裝配式建筑中暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)措施探討

解鳴

【摘要】為進一步提升裝配式建筑設(shè)計效果，更好的滿足人們的主觀需求，提出合理應(yīng)用暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)的建議。首先分別闡述裝配式建筑和暖通空調(diào)系統(tǒng)的概念，其次闡述當(dāng)前暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計中存在的問題，包括管道安裝管理不嚴、設(shè)備漏水、運行能耗高等，分析以上問題成因，以優(yōu)化暖通空調(diào)設(shè)計效果為宗旨，探究幾點可行措施、方法，以供同行參考。

【關(guān)鍵詞】裝配式建筑；暖通空調(diào)；問題分析；設(shè)計技術(shù)

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021. 26.083

進入新世紀以來，我國人民經(jīng)濟收入明顯增加，日常生活更加豐富，人民對生活質(zhì)量也提出更高、更多的要求，暖通空調(diào)已經(jīng)成為人們更好享受生活的重要物資之一，在裝配式建筑內(nèi)占據(jù)較高的地位。和普通建筑相比較，裝配式建筑的結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜、特殊，這在很大程度上增加了暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計的難度。在這樣的情境下，身為一名優(yōu)秀的暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計人員，應(yīng)綜合多方面因素，以全面改善裝配式建筑使用功能、提升廣大業(yè)主滿意度為目的，有針對性的完善系統(tǒng)設(shè)計方案，使暖通空調(diào)在使用過程中創(chuàng)造良好的效益。

1、概念介紹

1.1 裝配式建筑

即使用建筑構(gòu)件組裝建造而成的建筑，工程建設(shè)中所需的各種建材均可以反復(fù)拆卸與循環(huán)利用，不僅提升建筑材料的利用效率，還規(guī)避了建筑垃圾對周邊環(huán)境造成的污染與破壞。新時期下，我國人民的環(huán)保理念整體提升，預(yù)制裝配式建筑成為了現(xiàn)代建筑行業(yè)內(nèi)的主流，工業(yè)化的建造方式成為發(fā)展趨勢。首先，裝配式建筑的特點很多，包括構(gòu)件預(yù)制、結(jié)構(gòu)功能完善、現(xiàn)場施工高效、施工精準度要求高等。在工廠內(nèi)集中預(yù)制建筑構(gòu)件，并應(yīng)用了混凝土的兼容性去提升預(yù)制件的多樣化，工程施工效率與質(zhì)量同步提升。其次，裝配式建筑集材料防水、保溫、抗輻射等功能為一身，因在工廠內(nèi)澆筑完成所有構(gòu)件，規(guī)避施工現(xiàn)場形成的影響，早期預(yù)制與存管環(huán)節(jié)已消除了有害物質(zhì)，減輕了現(xiàn)場施工的污染程度。再者，裝配式建筑施工整合了預(yù)制件制造、養(yǎng)護、存管、運輸和吊裝等步驟，明顯減少了施工面的操作流程，現(xiàn)場施工效率大幅提高。最后，裝配式建筑施工對測量放線、孔位預(yù)留等的精準性提出更高要求，出現(xiàn)任何偏差均會影響整個建筑的建造質(zhì)量，故而應(yīng)科學(xué)部署各施工要求，確保各分項工程施工更符合配式建筑質(zhì)量設(shè)計的要求。

1.2 暖通空調(diào)系統(tǒng)

可以結(jié)合系統(tǒng)的運行原理將其分成如下幾種類型[1]：（1）全水型：把水作為介質(zhì)去調(diào)控溫度，改善室內(nèi)空氣質(zhì)量，應(yīng)用水和空氣兩者的比熱容差形成水循環(huán)，當(dāng)建筑室內(nèi)、外空氣互換時，便能有效調(diào)控室內(nèi)溫、濕度指標；（2）全空氣型：應(yīng)用空氣壓力去促進室內(nèi)外空氣交換過程，借此方式確保室內(nèi)空氣的暢通性，有效的改善建筑室內(nèi)的溫濕度。這種空調(diào)系統(tǒng)最大的特點是能降低系統(tǒng)運行能耗量，減輕噪聲污染。（3）空氣與水混合型：該系統(tǒng)集成了空氣型、全水型的優(yōu)勢，有助于提升系統(tǒng)運行效率，改善其運行質(zhì)量。

1.3 空調(diào)系統(tǒng)的作用

（1）改善建筑室內(nèi)空氣質(zhì)量；（2）調(diào)節(jié)室內(nèi)溫濕度。該系統(tǒng)安裝施工的宗旨在于為廣大居住者帶來舒適服務(wù)，使人們主觀上獲得更好的居住體驗。對于裝配式建筑的設(shè)計工作來說，采暖與通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計是重點內(nèi)容，不同的建筑形式對以上系統(tǒng)提出的要求有著一定差異。

