基于設(shè)計(jì)過(guò)程中的供暖與通風(fēng)空調(diào)優(yōu)化設(shè)計(jì)研究

何先翔

（寧夏建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司）

1 引言

當(dāng)前，我國(guó)社會(huì)總能耗約三成來(lái)源于建筑，而建筑能耗的50%以上來(lái)自采暖、通風(fēng)、空氣調(diào)節(jié)及相關(guān)系統(tǒng)。對(duì)于新建項(xiàng)目應(yīng)將其融入方案初期，一個(gè)好的建筑不僅僅只是外立面及功能性，還應(yīng)兼顧后期運(yùn)行節(jié)能減排及舒適性，全過(guò)程協(xié)調(diào)同步考慮，將節(jié)能節(jié)費(fèi)優(yōu)化方案設(shè)計(jì)融入方案初期，為用戶及建設(shè)方帶來(lái)實(shí)實(shí)在在的體驗(yàn)與經(jīng)濟(jì)性[1]。

2 什么是優(yōu)化設(shè)計(jì)

優(yōu)化設(shè)計(jì)應(yīng)充分把握建設(shè)方與使用者的意圖和需求，結(jié)合實(shí)際條件和情況，針對(duì)不同項(xiàng)目做到因地制宜，以材料的選擇、系統(tǒng)方案為基準(zhǔn)點(diǎn)，結(jié)合前期投入與后期回報(bào)，在提升設(shè)計(jì)質(zhì)量的同時(shí)，降低投入，將降低成本、節(jié)能減排、精益求精做在實(shí)處[2]。

3 供暖與通風(fēng)空調(diào)優(yōu)化設(shè)計(jì)在工程中的應(yīng)用

3.1 供暖系統(tǒng)

依據(jù)《民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范GB736-2012》5.3.1條內(nèi)容：散熱器供暖系統(tǒng)應(yīng)采用熱水作為熱媒；散熱器集中供暖系統(tǒng)宜按75℃/50℃連續(xù)供暖進(jìn)行設(shè)計(jì)，且供水溫度不宜大于85℃，供回水溫差不宜小于20℃。集中供熱公司與設(shè)計(jì)院執(zhí)行同一供回水溫度設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。但實(shí)際集中供熱公司熱源側(cè)能提供的供暖溫度無(wú)法滿足實(shí)際供暖需求，在供暖室外計(jì)算溫度時(shí)，供水溫度往往只有50℃～60℃左右。為保證實(shí)際供暖效果，設(shè)計(jì)院往往通過(guò)增大散熱器片數(shù)滿足熱負(fù)荷。

以鋼制內(nèi)防腐GS-X/V，中心距600mm 為例。根據(jù)現(xiàn)行規(guī)范設(shè)計(jì)水溫，當(dāng)室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度為18℃，采暖系統(tǒng)設(shè)計(jì)供回水溫度為75℃/50℃時(shí)，單片散熱量為107W。

當(dāng)室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度為18℃，采暖系統(tǒng)設(shè)計(jì)供回水溫度為65/40℃時(shí)，單片散熱量為82W。僅因散熱量衰減，散熱器片數(shù)附加而言，要達(dá)到熱負(fù)荷需求，需附加1.3倍。

當(dāng)室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度為18℃，采暖系統(tǒng)設(shè)計(jì)供回水溫度為55/30℃時(shí)，單片散熱量為53W。僅因散熱量衰減，散熱器片數(shù)附加而言，若要達(dá)到熱負(fù)荷需求，需附加2.0倍。

以1 萬(wàn)m2公共建筑為例，熱負(fù)荷暫按熱指標(biāo)55W/m2估算，則建筑熱負(fù)荷約為550kW。按設(shè)計(jì)負(fù)荷，以鋼制內(nèi)防腐GSX/V，中心距600mm 為例，單片散熱量為107W，粗算需5140 片，單片銷售批發(fā)價(jià)72 元/片，需37 萬(wàn)元，如熱源側(cè)水溫僅有55/30℃，則通過(guò)增加散熱器片數(shù)，需追加投資37 萬(wàn)元，故僅通過(guò)增加片數(shù)附加是不合適的。除此之外，還存在散熱器片數(shù)增加，安裝位置是否合理，美觀性等諸多問(wèn)題。

