淺談高層建筑暖通設(shè)計中存在的問題及改進策略

郝婧宇

太原市建筑設(shè)計研究院（030002）

高層建筑暖通設(shè)計中的問題較多，會影響人們的日常生活，所以設(shè)計人員務(wù)必高度重視技術(shù)的研發(fā)與創(chuàng)新，并采取更為有效的改進和優(yōu)化措施，改善高層建筑暖通設(shè)計水平，滿足人們的供暖需求。

1 暖通設(shè)計概述

暖通設(shè)計是房屋建筑中的重點環(huán)節(jié)，高層建筑暖通設(shè)計的難度較大。暖通設(shè)計主要分為采暖、供熱和通風(fēng)設(shè)計三個方面。采暖主要是建筑物從外部設(shè)備中獲得熱量的過程，是暖通設(shè)計中十分重要的內(nèi)容。供熱在暖通設(shè)計中發(fā)揮著關(guān)鍵作用，可在煤炭燃燒的過程中為建筑物提供充足熱量。通風(fēng)設(shè)計則是通風(fēng)、供暖設(shè)施，需做好通風(fēng)處理，降低室內(nèi)燃燒的二氧化碳濃度，優(yōu)化居民的居住環(huán)境。暖通設(shè)計主要分為設(shè)計、建造和設(shè)施三個階段，是暖通設(shè)計中的重要環(huán)節(jié)，關(guān)乎建筑整體性能[1]。

2 高層建筑暖通設(shè)計的特點

首先，在空調(diào)循環(huán)系統(tǒng)選型設(shè)計過程中，不同條件對于負荷及調(diào)試要求也會存在明顯差異，設(shè)計人員要加強對該方面的考量，作到科學(xué)選擇，以保證暖通系統(tǒng)的運行質(zhì)量。具體設(shè)計中，需重點控制循環(huán)水泵配置及變頻速度，堅持因地制宜的基本原則，作到合理規(guī)劃及處理，提高循環(huán)的暢通性，避免制冷及水循環(huán)等結(jié)構(gòu)運行中產(chǎn)生問題。

其次，在高層建筑暖通設(shè)計中，應(yīng)重點設(shè)計的內(nèi)容為供水、回水管路的處理，總壓力表的設(shè)置，溫度測量，除污設(shè)備的合理選擇和應(yīng)用等方面。這些設(shè)計在落實和完善中，要根據(jù)高層建筑結(jié)構(gòu)特點及功能要求進行全面分析，準確檢測相關(guān)數(shù)據(jù)內(nèi)容，以保證日后的正常供暖。

最后，開展通風(fēng)與防火結(jié)構(gòu)的設(shè)置，避免暖通空調(diào)系統(tǒng)因故障或外界因素影響而產(chǎn)生爆炸等危險事故。設(shè)計人員需要根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)特點進行優(yōu)化布置和科學(xué)處理，尤其要對防火閥門的選擇、通風(fēng)管路的設(shè)置加以嚴格把控，以避免意外問題的出現(xiàn)，增強通風(fēng)效果，有效控制危險事故的發(fā)生[2]。

3 高層建筑暖通設(shè)計的主要內(nèi)容

3.1 防排煙系統(tǒng)設(shè)計

結(jié)合國家建筑防火的規(guī)定和標準要求，在國家一類公共建筑中，建筑高度在100 m 以下的居住建筑，可采取打開挖創(chuàng)的方式實現(xiàn)排煙功能。不能自動排煙的樓梯間和防煙前室、消防電梯前室或合用前室、避難層等均需設(shè)置獨立運行的機械加壓送風(fēng)系統(tǒng)。建筑中，無法滿足自然排煙要求的內(nèi)走道、商場、房間和地下車庫均需依據(jù)防煙分區(qū)設(shè)置機械排煙，采取有效的補風(fēng)措施，防排煙分區(qū)不能跨越防火分區(qū)。

