高層建筑暖通設(shè)計(jì)中存在的問題與改進(jìn)措施研究

盧潔

（山西省建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司，山西太原 030000）

0 前言

新時(shí)代背景下，隨著高層建筑工程項(xiàng)目增多，以及綠色建筑理念在建筑工程中的實(shí)施與應(yīng)用，使得暖通系統(tǒng)成為現(xiàn)階段高層建筑工程項(xiàng)目中，應(yīng)用愈發(fā)廣泛的系統(tǒng)之一。但在高層建筑暖通設(shè)計(jì)過程中，仍存在諸多的問題與不足，影響到高層建筑的整體使用。而如何將此類問題在源頭處截流，改進(jìn)和消除存在暖通設(shè)計(jì)與應(yīng)用中的問題，就成為現(xiàn)階段高層建筑工程項(xiàng)目中，急待解決的關(guān)鍵性問題之一。因此，對(duì)于“高層建筑暖通設(shè)計(jì)中存在的問題與改進(jìn)措施”研究，具有極大的應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。

1 高層建筑暖通設(shè)計(jì)原則

1.1 綠色節(jié)能原則

暖通系統(tǒng)涵蓋供暖、通風(fēng)，以及空氣調(diào)節(jié)等功能。尤其在綠色建筑理念廣泛應(yīng)用的今天，高層建筑中暖通設(shè)計(jì)需符合綠色環(huán)保和節(jié)約能源原則。一方面，暖通設(shè)計(jì)應(yīng)以居住者的安全與健康為基礎(chǔ)，在確保室內(nèi)空氣流通性與情節(jié)性的前提下，避免有害氣體或污染物等排入室內(nèi)；另一方面，節(jié)能降耗是現(xiàn)階段高層建筑工程項(xiàng)目的重要審核內(nèi)容，而隨著太陽(yáng)能技術(shù)、地暖技術(shù)等的普及，也使得現(xiàn)階段的暖通設(shè)計(jì)中，節(jié)約能源成為重要的設(shè)計(jì)因素之一。以再生能源替代非可再生能源的應(yīng)用，也能在確保暖通系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)上，做到能源與資源的降耗。

1.2 空間利用原則

對(duì)于高層建筑而言，空間的節(jié)約與合理化應(yīng)用，是提升暖通設(shè)計(jì)科學(xué)化與應(yīng)用性的重要標(biāo)準(zhǔn)。尤其對(duì)于形式各異的高層建筑，暖通系統(tǒng)更應(yīng)當(dāng)因地制宜，結(jié)合建筑內(nèi)部空間走勢(shì)來(lái)實(shí)施設(shè)計(jì)。既要做到確保建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與安全性，又要符合室內(nèi)裝潢的實(shí)用度與美觀度。與此同時(shí)，對(duì)室內(nèi)空間做到較少的占用率，也是暖通設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵點(diǎn)。

1.3 減噪原則

暖通系統(tǒng)中不僅有供暖與通風(fēng)等分系統(tǒng)，更包含空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)。而此類分系統(tǒng)在運(yùn)行過程中，必然會(huì)產(chǎn)生不同程度的噪音。此類噪音又會(huì)對(duì)居住者的工作與生活，產(chǎn)生不同程度的干擾與影響。因此，在進(jìn)行高層建筑暖通系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，也應(yīng)秉承減少噪音或隔離噪音的原則，即通過隔音裝置來(lái)阻礙暖通系統(tǒng)運(yùn)行中的噪音污染。

2 高層建筑暖通設(shè)計(jì)中存在的問題

2.1 暖通設(shè)計(jì)計(jì)算書內(nèi)容缺失

在進(jìn)行高層建筑暖通設(shè)計(jì)過程中，常常會(huì)因大量的數(shù)據(jù)計(jì)算與核算，使得一些設(shè)計(jì)人員在工作中出現(xiàn)疏忽，進(jìn)而導(dǎo)致計(jì)算書中所涵蓋內(nèi)容存在缺失的現(xiàn)象。例如：在供暖空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段，時(shí)而會(huì)出現(xiàn)計(jì)算書中僅包含耗熱量數(shù)據(jù)，而缺少散熱器型號(hào)的選取，以及水力平衡方面的數(shù)據(jù)。又如：一些高層建筑暖通設(shè)計(jì)的計(jì)算書中，通常會(huì)對(duì)夏季冷負(fù)荷數(shù)據(jù)加以列舉計(jì)算，但卻選擇性地忽略制冷空調(diào)設(shè)備、空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)等的規(guī)劃與計(jì)算。而有些計(jì)算書中更是忽視排煙環(huán)節(jié)，致使暖通系統(tǒng)在施工中成為工期與建筑質(zhì)量的制約因素。與此同時(shí)，很多設(shè)計(jì)人員依舊沿用以往工程項(xiàng)目數(shù)據(jù)，對(duì)現(xiàn)有項(xiàng)目的數(shù)據(jù)指標(biāo)進(jìn)行生搬硬套，也導(dǎo)致暖通系統(tǒng)在實(shí)際施工環(huán)節(jié)中，會(huì)出現(xiàn)結(jié)構(gòu)、位置、以及設(shè)備配型等方面的差異，從而影響到暖通系統(tǒng)的施工安裝與應(yīng)用。除此之外，一些計(jì)算書中并未依照《民用建筑工程室內(nèi)環(huán)境污染控制規(guī)范》的要求，進(jìn)行各種污染物的規(guī)范，如表1 所示。

