浅析当前暖通空调方案设计的现状及发展趋势

　　摘要：暖通空调是关系到国计民生和国家可持续发展战略的重要行业，它关系到千家万户的健康和安全，也关系到企事业的工作效率和产品质量。本文首先对我国当前暖通空调设计行业的现状进行了介绍，指出了方案设计是设计工作最重要的环节，也是目前易被忽视的设计环节，同时也是目前问题较多的设计环节，这些问题反映出设计师们的设计理念和节能意识有待加强以及多数暖通设计师对建筑物的空调工程的后期运行未进行周密考虑的心理现状。
　　在对方案设计现状有了清晰的了解之后，针对存在的问题，对暖通空调方案设计的意义进行了探讨，并对未来发展趋势进行展望，指出方案设计应当向综合性能化设计的方向转变；提高设计思想水平；加强对定性指标量化评价方法的研究；使设计方案评价方法做到科学、透明、客观、公正；将设计方案产生的综合效益与设计费挂钩，解决暖通空调设计费偏低的问题；管理部门应制定相应法规保障工程设计的合理设计周期，实现暖通空调方案设计软件化、规范化。
　　关键词：暖通空调；方案设计；现状分析；发展趋势
　　
　　0 引言
　　暖通空调是关系到国计民生和国家可持续发展战略的重要行业，它关系到千家万户的健康和安全，也关系到企事业的工作效率和产品质量。同时暖通空调的耗能占全国总能耗的15%左右，随着我国经济的发展和人民生活水平的提高，这一比例还在逐年提高。因此暖通空调的方案设计，还是一个直接关系到国家能源安全、资源消耗和环境污染的重要问题。但是方案设计是目前暖通空调设计工作中问题较多的一个环节，一个优秀的暖通空调方案设计，应对设计方案涉及的各种因素进行全面的考虑，使其综合效益最高，而这些问题并没有引起有关方面的足够重视，这就直接影响到暖通空调方案设计的质量和水平。
　　1 我国当前暖通空调设计行业的现状
　　1.1 方案设计是设计工作最重要的环节
　　暖通空调设计方案不仅关系到建筑的室内环境参数能否满足使用要求，而且直接关系到建筑的工程投资、运行能耗和费用、系统可靠性、安全性、调节性能、操作方便性、维护费用、环境影响、人员舒适性、机房面积、建筑层高、建筑美观性等诸多指标参数。设计方案的问题往往是方向性的问题，造成的损失通常较大，而且修改困难、影响时间长，例如前些年流行一时的分户电热供暖方案，使供暖的一次能耗和污染排放总量大幅度增加，如果此类“新”的技术方案得到推广应用，将造成重大损失。因此方案设计是暖通空调设计工作最重要的一个环节。暖通空调设计方案的“关系户”很多，确定设计方案时必须从住户、业主、公众、施工、政府相关部门、建筑相关专业等众多方面来考虑问题，协调各方面的矛盾关系，因此它也是最复杂、难度最大的一项设计工作。
　　1.2 方案设计是目前易被忽视的设计环节
　　由于建筑设计方案直接关系到建筑设计单位在工程设计投标中能否中标，关系到其效益和生存，因此它受到了设计院领导等各方的重视，建筑专业设计人员投入的精力也很大。相比之下，对于暖通空调设计方案，有关方面往往重视不够。在大多数情况下，建筑方案招标设计阶段，暖通空调专业基本上是“靠边站”，建筑设计方案评标审查时通常只看重建筑造型方案。暖通空调设计人员对方案设计也往往重视不够，设计人员在方案设计上花的时间和精力相对较少，而将大部分精力放在图纸绘制上。经过长期“训练”，一部分暖通空调设计人员已经成了“画图匠”。造成这一问题的主要原因是目前设计周期普遍偏短、建筑设计收费和分配体制不合理。在暖通空调方案设计时，多方案的优化设计和技术创新需要投入的时间和精力通常成倍增加、风险增大、设计周期大幅度增加，而限于偏短的设计周期，不可能在方案设计上投入较多的时间和精力；另一方面，目前的设计费按总投资（或建筑面积）的固定比例来收取，与设计质量和水平无关，而且与国外相比明显偏低，通常不超过工程造价的3%,一些国外建筑设计费率为7%~10%；目前各专业分配比例对暖通空调专业也很不利，暖通空调的分配比例平均为总分配值的10%，这与目前实际的工作量比例不相称，从而大大挫伤了暖通空调设计人员进行设计方案优化和技术创新的积极性。
