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風(fēng)機選型與安裝
工廠降溫設(shè)備目前暖通空調(diào)設(shè)計中存在的問題及解決辦法高效預(yù)混式
摘要： 對照有關(guān)設(shè)計規(guī)范、規(guī)定、標準，列舉了目前暖通空調(diào)工程設(shè)計、設(shè)備選型、管網(wǎng)布置、制圖等方面存在的典型問題，分析了產(chǎn)生問題的原因，提出了解決辦法和改進措施。
由于工作上的關(guān)系，筆者接觸到一些設(shè)計單位的暖通空調(diào)工程設(shè)計，對照《采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范》GBJ19-87(以下簡稱《設(shè)計規(guī)范》)、《高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范》GB50045-95(以下簡稱《高規(guī)》)、《采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)制圖標準》GBJ114-88(以下簡稱《制圖標準》)、《建筑工程設(shè)計文件編制深度的規(guī)定》(以下簡稱《設(shè)計深度規(guī)定》)等有關(guān)規(guī)范、規(guī)定、標準，發(fā)現(xiàn)目前暖通空調(diào)設(shè)計人員在貫徹執(zhí)行現(xiàn)行規(guī)范、規(guī)定、標準方面，在工程設(shè)計、設(shè)備選型、管網(wǎng)布置方面都存在著不少問題�，F(xiàn)將發(fā)現(xiàn)的問題及原因分析和解決辦法綜述如下。
一、貫徹執(zhí)行暖通設(shè)計規(guī)范、標準方面存在的問題
1.1 室內(nèi)外空氣計算參數(shù)不符合規(guī)范要求
《設(shè)計規(guī)范》規(guī)定，冬季室內(nèi)空氣計算參數(shù)，盥洗室、廁所不應(yīng)低于12℃，浴室不應(yīng)低于25℃。然而，有的公共建筑的廁所、盥洗間(設(shè)有外窗、外墻)、住宅建筑的衛(wèi)生間(冬季有洗澡熱水供應(yīng)，應(yīng)視作浴室)未設(shè)排熱器，很難達到室溫不低于12℃和25℃的要求。還有的住宅建筑的廚房不設(shè)排熱器，筆者以為不妥，住宅廚房室內(nèi)溫度亦應(yīng)按不低于12℃的要求設(shè)置排熱器。
《設(shè)計規(guī)范》規(guī)定，一些主要城市的室外氣象參數(shù)應(yīng)按該規(guī)范附錄二采用。按該附錄二，北京地區(qū)冬季供暖室外計算溫度除延慶、密云外應(yīng)為-9℃。而有的工程地處北京近郊區(qū)，卻取用-12℃，顯然是不妥當(dāng)?shù)摹?br>
1.2 供暖熱負荷計算有漏項和錯項
《設(shè)計規(guī)范》規(guī)定，冬季供暖工程的熱負荷應(yīng)包括加熱由門窗縫隙滲入室內(nèi)的冷空氣的耗熱量。但有的工程在計算供暖熱負荷時卻未計算這部分耗熱量，致使供暖熱負荷出入較大；《設(shè)計規(guī)范》對圍護結(jié)構(gòu)耗熱量計算各朝向修正率做了明確規(guī)定，北0～10%，東、西-5%，南-15%～30%，而有的工程卻將各朝向修正率變?yōu)楸?0%，東、西15%，南-5%，有悖于規(guī)范要求。
1.3 衛(wèi)生間排熱器型式選擇不妥
《設(shè)計規(guī)范》規(guī)定，相對濕度較大的房間宜采用鑄鐵排熱器。然而，不少工程的衛(wèi)生間采用鋼制排熱器，亦未加強防腐措施，這是不妥當(dāng)?shù)摹９P者曾看到有些辦公樓的廁所采用鋼制閉式排熱器，但沒使用幾年，排熱器的串片就被腐蝕了，剩下的兩根光管也銹蝕嚴重。實踐證明，此類場所最好采用鑄鐵排熱器或鋁制排熱器。
1.4 樓梯間排熱器立、支管未單獨配置
《設(shè)計規(guī)范》規(guī)定，樓梯間或其它有凍結(jié)危險的場所，其排熱器應(yīng)由單獨的立、支管供熱，且不得裝設(shè)調(diào)節(jié)閥。然而，有的工程將樓梯間排熱器與鄰室供暖房間排熱器共用一根立管，采用雙側(cè)連接，一側(cè)連接樓梯間排熱器，另一側(cè)連接鄰室房間排熱器，而且排熱器支管上設(shè)置了閥門。這樣，由于樓梯間難以保證密閉性，一旦供暖發(fā)生故障，可能影響鄰室的供暖效果，甚至凍裂排熱器。
1.5 供暖管道敷設(shè)坡度不符合規(guī)范要求
《設(shè)計規(guī)范》規(guī)定，供暖管道的敷設(shè)應(yīng)有一定的坡度，對于熱水管坡度宜采用0.003，不得小于0.002。然而，有的工程供暖供回水管坡度只有0.001～0.0015。當(dāng)然，如確因條件限制，熱水管道甚至可無坡度敷設(shè)，但此時應(yīng)保證管中的水流速不得小于0.25m/s。