2.2 供暖熱負(fù)荷計(jì)算差異

現(xiàn)階段，我國(guó)建筑工程項(xiàng)目依然沿用2011 年住建部所頒布的《住宅設(shè)計(jì)規(guī)范》（以下簡(jiǎn)稱《規(guī)范》）。其中，對(duì)于維護(hù)結(jié)果耗熱量，及其數(shù)據(jù)構(gòu)成和所對(duì)應(yīng)的計(jì)算問題等，都做出了明確的規(guī)定與說(shuō)明，并要求在設(shè)計(jì)中存在不同程度的修正差異值。如東西各5%，北0%~10%，南15%~30%。而一些高層建筑暖通設(shè)計(jì)中，卻對(duì)朝向修正值進(jìn)行了不依照《規(guī)范》要求的設(shè)定，使得朝向修正率會(huì)出現(xiàn)明顯的偏差。同時(shí)，依照《規(guī)范》中的要求，高層建筑暖通設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中涉及的冬季供暖系統(tǒng)熱負(fù)荷數(shù)據(jù)，不僅要對(duì)其進(jìn)行常規(guī)化的計(jì)算，更要將加熱環(huán)節(jié)中門窗縫隙對(duì)室內(nèi)滲入冷空氣涉及的耗熱量等數(shù)據(jù)加以計(jì)算和設(shè)定。甚至一些設(shè)計(jì)人員不考慮地區(qū)差異，對(duì)整體耗熱量設(shè)計(jì)中所產(chǎn)生的部分耗熱量數(shù)據(jù)，做選擇性添加處理，致使熱負(fù)荷計(jì)算差異極為明顯，并超出《規(guī)范》標(biāo)準(zhǔn)。

表1 住宅室內(nèi)污染物控制限值

2.3 空調(diào)通風(fēng)設(shè)計(jì)缺乏合理性

雖然高層建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)在設(shè)計(jì)與施工等方面，都具有嚴(yán)格的規(guī)定指標(biāo)，但在實(shí)際安裝環(huán)節(jié)中，卻會(huì)因空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)缺乏合理性，而導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)成本的增加與資源的無(wú)端損耗。例如：通常情況下，高層建筑所選用的空調(diào)裝機(jī)容量普遍偏大，且需要經(jīng)過精確的冷負(fù)荷值核算，才能最終確定空調(diào)系統(tǒng)的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)與采購(gòu)需求[1]。一些設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，未能對(duì)各項(xiàng)設(shè)備的冷負(fù)荷值進(jìn)行集中核算，又缺少對(duì)各項(xiàng)安全系數(shù)的精確結(jié)合，就會(huì)導(dǎo)致所選擇的空調(diào)制冷裝機(jī)，在容量上低于設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的冷負(fù)荷值。由此也會(huì)引發(fā)空調(diào)系統(tǒng)出現(xiàn)超出額定范疇現(xiàn)象，造成空調(diào)系統(tǒng)損壞。除此之外，此種情況也會(huì)導(dǎo)致很多資源的無(wú)端消耗，造成制冷機(jī)運(yùn)行效率低下。

3 高層建筑暖通設(shè)計(jì)的改進(jìn)措施

3.1 嚴(yán)格遵循設(shè)計(jì)規(guī)范

暖通系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，需要嚴(yán)格遵循設(shè)計(jì)規(guī)范。首先，明確方案。在進(jìn)行多種方案的比較后，選取適宜該高層建筑工程項(xiàng)目的暖通設(shè)計(jì)方案。其中涵蓋冷源、熱源、末端采暖、空調(diào)等。隨后，需依照各項(xiàng)系統(tǒng)設(shè)備來(lái)進(jìn)行負(fù)荷值的精細(xì)核算。其次，按照所計(jì)算出的熱負(fù)荷值與冷負(fù)荷值等數(shù)據(jù)，來(lái)對(duì)設(shè)備和機(jī)房等進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)中合理位置的設(shè)定[2]。如制冷站位置、換熱站位置、空調(diào)機(jī)房位置，以及新風(fēng)機(jī)房位置等。最后，根據(jù)所選定的設(shè)備與機(jī)房位置，再進(jìn)行暖通平面圖形的規(guī)劃。而后，在對(duì)水力進(jìn)行計(jì)算后，再進(jìn)行水泵與機(jī)房位置的設(shè)定，并由此畫出剖面圖和大樣圖等。在這一過程中，涉及人員需遵守設(shè)計(jì)規(guī)范，確保設(shè)計(jì)內(nèi)容符合規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)和實(shí)際應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，并要對(duì)設(shè)計(jì)圖紙做出反復(fù)審核，以此確保暖通設(shè)計(jì)符合高層建筑的實(shí)際應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)。

