时间：2023-03-16 17:15:00
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中图分类号：TE08文献标识码： A
近年来，随着现代人们的生活理念和方式的多样化细节化，对于建筑物内的环境要求也日益增加。暖通空调在给人们带来舒适和高品质的居住环境的同时，亦成为建筑能耗中的大户。然而，暖通空调的能耗占全国总耗能的15%以上，随着经济水平的不断提高，这一比例还在逐年提高，暖通空调耗能必将对我国的能源消耗造成长期的、巨大的影响。可见，降低暖通空调耗能势在必行。
一、暖通空调系统节能的重要性
随着社会的发展，建筑能耗在总能耗中所占的比例越来越大，在发达国家已达到40%，而在建筑能耗里，用于暖通空调的能耗又占建筑能耗的30%~50%，且在逐年上升。随着人均建筑面积的不断增大，暖通空调系统的广泛应用，用于暖通空调系统的能耗将进一步增大。这势必会使能源供求矛盾的进一步激化。另一方面，现有的暖通空调系统所使用的能源基本上是高品位的不可再生能源，其中电能占了绝对比例。对这些能源的大量使用，使得地球资源日益匮乏，同时也带来严重的环境问题，如在我国的一些地区酸雨、飘尘问题呈日益严重之势，对生态环境和可持续发展带来了很大影响。所以，暖通空调系统节能势在必行。
二、暖通空调系统节能方面存在的问题
（一）暖通空调系统的设计问题
暖通空调系统的设计对暖通空调系统的节能性有着重要的影响。然而在实际中往往得不到设计人员的足够重视，使得设计建造的系统不仅期初投资大，运行能耗也相当惊人，大大超过了国家标准。据实测，有的公共建筑的空调能耗占建筑总能耗的60%，足见设计方面的先天不足导致的能耗问题有多么严重。
（二）运行管理中的节能问题
除设计施工外，运行管理对建筑暖通空调系统的节能也起着重要的作用。在实际中有些单位认为设计施工达标完成就可以了，因此不注意对暖通空调操作人员的培训，很多操作人员不具备必要的暖通空调基本理论常识、不懂得根据室外参数的变化进行相应的调节。一年四季只有开机、关机和冬季、夏季转换操作，显然系统达不到相应的节能效果。
（三）公众对空调系统作用的理解观念问题
对于舒适性空调系统，从本专业的角度来讲就是使人体有好的热舒适性。而在社会上我们常常发现一种这样的观念：认为空调在夏季是越冷冬季越热效果越好。这显然与舒适性空调的出发点相违背的。事实上，这样不仅大大增大了空调系统的能耗，同时由于室内外温差的增大，也使人体对不同环境的适应性下降，身体免疫力降低。
（四）使用可再生能源空调系统的开发推广应用问题
利用可再生能源的暖通空调系统，如地源热泵空调系统、太阳能制冷、供热系统，不仅有着显著的环境和社会效益，有的还有着显著的经济效益，应大力开发推广。当然，和其他任何新技术一样，这些技术也存在着一些问题，也需要进一步研究完善，也需要政府部门的重视和支持。
三、上述问题的相关对策
（一）重视暖通空调系统的设计
暖通空调系统特别是中央空调系统是一个庞大复杂的系统，系统设计的优劣直接影响到系统的使用性能。例如暖通空调系统往往都是按最大负荷设计的，而实际运行基本上是在部分负荷下运行，如果系统各部分的设计不能满足部分负荷运行的要求，那系统的能耗是很大的。设计部门和设计人员在设计过程中要精心设计，采用最佳的设计方案，确保系统在高效、经济的状况下运行。又如新风系统的设计，系统应该能随着室外气象参数的变化改变新风量，以最大限度地缩短主机的开启时间。可以说空调系统的设计对系统的节能起着重要的作用。
（二）运行管理中的节能控制
运行管理对暖通空调系统节能有很重要的作用。暖通空调系统运行中的节能控制，可以一定程度弥补由于管理模式或能源设计本身不合理的缺陷，加强对设备运行的控制能力，使能源更加合理、精确地消耗。这种运行管理中的节能控制手段，理想的是通过完善的楼宇自控系统完成。楼宇自控系统的主要功能是对建筑物内各类设备的监视、控制、测量、管理，以求做到使设备运行安全、可靠、节省能源、节省人力。借助于楼宇自控系统，可实现建筑运行的节能管理。
（三）采用新型节能舒适健康的空调方式
影响人体热舒适性的环境参数众多，不同的环境参数组合可以得到相同的热舒适性效果，但不同的热湿环境参数组合空调系统的能耗是不相同的。例如在冬季，如果我们采用传统的空调方式，把整个室内的空气加热，通过空气实现人体与环境的热湿交换，就需要较高的空气温度，此时通过维护结构的热损失和加热新风的热损失都比较大。如果改变传统的空调方式，增加辐射热，此时所需要的空气温度降显著下降，显然后者比前者具有显著的节能效果。
（四）推广应用使用可再生能源或低品位能源的空调系统
随着空调系统的广泛应用，空调对不可再生能源的消耗将大幅度上升，同时对生态环境的破坏也在日趋加剧。如何利用可再生能源及低品位能源已经成了该领域重要的研究课题。地源热泵空调系统就是在这种形势下发展起来的，它利源地下恒温层土壤热显著提高空调系统的COP值，使得同等制热或制冷量下的系统能耗大幅度下降。另外，利用太阳能供热或制冷技术也在开发研究着。