1.6 廚房操作間通風(fēng)存在問題
《飲食建筑設(shè)計規(guī)范》(JGJ64-89)對廚房操作間通風(fēng)作了明確規(guī)定：(1)計算通風(fēng)量的65%通過排氣罩排至室外，而由房間的全面換氣排出35%；(2)排氣罩口吸氣速度一般不應(yīng)小于0.5m/s，通風(fēng)管內(nèi)速度不應(yīng)小于10m/s；(3)熱加工間補風(fēng)量宜為通風(fēng)量的70%左右，房間負壓值不應(yīng)大于5Pa。然而，有的工程的廚房未設(shè)排氣罩，僅在外墻上設(shè)幾臺排氣扇；有的雖然設(shè)置了排氣罩，但罩口吸氣速度遠小于0.5m/s，選配的通風(fēng)機風(fēng)量不足。大多工程未設(shè)置全面換氣裝置，亦未考慮補風(fēng)裝置，難以保證室內(nèi)衛(wèi)生環(huán)境要求及負壓值要求。
1.7 膨脹水箱與熱(冷)水工程的連接不符合規(guī)范要求
《鍋爐房設(shè)計規(guī)范》(GB50041-92)規(guī)定，高位膨脹水箱與熱水工程的連接管上不應(yīng)裝設(shè)閥門。這里所說的連接管是指膨脹管和循環(huán)管。此條對空調(diào)冷凍水工程也是適用的。但有的空調(diào)冷凍水工程高位膨脹水箱的膨脹管接至冷凍機房集水器上且安裝了閥門，這是不允許的。一旦操作失誤，將危及工程安全。
1.8 通風(fēng)空調(diào)工程防火閥的設(shè)置不符合規(guī)范要求
《高規(guī)》中規(guī)定，風(fēng)管不宜穿過防火墻或變形縫，如必須穿過時，應(yīng)在穿過防火墻處設(shè)防火閥；穿過變形縫時，應(yīng)在兩側(cè)設(shè)防火閥。然而，有的高層建筑，風(fēng)管穿防火墻處未設(shè)防火閥，有的風(fēng)管穿過變形縫時僅在一側(cè)設(shè)有防火閥，而另一側(cè)則未設(shè)。另外，有些工程防火閥的位置設(shè)置不當(dāng)。按要求防火閥應(yīng)緊靠防火墻設(shè)置，且連接防火閥的穿墻風(fēng)管厚度δ≥1.6mm，防火墻兩側(cè)各2m范圍內(nèi)的風(fēng)管應(yīng)采用不燃材料保溫。但有些工程通風(fēng)空調(diào)風(fēng)管上的防火閥隨意設(shè)置，遠離防火墻，其間的風(fēng)管既未注明加厚，亦未采取任何保護措施，存在著隱患。
1.9 防煙樓梯間前室送風(fēng)口風(fēng)量的確定有問題
《高規(guī)》對高層建筑防煙樓梯間前室加壓送風(fēng)量作出了規(guī)定，并分情況給出了具體風(fēng)量值。該條附注中說明開啟門時通過門的風(fēng)速不宜小于0.7m/s；條文說明中規(guī)定了門的開啟數(shù)量，20層以下為2，20層以上為3�！陡咭�(guī)》還規(guī)定，防煙樓梯間前室的加壓送風(fēng)口應(yīng)每層設(shè)一個。根據(jù)這些規(guī)定，可以推算出各層前室送風(fēng)口的風(fēng)量應(yīng)為L/2(20層以下)或L/3(20層以上，L為前室總加壓送風(fēng)量)。然而，有的工程，其防煙樓梯間前室送風(fēng)口的風(fēng)量卻標注為L/n(n為建筑物層數(shù))，顯然小了許多。如某12層建筑，防煙樓梯間前室總加壓送風(fēng)量定為16000m3/h，但每層前室送風(fēng)口風(fēng)量卻標注為16000/12≈1300(m3/h)，顯然其風(fēng)口配小了。正確的標注應(yīng)是16000/2=8000(m3/h)，應(yīng)按此配置風(fēng)口大小。
1.10 誤將防煙分區(qū)通風(fēng)量的計算混同于排煙風(fēng)機風(fēng)量的計算
《高規(guī)》對排煙風(fēng)機風(fēng)量作了明確規(guī)定：擔(dān)負一個防煙分區(qū)排煙時，應(yīng)按該防煙分區(qū)面積每m2不小于60m3/h計算，擔(dān)負兩個或兩個以上防煙分區(qū)排煙時，應(yīng)按最大防煙分區(qū)面積每m2不小于120m3/h計算。請注意，這里指的是選擇排煙風(fēng)機的風(fēng)量，并不是指防煙分區(qū)通風(fēng)量加大一倍(對每個防煙分區(qū)的通風(fēng)量仍然按防煙分區(qū)面積每m2不小于60m3/h計算)，而是當(dāng)排煙風(fēng)機不論是水平方向或垂直方向擔(dān)負兩個或兩個以上防煙分區(qū)排煙時，只按兩個防煙分區(qū)同時排煙來確定排煙風(fēng)機的風(fēng)量。