新時(shí)期高層建筑暖通空調(diào)設(shè)計(jì)探究

程永祥

（克孜勒蘇柯爾克孜自治州第一建筑安裝工程有限責(zé)任公司 845350）

新時(shí)期高層建筑暖通空調(diào)設(shè)計(jì)探究

程永祥

（克孜勒蘇柯爾克孜自治州第一建筑安裝工程有限責(zé)任公司 845350）

近年來(lái)暖通空調(diào)設(shè)備在高層建筑中得到了廣泛的應(yīng)用。它能極大滿足人們對(duì)建筑的采暖、通風(fēng)、凈化空氣方面的要求。但由于國(guó)內(nèi)高層建筑暖通空調(diào)設(shè)計(jì)與安裝環(huán)節(jié)仍存在著不少薄弱環(huán)節(jié)，極大影響到暖通空調(diào)設(shè)備使用的質(zhì)量問(wèn)題。基于此，本文從高層建筑暖通空調(diào)工程建設(shè)的角度出發(fā)，著重闡述高層建筑暖通空調(diào)工程在設(shè)計(jì)與安裝環(huán)節(jié)中暴露出的主要問(wèn)題，并探討解決對(duì)策，以期進(jìn)一步完善暖通空調(diào)設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)，提高暖通空調(diào)安裝質(zhì)量。

高層建筑；暖通空調(diào)；設(shè)計(jì)

伴隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的不斷深化，城市中高層建筑的數(shù)量呈迅速增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。從辦公寫字樓到商品房、從賓館酒店到商業(yè)金融建筑等等，各種各樣的高層建筑如雨后春筍般拔地而起。新的建筑、新的使用功能對(duì)建筑設(shè)備提出了更高的要求。暖通空調(diào)屬于高層建筑中重要的組成部分，其設(shè)計(jì)水平的高低直接影響著建筑工程的社會(huì)效益及經(jīng)濟(jì)效益。因此，設(shè)計(jì)人員必須因地制宜，合理設(shè)計(jì)高層建筑的暖通空調(diào)，并嚴(yán)格審查設(shè)計(jì)圖紙，不斷加以完善，以確保圖紙的設(shè)計(jì)質(zhì)量。

1 暖通空調(diào)系統(tǒng)的概述

暖通空調(diào)是指安裝在車內(nèi)或室內(nèi)的具有通風(fēng)、調(diào)節(jié)空氣、暖氣等功能的設(shè)施或系統(tǒng)。作為機(jī)械工程領(lǐng)域中的一大分支學(xué)科，暖通空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要涉及到下列知識(shí)：熱力學(xué)、流體力學(xué)、流體機(jī)械等。目前，暖通系統(tǒng)技術(shù)已得到不斷的完善，其種類也非常多，一般有三種：①全水系統(tǒng)暖通空調(diào)：其主要構(gòu)件包括風(fēng)機(jī)一盤管、組合通風(fēng)裝置、重力循環(huán)式室內(nèi)末端等。此類暖通空調(diào)的優(yōu)勢(shì)在于可滿足大部分高層建筑對(duì)空氣調(diào)節(jié)的不同需求。②全空氣系統(tǒng)暖通空調(diào)：該空調(diào)系統(tǒng)主要通過(guò)送風(fēng)來(lái)實(shí)現(xiàn)加熱、加濕、除濕、冷卻等功能。③空氣-水系統(tǒng)暖通空調(diào)：其工作原理是利用冷水消除空調(diào)空間中存在的相關(guān)顯熱負(fù)荷，并且也能消除由于空調(diào)空間內(nèi)的潛熱負(fù)荷所形成的濕氣。

2 暖通空調(diào)設(shè)計(jì)的主要原則

在設(shè)計(jì)暖通空調(diào)的過(guò)程中，必須遵循以下原則：①明確該建筑在總圖中的具體位置，并了解其周圍建筑物及其周邊的供熱、供水、供電等管線的實(shí)際敷設(shè)情況以及可能的接口地點(diǎn)。這樣才能合理設(shè)計(jì)本建筑的供熱入口。②了解本建筑的總高度、實(shí)際的層數(shù)與層高，從而判斷其是否為高層建筑。根據(jù)現(xiàn)行的相關(guān)規(guī)定，層高不低于10層的建筑住宅或建筑高度在24m以上的相關(guān)民用建筑，均需嚴(yán)格執(zhí)行高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范中的相關(guān)要求。③掌握建筑物內(nèi)的人員數(shù)量，使用時(shí)間，判斷是否會(huì)排放廢氣，便于進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算與系統(tǒng)劃分工作[1]。④合理劃分防火分區(qū)，確定防火墻的具體位置，設(shè)計(jì)有效的火災(zāi)疏散線路，從而為防煙排煙系統(tǒng)的設(shè)計(jì)奠定好基礎(chǔ)。