结论：随着新能源、新产品的开发，以及现有节能技术的充分利用，暖通空调已由原来的高能耗向着低碳环保转变。在全球能源日益紧缺的今天，暖通空调系统的节能环保性能对实现我国可持续发展有着重要意义。所以，积极推广节能环保技术，不断地完善节能环保设施的建设，是每一个暖通工作者的责任。
中图分类号： TU96+2 文献标识码： A 文章编号：
一、前言
空调水系统具有以下特点：空调设备绝大部分时间内在远低于设计负荷情况下运转；空调水系统供回水温差远低于供暖系统的温差，无法进行质调节，流量调节才是合理的做法；空调水系统设计有定流量系统与变流量系统之分，两种方式均是就负荷侧而言，对于冷源侧，则应根据制冷方式不同具体分析对待。主要关注的是变流量水系统的全面平衡。
二、水力平衡的概念及分类
1、静态水力失调和静态水力平衡
由于设计、施工、设备材料等原因导致的系统管道特性阻力数比值与设计要求的管道特性阻力数比值不一致，从而使系统各用户的实际流量与设计要求的流量不一致引起的水力失调，叫做静态水力失调。静态水力失调是稳态的、根本性的，是系统本身所固有的。通过增设静态水力平衡设备，在水系统初调试时对系统管道特性阻力数比值进行调节，使其与设计要求的管道特性阻力数比值一致，从而使系统总流量达到设计总流量，同时使各末端设备流量达到设计流量，可以实现静态水力平衡。
2、动态水力失调和动态水力平衡
系统实际运行过程中当某些末端阀门开度改变引起水流量变化时，系统的压力产生波动，其他末端的流量也随之发生改变，偏离末端要求流量，引起水力失调，这种水力失调叫做动态水力失调。动态水力失调是动态的、变化的，它不是系统本身所固有的，是在系统运行过程中产生的。
3、全面水力平衡
全面水力平衡就是消除了静态和动态水力失调，使系统同时达到静态和动态水力平衡。
三、变流量系统的全面水力平衡方法
1、静态水力平衡的实现
通过在对应部位安装静态水力的平衡设备，使系统达到静态水力平衡。当系统所有的自力式阀门均设定到设计参数位置，所有末端设备的温控阀均处于全开位置时，系统所有末端设备的流量均达到设计流量：实现静态水力平衡的目的是使系统能均衡地输送足够的水量到各个末端设备，并保证末端设备同时达到设计流量。
2、变流量系统几种典型动态水力平衡方式分析
供热系统典型的变流量水力平衡方式垂直双管、水平双管并联分户设环供热系统，在垂直立管回水管上设压差调节器PV1，当其它立管的管道特性发生变化时，由于立管底部压差调节器PV1 的调节作用，垂直立管底部接干管处的压差保持不变；在各层水平支管回水管上设压差调节器PV2，当其它不同楼层水平管管道特性发生变化时，由于压差调节器的调节作用，水平支管供回水连接立管处的压差保持不变。这时当该环路某一散热器所在房间负荷变化引起温控阀开度变化时，由于压差调节器的调节作用，关键点PV2 的压差不变，这样该环路其余散热器的流量并不会随之变化。通过对变流量供热系统关键点压差的层层整定，使系统中每个散热器的流量只会因为自身负荷变化而通过温控阀的调节来改变，并不会因为系统中其它散热器流量变化而发生变化。这样，系统真正地实现了动态水力平衡。垂直双管、带分集水器的散热器及地暖分户设环系统也是变流量系统，其水力平衡特性同以上是一致的。对于单、双管组合系统，分支管为单管串联的按定流量系统进行分析，分支管为双管并联及主管、机房部分按变流量系统进行分析。
（一）空调系统典型的变流量水力平衡方式：带电动二通阀的风机盘管变流量水力平衡方式：目前市场上有一种自动平衡电动调节阀，其功能和上述方式是一致的，均能保证每个风机盘管达到动态水力平衡。它将上述功能和电动二通阀集成到一个阀内，安装在每个风机盘管支路上，其缺点是价格较高；带电动调节阀的空气处理机组（或柜式换热机组）变流量水力平衡方式：在回水管上安装压差调节器，当系统其它分支管路的管道特性发生变化时，通过压差调节器的调节作用，使压差保持不变。这时如果电动二通阀 的开度不变，则空气处理机的水流量保持不变，系统实现动态水力平衡；带动态平衡电动调节阀的空气处理机组（柜式换热机组）变流量水力平衡方式：动态平衡电动调节阀是一种新颖高效、调节性能极佳的电动调节阀，它实质上是压差调节器与电动调节阀的集成。当空气处理机组回风温度T 发生变化时，输入到调节计的测量回风温度与设定回风温度相比较，输出一个控制信号去控制电动调节阀的开度，以调节水流量，保证回风温度与设定温度一致。这种电动调节阀比普通的电动调节阀具有更好的调节特性。
（二）变流量水系统的控制方法
