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篇1
Keywordscomputercontrol，heating，boiler
5.1供暖熱水鍋爐房內監測與控制的主要目的應為：
·提高系統的安全性，保證系統能夠正常運行；
·全面監測并記錄各運行參數，降低運行人員工作量，提高管理水平；
·對燃燒過程和熱水循環過程進行有效的控制調節，提高鍋爐效率，節省運行能耗，并減少大氣污染。
對于熱水鍋爐，可將被監測控制對象分為燃燒系統和水系統兩部分分別進行討論。整個計算機監測控制管理系統可按圖5-1形式由若干臺現場控制機（DCU）和一臺中央管理機構成。各DCU分別對燃燒系統、水系統進行監測控制，中央管理機則顯示并記錄這兩個系統的在線狀態參數，根據供熱狀態況確定鍋爐、循環泵的開啟臺數，設定供水溫度及循環流量，協調各臺DCU完成各監測控制管理功能。
5．1．1燃燒系統監測與控制
圖5-1鍋爐房計算機的監控系統
對于鏈條式熱水鍋爐，燃燒過程的控制主要是根據對產熱量的要求控制鏈條速度及進煤擋板高度，根據爐膛內燃燒狀況及排煙的含氧量及爐膛內的負壓度控制鼓風機、引風機的風量，從而既根據供暖的要求產生熱量，又獲得較高的燃燒效率。為此需要監測的參數有：
·排煙溫度：一般使用銅電阻或熱電偶來測量；再配之以相應的溫度變送器，即可產生4～20mA或0～10mA的電流信號，通過DCU的模擬量輸入通道AI即接入計算機。
·排煙含氧量：目前較多采用氧化鋯傳感器，可以對0.1%～21%范圍內的高溫氣體的含氧量實現較精確的測量，其輸出通過變送器后亦可轉換為4～20mA或0～10mA電流信號。
·空氣預熱器出口熱風溫度：同上述測溫方法。
·爐膛、對流受熱面進出口、省煤器出口、空氣預熱器出口、除塵器出口煙氣壓力：測點可根據具體要求增減，一般采用膜盒式或波紋管式微壓差傳感器，再通過相應的變送器變為4～20mA或0～10mA電流信號，接入DCU的AI通道。
·一次風、二次風風壓，空氣預熱器前后壓差：測量方法同上。
·擋煤板高度測量：通過專門的機械裝置將其轉換為電阻信號，再變成標準電流信號，送入DCU的AI通道。
·供水溫度及產熱量：由水系統的DCU測出后通過通訊系統送來。
燃燒系統需要控制調節的裝置為：
·爐排速度：由可控硅調壓，改變直流電機轉速
·擋煤板高度：控制電機正反轉，通過機械裝置帶動擋板運動
·鼓風機風量：調鼓風機各風室風閥或通過變頻器調風機轉速
·引風機風量：調引風機風閥或通過變頻器高風機轉速
為了監測上述調節裝置是否正常動作，還應配置適當的手段測試上述調節裝置的實際狀態。爐排速度和擋煤板高度可通過適當的機械機構結合霍爾元件等位置探測傳感器來實現，風機風量的調節則可以通過風閥的閥位反饋信號或變頻器的頻率輸出信號得到。
燃燒過程的控制調節主要包括事故下的保護，啟停過程控制，正常的燃燒過程調節三部分。
·事故保護：這主要是由于某種原因造成循環水停止或循環量過小，以及鍋爐內水溫太高，出現汽化。此時最重要的是恢復水的循環，同時制止爐膛內的燃燒。這就需要停止給煤，停止爐排運行。停止鼓風機，引風機。DCU接收水溫超高的信號后，就應立即進入事故處理程序，按照上述順序停止鍋爐運行，并響鈴報警，通知運行管理人員，必要時還可通過手動補入冷水排除熱水，進行鍋爐降溫。
啟停控制：啟動點火一般都是人工手動進行，但對于間歇運行的鍋爐，封火暫停機和再次啟動的過程則可以由DCU控制自動進行。封火過程為逐漸停止爐排運動，停掉鼓風機，然后停止引風機。重新啟動的過程則是開啟引風機，慢慢開大鼓風機，隨爐溫升高慢慢加大爐排進行速度。
正常運行調節：正常運行時的調節主要是使鍋爐出口水溫度維持在要求的設定值，同時達到高燃燒效率，低排煙溫度，并使爐膛內保持負壓。這時作為參照的測量參數有爐膛內的溫度分布、壓力分布、排煙含水量氧量等。鍋爐的給煤量可以通過爐排速度和擋煤板高度（即煤層厚度）確定，鼓風機則可以根據空氣預熱器進出口空氣的壓差判斷其相對的變化，此時可以調整控制量有爐排速度、煤層厚度（調整擋煤礦板高度）、鼓風機轉速、各風室風閥、引風機轉速或風閥。上述各調節手段與各可參照的測量參數都不是單一的對應關系，因此很難用如PID算法之類的簡單控制調節算法。目前，控制調節效果較好的大都采用"模糊控制"方法或"規則控制"法，都是根據大量的人工調節運行經驗而總結出的調節運行方法。
當燃燒充分時，鍋爐的出力主要取決于燃煤量，因此鍋爐出口水溫的控制主要靠爐排速度及煤層厚度來調節，煤層厚度與煤種有很大關系，爐膛內燃燒狀況可以通過爐膛內溫度分布及煤層風阻來確定。燃燒充分時爐膛內中部溫度最高，爐排尾部距擋渣器前煤已燃盡，溫度降低。鼓風機則應根據進煤量的增減而增減送風量，同時通過觀測排煙的含氧量最終確定風量是否適宜。引風機則可根據爐膛內負壓狀態決定運行狀態，維持爐內微負壓，從而既保證煤的充分燃燒，又不會使煙氣和火焰外溢。根據如上分析，可采用如下調節規則：
每h一次，根據爐膛內溫度分布調整煤層厚度及爐排速度，最高溫度點后移，則將爐排速度降低5%，同時將擋煤板提高5%，當最高溫度點前移時，則將爐排速度提高5%，同時將擋煤板降低5%。
每2h一次：若出水溫度高于設定值2℃以上，則將爐排速度降低5%，若出水溫度低于設定值2℃以上，則將爐排速度加大5%，加大和減小爐排速度的同時，還要相應地將鼓風機轉速開大或減小。當采用風閥調整鼓風量時，則調閥，觀察空氣預熱器前后壓差使此壓差增大或減少10%。
每15min一次：若排煙含氧量高于高定值，則適當減少鼓風同風量（降低轉速或關小風閥），若低于高定值，則增加鼓風機風量。
每15min一次：若爐膛負壓值偏小（或變為正壓），加大引風機轉速或開大風閥，若負壓值偏大，則降低引風機風量。
以上調節規則中，所謂"合理的爐膛溫度分布"取決于鍋爐形式及測溫傳感器安裝位置，需通過具體運行實測分析后，給出"合理"，"最高溫度前移"，"最高溫度后移"的判據，然后將其再寫入DCU控制邏輯中。同樣，排煙含氧量的設定值，含氧量出現偏差時對鼓風機風量的修正等參數也需要在鍋爐試運行后，根據實際情況摸索，逐步確定。當然這幾個修正量參數也可以在運行過程中通過所謂"自學習"的方法得到，在這里不做過多的討論。
5．1．2鍋爐房水系統的監測控制
鍋爐房水系統的計算機監測控制系統的主要任務是保證系統的安全性；對運行參數進行計量和統計；根據要求調整運行工況。
·安全性保證：保證主循環泵的正常運行和補水泵的及時補水，使鍋爐中循環水不會中斷，也不會由于欠壓缺水而放空。這是鍋爐房安全運行的最主要的保證。
·計量和統計：測定供回水溫度和循環水量，以得到實際的供熱量；測定補水流量，以得到累計補水量。供熱量及補水量是考查鍋爐房運行效果的主要參數。
·運行工況調整：根據要求改變循環水泵運行臺數或改變循環水泵轉速，調整循環流量，以適應供暖負荷的變化，節省運行電費。
圖5-2為由2臺熱水鍋爐、4臺循環水泵構成的鍋爐房水系統示意圖。圖中還給出建議的測量元件和控制元件。