排煙系統(tǒng)的內(nèi)走道、房間和商場的防煙分區(qū)面積控制在500 m2以內(nèi)。排煙風(fēng)機排煙量需取最大防排煙分區(qū)的面積，且每平方米以120 m3/h 計算。地下車庫要依據(jù)防排煙分區(qū)的要求，獨立設(shè)置機械排煙和排風(fēng)系統(tǒng)，防煙分區(qū)面積控制在2 000 m2以內(nèi)，排煙量必須滿足規(guī)定要求。機械補風(fēng)系統(tǒng)的補風(fēng)量控制在排煙量的50%以上[3]。

3.2 通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計

建筑物通風(fēng)需以自然通風(fēng)為首選，如自然通風(fēng)無法滿足規(guī)定要求，或無法實現(xiàn)自然通風(fēng)時，可設(shè)置機械通風(fēng)。對重點區(qū)域設(shè)置事故通風(fēng)系統(tǒng)，事故通風(fēng)系統(tǒng)的排風(fēng)量和換氣次數(shù)需在12 次/h 以上。事故通風(fēng)要結(jié)合放散物的類型設(shè)置檢測報警和控制系統(tǒng)，在室內(nèi)外設(shè)置通風(fēng)機手動控制裝置和系統(tǒng)。

3.3 采暖空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計

3.3.1 冷熱源設(shè)計

項目所處的地區(qū)市政集中供熱及空調(diào)形式，采用地源熱泵、風(fēng)冷熱泵還是多機聯(lián)動系統(tǒng)均是設(shè)計中的重點。勘察建筑周邊的地形條件及自然環(huán)境。結(jié)合建筑物的功能、應(yīng)用要求和運行費用選取冷熱源，做好設(shè)計工作。

3.3.2 水系統(tǒng)和風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計

建筑高度超過50 m 時，采暖系統(tǒng)要設(shè)置在不同的區(qū)域，如建筑高度超過100 m，則建筑空調(diào)系統(tǒng)應(yīng)采取分區(qū)設(shè)置的方式。住宅取暖需采用分戶計量的雙管同程式系統(tǒng)。季節(jié)性空調(diào)要落實兩管制。季節(jié)和標準要求較為嚴格的采暖設(shè)施可以四管制供暖方式維持供暖效果。在中央空調(diào)式的小型辦公室、酒店客房，可使用風(fēng)機盤+獨立新風(fēng)系統(tǒng)，商業(yè)、餐廳和多功能廳等高大的空間可設(shè)置空調(diào)系統(tǒng)和熱帶回收新風(fēng)換氣系統(tǒng)。

4 高層建筑暖通設(shè)計中的問題

高層建筑設(shè)計具有復(fù)雜性，影響因素較多。所以在高層建筑暖通系統(tǒng)設(shè)計中，設(shè)計人員必須認真分析現(xiàn)有問題，確定問題成因，從而改善建筑暖通設(shè)計的整體水平。

4.1 不重視節(jié)能環(huán)保

建筑行業(yè)是典型的高能耗產(chǎn)業(yè)，如某個細節(jié)把控不嚴，則會增加材料及能源消耗，甚至產(chǎn)生嚴重的環(huán)境污染。所以建筑設(shè)計中，應(yīng)樹立環(huán)保意識，融入節(jié)能環(huán)保理念，降低能耗，減輕工程建設(shè)對周邊環(huán)境的負面影響。高層建筑暖通設(shè)計是建筑設(shè)計中十分重要的一環(huán)。設(shè)計人員要樹立正確的環(huán)保觀念，基于資源配置、環(huán)境保護的視角明確設(shè)計的主要內(nèi)容，加強建筑節(jié)能的整體效果，提高高層建筑利用率。但是基于當前實際，設(shè)計人員并未樹立較強的環(huán)保意識，暖通設(shè)計中忽視了環(huán)境保護和節(jié)能減排。即便建筑符合暖通設(shè)計的使用要求，也會受到高能耗的影響，降低建筑的環(huán)保性[4]。