然而，有的工程排煙風(fēng)機水平方向擔(dān)負面積大小不等的2～3個防煙分區(qū)的排煙，設(shè)計上錯誤地將排煙風(fēng)機風(fēng)量按其所擔(dān)負的2～3個防煙分區(qū)總面積每m2不小于60m3/h計算，而不是按其中最大防煙分區(qū)面積每m2不小于120m3/h計算，致使排煙風(fēng)機風(fēng)量偏小，難以滿足防火使用要求。還有的通風(fēng)機(工程)垂直方向擔(dān)負兩個以上防煙分區(qū)(內(nèi)走道)的排煙，設(shè)計上誤將各層防煙分區(qū)(內(nèi)走道)的通風(fēng)量按各自的面積每m2不小于120m3/h計算了，而不是按各自的面積每m2不小于60m3/h計算的，無形中將垂直方向各防煙分區(qū)(內(nèi)走道)通風(fēng)量加大了一倍，致使各層風(fēng)道、風(fēng)口配置得偏大。
1.11 高層建筑排煙工程排煙口選型不當(dāng)
《高規(guī)》規(guī)定，(通風(fēng)空調(diào))風(fēng)管穿過防火分區(qū)的隔墻處應(yīng)設(shè)防火閥。筆者認為，排煙風(fēng)管不宜穿過防火墻，如必須穿過時，應(yīng)在穿防火墻處設(shè)當(dāng)煙氣溫度超過280℃時能自動關(guān)閉的防火閥，并與排煙風(fēng)機聯(lián)鎖。然而，有的工程在設(shè)計時對此有疏忽。如某工程地下室一排煙工程擔(dān)負3個房間及1個內(nèi)走道(各房間與內(nèi)走道之間的門均為防火門)的排煙，排煙總管上設(shè)有一只排煙防火閥，而各房間及走道的排煙口均為單層百葉風(fēng)口，排煙管穿過各防火墻處均未設(shè)排煙防火閥。這樣帶來的問題是：各房間防火門形同虛設(shè)，一旦一個房間發(fā)生火災(zāi)，將通過排煙管殃及其它房間。正確的做法是：在單層百葉排煙口后(排煙風(fēng)管穿防火墻處)增設(shè)排煙防火閥(280℃自動關(guān)閉)或?qū)螌影偃~風(fēng)口改為專用排煙風(fēng)口(平時常閉，著火時自動開啟排煙，280℃重新關(guān)閉)。
二、在工程設(shè)計中存在的問題
2.1 供暖入口設(shè)置過多
設(shè)置供暖入口時，既要考慮室內(nèi)供暖
舒適健康的現(xiàn)代生活要求家用供熱工程能夠持續(xù)低功率運行，在保持室內(nèi)溫度的同時，還必須滿足提 供洗浴熱水等陡然提升的高功率運轉(zhuǎn)要求。隨著人類能源和環(huán)保意識的不斷提高，供熱工程的節(jié)能和環(huán)保問題也越來越受到重視。與傳統(tǒng)燃氣壁掛爐相比，預(yù)混冷凝式燃氣壁掛爐采用特殊設(shè)計理念，提高了25%～60%負載時的整機效率 ；燃燒前將燃氣和空氣充分混合, 優(yōu)化了燃燒過程，減少了氮氧化物和CO2的排放 ；燃燒后產(chǎn)生的高溫氣體又通過特殊的熱交換裝置冷卻至凝結(jié)溫度，吸收蒸汽凝結(jié)成水過程中釋放的熱量，使常年效率保持在100%左右(圖1)，節(jié)省了能源，保護了環(huán)境，因而成為重視環(huán)保和能源的國家和地區(qū)家庭采暖最為流行的產(chǎn)品。風(fēng)機的作用是幫助完成燃燒及換熱過程。
燃燒是一種劇烈地化學(xué)反應(yīng)，通常會釋放出光和熱量。最常見的燃燒是可燃物質(zhì)的劇烈氧化反應(yīng)。一定比例的可燃物質(zhì)和氧氣是這種氧化反應(yīng)的必要條件之一。以天然氣的燃燒為例，1個體積天然氣完全燃燒大約需要10個體積空氣（提供所需要的氧氣）。燃燒會產(chǎn)生新的產(chǎn)物，如天然氣在空氣中完全燃燒的產(chǎn)物主要有二氧化碳、水蒸氣和氮氣。如果是不完全燃燒，燃燒后除了上述產(chǎn)物外，還會含有一氧化碳、醛類、氫化物和氮氧化物等。外部環(huán)境對燃燒也有十分重要的影響，如溫度、濕度、氣壓、空氣密度和海拔高度等。舉例來說，海拔越高，同一燃燒器的效率越低。
預(yù)混
預(yù)混是指在燃燒前將一定比例的空氣和燃氣混合，然后送入燃燒器進行燃燒。預(yù)混對完全燃燒起著至關(guān)重要的作用。預(yù)混工程根據(jù)需要設(shè)計風(fēng)機的位置，風(fēng)機位于排氣口處稱為引風(fēng)式，風(fēng)機位于進氣口處稱為強制式。在國外，尤其是北美地區(qū)，引風(fēng)式多用于熱量在空氣之間的交換，強制式多用于熱量在空氣和液體（水）之間的交換。熱交換在空氣與空氣之間進行和在空氣與水之間進行的主要區(qū)別在于安全性：如果空氣? 空氣熱交換器出現(xiàn)裂縫，會導(dǎo)致燃燒后的氣體中含有的有毒氣體如一氧化碳等滲入新鮮空氣中，發(fā)生危險；而空氣 ? 水熱交換器由于封閉的介質(zhì)（水）則不會出現(xiàn)類似問題。強制式預(yù)混的優(yōu)點還在于零部件的工作溫度較低，因而使用壽命較長，以及燃氣和空氣的充分混合，改善燃燒效果等。按照空氣和燃氣混合的位置不同，強制式又分為風(fēng)機之前預(yù)混和風(fēng)機之后預(yù)混。風(fēng)機之前預(yù)混由于空氣和燃氣在送入燃燒器之前經(jīng)過風(fēng)機葉輪的攪拌，能夠達到更好的預(yù)混效果，更有利于完全燃燒。