2臺鍋爐的熱水出口均安裝測溫點，從而可了解鍋爐出力狀況。為了了解每臺鍋爐的流量，最好在每臺鍋爐入口或出口安裝流量計，一般可采用渦街式流量計。渦街式流量計投資較高，可以按照圖5-2那樣在鍋爐入口調節閥后面安裝壓力傳感器，根據測出的壓力p3，p4與鍋爐出口壓力p1之壓差，也可以間接得到2臺鍋爐間的流量比例。2臺鍋爐入口分別安裝電動調節閥來調整流量，可以使在2臺鍋爐都運行時，流量分配基本一致，而當低負荷工況下1臺鍋爐停止或封火，循環水泵運行臺數也減少時，自動調節流量分配，使運行的鍋爐通過總流量的90%以上，封火的鍋爐僅通過總流量的5%～10%，僅維持其不至于過熱。
圖5-2鍋爐房水系統原理及其測控點
溫度傳感器t3，t4，t5和流量傳感器F1一起構成對熱量的計量。用戶側供暖熱量為，GF1cp(t3-t4)，其中GF1為用流量F1測出的流量。鍋爐提供的熱量則為GF1cp(t3-t5)，二者之差是用于加熱補水所需要的熱量。長期記錄此熱量并經常對其作統計分析，與煤耗量比較，既可檢查鍋爐效率的變化，及時發現鍋爐可能出現的問題，與外溫變化情況相比較，則又可以了解管網系統的變化及供熱系統的變化，從而為科學地管理供暖系統的運行提供依據。
泵1～4為主循環泵。壓力傳感器p1，p2則觀測網路的供回水壓力。安裝4臺泵時的一般視負荷變化情況同時運行2臺或3臺水泵，留1臺或2臺備用。用DCU控制和管理這些循環水泵時，如前幾講所述，不僅要能夠控制各臺泵的啟停，同時還應通過測量主接觸器的輔助觸點狀態測出每臺泵的開停狀態。這樣，當發現某臺泵由于故障而突然停止運行時，DCU即可立即啟動備用泵，避免出現因循環泵故障而使鍋爐中循環水停止流動的事故。流量傳感器F1也是觀察循環水是否正常的重要手段。當外網由于某種原因關閉，盡管循環水泵運行，但流量可以為零或非常小，此時也應立即報警，通過計算機使鍋爐自動停止，同時由運行值班人員立即手動開啟鍋爐的旁通閥V4，恢復鍋爐內的水循環。
泵5，6與壓力測量裝置p2，流量測量裝置F2及旁通閥V3構成補水定壓系統，當p2壓力降低時，開啟一臺補水泵向系統中補水，待p2升至設定的壓力值時，停止補水。為防止管網系統中壓力波動太大，當未設膨脹水箱時，還可設置旁通閥V3來維持壓力的穩定。長期使一臺補水泵運行，通過調整閥門V3來維持壓力p2不變。補水泵5，6也是互為備用，因此DCU要測出每臺泵的實際啟停狀態，當發現運行的泵突然停止或需要啟動的泵不能啟動時，立即啟動另一臺泵，防止系統因缺水而放空。流量計F2用來計算累計的補水量，它可以是渦街流量計，也可以采用通常的冷水水表，或有電信號輸出的水表。
5．1．3鍋爐房的中央管理機
如圖5-1所示，可采用一臺中央管理計算機與各臺DCU連接，協調整個鍋爐房及熱網的運行調節與管理。中央機主要工作任務為：
·通過圖形方式顯示燃燒系統、水系統及外網系統的運行參數，記錄和顯示這些參數的長期變化過程，統計分析耗熱量、補水量、外溫及供回水溫度的變化。
·根據外溫變化情況，預測負荷的變化，從而確定供熱參數，即循環水量及泵的開啟臺數、供水溫度、鍋爐運行臺數。將這些決定通知相應的DCU產生相應原操作或修改相應的設定值。負荷的預測可以根據測出的以往24h的平均外溫w來確定：
(5-1)
式中為Q0設計負荷，t0為設計狀態下的室外溫度，Q為預測出的負荷。考慮到建筑物和管網系統的熱慣性，采用時間序列的方法來預測實際需要的負荷，可能要更準確些。
式（5-1）中的負荷盡管每h計算一次，但由于是取前24h的平均外溫，因此它隨時間變化很緩慢。每hQ的變化ΔQ僅為：
（5-2）
其中tw,τ-tw,τ-24為兩天間同一時刻溫度之差，一般不會超過5℃，因此ΔQ的變化總是小于Q的1%，所以不會引起系統的頻繁調節。
根據預測的負荷可以確定鍋爐的開啟臺數Nb：Nb≥Q/q0，其中q0為每臺鍋爐的最大出力。由此還可確定循環水泵的開啟臺數。
要求的總循環量G=max（Q/(Δt·cp）Cmin)，其中Gmin為不產生垂直失調時要求的最小系統流量，Δt為設定的供回水溫差。由于多臺泵并聯時，總流量并非與開啟臺數成正比，因此可預先在計算機中預置一個開啟臺數成正比，因此可預先在計算機中預置一個開啟臺數與流量的關系對應表，由此可求出要求的運行臺數。
·分析判斷系統出現的故障并報警。鍋爐及鍋爐房可能出現的故障及由計算機進行判斷的方法為：
--水冷壁管或對流管爆管事故此時補水量迅速增加，爐膛內溫度迅速下降，排煙溫度下降，爐膛內溫度迅速下降，排煙溫度下降，爐膛內壓力迅速由負壓變為正壓。
--水側升溫汽化事故此時鍋爐熱水出口溫度迅速提高，接近達到或超過出口壓力對應的飽和溫度。
--鍋爐內壓力超壓事故測出水側壓力突然升高，超過允許的工作壓力；
--管網漏水嚴重測了水側壓力降低，補水量增大；
--鍋爐內水系統循環不良測出總循環水量GF1減少很多，壓差p3-p1或p4-p1加大；
--除污器堵塞測出總循環水量GF1減少，當閥門V1、V2全開時壓差p3-p2、p4-p2仍偏小，說明壓力傳感器p2的測點至循環水泵入口間的除污器的堵塞。
--爐排故障測出的爐排運動速度與設定值有較大差別；
--引風機、鼓風機、水泵故障相應的主接觸器跳閘，或所測出的空氣壓差或水循環流量與風機、水泵的設計狀況有較大出入。
利用計算機根據上述規則及實測運行參數不斷進行分析判斷，即可及時發現上述事故或故障，并立即采取報警和停爐等相應的措施，從而防止事故的進一步擴大或故障轉化為事故，提高運行管理的安全性。
5．2蒸汽-水和水-水換熱站的監測與控制
對于利用大型集中鍋爐房或熱電廠作為熱源，通過換熱站向小區供熱的系統來說，換熱站的作用就同上一節的供暖鍋爐房一樣，只是用熱交換器代替了熱水鍋爐。
圖5-3為蒸汽-水換熱站的流程及相應的測控制元件。水側與圖5-2一樣，控制泵5、6及閥V2根據p2的壓力值補水和定壓；啟停泵1～4來調整循環水量；由t2，t3及流量測量裝置F1來確定實際的供熱量。與鍋爐房不同的是增加了換熱器、凝水泵的控制以及蒸汽的計量。
圖5-3蒸汽-水換熱站的測量與控制
蒸汽計量可以通過測量蒸汽溫度t1、壓力p3和流量F3實現，F3可以選取用渦街流量計測量，它測出的為體積流量，通過t1和p3由水蒸氣性質表可查出相應狀態下水蒸氣的比體積ρ，從而由體積流量換算出質量流量。為了能由t和p查出比體積，要求水蒸氣為過熱蒸汽。為此將減壓調節閥移至測量元件的前面，如圖5-3中所示，這樣即使輸送來的蒸汽為飽和蒸汽，經調節閥等焓減壓后，也可成為過熱蒸汽。
實際上還可以通過測量凝水量來確定蒸汽流量。如果凝水箱中兩個液位傳感器L1、L2靈敏度較高，則可在L2輸出無水信號后，停止凝水排水泵，當L2再次輸出有水信號時，計算機開始計時，直到L1發出有水信號時，計時停止，同時啟動凝水泵開始排水。從L2輸出有水信號至L1開始輸出有水信號間的流量可以用重量法準確標定出，從而即可通過DCU對這兩個水位計的輸出信號得到一段時間內的蒸汽平均質量流量，代替流量計F3，并獲得更精確的測量。當然此處要求液位傳感器L1、L2具有較高靈敏度。一般如浮球式等機械式液位傳感器誤差較大，而應采取如電容式等非直接接觸的電子類液位傳感器。