3.2 提升暖通設(shè)計(jì)的可行性

在進(jìn)行暖通供暖系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員不僅要對(duì)涉及的熱負(fù)荷值進(jìn)行精確核算，也要在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中進(jìn)行溫度表、除污器、以及壓力表等暖通設(shè)備的設(shè)定。如高層建筑工程項(xiàng)目對(duì)供暖系統(tǒng)要求標(biāo)準(zhǔn)較高，則需要進(jìn)行熱計(jì)量?jī)x的安裝，以此確保暖通系統(tǒng)在應(yīng)用環(huán)節(jié)中數(shù)據(jù)的精確性與系統(tǒng)的安全性。在進(jìn)行暖通空調(diào)系統(tǒng)供暖入口數(shù)量時(shí)，要以高層建筑的實(shí)際需求做出合理性設(shè)定，而供暖入口數(shù)量的設(shè)定，也能使高層建筑暖通系統(tǒng)的功能性更為科學(xué)地分布，并可促進(jìn)其便捷性能提升[3]。與此同時(shí)，也可通過對(duì)評(píng)估指標(biāo)加以改進(jìn)的方式，來(lái)減少或消除暖通設(shè)計(jì)過程中存在的熱負(fù)荷計(jì)算差異問題。對(duì)于采用共用立管系統(tǒng)的高層建筑，在進(jìn)行暖通設(shè)計(jì)階段，要對(duì)多項(xiàng)性能指標(biāo)進(jìn)行結(jié)合性分析。如承壓水平、散熱設(shè)備的選取、系統(tǒng)水力的穩(wěn)定性、以及所采用的化學(xué)材料等做出綜合分析，并要針對(duì)供暖系統(tǒng)及立管系統(tǒng)，在結(jié)合管道熱補(bǔ)償數(shù)據(jù)進(jìn)行分區(qū)性設(shè)計(jì)。

3.3 空調(diào)系統(tǒng)的科學(xué)化選取

空調(diào)系統(tǒng)對(duì)于溫度的調(diào)節(jié)性能極為優(yōu)良，但涉及的負(fù)荷值變化也更為明顯。因此，在進(jìn)行高層建筑暖通系統(tǒng)中空調(diào)系統(tǒng)的選取時(shí)，要做到科學(xué)化選擇。設(shè)計(jì)人員在選取空調(diào)系統(tǒng)過程中，應(yīng)使其功率符合并超出實(shí)際負(fù)荷值標(biāo)準(zhǔn)，以此才能確?？照{(diào)系統(tǒng)在應(yīng)用時(shí)具備相應(yīng)的效果。當(dāng)所設(shè)計(jì)的空調(diào)系統(tǒng)應(yīng)用于高層辦公區(qū)域時(shí)，則進(jìn)行溫度的調(diào)節(jié)時(shí)段多為白天，則在夜間就可對(duì)空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行低耗運(yùn)行或關(guān)閉。這就需要設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)前，對(duì)高層建筑的實(shí)際應(yīng)用環(huán)境做出更為細(xì)致的分析，以此確?？照{(diào)系統(tǒng)的科學(xué)化選取與應(yīng)用。除此之外，在進(jìn)行高層建筑空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，也要盡量減少估算數(shù)據(jù)，并清晰估算方法與結(jié)果的不穩(wěn)定性。這樣將會(huì)避免空調(diào)裝機(jī)容量出現(xiàn)過大現(xiàn)象，也會(huì)適當(dāng)降低初期的經(jīng)濟(jì)投入比例。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，暖通系統(tǒng)的設(shè)計(jì)情況，直接關(guān)系居住者對(duì)高層建筑的實(shí)際應(yīng)用情況，更是保障居民安居樂業(yè)的設(shè)施基礎(chǔ)。針對(duì)現(xiàn)階段高層建筑暖通設(shè)計(jì)過程中存在的諸多問題，設(shè)計(jì)人員不僅要做到針對(duì)建筑結(jié)構(gòu)、應(yīng)用地區(qū)，以及應(yīng)用范疇等，進(jìn)行有針對(duì)性的系統(tǒng)設(shè)備選取，還要做出精確性的計(jì)算與核算。唯有如此，才能確保高層建筑暖通系統(tǒng)符合規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，也才能為高層建筑的質(zhì)量與安全，奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。