浅谈暖通工程设计中的优化

浅谈暖通工程设计中的优化
摘要：日常设计工作中，由于多种因素，部分设计师无暇顾及除设计本身外
的一些成本综合分析，下文将以冷冻水供回温差优化和车库防排烟系统设计优化
两方面对暖通工程设计方案进行综合分析，并提出一些优化建议。

关键词：暖通空调;防排;优化;设计习惯;
在日常暖通空调和防排烟设计中，由于多种因素，设计师容易忽略了经济成
本分析，造成许多不必要的成本浪费。

文中着重从冷冻水供回温差优化和车库防
排烟系统设计优化两方面对暖通工程设计方案进行综合分析，以减少成本浪费。

1 空调系统设计中的冷冻水供回温差优化
在冷冻水循环系统中，根据Q=CMΔt公式，当制冷量不变的情况下，冷冻水
供回水温差Δt增大，则冷冻水循环水量变小。

文中结合某综合体项目（建筑面
积为55300m2，空调面积为34700m2）进行分析。

商业部分（除超市、影院外）的总制冷量为8160kW，采用三台单机制冷量为2461kW的变频离心式冷水机组和一台单机制冷量为777kW的变频螺杆式冷水机组。

为了减小水泵因并联运行造成流量的衰减，故水泵与制冷机组采用一对一的连接
方式，分别采用三台大冷冻水泵、一台小冷冻水泵和三台大冷却水泵、一台大冷
却水泵；冷却塔与制冷机组采用采用一对一的连接方式，分别采用三台大冷却塔、一台小冷却塔，冷却水供回水温度为32℃/37℃。

为了更明显的对比差异，制冷
主机参考约克，水泵参考东方泵业。

原设计采用冷冻水供回水温度为6℃/12℃，冷冻水总循环流量为1177m3/h，选用的主要设备如下：变频离心式冷水机组（参考型号YKGNE3P95EQH）,变频螺
杆式冷水机组（参考型号YVWE240）；大冷冻水泵（355m3/h,55kW，扬程37m，
参考型号DFW200-315，预算价约3.78万元），小冷冻水泵（112m3/h,18.5kW，
扬程37m，参考型号DFW80-200，预算价约1.35万元）。

若采用冷冻水供回水温度为7℃/12℃，冷冻水总循环流量为1410m3/h，则
选用的主要设备如下：变频离心式冷水机组（参考型号YKGNE3P85EQH），变频螺
杆式冷水机组（参考型号YVWE240）；大冷冻水泵（425m3/h,75kW，扬程37m，
参考型号DFG200-400，预算价约4.68万元），小冷冻水泵（135m3/h,22kW，扬
程37m，参考型号DFW125-200，预算价约1.62万元）。

通过以上设备对比可以明显看出，冷冻水供回温差Δt=6℃与Δt=5℃的差
异在于以下几方面：（1）Δt=6℃比Δt=5℃的变频离心式冷水机组大一个型号（因为温差变大，导致制冷主机的效率略微变低），初投资每一台大约增加10%（约10万元），共计30万元；（2）Δt=6℃比Δt=5℃的冷冻水泵的功率小
85.5kw，每年运行120天，每日运行13小时，年负荷平均系数为0.7，负荷日平
均系数为0.8，当地电价为0.8283元/度，则每年运行耗电量可节约60kW·h，
且冷冻水泵的初投资共节省3万元；（3）Δt=6℃的冷冻水流量比后者较小，则
Δt=6℃的主、干管的管径及其配套的阀件均可以比Δt=5℃的小一个型号，这些
管道及阀件的成本（含施工）可以节约20.5万元；（4）Δt=6℃的总设备功率
较小，可以减小电气（空开、主电缆、配电柜等）成本，大约节省1.5万元；（5）Δt=6℃的系统冷冻水总流量较小，可以减小补水设备及管道成本（初投资
约0.6万元）、冷冻水系统的加药处理成本（约2万元/年）。

2 车库防排烟系统中的设计优化
常用车库通风及排烟的设计方案如下：方案一、通风和排烟系统合用一台风
机和一套风管。

方案二、通风和排烟系统分别独立设置一台风机，共用一套风管。

方案三、通风采用独立排风机+诱导风机，排烟采用独立一台排烟风机+独立一套
排烟风管。

其中，车库每一个防烟分区消防排烟量按GB 50067-2014《汽车库、修车库、停车场设计防火规范》中的“表8.2.4车库的排烟量”选取，消防补风量≥消防
排烟量的50%；平时排风量按GB50736-2012《民用建筑供暖通风与空气调节设计
规范》中的第6.3.8条取换气次数法和稀释浓度法的最大值，平时送风量≥平时
排风量的80%；以上三种方案的补风系统均合用一台补风机，补风机风量=max
（平时送风量，消防补风量）。