　　1.3 暖通空调方案设计是目前问题较多的设计环节
　　目前在实际设计工作中确定暖通空调设计方案的方法很多，常用的方法有：凭经验，采用惯用的方案；追求新奇的方案；采用甲方指定的方案；采用最经济的方案；采用最节能的方案；专家评审法。
　　其中凭经验确定设计方案的方法用得最多，大约占60%以上[1]。尽管设计经验对暖通空调设计具有重要的作用，但完全依靠经验来确定设计方案的方法也难以适应新技术发展的要求。专家评审法是目前在重要工程项目中常用的、被认为比较科学的方法，但要求专家在很短的时间里对一些复杂问题作出决断，往往也是勉为其难，加之其他一些技术性和非技术性的问题，这种方法有时也难以达到预期的效果。另外最经济的方案、最节能的方案、最“绿”的方案也未必是最佳可行的方案，因此这些确定设计方案的方法均存在一些不足。由于设计人员在方案设计上投入精力和时间太少，加上设计方案评价方法的一些技术难题没有解决，方案设计成为目前暖通空调设计工作中比较薄弱、问题较多的一个环节，出现了一些简单化、主观性、片面性、赶时髦、商业炒作、盲目崇洋的问题。由于暖通空调设计方案不当造成的综合损失是巨大的，影响是长期的。但由于评价手段的落后，人们往往对此难以察觉，更谈不上如何优化和改进。
　　1.4 设计师们的设计理念和节能意识有待加强
　　在实际设计中，可以说大部分地区的空调设计是采用简化的单一计算模式进行空调负荷计算，而且只计算单位面积的冷负荷，是根据设计师个人和所在单位同事的经验进行设计的；甚至相当大的一部分空调设计是施工单位自己设计，自己施工；有些还套用家用分体空调器的使用范围来估算中央空调的设计负荷。
　　通常大部分的设计人员对计算负荷是末端负荷还是主机负荷；对计算结果是否综合考虑同时使用系数；系统冷量是否因系统规模而增减；计算中是否考虑围护结构的形式和室内得热和需冷；设备配置是否考虑运行的经济和使用的便利；是否选用高能效比的设备等问题，均是一概不计或者考虑不全。如一家甲级设计院承担的某花园的程控交换机的调试实验室的空调设计，只粗略估计装机为240kcal/hm2，但光室内程控交换机的发热量就达到了400W/m（2344kcal/hm2）[2]，也就是说设计的空调所送的冷量还不能满足室内设备发热量的2/3，其间还不包括人员、围护结构、灯光、太阳辐射等的其他因素。
　　1.5 多数暖通设计师的心理现状
　　空调设计师作为建筑工程设计的一份子，他所要做的是在单位时间内选择空调系统的方案，尽快地确定其空调系统如何落实于具体的建筑物，并且满足建筑物的基本功能要求。其中有很大的随机性和变数，包括对工程的了解程度，建筑物具体的功能划分和功能要求，以及如何完成实现这些功能。最为重要的是，如何选择合理的空调形式，如何控制合理的空调系统投资，以及如何实现所选定的空调系统。通常作为一个尽职尽能的设计师，他需要丰富的专业知识和经验，同时更需要各个专业工种之间的协调配合，了解业主和需方的具体要求，以及本地方的特别情况，才能有机会、有可能做出切实可行的空调系统方案和设计。随着市场经济的冲击，设计人员对金钱的过分需求，以及发展商为了工程的更快进行，对建筑物的空调工程的后期运行不计后果，盲目粗糙设计和施工，导致现在的大量空调工程装机过大，甚至成倍放大。
　　以南方某城市老电视中心空调工程为例[3]，空调主机装机负荷为1100RT（2台300RT和2台250RT），从1986年到现在16年的实际运行中，最大开机负荷仅到650RT，也就是主机装机容量大了450RT，若按当年主机设备的单价6800港币/RT来看，光主机就浪费了300多万港币，其间不包含变压器容量、末端设备、管道和各类机房所折算的费用。
　　2 暖通空调方案设计的意义和展望
