高層建筑暖通設(shè)計的優(yōu)化對策探討

羅穎

（貴州省城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計研究院　貴州　貴陽　550001）

高層建筑暖通設(shè)計的優(yōu)化對策探討

羅穎

（貴州省城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計研究院貴州貴陽550001）

暖通節(jié)能設(shè)計已經(jīng)成為建筑業(yè)發(fā)展的主要趨勢，對于建筑業(yè)的可持續(xù)性發(fā)展具有重要的推動作用。隨著建筑工程的不斷發(fā)展，在暖通設(shè)計方面還會不斷的進步，設(shè)計理念和設(shè)計技術(shù)會不斷的更新，為暖通工程的進一步發(fā)展創(chuàng)造有利的條件。

高層建筑；暖通設(shè)計；優(yōu)化對策

引言

暖通工程在建筑中發(fā)揮了重要的作用，是保證建筑供暖通風(fēng)的重要設(shè)施。暖通工程的設(shè)計需要與整個建筑的使用性質(zhì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計相符合，只有這樣，才能夠確保暖通功能的正常發(fā)揮。暖通工程在運行的過程中會消耗大量的能源，而在我國能源日益緊張的形勢下，在暖通設(shè)計中應(yīng)該融入節(jié)能的概念，降低能源消耗，減少對外界環(huán)境造成的污染，提高運行效率。

1　暖通空調(diào)系統(tǒng)的基本設(shè)計流程

（1）在設(shè)計施工之前，要清楚施工建筑物的周圍環(huán)境。主要考察的地方有：四周建筑物、供熱、供水的管網(wǎng)鋪設(shè)情況和預(yù)計施工區(qū)域，這些都是鋪設(shè)管網(wǎng)和施工的必要條件。在考察這些條件之后，要評估建筑物的負(fù)荷和承重，了解周圍環(huán)境和天氣因素，然后依據(jù)基本物業(yè)條件和入口方向，最終確定設(shè)備大門的位置和施工方案。

（2）考評建筑物的高度，考察其層高、層數(shù)，確定是否屬于高層建筑物。按照我國現(xiàn)有法律法規(guī)規(guī)定，層高≥10層、建筑高度超過24m的民用建筑，都應(yīng)當(dāng)遵守高層建筑物消防設(shè)施的建設(shè)要求。

（3）在調(diào)查建筑物的基本硬件之后，要著重考察該建筑物內(nèi)的人員情況以及使用時間和有無廢氣排放等問題，作為下一步施工過程中暖通空調(diào)的基本設(shè)計依據(jù)，同時為劃分負(fù)荷等提供參考的數(shù)據(jù)。

（4）防火分區(qū)的劃分是工程要著重考慮的地方。防火、防煙、防火墻、防火閥門和逃生路線的設(shè)置都要為設(shè)計排煙、防煙系統(tǒng)提供依據(jù)。

2　高層建筑暖通優(yōu)化設(shè)計

2.1空調(diào)負(fù)荷設(shè)計

《采暖空調(diào)制冷手冊》和《制冷與空調(diào)技術(shù)手冊》中規(guī)定，商業(yè)用的高層建筑夏季的冷負(fù)荷概算指標(biāo)為210～240W/m2，旅館辦公類的冷負(fù)荷指標(biāo)為94～163W/m2?？墒窃谶M行實際的設(shè)計工作時，常會因為各種因素而使得空調(diào)的裝機容量大大增加，這會使空調(diào)系統(tǒng)安裝初期必須加大資金的投入。①設(shè)計空調(diào)系統(tǒng)時，一些設(shè)計人員僅僅以負(fù)荷指標(biāo)估算的方式開展計算，這會加大制冷器的裝機容量，無法高效的利用資源，甚至還可能使有些負(fù)荷下的冷機效率降低；②進行設(shè)計工作時，要考慮各個安全系數(shù)的影響，否則可能使空調(diào)的單位制冷面積大于事先的冷負(fù)荷概算，大于工作過程中單位空調(diào)面積的峰值冷量。從全年的方面分析，建筑負(fù)荷保持在峰值的時長是較短的，所以大部分的時間內(nèi)，冷機負(fù)荷不是以最大負(fù)荷工作的，COP也是較低的。事實表明，單位辦公室的冷負(fù)荷通常在100～150W/m2，這樣便能滿足建筑的日常使用需求。