在变流量系统中，用户末端盘管采用二通阀调节，整个系统循环流量随负荷变化而成比例变化。无论对于一级泵系统还是二级泵系统，冷源侧均为定流量。一级泵的变流量系统是靠分、集水器之间的旁通实现的。二级泵变流量系统中，常见的负荷侧变流鼍方法是通过供回水压差对二次泵进行台数控制。真正意义上的变流量系统，是靠移动水泵工作点使之沿管路特性曲线移动，保持水泵在最高效率点运行。使用传感器的型式及其安装位置对于一个变速泵系统运转顺利与否，有着决定性的影响。压差传感器是最适用于HVAC系统、密闭回路的传感器。压差传感器的位置对系统的运行和系统能耗量都有影响。当压差传感器装在末端设备附近时，水泵的扬程随着系统用水量的减少，在调节阀上的能耗也有所减少。可以节约很多能源。
4、对空调变水量系统全面平衡的控制方法，得出了以下几点结论：
（一）末端定压差控制方法是目前先进的空调变水量系统的控制方法，它在实际中已经得到应用，并且在实际应用中取得了良好的运行效果，大大节约了能源。通过理论分析和实验验证，末端定压差控制方法是空调变水量系统的可靠控制方法，相信它在实际应用中将得到更广泛的应用。
（二）末端变压差控制方法是在末端定压差控制方法基础上提出的一种更为节能的空调变水量系统的控制方法。目前，对于这种方法的研究尚处于理论阶段。提出了两种末端变压差控制方法：控制器根据各个流量计测得的流量与各自相应的设计流量相比得到的流量百分比取平均值，然后根据平均值调整末端压差传感器的压差的设定值，控制器再根据新的末端设定压差与实际末端压差的大小关系调整泵的转速；将阀门的开启度作为一种参考指标，根据阀门的开启度调整定压值的大小的控制方法。即控制器根据各个阀门的开启度调整末端压差传感器的设定值。使至少一个阀门全开。
（三）变压差的控制理念，提出一种集中控制的方法。这种方法不同于传统的控制方法．调节阀对流量进行自主调节，阀门的开启度是不能人为控制．而是在运行过程中利用测量仪器测出各种需妻的数据收集到控制器后．由控制器进行处理，然后对阀门的并启度直接进行调节。这种控制方法比起传统的末端定压差控制方式宥更大的节能空间。它可以用最小的泵的耗能提供系统最适合的流量，同时能满足系统的供回水的温差始终与设计温差相符合。另外美手阀门的阻抗系数和开度的变化的关系式还需要进行事前进行大量的实验工作才能得到。就像泵的性能曲线一样需要厂家来提供。
（四）末端定压差控制方法中的控制曲线在流量非等比例变化时，并不是一条曲线，而是一个区间，称之为“控制带”。控制带的确存在。而它的存在使末端定压差和末端变压差控制方法更为复杂，所以控制带的存在为以后进一步研究空调变水量系统的控制方法提出了新的课题。
结论
目前,我国的空调系统中大多存在水力失调现象,容易造成供热(冷)质量差,增加了能耗，浪费资源。对在实际的工作中，应根据工程投资和系统的精度要求合理地选用水力平衡设备。到目前为止，水力平衡技术是改善供热(冷)现状和促进节能的最有效途径。在暖通空调水系统中，既要满足工程设计和技术规范要求，同时又应采用合理的方案，使系统接近或达到水力平衡，从而既为系统的正常运行提供了保证，同时又节省了能源，使系统经济高效地运行。
随着我国国民经济的迅速发展，能源和环境问题日益尖锐，城市化的飞速发展和人们生活水平的提高，建筑能耗在总能耗中所占的比例越来越大，在发达国家已达到40%，而用于暖通空调的能耗又占建筑能耗的三份一以上，且在逐年上升。为了维持建筑物内部空气环境适宜的温湿度，现代建筑中通常采用设置暖通空调系统来保证这一需求，而所消耗的能量即为暖通空调系统的能耗。这部分能耗中包括建筑物冷热负荷引起的能耗、新风负荷引起的能耗及输送设备（风机和水泵）的能耗。影响暖通空调系统能耗的主要因素有室外气候条件、室内设计标准、围护结构特征、室内人员及设备照明的状况以及新风系统的设置等。暖通空调系统的能耗还有几个特点表现在：第一，系统的设计、选型、运行管理的不合理将会降低能量使用效率。第二，维持室内空气环境所需的冷热能量品位较低且有季节性。这就使在具备条件的情况下有可能利用天然能源来满足要求，如太阳能、地热能、废热、浅层土壤蓄热等。第三，暖通空调系统涉及到的冷热量的处理通常以交换形式处理。这就可以采用冷热量回收的措施来减少系统的能耗，有效利用能量。
一、暖通设计的概念
在我国的建筑行业，一直以“建筑设计院”牵头。一个建筑项目确立之后，首先由某个建筑设计院进行总体设计。暖通设计是指该项目中的所需要的“空气调节系统”简称“空调系统”。一般“空调系统”包括制冷供暖系统，新风系统，排风系统等的综合设计。所以说“暖通”从功能上说是建筑的一个组成部分。从建筑设计来说，他是建筑设计的一个分项。并不是单指“空调”。
二、暖通空调节能设计常见问题分析
