不同。 教學機構重在設計原理和過程的掌握， 老師會具體教授各種計算方法， 并要求學生進行詳細的計算； 設計研究院重在空調系統的設計和理論分析， 設計人員重視負荷的計算值， 一般都采用相關軟件進行計算， 并進行局部房間的校核對證； 空調公司重在工程量和經濟效益， 工作人員一般都采用經驗值進行空調房間的負荷估算、 設備的選型估算、 系統管道的管徑估算， 在此過程

12、中進行多次修正值的放大計算， 最終能達到對房間的溫度要求、 水系統和風系統的平衡不失調即可。 而直接聯系到實際建筑物的空調設計的單位是設計院和空調公司， 在對設計人員的咨詢和問卷中分析可知， 對一特定建筑， 按照軟件計算所得值或者手算值與經驗指標值對比， 前兩者一般都小于后者， 考慮到實際運行情況的不確定性， 通常要保證最不利情況下空調的工作工況，所以， 經過多次設計分析， 均采用放大的值， 以確保實際運行工況。 由此造成的初投資、 運行費用和多余能耗相對于工程的正常運行是次要的部分，往往甲方對系統具體的能耗預測和分析也是不夠重視的。機構名稱采用辦法 比例教育機構精算和估算0.322設計研究院

13、精算和估算0.483空調公司估算0.93（上表分別以三種性質的機構各5 家為調查對象，比例為估算在實際運用中的比例）精算和估算過程分析精算主要是指依靠數學運算符號， 按照一定的演算步驟， 遵循一定的運算規則， 得到 “準確”的結果或“比較精確”的近似值；估算，是利用一些估算策略，通過觀察、比較、判斷、推理等計算過程，獲得一種概略化的結果，即“大致推算” 。在空調設計中， 冷熱負荷和設備選型參數的精算和估算都用到了很多系數進行修正， 而這些系數的修正過程的實質都是對計算值進行的估測， 即表現形式均為近似結果， 目的是為了使計算值更貼合空調房間的實際負荷的真值。 對精算和估算進行區分和比較， 是為

14、了更進一步強調準確計算的重要性，它直接影響設備的選型和房間環境是否達到設計要求。空調設計精算過程完整的空調制冷工程計算應包括以下內容：回顧空調負荷計算的發展歷史,經歷了從穩態計算到周期作用下的不穩態計算,又到新時期的動態負荷計算時期,后來各國專家學者結合新時期負荷計算發展的特點,創建了諧波反應法、反應系數法、傳遞函數法（TFM）、溫差時均法（TETD/TA）和冷負荷溫差法（CLTD/CLF,輻 射時間序列法也運用到實際理論計算當中。設計負荷估算過程在實際的工程方案設計或初步設計階段中， 計算冷負荷要求考慮的因素很多， 計算過程較復雜時。 考慮到成本、 進度等因素， 在方案設計或初步設計階段可使

15、用負荷指標進行必要的估算， 但只能根據已經運行的同類型空調建筑是設計負荷指標來估算所需的空調負荷。 估算負荷還應用到工程檢驗當中， 工程人員或設計人員可通過一座建筑的建筑面積、 建筑功能、 建筑結構等分析， 進行室內冷熱負荷的估算， 進而估算空調系統負荷， 檢驗設備選型是否合理。相應的有簡單估計法、單位面積估計法、單個房間負荷估算法。常用的為單位面積估算法，可根據建筑物功能或單個房間功能、建筑面積和相應的修正系數簡要計算負荷值。下面簡要介紹估算負荷過程：1 ）根據各種類型房間負荷估算推薦表對單個房間進行負荷估算；2）將所有房間負荷累加起來，得出建筑物總負荷 Q1；3 ）用總負荷 Q1 乘以一個

16、同時使用系數得出空調系統負荷Q2 ；然后根據空調系統負荷進行設備的選型計算，可查閱相應的選型手冊。負荷計算實例分析下面是空調設計中，對一具體房間的負荷的估算和精算過程及結果進行對比：實例：設計地點為北京，房間為一休息廳，位于頂層 , 下部房間為空調房間，外墻為粉煤灰砌塊，東西寬16.4m,南北長22.2m,使用面積為380m2、層高4.9m、北向為鄰近走道的內墻，東西向各有六扇 2400*2400 的鋁合金窗，南向為無窗外墻，冷負荷系數法計算： 照明指標： 20W ； 人員： 75 人； 人體熱指標： 407W ； 設備： 四臺電視：指標： 200W 。采用風機盤管加獨立新風系統，風機盤管承擔

17、室內部分顯熱負荷，計算冷負荷為：69212w,選12臺FP-12.5風機盤管。新風承擔室內部分顯熱負荷和全部濕負荷，新風指標為：30m3/人。計算得新風負荷為：30000W。總冷負荷為：99212W;冷負荷指標：261W/m2 ，其中新風79W/ m2 。估算過程： 房間為休息廳，按照陸耀慶主編的 實用供熱空調設計手冊中關于觀眾休息廳（允許吸煙）規定，冷負荷指標為300400 W/m2,選取值300 W/m2 ,可得計算結果為114000W,再取同時使用系數為 0.89,可得總負荷101460 Wo上述兩種對比中，精確計算和估算之間的差值為 2248 W ，在設備選型中，估算方案需要多設置一臺

18、FP-12.5風機盤管，冷媒流量需增加0.5 m3/h,由此得出相應的系統壓力降也有所增加。由分析可見， 隨著負荷增加， 管道中冷熱媒流量增加， 水泵揚程增加， 冷熱源設備參數增加，才能滿足設計溫度要求， 從而增加了初投資。 當實際運行時， 室內溫度往往會很低，室內實際的冷負荷在大部分時候是小于最大設計負荷的，實際情況引起的不必要的能耗相應增加，增加了運行費用。 由上述分析可知， 由估算和精算之間引起的初投資和運行費用的增加時相當可觀的，這是不符合節能規范要求的。結論本文從多方面剖析了當前暖通空調設計中的誤區， 分別進行了負荷精算和估算的過程分析和對比， 并結合實例說明了負荷計算值的準確度對空調設備的合理選型和系統穩定運行的重要性。作為建筑耗能的主要部分之一的暖通行業應該從設計、施工、 運行維護全方位著手，達到低能耗、高效率、低污染、高品質的水平。設計師的職責應當是帶著節能理念，從工程實際出發， 合理運用估算手段， 嚴格按照相關規范進行工程的設計和施工， 在保證建筑環境中的溫度、 濕度、 潔凈度、 舒適度達到要求的同時， 減少能源消耗，