摘要:本文從室內(nèi)采暖、室外供熱、通風(fēng)防排煙和空調(diào)設(shè)計(jì)四個(gè)方面結(jié)合北方寒冷地區(qū)住宅小區(qū)的要求進(jìn)行了探析,有較強(qiáng)的實(shí)踐借鑒價(jià)值。
關(guān)鍵詞:北方寒冷地區(qū);住宅小區(qū);暖通;空調(diào)
中圖分類號:TU832
文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A
文章編號:1008-0422(2013)04-0105-03
1.引言
近年來,隨著人們生活水平的逐步提高和社會城市化進(jìn)程的迅猛發(fā)展,新建住宅小區(qū)規(guī)模越來越大,設(shè)計(jì)和運(yùn)行中相應(yīng)出現(xiàn)了一些問題。根據(jù)嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)住宅小區(qū)暖通空調(diào)施工圖審查和設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的一些問題拋磚引玉,與同行交流與商榷。
2.室內(nèi)采暖末端設(shè)備
室內(nèi)采暖末端設(shè)備目前主要為散熱器采暖和低溫地板輻射采暖系統(tǒng),以下僅以這兩部分做說明。
2.1散熱器采暖系統(tǒng)應(yīng)注意問題
2.1.1對散熱器防腐措施沒引起重視。主要表現(xiàn)為:散熱器的材質(zhì)應(yīng)與熱源相對應(yīng)。當(dāng)采用鋁制散熱器時(shí),不能用鍋爐直供,鋁制散熱器的腐蝕主要是堿腐蝕,而鍋爐爐水的PH值在10-12之間;當(dāng)采用鋼制散熱器時(shí)應(yīng)選用閉式系統(tǒng),鋼制散熱器的腐蝕主要是氧腐蝕,而開式系統(tǒng)與大氣相通,其蒸發(fā)、補(bǔ)水含氧量過高,供暖水含氧量遠(yuǎn)大于國家標(biāo)準(zhǔn)0.11要求。
為了美觀和方便使用,有設(shè)計(jì)人員在衛(wèi)生間設(shè)置衛(wèi)浴型鋼制散熱器,而在其余功能房間設(shè)置鋁制散熱器,這將增大散熱器的腐蝕程度。同一采暖系統(tǒng)中,鋼制散熱器與鋁制散熱器不能合用。由于鋼、鋁兩種金屬電位的不同而產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕,此時(shí)鋁制散熱器電化學(xué)腐蝕將加速。
2.1.2散熱器的布置應(yīng)考慮到日后業(yè)主的方便有效使用。分戶計(jì)量后的采暖系統(tǒng)形式與傳統(tǒng)的系統(tǒng)形式有了變化,散熱器位置的設(shè)置對家具的布置影響很大。有些設(shè)計(jì)把散熱器隨意布置在某墻上,可能影響家具的擺放或者與電氣插座位置重疊;有些設(shè)計(jì)按照傳統(tǒng)做法把散熱器統(tǒng)一布置在外墻或外窗下,其實(shí)這種做法有一定片面性。文獻(xiàn)…研究表明:無論何種散熱器,只要在下部安裝時(shí),內(nèi)墻布置的效果均比外墻布置為優(yōu)越。散熱器布置在外窗下將使散熱器背面的墻體溫度明顯升高,熱量會通過外墻浪費(fèi)掉,并不節(jié)能。美國學(xué)者派拉特指出:散熱器布置在窗底或窗前下部不是經(jīng)濟(jì)的主張,也不是好作法。特別是布置在飄窗下,由于窗臺高度的限制,選用中心距較小的散熱器片數(shù)可能較多,將影響房間的美觀和家具的布置及房間的有效使用面積。設(shè)計(jì)人員應(yīng)根據(jù)不同建筑的具體形式,考慮到業(yè)主實(shí)際裝修和使用的不同要求,在不同功能房間的最佳位置布置最佳形式的散熱器,比如在客廳或者臥室較長的窗間墻處設(shè)置中心距1500mm的散熱器,用表面黑度較高且光潔平整的薄板制成隔熱板,固定于散熱器與背部冷墻面之間。既不影響房間的美觀和家具的布置,業(yè)主對房間的有效面積有了最大限度的利用,也降低了散熱器的無效熱損失。