根據(jù)熱負(fù)荷與流量溫差的關(guān)系：Q=0.86G△T可通過(guò)增加流量增大熱負(fù)荷。

以溫差25℃，比摩阻為45Pa/m為例。當(dāng)管徑為DN25mm時(shí)，流量0.525m3/h，可提供熱負(fù)荷15kW。

當(dāng)管徑為DN32mm時(shí)，流量1.120m3/h，可提供熱負(fù)荷32kW。當(dāng)按規(guī)范設(shè)計(jì)參數(shù)計(jì)算管徑為DN25mm，可增大一號(hào)管徑，可增加2.133倍流量及熱負(fù)荷。

當(dāng)管徑為DN40 時(shí)，流量1.610m3/h，可提供熱負(fù)荷46kW。當(dāng)按規(guī)范設(shè)計(jì)參數(shù)計(jì)算管徑為DN32，可增大一號(hào)管徑，增加1.437倍流量及熱負(fù)荷。

通過(guò)增加流量，可更為經(jīng)濟(jì)有效地彌補(bǔ)因熱源側(cè)水溫不夠而引起的采暖系統(tǒng)熱負(fù)荷不足的問(wèn)題。此方法是在熱計(jì)量收費(fèi)沒(méi)有起到作用時(shí)，通過(guò)增大流量保證熱需求的一種較為經(jīng)濟(jì)的方式。

3.2 通風(fēng)系統(tǒng)

依據(jù)《氣體滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范GB50370-2005》3.1.4 條內(nèi)容：兩個(gè)或兩個(gè)以上的防區(qū)采用組合分配系統(tǒng)時(shí)，一個(gè)組合分配系統(tǒng)所保護(hù)的防護(hù)區(qū)不應(yīng)超過(guò)8個(gè)。3.1.5條內(nèi)容：組合分配系統(tǒng)的滅火劑儲(chǔ)存量，應(yīng)按儲(chǔ)存量最大的防護(hù)區(qū)確定。針對(duì)氣體滅火系統(tǒng)的事后排風(fēng)系統(tǒng)，同一防火分區(qū)，同一氣體滅火系統(tǒng)可只設(shè)置一套事后排風(fēng)系統(tǒng)，按照最大防護(hù)分區(qū)排風(fēng)量選定事后排風(fēng)機(jī)即可。可有效減小風(fēng)機(jī)選型規(guī)格大小，以及風(fēng)管尺寸大小，減小投資。

一級(jí)負(fù)荷中有重要負(fù)荷時(shí)，雖有兩路供電，但仍需設(shè)柴油發(fā)電機(jī)組。一、二級(jí)負(fù)荷，一路供電時(shí)需要設(shè)柴油發(fā)電機(jī)組。當(dāng)市電停電時(shí)，柴油發(fā)電機(jī)組開啟，為消防供電，柴油發(fā)電機(jī)組平時(shí)不運(yùn)行，消防時(shí)運(yùn)行。當(dāng)柴油發(fā)電機(jī)組為風(fēng)冷冷卻時(shí)，機(jī)組排風(fēng)量通常很大，導(dǎo)致系統(tǒng)補(bǔ)風(fēng)量相應(yīng)很大，當(dāng)土建有條件時(shí)，可采用自然進(jìn)風(fēng)口代替機(jī)械補(bǔ)風(fēng)，可有效減少投資。

3.3 排煙系統(tǒng)

依據(jù)《民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范GB736-2012》6.3.8-4 條內(nèi)容：可采用風(fēng)管通風(fēng)或誘導(dǎo)通風(fēng)方式，以保證室內(nèi)不產(chǎn)生氣流死角。6.3.8-7條內(nèi)容：車庫(kù)內(nèi)排風(fēng)與排煙可共用一套系統(tǒng)，但應(yīng)滿足消防規(guī)范要求。地下車庫(kù)排煙系統(tǒng)與平時(shí)排風(fēng)系統(tǒng)共用一套系統(tǒng)，可分為兩種系統(tǒng)：