4.2 空氣參數(shù)不合理

暖通設(shè)計規(guī)范中明確了室內(nèi)空氣溫度標準，實際暖通設(shè)計并未達到既定的參數(shù)標準。如某高層建筑冬季測定室內(nèi)溫度時發(fā)現(xiàn)，規(guī)范要求室內(nèi)溫度超過25 ℃，實測溫度則為20 ℃。廚房規(guī)定溫度在15℃以上，實測的溫度僅為5 ℃。上述參數(shù)充分證明建筑暖通設(shè)計中，在空氣參數(shù)選擇方面存在著明顯問題。

4.3 通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計有待完善

通風(fēng)系統(tǒng)在暖通設(shè)計中也存在著較為明顯的問題。如某38 層辦公建筑中，風(fēng)管防火閥的數(shù)量不足，部分防火閥僅采用單側(cè)設(shè)計形式。保溫材料選擇不合理也是較為明顯的問題。該辦公建筑主要采用低溫送風(fēng)模式。設(shè)計人員依然按照過往經(jīng)驗進行送風(fēng)設(shè)計，這增加了風(fēng)管的冷負荷損失。應(yīng)用冷負荷指標預(yù)估設(shè)備負荷，與實際消耗的負荷產(chǎn)生了較大差異，暖通能耗也隨之增加。

4.4 系統(tǒng)管路配置亟待優(yōu)化

高層建筑的功能模塊較多，暖通系統(tǒng)管路較長，同時在建筑內(nèi)部的分布也相對復(fù)雜。暖通管理存在著明顯的配置問題。該類問題主要集中于立管和支管兩個部分。散熱器配置的立管和支管需要獨立設(shè)計。很多高層建筑工程建設(shè)的過程中，為嚴格把控工程工期，相鄰散熱器共同使用一根立管，最終管路配置的過程中出現(xiàn)了交叉問題，削弱了管理的有效性。

4.5 設(shè)計圖深度有待提高

高層建筑暖通設(shè)計中，雖然國家對設(shè)計內(nèi)容給出了較為詳細的規(guī)定，但是在日常工作中，部分企業(yè)出現(xiàn)了很多并未嚴格按照規(guī)定要求設(shè)計的現(xiàn)象。如供暖系統(tǒng)圖、通風(fēng)空調(diào)平面圖和供暖平面圖等。這些圖紙均未按照規(guī)定要求詳細標注，且立管也并未采取編號處理。部分企業(yè)甚至未完成圖紙設(shè)計。上述現(xiàn)象均不能滿足工程建設(shè)和施工的各項要求，對高層建筑暖通工程的施工質(zhì)量也產(chǎn)生了較大的影響。

5 解決高層建筑暖通設(shè)計問題的對策

在高層建筑暖通設(shè)計的過程中，需要應(yīng)對的問題尤為復(fù)雜。為最大限度地減少設(shè)計問題對環(huán)境的負面影響，設(shè)計人員需要依據(jù)設(shè)計中存在的主要問題，采取切實可行的應(yīng)對和處理措施。

5.1 重視暖通設(shè)計節(jié)能減排

暖通設(shè)計損耗較大是十分常見的問題，一方面會阻礙高層建筑的穩(wěn)定運行，另一方面也會浪費大量的能源，不符合低碳環(huán)保的建設(shè)要求。所以，高層建筑暖通設(shè)計中，應(yīng)結(jié)合節(jié)能減排的基本理念和原則，基于節(jié)能視角展開深度分析，選擇更為科學(xué)合理的設(shè)計結(jié)構(gòu)及技術(shù)設(shè)備，從而為暖通系統(tǒng)的平穩(wěn)運行奠定堅實的基礎(chǔ)，提高能源利用率。由于高層建筑暖通工程具有復(fù)雜性和系統(tǒng)性，所以要求設(shè)計人員將節(jié)能問題作為關(guān)注的焦點，保證能源消耗與工程經(jīng)濟性高度吻合。也就是說，在高層建筑暖通設(shè)計中，務(wù)必嚴格按照規(guī)定要求，提高設(shè)計水平，最大限度地解決能耗問題[5]。