電機
燃氣風(fēng)機的驅(qū)動電機通常有兩種，一種是罩極電機，另一種是直流電機，表1為兩者的性能比較。罩極電機的特點是結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，但是效率低（20%～40%），速度受線頻的限制且不易調(diào)節(jié)（通常只有1到2檔轉(zhuǎn)速），壽命較短（最長25000小時）。新的直流無刷電機改變了傳統(tǒng)上的低壓直流電源供電方式，在電路板上集成了整流器，可以外接交流電源，在電機的內(nèi)部把交流電轉(zhuǎn)化為直流電，電機的效率可以達到60%～85%。驅(qū)動電路監(jiān)測轉(zhuǎn)子的角度，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，驅(qū)動轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動。驅(qū)動電路還包括速度監(jiān)測和控制、濾波器和極性反轉(zhuǎn)保護等功能。直流無刷電機無滑差損耗和雜散損耗，因此，電機的壽命可以達到40000小時以上。 預(yù)混式燃氣風(fēng)機的驅(qū)動需要考慮多方面因素：風(fēng)機的輸入功率必須最低以優(yōu)化壁掛爐整體效率（風(fēng)機效率和工程的阻力決定了風(fēng)機的輸入功率）；風(fēng)機的使用壽命必須滿足壁掛爐的需要。市場普遍認為，預(yù)混冷凝式燃氣壁掛爐的使用壽命為12到15年，每年的平均運轉(zhuǎn)時間為2000個小時，這也就是說風(fēng)機至少具有25000～30000小時的運轉(zhuǎn)壽命；此外，壁掛爐的整體噪音水平十分重要。作為潛在的噪音來源，驅(qū)動電機的噪音必須進行測量和優(yōu)化；轉(zhuǎn)速、性能、噪音、控制和壽命要求，使直流無刷電機成為最理想的選擇！
結(jié)構(gòu)
預(yù)混式燃氣風(fēng)機（圖2）采用鑄鋁蝸殼，由上下兩片安裝構(gòu)成。蝸殼的結(jié)合部采用防氣體泄漏的O型墊圈密封。進風(fēng)口法蘭采用O型圈密封或與特殊的氣閥相連接，出風(fēng)口直接與燃燒器相連或連接通往燃燒器管件。各種法蘭適用于不同尺寸的燃燒器；風(fēng)機的葉輪采用后向離心葉輪，運行空間廣泛，并能提供穩(wěn)定的性能。蝸殼和風(fēng)葉都采用防靜電材料，防止混合氣體在進入燃燒器前點火燃燒。電機和蝸殼之間采用了防震連接。這項特殊的設(shè)計避免了風(fēng)機在某個運轉(zhuǎn)速度產(chǎn)生共振，特別適合于對噪音敏感的家庭和商業(yè)用途。極性反轉(zhuǎn)保護可以避免在極性反接時對電機部件造成的損害�；魻栐陔姍C轉(zhuǎn)動時發(fā)出脈沖信號，用來實時監(jiān)測風(fēng)機轉(zhuǎn)速。風(fēng)機的速度可以通過PWM信號或0～10V電壓輸入進行控制。
氣密性鑄鋁蝸殼、后向離心葉輪和通過PWM信號控制的直流無刷電機使風(fēng)機產(chǎn)生一條陡峭性能曲線（高風(fēng)壓低風(fēng)量，見圖3），從而具有很高的效率。壁掛爐最大供熱能力和風(fēng)機的特性曲線交點可以得出風(fēng)機所需的最大性能。壓力決定于速度的平方，工程的特性曲線呈拋物線。拋物線的形態(tài)取決于不同壓力傳感器在最小負荷所需的最小壓力和額外裝置如變流裝置、噴嘴、擴散器、排氣工程 ；以及燃燒器和熱交換器引起的壓力損失等。風(fēng)機提供一個最小氣壓使氣閥正常工作來保證整個工程安全運行。工程最低功率運行所需的最小壓力決定了風(fēng)機的最低配置，雖然實際運行只需要更低的性能。風(fēng)機的速度控制使壁掛爐能夠低功率長時間運轉(zhuǎn)的同時，保留了高功率運轉(zhuǎn)的可能。此外，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)作用于風(fēng)量的控制，因而對于噪音的影響也十分重要。
預(yù)混冷凝壁掛爐的控制邏輯是典型的開路控制（特定情況下的閉路控制也可以實現(xiàn)）：如圖4所示，控制面板檢測到供熱需求，對時間、日期、啟動特性和進程等參數(shù)進行計算，然后把計算結(jié)果轉(zhuǎn)化為PWM信號輸出給電機、驅(qū)動風(fēng)機以新的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生新的壓差控制氣閥把適量的空氣和燃氣送入燃燒器燃燒。控制面板通過霍爾元件持續(xù)檢測風(fēng)機的轉(zhuǎn)動，保持新的空氣和燃氣的混合比例。水溫變化最終反饋到控制面板，關(guān)閉回路。