2.2水泵選擇的優(yōu)化設(shè)計

通常來說，很多高層建筑物的循環(huán)水泵普遍存在容量過大的問題，甚至很多容量都達(dá)到兩倍之多，這就造成了不必要的設(shè)備投資費用和維護費用。當(dāng)然造成此類問題的原因主要有幾個方面：①沒有精確計算系統(tǒng)所需動力，或者循環(huán)阻力較大。②設(shè)計的冷負(fù)荷較大。③有的地方凈水壓力也有問題。造成這個問題的原因是：設(shè)計初期對凈水壓力與循環(huán)阻力的計算出現(xiàn)交叉和疏漏。④對整個暖通系統(tǒng)的水力平衡計算不夠精確，出現(xiàn)較大誤差。

現(xiàn)今存有的一個嚴(yán)重問題時空調(diào)循環(huán)水泵的容量太大。一般條件下，設(shè)計的空調(diào)水泵一般會使設(shè)計要求量的2倍上下，這要求較高的運行費用和投資費用。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因可能是冷負(fù)荷設(shè)計太大、系統(tǒng)的循環(huán)阻力計算值太大、靜力壓力值存在誤差、系統(tǒng)水力平衡計算值錯誤等情況。某些設(shè)計在開展冷水泵選擇工作時，沒有注意到夏季流量和冬季流量間的差別。例如，一工程冬天要有55℃、200m3/h的熱水流量，夏季則要求10℃、400m3/h的冷水。冬天的循環(huán)水流量大大少于夏季，所以安裝冬天熱水泵和夏天熱水泵時必須有所區(qū)別，若只使用一臺，則會產(chǎn)生極大的資源浪費。所以，進行實際設(shè)計工作時，要依據(jù)各個時間段的揚程變化和冷負(fù)荷變化實施校準(zhǔn)，掌握好變頻泵的速率和定速泵的數(shù)量，使其在任何條件下都可以保持最佳的運行狀態(tài)。利用這種方式開展設(shè)計?？梢宰畲蠡睦酶鞣N資源。

暖通空調(diào)系統(tǒng)安裝時必須科學(xué)的確定水泵的揚程。比如，一工程的冷卻塔放在80m高的屋頂，并且是閉式循環(huán)系統(tǒng)，因此設(shè)計工作中，設(shè)計人員可能將高程也納入了水泵揚程之中，使水泵的揚程達(dá)到了93m之多。確定要使用的水泵時，還要依手冊系數(shù)和計算方法確定水泵；并給予中央空調(diào)水循環(huán)流量變化足夠的重視，循環(huán)系統(tǒng)的水流量可能是變化的，就要保證水泵的水量變化區(qū)域在適當(dāng)?shù)闹?。對于冬季和夏季水量的變化，為使系統(tǒng)持續(xù)處于穩(wěn)定工作狀態(tài)，必須設(shè)立冷、熱兩個水泵。