2.1.3對于戶內(nèi)系統(tǒng)的形式,考慮到單管跨越式系統(tǒng)供回水溫度對散熱器片數(shù)及雙管系統(tǒng)重力作用壓頭的影響,根據(jù)筆者在設(shè)計(jì)中的體會,建議對于100m2以下(對應(yīng)實(shí)際工程中不大于6組散熱器)的戶型采用單管跨越式系統(tǒng),對于100m2以上(對應(yīng)實(shí)際工程中大于6組散熱器)的戶型采用雙管系統(tǒng)。單管跨越式系統(tǒng)分流系數(shù)在計(jì)算散熱器數(shù)量時(shí)應(yīng)予以考慮,在滿足管路水力平衡的基礎(chǔ)上盡量加大分流系數(shù),選用低阻力溫控閥,文獻(xiàn)等對此進(jìn)行了詳細(xì)的分析;雙管系統(tǒng)應(yīng)處理好重力作用壓力的影響,增大散熱器環(huán)路的阻力,如連接散熱器支管管徑小于埋地干管管徑,在散熱器供水支管加設(shè)高阻力溫控閥。文獻(xiàn)對某典型工程戶內(nèi)雙管系統(tǒng)的水力失調(diào)進(jìn)行了分析、修改,取得了較好的效果。
2.2低溫地板輻射采暖系統(tǒng)應(yīng)注意問題
2.2.1低溫地板輻射采暖系統(tǒng)管材常用為PE.X、PE-RT、PB、PP.R管,由于PP.R管在同樣適用條件下壁厚較厚,耐低溫沖擊性能和柔性較差,施工難度大,建議盡量少用。管材規(guī)格的選擇應(yīng)根據(jù)工作溫度、工作壓力、荷載、設(shè)計(jì)壽命等工程環(huán)境的要求,經(jīng)計(jì)算確定。某些設(shè)計(jì)人員對管材拘于保守,外徑及壁厚選型過大,致使施工難度加大,工程造價(jià)升高。設(shè)計(jì)文件應(yīng)符合文獻(xiàn)附錄B.1.3要求,文獻(xiàn)給出了地暖管材具體選型辦法。
2.2.2文獻(xiàn)給出了加熱管間距100-300mm。某些設(shè)計(jì)人員在加熱管敷設(shè)時(shí)不進(jìn)行詳細(xì)計(jì)算,直接按以往工程經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行敷設(shè)。特別是衛(wèi)生間加熱管敷設(shè)時(shí),根據(jù)文獻(xiàn)第6.2.6條,按照洗浴狀態(tài)下不計(jì)算直接按100mm間距敷設(shè)。由于衛(wèi)生間可敷設(shè)加熱管面積較小,施工人員反映施工難度相當(dāng)大。文獻(xiàn)提出加熱管的敷設(shè)間距一般不應(yīng)小于150mm,不宜大于300mm,相對于文獻(xiàn)加熱管間距做了調(diào)整,筆者以為是合適的。
2.2.3衛(wèi)生間設(shè)計(jì)計(jì)算溫度過高。考慮到洗浴環(huán)境溫度,有設(shè)計(jì)人員根據(jù)文獻(xiàn)第6.2.6條把衛(wèi)生間溫度設(shè)計(jì)為25℃,此溫度取值值得商榷。由于衛(wèi)生間洗浴頻率相對較低,室內(nèi)長期保持25℃不但不節(jié)能,反而使衛(wèi)生間異味濃度增大,非洗浴時(shí)間段如廁空氣品質(zhì)較差。文獻(xiàn)已經(jīng)對這一點(diǎn)有了新的要求:普通住宅的衛(wèi)生間宜設(shè)置成分段升溫模式,平時(shí)保持18℃,洗浴時(shí),可借助輔助加熱設(shè)備(如浴霸)升溫至25℃。如此一來,衛(wèi)生間室內(nèi)計(jì)算溫度按照18℃設(shè)計(jì),根據(jù)筆者對各種戶型衛(wèi)生間加熱管間距的計(jì)算,基本都不小于150mm。
