高層樓宇建筑暖通空調(diào)節(jié)能降耗的技術(shù)措施

楊 箐 青島北洋建筑設(shè)計(jì)有限公司煙臺(tái)分公司

徐銘憶 煙臺(tái)市建筑設(shè)計(jì)研究股份有限公司

1 前言

如今，BIM技術(shù)在建筑施工企業(yè)中的使用范圍愈加廣泛，國(guó)家逐漸加大了對(duì)BIM 技術(shù)發(fā)展扶持的力度。暖通空調(diào)設(shè)計(jì)人員在使用BIM技術(shù)以后，可精確掌控空調(diào)的負(fù)荷參數(shù)。在施工階段，施工人員使用BIM技術(shù)科學(xué)布置機(jī)電設(shè)施，使整個(gè)工程的投入成本降到最低，同時(shí)顯著提升了施工效率和質(zhì)量。因此，建筑工程施工單位和相關(guān)負(fù)責(zé)人要全面掌握BIM 技術(shù)，并應(yīng)用到暖通空調(diào)系統(tǒng)安裝施工中。

2 建筑工程暖通空調(diào)設(shè)計(jì)需注意的細(xì)節(jié)問(wèn)題

2.1 保證建筑工程的抗力級(jí)別

在建筑工程的暖通空調(diào)設(shè)計(jì)中，需要著重關(guān)注建筑工程的抗力級(jí)別。由于建筑工程的特殊性及其在特殊時(shí)期的功能作用，暖通空調(diào)的設(shè)計(jì)更需要注意空調(diào)風(fēng)管的抗力及密閉性能，從而保證建筑工程的安全性、穩(wěn)定性，在緊急情況下有效發(fā)揮建筑工程的保護(hù)作用。除了一般建筑的穩(wěn)定性和安全性標(biāo)準(zhǔn)，建筑工程設(shè)計(jì)施工要執(zhí)行更高的標(biāo)準(zhǔn)，并且在經(jīng)過(guò)質(zhì)量及氣密性測(cè)試之后，才能投入日常的使用和緊急預(yù)案選擇。因此，對(duì)建筑工程暖通空調(diào)設(shè)計(jì)，要建立在對(duì)建筑工程的正確認(rèn)知上，保證建筑工程設(shè)計(jì)施工能夠體現(xiàn)其戰(zhàn)時(shí)及應(yīng)急的功能特點(diǎn)。

2.2 設(shè)置合理的人防出入口

建筑工程主要與地下建筑結(jié)合設(shè)置，設(shè)計(jì)中需要將平時(shí)功能與戰(zhàn)時(shí)功能相結(jié)合，同時(shí)滿足平時(shí)使用和戰(zhàn)時(shí)掩蔽需要，以便節(jié)省城市用地。如果建筑工程的入口過(guò)于隱蔽，在遇到緊急情況時(shí)，群眾會(huì)因無(wú)法進(jìn)入而面臨生命財(cái)產(chǎn)的損失；如果建筑工程的入口過(guò)于明顯，又會(huì)導(dǎo)致其安全性降低。因此，合理設(shè)置人防出入口尤為重要。

2.3 控制造價(jià)

建筑工程暖通空調(diào)設(shè)計(jì)本身涉及的空調(diào)設(shè)備、通風(fēng)設(shè)備和供暖設(shè)備較為復(fù)雜，在價(jià)格上也較為昂貴。在設(shè)計(jì)階段，設(shè)計(jì)人員一般不考慮工程造價(jià)的問(wèn)題，只是從功能發(fā)揮和整體設(shè)計(jì)上，對(duì)建筑工程的暖通空調(diào)進(jìn)行平面和立體的設(shè)計(jì)思考和展示，而在實(shí)際施工階段，工程成本則是使用方和施工方重點(diǎn)考慮的事情。

因此，在設(shè)計(jì)和具體施工過(guò)程中便存在成本和造價(jià)上的矛盾，可能會(huì)出現(xiàn)施工方為了節(jié)約成本而選用便宜的工程設(shè)備情況，從而影響建筑工程暖通空調(diào)的功能發(fā)揮和使用壽命，使設(shè)計(jì)意圖和原始設(shè)計(jì)不能在建設(shè)和使用過(guò)程中，充分展現(xiàn)出來(lái)。為此，設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)時(shí)便要合理控制造價(jià)成本。

