问题1：某购物中心项目的设计方案中要求“空调水系统变流量”，将来调试是否会很难？
解答专家（北京市建筑设计研究院有限公司张锡虎教授级高级工程师，下同）：
空气调节是动态过程，空调系统的调节控制包含制冷（热）量的调节、风量的调节和水系统循环流量的调节。空调水系统变流量是十分常规的做法，空调末端采用两通电动调节阀，实际上就成了变流量系统。空调变流量系统做法有多种，当然宜力求简洁，即应该根据系统规模和负荷波动特性，选择和确定既简洁又有效的方式。
GB 50736—2012《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》对空调水系统变流量也有明确的要求。第8.5.4条第1款规定：“除设置一台冷水机组的小型工程外，不应采用定流量一级泵系统”。第2款规定：“冷水水温和供回水温差要求一致且各区域管路压力损失相差不大的中小型工程，宜采用变流量一级泵系统；单台水泵功率较大时，经技术和经济比较，在确保设备的适应性、控制方案和运行管理可靠的前提下，可采用冷水机组变流量方式”。
从总体上划分，空调水系统有担负冷热源侧和负荷侧全部水循环的一级泵系统和分别担负冷热源侧和负荷侧水循环的两级泵系统。GB 50189—2005《公共建筑节能设计标准》第5.3.18条规定：“系统较大、阻力较高、各环路负荷特性或压力损失相差悬殊时，应采用二次泵系统；二次泵宜根据流量需求的变化采用变速变流量调节方式”。其中的“压力损失相差悬殊”，条文说明中定义为“差额大于50 kPa”。显然在这种条件下，采用两级泵系统可以降低水系统输送能耗。
如采用两级泵系统，空调水系统变流量的做法就比较清晰，一级泵与制冷机组或热源设备对应运行，二级泵则根据供回水压差改变水泵运行台数或变频运行。两级泵系统负荷侧的流量调节范围更大，节能效果会更好。
问题较多发生在单级泵系统中。
单级泵系统变流量调节，最简单的方法是采用在分集水器之间配置压差旁通阀、维持分集水器间压差恒定的调节控制方式，即负荷侧变流量而冷（热）源侧定流量。某些末端环路关闭后，系统阻力特性系数变大，管网特性曲线与水泵特性曲线的交点左移，使循环水泵的流量变小而扬程增大，分集水器间的压差增大。如果不采取总体调节控制措施，分集水器间的压差增大会使未关闭的末端环路流量增大，末端设备调节性能变差。在分集水器之间配置压差旁通阀后，分集水器之间压差增大使压差控制阀开启，进行流量旁通，使系统阻力特性系数、管网特性曲线与水泵特性曲线的交点向接近初始状态的方向移动，循环水泵的流量和扬程也向接近初始状态的方向变化，维持未关闭的末端环路流量基本不变，水力工况基本稳定。同时，流量旁通使系统的总回水温度偏离设定值，可以进行冷热源设备的能量调节。
但是，由于末端环路阻力占分集水器之后整个负荷侧总阻力的比例往往不大，部分末端环路关闭后，负荷侧公共段阻力会减小，实际上分集水器之间的压差可能变化并不大。所以压差旁通的控制方法并不完善，最好能取系统最远端的压差，或取总供回水温差，对压差控制阀进行控制。而且压差旁通阀应具备一定的调节特性（如直线型调节特性），不能简单理解为通断两位控制、类似于限制压力的安全阀。不能仅按照“应与一台冷水泵的接管管径一致”之类的模糊概念选择阀门，宜参照《实用供热空调设计手册》第33.3.4节的相关方法计算选择。
从严格意义上讲，分集水器之间的旁通流量增加了系统的水输送能耗，存在一定的节能潜力，可以采用改变循环水泵流量的方式加以挖掘，即压差控制与循环水泵的变流量相配合。这可能就是某些工程既有压差控制阀、又进行循环水泵变流量控制的原因。
这又涉及到单级泵系统制冷机变流量的问题，在单台水泵功率较大的条件下，采用单级泵制冷机变流量系统虽然有一定的节能潜力，但循环水泵的流量应保证不低于运行制冷机的额定流量。具备制冷机变流量功能的产品必须在允许的流量变化范围内、且相关控制方案和运行管理可靠的前提下方可采用。
负荷侧循环水泵流量的调节有4种方法：1）循环水泵变频调速；2）改变并联定频循环水泵的运行台数；3）在大小制冷机组搭配的系统中运行一台与最小容量制冷机或热源设备相匹配的额定流量较小的定频循环水泵；4）有的工程设计采用多台变频循环水泵并联，既可以改变水泵运行台数，又可以变频调速。
采用第一种方法，即循环水泵变频调速，是依据供回水压差或供回水温差与设定值的偏差自动进行的，要得到理想的节能效果，需解决好许多环节的问题。例如泵的特性曲线形状应足够陡，且应妥善确定变频控制点的位置和设定值。