①為地下車庫(kù)平時(shí)排風(fēng)系統(tǒng)在防火分區(qū)內(nèi)設(shè)置誘導(dǎo)風(fēng)機(jī)，

②為地下車庫(kù)平時(shí)排風(fēng)系統(tǒng)在防火分區(qū)內(nèi)延伸支管代替誘導(dǎo)風(fēng)機(jī)。

后一種要求非立體停車庫(kù)凈高一般≤5m，按每個(gè)防煙分區(qū)最大排煙量，排煙風(fēng)管1600mm×320mm 即可，每個(gè)防煙分區(qū)最小支管800mm×250mm即可，對(duì)車庫(kù)層高影響并不大。且可與人防送風(fēng)系統(tǒng)平戰(zhàn)結(jié)合，減少戰(zhàn)時(shí)新增風(fēng)管。初投資方面，延伸排煙風(fēng)管費(fèi)用小于增設(shè)誘導(dǎo)風(fēng)機(jī)。排風(fēng)風(fēng)機(jī)運(yùn)行費(fèi)用小于排風(fēng)風(fēng)機(jī)和誘導(dǎo)風(fēng)機(jī)運(yùn)行費(fèi)用，所以針對(duì)地下車庫(kù)排煙系統(tǒng)與平時(shí)排風(fēng)系統(tǒng)共用一套系統(tǒng)，在層高允許的情況下，采用在防火分區(qū)內(nèi)延伸支管代替誘導(dǎo)風(fēng)機(jī)較為經(jīng)濟(jì)，且運(yùn)行簡(jiǎn)單。

3.4 空調(diào)系統(tǒng)

辦公或商業(yè)綜合體等公建的夏季制冷設(shè)計(jì)，采用傳統(tǒng)空調(diào)水系統(tǒng)，冷源采用離心式/螺桿式冷水機(jī)組，末端采用風(fēng)機(jī)盤管帶新風(fēng)系統(tǒng)或全空氣系統(tǒng)的形式。采用多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)形式，具有多方面優(yōu)勢(shì)。

1）空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行的節(jié)能性

傳統(tǒng)空調(diào)水系統(tǒng)采用數(shù)量較少的大功率壓縮機(jī)，必須達(dá)到一定負(fù)荷才可啟動(dòng)，一開全開。特別在客戶招商前期，哪怕入駐的客戶只有一家公司，對(duì)于物業(yè)來(lái)說(shuō)，就得提供正?？照{(diào)服務(wù)，費(fèi)用完全由物業(yè)自己承擔(dān)。而多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)采用直流變頻技術(shù)，極大降低了能耗，提升了節(jié)能環(huán)保性。采用模塊式機(jī)組，可根據(jù)用戶需求進(jìn)行靈活配置，做到每個(gè)公司、每個(gè)房間、每臺(tái)內(nèi)機(jī)均可獨(dú)立開啟控制，外機(jī)按需輸出。傳統(tǒng)空調(diào)水系統(tǒng)按照面積收費(fèi)，納入物業(yè)費(fèi)征收范圍內(nèi)，客戶在使用方面，完全不會(huì)考慮節(jié)能問(wèn)題，因?yàn)殚_與不開，同樣收費(fèi)，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)開窗開空調(diào)現(xiàn)象，節(jié)能效果差。而多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)采用分戶計(jì)量，客戶按用量支付，會(huì)極大提升節(jié)能環(huán)保性，可實(shí)現(xiàn)能效管理。