（一）在方案设计上，目前在暖通空调设计时很少设计人员先计算室内负荷，大多设计人员还是沿用估算值来确定负荷。即使计算，也只是用现有程序计算，计算后没有针对具体的情况加以调整。这一现象往往造成负荷过大，而加大投资能源浪费。对于某些“三边”工程，设计人员为了赶进度，没有视具体的情况进行全面分析得出最佳方案，结果风管弯头过多，局部阻力损失过大压力不平衡，使风量分配不均，引起不同房间冷热不均，达不到要求的室内环境。虽然我国建筑业发展迅速，但是，广泛采用新的建筑材料不考虑保证建筑物的热力状态的建筑设计方案，导致一系列不能满足室内微气候条件的情况出现。应该注意到建筑地区的气候特征，以及当地建筑经济特点和建筑物的经营管理具有决定性作用。有的地方还存在这种情况，当建筑物采用隔热性能差的材料设计时，计算中要考虑采用昂贵的微气候的空调设备。而在执行该设计时，由于经济方面的原因，无法采用此种空调设备，结果会出现夏季过热和冬季过冷的现象。
（二）在施工设计方面，往往由于设计、施工由不同承包商承包，造成利益倾向不同，很难达到最佳配合。比如在供暖方式上，我国采暖地区居住建筑存在着由于施工问题导致围护结构保温水平低，门窗气密性差，采暖设备热效率低的状况，造成平均每年每平方米采暖能耗高达30.5 kg。而这主要是施工技术人员对图纸理解不够和施工人员素质较差，不同施工单位在节能意识和设计角度不同、不到位造成的。
（三）在暖通空调节能系统的运行及维修设计上不科学。在运行过程中，由于缺少科学的设计方案，管理人员不能充分的认识空调系统运行系统，在运行高峰期的区分上不科学。通常是正常期和高峰期机器的运行数量一样，这样就造成了能量的极度浪费。而在维修和保养上，管理人员往往做不到位。因风道渗漏引起热损失、空调机盘管和过滤器附着异物引起机器性能下降等现象处处可见。对于低效率的设备不能及时维修和更换，造成不必要的能耗。
三、暖通空调系统节能的设计方向分析
（一）要合理的选择热源系统。在设计暖通空调节能系统时，要根据具体的工程建筑选择实用有效的热源系统。一般来说，当前国内市场上的热源种类主要有热电站、热泵、直燃型溴化锂吸收式冷热水机组、小型锅炉、区域锅炉房等。而从能量利用效率上来看，其中以热电站的效率最高，其次是热泵技术。
热泵是以大自然中蕴藏着大量的较低温度的低品位热能为热源，如以大气、地表水、地热或工厂排放的废水（气）为热源，通过压缩机的工作从这些热源中吸取其中蕴藏着的大量较低温度的低品位热能，并将其温度提高后再传给高温热源。热泵按热源的不同可分为：空气源（风冷）热泵。目前的产品主要是家用热泵空调器、商用单元式热泵空调机组和热泵冷热水机组。地源热泵（尤其是土壤型）可以节能30 %左右，而直燃型溴化锂吸收式机组供热式的效率相当于燃油或燃气锅炉，对于锅炉房来说，大型区域锅炉房明显优于小型锅炉。通过这些科学的分析，设计人员在设计暖通空调节能系统时，就可以根据工程建筑自身的情况，选择合理的可行的热源系统，因为不同地域不同建筑工程的需要和条件不一样，所以从设计阶段开始就必须注意对热源的选用。
（二）在设计时必须考虑到减少热媒介输送过程中能耗的主要措施。一是在设计要求材料的选用上，可以制定选用保温效果好的新型保温材料对管道进行保温节能，如在设计上采用热水预制保温直埋管等。二是在能力的输送系统管理的设计上，可以选用计算机系统对供暖系统进行全面的水利平衡调试，采用以平衡阀及其专用智能仪表为核心的管网水力平衡技术，以便科学有效的实现对管网流量的合理分配和控制，进一步提高输送能量的效率，以达到节能的效果。三是在设计时考虑实用性强的动力传输系统，力求在设计时对动力系统的优选，以保证在实际施工和使用中实现节能的效果。可以选用效率高、部分负荷特性好和大温差、低流速、低摩阻管道，输送效率高的载能介质的动力设备，这样就可以有效的减少输送过程的能耗，从而提高输送效率，既改善供暖质量又节约能源。
自1946年第一台电子计算机诞生以来，科学技术发生了一场深刻的革命，计算机不仅有惊人的运算速度和很高的计算精度，还具有记忆、判断等功能，同时计算机软件技术也在的不断发展和完善，计算机及其软件的可靠性和应用性越来越高，它们已成为人们工作和生活中不可或缺的工具。暖通空调软件在暖通空调系统设计、暖通空调设备生产等方面得到了广泛的应用。
暖通空调软件最早应用于暖通空调设计和制造领域的计算机辅助设计，目前，暖通空调CAD和设计计算软件已经取得了很大的成就，暖通空调设计专家系统软件已经用于暖通空调系统的设计和决策，能耗分析软件、气流模拟CFD（计算流体力学）软件的应用使设计人员在大楼建成之前就能对暖通空调系统的运行工况和能耗情况进行模拟，从而据此选择最优的设计方案。
不难发现，暖通空调软件经历了一个从简单到复杂、从粗糙到精细、从面向过程无友好程序界面到面向对象界面友好、从离线到网络的发展过程，随着计算机软件技术和网络技术的不断发展，暖通空调的软件也更加完善，更好地为暖通空调工程师服务。我们应该跟上时代的步伐，及时地充分利用计算机软件技术，使暖通空调技术的发展不断推向前进。
2、暖通空调软件技术
2.1暖通空调辅助设计软件
暖通空调辅助设计软件包括辅助绘图（CAD）软件和设计计算软件，就我国的情况来说，暖通空调辅助设计软件的发展大致经历了三个阶段：起步、发展、成熟。
1）起步阶段（20世纪70年代左右）