采用第二种和第三种方法，在大小制冷机组或热源设备搭配的系统中，总制冷（热）量达最小值时，运行一台小泵可能更合适，但都会面临减少水泵运行台数后，运行水泵的额定流量增加较多、水泵电动机过载的不利工况。可采取的对策有2种：1）北京市建筑设计研究院编写的《建筑设备技术措施》第16.2.71条提出的每台水泵“设置自力式恒流量调节阀”；2）手动关小水泵进口或出口的阀门开度。2种对策都会使管路特性向阻力增加的方向变化，流量虽然减小了，但轴功率基本不变，这又有悖于降低系统水输送能耗的初衷。但采用第四种方法又过于烦琐。
因此，当采用多台定频水泵并联、需要改变水泵运行台数的系统时，宜选用特性曲线比较平坦的水泵。这种水泵在阻力增加后轴功率会相应减小。
实际上，任何系统都是多个并联和串联设备的复杂组合，不论是采用多台并联泵改变台数运行还是采用变频泵，其变流量特性都不能完全适合，挖尽一切节能潜力是难以达到的。
问题2：该项目的设计方案将常压锅炉和直燃机放在屋顶，其安全性如何？
解答专家：
GB 50016—2014《建筑设计防火规范》第5.4.12条第1款规定：“燃油或燃气锅炉房……应设置在首层或地下一层的靠外墙部位，但常（负）压燃油或燃气锅炉可设置在地下二层或屋顶上。设置在屋顶上的常（负）压燃气锅炉，距离通向屋面的安全出口不应小于6 m。”
应该注意到，由于地方标准的要求不应低于国家标准、但可以严于国家标准，上述规定在有些地区（例如北京）是不允许的。北京市质量技术监督局曾于2002年6月27日发布《关于严禁在多层和高层建筑物顶层或中间层安装锅炉》的通告，又于2013年6月5日重申了该通告的要求。
在其他地区可能允许将常压锅炉和直燃机放在屋顶。但注意要同时执行GB 50041—2008《锅炉房设计规范》第4.1.3条的规定：“当锅炉房和其他建筑物相连或设置在其内部时，严禁设置在人员密集场所和重要部门的上一层、下一层、贴邻位置以及主要通道、疏散口的两旁……”。这就是说，当燃气常压锅炉和直燃机放在屋顶时，其“下一层”不应是人员密集场所和重要部门，如公共浴室、教室、餐厅、影剧院的观众厅、会议室、候车室、档案室、商店、银行、候诊室等。
问题3：该项目的设计方案中提到，热泵型螺杆机组冬季还承担一部分内区的冷负荷，但系统并没有区分出内外区，该如何理解？
解答专家：
水源热泵型机组“冬季承担一部分内区的冷负荷”，当然需要和系统配置相适应。应用于存在内外分区、且为四管制或分区两管制的水系统，机组的蒸发器部分向内区供冷水，冷凝器部分向外区供热水，理论上是可行的。但是实际工程中应用很少，因为这还涉及到单级泵系统制冷机变流量的问题，循环水泵的变流量还应保证不低于运行制冷机的额定流量。
1）水源热泵机组蒸发器的制冷量与冷凝器的制热量有一定的合理匹配比例，一般为1∶1.3左右，较难与负荷的需要相适应；
2）水源热泵机组提供的冷水温度越低，热水温度也越低，如果希望得到较低的冷水温度和较高的热水温度，机组的能效比会降低；
3）冬季为内区供冷，还有其他经济有效的办法，例如采用冷却塔供冷、加大新风供冷等；
4）在冬季以外的其他季节，水源热泵机组在提供冷源的同时，其冷凝热如何利用和运行，需要有专门的考虑。
问题4：某蒸汽供暖的变更工程，热源为厂区内自建锅炉房，采用0.3 MPa的蒸汽供暖。管路已经成型，不能做大的改变。室内散热器后的管道连接疏水阀，疏水阀后提升4～5 m（疏水阀前压力为0.23 MPa，阀后压力为0.13 MPa），阀后凝水需要通过长120 m左右的室外管网回到凝结水箱。通过理论计算，在疏水阀背压为0.13 MPa的情况下可以回流到凝结水箱。这种做法是否可行？
解答专家：
疏水器后的剩余压力称为背压，约为疏水器前压力的0.4～0.6倍，剩余压力可把凝结水提升到一定高度。因此该做法在理论上是合理的。如果该工程的蒸汽供暖系统能不间断连续运行、且工作压力稳定，这样做应无问题。
但是，如果蒸汽供暖系统不能连续运行、或蒸汽工作压力不稳定，就可能发生水击，严重时可能会造成管线的损坏。所以宜尽量采用自流回水。即使是高压蒸汽的闭式回水系统，也应尽量避免采用余压回水。
本文刊登于《暖通空调》2015年第4期
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