3 暖通空調(diào)設(shè)計(jì)中應(yīng)著力解決的問(wèn)題

暖通空調(diào)設(shè)計(jì)方案帶有全局性、方向性等特點(diǎn)，它直接影響到建筑的工程投資、維護(hù)成本、舒適性以及系統(tǒng)的安全性、可靠性等。同時(shí)，它還關(guān)系到該建筑的室內(nèi)環(huán)境參數(shù)是否達(dá)標(biāo)，并影響著很多建筑參數(shù)，如環(huán)境參數(shù)、建筑美觀、機(jī)房面積等。因此，不合理的設(shè)計(jì)方案通常會(huì)導(dǎo)致較大的損失，并且整改難度大，耗時(shí)長(zhǎng)。

3.1 可靠性與可行性

暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作必須考慮的首要問(wèn)題是能否滿足高層建筑通風(fēng)采暖的使用要求。這也是決定設(shè)計(jì)方案可行性的重要標(biāo)志。因此，設(shè)計(jì)方案必須滿足國(guó)家及當(dāng)?shù)卣南嚓P(guān)規(guī)定與標(biāo)準(zhǔn)，其中，包括環(huán)保這一要求。同時(shí)，還應(yīng)著重滿足供水、供熱、供氣、供電等方面的實(shí)際要求，并考慮到這些因素的長(zhǎng)期變化情況[2]。遇到較為特殊的工藝性暖通空調(diào)設(shè)計(jì)項(xiàng)目或?qū)貪穸鹊葏?shù)要求特別嚴(yán)格的項(xiàng)目，首先應(yīng)對(duì)設(shè)計(jì)方案作全年工況研究，以保證該暖通空調(diào)系統(tǒng)能夠順利適應(yīng)全年各種室外氣象條件。針對(duì)部分不能運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備的特殊情況，應(yīng)對(duì)相關(guān)非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備提出具體可行的參數(shù)要求。此外，是否有充足的機(jī)房面積也是評(píng)定設(shè)計(jì)方案可行性的一項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于一些建筑面積較為緊張或部分改造工程，更應(yīng)注意機(jī)房面積這一問(wèn)題。

3.2 經(jīng)濟(jì)性

在高層建筑暖通空調(diào)方案設(shè)計(jì)中考慮得較多的一個(gè)問(wèn)題就是經(jīng)濟(jì)性。在同一設(shè)計(jì)規(guī)定及條件下對(duì)比方案的經(jīng)濟(jì)性，才能保證方案的合理性及經(jīng)濟(jì)性。投資方最關(guān)心一次性投資問(wèn)題，因此，在計(jì)算過(guò)程中必須小心謹(jǐn)慎，避免漏項(xiàng)。暖通空調(diào)設(shè)計(jì)方案中的一次性投資主要涉及到原材料、設(shè)備、管道方面的投資、安裝、調(diào)試及工程管理方面的費(fèi)用，水處理、配電與控制方面的費(fèi)用，室外管線及機(jī)房建設(shè)等費(fèi)用。由于生產(chǎn)廠家不同，設(shè)備的價(jià)格也有所差異，因此，在比較不同方案經(jīng)濟(jì)性的時(shí)候，對(duì)設(shè)備的價(jià)格應(yīng)選擇中間價(jià)。

另外，在比較不同設(shè)計(jì)方案經(jīng)濟(jì)性時(shí)，運(yùn)行能耗與運(yùn)行費(fèi)用均屬于兩個(gè)重要參數(shù)。運(yùn)行能耗是指暖通空調(diào)主機(jī)（鍋爐與制冷機(jī)等）與相關(guān)輔助設(shè)備的總能耗。在計(jì)算的時(shí)候還應(yīng)考慮到一些實(shí)際問(wèn)題，如季節(jié)變化的影響，建筑物負(fù)荷的改變，相關(guān)設(shè)備非標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的效率。由于高層辦公樓、寫字樓、教學(xué)樓屬于能耗量大的建筑，因此在計(jì)算暖通空調(diào)設(shè)備運(yùn)行時(shí)間時(shí)應(yīng)減去停機(jī)時(shí)間[3]。能源價(jià)格受地區(qū)、時(shí)間的影響較大。加上各種不確定因素及諸多影響因素的制約，當(dāng)前仍無(wú)法準(zhǔn)確得出建筑物暖通空調(diào)設(shè)備全年的具體能耗以及運(yùn)行費(fèi)用。

3.3 調(diào)節(jié)性與可操作性

通常根據(jù)接近一整年來(lái)最不利的氣息信息與條件來(lái)確定高層建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)的實(shí)際容量。這樣才能最大限度減少能耗，符合經(jīng)濟(jì)實(shí)惠原則。對(duì)于大型空調(diào)系統(tǒng)與控制頻率高的空調(diào)系統(tǒng)、管理難度大與操作復(fù)雜的空調(diào)系統(tǒng)均應(yīng)遵循自動(dòng)控制原則，設(shè)計(jì)自動(dòng)控制開關(guān)，以盡量節(jié)約投資成本，提高其運(yùn)行效率。