3 暖通空調(diào)的自動(dòng)故障檢測(cè)現(xiàn)狀

3.1 水力調(diào)節(jié)系統(tǒng)已經(jīng)不能適應(yīng)現(xiàn)代化節(jié)能社會(huì)的要求

傳統(tǒng)模式下的暖通空調(diào)節(jié)能設(shè)備，已經(jīng)不能適應(yīng)現(xiàn)代化節(jié)能社會(huì)的要求，因此，水力調(diào)節(jié)系統(tǒng)的高耗能特點(diǎn)已被節(jié)能化社會(huì)所淘汰。因此，暖通空調(diào)的使用方法和維修保養(yǎng)方式，都應(yīng)當(dāng)及時(shí)轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)高耗能的思維模式，及時(shí)轉(zhuǎn)變暖通空調(diào)的使用、保養(yǎng)方式。

但實(shí)際上，很多暖通空調(diào)使用者仍舊把傳統(tǒng)的高耗能模式運(yùn)用到現(xiàn)代節(jié)能化的管理要求中，這樣既浪費(fèi)了大量能源，又不能糾正使用者和維修維護(hù)人員的暖通空調(diào)使用維保觀念。導(dǎo)致維保人員不清楚現(xiàn)代化暖通空調(diào)的自動(dòng)故障發(fā)生原理，造成暖通空調(diào)的實(shí)際利用率較低，自動(dòng)故障率較高的現(xiàn)狀。因此，只有讓暖通空調(diào)的使用和維保雙方都真正學(xué)習(xí)和掌握現(xiàn)代化暖通空調(diào)的運(yùn)行原理，才能切實(shí)避免自動(dòng)故障的發(fā)生。

3.2 暖通空調(diào)中的傳感器、組件問(wèn)題頻發(fā)

暖通空調(diào)的自動(dòng)故障發(fā)生的主要原因有：傳感器、組件問(wèn)題發(fā)生故障概率較大，其中包括制冷機(jī)故障、空氣側(cè)故障以及水系統(tǒng)故障。一方面，由于暖通空調(diào)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體型龐大，因此，其自動(dòng)故障大多是主要的組成部分發(fā)生問(wèn)題引起的。例如，制冷機(jī)故障，在暖通空調(diào)中的運(yùn)行過(guò)程中，制冷機(jī)在承擔(dān)著十分重要的角色，一旦年久失修或者在其組件、元件上布滿灰塵，則會(huì)大幅提升制冷機(jī)的故障率。

另一方面，像空氣側(cè)故障、水系統(tǒng)故障，都是因?yàn)樵谂照{(diào)的使用過(guò)程中，人為的抽煙、操作不當(dāng)?shù)纫蛩刂率古照{(diào)機(jī)的自動(dòng)故障率居高不下。因此，雖然暖通空調(diào)機(jī)在現(xiàn)代化建筑中的作用不可替代，但是，在節(jié)能型社會(huì)的構(gòu)建中，變風(fēng)量系統(tǒng)和流水系統(tǒng)型的暖通空調(diào)自動(dòng)故障的診斷和分析仍然不可忽視。

3.3 暖通空調(diào)的硬件設(shè)備故障發(fā)生率居高不下

硬件設(shè)備是暖通空調(diào)的重要組成設(shè)備，因此，硬件故障在暖通空調(diào)自動(dòng)故障的中占有很大比例。硬件設(shè)備的故障發(fā)生原因主要有：一是暖通空調(diào)的硬件設(shè)備年久失修，暖通空調(diào)使用方的重視程度不夠，資金投入不足，沒(méi)有進(jìn)行定期維修保養(yǎng)，致使硬件設(shè)備出現(xiàn)故障。二是由于硬件設(shè)備中的傳感器、四通閥、制冷器需要定期更換維修才能正常工作，如果缺少及時(shí)的更換和維修，會(huì)讓暖通空調(diào)的硬件設(shè)備發(fā)生故障的風(fēng)險(xiǎn)居高不下。因此，暖通空調(diào)的使用方和維保方都應(yīng)當(dāng)重視新型節(jié)能式暖通空調(diào)的硬件設(shè)備的定期維修、更換、保養(yǎng)，并建立相應(yīng)的維修保養(yǎng)制度，設(shè)置專人進(jìn)行監(jiān)督管理以及檢測(cè)分析。