各大学和研究单位研制开发一些符合国情的暖通空调程序软件库，但多为局部性的，覆盖面不宽，水平也有限。
2）发展阶段（20世纪80年代左右）
国家出资研制开发《建筑工程设计软件包》（BDP），作为国家“六五”科技攻关项目，该软件于1986年5月通过国家（部级）鉴定，被誉为当时具有国际水平的优秀软件，并在此后的数年里，在国内得到了较为广泛的应用。与此同时，也有一些CAD软件出现。
3）成熟阶段（20世纪90年代）
Windows的出现，以及AutoCAD的推广应用，各种空调CAD软件涌现，并得到日益广泛的应用。1995年3月，我国第一个在Windows环境下开发的暖通空调设计计算软件EasyHVAC（同济大学）投放市场，它一出现即受到设计人员的青睐，1998年，该软件又推出了辅助绘图版本EasyHVACCAD.我国的空调辅助设计软件正日益走向成熟和完善，2001年7月，上海华电源信息技术有限公司和上海现代建筑设计集团共同开发的HDY-SMAD空调负荷计算及分析软件将暖通空调设计计算软件推向了新的，该软件通过了上海市建设和管理委员会的鉴定，专家一致认为该软件部分功能填补了国内同类计算软件的空白，总体设计达到国内领先水平，该软件具有如下区别于其它软件的新的功能和特点：
1）内嵌215个城市和地区的气象资料，并具有城市扩充功能，能够计算各个城市和地区的全年逐时室外干球和湿球温度、太阳辐射强度。
2）在不同的设计阶段，由粗到细提供6种不同的空调负荷计算方法，用户可根据需要自由选择。
3）能够对冬季空调热负荷进行逐时计算，并且可以将冬季的人员、照明和设备得热产生的负荷从空调热负荷中扣除。
4）强大的楼层组管理功能，支持多个标准层。
5）独特的工作时间表设定和指派功能，支持不同日期具有不同的上班模式，以及不同时间的不同上班模式，无缝处理间歇运行空调系统。
6）应用动态焓湿图（HDY湿空气分析大师）能自动对一次回风系统自动进行冬季和夏季工况，HDY湿空气分析大师能够分析和计算各种空调系统和工况。
7）利用东方空调网的暖通空调设备数据中心，得到各个厂家的最新空调设备资料，用于空调设备的选择。
8）可以输出14种文件类型：封面、建筑概况、室外气象资料、室内设计参数、围护结构参数、空调负荷计算方法及公式、空调负荷详细计算参数、空调负荷统计数据、空调负荷逐时数据、空调工况分析结果、楼层组管理文件、回风系统划分文件、新风系统划分文件、设备选择结果。
暖通空调辅助设计软件的应用范围不限于暖通空调工程的设计，它还用于暖通空调新产品的开发。暖通空调设计专家系统也取得了较大的成果，它能给出特定建筑物的暖通空调系统和暖通空调设备的各种可能的设计方案，并评判它们的优劣，从而可以得到最好的设计方案。
2.2暖通空调能耗分析软件
暖通空调辅助计算软件解决了辅助绘图和设计计算等较简单、静态的问题，但是暖通空调系统是一个随建筑类型和室外气象条件动态变化的复杂系统，暖通空调工程在设计时要考虑节能和环保，在运行时也要考虑节能和环保，因为在暖通空调运行期中大部分时间中其负荷条件是不同于设计条件的。采取一定的技术和管理措施使暖通空调系统的运行适应负荷动态变化，尽量避免不必要的能耗，这是暖通空调节能的重要方面，要做到这一点，必须对暖通空调系统的全年动态能耗进行模拟分析，从而准确地制定相关的优化方案。因此暖通空调能耗分析软件也就应运而生了。
暖通空调能耗分析软件，能够对已经建成的和将要建造的大楼暖通空调系统的运行进行全年负荷动态分析、能量消耗模拟和技术经济分析，设计人员可以由此判断空调设计的优劣，并提出空调系统的最佳控制和管理办法。
美国和英国等发达国家在20世纪70年代就开发出了暖通空调能耗分析软件，例如美国能源部开发的DOE软件，英国的ESP-r软件，并在美国和欧洲得到了广泛的应用。2001年，作为DOE软件和BLAST软件的升级版本，美国能源部又开发了EnergyPlus软件，该软件集中了美国政府在建筑环境与设备领域的投资所产生的世界上最先进的科研成果，有10来个美国大学和公司参与了该项目的研究，最终由美国加州伯克利大学LawrenceBerkeley国家实验室（LBNL）发行。建筑能量模拟已经在美国和发达国家中普及，预计在未来2-5年内，将在中国推广和普及，相关的建筑节能标准正在加紧制定，从而为能量模拟软件的推广做好了政策上的准备。目前国内的能耗分析软件有清华同方股份有限公司开发的DEST软件（基于AutoCAD）和上海华电源信息技术有限公司与上海现代建筑设计集团共同开发的HDY-SMAD空调负荷计算及分析软件（直接基于Windows，V2.0以上版本可进行能耗分析），后者具有以下的主要功能和特点：
1）采用谐波反应法计算墙体得热，采用热平衡法计算房间负荷，能够计算全年8760h的逐时负荷。
2）同时对建筑物和空调系统设备进行模拟分析，设备运行结果可反馈到空调系统中进行负荷的反馈计算。
3）对空调负荷的强大的统计和分析功能，弥补了国内同类软件的空白。