加熱量由蒸汽側調節閥V1控制。此時V1實際上是控制進入換熱器的蒸汽壓力，從而決定了冷凝溫度，也就確定了傳熱量。為改善換熱器的調節特性，可以根據要求的加熱量或出口水溫確定進入加熱器的蒸汽壓力的設定值。調整閥門V1使出口蒸汽壓力p3達到這一設定值。與直接根據出口水溫調整閥門的方式相比，這種串級調節的方式可獲得更好的調節效果。
供水溫度t3的設定值，循環泵的開啟臺數或要求的循環水量的確定，可以同上一節一樣，根據前24h的外溫平均值查算供熱曲線得到要求的供熱量，并算出要求的循環水量。供水溫度的設定值t3,set可由調整后測出的循環水量G、要求的熱量Q及實測回水溫度t2確定：
t3,set=t2+Q/（cp·G）
隨著供水溫度t3的改變，t2也會緩慢變化，從而使要求的供水溫度同時相應地改變，以保證供出的熱量與要求的熱量設定值一致。
對于一次網為熱水的水-水換熱站，原則上可以按照完全相同的方式進行，如圖5-4。取消二次供水側的流量計F1，僅測量高溫熱水側的流量F3，再通過即可和到二次側的循環水量，一般高溫水溫差大，流量小，因此將流量計裝在高溫側可降低成本。測量高溫水側供回水壓力p3、p4可了解高溫側水網的壓力分布狀況，以指導高溫側水網的調節。
圖5-4水-水換熱站的測量與控制
調整電動閥門V1改變高溫水進入換熱器的流量，即可改變換熱量。可以按照前述方法確定二次側供水溫設定值，由V1按此設定值進行調節。在實際工程中，高溫水網側的主要問題是水力失調，由于各支路通過干管彼此相連，一個熱力站的調整往往會導致鄰近熱力站流量的變化。另外，高溫水側管網總的循環水量也很難與各換熱站所要求的流量變化相匹配，于是往往造成外溫降低時各換熱站都將高溫側水閥V1開大，試圖增大流量，結果距熱源近的換熱站流量得到滿足，而距熱源遠的換熱站流量反而減少，造成系統嚴重的區域失調。解決這種問題的方法就是采用全網的集中控制，由管理整個高溫水網的中央控制管理計算機統一指定各熱力站調節閥V1的閥位或流量，各換熱站的DCU則僅是接收通過通訊網送來的關于調整閥門V1的命令，并按此命令進行相應的調整。高溫水側面管網的集中控制調節。將在一下節中詳細介紹。
5．3小區熱網的監測與調節
小區熱網指供暖鍋爐房或換熱站至各供暖建筑間的管網的監測調節。小區熱網的主要問題也是冷熱不均，有些建筑或建筑某部分流量偏大，室內過熱，而另一些建筑或建筑的另一部分卻由于流量不足而偏冷。這樣，計算機系統的中心任務就是掌握小區各建筑物的實際供暖狀況，并幫助維護人員解決冷熱不均問題。
測量各戶室溫是對供暖效果最直接的觀測，但實際系統中尤其是對住宅來說，很難在各房間安裝溫度傳感器。比較現實的方法就是測量回水溫度，根據各支路回水溫度的差別，就可以估計出各支路所負責建筑平均室溫的差別。如果各支路回水溫度調整到相同值，就意味著各支路所帶散熱器的平均溫度彼此相同，因此可以認為室溫也基本相同。一般住宅的回水溫度測點可選在建筑熱入口中的回水管上。對于大型建筑，可選在設備夾層中幾個主要支路的回水干管上。
要解決冷熱不均問題就需要對系統的流量分配進行調整，在各支路上都安裝由計算機進行自動調節的電動調節閥成本會很高，同時一旦各支路流量調節均勻，在無局部的特殊變化時，系統應保持冷熱均勻的狀態，不需要經常調整。因此可以在各支路上安裝手動調節閥，通過計算機監測和指導與人工手動調節相配合的方法實現小區供暖系統的調節和管理。為便于人工手動調節，希望各支路的調節閥有較準確的開度指示。目前國內推廣建研院空調所等幾個單位研究開發流量調配閥，有準確的閥位指示，閥位可鎖定，并提供較準確的閥位-阻力特性曲線，采用這種閥門將更易于計算機指導下的人工調節。
根據上述討論，計算機系統要測出各支路的回水溫度，并將其統一送到供暖小區的中央管理計算機中進行顯示、記錄和分析。測出這些回水溫度的方法有如下兩種方式：
集中十余個回水溫度測點設置1臺DCU。此DCU僅需要溫度測量輸入通道。再通過專門鋪設的局部網或通過調制解調器經過電話線與小區的中央管理聯接。當這十幾個溫度相互距離較遠時，溫度傳感器至DCU之間的電纜的鋪設有時就有較大困難，溫度信號的長線傳輸亦會有一些干擾等影響。這種方式僅在建筑物較集中、每一組聯至一臺DCU的測溫點相距不太遠時適用。
采用內部裝有單片機的智能式溫度傳感器，可以連接通訊網通訊或通過調制解調器搭用電話線連至中央管理計算機。這樣，可以在距測點最近的樓道墻壁上掛上一臺帶有調制解調器的溫度變送器，通過一根電纜接至回水管上的溫度傳感器，再通過一根電纜搭接鄰近電話線。目前這類設備每套價格可在1000～1500元人民幣之間。如果每1000～3000m2建筑安裝一個回水溫度測點，則平均每m2供暖建筑投資在0.50～1元間。
小區的中央管理計算機采集到各點的回水溫度后，可在屏幕上通過圖形方式顯示，使運行管理人員對當時的供熱狀況一目了然。還可根據各支路間回水溫度的差別計算各支路閥門需要的調整量。對于一般的帶有閥位指示的調節閥，這種分析只能采用某種基于經驗的規則判斷法，下面為其一例：
找出溫度最高的10%支路的平均溫度max，溫度最低的10%支路和的平均溫度min，全網平均回水溫度。
若max-min<3℃，不需要再做調節。
若max->2℃，將溫度最高的10%支路閥門都關小，與相比溫度每高1℃關小3%5～%；
若max-<-2℃，將溫度最低的10%支路閥門都開大，與相比溫度每高1℃開大3%～5%；
根據上面的分析結果，計算機顯示并打印出需要調節的支路及其調節量。運行管理人員根據計算機的輸出結果到現場進行手動調節。在供暖初期每3天左右進行一次這種調節。一般經過6～8次即可使一個小區基本實現均勻供熱。
采用流量調配閥時可以使調節效率更高，效果更好。此時需要將現場各流量調配閥的實際開度、流量調配閥的開度-阻力特性性能曲線及小區管網的連接關系圖輸入中央管理計算機，有專門的算法可以根據調整閥門后回水溫度的變化情況識別出管網的阻力特性及熱用戶的熱力特性，從而可較準確地給出各流量調本閥需要調整的開度[4]，每次調整后，調整人員需將實際上各調節閥的調整程度輸入計算機。計算機進而計算了下一次需要的調整量，像這樣一次高速可間隔2～5d。模擬分析與實驗結果表明，一般只要進行3～4次調節，即可使各支路的回水溫度調整到相互間差值都在3℃以內，實現較好的均勻供熱[8]。
目前，許多供熱公司和有關管理部門開始提出裝設熱量計，以按照實際供熱量收供暖費，各種采用單片計算機的熱量計相應出臺。這種熱量計多是由一臺轉子式流量計和兩臺溫度傳感器配一臺單片計算機構成。轉子式流量計每流過一個單元流量即發出一個脈沖，由單片機測出此脈沖，得到流量，再乘以當時測出的供回水溫差，即可行到相應的熱量，由單片要對此熱量值進行累計和其它統計分析就成為熱量計。目前的單片機稍加擴充就可以具有通訊功能，通過調制解調器將它與電話線連接，就能實現熱量計與小區供暖的中央管理機通訊。這樣，不但各用戶的用熱量能夠及時在中央管理機中反映，各用戶的回水溫度狀況還能隨時送到中央管理計算機中，從而可以對網的不平衡發問進行分析，給出熱網的調節方案。這樣，將熱量計、通訊網與小區中央管理計算機三者結合，就可以全面實施小區熱網的熱量計量、統計與管理、運行調節分析三部分功能，較好地解決小區熱網的運行、管理與調節。