3.4 安全性

在任何建筑設(shè)計(jì)中，安全問(wèn)題總是排在首位，高層建筑暖通空調(diào)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)也不例外。為確保人員、環(huán)境、設(shè)備及物品環(huán)境的安全，必須把好下列幾大關(guān)：①工程方案設(shè)計(jì)；②系統(tǒng)設(shè)備研制與更新；③規(guī)范操作系統(tǒng)，科學(xué)管理；④確保相關(guān)系統(tǒng)設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)的安全問(wèn)題；⑤加強(qiáng)對(duì)燃油燃?xì)獾墓芸?，做好?duì)易燃易爆物的安全防范措施；⑥根據(jù)防火設(shè)計(jì)規(guī)范做好防火措施，并制定相應(yīng)的應(yīng)急方案。

4 高層建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)

4.1 空調(diào)循環(huán)水泵的選型問(wèn)題

在我國(guó)循環(huán)水泵容量一般為實(shí)際需要的2倍，可見，其容量過(guò)大是當(dāng)前的常見問(wèn)題之一，這嚴(yán)重浪費(fèi)了投資經(jīng)費(fèi)與運(yùn)行經(jīng)費(fèi)。根據(jù)研究顯示，引起這一問(wèn)題的主要原因有三點(diǎn)：①設(shè)計(jì)冷負(fù)荷過(guò)大；②凈水壓力問(wèn)題，設(shè)計(jì)人員誤將凈水壓力當(dāng)作系統(tǒng)的循環(huán)阻力計(jì)算，從而得出系統(tǒng)循環(huán)阻力值較大的結(jié)果；③水力平衡計(jì)算不夠精確，在正式使用前未進(jìn)行全面調(diào)試，從而導(dǎo)致水力失調(diào)。在實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)各時(shí)刻冷負(fù)荷與揚(yáng)程的變化而改變，從而滿足相應(yīng)條件下優(yōu)化運(yùn)行的要求。同時(shí)，對(duì)定速泵的數(shù)量進(jìn)行控制，對(duì)變頻泵的速度進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能的要求。

4.2 空調(diào)通風(fēng)方面

根據(jù)空調(diào)與制冷技術(shù)手冊(cè)以及采暖空調(diào)制冷手冊(cè)的要求，商場(chǎng)類建筑夏季冷負(fù)荷的概算指標(biāo)保持在210～240W/m2之間，旅館辦公類建筑的冷負(fù)荷指標(biāo)在94～163W/m2之間[4]。從長(zhǎng)期設(shè)計(jì)實(shí)踐中我們發(fā)現(xiàn)，空調(diào)裝機(jī)容量偏大問(wèn)題主要由兩方面原因引起。①不少設(shè)計(jì)人員一般采用負(fù)荷指標(biāo)估算法計(jì)算，從而造成制冷機(jī)裝機(jī)容量過(guò)大，并且會(huì)降低一些負(fù)荷下的冷機(jī)效率。同時(shí)，這也會(huì)極大浪費(fèi)投資經(jīng)費(fèi)。②在設(shè)計(jì)過(guò)程中需考慮很多安全系數(shù)，容易造成單位空調(diào)面積的制冷機(jī)裝機(jī)容量明顯大于手冊(cè)規(guī)定中的冷負(fù)荷概算值，并且也明顯大于實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中單位空調(diào)面積峰值冷量。

4.3 供暖方面

根據(jù)采暖通風(fēng)以及空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)的相關(guān)要求，高層建筑暖通入口入戶裝置中應(yīng)將溫度計(jì)、壓力表、除污器等設(shè)備安裝在熱力入口的供回水總管上，如有必要還可增加熱量計(jì)。很多設(shè)計(jì)人員通常只重視入戶熱力裝置的安裝，而忽視了入口裝置，極易引起設(shè)計(jì)失誤。在確定入口數(shù)量時(shí)，設(shè)計(jì)人員要考慮到室內(nèi)供暖系統(tǒng)以及室外管線銜接方面的合理性，并且還應(yīng)便于開發(fā)商后續(xù)管理[5]。對(duì)于含有共用立管系統(tǒng)的高層住宅，在設(shè)計(jì)時(shí)還應(yīng)考慮供暖系統(tǒng)與共用立管的豎向分區(qū)問(wèn)題與管道熱補(bǔ)償問(wèn)題。其中，豎向分區(qū)問(wèn)題應(yīng)參考系統(tǒng)承壓能力、水力平衡、散熱設(shè)備、相關(guān)管材特性等因素。

總之，暖通空調(diào)系統(tǒng)屬于高層建筑中一個(gè)重要組成部分，其設(shè)計(jì)方案水平的優(yōu)劣在很大程度上影響著高層建筑的功能。而高層建筑的暖通空調(diào)設(shè)計(jì)工作屬于一項(xiàng)專業(yè)性、復(fù)雜性的技術(shù)工作，因此，設(shè)計(jì)人員必須對(duì)涉及到的相關(guān)因素進(jìn)行全盤考慮，根據(jù)建筑設(shè)計(jì)要求精心設(shè)計(jì)暖通空調(diào)方案，并遵循“自審、審核、審定”的三審原則，保證設(shè)計(jì)方案質(zhì)量，以期充分發(fā)揮出暖通空調(diào)系統(tǒng)的作用。

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1673-0038（2015）37-0065-02

2015-8-26