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一、貫徹執(zhí)行暖通設(shè)計規(guī)范、標準方面存在的問題
1.1 室內(nèi)外空氣計算參數(shù)不符合規(guī)范要求
《設(shè)計規(guī)范》規(guī)定，冬季室內(nèi)空氣計算參數(shù)，盥洗室、廁所不應(yīng)低于12℃，浴室不應(yīng)低于25℃。然而，有的公共建筑的廁所、盥洗間(設(shè)有外窗、外墻)、住宅建筑的衛(wèi)生間(冬季有洗澡熱水供應(yīng)，應(yīng)視作浴室)未設(shè)排熱器，很難達到室溫不低于12℃和25℃的要求。還有的住宅建筑的廚房不設(shè)排熱器，筆者以為不妥，住宅廚房室內(nèi)溫度亦應(yīng)按不低于12℃的要求設(shè)置排熱器。
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1.2 供暖熱負荷計算有漏項和錯項
《設(shè)計規(guī)范》規(guī)定，冬季供暖工程的熱負荷應(yīng)包括加熱由門窗縫隙滲入室內(nèi)的冷空氣的耗熱量。但有的工程在計算供暖熱負荷時卻未計算這部分耗熱量，致使供暖熱負荷出入較大；《設(shè)計規(guī)范》對圍護結(jié)構(gòu)耗熱量計算各朝向修正率做了明確規(guī)定，北0～10%，東、西-5%，南-15%～30%，而有的工程卻將各朝向修正率變?yōu)楸?0%，東、西15%，南-5%，有悖于規(guī)范要求。
1.3 衛(wèi)生間排熱器型式選擇不妥
《設(shè)計規(guī)范》規(guī)定，相對濕度較大的房間宜采用鑄鐵排熱器。然而，不少工程的衛(wèi)生間采用鋼制排熱器，亦未加強防腐措施，這是不妥當(dāng)?shù)摹９P者曾看到有些辦公樓的廁所采用鋼制閉式排熱器，但沒使用幾年，排熱器的串片就被腐蝕了，剩下的兩根光管也銹蝕嚴重。實踐證明，此類場所最好采用鑄鐵排熱器或鋁制排熱器。
1.4 樓梯間排熱器立、支管未單獨配置
《設(shè)計規(guī)范》規(guī)定，樓梯間或其它有凍結(jié)危險的場所，其排熱器應(yīng)由單獨的立、支管供熱，且不得裝設(shè)調(diào)節(jié)閥。然而，有的工程將樓梯間排熱器與鄰室供暖房間排熱器共用一根立管，采用雙側(cè)連接，一側(cè)連接樓梯間排熱器，另一側(cè)連接鄰室房間排熱器，而且排熱器支管上設(shè)置了閥門。這樣，由于樓梯間難以保證密閉性，一旦供暖發(fā)生故障，可能影響鄰室的供暖效果，甚至凍裂排熱器。
1.5 供暖管道敷設(shè)坡度不符合規(guī)范要求
《設(shè)計規(guī)范》規(guī)定，供暖管道的敷設(shè)應(yīng)有一定的坡度，對于熱水管坡度宜采用0.003，不得小于0.002。然而，有的工程供暖供回水管坡度只有0.001～0.0015。當(dāng)然，如確因條件限制，熱水管道甚至可無坡度敷設(shè)，但此時應(yīng)保證管中的水流速不得小于0.25m/s。
1.6 廚房操作間通風(fēng)存在問題
《飲食建筑設(shè)計規(guī)范》(JGJ64-89)對廚房操作間通風(fēng)作了明確規(guī)定：(1)計算通風(fēng)量的65%通過排氣罩排至室外，而由房間的全面換氣排出35%；(2)排氣罩口吸氣速度一般不應(yīng)小于0.5m/s，通風(fēng)管內(nèi)速度不應(yīng)小于10m/s；(3)熱加工間補風(fēng)量宜為通風(fēng)量的70%左右，房間負壓值不應(yīng)大于5Pa。然而，有的工程的廚房未設(shè)排氣罩，僅在外墻上設(shè)幾臺排氣扇；有的雖然設(shè)置了排氣罩，但罩口吸氣速度遠小于0.5m/s，選配的通風(fēng)機風(fēng)量不足。大多工程未設(shè)置全面換氣裝置，亦未考慮補風(fēng)裝置，難以保證室內(nèi)衛(wèi)生環(huán)境要求及負壓值要求。
1.7 膨脹水箱與熱(冷)水工程的連接不符合規(guī)范要求
《鍋爐房設(shè)計規(guī)范》(GB50041-92)規(guī)定，高位膨脹水箱與熱水工程的連接管上不應(yīng)裝設(shè)閥門。這里所說的連接管是指膨脹管和循環(huán)管。此條對空調(diào)冷凍水工程也是適用的。但有的空調(diào)冷凍水工程高位膨脹水箱的膨脹管接至冷凍機房集水器上且安裝了閥門，這是不允許的。一旦操作失誤，將危及工程安全。
1.8 通風(fēng)空調(diào)工程防火閥的設(shè)置不符合規(guī)范要求