3.4 傳感器和元件故障是暖通空調(diào)自動(dòng)故障的主要成因

暖通空調(diào)中的傳感器故障主要是因?yàn)轱@示裝置所處的溫度環(huán)境在不斷地變化，由于空調(diào)的溫度常年處在冷熱變化幅度較大情境中，致使暖通空調(diào)的傳感器顯示設(shè)置常年經(jīng)受著不同溫度帶來(lái)的顯示挑戰(zhàn)。由于顯示設(shè)置在高溫和低溫環(huán)境中受到的空氣濕度、灰塵等因素的影響，很難讓暖通空調(diào)傳感器的穩(wěn)定性常年保持一致，如果缺乏及時(shí)的維修檢測(cè)，將會(huì)使得傳感器設(shè)備出現(xiàn)故障。

而元件故障包括控制器故障、水泵故障以及壓縮機(jī)故障，因此，暖通空調(diào)中的元件故障發(fā)生概率同樣形勢(shì)嚴(yán)峻，例如，控制器故障在元件故障中的發(fā)生率居高不下，其主要原因是控制器對(duì)環(huán)境的要求十分苛刻，一旦出現(xiàn)對(duì)控制器穩(wěn)定性有明顯影響的因素，則會(huì)直接導(dǎo)致控制器發(fā)生故障。同樣，壓縮機(jī)也會(huì)因?yàn)槿藶榛蛘邫C(jī)器設(shè)備接觸不良等因素而頻繁發(fā)生故障。

4 建筑暖通空調(diào)管道保溫計(jì)算方法的選擇

4.1 暖通空調(diào)管道分類

管道內(nèi)介質(zhì)的溫度，一定程度上決定著暖通空調(diào)管道保溫材料厚度計(jì)算方法，根據(jù)管道介質(zhì)溫度進(jìn)行劃分，暖通空調(diào)管道主要包括以下幾種類型。一是單冷管道，也就是管道內(nèi)介質(zhì)溫度比室內(nèi)環(huán)境溫度要低，只輸送冷水的兩管制風(fēng)機(jī)盤(pán)管系統(tǒng)的供回水管、冷凝水管等。二是單熱管道，代表室內(nèi)環(huán)境溫度明顯高于管道內(nèi)介質(zhì)溫度，如四管制風(fēng)機(jī)盤(pán)管系統(tǒng)的熱水供回水管、蒸汽管道等。三是冷熱合用管道，也就是在夏季時(shí)，管道內(nèi)介質(zhì)溫度明顯要比室內(nèi)環(huán)境溫度要低，而在冬季，管道內(nèi)介質(zhì)溫度則明顯更高。

4.2 保溫計(jì)算方法選用原則

第一，經(jīng)濟(jì)厚度法計(jì)算在單熱管道保溫材料厚度中具有較高的應(yīng)用價(jià)值，同時(shí)允許表面熱損失法核算也比較適用，通過(guò)對(duì)兩種方法計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，應(yīng)取其較大值。

第二，防結(jié)露方法計(jì)算，比較適用于單冷管道保溫材料厚度，再根據(jù)經(jīng)濟(jì)厚度法展開(kāi)對(duì)比，最終取其較大值。

第三，對(duì)于冷熱合用管道的保溫材料厚度，為了對(duì)絕熱層厚度進(jìn)行計(jì)算，應(yīng)根據(jù)冷管道與熱管道的計(jì)算方法來(lái)進(jìn)行。在具體選用方面，應(yīng)從管道的具體功能出發(fā)，為管道類型的判斷提供一定的依據(jù)，然后基于管道的類型，選擇相應(yīng)管道保溫材料厚度的計(jì)算方法。

5 BIM技術(shù)對(duì)于暖通空調(diào)施工設(shè)計(jì)的意義

利用BIM技術(shù)，可以將暖通空調(diào)的設(shè)計(jì)從傳統(tǒng)的二維平面設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化為三維設(shè)計(jì)。通過(guò)三維模型的設(shè)計(jì)，可以讓設(shè)計(jì)方案更加直觀地展現(xiàn)出來(lái)，加強(qiáng)設(shè)計(jì)圖的可視性、直觀性，并且提高了暖通空調(diào)的設(shè)計(jì)層次。與傳統(tǒng)的二維平面設(shè)計(jì)相比，BIM技術(shù)設(shè)計(jì)的三維模型，可以更好地規(guī)避設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題，提高了暖通空調(diào)設(shè)計(jì)的質(zhì)量，且更直觀地分析設(shè)計(jì)中可能存在的問(wèn)題，確保暖通空調(diào)設(shè)計(jì)的合理性，讓施工變得更加科學(xué)、有效。