2.2.4對于面積較大戶型,若設(shè)置一套分集水裝置,在公共空間(如戶內(nèi)走道、廚房門處)加熱管間距將過密,此處地表面平均溫度會太高,使人的不舒適感增強(qiáng);且各環(huán)路長度相差較大,不平衡程度增加??紤]到這種戶型平時(shí)空閑房間較多,可分為生活區(qū)和休息區(qū),建議設(shè)置兩套分集水裝置,分別設(shè)置在生活區(qū)和休息區(qū),位置為衛(wèi)生間和廚房的合適位置。有設(shè)計(jì)人員把分集水器設(shè)置在儲藏室等隱蔽房間,雖然消除了分集水器對房問觀感的影響,但是此處空間沒有做防水措施,存在露水隱患。
3.室外供熱
3.1熱源供暖規(guī)模
近年大型住宅小區(qū)規(guī)模越來越大,上百萬建筑面積的小區(qū)層出不窮,小區(qū)單個(gè)供熱系統(tǒng)的供熱規(guī)模不超過多少平方是近幾年一直困惑暖通專業(yè)設(shè)計(jì)人員的問題。筆者在設(shè)計(jì)中根據(jù)技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析比較,結(jié)合文獻(xiàn)第5.2.6公式,經(jīng)計(jì)算,在實(shí)際工程應(yīng)用中,認(rèn)為對低溫地板輻射采暖系統(tǒng),單個(gè)供熱系統(tǒng)的供熱規(guī)模不大于12萬m2(建筑面積);對散熱器采暖系統(tǒng),單個(gè)供熱系統(tǒng)的供熱規(guī)模不大于25萬m2(建筑面積)。在西安海榮豪佳花園、西安海榮臺北灣和寧夏石嘴山恒大綠洲等項(xiàng)目中按此規(guī)模進(jìn)行換熱站系統(tǒng)設(shè)計(jì),達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。特別是在西安海榮豪佳花園項(xiàng)目設(shè)計(jì)中,建設(shè)單位為了便于管理和室外景觀需要,要求換熱站數(shù)量只能設(shè)一個(gè),根據(jù)與建設(shè)單位溝通,在小區(qū)的負(fù)荷中心設(shè)計(jì)了一個(gè)熱交換站,分設(shè)8臺熱交換機(jī)組,4臺為北區(qū)系統(tǒng)供暖(高低區(qū)分別設(shè)兩臺機(jī)組),另外4臺為南區(qū)系統(tǒng)供暖(高低區(qū)分別設(shè)兩臺機(jī)組),即把兩個(gè)換熱站合二為一,但系統(tǒng)分開控制,互不影響。文獻(xiàn)提出了換熱站的供暖規(guī)模不宜大于20m2(供熱面積),單個(gè)供熱系統(tǒng)的供熱規(guī)模不宜大于10m2(供熱面積),使設(shè)計(jì)人員在工程設(shè)計(jì)時(shí)有了設(shè)計(jì)依據(jù)。但是該數(shù)據(jù)對于大型住宅小區(qū)換熱站供暖規(guī)模顯得略小,筆者建議設(shè)計(jì)人員可以根據(jù)實(shí)際情況適當(dāng)放大2-2室內(nèi)外供熱管道布置方式一般認(rèn)為,供熱管網(wǎng)同程式布置各環(huán)路長短接近,較易達(dá)到水力平衡。通過對同程式系統(tǒng)和異程式系統(tǒng)水力特性的理論分析及大量工程實(shí)踐,表明同程式系統(tǒng)水力穩(wěn)定性不如異程式系統(tǒng)(特別是中間支環(huán)路),調(diào)節(jié)不易,經(jīng)濟(jì)性差。