《高規(guī)》中規(guī)定，風(fēng)管不宜穿過防火墻或變形縫，如必須穿過時，應(yīng)在穿過防火墻處設(shè)防火閥；穿過變形縫時，應(yīng)在兩側(cè)設(shè)防火閥。然而，有的高層建筑，風(fēng)管穿防火墻處未設(shè)防火閥，有的風(fēng)管穿過變形縫時僅在一側(cè)設(shè)有防火閥，而另一側(cè)則未設(shè)。另外，有些工程防火閥的位置設(shè)置不當(dāng)。按要求防火閥應(yīng)緊靠防火墻設(shè)置，且連接防火閥的穿墻風(fēng)管厚度δ≥1.6mm，防火墻兩側(cè)各2m范圍內(nèi)的風(fēng)管應(yīng)采用不燃材料保溫。但有些工程通風(fēng)空調(diào)風(fēng)管上的防火閥隨意設(shè)置，遠離防火墻，其間的風(fēng)管既未注明加厚，亦未采取任何保護措施，存在著隱患。
1.9 防煙樓梯間前室送風(fēng)口風(fēng)量的確定有問題
《高規(guī)》對高層建筑防煙樓梯間前室加壓送風(fēng)量作出了規(guī)定，并分情況給出了具體風(fēng)量值。該條附注中說明開啟門時通過門的風(fēng)速不宜小于0.7m/s；條文說明中規(guī)定了門的開啟數(shù)量，20層以下為2，20層以上為3�！陡咭�(guī)》還規(guī)定，防煙樓梯間前室的加壓送風(fēng)口應(yīng)每層設(shè)一個。根據(jù)這些規(guī)定，可以推算出各層前室送風(fēng)口的風(fēng)量應(yīng)為L/2(20層以下)或L/3(20層以上，L為前室總加壓送風(fēng)量)。然而，有的工程，其防煙樓梯間前室送風(fēng)口的風(fēng)量卻標注為L/n(n為建筑物層數(shù))，顯然小了許多。如某12層建筑，防煙樓梯間前室總加壓送風(fēng)量定為16000m3/h，但每層前室送風(fēng)口風(fēng)量卻標注為16000/12≈1300(m3/h)，顯然其風(fēng)口配小了。正確的標注應(yīng)是16000/2=8000(m3/h)，應(yīng)按此配置風(fēng)口大小。
1.10 誤將防煙分區(qū)通風(fēng)量的計算混同于排煙風(fēng)機風(fēng)量的計算
《高規(guī)》對排煙風(fēng)機風(fēng)量作了明確規(guī)定：擔(dān)負一個防煙分區(qū)排煙時，應(yīng)按該防煙分區(qū)面積每m2不小于60m3/h計算，擔(dān)負兩個或兩個以上防煙分區(qū)排煙時，應(yīng)按最大防煙分區(qū)面積每m2不小于120m3/h計算。請注意，這里指的是選擇排煙風(fēng)機的風(fēng)量，并不是指防煙分區(qū)通風(fēng)量加大一倍(對每個防煙分區(qū)的通風(fēng)量仍然按防煙分區(qū)面積每m2不小于60m3/h計算)，而是當(dāng)排煙風(fēng)機不論是水平方向或垂直方向擔(dān)負兩個或兩個以上防煙分區(qū)排煙時，只按兩個防煙分區(qū)同時排煙來確定排煙風(fēng)機的風(fēng)量。然而，有的工程排煙風(fēng)機水平方向擔(dān)負面積大小不等的2～3個防煙分區(qū)的排煙，設(shè)計上錯誤地將排煙風(fēng)機風(fēng)量按其所擔(dān)負的2～3個防煙分區(qū)總面積每m2不小于60m3/h計算，而不是按其中最大防煙分區(qū)面積每m2不小于120m3/h計算，致使排煙風(fēng)機風(fēng)量偏小，難以滿足防火使用要求。還有的通風(fēng)機(工程)垂直方向擔(dān)負兩個以上防煙分區(qū)(內(nèi)走道)的排煙，設(shè)計上誤將各層防煙分區(qū)(內(nèi)走道)的通風(fēng)量按各自的面積每m2不小于120m3/h計算了，而不是按各自的面積每m2不小于60m3/h計算的，無形中將垂直方向各防煙分區(qū)(內(nèi)走道)通風(fēng)量加大了一倍，致使各層風(fēng)道、風(fēng)口配置得偏大。
1.11 高層建筑排煙工程排煙口選型不當(dāng)
《高規(guī)》規(guī)定，(通風(fēng)空調(diào))風(fēng)管穿過防火分區(qū)的隔墻處應(yīng)設(shè)防火閥。筆者認為，排煙風(fēng)管不宜穿過防火墻，如必須穿過時，應(yīng)在穿防火墻處設(shè)當(dāng)煙氣溫度超過280℃時能自動關(guān)閉的防火閥，并與排煙風(fēng)機聯(lián)鎖。然而，有的工程在設(shè)計時對此有疏忽。如某工程地下室一排煙工程擔(dān)負3個房間及1個內(nèi)走道(各房間與內(nèi)走道之間的門均為防火門)的排煙，排煙總管上設(shè)有一只排煙防火閥，而各房間及走道的排煙口均為單層百葉風(fēng)口，排煙管穿過各防火墻處均未設(shè)排煙防火閥。這樣帶來的問題是：各房間防火門形同虛設(shè)，一旦一個房間發(fā)生火災(zāi)，將通過排煙管殃及其它房間。正確的做法是：在單層百葉排煙口后(排煙風(fēng)管穿防火墻處)增設(shè)排煙防火閥(280℃自動關(guān)閉)或?qū)螌影偃~風(fēng)口改為專用排煙風(fēng)口(平時常閉，著火時自動開啟排煙，280℃重新關(guān)閉)。