同時(shí)，利用BIM 技術(shù)的三維模型，準(zhǔn)確分析暖通空調(diào)施工中的數(shù)據(jù)變化、參數(shù)變化、材料的應(yīng)用，方便管理人員更好地進(jìn)行施工監(jiān)管工作。通過(guò)BIM 技術(shù)建立的三維模型，更清晰地將暖通空調(diào)建設(shè)的過(guò)程、細(xì)節(jié)展現(xiàn)出來(lái)，在施工中出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，可以及時(shí)分析問(wèn)題出現(xiàn)的地方，并且通過(guò)三維模型，分析施工中可能出現(xiàn)問(wèn)題的地方，從而進(jìn)行標(biāo)注，以防止事故的發(fā)生。

通過(guò)BIM技術(shù)進(jìn)行暖通空調(diào)三維模型的設(shè)計(jì)，將施工設(shè)計(jì)從局部向整體轉(zhuǎn)移，通過(guò)分析設(shè)備、結(jié)構(gòu)、建筑等方面因素，綜合處理每個(gè)矛盾點(diǎn)，以提高暖通空調(diào)施工的效率與質(zhì)量。在傳統(tǒng)的城市設(shè)計(jì)中，由于空調(diào)的存在，很容易形成“城市熱島”效應(yīng)，而B(niǎo)IM技術(shù)的應(yīng)用，能夠科學(xué)分析城市發(fā)熱點(diǎn)，并采用科學(xué)的散熱材料，以減少城市的“溫度”。

6 暖通空調(diào)設(shè)備運(yùn)行的噪聲超標(biāo)科學(xué)處理辦法

6.1 合理的安裝

在空調(diào)的安裝過(guò)程中，可以通過(guò)以下辦法降低噪聲：①安裝阻尼減弱器。這個(gè)方法因?yàn)橥度肷佟⑿Ч黠@，所以采用得比較多。②合理的管道布局。安裝人員在建筑物施工過(guò)程中，應(yīng)科學(xué)規(guī)劃安裝環(huán)境，減少安裝過(guò)程不必要的麻煩。③采用柵欄隔音法，這種方法操作比較簡(jiǎn)單，就是在空調(diào)主機(jī)周?chē)由狭藮艡?，隔音效果非常好。這一措施不但有效保護(hù)了空調(diào)主機(jī)的安全，也美化了城市環(huán)境，避免了因人員與主機(jī)的近距離接觸，發(fā)生觸電等不安全事故的發(fā)生。④安裝百葉窗吸塵裝置，這能在很大程度上降低暖通空調(diào)運(yùn)行中的噪聲，隔音效果比較理想。

6.2 管道合理的安裝

很多人認(rèn)為暖通空調(diào)的噪聲污染主要是因?yàn)樵O(shè)備主機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，認(rèn)為只要做好設(shè)備主機(jī)的隔音措施就可以了，其實(shí)造成空調(diào)噪聲的另一個(gè)原因是管道的安裝不科學(xué)。正確、科學(xué)、合理地安裝空調(diào)管道，能有效降低空調(diào)運(yùn)行中產(chǎn)生的噪聲，在空調(diào)安裝過(guò)程中這一項(xiàng)工作不容忽視。

在實(shí)際操作中，因?yàn)槔鋫鬟f水管沒(méi)有固定好而產(chǎn)生噪聲的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，所以在安裝空調(diào)時(shí)必須采用三角支架固定好冷傳遞水管，不讓水管在冷傳遞過(guò)程中抖動(dòng)，能很好地降低空調(diào)運(yùn)行噪聲。在實(shí)踐中還發(fā)現(xiàn)，彈簧連接法能很好地解決安裝過(guò)程中吊架不能安裝的問(wèn)題。安裝過(guò)程中管道有序的連接，不但減少了工程成本，也避免了不科學(xué)安裝帶來(lái)的噪聲困擾。