2）空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行的靈活性及個(gè)性化

傳統(tǒng)空調(diào)水系統(tǒng)采用全空氣系統(tǒng)時(shí)，很難針對(duì)不同房間功能，根據(jù)個(gè)別用戶需求進(jìn)行靈活調(diào)節(jié)，且一開全開，當(dāng)?shù)拓?fù)荷運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)能耗較高，主機(jī)損耗增加。多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)可根據(jù)不同房間功能及每個(gè)人不同的需求進(jìn)行設(shè)置和控制。多聯(lián)空調(diào)系統(tǒng)可精確到±0.5℃的溫度感應(yīng)，解決部分區(qū)域調(diào)節(jié)的困難性，滿足所有人的需求。系統(tǒng)根據(jù)產(chǎn)權(quán)及功能區(qū)域劃分，可以24h實(shí)時(shí)對(duì)應(yīng)，自由開關(guān)。

3）釋放更多建筑空間，租售空間最大化

傳統(tǒng)空調(diào)水系統(tǒng)需要設(shè)置空調(diào)主機(jī)房及水泵房，大型辦公或商業(yè)綜合體等大型公共建筑空調(diào)主機(jī)房及水泵房建筑面積一般占整個(gè)空調(diào)建筑面積的2%，而采用多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)無(wú)需占用室內(nèi)建筑面積。以某空調(diào)建筑面積為15 萬(wàn)m2的商業(yè)綜合體為例，傳統(tǒng)空調(diào)水系統(tǒng)需要約300m2的空調(diào)主機(jī)房及水泵房，相當(dāng)于20 個(gè)停車位，按平均市場(chǎng)價(jià)40a 租金約為288 萬(wàn)元或售價(jià)為160 萬(wàn)元。對(duì)建筑豎向設(shè)計(jì)而言，傳統(tǒng)空調(diào)水系統(tǒng)的水平管道相對(duì)粗大且冗繁，而氟系統(tǒng)因室內(nèi)只走銅管，管道細(xì)小很多，因此可提高凈空達(dá)200mm。

4）較低的運(yùn)行管理成本

傳統(tǒng)空調(diào)水系統(tǒng)需每隔1a～2a 進(jìn)行專業(yè)的管道清洗及維護(hù)，且平時(shí)的運(yùn)行管理需要專門的人工，日常維護(hù)管理需有2至3 名的專業(yè)管理人員。而多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)基本無(wú)維護(hù)管理費(fèi)用，管理人員可兼職。

5）系統(tǒng)改造的便利性

現(xiàn)代建筑通常使用壽命在40a～50a，空調(diào)系統(tǒng)的使用壽命一般為20a 左右。隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，現(xiàn)代辦公及商業(yè)建筑內(nèi)部變化較快，往往會(huì)隨產(chǎn)權(quán)及租售情況的變化而變化。傳統(tǒng)空調(diào)水系統(tǒng)空調(diào)機(jī)房及水泵房往往設(shè)置在地下室內(nèi)，機(jī)房?jī)?nèi)大型機(jī)組、水箱、水泵等拆除更換困難，空調(diào)水系統(tǒng)管道粗大笨重，更換破壞原有裝修面大，所以整體改造周期長(zhǎng)，改造拆除費(fèi)用高。多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)無(wú)需空調(diào)主機(jī)房及水泵房，室外機(jī)放置在屋面或空地，方便更換，室內(nèi)部分可針對(duì)改造區(qū)域更換室內(nèi)機(jī)及管道，不會(huì)牽一發(fā)而動(dòng)全身，且銅管管道細(xì)小很多，更換破壞原有裝修面較小，所以整體的改造周期短，改造拆除費(fèi)用相對(duì)較低。

4 結(jié)語(yǔ)

面對(duì)日新月異的市場(chǎng)變化以及建筑市場(chǎng)的激烈競(jìng)爭(zhēng)，建筑后期設(shè)計(jì)內(nèi)容應(yīng)引起足夠重視，對(duì)新建項(xiàng)目應(yīng)將其融入方案初期，一個(gè)好的建筑不僅僅只是外立面及功能性，還應(yīng)兼顧后期運(yùn)行節(jié)能節(jié)費(fèi)減排及舒適性，全過(guò)程協(xié)調(diào)同步考慮。