　　由于日益增大的人口、资源和环境压力，使我们只能走自己的可持续发展之路，而不能照搬欧美的一些经验。可持续发展、绿色建筑、生态建筑等已经成为建筑行业十分流行的词汇。建筑设计正在从单纯重视建筑美观性、视觉冲击力向综合考虑经济性、安全性、美观性、人居环境质量、能源和资源消耗、环境影响转变，这有利于提高暖通空调专业的地位，但同时对暖通空调设计也提出了越来越高的要求。这将促使暖通空调设计经历一系列的转变：从重视施工图绘制向重视方案设计转变；从单纯考虑满足设计参数要求向综合考虑设计要求、经济性、节能性、安全性、健康舒适性、环境影响等多参数设计转变；节能等性能参数控制从事后检查处罚向前期设计方案综合性能评估控制转变；从只重视一次投资和运行能耗向全寿命周期评价转变；从冬夏季两点典型工况设计方法向全年全工况模拟设计方法转变；从单专业设计向多专业融合设计转变；节能设计从只重视技术节能向技术节能、行为节能和管理节能综合节能方向转变；相应地，对设计质量和水平的考核重点从图纸出错率向设计综合性能指标评价转变；设计人员评价指标也从出图量向设计水平和质量转变。概括来说就是向综合性能化设计的方向转变。这些转变将经历一个漫长而艰苦的过程，它需要设计、科研、院校、行政管理、设备厂家等有关方面共同努力，加强合作，踏踏实实做工作，而不是浮在面上进行概念炒作。设计水平的提高首先必须是设计思想水平的提高，应从大学专业教育开始灌输新的设计思想。应从管理和技术两方面入手来解决暖通空调设计方案的问题。在技术方面，目前暖通空调设计方案评价方法的主要问题是评价体系不完整、定性指标的评价和权重的确定缺乏客观性。没有一个放之四海而皆优的技术方案，应采用寿命周期评价的观点，针对具体的设计条件和要求，对暖通空调设计方案的可行性、经济性、节能性、可靠性、可控性、可维护性、安全性、舒适性、美观性、环境影响等十大评价指标进行综合评价，以确定最合适的设计方案。应加强对定性指标量化评价方法的研究，使设计方案评价方法做到科学、透明、客观、公正，这是评价方法能够进入工程应用的基本要求。多方案综合评价决策的方案设计方法将使方案设计工作量大幅度增加，这将成为影响其推广应用的一个重要问题，为此应加强相关方案设计软件的开发研究，实现暖通空调方案设计软件化、规范化。在设计管理方面，国家应制定有关法规、设立专门机构加强对建筑方案设计阶段的节能性、经济性、环境影响、安全性等建筑性能指标的评估控制；在建筑设计评标时，设计方案的节能性、经济性、环境影响、安全性应作为评标的重要指标；应改变目前按投资的固定比例来收取设计费的设计管理政策，将设计方案产生的综合效益与设计费挂钩，解决暖通空调设计费偏低的问题，调动暖通空调设计人员进行方案优选和创新的积极性。提高国内建筑设计收费水平，使国内外设计单位能在公平的条件下进行竞争；管理部门应制定相应法规保障工程设计的合理设计周期，使暖通空调设计人员在方案设计阶段投入更多的时间和精力，这将达到事半功倍的效果。
　　3 结语
　　随着我国城市建设的加快，由于天气和人们消费上的原因，相当多的建筑物均设计和安装了大量的中央空调系统，而且此部分空调系统是整个民用的能耗大户，作为现有的空调系统存在着相当大的设备虚置浪费和巨额的运行费用，如何整改以及今后新的设计项目如何控制，必须在当地政府的相关部门的监督、管理，以及在社会各方面的技术支持下，寻求恰当的符合最大经济效益和功能要求的空调工程的设计，施工与运行管理之路。
　　
　　参考文献：
　　[1]李娥飞.暖通空调设计与通病分析(第二版).中国建筑工业出版社，2004
　　[2]李向东.现代住宅暖通空调设计.中国建筑工业出版社，2003
　　[3]伍小亭.空调设计中的一些基本问题值得重视.全国暖通空调制冷2000年学术年会资料集，2000

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