新形勢(shì)下高層建筑暖通設(shè)計(jì)的創(chuàng)新策略

曾 宇 遠(yuǎn)

(山西省建筑設(shè)計(jì)研究院，山西 太原 030013)

新形勢(shì)下高層建筑暖通設(shè)計(jì)的創(chuàng)新策略

曾 宇 遠(yuǎn)

(山西省建筑設(shè)計(jì)研究院，山西 太原 030013)

根據(jù)高層建筑中暖通設(shè)計(jì)的不足，提出了高層建筑施工的暖通設(shè)計(jì)創(chuàng)新策略，包括改善能源應(yīng)用、做好操控設(shè)計(jì)、改善系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)系數(shù)、改進(jìn)暖通設(shè)計(jì)、做好節(jié)能環(huán)保工作等，以保證暖通設(shè)計(jì)的合理性。

散熱，通風(fēng)，高層建筑，散熱器

受人口密集化與土地資源欠缺等因素影響，高層建筑與智能建筑在現(xiàn)代建筑業(yè)中得到了很好的應(yīng)用與發(fā)展，設(shè)計(jì)理念與綜合水平廣受社會(huì)各界關(guān)注。在居民生活水平漸長的當(dāng)下，大眾對(duì)生活品質(zhì)提出了更多的要求。對(duì)此，在高層建筑設(shè)計(jì)中，必須結(jié)合大眾生活特點(diǎn)與居住要求，盡量設(shè)計(jì)出滿足大眾要求的建筑物。暖通設(shè)計(jì)作為高層建筑設(shè)計(jì)的關(guān)鍵步驟，設(shè)計(jì)質(zhì)量與使用效益都關(guān)系著建筑整體價(jià)值的發(fā)揮[1-3]。但是從實(shí)踐反饋的信息來看：暖通設(shè)計(jì)依然存在多個(gè)方面的問題，甚至影響著系統(tǒng)質(zhì)量。鑒于此，除了要做好高層建筑系統(tǒng)探究工作，還必須從暖通設(shè)計(jì)與創(chuàng)新等領(lǐng)域，改善建筑使用性能。

1 高層建筑暖通設(shè)計(jì)潛存的不足

1.1 圖式設(shè)計(jì)不足

繪圖作為高層建筑暖通設(shè)計(jì)必須首個(gè)考慮的領(lǐng)域，而事實(shí)上在設(shè)計(jì)中并沒有滿足該要求。如：在設(shè)計(jì)深度中，暖通空調(diào)包含：系統(tǒng)型號(hào)、散熱器工作方式、控制方案、設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)、管道與風(fēng)管等一系列材料的選用，以及空調(diào)安裝與后續(xù)維護(hù)等說明，事實(shí)上很多高層建筑在圖紙?jiān)O(shè)計(jì)中并沒有給出明確的解說，這樣很容易影響圖紙?jiān)O(shè)計(jì)的完整性。雖然設(shè)計(jì)中對(duì)于鍋爐房安裝給出了設(shè)計(jì)與安裝說明，但是也有部分高層建筑在圖紙?jiān)O(shè)計(jì)時(shí)，只有平面圖，缺少細(xì)節(jié)解剖與細(xì)節(jié)說明。針對(duì)空調(diào)設(shè)計(jì)的規(guī)定，也有很大一部分高層暖通空調(diào)在設(shè)計(jì)中并沒有考慮到空調(diào)計(jì)算書的完整性[4，5]。如：缺乏散熱器選擇與水力平衡，卻存在耗熱計(jì)算；或者沒有結(jié)合建筑物樓層、朝向與大小，采用統(tǒng)一的計(jì)算書。這一系列問題都會(huì)影響建筑施工與操作，同時(shí)也增加了施工難度。

1.2 通風(fēng)設(shè)計(jì)問題

由于高層建筑樓層普遍較多，并且都屬于封閉性環(huán)境，所以必須做好暖通設(shè)計(jì)，確保室內(nèi)空氣暢通與流動(dòng)。但是，通風(fēng)問題一直困擾著暖通設(shè)計(jì)。首先，通風(fēng)設(shè)備選材不科學(xué)，沒有整合實(shí)際情況，大部分暖通設(shè)計(jì)者都會(huì)選用鋁箔玻璃棉作為保溫材料，它有很好的保溫功能，然而對(duì)冷凍水管與對(duì)立管根本起不到保溫

作用。其次，在高層建筑的防火墻與變形墻設(shè)計(jì)中，經(jīng)常出現(xiàn)漏安或者沒有安裝防火閥的情況。暖通工作人員習(xí)慣通過指標(biāo)負(fù)荷對(duì)通風(fēng)設(shè)備進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算，這樣不僅會(huì)增加裝機(jī)容量與制冷機(jī)負(fù)荷，還會(huì)拉大設(shè)計(jì)成本，影響資源應(yīng)用。