5．4熱電聯產的集中供熱網的計算機監控管理
熱電聯產的集中供熱網可以分成兩部分：熱源至各熱力站間的一次網，熱力站至各用戶建筑的二次網。后者的控制調節已在前幾節討論，本節討論熱源至各熱力站間的一次網的監控管理。
一次網有蒸汽網和熱水網兩種形式，對于蒸汽網，各熱力站為前面討論過的蒸汽-熱水換熱站，一次網的管理主要是各熱力站蒸汽用量的準確計量，這在前面也已討論。下面主要研究熱水網的監測控制調節。
若忽略熱網本身的慣性，則系統各時刻和熱力站換熱量之和總是等于熱源供出的總熱量，此外各熱力站一次網循環水量之和又總是等于熱源循環泵的流量，不論是冷凝式、抽汽式還是背壓式熱電廠，其輸出到熱網的熱量都不是完全由各熱力站的調節決定，而是由熱電廠本身的調節來決定，取決于進入蒸汽-水換熱器的蒸汽量。由于熱電廠控制調節輸出熱量時很難準確了解各熱力站對熱量的需求，同時還要兼顧發電的要求，不能完全根據各熱力站需要的熱量調整，于是熱源供出的熱量就很難與各熱力站實際需求的熱量之和一致，這樣，就導致控制調節上的一些矛盾。
為簡單起見，假設熱電廠向蒸汽-水加熱器送入固定的蒸汽量Q0，如圖5-5，若此熱量大于各熱力站需要的熱量，則各熱力站二次側調節紛紛關小。以減小流量。由此使總流量相應減少，導致供回水溫差加大。如果電廠維持蒸汽量Q0不變則各熱力站調節閥的關小并不能使總熱量減少，而只是根據網的特性及各熱力站調節特性的不同，有的熱力產流量減少的多，使得供熱量有所減少；有的熱力站流量減少的幅度小，則供熱量反而電動閥加。同樣，如果Q0小于各熱力站需要的總熱量時，各熱力站的調節閥紛紛開大，使流量增加，由此導致供回水溫差減小。熱力站1，2可能由于熱量增大的幅度大于水溫降低的幅度，供熱量的需求得以滿足，但由于流量增大，泵的壓力降低，干管壓降又減小，導致3，4的資用壓頭大幅度下降，閥門開大后，流量也增加不多，甚至還要下降，這樣，供熱量反而減少。由此可見在這種情況下各熱力站對一次側閥門的調節實際是對各熱力站之間的熱量分配比例的調節，而不是對熱量的調節，如果各熱力站都是這樣獨立地根據自己小區的供熱需求進行調節，而熱電廠又不做相應的配合，則整個熱網不可能調整控制好。實際上熱電廠也會進行一些相應的調節，例如發現t供升高時會減少蒸汽量，t供降低時會增加蒸汽量，但Q0總是不可能時刻與各熱力站總的需求量一致，上述矛盾是永遠存在的。
圖5-5熱電廠與各熱力站之間的平衡
因此，就不宜對各個熱力站按照第5.1、5.2節中的討論的，根據外溫獨立調節。既然各熱力站一次側閥門的調節只解決熱量的分配比例，那么對它們的調節亦應該根據對熱量的分配比例來調節。一種方式是如果認為供熱量應與供熱面積成正比，則測出每個熱力站的瞬時供熱量，根據各熱力站的供熱面積，計算每個熱力站的單位面積q。對q偏大的熱力站關小調節閥，對q偏小的則開大調節閥，這樣不斷修正，直至各熱力站的q相同為止。再一種方式則是認為各散熱器內的平均溫度相同，房間的供熱效果就相同。由于散熱器的平均溫度等于二次側的供回水平均溫度，因此可以各熱力站二次側供回水平均溫度調整成一致目標，統一確定熱力站二次側供回水平均溫度的設定值，根據此設定值與實測供回水平均溫度確定開大或關小一次側調節閥。按照這一思路，對各熱力站的調節以達到熱量的平均分配為目的，以實現均勻供熱。熱電廠再根據外溫變化，統一對總的供熱量進行調整，以保證供熱效果并且不浪費熱量。由于整個熱網所供應的建筑物效果并不浪費熱量。由于整個熱網所供應的建筑物均處在同一外溫下，因此，一旦系統調整均勻，對各熱和站調節閥的調整很少，熱源的總的供熱以數隨外溫改變，各熱力站的調節閥則不需要隨外溫而變化，只當小區二次系統發生一些變化時才需要進行相應的調節。
要實現這種調節方式，就必須對全網各熱力站的調節閥實行集中統一的控制調節。可以在每個熱力站設一臺DCU現場控制機，測量一、二次側的水溫、壓力、流量及二次側循環泵狀態，并可控制一次側電動調節閥。通過通訊網將各熱力站連至中央管理計算機。由于熱力站分布范圍很大，通訊距離較過遠，這時的通訊可通過調制解調器搭用電話線，也可以隨著供熱干管同時埋設通訊電纜，使用雙絞線按照電流環方式通訊。中央管理機不斷采集各熱力站發送來的實測溫度、壓力、流量，定期計算熱力站發送來的實測溫度、壓力、流量，定期計算熱力站發送來的實測溫度的設定值與和各熱力站實測值的比較，直接命令各熱力站DCU開大/關小電動調節閥。各熱力站二次側回水溫度的變化是一慣性很大且緩慢的過程，因此應采有0.5～1h以上的時間步長進行調節，以防止振蕩。
除對熱網工況進行高速外，計算機控制系統還應為保證系統的安全運行做出貢獻。當熱力站采用直連的方式，不使用熱交換器時，最常見的事故就是管道內超壓導致散熱器脹裂，DCU可直接監視用戶的供回水管壓力，發現超壓立即關閉供水閥，起到保護作用。無論直連還是間連網，另一類嚴重的事故就是一次網漏水。嚴重的管道漏水如不能及時發現并切斷和修復，將嚴重影響供熱系統和熱電廠的運行。根據各熱力站DCU監測的一次網供回水壓力分布，還可以從其中的突然變化判斷漏水事故及其位置，這對提高熱網的安全運行有十分重要的意義，這類系統壓力分析與事故判斷的工作應屬于中央管理機的工作內容。
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2.冷熱負荷計算
冷熱負荷計算也是非常關鍵的一個環節，一般來說，暖通空調系統的設計上針對冷熱管道的大小、源容量以及水泵配置等方面都應該進行科學地設計，而冷熱符合計算為這些設計提供了不可缺少的可靠依據，這些計算數據的準確與否，直接關系到系統地耗能問題，因此針對這方面的計算，必須要做到可靠、準確，這樣才能夠達到耗能優化，同時也為后期維修減少成本。另外，在實際的設計過程中，設計人員應該借鑒大量成功的例子以及經驗，將普遍規律進行分析，采用統計分析回歸計算來實現設計指標的確定，它雖然在具體的設計中不具有精確性但是勝在具有代表性。
二、采暖與空調冷凍水系統設計
1采暖系統設計
采暖系統設計的合理與否關系著建筑暖通空調系統是否能實現節能運行的功能。管路系統結構簡單，易于操作，相關設備耗材使用量少，前期建設成本低后期維護費用少；能夠實現不同建筑空間溫度獨立調節控制；實現熱量消耗分戶分攤功能；以上三個原則是民用住宅和公共建筑科學合理設計暖通空調系統的原則。在具體的設計過程中應當依據不同的情況而定。
2空調冷凍水系統設計
依照相關國家標準，設置多臺冷凍水系統節能設計時，以能夠跟隨負荷變化實現自動改變系統流量為目標，盡量降低系統運行中的能耗。當前我國常用的空調冷水系統有一次泵變流系統一次泵定流量系統，二次泵變流量系統，兩管制及四管制系統等。