2、暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計存在的不足

2.1 管道安裝管理不嚴

當(dāng)前，越來越多的人重視裝配式建筑室內(nèi)裝修情況，對家居環(huán)境質(zhì)量提出了更高的要求，主要體現(xiàn)在外觀美觀性、居住舒適度兩大方面，故而設(shè)計師實踐中應(yīng)思考采用怎樣的設(shè)計方法才能取得最佳的外形視覺成效。空調(diào)系統(tǒng)通風(fēng)、換氣過程中，管道是重要載體，故而做好管道構(gòu)件的安裝工作具有很大現(xiàn)實意義，若安裝暖通與空調(diào)設(shè)備時沒有實現(xiàn)規(guī)范化管理，僅過度的追求外形美觀，而沒有著重考慮系統(tǒng)設(shè)計科學(xué)性、實用性的問題。參照不同裝配式建筑形式的差異，在設(shè)計安裝管道時，一定要提升設(shè)計內(nèi)容的針對性，以防其干擾設(shè)備正常運行過程，埋沒其部分使用性能，降低建筑室內(nèi)換氣效果，降低暖通空調(diào)系統(tǒng)的使用價值。

2.2 設(shè)備漏水

暖通空調(diào)長期投運使用后，局部容易發(fā)生漏水狀況，勢必會影響整個系統(tǒng)的使用效果，嚴重時會對建筑室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量產(chǎn)生不良影響，造成局部地板受損、墻面滲水等。針對空調(diào)系統(tǒng)的漏水問題，既往有人員進行了大量的調(diào)查分析工作，指出其主要原因是室內(nèi)外機沒有整體打通，若空調(diào)外機漏水，可以初步認為外機使用時間過長，部分零部件沒有及時維修、養(yǎng)護及更新是主要原因[2]。此外，若建筑室內(nèi)溫差較大，則會加快空氣內(nèi)水蒸氣的蒸發(fā)速度，成為部分設(shè)備漏水的誘因。

2.3 運行能耗較高

主要是因為空調(diào)系統(tǒng)的冷機、水泵及風(fēng)機等在運行過程中，不能高效率的是使用能源，外加以上這些設(shè)備在日常管理存在著不嚴格、不全面等情況，系統(tǒng)開關(guān)的切換動作不及時等，均會對空調(diào)設(shè)備的運行效能產(chǎn)生不良影響，勢必會浪費掉部分資源。如果系統(tǒng)運行階段出現(xiàn)水量失衡情況時，會造成冷凍水量嚴重缺乏，以致溫度較高，在這樣的工況下最冷？機制冷效果較差，引起溫濕度供應(yīng)不夠的情況，能源浪費。

3、優(yōu)化暖通空調(diào)設(shè)計效果的措施

3.1 水力平衡設(shè)備

水力平衡是影響空調(diào)系統(tǒng)運行狀態(tài)及效率的主要因素，若系統(tǒng)運行階段發(fā)生系統(tǒng)水力失衡，那么其能耗量也會增加，故而，應(yīng)盡可能穩(wěn)定維持系統(tǒng)的水力平衡狀態(tài)，進而全面改善系統(tǒng)的運行狀況，提升運行效率，實現(xiàn)能耗最低。大部分情況下，定流量水系統(tǒng)的水力平衡僅有一個狀態(tài)，就是靜態(tài)水力平衡。把靜態(tài)平衡閥安裝在主要分支的供回水管上便能實現(xiàn)以上這種平衡狀態(tài)。但如果面對的是變流量水系統(tǒng)，具體設(shè)計工況是影響其運行流量的主要因素，為規(guī)避系統(tǒng)流量出現(xiàn)明顯波動，建議配合使用旁通調(diào)節(jié)閥去調(diào)控水力大小。綜合以上內(nèi)容，實踐中應(yīng)結(jié)合空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計狀況及應(yīng)用對象的流通能力去選擇適宜的水力平衡裝置[3]。但設(shè)計過程中也存在著特別狀況，應(yīng)用數(shù)臺冷水機變流量一級泵時，若水泵與機組兩者共用一個集管，則要把電動兩通閥門裝設(shè)在各臺主機、進出水管上，使其和水泵之間形成良好的聯(lián)動效應(yīng)。

3.2 管理的節(jié)能設(shè)計

（1）將監(jiān)測與自動化控制功能引進空調(diào)系統(tǒng)內(nèi)，比如運行參數(shù)動態(tài)化監(jiān)測、設(shè)備與系統(tǒng)運行狀態(tài)的呈現(xiàn)、系統(tǒng)智能操控與不同工況下的自主切換等。