實(shí)際設(shè)計(jì)中室外供熱系統(tǒng)管網(wǎng)一般設(shè)計(jì)為異程式,而室內(nèi)供熱系統(tǒng)管道有設(shè)計(jì)人員往往設(shè)計(jì)為同程式。筆者建議采用異程式,對于異程式各環(huán)路遠(yuǎn)近不一致造成的不平衡問題,可在設(shè)計(jì)時(shí)適當(dāng)加大靠近末端干管管徑未解決。文獻(xiàn)已對北京市居住建筑室內(nèi)外供熱管網(wǎng)設(shè)計(jì)提出了采用異程式系統(tǒng)的要求。
3.2平衡閥的合理設(shè)置
由于室外供熱管網(wǎng)的復(fù)雜性,集中供熱系統(tǒng)中,建筑物熱力入口設(shè)置靜態(tài)平衡閥是解決水力失調(diào)的有效措施。靜態(tài)平衡閥作用在于消除環(huán)路剩余壓頭、限定環(huán)路設(shè)計(jì)工況的水流量。在設(shè)計(jì)水系統(tǒng)時(shí),先進(jìn)行管網(wǎng)各支路的水力平衡計(jì)算,然后根據(jù)計(jì)算數(shù)據(jù)合理地選擇平衡閥的規(guī)格。是否設(shè)置動態(tài)平衡閥(自力式流量控制閥、自力式壓差控制閥)應(yīng)根據(jù)室外管網(wǎng)的水力平衡要求和建筑物內(nèi)供暖系統(tǒng)制式和所采取的調(diào)節(jié)方式?jīng)Q定。在施工圖審查中,發(fā)現(xiàn)有很多設(shè)計(jì)文件在設(shè)計(jì)說明中直接引用圖集中“自力式流量控制閥(帶熱量表)供暖入口裝置”或“自力式壓差控制閥(帶熱量表)供暖入口裝置”作為人口裝置,而不進(jìn)行是否要設(shè)置動態(tài)平衡閥的計(jì)算,這種做法不但沒有平衡調(diào)節(jié)效果,反而增大系統(tǒng)阻力,使運(yùn)行效率降低。熱網(wǎng)系統(tǒng)的動態(tài)多變性決定了閥門調(diào)節(jié)的有限性。實(shí)踐證明,在設(shè)計(jì)階段合理劃分并均勻布置環(huán)路,相對減少管網(wǎng)干管的壓降,或相對增大用戶系統(tǒng)壓降,是提高供暖管網(wǎng)水力穩(wěn)定性的主要方法。設(shè)計(jì)中有個(gè)誤區(qū),有些設(shè)計(jì)人員認(rèn)為系統(tǒng)比摩阻越小越好,對整個(gè)供暖系統(tǒng)(包含末端設(shè)備)盡可能采用比較小的比摩阻(例如有人按不大于60Pa/m計(jì)),這種想法帶有片面性。對于管路比摩阻的確定,主干線各管段比摩阻應(yīng)根據(jù)經(jīng)濟(jì)比摩阻范圍未確定,而分支管路的比摩阻則是根據(jù)各分支管段起點(diǎn)和終點(diǎn)間的壓力降來確定。末端設(shè)備阻力越大的系統(tǒng),越不易失調(diào)。風(fēng)機(jī)盤管系統(tǒng)和低溫地板輻射采暖系統(tǒng)的阻力損失相對于散熱器采暖系統(tǒng)大,故不易產(chǎn)生失調(diào)。
3.3系統(tǒng)水壓試驗(yàn)壓力的確定
由于工程單體設(shè)計(jì)時(shí)冷熱源水泵未定、水泵隨管網(wǎng)的阻力特性變化而改變等因素影響,根據(jù)文獻(xiàn)第8.6.1條,設(shè)計(jì)人員不好確定單體系統(tǒng)水壓試驗(yàn)壓力,在設(shè)計(jì)文件中不予說明。如此一來,施工單位在設(shè)備安裝完畢后對系統(tǒng)水壓試驗(yàn)缺少依據(jù)。筆者推薦采用文獻(xiàn)的做法:對非高溫?zé)崴?、非塑料管或非?fù)合管,水壓試驗(yàn)壓力應(yīng)為系統(tǒng)靜壓加0.3MPa,將計(jì)算結(jié)果寫在設(shè)計(jì)說明中,供施工單位確定試驗(yàn)壓力。