三、采暖與空調水系統的補水及定壓設計
在實際工程設計中應當根據系統的整體規模和不同系統的實現形式按系統的用水容量來計算。封閉式采暖空調系統補水定壓點應當設置在循環水泵入口處。
四、風系統設計
空調風系統的設計關系著空調系統能耗的大小和運行的成本，同時也關系著人體的舒適度。對于人員分布比較集中的地區可以進行相應的集中供暖，這樣可以提高能源的利用率。而對于建筑面積大人員多的場合要進行集中的供暖控制時，應當采用全空氣空調系統；通風系統設計中熱量是一個主要問題，由于電氣設備在運行的過程中，必然會大量的產生的熱量，一旦這些熱量無法得到及時排除，那么就會對設備的這樣運行帶來影響，從而導致故障的發生，這樣一來節能目標要求也隨之降低。所以說做好通風系統設計，是及時排除熱量的有效手段，設計的最終目的就是將熱量全部排出，是整個系統得以有效運行的前提調教。集中空調通風系統的排風熱回收應當符合相關規定要求。在排風熱回路設備型號的選擇上也需要嚴格依據國家規定進行。
五、冷熱源設備選型
在整個暖通空調設計上，冷熱源設備的選型是最為重要的部分。這部分應該嚴格的根據建筑功能、規模以及造價等進行。具體為：充分利用毗鄰工業余熱，將其作為冬季熱源，采用溴化鋰吸附式冷水機組進行工業熱水降溫，降低成本，將其引入到空調系統中使用，這樣一來資源得到了二次利用；要根據當地的能源結構進行選擇，科學利用當地的富余能源，比如：采用風能、地熱能以及太陽能等可再生、清潔型的能源。
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1.2暖通空調系統的主要類型
高層建筑的暖通空調系統的類型根據高層建筑設計的不同也有所不同，主要分為三種類型，第一種是全水系統，第二種是全空氣系統，第三種是空氣-水的綜合系統。暖通空調的全水系統是指高層建筑中的空氣溫度和濕度都會由水進行調節。其利用的原理是水的比熱容更大，單位面積水可以容納更多的熱量，換言之水問的身高和降低都很緩慢，所以高層建筑就可以利用晚上的水循環將熱量源源不斷的輸送到建筑當中。高層建筑暖通空調的全空氣系統比全水系統更加直接，這種系統設計是直接將空氣的溫度加熱到適宜人體居住的溫度，讓后通過復雜的運輸系統，直接注入到高層建筑內部，同時抽走或者將冷空氣和污濁的空氣擠走，保證在高層建筑里的人可以隨時享受到溫暖且新鮮的空氣。而高層建筑暖通空調的水-空氣系統就是將同時借助水和空氣兩種方式同時供暖，取長補短，其效果也往往會更好。
2高層建筑暖通空調系統設計的準備工作
高層建筑暖通空調系統的設計關乎高層建筑的安全性和居住的舒適性，其設計工作非常關鍵，但是由于高城建筑的復雜性，其設計工作要比一般的建筑要困難得多。首先，高層建筑暖通空調系統的設計人員應當對高層建筑的設計了如指掌，對于高層建筑的內部結構非常清晰，只有這樣才能科學的對于高層建筑暖通空調系統進行布局，保障系統運行的平穩和安全。其次，高層建筑暖通空調系統的設計應當關注建筑所在地的環境情況。處于南方和處于北方或者處于高原和處于盆地的高層建筑暖通空調系統設計差距很大，設計師必須提前對當地的環境進行深入的調查，讓高層建筑暖通空調系統的設計和當地的環境契合的更好，不僅可以節約經濟成本，也會增加建筑的舒適性。最后，高層建筑暖通空調系統的設計應當充分的了解市場的行情。因為高層建筑暖通空調系統的用材會有很多不同的選擇，每種材料的效果不同其價格也不同，而設計人員應該充分的了解每種材料的優缺點和價格才能建立模型選擇最佳的材料來施工。
3高層建筑暖通空調系統設計的原則
3.1高層建筑暖通空調系統設計安全第一
任何一項設計和施工都要將安全擺在第一位，正所謂人命關天。高層建筑暖通空調系統并非是一般的系統，其系統的用料會涉及到很多依然易燃物品，所以設計的時候應該充分的考慮火災的因素，否則一旦建筑遇到火災這些筑暖通空調系統將會增加很多額外風險。此外高層建筑暖通空調系統設計的安全性還表現在建筑內部的空氣質量和濕度是否對于人體是最佳的，所以就要求暖風空調系統是否能夠保證空氣的來源是干凈的，無毒無害是關鍵。此外溫度的設計也要和室外溫度契合不能過高也不能過低，否則人在建筑內生活久了就很難一下適應室外的溫度，這樣對人體的傷害非常大，因此高層建筑暖通空調系統在設計的時候應該考慮這些因素。
3.2高層建筑暖通空調系統設計環保原則是關鍵
高層建筑暖通空調系統的施工用料很大，在如今人們環保關鍵越來越強的今天，對于系統施工的材料選取應該盡可能的按照環保的要求做。此外，高層建筑暖通空調系統應該秉承節能的原則，其設計是否能夠充分的考慮到對自然熱源的利用，是否在實際中更多的體現節能的意識，是否在很多環節都能充分的使用環保設備，是否在設計的時候建立科學的模型計算，確保暖風運輸系統最短路徑，這些都是保證高層建筑整體環保節能的關鍵所在。
3.3高層建筑暖通空調系統設計的經濟性是基本要求
一個高層建筑的建設本身應當是盈利的，這也是保證高層建筑安全和舒適度必不可少的因素。又讓馬兒跑又讓馬兒不吃草在當今社會是萬萬行不通的。高層建筑暖通空調系統是否真的體現其經濟性，是否能夠最大程度的降低施工的成本也是系統設計成敗的關鍵。理性的分析，高層建筑暖通空調系統雖然非常重要但是也并不應該占據整個高城建筑工程預算過多資源，因此高層建筑暖通空調系統的經濟性設計就是施工成敗的關鍵。而對于系統設計的經濟性就需要設計人員的素質達到要求，其專業技術非常過硬，才能夠充分的考慮各方面的因素，以達到利益最大化的目的。
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目前，隨著我國城市經濟的高速發展，建設工程的增多，暖通項目日益增多，暖通設計過程中也出現了一些新的問題，這些問題大多沒有相應的規范或者條文標準限制，往往不容易引起設計人員的注意。下面主要就了暖通空調設計中應注意的幾個問題進行論述。
一、風機盤管機組選型
近年來，現代建筑廣泛采用風機盤管加新風系統。風機盤管通常暗裝于吊頂內，用盤管連接散流器下送風，吊頂回風口與風機盤管連接，夏季送冷風，冬季送熱風。近年來，常常有用戶反映冬季室溫偏低而夏季室溫偏高。針對此問題，筆者對工程現場的不同型號風機盤管的送風量進行測試。現場測量結果與樣本參數有差別，但將不同型號風機盤管各拆下1臺送到測量部門重新測定，結果送風量符合樣本參數。
國標規定風機盤管機組的風量測試條件為：風機盤管機組出風時僅接長150mm的短管，風機箱直接回風，換熱盤管不供水，風機高速運轉，普通型風機盤管帶風口和過濾網時出口靜壓為零，不帶風口和過濾網時出口靜壓為12Pa，高靜壓型不帶風口和過濾網時出口靜壓為 30Pa~50Pa，此條件下測得的風量為額定風量 實際安裝往往與樣本測試條件不同，如風機盤管都加送風口、回風口、過濾網及長度不等的風管，實際濕面盤管運行風量比測試時干面盤管風量低10%~20%，運行時風阻力大于樣本測量時的風阻等。這些因素必然引起實際風量不足，從而使供冷、供熱下降。另一方面在設計中所參考的樣本中僅注明冷量、熱量測試標準工況，很少注明風量。余壓測試的標準工況，使設計者忽視了風機盤管樣本中的余壓是在風機高速狀態下的參數。所以，在風機盤管選型時，要考慮干濕盤對風量的影響，注意高靜壓型風機盤管風速不同時風量余壓均發生變化，并進行系統風阻力計算。根據實際情況對原選型進行校核修正。