2.3供暖過程中的優(yōu)化設(shè)計

通常來說，我國高層暖通設(shè)備一般采取1∶3的供需比例。根據(jù)采暖通風(fēng)和節(jié)能的原則，在施工過程中應(yīng)在設(shè)計供水回管處布置溫度計、壓力計和除垢裝置。通常很多高層建筑暖通設(shè)計者只關(guān)注終端入戶裝置設(shè)計，而容易忽視入口裝置的設(shè)計，造成設(shè)計失誤，資源浪費。同時，入口數(shù)量問題應(yīng)考慮開發(fā)商后續(xù)管理方便，設(shè)計人員不僅要考慮室內(nèi)供暖系統(tǒng)的合理性，又要考慮室外管線銜接的合理性，不能顧此失彼。規(guī)范規(guī)定，樓梯間或其他有凍結(jié)危險的場所，散熱器應(yīng)有獨立的立支管供熱，且不得裝設(shè)調(diào)節(jié)閥。工程中共用1根立管，一側(cè)連接鄰室房間散熱器，另一側(cè)連接樓梯間散熱器的做法，因密閉性難以得到保證，供暖發(fā)生故障，將影響鄰室的供暖效果。帶有底層商鋪的住宅設(shè)計規(guī)范明確規(guī)定，對建筑內(nèi)的公共用房和公用空間，應(yīng)單獨設(shè)置采暖系統(tǒng)和熱計量裝置。但設(shè)計中總存在商鋪未單獨設(shè)熱計量裝置，或與住宅采用共用系統(tǒng)，都可能對以后的使用帶來不必要的麻煩。

開展供暖設(shè)計工作時，工作人員可能只設(shè)計計算了戶內(nèi)供暖系統(tǒng)而忽略了戶外供暖，這會使設(shè)計供熱負(fù)荷和實際負(fù)荷間有很大的差距，使供暖效果很差。設(shè)計供暖系統(tǒng)的過程中，不僅要考慮到室內(nèi)因素的影響，還要設(shè)計好建筑公共部分的供暖。如，樓道管道，就必須注意到溫度突變時可能引發(fā)的凍結(jié)現(xiàn)象；而在商務(wù)建筑中，就要單獨安裝熱計量。但是上述的這些問題在實際設(shè)計工作中常常會被忽略，這會對后期的管理和運行產(chǎn)生負(fù)面影響。例如，有些高層建筑的立管系統(tǒng)是公共的，進行設(shè)計工作時，就要結(jié)合其承載大小、水力平衡性、散熱裝置、化學(xué)鋼材等科學(xué)的確定，并重視管道熱補償?shù)挠绊?，這樣可以避免管道因熱脹冷縮而產(chǎn)生的支管拉裂現(xiàn)象，還應(yīng)對熱膨脹量開展嚴(yán)密的考核，這樣才能更準(zhǔn)確的確定補償機器的規(guī)格和安放處。

2.4暖通防火安全的優(yōu)化設(shè)計

防火閥與排煙防火閥不同，不能將這兩種不同功能的閥門混合使用。防火閥一般設(shè)在通風(fēng)空調(diào)管路穿越防火分區(qū)或變形縫處，平時開啟。火災(zāi)時，當(dāng)煙氣溫度達(dá)到70℃時，閥體內(nèi)的易熔片熔斷，從而切斷煙、火沿通風(fēng)管道向其他防火分區(qū)蔓延。風(fēng)管應(yīng)在穿過防火墻處設(shè)防火閥；穿過變形縫時，應(yīng)在兩側(cè)設(shè)置防火閥裝置。但是，目前我國很多高層建筑物在設(shè)計之初并沒有按照設(shè)計要求安裝防火閥，僅在一側(cè)設(shè)置防火裝置，而另外一端沒有任何防火設(shè)備。

3　結(jié)束語

隨著時代的發(fā)展，科學(xué)的進步，空調(diào)的使用越來越普遍，它們的使用也給人們的生活以及生產(chǎn)帶來了便利，但是現(xiàn)在的暖通空調(diào)的設(shè)計還不完善，所以應(yīng)該具體地研究暖通空調(diào)的優(yōu)化方案，能夠讓其更好的為社會服務(wù)。

[1]徐昌松.我國高層建筑暖通空調(diào)設(shè)計中存在的問題及解決方法探析[J].中國高新技術(shù)企業(yè)，2008（9）：56～57.

[2]季文君.高層建筑暖通設(shè)計中存在的問題及改進策略[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2012（12）：51～42.

[3]彭小云.夏熱冬暖地區(qū)中庭玻璃能耗分析[J].四川建筑科學(xué)研究，2012（2）：22～23.

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1673-0038（2015）04-0028-02

2015-1-8