4）基于Internet的网上空调设备选择功能。
5）中英文两种输出方式。
2.3气流模拟计算流体力学（CFD）软件
空调系统设计的效果与室内气流组织密切相关。好的气流组织方式能够使空调房间的温度、湿度和速度很容易地符合设计要求，反之，差的气流组织方式可能根本就达不到设计要求。因此，在空调系统设计完成之后施工之前，预测空调系统的气流组织状况就很重要。在以往的研究中，只能用模型实验的方法研究几种典型送回风方式的气流组织状况，获得一些简化的计算公式，并将它们套用到类似的设计中去，但是，它们的精度和使用范围都不能令人满意，尤其当遇到一些特殊难题，如高大空间的气流组织、车间有害气体浓度场分布、室内不同障碍物情况下的气流流动规律等等便无法解决。正是在这种情况下，基于计算流体力学（ComputationalFluidDynamics）的空调系统气流模拟软件发展起来了。
气流模拟软件的发展经历了以下几个阶段：
1）从简单的单个送风口气流状态，到多风口相互影响下的室内气流组织；
2）从二维到三维；
3）从稳态到动态；
4）从层流到紊流；
5）从简单的边界条件和初始条件到复杂的边界条件和初始条件；
6）从单纯的数值计算，到图文并茂的计算和前后处理一体化软件。
比较著名的气流模拟软件有SIMPER、PHOENICS等等，另外很多商业计算机公司，如IBM，也开发了与建筑配套的空调系统气流模拟软件。由于气流模拟的计算复杂，以前大多在工作站或大型计算机上开发，随着微型计算机速度的提高，现在已经有了微机上的气流模拟软件。
气流模拟计算方法以计算机为运算工具，其最大优点是成本低，实践表明，计算机运算的成本要比相应的模型实验低许多倍，随着被研究的物理对象越来越大和越来越复杂，这个优点将更显著；其次是速度块，用计算机运算，设计人员可以在很短的时间内设计对比许多不同方案，从中优选出最佳设计，而相应的模型实验则需很长时间；第三是具有较强的模拟真实条件的能力，它的计算空间不受限制，无须缩小几何比例，而模型实验就难以办到。不过数值计算结果的可靠性主要依赖于数学模型和计算方法的正确程度，故不如实验方法那么直观可靠，因而必要时还须将两种方法结合使用。
2.4基于Internet的空调系统远程监控软件
随着Internet技术的飞速发展，人们通过Internet对世界各地的空调系统进行远程监控已经成为现实。杭州华电华源环境工程有限公司和上海华电源信息技术有限公司共同开发的冰蓄冷空调远程监测系统已经实现了对冰蓄冷空调工程现场的全自动监测，具有以下的功能：
1）管理人员通过Internet能够在任何地方通过密码登录后对各地的冰蓄冷现场控制系统实施远程监测；
2）各地的冰蓄冷现场控制系统能够及时地向管理人员发送运行数据；
3）管理人员能够通过浏览器对各地工程的反馈信息，进行统计整理和比较，并进行故障诊断。
我们相信，在不久的将来，基于Internet的常规空调系统远程监控和故障诊断将成为必然的发展趋势。
2.5基于Internet的暖通空调电子设备手册
暖通空调专业是一个设备应用专业，设备的正确选用和布置是工程设计最关键的环节。由于目前设计人员主要是通过设备手册和设备样本来获取设备的信息，这样获取的数据难以及时更新，查阅起来也不太方便，因此，上海华电源信息技术有限公司提出了开发基于Internet暖通空调电子设备手册的设想。
基于Internet暖通空调电子设备手册，除具有常规设备手册的基本功能（具有设备的使用和安装说明，用户可以查阅）外，而且具有以下常规设备手册所不具有的功能和特点：
1）提供各类设备专门的选型程序，根据用户提交的设计参数，可以迅速从设备库中检索到符合条件的一组设备，显示各自的设计人员关心的数据，利于用户对这些设备进一步的比较和分析。对于某些设备，并提供一些必要的计算和分析功能，简化用户的选型。
2）能够直接根据用户选定的设备生成或调用相应的CAD图形（三视图）。
3）上述功能既能在常规的操作系统和CAD环境下实现，又能在Internet上实现。
4）制定了暖通空调所有设备的标准数据库格式，统一了各生产厂家提供给设计人员的样本的格式，利于设计人员进行分析和比较。
5）各生产厂家可以随时在网上对其产品数据和图形进行更新，从而保证设计人员所得到的产品资料永远是最新的。
目前，该暖通空调电子设备手册已经有Internet、Windows和AutoCAD三个版本的软件产品，Internet版本的产品可以在东方空调网上的数据中心运行。
2.6专业Internet网站的涌现
引言