二、新風豎井的設置
現代建筑十分重視外立面的形象，特別是玻璃幕墻的建筑，空調新風多用豎井引取，而內部的空間受各種因素影響，新風豎井的截面積有限。如某建筑12層，采用豎井從樓頂引入新風，各層的新風機從豎井內吸入新風處理后送到各個房間。運行時，8層以上的新風能夠保證，但8層以下的各層新風遞減十分嚴重，底層新風不到設計的1/3 新風豎井為土建風道且高達45m，阻力大，按照總新風量計算風速超過10m/s。因此，到達底層時風機的動力不能克服豎井的摩擦阻力和局部阻力，導致下部實際新風達不到設計要求。在此種情況下，應在豎井加裝加壓風機，其余壓在滿足新風量的前提下，能克服豎井的局部阻力和摩擦阻力。
三、制冷機組選型及冷量控制
3.1制冷機組的選型
風冷型制冷機組在建筑空調系統中應用很廣。《采暖通風與空氣調節設計規范》（GB50019-2003）的強制性條文規定，按照各項逐時冷負荷的綜合最大值確定的計算冷負荷選擇電制冷機組總裝機容量時無須附加設備選型系數。以此計算冷負荷選擇風冷冷水機組時，常常忽視樣本參數是在標準工況下測試得出的，在夏天持續高溫的情況下，機組產冷量可能不滿足實際要求。本人建議在進行機組選型時應索取非標準工況下的參數。樣本給出的參數是風冷冷水機組在名義工況下（室外溫度為 35℃，冷水出水溫度為7℃）的制冷量；當室外干球溫度高于名義工況溫度時，機組制冷量下降的程度隨產品種類、機組制冷量不同而不同，一般為5%~25%。一方面由于室外溫度的升高，用戶側實際冷負荷增大；另一方面設計選型時以產品樣本的參數為準，較少注意室外溫度高于名義工況溫度時引起的冷量下降。在要求增加而供給能力下降的情況下，機組出水溫度升高的現象自然會出現。作為舒適性空調系統出現短時間溫度不保證是允許的，如果是工藝性空調影響就比較大了，設計時應引起注意。
3.2制冷機組的冷量控制
對于制冷機開啟臺數加減的控制，暖通設計人員在給弱電專業提供資料時，往往采用計算負荷側冷量的方法進行制冷機組的加減。例如《建筑設備專業技術措施》中6.1.9條第款指出“可根據系統冷量變化自動控制冷水機組運行臺數，且傳感器應設于用戶側供回水總管上”。然而，通過檢測系統供回水溫差及流量計算求得冷量，并根據冷量大小控制冷機加減的運行控制策略，在實際運行中存在控制不靈的問題。例如，某辦公室系統有2臺冷機，當單臺冷機運行時，由于系統冷卻塔出力不足，冷機制冷量下降，根據流量和供回水溫差計算出的負荷要小于單臺制冷機額定冷量，按照上述控制策略不會自動開啟另外1臺制冷機。實際上，即使制冷系統各設備配置正常，制冷機運行時其制備的冷量也不可能大于負荷側消耗的冷量，所以才會出現根據負荷側冷量來控制冷機的加減失靈的情況。由于上述原因，自控公司在實際工程中往往不采用上述控制方法，為了冷機的安全運行，采用較多的是制冷機運行電流的控制方法。
四、冷卻水箱設置
在空調制冷循環冷卻水系統設計時，對是否設置冷卻水箱常常引起爭論，其關鍵在于冷卻塔底盤的存水量是否能夠保證冷卻水循環泵穩定工作，即在任何情況下水泵不出現缺水現象。實際運行的系統中確實有不少不設水箱而正常工作的實例，但也有發生事故的教訓。實踐表明，水泵入口缺水現象常發生在系統間歇運行的情況。這是由于進、出冷卻塔的水量失去平衡，開始進入冷卻塔的水量消耗于潤濕冷卻塔填料所致。因此，冷卻塔底盤的有效容積應滿足冷卻塔部件由基本干燥到正常運轉所需附著的全部水量。此外，還應考慮正常吸水的最小淹沒深度，以避免空氣進入吸水管。
五、散流器布置
散流器送風的全年性空氣調節系統目前應用廣泛，但設計者在選擇送風口時往往不太注意所選散流器的氣流流型是否滿足需要。貼附散流器不適合冬季送熱風的工況，因為熱空氣上浮現象嚴重，尤其是上送上回系統的氣流組織有一定的短路，冬季在吊頂附近形成熱氣流層，在2.8m層高的室內出現2 以上的垂直溫度梯度是很普遍的。目前，國內散流器送風氣流呈貼附型，尤其是方形散流器，建議改用條型送風口，既美觀同時也適合冬季使用。對于辦公建筑最好將條型送風口設在外窗附近，既可阻擋來自外窗的負荷，又可以避免送風氣流直接吹到人員頭部。
六、結語
總之，隨著建筑的高速發展，我們有必要對暖通空調系統存在的問題給予重視。而影響暖通設計質量問題的原因有很多，有些是由于設計人員的考慮問題不夠全面細致。此外，隨著我國經濟的發展，在暖通空調行業出現了許多新的技術和新的概念，不可否認有些概念存在某些的不足，但這就要求設計人員真正做到認真負責，積極做好通風工程的設計工作。
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設計方案對暖通空調工程設計的成敗優劣關系重大。近年來，隨著科學技術的迅速發展以及對節能和環保要求的不斷提高，暖通空調領域中新的設計方案大量涌現，針對同一個設計項目，往往可以有幾種、十幾種甚至幾十種不同的設計方案可以選擇，設計人員不得不進行大量的方案比較和優選的工作，設計方案技術經濟性比較正在成為影響暖通空調設計質量和效率的一項重要工作。暖通空調設計方案的評價因素很多，一些因素很難定量表述，許多因素又不具可比性，每種設計方案往往都有各自的優缺點，面對眾多的設計方案，由于考慮問題的角度不同，各方的看法往往各不相同，甚至大相徑庭。目前在設計方案比較中存在的一些混亂狀況使設計人員無所適從。如何對暖通空調設計方案進行科學的比較和優選，是暖通空調設計人員在實際設計工作中經常遇到的一個重要技術難題。筆者根據從事設計、審圖和方案評審工作的一些體會，對暖通空調設計方案比較中應注意的一些問題進行粗淺的分析。
1、可行性和可靠性問題
能夠滿足使用要求，這是方案可行性應考慮的主要問題。設計方案應符合國家和當地政府有關法規和規范的要求，包括有關環境保護的要求；設計方案應能滿足有關方面的要求（如供電、供氣、供水、供熱等），并應特別顧及這些條件的長期、變化情況。例如采用水源熱泵設計方案時應考慮當地地質情況、地下水資源的現狀和變化趨勢、冬季熱負荷和夏季冷負荷不平衡所產生的熱（冷）蓄積效應等問題。對于溫濕度等參數要求較高或比較特殊的工藝性暖通空調設計項目，應對設計方案進行全年工況分析，以確保其在全年各種室外氣象條件下的適應性。對于一些無法采用標準設備的特殊情況，對非標準設備應提出詳細的參數要求，并且所提出的參數要求應合理可行。能否有足夠的機房面積也是評判設計方案可行性必須考慮的問題，尤其是對于一些改造工程和建筑面積比較緊張的情況。對于一些要求全年保證室內空氣參數的重要工程以及空調系統故障停機將產生嚴重損失的場所，如航天發射場，應考慮系統中設備的工作可靠性和備份問題，進行系統工作可靠性分析。在這種情況下，室外氣象參數和安全系數的確定也應特殊考慮。