1.3 散熱器問題

高層建筑中的樓體散熱具體體現(xiàn)在：樓梯立管與直管上。樓梯作為高層建筑設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)，確保散熱也是一項(xiàng)重要工作[6,7]。所以，在設(shè)計(jì)暖通時(shí)，必須正確使用和安裝散熱器，通常將其安裝在容易凍結(jié)的空間或者樓梯，同時(shí)確保立管與支管單獨(dú)設(shè)計(jì)與安裝，尤其是調(diào)節(jié)閥不能安裝。事實(shí)上，很多高層建筑在暖通設(shè)計(jì)中，并沒有完全按照規(guī)定進(jìn)行：高層建筑其他空間與樓梯散熱器公用同一立管，或者沒有單獨(dú)的立管設(shè)計(jì)。一般使用雙鏈接的方式，讓室內(nèi)衛(wèi)生間與相鄰空間連接，一旦發(fā)生故障與維修問題，將增加工作難度，影響建筑物后續(xù)完善與維護(hù)(見圖1)。

1.4 工程問題

供暖設(shè)計(jì)歷來都是高層建筑設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)，對(duì)于供暖入口，不僅要保障室內(nèi)暖通設(shè)計(jì)的高效、安全與合理性，還必須做好室內(nèi)外供暖設(shè)施的聯(lián)系。事實(shí)上，很多高層建筑在暖通設(shè)計(jì)與施工中，考慮到方便供暖，使用多個(gè)入口，根本沒有聯(lián)系到建筑之外的供暖聯(lián)結(jié)。另外，排風(fēng)也是暖通設(shè)計(jì)必須考慮的方面，很多工程施工中，根本沒有整合現(xiàn)實(shí)問題，直接建設(shè)通風(fēng)。如：在地下室通風(fēng)安裝中，地下室其他領(lǐng)域和衛(wèi)生間共用一系統(tǒng)，此時(shí)若將橫截面設(shè)計(jì)為625 mm2，水平風(fēng)管設(shè)計(jì)為70 m，由于風(fēng)阻較大，所以對(duì)通風(fēng)與排風(fēng)設(shè)備施工及維護(hù)會(huì)帶來很大的影響；或者將應(yīng)安裝于屋頂?shù)脑O(shè)備安裝在室外，也會(huì)影響建筑設(shè)備安全與美觀；有暗房的地下室，每個(gè)領(lǐng)域都使用排氣設(shè)備，通過幾十米的通道排出，不僅排風(fēng)效果受到影響，同時(shí)還會(huì)影響通風(fēng)。

2 基于高層建筑施工的暖通設(shè)計(jì)創(chuàng)新策略

雖然暖通設(shè)計(jì)存在很多不足，但是在逐步探索與創(chuàng)新中，也有很多實(shí)施性較強(qiáng)的節(jié)能方案，值得進(jìn)一步改進(jìn)與應(yīng)用。

2.1 控制熱量散失，改善能源應(yīng)用

從高層建筑施工反饋的信息來看：只要能合理利用并控制熱量散失，就能改善暖通節(jié)能水平與應(yīng)用價(jià)值。如果在樓層下部設(shè)置隔墻，也就是在兩面墻間設(shè)置空隙，那么空隙就能為房間儲(chǔ)存熱量，控制熱量散失，減小房間對(duì)供暖的依賴，這種設(shè)計(jì)可以與暖通設(shè)計(jì)中利用最先進(jìn)的設(shè)施帶來的價(jià)值進(jìn)行比較。對(duì)于采光較強(qiáng)的區(qū)域，可以使用吸熱材質(zhì)，儲(chǔ)存太陽能的同時(shí)，傳遞給建筑物，減小建筑對(duì)供暖的依賴。

2.2 做好操控設(shè)計(jì)

針對(duì)氣溫變化，在高層建筑暖通設(shè)計(jì)中必須根據(jù)調(diào)節(jié)性，同時(shí)這也為自動(dòng)化暖通系統(tǒng)帶來了很大的難度。自動(dòng)化暖通系統(tǒng)是利用外溫變化對(duì)暖通運(yùn)行進(jìn)行調(diào)整，最大程度的減小系統(tǒng)由于人為因素對(duì)資源構(gòu)成的影響。另外，它還能在系統(tǒng)異常時(shí)及時(shí)報(bào)警，從而控制和減少事故的產(chǎn)生。目前，自動(dòng)化暖通已有單獨(dú)應(yīng)對(duì)四級(jí)與晝夜變化的暖通系統(tǒng)，同時(shí)這也有效減少了由于系統(tǒng)操作對(duì)能源造成的影響。

2.3 優(yōu)化組配，改善系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)系數(shù)

在高層建筑暖通設(shè)計(jì)中，使用集中分配、統(tǒng)一供暖的方式能有效改善系統(tǒng)設(shè)計(jì)，減少暖通維護(hù)與施工成本。同時(shí)，這種設(shè)計(jì)對(duì)整個(gè)樓層的影響相對(duì)較小，系統(tǒng)穩(wěn)定，它能在運(yùn)作中為整棟樓帶來發(fā)展。從研究的資料來看：高層建筑中的暖通已經(jīng)發(fā)展為建筑設(shè)計(jì)中的最大能耗，使用集中優(yōu)化、分布的設(shè)計(jì)，能有效控制運(yùn)輸與施工中的能耗壓力，避免不必要的回流與管道輸入，節(jié)省能源。