二、在工程設(shè)計中存在的問題
2.1 供暖入口設(shè)置過多
設(shè)置供暖入口時，既要考慮室內(nèi)供暖
舒適健康的現(xiàn)代生活要求家用供熱工程能夠持續(xù)低功率運行，在保持室內(nèi)溫度的同時，還必須滿足提 供洗浴熱水等陡然提升的高功率運轉(zhuǎn)要求。隨著人類能源和環(huán)保意識的不斷提高，供熱工程的節(jié)能和環(huán)保問題也越來越受到重視。與傳統(tǒng)燃氣壁掛爐相比，預(yù)混冷凝式燃氣壁掛爐采用特殊設(shè)計理念，提高了25%～60%負載時的整機效率 ；燃燒前將燃氣和空氣充分混合, 優(yōu)化了燃燒過程，減少了氮氧化物和CO2的排放 ；燃燒后產(chǎn)生的高溫氣體又通過特殊的熱交換裝置冷卻至凝結(jié)溫度，吸收蒸汽凝結(jié)成水過程中釋放的熱量，使常年效率保持在100%左右(圖1)，節(jié)省了能源，保護了環(huán)境，因而成為重視環(huán)保和能源的國家和地區(qū)家庭采暖最為流行的產(chǎn)品。風(fēng)機的作用是幫助完成燃燒及換熱過程。
圖1：預(yù)混冷凝式鍋爐的效率
燃燒是一種劇烈地化學(xué)反應(yīng)，通常會釋放出光和熱量。最常見的燃燒是可燃物質(zhì)的劇烈氧化反應(yīng)。一定比例的可燃物質(zhì)和氧氣是這種氧化反應(yīng)的必要條件之一。以天然氣的燃燒為例，1個體積天然氣完全燃燒大約需要10個體積空氣（提供所需要的氧氣）。燃燒會產(chǎn)生新的產(chǎn)物，如天然氣在空氣中完全燃燒的產(chǎn)物主要有二氧化碳、水蒸氣和氮氣。如果是不完全燃燒，燃燒后除了上述產(chǎn)物外，還會含有一氧化碳、醛類、氫化物和氮氧化物等。外部環(huán)境對燃燒也有十分重要的影響，如溫度、濕度、氣壓、空氣密度和海拔高度等。舉例來說，海拔越高，同一燃燒器的效率越低。
預(yù)混
預(yù)混是指在燃燒前將一定比例的空氣和燃氣混合，然后送入燃燒器進行燃燒。預(yù)混對完全燃燒起著至關(guān)重要的作用。預(yù)混工程根據(jù)需要設(shè)計風(fēng)機的位置，風(fēng)機位于排氣口處稱為引風(fēng)式，風(fēng)機位于進氣口處稱為強制式。在國外，尤其是北美地區(qū)，引風(fēng)式多用于熱量在空氣之間的交換，強制式多用于熱量在空氣和液體（水）之間的交換。熱交換在空氣與空氣之間進行和在空氣與水之間進行的主要區(qū)別在于安全性：如果空氣? 空氣熱交換器出現(xiàn)裂縫，會導(dǎo)致燃燒后的氣體中含有的有毒氣體如一氧化碳等滲入新鮮空氣中，發(fā)生危險；而空氣 ? 水熱交換器由于封閉的介質(zhì)（水）則不會出現(xiàn)類似問題。強制式預(yù)混的優(yōu)點還在于零部件的工作溫度較低，因而使用壽命較長，以及燃氣和空氣的充分混合，改善燃燒效果等。按照空氣和燃氣混合的位置不同，強制式又分為風(fēng)機之前預(yù)混和風(fēng)機之后預(yù)混。風(fēng)機之前預(yù)混由于空氣和燃氣在送入燃燒器之前經(jīng)過風(fēng)機葉輪的攪拌，能夠達到更好的預(yù)混效果，更有利于完全燃燒。
電機
燃氣風(fēng)機的驅(qū)動電機通常有兩種，一種是罩極電機，另一種是直流電機，表1為兩者的性能比較。罩極電機的特點是結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，但是效率低（20%～40%），速度受線頻的限制且不易調(diào)節(jié)（通常只有1到2檔轉(zhuǎn)速），壽命較短（最長25000小時）。新的直流無刷電機改變了傳統(tǒng)上的低壓直流電源供電方式，在電路板上集成了整流器，可以外接交流電源，在電機的內(nèi)部把交流電轉(zhuǎn)化為直流電，電機的效率可以達到60%～85%。驅(qū)動電路監(jiān)測轉(zhuǎn)子的角度，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，驅(qū)動轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動。驅(qū)動電路還包括速度監(jiān)測和控制、濾波器和極性反轉(zhuǎn)保護等功能。直流無刷電機無滑差損耗和雜散損耗，因此，電機的壽命可以達到40000小時以上。 預(yù)混式燃氣風(fēng)機的驅(qū)動需要考慮多方面因素：風(fēng)機的輸入功率必須最低以優(yōu)化壁掛爐整體效率（風(fēng)機效率和工程的阻力決定了風(fēng)機的輸入功率）；風(fēng)機的使用壽命必須滿足壁掛爐的需要。市場普遍認為，預(yù)混冷凝式燃氣壁掛爐的使用壽命為12到15年，每年的平均運轉(zhuǎn)時間為2000個小時，這也就是說風(fēng)機至少具有25000～30000小時的運轉(zhuǎn)壽命；此外，壁掛爐的整體噪音水平十分重要。作為潛在的噪音來源，驅(qū)動電機的噪音必須進行測量和優(yōu)化；轉(zhuǎn)速、性能、噪音、控制和壽命要求，使直流無刷電機成為最理想的選擇！