2、經濟性比較問題
經濟性比較是目前暖通空調方案比較中考慮最多的一個問題。在經濟性比較時首先應注意比較基準必須一致。應采用相同的設計要求、使用情況、設備檔次、能源價格、舒適狀況、美觀情況等基準條件進行比較，這樣才能保證方案比較結果的科學性和合理性。如果對采用名牌設備和采用低檔設備的方案進行經濟性比較，顯然是不合理的；如果不考慮舒適性的區別，對有新風供應和沒有新風供應的方案進行經濟性比較，顯然不可能做出正確的選擇；如果不考慮美觀性和舒適性進行經濟性比較，對集中式空調方案顯然是不公平的。
一次投資是投資方最為關注的一個參數，在計算投資時應全面準確、不能漏項。暖通空調設計方案的一次投資不僅包括各種設備、管道、材料的投資，而且應包括各種相關收費（如熱力入網費、用電設備增容費、天然氣的氣源費等），相應的安裝、調試費用，相關的工程管理等各種收費，相關水處理和配電與控制投資，機房土建投資與相應室外管線的費用，而這些在實際設計工作中容易被遺漏。由于同一種設備的生產廠家較多，價格各異，因此在不同方案經濟性計算比較時各種設備的價格應采用平均價格。以上都是直接費用，在一些情況下間接效益也應綜合考慮。如賓館、飯店、寫字樓的空調機房節省的面積，作為商業用房可產生的效益。如果采用貸款進行建設，全面的經濟性比較還應考慮貸款利率和還貸期限等動態因素。
運行能耗和運行費用是暖通空調設計方案技術經濟性比較必須考慮的重要參數。運行能耗除了應計算暖通空調主機（鍋爐和制冷機等）的能耗外，還應計算其他輔助設備（如風機和水泵等）的能耗。不能簡單按照設備銘牌功率和運行時間的乘積來計算能耗而應考慮在全年季節變化的情況下，建筑物實際負荷的變化，同時應考慮設備非標準狀態下的效率。辦公樓、教學樓、寫字樓和游泳館等建筑物的暖通空調設備通常間歇運行，其運行時間應為扣除停機時間后的實際運行時間。在計算過程中應注意不同地區、不同時期、不同時段各種能源的價格可能不同。由于影響因素和不確定因素較多，如何準確地計算建筑物暖通空調設備全年的實際能耗和運行費用，目前仍然是一個沒有完全解決的技術難題。運行費用除了能耗費用如電費、燃油費、燃煤費、燃氣費外，還應包括消耗的水費、人工費等。
在經濟性比較時，切忌圖省事可直接采用有關廠家給出的比較數據和結果。筆者曾發現，對電供暖的運行費用，3個不同設備（電鍋爐、水源熱泵和戶式燃氣供暖爐）廠家提供的計算結果大相徑庭。通過對其計算過程的詳細核對，發現不同設備生產廠家由于考慮問題的角度不同，計算中存在一些有利于自己產品、不利于他人產品的失誤或假設。對此設計人員應給予足夠重視，對廠家提供的數據應認真分析和核對。
在設計方案經濟性比較時應綜合考慮投資、運行費用以及設備的使用壽命，以相同的使用周期為基準，進行綜合經濟性的計算比較，而不能簡單地根據設備報價進行比較。對于同時有供暖和空調要求的項目，應考慮冬季和夏季設備綜合利用問題，進行冬夏季綜合經濟性比較。對于可以兼供生活熱水的工程，應綜合考慮生活熱水供應的投資和能耗。
3、調節性和可操作性問題
暖通空調系統的容量通常是按接近全年最不利的氣象條件確定的，因此系統應有較好的調節性能，以適應全年負荷的變化。調節性能好的系統方案，如采用VAV空調系統和VRV變頻空調系統的方案，其一次投資通常較高，但運行能耗較小，在經濟性計算和比較時應綜合考慮這些因素。對于部分時間使用的辦公建筑、寫字樓和教學樓，設計方案應能適應其夜間不工作時的調節要求。
設計方案的管理操作方便性是用戶十分關心的問題。空調系統自動化水平的提高，可以減少管理人員的數量和勞動強度，從而使人工費減少，但使一次投資增加，對操作人員素質的要求提高。空調系統是否采用自動控制，應根據實際情況和要求，經技術經濟性比較來確定。對于大型空調系統和需要經常調節控制的設備較多的工程，宜采用自動控制，以減少操作管理的工作量。但自動控制系統應盡可能簡化，以提高系統的經濟性和可靠性。對于只有季節轉換時才操作的閥門不宜采用自動控制。對于一些各部分不同時使用的建筑物或各部分出租給不同使用單位的商業建筑，系統設置應考慮分別管理控制和運行費用分別統計交納的要求。
4、安全性問題
設計方案的安全性是以往考慮較少的問題，隨著美國“9·11”等恐怖襲擊事件的發生以及SARS的出現和迅速蔓延，暖通空調系統的安全性問題已經成為公眾關注的焦點，在SARS嚴重流行時期，人們甚至對空調系統產生恐懼而不敢使用，這將對暖通空調行業的發展產生深遠的影響。經過對這些事件的認真分析、研究和反思，將會在工程設計、設備研制、運行管理、規范和技術措施等諸多方面進行改進，使暖通空調系統的安全性得以提高。在大中型建筑方案設計階段，對其暖通空調系統進行安全性評估將是十分必要的。
暖通空調系統的安全性主要包括易燃易爆環境安全、防火安全、人員環境安全、重要設備物品環境安全、系統設備運行安全5個方面的問題。在設計彈藥廠房和庫房、煤礦等易燃易爆工程的通風空調系統時，安全性成為必須考慮的重要因素，應采取相應的防爆技術方案和措施。在設計燃油燃氣鍋爐房時應考慮可燃性氣體、液體泄漏帶來的安全性問題，應設置可燃性氣體泄漏報警系統和事故通風系統，并相互聯鎖。防火安全問題應按照有關防火設計規范來考慮，在此不作詳述。設備安全運行的問題主要包括制冷系統的安全保護、北方暖通空調系統冬季防凍、空調系統電加熱與風機聯鎖保護等問題。在方案設計時應注意考慮暖通空調系統故障可能對室內重要設備和物品產生的不利影響，例如，重要機房、重要資料庫和文物庫房不應采用在吊頂設置風機盤管的空調方案，因為一旦空調水系統漏水將造成嚴重損失。
人員環境安全主要包括暖通空調系統對人體的危害、防止恐怖襲擊和防止傳染性疾病擴散這3個方面的問題。采用氨制冷方案時，應考慮氨泄漏對人體的危害。鍋爐房的布局應考慮人員安全性問題。在防止恐怖襲擊方面和防止傳染性疾病擴散方面，應注意空調新風口是最薄弱環節，因此必須采取可靠的防范措施，新風口應設置在人員難以接近、不易受到污染的地方。由于全空氣空調系統回風口很多，因此它是最容易遭受生化襲擊的空調系統形式，如果不采取特殊的措施，它也是最容易造成流行性疾病擴散的空調系統形式。從這方面來說，分體空調、一拖多空調系統、風機盤管空調系統的安全性較好。在確定系統新風量時，除了要考慮以往的一些因素外，還要考慮在流行性疾病暴發期間，稀釋室內有害病毒濃度的要求。在這方面，應注意不要走向另一個極端，對空調系統安全性的過度恐慌是沒有必要的。例如，為了防止傳染性疾病擴散而采用全新風直流系統，顯然是不合理的，這將使投資、能耗和運行費用大大增加，關鍵是要合理確定系統方案和新風量，加強有組織排風，并采用隔絕式的熱回收裝置、加強對空氣的過濾與消毒處理。系統新風量應能調節，平時按正常風量運行，流行性疾病暴發期間或室內受到生化污染的情況下按較大風量運行。吊頂暗裝風機盤管的回風應采用風管連接，不應采用將吊頂作為靜壓箱的吊頂回風方式。另外在表冷器、蒸發器和冷卻塔等結露積水、病菌容易繁殖的地方應采取可靠的排水和消毒措施。