4.通風(fēng)防排煙
4.1地下汽車庫風(fēng)機(jī)的選型
目前,汽車庫通風(fēng)排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)較常見做法是采用雙速風(fēng)機(jī)(平時(shí)低速排風(fēng)、火災(zāi)時(shí)高速排煙)+共用風(fēng)管或者雙風(fēng)機(jī)+共用風(fēng)管的做法。采用前者,平時(shí)通風(fēng)和火災(zāi)排煙時(shí)共用風(fēng)機(jī)的選型不好選擇。設(shè)計(jì)人員依據(jù)文獻(xiàn)第6.3.4條文獻(xiàn)第8.4.4條把通風(fēng)和排煙換氣次數(shù)均按6次/h考慮,但是由于兩者計(jì)算高度方法不同(前者按3m計(jì)算,后者按實(shí)際層高減去板厚計(jì)算),結(jié)果是排風(fēng)量大于排煙量;根據(jù)文獻(xiàn)第4.3.2條,可根據(jù)汽車出入頻率來確定通風(fēng)換氣次數(shù)。這樣通風(fēng)量小于排煙量,風(fēng)機(jī)看似好選型。但此時(shí)為了既滿足火災(zāi)時(shí)排煙的風(fēng)量、風(fēng)壓要求,又滿足平時(shí)排風(fēng)的風(fēng)量、風(fēng)壓要求,單臺在高速排煙、低速通風(fēng)情況下性能參數(shù)能滿足使用要求的風(fēng)機(jī)很難選擇。故筆者建議采用后者,即選2臺風(fēng)機(jī),1臺用于火災(zāi)排煙,保證消防要求,另1臺用于平時(shí)排風(fēng),而這時(shí)的排風(fēng)機(jī)可以根據(jù)車輛出人頻繁程度設(shè)為雙速風(fēng)機(jī),不但滿足了使用要求,也創(chuàng)造了良好的聲學(xué)環(huán)境。
4.2地下汽車庫是否設(shè)置采暖系統(tǒng)
文獻(xiàn)第6.3.1條規(guī)定嚴(yán)寒地區(qū)和寒冷地區(qū)的汽車庫內(nèi)應(yīng)設(shè)置采暖系統(tǒng),其目的是為了解決車輛的防凍問題。經(jīng)筆者在西安、西寧和銀川等地調(diào)查,即使在極端天氣,車庫內(nèi)部溫度也在0℃以上,加上汽車加有防凍液,故車輛不存在啟動難的問題。若設(shè)置采暖系統(tǒng),也不能解決出入口坡道部分消防水管防凍問題,而且投資成本及運(yùn)行能耗加大。故建議車庫不設(shè)采暖系統(tǒng),自動噴淋滅火系統(tǒng)采用干式或預(yù)作用式系統(tǒng),在消火栓水管上設(shè)置電伴熱的方法可以解決消防水管的防凍問題。建議文獻(xiàn)修訂時(shí)對該條文進(jìn)行修改。
4.3防排煙系統(tǒng)穿越防火墻防火閥
文獻(xiàn)第4.8.8條要求:機(jī)械加壓送風(fēng)管道和用于機(jī)械排煙的補(bǔ)風(fēng)管道不宜穿過防火分區(qū)或其他火災(zāi)危險(xiǎn)性較大的房間,當(dāng)必須穿越時(shí),應(yīng)在穿過處設(shè)置防火閥,加壓送風(fēng)管道防火閥的動作溫度為70℃,補(bǔ)風(fēng)管道防火閥的動作溫度可為280℃。此條明顯有誤,國家建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)網(wǎng)站已在2010年3月2日對此在網(wǎng)上進(jìn)行修改:機(jī)械加壓送風(fēng)管道和用于機(jī)械排煙的補(bǔ)風(fēng)管道不宜穿過防火分區(qū)或其他火災(zāi)危險(xiǎn)性較大的房間,當(dāng)必須穿越時(shí),應(yīng)在穿過處設(shè)置防火閥,加壓送風(fēng)管道、補(bǔ)風(fēng)管道的防火閥的動作溫度為70℃。希望引起設(shè)計(jì)人員的重視,否則可能會引起嚴(yán)重的消防安全事故。