6.3 安裝空調(diào)減振器

減振器主要是通過(guò)彈簧的振動(dòng)降低管道振動(dòng)的頻率，達(dá)到降低噪聲的目的?？照{(diào)減振器能有效降低空調(diào)主機(jī)工作中因管道振動(dòng)而產(chǎn)生的噪聲。減振器因?yàn)楹奢d能力強(qiáng)、適應(yīng)范圍廣，同時(shí)具有頻率低、結(jié)構(gòu)結(jié)實(shí)、隔振效果理想的優(yōu)勢(shì)，很受用戶歡迎。近年來(lái)經(jīng)過(guò)不斷改進(jìn)，現(xiàn)在空調(diào)減振器的特點(diǎn)還體現(xiàn)在環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)，使用壽命大大延長(zhǎng)，隔振效果大大提高，對(duì)物體的沖擊與傳聲均有明顯的減緩效果。安裝空調(diào)減振器，降低空調(diào)動(dòng)行時(shí)管道產(chǎn)生的噪聲，減緩管道振動(dòng)，延長(zhǎng)管道的使用壽命，保護(hù)環(huán)境，保證暖通空調(diào)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，為人們營(yíng)造一個(gè)理想的生活、工作環(huán)境。

6.4 安裝懸掛式緩沖減振吊架

懸掛式緩沖減振吊架的設(shè)計(jì)很簡(jiǎn)單，其原理就是利用橡膠、彈簧的特點(diǎn)，將兩者合成通過(guò)技術(shù)手段制造出集隔振和降噪功能于一體的元件。懸掛式緩沖減振吊架的安裝主要是針對(duì)降低懸掛隔離設(shè)備因振動(dòng)產(chǎn)生的噪聲，因其具有彈簧和橡膠的兩種特性，能適應(yīng)較寬的頻率范圍，多應(yīng)用于安裝空調(diào)管道、工業(yè)風(fēng)管道或?qū)I(yè)的氣管設(shè)備。因?yàn)闇p振吊架制作簡(jiǎn)單、成本低、結(jié)構(gòu)堅(jiān)固、隔音效果理想，成為當(dāng)下暖通空調(diào)安裝的必要零部件。

6.5 合理設(shè)計(jì)安裝埋管線

在現(xiàn)代建筑中，不少高層建筑下面均設(shè)計(jì)有地下室并兼作人防工程，因而暖通空調(diào)的設(shè)計(jì)既要考慮地下室環(huán)境，又要滿足設(shè)計(jì)需要。如果對(duì)墻體造成破壞，對(duì)于整體的建筑安全而言會(huì)較為不利。為了避免在暖通空調(diào)的管線安裝過(guò)程中出現(xiàn)破壞墻體的情況，或者發(fā)生其他的安全事故問(wèn)題，設(shè)計(jì)人員需充分考察人防工程現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，根據(jù)建筑的實(shí)際情況、墻體狀況和整體的人防工程規(guī)劃，對(duì)暖通空調(diào)做出合理的線路設(shè)計(jì)。

7 結(jié)束語(yǔ)

暖通空調(diào)作為建筑工程的重要組成部分，其設(shè)計(jì)施工也需考慮建筑工程的建筑設(shè)計(jì)與設(shè)備應(yīng)用環(huán)境。對(duì)設(shè)計(jì)人員而言，暖通空調(diào)設(shè)計(jì)既要滿足建筑工程的建設(shè)需要，也要滿足戰(zhàn)時(shí)的防護(hù)需求，合理的暖通空調(diào)設(shè)計(jì)能夠?yàn)榻ㄖこ探ㄖ峁┓€(wěn)定的通風(fēng)條件，從而在發(fā)生緊急情況時(shí)發(fā)揮重要的功能作用。

在建筑工程暖通空調(diào)的設(shè)計(jì)中，首先，應(yīng)考慮暖通空調(diào)的通風(fēng)條件是否達(dá)到建設(shè)需求；其次，進(jìn)風(fēng)口、排風(fēng)口、防火、防排煙等裝置也是暖通空調(diào)的設(shè)計(jì)重點(diǎn)，需要設(shè)計(jì)人員嚴(yán)格把控設(shè)計(jì)要點(diǎn)，充分優(yōu)化暖通空調(diào)的配置。此外，要從工程的抗力級(jí)別、人防出入口、工程造價(jià)等方面完善暖通空調(diào)設(shè)計(jì)要素。除了要考慮設(shè)備細(xì)節(jié)，還要結(jié)合整體的建筑工程建設(shè)，考慮暖通空調(diào)功能發(fā)揮的設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)。