关于冷热源系统设计中常见问题的探讨

张 健

(山西中方森特建筑工程设计研究院，山西太原 030002)

0 引言

冷、热源系统是建筑物空调系统的核心，空调系统的冷媒水及热媒水均由冷、热源系统制备、输送及供应。在空调系统中，冷、热源系统的能源消耗占据了极大比例，初投资一般是整个系统投资的40%～55%左右。因此，合理的冷、热源系统方案对空调系统的初投资、运行成本、可靠性、维护管理等方面起着决定性作用。

近年来，在与年轻的设计人员交流中，尤其是在审阅其图纸中，发现了不少问题，其中的很多问题是概念性或者基本程序性的问题。这些问题的存在，一方面使他们困惑，另一方面，也限制了其设计及技术水平的提高。同时设计作品的技术质量较低，甚至存在违背国家的能源政策、环境政策以及设计规范的内容。我个人认为，正确的设计概念和设计步骤对年轻设计人员至关重要。一方面能够为他们指出正确的方向，在工作中少走弯路，不犯或少犯错误;另一方面，对提高专业技能、完成高质量的设计作品也大有裨益。因此，将冷、热源系统设计中的常见问题予以总结，以供更多的年轻设计人员参考。

1 选择和确定冷源和热源的原则与要素

GB 50736-2012民用建筑供暖通风与空气调节设计规范(以下简称《设计规范》)第8章第8.1节中，对确定冷源和热源的原则予以了详细的阐述，设计人员应熟读本节的所有内容，并将有关原则贯彻在自己的设计作品中。同时，还应在选择冷、热源时要考虑以下要素:

1)充分了解建筑物的规模、功能、使用时间及特点。

2)充分了解当地的气象条件和参数，尤其是夏季、冬季极端温度的范围、出现的月份和持续的时间。

3)充分了解当地的水文地质条件，如地下水的水温、水质、出水量等参数。

4)掌握当地的能源价格，如城市集中供热的初装费和热价、电价、燃气价、水价等。

5)了解国家及当地环保政策及节能减排的优惠条件，例如峰谷电价的政策、地源热泵的补贴政策等。

6)与建筑物的业主沟通，不同类型的业主对初投资及运行费用的关注和侧重角度差别很大。例如企事业单位的业主关心较多的是运行费用，自营的业主关心的是初投资和运行费用的平衡点，而房地产开发商最在意的是初投资。

7)了解建筑物的周边环境、位置等以及是否有扰民的隐患。例如在商住楼的裙房屋面安装风冷机组可能导致住宅楼居民的投诉等。

8)掌握当地的环境条件、自来水水质等，例如在大气污染严重或常年风沙大的地区使用风冷机组或在自来水水质不好的地区使用吸收式机组，机组的效率会大幅降低，寿命缩短。

2 冷、热源设计时，机组数量的问题

GB 50736-2012设计规范第8章第8.1.5条中规定:集中空调系统的冷水(热泵)机组的台数及单机制冷量(制热量)选择，应能适应空调负荷全年变化规律，满足季节及部分负荷要求。机组不宜少于两台;当小型工程仅设一台时，应选调节性能优良的机型，并能满足建筑最低负荷的要求。

GB 50189-2005公共建筑节能设计标准第5.4.11条规定:冷水(热泵)机组的单台容量及台数的选择，应能适应空调负荷全年变化规律，满足季节及部分负荷要求。当空气调节冷负荷大于528 kW时机组不宜少于两台。

因此，在选择机组前，要准确计算建筑物的冷、热负荷，同时要尽可能了解所设计的该类型建筑物其负荷的波动特性，结合制造商的资料选择合适的机组型号，确定机组台数。目前有一种不良的设计习惯，即不管空调系统计算负荷是多少，只选择一台机组，尤其在中型建筑物的设计中，这种现象屡见不鲜，其弊病显而易见。

锅炉和换热机组的数量，一般中、大型建筑物可以采用两台，特大型建筑物也可以采用更多的台数，但通常不超过四台。

3 冷、热源主机选型时共性的技术问题

在具体选择冷、热源主机时，以下的问题是经常遇到的:

1)GB 50736-2012设计规范第8.2.2条对电动压缩式冷水机组的总容量确定有明确的规定，设计时必须严格执行。

2)对于夏季供冷、冬季供热的空气源热泵机组，首先根据建筑物冬季计算热负荷确定机组的总供热量，同时要复核机组的总供冷量是否不小于建筑物夏季计算冷负荷，如果机组的总供冷量小于建筑物的夏季计算冷负荷，则应重新选型使机组的供冷量与冷负荷值相吻合。在这种情况下，机组的总供热量大于建筑物的热负荷，应采取改变机组台数等手段予以调节。

3)在选择空气源热泵机组时，要注意厂家技术资料中的名义供热量是在一定室外环境参数下确定的。机组的有效制热量必须根据当地的冬季空气调节室外计算温度，分别采用温度修正系数和融霜修正系数进行修正。

4)确定直燃式机组的总容量时，应该尽可能使机组的供冷、热量与建筑物的冷、热负荷相匹配。如不匹配时，按照《设计规范》第8.4.3条的要求，宜按满足夏季冷负荷和冬季热负荷的需求中的机型较小者选择。机组的供冷或者供热量的欠缺，以设置辅助冷源或者热源的方式予以弥补。

5)选择换热机组时，应对机组循环水泵的流量、扬程、电机功率及转速予以复核，如不满足系统的设计参数必须要求厂家予以修正。

6)锅炉的额定供热量原则上应根据建筑物冬季计算热负荷直接确定，不应放大。

7)冷水机组、换热器及锅炉在选择时一定要注意其实际工作压力不应大于其额定工作压力。

4 冷、热源系统施工图设计的图纸内容及深度的问题

一般而言，冷、热源系统的施工图内容包括:

1)设计及施工说明及设备、主要材料规格明细表，在表中要将设备及主要材料的详细技术参数、规格、单位、数量等标示清楚。

2)冷、热源系统流程图，表现冷媒、热媒制备的流程。要注意流程图中设备的次序和管线的流向要与机房内的实际布置相吻合，并且管路的种类、管径、所有阀门及配件等均不能遗漏。

3)冷、热源机房设备及管路布置平面图，表现设备在机房中的定位、管线的走向等，对于大型或复杂的机房，要将设备布置图和管线布置图分别表示。在图中要注意将设备精确定位，确定设备与设备之间、设备与墙柱间的距离、设备的检修所需的空间与距离、各种通道的尺寸等。尤其重要的是一定要和电气专业密切配合，确定机房配电柜、控制柜以及配电线路的位置和所需空间的尺寸。

4)冷却塔设备及管路布置平面图，冷却塔一般布置在屋面，因此本图要表示冷却塔的定位、管线走向等，一定要注意的是与建筑专业配合，确定冷却塔在屋面上的位置，避免冷却塔距离外墙过近影响建筑立面或者距离塔楼过近影响住户的问题。

5)冷、热源机房设备基础及管沟平面图，本图是提供给建筑和结构专业的条件图，主要表示的是各种设备基础的外形尺寸、高度、设备荷载以及排水沟、集水坑、热力管沟的宽度、深度以及走向等。在本图中，还应该表示出冷、热源机房的外门位置、尺寸、大型设备的预留洞等。在完成本图时，应与建筑专业及电气专业进行会签，避免出现电气设备基础、管沟与工艺设备基础、管沟重叠及交叉的问题。

6)冷却塔屋面设备基础平面图，本图也是提供给建筑和结构专业的条件图，主要表示冷却塔基础的定位、外形尺寸、高度、设备荷载等。在提供条件时，一定要注意提供给结构专业的荷载必须是冷却塔的运行重量。

7)冷、热源机房及屋面冷却塔布置剖面图。剖面图主要表示的是在机房高度方向，各种设备及管线的标高及相对位置。因此，在布置本图前，设计人员应该建立各种设备、管线的空间位置、交错的空间设想，才能顺利。一般情况下，至少需要4个～6个剖面图才能表示清楚。在画剖面图时要注意的是，一个剖面中只表示希望重点表现的设备及管线，而无关的设备、管线要“视而不见”，不要出现在这个剖面中。同时，管线的标高均应该是管中心线标高，以室内±0.00为基准。