科學(xué)的暖通設(shè)計(jì)方案綜合了成本、能源、施工與環(huán)保等方面的因素，基于現(xiàn)代化樓層構(gòu)造，選用恰當(dāng)?shù)氖┕げ牧希鶕?jù)樓層構(gòu)造與暖通運(yùn)行狀態(tài)，在設(shè)計(jì)中達(dá)到節(jié)能效果。近幾年，在高層建筑中使用的環(huán)保、散熱、隔熱材料，借助植物對(duì)建筑物暖通進(jìn)行輔助與調(diào)整，都是對(duì)高層建筑暖通進(jìn)行的創(chuàng)新，輔助措施不僅減少了工作壓力，同時(shí)也極大的提高了節(jié)能與環(huán)保成效。

2.4 改進(jìn)暖通設(shè)計(jì)

首先，確保暖通設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性。在經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)上確保一致性，這樣才能確保相關(guān)設(shè)施與設(shè)計(jì)要求。通過比對(duì)兩種設(shè)備質(zhì)量，結(jié)合暖通設(shè)計(jì)的舒適度與美觀性，確保暖通設(shè)計(jì)的合理度。另外，也有一些設(shè)施在設(shè)計(jì)中要考慮季節(jié)因素與運(yùn)行成本，以此保障各種設(shè)備的綜合應(yīng)用。

其次，確保暖通設(shè)計(jì)的實(shí)用性與科學(xué)性。在暖通設(shè)計(jì)中，必須結(jié)合客戶要求，滿足用水供電的同時(shí)，根據(jù)環(huán)境保護(hù)要求，盡量做到符合相關(guān)政策。當(dāng)然，設(shè)計(jì)中經(jīng)常會(huì)遇到標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施無法應(yīng)用的情況，此時(shí)就需要詳細(xì)參數(shù)，并且保障參數(shù)的科學(xué)性。在護(hù)欄構(gòu)造明確的基礎(chǔ)上，做好自動(dòng)化控制，選用恰當(dāng)?shù)男吞?hào)進(jìn)行節(jié)能控制。設(shè)備選用時(shí)，盡量使用開放的態(tài)度，根據(jù)設(shè)備功能區(qū)分，通過調(diào)節(jié)變頻，減小損失。

最后，確保設(shè)計(jì)結(jié)果的操作特性。為了適應(yīng)工作變化，高層建筑暖通設(shè)計(jì)必須具備較好的可控性。常用的可控性方案有：VAV與VRV系統(tǒng)，它們具有能耗小的優(yōu)勢(shì)，如果作為一次性投資，費(fèi)用相對(duì)較高。在很多辦公區(qū)域并沒有整體使用暖通，對(duì)此，在設(shè)計(jì)中，要考慮到夜間工作停止，節(jié)省能源。而暖通自動(dòng)化雖然能幫助人員減小工作強(qiáng)度，但是管理費(fèi)用較高。因此，對(duì)于經(jīng)常調(diào)節(jié)的系統(tǒng)使用自動(dòng)化，其他使用人工，在減少工作量的同時(shí)，確保系統(tǒng)穩(wěn)定安全。所以，在未來的高層建筑暖通設(shè)計(jì)中，自動(dòng)化將趨于簡化。

2.5 做好節(jié)能環(huán)保

從統(tǒng)計(jì)反饋的數(shù)據(jù)來看：部分地區(qū)高層建筑帶來的能耗已經(jīng)達(dá)到總能耗的45%，這說明節(jié)能環(huán)保的重要性。因此，在未來高層建筑暖通設(shè)計(jì)中，必須踐行綠色、環(huán)保、節(jié)能要求，優(yōu)化節(jié)能環(huán)保技術(shù)，減小高層建筑能耗比重。在確保安裝質(zhì)量的同時(shí)，根據(jù)科學(xué)建設(shè)觀，為用戶提供更好的供暖服務(wù)，推進(jìn)建筑事業(yè)發(fā)展。

3 結(jié)語

暖通系統(tǒng)作為直接影響居民生活質(zhì)量的重要因素，它對(duì)現(xiàn)代建筑業(yè)發(fā)展具有重大影響。因此，在高層建筑暖通設(shè)計(jì)中，必須結(jié)合工作部署與要求，使用具有針對(duì)性與目的性的策略，促進(jìn)暖通設(shè)計(jì)創(chuàng)新，保障建筑暖通設(shè)計(jì)整體質(zhì)量。

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High-rise building under the new situation of HVAC design innovation strategy

Zeng Yuyuan

(ShanxiArchitecturalDesignResearchInstitute,Taiyuan030013,China)

According to the HVAC design of high buildings, the HVAC design of high-rise building construction innovation strategy is put forward, these strategies including improve energy application, completes the manipulation of the design, improve economic coefficient, improve the HVAC system design, completes the energy conservation and environmental protection work, so as to ensure the reasonability of the heating and ventilation design.

heat dissipation, ventilation, high-rise buildings, radiator

1009-6825(2015)32-0126-02

2015-09-08

曾宇遠(yuǎn)(1970- )，男，工程師

TU976

A