5.2 合理設(shè)置空氣參數(shù)

高層建筑的樓層較多，面積較大，在暖通空氣參數(shù)設(shè)計的過程中需要全方位考量諸多因素的影響，如墻體保溫性能、熱供應(yīng)能力等。當?shù)毓╇姼艣r也會對暖通系統(tǒng)運行能力產(chǎn)生較為顯著的影響。暖通系統(tǒng)在高層建筑運行的過程中，空氣參數(shù)必須全方位滿足規(guī)定要求。為此，設(shè)計人員先要開展技術(shù)分析，之后進行參數(shù)設(shè)計，深度探究高層建筑的暖通系統(tǒng)空氣參數(shù)設(shè)計的科學(xué)性與合理性。如低溫范圍為30～40 ℃，熱煤需在65 ℃以下。水溫差設(shè)計的范圍控制在10～17 ℃，系統(tǒng)壓力不得大于0.8 MPa。供熱管道與建筑外墻間的距離控制在70～100 mm。供熱管路的間距為150～300 mm。地暖系統(tǒng)設(shè)計的地面設(shè)計厚度控制在80 mm 以上。

5.3 提升通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計水平

暖通系統(tǒng)設(shè)計中，通風(fēng)系統(tǒng)占據(jù)重要位置，設(shè)計人員既要保證通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計水平，又要高度關(guān)注通風(fēng)系統(tǒng)與其他系統(tǒng)間的默契配合。通風(fēng)設(shè)計的過程中，務(wù)必嚴格按照實踐原則展開作業(yè)，不得出現(xiàn)預(yù)估和計算不準確等問題。此外，依據(jù)通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計方法組織各項工作。認真評估通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計的綜合效益，保障通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計的科學(xué)性與合理性。

5.4 優(yōu)化系統(tǒng)管路配置

在高層建筑暖通設(shè)計的過程中，要高度重視管路間的優(yōu)化配置，依據(jù)規(guī)范要求，合理分配管路，嚴格按照系統(tǒng)的規(guī)范和要求，不得出現(xiàn)混接和交叉等不符合規(guī)范的設(shè)計形式，確定支路和管理設(shè)計的具體方式，按照暖通設(shè)計和運行功能，改善管路的配置及控制能力，增強管路配置的科學(xué)性與規(guī)范性。

5.5 完善暖通設(shè)計

若想提升高層建筑暖通設(shè)計水平，應(yīng)該完善暖通設(shè)計，確保暖通設(shè)計的整體效果。高層建筑暖通設(shè)計一方面要遵循工程的建設(shè)要求，另一方面需確保暖通設(shè)計具有充足的依據(jù)，預(yù)測未來可能出現(xiàn)的變化，保證設(shè)計圖的深度。如果無法按照標準開展暖通設(shè)計，企業(yè)則需要在設(shè)計中明確設(shè)計參數(shù)，以加強工作的準確性，防止發(fā)生不必要的資源損耗。

6 結(jié)語

高層建筑暖通設(shè)計尤為復(fù)雜，設(shè)計中應(yīng)全面分析常見問題，提出切實可行的解決對策，合理設(shè)置空氣參數(shù)，注重暖通設(shè)計的節(jié)能減排，提高通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計水平，為住戶打造更加安全、舒適和宜居的環(huán)境。將節(jié)能環(huán)保理念融入暖通設(shè)計當中，從而推動綠色節(jié)約型建筑的順利發(fā)展，加快環(huán)境友好型社會的前進腳步。