（2）分析到空調(diào)機盤、過濾器表面粘附的雜物會增加熱量損耗量，進而降低系統(tǒng)的部分性能，引起能源浪費的問題，故而設(shè)計工作中一定要督導(dǎo)相關(guān)部門嚴格依照相關(guān)規(guī)范做好后期維保工作，分析具體需求，編制相配套的護理方案。

（3）春秋兩季加強空調(diào)開啟時間的控制，當(dāng)業(yè)主沒有太大的需求時，推薦采用自然通風(fēng)的降溫方法。并且系統(tǒng)設(shè)計時還要明文做出如下規(guī)定：當(dāng)開啟使用空調(diào)時，一定要緊關(guān)門窗，人員離開時及時關(guān)閉空調(diào)[4]。

（4）對于夏冷冬熱地區(qū)的普通裝配式建筑空調(diào)系統(tǒng)基本應(yīng)用分體式設(shè)計，一個標準建筑室內(nèi)設(shè)置壁掛機、柜機各1臺；如果是功能性建筑，其內(nèi)通常會有吊頂，故而空調(diào)室內(nèi)內(nèi)機可以應(yīng)用吸頂式，空調(diào)板或者屋面安置室外機；裝配式報告廳因為空間相對較大，故而建議選用中央空調(diào)，可以應(yīng)用屋頂機或者高靜壓風(fēng)管機等。

（5）合理應(yīng)用傳感技術(shù)并結(jié)合自動控制基本理論，實時監(jiān)控建筑室內(nèi)溫濕度，結(jié)合監(jiān)測所得結(jié)果有針對性的設(shè)置空調(diào)主要運行參數(shù)，確保其始終在高效率區(qū)段內(nèi)運轉(zhuǎn)。

（6）系統(tǒng)設(shè)計中明確設(shè)定過濾器設(shè)備的檢查、清洗及更換周期，如果面對的是新風(fēng)過濾器，建議每隔15-30d開展一次清洗工作；對于安裝在風(fēng)機盤管位置的過濾器，通常每隔35d左右清洗1次。如果現(xiàn)場檢測發(fā)現(xiàn)過濾器阻力超出設(shè)計阻力限制時，則要盡早對其進行換新處理。

（7）嚴格設(shè)定空調(diào)開啟的條件，夏季、冬季建筑室內(nèi)分別>30℃、<6℃時就可以開啟空調(diào)。但規(guī)定夏季空調(diào)制冷、冬季制熱溫度分別低于26℃、20℃。因為傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)配合使用遙控器進行操作、控制，隨意性不足，管理過程相對較繁瑣，所以在經(jīng)濟條件允許時建議應(yīng)用智能控制器。當(dāng)使用智能控制器時，設(shè)計夏季制冷的上、下限溫度分別是30℃、26℃，冬季制熱依次為26℃、20℃。這樣如果夏季室溫<30℃以下或冬季室溫>20℃時，空調(diào)電源便會自動關(guān)閉，即便是有人操控遙控器也不會成功啟用啟動；夏季室溫滿足空調(diào)開啟條件，空調(diào)使用一段時間后室溫被控制在26℃以下，空調(diào)開關(guān)也會自動關(guān)閉，冬季室溫的調(diào)控也亦如此[5]。和以往人們結(jié)合主觀感受控制空調(diào)啟閉的方法相比，以上這種全新的控制模式在節(jié)能方面更占優(yōu)勢，有一定推廣價值。

（8）分體空調(diào)時當(dāng)下市面上銷售量較高的暖通設(shè)備，其有價格合理，安裝操作便捷、無需結(jié)合裝配式建筑吊頂設(shè)計，控制靈敏，便于開啟及有利于節(jié)省用電資源等特征。分體空調(diào)應(yīng)和裝配式建筑設(shè)計相結(jié)合，建議預(yù)留直徑80mm的安裝孔。建筑室內(nèi)機形式保持一致：壁掛機與柜機各1臺。壁掛機的冷凝水與冷媒管合用一個安裝孔，安裝孔便于冷凝水外排就可以；柜機的冷凝水和冷媒管同樣合用安裝孔，安裝孔和水平地面相距300mm為宜。在設(shè)計建筑方案時可以依照標準房建進行規(guī)劃，實現(xiàn)流水化作業(yè)，減少預(yù)制模型數(shù)量。

3.3 冷熱源節(jié)能環(huán)保設(shè)計

近些年中，國家相關(guān)部門大力提倡綠色、環(huán)保理念，裝配式建筑實現(xiàn)節(jié)能運行是該領(lǐng)域研究的一項重要課題。在確保裝配式建筑施工質(zhì)量安全、功能正常發(fā)揮的基礎(chǔ)上，提升能源的利用效率，是減少能耗量的可行方法之一。