結(jié)構(gòu)
預(yù)混式燃氣風(fēng)機（圖2）采用鑄鋁蝸殼，由上下兩片安裝構(gòu)成。蝸殼的結(jié)合部采用防氣體泄漏的O型墊圈密封。進風(fēng)口法蘭采用O型圈密封或與特殊的氣閥相連接，出風(fēng)口直接與燃燒器相連或連接通往燃燒器管件。各種法蘭適用于不同尺寸的燃燒器；風(fēng)機的葉輪采用后向離心葉輪，運行空間廣泛，并能提供穩(wěn)定的性能。蝸殼和風(fēng)葉都采用防靜電材料，防止混合氣體在進入燃燒器前點火燃燒。電機和蝸殼之間采用了防震連接。這項特殊的設(shè)計避免了風(fēng)機在某個運轉(zhuǎn)速度產(chǎn)生共振，特別適合于對噪音敏感的家庭和商業(yè)用途。極性反轉(zhuǎn)保護可以避免在極性反接時對電機部件造成的損害�；魻栐陔姍C轉(zhuǎn)動時發(fā)出脈沖信號，用來實時監(jiān)測風(fēng)機轉(zhuǎn)速。風(fēng)機的速度可以通過PWM信號或0～10V電壓輸入進行控制。
圖2：RG128/1300-3612
氣密性鑄鋁蝸殼、后向離心葉輪和通過PWM信號控制的直流無刷電機使風(fēng)機產(chǎn)生一條陡峭性能曲線（高風(fēng)壓低風(fēng)量，見圖3），從而具有很高的效率。壁掛爐最大供熱能力和風(fēng)機的特性曲線交點可以得出風(fēng)機所需的最大性能。壓力決定于速度的平方，工程的特性曲線呈拋物線。拋物線的形態(tài)取決于不同壓力傳感器在最小負荷所需的最小壓力和額外裝置如變流裝置、噴嘴、擴散器、排氣工程 ；以及燃燒器和熱交換器引起的壓力損失等。風(fēng)機提供一個最小氣壓使氣閥正常工作來保證整個工程安全運行。工程最低功率運行所需的最小壓力決定了風(fēng)機的最低配置，雖然實際運行只需要更低的性能。風(fēng)機的速度控制使壁掛爐能夠低功率長時間運轉(zhuǎn)的同時，保留了高功率運轉(zhuǎn)的可能。此外，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)作用于風(fēng)量的控制，因而對于噪音的影響也十分重要。
圖3：性能曲線
預(yù)混冷凝壁掛爐的控制邏輯是典型的開路控制（特定情況下的閉路控制也可以實現(xiàn)）：如圖4所示，控制面板檢測到供熱需求，對時間、日期、啟動特性和進程等參數(shù)進行計算，然后把計算結(jié)果轉(zhuǎn)化為PWM信號輸出給電機、驅(qū)動風(fēng)機以新的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生新的壓差控制氣閥把適量的空氣和燃氣送入燃燒器燃燒。控制面板通過霍爾元件持續(xù)檢測風(fēng)機的轉(zhuǎn)動，保持新的空氣和燃氣的混合比例。水溫變化最終反饋到控制面板，關(guān)閉回路。
圖4：壁掛爐的控制邏輯
氣閥根據(jù)壓力狀況控制不同燃燒功率所需燃氣和空氣的數(shù)量。氣閥所需要的壓力由風(fēng)壓開關(guān)產(chǎn)生，風(fēng)壓開關(guān)通常有過濾器或文丘利管兩種。比較其它風(fēng)壓開關(guān)而言，使用文丘利管燃氣損失最小，成為目前市場上的首選。在實際應(yīng)用過程中，風(fēng)機進風(fēng)口增加的管路（比如吸音管）減小了文丘利管產(chǎn)生的壓差，會相應(yīng)增加進氣量。壓差是文丘利管管口處和管內(nèi)最窄處（吸入燃氣的地方的）壓力差值。風(fēng)機通過文丘利管壓差變化調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，因此最好使用較為敏感的文丘利管。
未來，通過lambda探針、電離電極或者CO2探針等電子元件監(jiān)控排出的氣體質(zhì)量，通過電控氣閥調(diào)節(jié)燃氣的供應(yīng)，能使風(fēng)機更精確的提供工程所需的壓力和風(fēng)量，也使更小輸入功率、更小體積的風(fēng)機成為可能。
應(yīng)用
預(yù)混式燃氣風(fēng)機適用于高效、環(huán)保、節(jié)能的各個燃燒領(lǐng)域。除了目前廣泛應(yīng)用于3kW～1000kW的鍋爐家用和商用鍋爐行業(yè)之外，熱水器、加濕器、燃氣食品加工機、氫燃料電池等領(lǐng)域的應(yīng)用也亟待開發(fā)。
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