5、環境影響問題
隨著工業生產的迅速發展和人們生活水平的日益提高，環境保護問題越來越受到人們的重視，而燃煤鍋爐的排煙又是北方城市大氣的主要污染源，因此北京等大城市對燃煤鍋爐進行了嚴格的限制，而且限制的區域不斷擴大。在這些區域內，環境影響成為了關系到設計方案可行性的一個重要因素。在設計方案選擇時應特別注意環境保護要求不斷提高的趨勢，避免建筑物建成不久就進行改造。在空調設備選型時，要特別注意各種氟利昂制冷劑替代的進程要求，不能選用以已經或即將禁用的制冷劑為冷媒的空調產品。在這方面暖通空調設計人員既要有環境保護的責任感，同時也要考慮建設方和用戶的經濟承受能力，不要盲目冒進，以免給建設方和用戶增加不必要的經濟負擔。在對設計方案進行經濟性比較分析時，還應綜合考慮暖通空調設備的廢氣、廢水、廢渣和噪聲等污染治理的費用。如何對設計方案污染物排放的危害、對臭氧層的破壞和產生的溫室效應的危害、系統和設備全過程（包括設備制造、使用和淘汰處理的全過程）的能源和資源消耗等進行全面、科學、定量的經濟性評估比較，是一個需要深入研究的問題。
6、設計方案比較中的一些誤區
篇6
前言
在進行工程施工之時：首先要仔細了解施工圖掌握設計的全部意圖，緊緊把握空調安裝工程的施工要點，全面對整個工程實行工程管理，從源頭上加強暖通空調設備的安裝質量，進而確保暖通空調系統能常年正常運行。由此可見，暖通工程施工前的系統設計是所有工序的基礎，做好前期工作對整個過程尤其重要。
一、暖通空調設計方案的實用性
1設計方案的可行性
滿足用戶的使用要求是暖通空調設計的根本目的，也是設計過程中需要遵循的規則，設計方案的可行性是暖通空調設計中需要注意的一個重要方面。在滿足設計方案符合人們需求的時候，首要要確認其是否滿足國家的相關法律法規。環境變化是影響設計方案的一個重要因素，在設計暖通空調供熱、供冷的時候要將其考慮進去，比如：水源熱泵這類發熱或者制冷部件的設計，就必須結合當地的氣溫變化情況、城市地下水的使用情況等；對于一些處在惡劣環境中的建筑物，全年工況分析要在設計方案上體現出來，方便施工過程中對設計方案進行調整，以滿足復雜環境下暖通空調對溫濕度的要求；在一些有限制的情況下，實際需要并不能被標準的暖通空調設備所滿足，這是應該考慮環境因素選用符合參數設置的設備，以保證暖通設備的正常運行。
2設計方案的適應性
人們一般是在全年最熱或者最冷的季節才會使用暖通空調，所以為了適應一年四季環境的變化，在暖通空調的設計中，必須使暖通空調系統具備優秀的可調節性。暖通空調的可調節性應該建立在操作簡單、調節方便的基礎上，以便使每個用戶都能輕松地對其進行調節。除此之外，為了便于住戶的使用，應盡量提高設計方案中暖通空調系統的自動化水平，以達到大幅度減少操作和管理暖通空調系統所花費的資金，提高暖通空調系統使用的經濟性，減輕建筑物用戶的經濟負擔。一般來說，在暖通空調系統中，形態比較大的設備和組成部件使用自動化的效果和效益會比較明顯，所以推薦使用，而比較小型的設備則需要根據其與其他設備的關聯程度以及其重要性來考慮是否有使用自動化的需要。
二、暖通空調設計方案的經濟環保的問題
1設計方案的經濟性
在暖通空調的設計時，應該對同一個項目設計多套方案，以便從多套不同的設計方案選出對合適的一個，對優化建筑物暖通空調系統工程的經濟性很有幫助。在設計方案經濟性的比較前要保證每個設計方案的使用需要、設計要求、設備等級、美觀程度都是一致的，這樣不同設計方案經濟性的比較才有可比性。在確定使用方案后就可以進行工程成本的確定， 工程成本的內容主要分為直接成本和間接成本，直接成本有設計方案列出的工程施工費用、材料設備費用、使用管理費、設備修理費用以及自動化控制系統費用等，而間接成本則包含環境的變化使暖通空調在制冷或供熱時需要多花費的能源開支。暖通空調的設計人員在設備的選用上需要對設備的售價、使用壽命以及運行費用等進行綜合考慮，而且最好親自測試每種設備的參數，而不是完全相信商家列出的參數。
2設計方案的環保性
隨著近年地球環境的日益惡化，人們對環境保護就越來越重視了，盡可能做到綠色環保，而暖通空調是一個能耗大戶，所以我們在暖通空調系統的設計方案中必須注重其綠色環保和節能降耗的效果。目前，燃煤鍋爐的氣體排放已經成為了我國部分地區的主要氣體污染源，因此我們在對燃煤鍋爐進行技術改造的同時，也要重視對暖通空調的環保改造。 要在暖通空調系統中達到綠色環保，就要從在工程設計時選擇擁有綠色環保意識和經驗的設計師、選擇合符國家規定綠色環保標準的設備和組成部件、在設計方案中要體現綠色環保的理念等，要保證室內的氣體經過暖通空調的通風系統排出時受到一定的過濾凈化作用，以提高暖通空調設計對環境的保護性能。除此之外，為了達到更好的節能環保效果，我們在暖通空調設計時可以為系統設計合適的新型綠色能源，在綠色能源的選擇時要確保能源獲取渠道廣闊、高能低耗、對環境造成的影響盡可能較小。目前，太陽能已經被廣泛用于暖通空調系統的能源提供上，太陽能具有取之不盡、隨處可得以及零污染等優點，是現時新型綠色能源的優秀代表。除此之外，還有水能、風能、地熱能等綠色能源可供暖通空調系統使用，在綠色能源的選取時，應該結合能源的供能能力、獲取方式和容易度、相關設備和能源運輸的費用等進行綜合考慮，選取最為合適的一種進行使用。
三、暖通空調設計方案安全方面需要注意的問題
在過往的暖通空調設計中都把目光關注在設計方案的使用和花費上，而往往疏忽了其安全性，導致由于暖通空調引發的事故時有發生，所以我們必須要對其安全性提起足夠的重視。
暖通空調設計方案的安全性需要包括防火性能、用戶生命財產安全、重要設施安全、危險品安全等，在設計上處理這些安全問題時，應該同時從暖通空調系統的設計、設備的選用和研制、技術的選用以及施工的規范上入手。根據建筑物的內部環境和外部環境不同時，需要達到的安全性也是不同的，例如如果建筑物內預計會用作燃氣鍋爐房時，就必須為暖通空調系統設置上有效的通風系統和敏銳的火災報警系統，以確保室內人員的人身安全。
四、設計人員的綜合素質需要提高
暖通空調的設計方案能否取得成功，決定權在設計人員身上，設計理念、設計技術以及整體素質這些決定了設計方案能否滿足用戶的需求。對于設計人員設計水平的提高，暖通設計人員應該不間斷的補充自己的專業知識，多參加教育培訓；在培訓的過程中，不僅要注意專業知識的學習，更新自己的設計知識和技術，更應該注意作為設計人員的職業操守，對于環保理念和設計技術進行培養，促使設計人員成為滿足各項要求的高素質人才。
結語
通過上面的簡單講述，不難發現在暖通空調設計方案進行的時候，需要考慮其實用性、經濟環保性以及安全性，最根本的還是要提高設計人員的整體素質。滿足這些的設計方案也不能說已經完美無缺了，設計方案的根本就是是否滿足了用戶的需求，而不是給施工單位節省了多少工程成本、使用方增加了多少效益。設計人員要從用戶的基本需求出發，設計出科學合理的設計方案。
參考文獻