日常设计中，不少设计师和业主可能会觉得方案二增加了两台排风机的初投资，成本增加，故不选用方案二。

其实这是一个误区，单个防火分区的主要预算（含施工）成本是风管和风机，且风管成本>风机成本。

我们应该从不同角度、
不同立场去综合考虑，选择更优的方案进行设计。

以某住宅项目的车库（层高3.9m）的一个防火分区为例，其风管采用镀锌铁
皮+防火包裹做法，计价软件采用海迈云计价平台V1.6.1，进行不同设计方案的
对比分析。

为了更明显的对比差异，风机等设备参考浙江上风。

方法一选用的主要设备：排风/烟风机×2(31500m3/h，余压530Pa,11kW，参
考型号HTFC-I-25），补风机×2(26000m3/h，余压350Pa,7.5kW，参考型号
HTFC-I-22）。

其对应的镀锌铁皮风管（δ=1.0mm的铁皮面积152.8m2，
δ=1.2mm的铁皮面积13.26m2，δ=1.5mm的铁皮面积506.82m2）；车库内的最
大风管高度为400mm，出机房的主管2000mm×400mm（含防火包裹及风管下喷头）总占用净高至少600mm。

排风机房（3m×4.2m）×2，补风机房（3m×4.2m）×1，由于每个机房仅落地摆放一台风机，风机可以考虑90°进0°出，以减小机房长度。

方案一的总预算（含施工）约为36.4万元，设备（约8.7万元）占比23.9%，风管及防火包裹（约18.6万元）占比51.2%。

方法二选用的主要设备：排烟风机×2(31500m3/h，余压695Pa,11kW，参考
型号HTF-I-9），排风风机×2(25000m3/h，余压530Pa,11kW，参考型号HTFC-I-20），补风机×2(20000m3/h，余压350Pa,5.5kW，参考型号HTFC-I-22）。

其对
应的镀锌铁皮风管（δ=1.0mm的铁皮面积190.36m2，δ=1.2mm的铁皮面积
60.86m2，δ=1.5mm的铁皮面积318.28m2）；车库内的最大风管高度为300mm，
出机房的主管1800mm×300mm（含防火包裹及风管下喷头）总占用净高至少
500mm。

排风机房（2.7m×4.8m）×2，补风机房（2.7m×4.8m）×1，由于每个
机房均落地装一台风机和吊装一台风机，会增加机房长度；由于排烟风机（吊装）宽度为1000mm和排风风机（落地装）的宽度为1400mm，可以减小机房宽度。

方
案二的总预算（含施工）约为34万元，设备（约9.9万元）占比29.1%，风管及
防火包裹（约15.2万元）占比44.7%。

方法三选用的主要设备：排烟风机×2(31500m3/h，余压695Pa,11kW，参考
型号HTF-I-9），排风风机×1(46000m3/h，余压350Pa,11kW，参考型号HTFC-I-30），补风机×2(18500m3/h，余压350Pa,5.5kW，参考型号HTFC-I-20），诱导
风机×51(850m3/h，射程10m,0.3kW，参考型号YDF-B-№3）。

其对应的镀锌铁
皮风管（δ=1.0mm的铁皮面积216.66m2，δ=1.2mm的铁皮面积181.1m2，
δ=1.5mm的铁皮面积15.5㎡）；车库内的最大风管高度为300mm，出机房的主
管1500mm×300mm（含防火包裹及风管下喷头）总占用净高至少500mm。

排风机
房（2.3m×4.0m）×1和（3.2m×4.8m）×1，补风机房（2.7m×4.8m）×1。

方
案三的总预算（含施工）约为42万元，设备（约16.3万元）占比38.8%，风管
及防火包裹（约10.1万元）占比24%。

综上所述，从预算成本上，方案二（34万元）较优于方案一（36.4万元）
与方案三（42万元）；从车库占用净高上，方案二和方案三均优于方案一；从机
房占地成本上，方案三优于方案一与方案二；从机房使用功能上，方案三优于方
案二与方案一（由于主楼正下方的剪力墙较多，大多间距<3m，方案一的机房偏大，不利于选用主楼下的无用空间/狭窄空间作为机房，可能会占用车位，造成
车位成本浪费；反之，方案二和方案三的机房可以充分利用主楼下的无用空间/
狭窄空间，无需占用任何车位）；从节能方面上，方案二的平时通风用电成本优
于方案一与方案三（方案一的耗电量为37kW/h，方案二的耗电量为33kW/h，方
案三的耗电量为37.3kW/h）。

因此，方案二为最优方案（每个防火分区，方案二
比方案一节约2.4万元预算；当地下室防火分区数量较多时，预算较少）。

3 结语
暖通工程师应该充分思考、总结、优化自己的固有设计习惯，跟项目施工队
多交流，多学习现场经验，以避免一些纯理论的设计；将现场施工经验学以致用，形成自己的设计风格；应该多跟不同设备厂家沟通交流，了解不同厂家的设备差异，在设计中可以更好地预留设计条件，避免造成因预留条件不满足实际采购设
备的安装需求而产生的问题；应该跟业主多交流项目管控要点和目的，以更好地
控制设计要点、设计成本，避免一些不必要的成本浪费；应该多跟审查师沟通学
习，多交流其他工程师的易错点，以更好地完成设计工作；应该多跟暖通前辈沟通学习，拓宽自己的设计思路。

参考文献
[1]尹晓林.暖通空调设计优化策略研究[J].产业创新研究，2020(14):124-125.
[2]张美荣.暖通空调温度控制系统设计[J].电子制作，2021(15):76-78.。