冷、熱源被公認為裝配式建筑能耗的主體，空調(diào)系統(tǒng)內(nèi)裝配了很多冷熱源供給設(shè)備，其設(shè)備購置、運維成本均較高，故而完善該部分的節(jié)能環(huán)保設(shè)計效果有很大現(xiàn)實意義，綜合分析投資、建筑經(jīng)濟效益目標實現(xiàn)情況。中央空調(diào)的冷凝方式主要有風(fēng)冷、水冷兩種，結(jié)合冷熱載體的差異有可以將其細化成冷媒、水系統(tǒng)，風(fēng)冷熱泵螺桿機組、VRV等。鑒于以上情況，應(yīng)遵守因地制宜的原則，配合應(yīng)用多種能源的配合，編制相配套的冷熱源方案，進而降低不可再生資源耗損量，比如太陽能、地源熱泵等均能較好的維持建筑室溫的恒定性、舒適度，降低不可再生資源的消耗量，降低裝配式建筑的使用成本[6]。其中，地源熱泵技術(shù)能增強暖通空調(diào)系統(tǒng)的供熱、制冷能力，并且該項技術(shù)充分使用了新能源，能為空調(diào)系統(tǒng)實現(xiàn)節(jié)能運行提供更強大的技術(shù)支撐。但在應(yīng)用該項技術(shù)時，要科學(xué)分析與設(shè)計其具體安裝位置，這主要是因為不同區(qū)域的能源產(chǎn)出情況有所差異，應(yīng)依照相關(guān)規(guī)范要求選擇適宜的地區(qū)，確保其產(chǎn)生的能量較好的滿足空調(diào)系統(tǒng)正常運作的需求。該項技術(shù)應(yīng)用時也要做好密封工作，以防運作時滋生出能源浪費的情況。

合理應(yīng)用變頻技術(shù)，該項技術(shù)最大的作用是控制空調(diào)系統(tǒng)的實際使用效率，并且這種技術(shù)還能有效應(yīng)用空調(diào)運作時生成的多余能量，不僅能維持室內(nèi)溫、濕度的舒適性，還能減少電能的耗用量。在監(jiān)測到建筑室內(nèi)溫度抵達平衡后，空調(diào)系統(tǒng)便會自行降低輸出功率，進而取得較好的節(jié)能效果。變頻是空調(diào)系統(tǒng)的核心技術(shù)，其不僅能實現(xiàn)對空調(diào)系統(tǒng)的智能化調(diào)控，還能結(jié)合住戶的需求進行人工手動調(diào)節(jié)，這在很大程度上驗證了變頻技術(shù)在節(jié)能方面的實用性。

3.4 科學(xué)空調(diào)室內(nèi)參數(shù)

在條件準許的工況下，應(yīng)嘗試降低建筑室溫參數(shù)設(shè)置標準。例如，在室內(nèi)制冷環(huán)節(jié)中，其溫度要≥26℃，而制熱時，建議室溫≤20℃。如果某裝配式建筑沒有對室內(nèi)濕度提出確切要求時，可以濕度降低其設(shè)置標準，通常夏季、冬季建筑室內(nèi)濕度分別以低于70%、高于30%為宜[7]。設(shè)計中要嚴控新風(fēng)量，在有制冷與制熱需求的建筑室內(nèi)，伴隨新風(fēng)量的增加空調(diào)能耗量將會提高，鑒于以上狀況，建議把新風(fēng)量控制在符合建筑室內(nèi)衛(wèi)生要求的最下限就可以。但是在春秋兩季，應(yīng)使自然通風(fēng)抵達最大，減短新風(fēng)機組的運行時間長度，取得良好的節(jié)能效果。在確保滿足基本衛(wèi)生條件要求的基礎(chǔ)上，利用適宜的方法調(diào)控新風(fēng)量，比如減少換氣頻次、在新風(fēng)人口位置增設(shè)旁通，配合應(yīng)用雙風(fēng)機等；盡可能的提升自然新風(fēng)的利用效率；結(jié)合建筑室內(nèi)人員流動狀況，編制科學(xué)的風(fēng)閥調(diào)控計劃。

結(jié)語：

暖通空調(diào)系統(tǒng)能為廣大建筑創(chuàng)造良好的環(huán)境條件，將其用于裝配式建筑建設(shè)領(lǐng)域中，能進一步完善建筑的使用功能。系統(tǒng)設(shè)計實踐中，不能單純的考慮其使用功能、實際效果，也要以促進裝配式建筑持久運行為目標，綜合考慮節(jié)能、成本等諸多因素，不斷完善系統(tǒng)設(shè)計方案，使其應(yīng)用中創(chuàng)造出更多的效益。

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