设计方案对暖通空调工程设计的成败优劣关系重大。近年来，随着科学技术的迅速发展以及对节能和环保要求的不断提高，暖通空调领域中新的设计方案大量涌现，针对同一个设计项目，往往可以有几种、十几种甚至几十种不同的设计方案可以选择，设计人员不得不进行大量的方案比较和优选的工作，设计方案技术经济性比较正在成为影响暖通空调设计质量和效率的一项重要工作。暖通空调设计方案的评价因素很多，一些因素很难定量表述，许多因素又不具可比性，每种设计方案往往都有各自的优缺点，面对众多的设计方案，由于考虑问题的角度不同，各方的看法往往各不相同，甚至大相径庭。目前在设计方案比较中存在的一些混乱状况使设计人员无所适从。如何对暖通空调设计方案进行科学的比较和优选，是暖通空调设计人员在实际设计工作中经常遇到的一个重要技术难题。笔者根据从事设计、审图和方案评审工作的一些体会，对暖通空调设计方案比较中应注意的一些问题进行粗浅的分析。
1、可行性和可靠性问题
能够满足使用要求，这是方案可行性应考虑的主要问题。设计方案应符合国家和当地政府有关法规和规范的要求，包括有关环境保护的要求；设计方案应能满足有关方面的要求（如供电、供气、供水、供热等），并应特别顾及这些条件的长期、变化情况。例如采用水源热泵设计方案时应考虑当地地质情况、地下水资源的现状和变化趋势、冬季热负荷和夏季冷负荷不平衡所产生的热（冷）蓄积效应等问题。对于温湿度等参数要求较高或比较特殊的工艺性暖通空调设计项目，应对设计方案进行全年工况分析，以确保其在全年各种室外气象条件下的适应性。对于一些无法采用标准设备的特殊情况，对非标准设备应提出详细的参数要求，并且所提出的参数要求应合理可行。能否有足够的机房面积也是评判设计方案可行性必须考虑的问题，尤其是对于一些改造工程和建筑面积比较紧张的情况。对于一些要求全年保证室内空气参数的重要工程以及空调系统故障停机将产生严重损失的场所，如航天发射场，应考虑系统中设备的工作可靠性和备份问题，进行系统工作可靠性分析。在这种情况下，室外气象参数和安全系数的确定也应特殊考虑。
2、经济性比较问题
经济性比较是目前暖通空调方案比较中考虑最多的一个问题。在经济性比较时首先应注意比较基准必须一致。应采用相同的设计要求、使用情况、设备档次、能源价格、舒适状况、美观情况等基准条件进行比较，这样才能保证方案比较结果的科学性和合理性。如果对采用名牌设备和采用低档设备的方案进行经济性比较，显然是不合理的；如果不考虑舒适性的区别，对有新风供应和没有新风供应的方案进行经济性比较，显然不可能做出正确的选择；如果不考虑美观性和舒适性进行经济性比较，对集中式空调方案显然是不公平的。
一次投资是投资方最为关注的一个参数，在计算投资时应全面准确、不能漏项。暖通空调设计方案的一次投资不仅包括各种设备、管道、材料的投资，而且应包括各种相关收费（如热力入网费、用电设备增容费、天然气的气源费等），相应的安装、调试费用，相关的工程管理等各种收费，相关水处理和配电与控制投资，机房土建投资与相应室外管线的费用，而这些在实际设计工作中容易被遗漏。由于同一种设备的生产厂家较多，价格各异，因此在不同方案经济性计算比较时各种设备的价格应采用平均价格。以上都是直接费用，在一些情况下间接效益也应综合考虑。如宾馆、饭店、写字楼的空调机房节省的面积，作为商业用房可产生的效益。如果采用贷款进行建设，全面的经济性比较还应考虑贷款利率和还贷期限等动态因素。
运行能耗和运行费用是暖通空调设计方案技术经济性比较必须考虑的重要参数。运行能耗除了应计算暖通空调主机（锅炉和制冷机等）的能耗外，还应计算其他辅助设备（如风机和水泵等）的能耗。不能简单按照设备铭牌功率和运行时间的乘积来计算能耗而应考虑在全年季节变化的情况下，建筑物实际负荷的变化，同时应考虑设备非标准状态下的效率。办公楼、教学楼、写字楼和游泳馆等建筑物的暖通空调设备通常间歇运行，其运行时间应为扣除停机时间后的实际运行时间。在计算过程中应注意不同地区、不同时期、不同时段各种能源的价格可能不同。由于影响因素和不确定因素较多，如何准确地计算建筑物暖通空调设备全年的实际能耗和运行费用，目前仍然是一个没有完全解决的技术难题。运行费用除了能耗费用如电费、燃油费、燃煤费、燃气费外，还应包括消耗的水费、人工费等。
在经济性比较时，切忌图省事可直接采用有关厂家给出的比较数据和结果。笔者曾发现，对电供暖的运行费用，3个不同设备（电锅炉、水源热泵和户式燃气供暖炉）厂家提供的计算结果大相径庭。通过对其计算过程的详细核对，发现不同设备生产厂家由于考虑问题的角度不同，计算中存在一些有利于自己产品、不利于他人产品的失误或假设。对此设计人员应给予足够重视，对厂家提供的数据应认真分析和核对。
在设计方案经济性比较时应综合考虑投资、运行费用以及设备的使用寿命，以相同的使用周期为基准，进行综合经济性的计算比较，而不能简单地根据设备报价进行比较。对于同时有供暖和空调要求的项目，应考虑冬季和夏季设备综合利用问题，进行冬夏季综合经济性比较。对于可以兼供生活热水的工程，应综合考虑生活热水供应的投资和能耗。
3、调节性和可操作性问题