5.空調(diào)
5.1住宅是否采用集中空調(diào)系統(tǒng)
近幾年,開發(fā)商為了宣傳住宅的品質(zhì)和檔次,根據(jù)文獻(xiàn)對“高級住宅”的定義,要求設(shè)置集中空調(diào)系統(tǒng)。筆者以為,集中空調(diào)系統(tǒng)是否設(shè)置應(yīng)因地因環(huán)境制宜,不能盲目,更不能盲從。國內(nèi)某大型地產(chǎn)商在寧夏石嘴山地區(qū)某小區(qū)內(nèi)兩棟住宅暖通空調(diào)設(shè)計(jì)中要求設(shè)計(jì)為多聯(lián)機(jī)系統(tǒng),但是不考慮當(dāng)?shù)貧夂颦h(huán)境是否適宜。西安某地產(chǎn)商開發(fā)的建筑面積30萬m2的某小區(qū),未經(jīng)水文地質(zhì)資料勘察,要求設(shè)計(jì)為水源熱泵系統(tǒng)。從投資和節(jié)能角度講,住宅部分分體空調(diào)可方便實(shí)現(xiàn)部分時(shí)間和局部空間的空調(diào),沒有管網(wǎng)輸配損失,實(shí)際運(yùn)行能耗遠(yuǎn)低于集中空調(diào)方式;分體空調(diào)初投資遠(yuǎn)低于集中空調(diào)系統(tǒng);夏季工況能夠達(dá)到集中空調(diào)能夠達(dá)到的任何室內(nèi)溫濕度環(huán)境,舒適性不比集中空調(diào)系統(tǒng)差。
5.2分體空調(diào)器室外機(jī)的合理敷設(shè)位置
在設(shè)計(jì)中由于分體空調(diào)器室外機(jī)位置往往由建筑專業(yè)定,而建筑設(shè)計(jì)人員可能對分體空調(diào)器的使用氣候環(huán)境不了解。僅僅考慮建筑立面的美觀,把室外機(jī)設(shè)置在東、西向外墻上;或者把室外機(jī)放在在建筑立面的豎向凹槽內(nèi);甚至用百葉把室外機(jī)包起來。沒有考慮室外機(jī)夏季日照時(shí)間對冷凝器的影響,沒有考慮百葉對室外機(jī)通風(fēng)的影響。使得空調(diào)器不能正常運(yùn)行或者制冷制熱能力下降,用戶不得已自行拆除百葉,影響了建筑立面的美觀,造成了浪費(fèi),起到了相反作用。
6.結(jié)語
嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)住宅小區(qū)暖通空調(diào)設(shè)計(jì)包含了室內(nèi)末端設(shè)備設(shè)計(jì)、室外管網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、冷熱源設(shè)計(jì)、通風(fēng)防排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì),內(nèi)容較多。只有打好比較扎實(shí)的理論基礎(chǔ)、多學(xué)習(xí)已成功運(yùn)行工程的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn),在設(shè)計(jì)中對每個(gè)環(huán)節(jié)都盡心盡責(zé),才能設(shè)計(jì)出安全、健康、舒適和節(jié)能的人工建筑環(huán)境。
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