8)有关的详图及局部放大图，根据实际情况确定。

9)在目前的施工图设计中，最大的问题是:a.图纸的表现深度不够;b.不向土建、电气专业提供详细的条件、也不和相关专业进行配合而“自以为是”;c.平面图中只画出设备的位置而不标注尺寸;d.只画平面图不画剖面图，管线的位置和标高依靠施工单位现场确定的偷懒做法。

5 冷、热源系统设计中，专业配合重点注意的问题

冷、热源系统设计中，与各专业都需要密切地配合。由于配合的内容繁多，稍有不慎或者遗忘，对系统的合理布置、施工安装、运行管理乃至安全性都会带来很大影响。因此，以下问题在专业配合时需要重点关注。

5.1 建筑专业方面

1)机房的外门尺寸一定要满足机组通过的要求，且机房的外门一定要处于建筑物本层主要通道上，通道宽度保证机组可以顺利通过，没有90°死角。2)控制室、值班室等房间的面积一般要不小于9 m2，和机房的隔墙上要设置视线良好的观察窗。3)机房的地面一定要布置排水沟和积水坑，排水沟起点的截面尺寸应不小于300 mm(B)×300(H)mm，积水坑的尺寸不小于800(B)mm×800(L)mm×800(H)mm。4)机房沿建筑外墙布置或在地下室时，要在墙面或地下室的顶板上预留设备安装孔，孔洞的大小应满足设备吊装和就位需要的尺寸。安装孔在设备就位后再予以封闭。5)屋面设备的位置既要满足通风、施工安装要求的间距，同时其位置尽可能不破坏建筑立面的要求以及对居民等的影响。6)直燃机机房、燃气锅炉房的位置及做法必须满足《燃气设计规范》《设计规范》以及《防火规范》的要求。

5.2 结构专业

1)设备的基础尺寸一定要与制造商的技术资料进行核对。2)提供的设备重量必须是机组的运行重量。3)屋面设备、管道基础的高度必须高出建筑防水层300 mm以上。4)穿越楼板、剪力墙的洞口，当宽度或直径不小于100 mm时要预留洞口或预埋套管。

5.3 电气专业

1)仔细核对设备的电气参数，无误并没有遗漏后再提供。

2)核对设备是否自带控制柜或控制装置。

3)要核对电气专业在机房内布置配电柜、控制柜的位置和它们与设备的间距是否满足相关要求。

4)冷却塔的就地检修开关和事故通风控制开关是否按照要求设置。

5.4 仪表专业

仪表专业布置各种传感器、监测元件和有关调节阀件在管道和设备上的位置是否符合本专业的要求，是否与本专业的阀门及管道配件位置冲突。

5.5 给排水专业

1)地漏和排水管道是否穿越电气管沟。2)自来水管的管径一般应不小于32。

6 结语

本文的最后，给出几点建议:

1)多去参观已建成的冷、热源机房，尤其是自己设计的机房，看看实际投入使用的机房的真实情况。

2)常去制造商的工厂参观，认识、了解各种设备。

3)设计开始前，一定要认真阅读厂家的技术资料，掌握所需的设备参数后再开始设计。

4)认真、按步骤完成几个冷、热源系统的施工图设计，对设计水平的提高大有裨益。

以上类似的问题其实很多，需要我们在实际工作中，不断发现、思考、探索、总结。设计是一种为满足人们物质及精神需求而进行的有目的、有计划的智慧活动。设计是一个创新的过程，在这个过程中，需要专业知识、专业技能、专业手法为支撑。设计不是纸上谈兵，更不能闭门造车，是“从实践中来，到实践中去”的不断学习、不断完善、螺旋上升的过程。

［1］陆耀庆.实用供热空调设计手册［M］.第2版，北京:中国建筑工业出版社，2006.

［2］GB 50736-2012，民用建筑采暖通风与空气调节设计规范［S］.

［3］GB 50189-2005公共建筑节能设计标准［S］.

［4］GB 50016-2006，建筑设计防火规范［S］.

［5］全国勘察设计注册工程师公用设备专业管理委员会秘书处.全国勘察设计注册公用设备工程师暖通空调专业考试复习材料［M］.第3版.北京:中国建筑工业出版社，2009.