暖通空调系统的容量通常是按接近全年最不利的气象条件确定的，因此系统应有较好的调节性能，以适应全年负荷的变化。调节性能好的系统方案，如采用VAV空调系统和VRV变频空调系统的方案，其一次投资通常较高，但运行能耗较小，在经济性计算和比较时应综合考虑这些因素。对于部分时间使用的办公建筑、写字楼和教学楼，设计方案应能适应其夜间不工作时的调节要求。
设计方案的管理操作方便性是用户十分关心的问题。空调系统自动化水平的提高，可以减少管理人员的数量和劳动强度，从而使人工费减少，但使一次投资增加，对操作人员素质的要求提高。空调系统是否采用自动控制，应根据实际情况和要求，经技术经济性比较来确定。对于大型空调系统和需要经常调节控制的设备较多的工程，宜采用自动控制，以减少操作管理的工作量。但自动控制系统应尽可能简化，以提高系统的经济性和可靠性。对于只有季节转换时才操作的阀门不宜采用自动控制。对于一些各部分不同时使用的建筑物或各部分出租给不同使用单位的商业建筑，系统设置应考虑分别管理控制和运行费用分别统计交纳的要求。
4、安全性问题
设计方案的安全性是以往考虑较少的问题，随着美国“9·11”等恐怖袭击事件的发生以及SARS的出现和迅速蔓延，暖通空调系统的安全性问题已经成为公众关注的焦点，在SARS严重流行时期，人们甚至对空调系统产生恐惧而不敢使用，这将对暖通空调行业的发展产生深远的影响。经过对这些事件的认真分析、研究和反思，将会在工程设计、设备研制、运行管理、规范和技术措施等诸多方面进行改进，使暖通空调系统的安全性得以提高。在大中型建筑方案设计阶段，对其暖通空调系统进行安全性评估将是十分必要的。
暖通空调系统的安全性主要包括易燃易爆环境安全、防火安全、人员环境安全、重要设备物品环境安全、系统设备运行安全5个方面的问题。在设计弹药厂房和库房、煤矿等易燃易爆工程的通风空调系统时，安全性成为必须考虑的重要因素，应采取相应的防爆技术方案和措施。在设计燃油燃气锅炉房时应考虑可燃性气体、液体泄漏带来的安全性问题，应设置可燃性气体泄漏报警系统和事故通风系统，并相互联锁。防火安全问题应按照有关防火设计规范来考虑，在此不作详述。设备安全运行的问题主要包括制冷系统的安全保护、北方暖通空调系统冬季防冻、空调系统电加热与风机联锁保护等问题。在方案设计时应注意考虑暖通空调系统故障可能对室内重要设备和物品产生的不利影响，例如，重要机房、重要资料库和文物库房不应采用在吊顶设置风机盘管的空调方案，因为一旦空调水系统漏水将造成严重损失。
人员环境安全主要包括暖通空调系统对人体的危害、防止恐怖袭击和防止传染性疾病扩散这3个方面的问题。采用氨制冷方案时，应考虑氨泄漏对人体的危害。锅炉房的布局应考虑人员安全性问题。在防止恐怖袭击方面和防止传染性疾病扩散方面，应注意空调新风口是最薄弱环节，因此必须采取可靠的防范措施，新风口应设置在人员难以接近、不易受到污染的地方。由于全空气空调系统回风口很多，因此它是最容易遭受生化袭击的空调系统形式，如果不采取特殊的措施，它也是最容易造成流行性疾病扩散的空调系统形式。从这方面来说，分体空调、一拖多空调系统、风机盘管空调系统的安全性较好。在确定系统新风量时，除了要考虑以往的一些因素外，还要考虑在流行性疾病暴发期间，稀释室内有害病毒浓度的要求。在这方面，应注意不要走向另一个极端，对空调系统安全性的过度恐慌是没有必要的。例如，为了防止传染性疾病扩散而采用全新风直流系统，显然是不合理的，这将使投资、能耗和运行费用大大增加，关键是要合理确定系统方案和新风量，加强有组织排风，并采用隔绝式的热回收装置、加强对空气的过滤与消毒处理。系统新风量应能调节，平时按正常风量运行，流行性疾病暴发期间或室内受到生化污染的情况下按较大风量运行。吊顶暗装风机盘管的回风应采用风管连接，不应采用将吊顶作为静压箱的吊顶回风方式。另外在表冷器、蒸发器和冷却塔等结露积水、病菌容易繁殖的地方应采取可靠的排水和消毒措施。
5、环境影响问题
随着工业生产的迅速发展和人们生活水平的日益提高，环境保护问题越来越受到人们的重视，而燃煤锅炉的排烟又是北方城市大气的主要污染源，因此北京等大城市对燃煤锅炉进行了严格的限制，而且限制的区域不断扩大。在这些区域内，环境影响成为了关系到设计方案可行性的一个重要因素。在设计方案选择时应特别注意环境保护要求不断提高的趋势，避免建筑物建成不久就进行改造。在空调设备选型时，要特别注意各种氟利昂制冷剂替代的进程要求，不能选用以已经或即将禁用的制冷剂为冷媒的空调产品。在这方面暖通空调设计人员既要有环境保护的责任感，同时也要考虑建设方和用户的经济承受能力，不要盲目冒进，以免给建设方和用户增加不必要的经济负担。在对设计方案进行经济性比较分析时，还应综合考虑暖通空调设备的废气、废水、废渣和噪声等污染治理的费用。如何对设计方案污染物排放的危害、对臭氧层的破坏和产生的温室效应的危害、系统和设备全过程（包括设备制造、使用和淘汰处理的全过程）的能源和资源消耗等进行全面、科学、定量的经济性评估比较，是一个需要深入研究的问题。
6、设计方案比较中的一些误区
