建筑暖通設(shè)計中存在的問題及措施

劉子琛

北京市建筑設(shè)計研究院 北京 100000

引言

隨著城市化進(jìn)程的不斷深入，城市居民數(shù)量越來越多，但是土地資源有限，這就導(dǎo)致了高層建筑逐漸成為城市的首要建筑選項，城市朝著高層方向發(fā)展，滿足了人們的生活需求和工作場所需求。在進(jìn)行高層建筑設(shè)計時，一定要重視居住體驗的優(yōu)化設(shè)計，提升建筑物整體使用體驗。對建筑物的空調(diào)和通風(fēng)能力進(jìn)行優(yōu)化，確保建筑物內(nèi)的空氣質(zhì)量和溫度能滿足居住所需，為居住者提供良好的居住環(huán)境和辦公環(huán)境。在進(jìn)行具體的設(shè)計時，設(shè)計人員要根據(jù)具體的設(shè)計規(guī)范來進(jìn)行暖通空調(diào)的設(shè)計工作，設(shè)計方案的開展要結(jié)合土木建筑工程和后期業(yè)主裝修方案，避免影響房屋建筑的安全性和裝修需求。

1 建筑暖通設(shè)計中存在的問題

1.1 通風(fēng)問題

高層建筑通常是封閉式建筑，因此建筑物內(nèi)部的通風(fēng)換氣能力較差，內(nèi)部通風(fēng)質(zhì)量也會在一定程度上影響暖通設(shè)計。在進(jìn)行暖通空調(diào)設(shè)計時，設(shè)計者要對建筑物內(nèi)部通風(fēng)有良好的把握，充分規(guī)劃建筑物內(nèi)部通風(fēng)問題，提升空氣流動能力，緩解通風(fēng)問題。除此之外，不合理的空調(diào)設(shè)備或者不合理的保溫手段都會造成通風(fēng)不暢的問題。例如，常見的玻璃棉外墻保溫雖然具有較強(qiáng)的建筑墻體保溫效果，但是不能對冷凍水管起到很好的保溫作用。

1.2 暖通設(shè)計內(nèi)容不符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范

在進(jìn)行供暖設(shè)計時，經(jīng)常出現(xiàn)供暖的入口設(shè)計不合理的情況，這樣就導(dǎo)致了建筑物損耗了大部分的熱量，不夠節(jié)能環(huán)保。在進(jìn)行通風(fēng)設(shè)計時，設(shè)計師應(yīng)該對建筑所在地的風(fēng)向、風(fēng)速和太陽光照射情況進(jìn)行充分的調(diào)查和了解，以此來避免建筑通風(fēng)能力不滿足要求這一問題。如果還不到要求，這樣不僅浪費(fèi)了一部分的能源，更造成了建筑運(yùn)行成本上升。對于建筑物來說，工程防火是保證居住者和建筑所有者生命財產(chǎn)安全的重要手段之一，但是在建筑暖通設(shè)施進(jìn)行時，由于施工人員的施工方式不合理，就有可能出現(xiàn)風(fēng)管從防火墻穿過或者從變形縫中間穿過，但是沒有設(shè)置相應(yīng)的補(bǔ)償裝置和防火套管，以此釀成的慘劇數(shù)不勝數(shù)。建筑通風(fēng)設(shè)計需要考慮風(fēng)口的風(fēng)阻值，還要確定風(fēng)機(jī)的安裝位置，如果設(shè)計不合理或者施工不到位，就可能造成建筑通風(fēng)系統(tǒng)失靈，引發(fā)安全事故。在建筑供暖設(shè)計中，管道坡度問題也是一項重要的設(shè)計要點(diǎn)。

1.3 沒有充分考慮施工情況

設(shè)計師在進(jìn)行暖通設(shè)計施工時，應(yīng)該充分考慮施工合理性，很多施工人員都會選擇較為簡單的施工方法，但是暖通設(shè)計崗位由于不參與施工建設(shè)，無法獲知施工現(xiàn)場的實(shí)際情況。由于設(shè)計單位不參與施工建設(shè)，在進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計時只按照有關(guān)設(shè)計規(guī)范進(jìn)行設(shè)計，不能詳細(xì)地掌握現(xiàn)場情況，有可能會造成施工難度的增加，還會在一定程度上增加施工成本，影響整體的施工效果。因此，在進(jìn)行施工時，系統(tǒng)設(shè)計人員應(yīng)該定期到施工現(xiàn)場指導(dǎo)施工作業(yè)的進(jìn)行，及時調(diào)整施工作業(yè)。

1.4 沒有正確安裝變頻控制器

為了實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的目的，我們選擇變頻空調(diào)作為暖通系統(tǒng)的主要設(shè)備。為了在一定程度上提升變頻空調(diào)的節(jié)能效果，我們選擇用變頻控制器。由于空調(diào)的運(yùn)行時間比較規(guī)范，所欲運(yùn)行負(fù)荷不夠穩(wěn)定，再遇到特殊情況的時候會停止使用。所以現(xiàn)階段的變頻控制器不僅消耗很多能量，并且造價較高[1]。

2 建筑暖通設(shè)計措施

2.1 設(shè)計冷熱源方案

設(shè)計人員應(yīng)該詳細(xì)掌握建筑所在地周圍的情況，掌握建筑物附近的冷熱源供給站設(shè)置情況，將相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析之后來進(jìn)行冷熱源方案的設(shè)計工作。我國現(xiàn)在可以采用的冷熱源方案主要有：

第一，耗電制冷+工業(yè)余熱的冷熱源供應(yīng)方案。這樣的冷熱源供應(yīng)方案雖然設(shè)備占地面積較大且前期投資成本較高，但是其運(yùn)行費(fèi)用較低。由于利用工業(yè)余熱作為熱源供應(yīng)源，因此，具有良好的環(huán)保性和節(jié)能性。如果建筑附近設(shè)置有市政熱力管道，則可以將市政熱源作為熱源供給。

第二，水源熱泵供給系統(tǒng)。水源熱泵供給系統(tǒng)的整體噪音較小，供熱設(shè)備占地較小且具有較高的能效比。由于水源熱泵是將地下水作為冷熱源輸入源，所以幾乎沒有環(huán)境污染，且不需要電能來參與制熱或制冷，耗能程度相比空調(diào)降低了約70%。由于水源熱泵的可靠性和工作效率較高的特點(diǎn)，水源熱泵近年來在我國收到廣泛關(guān)注。

第三，電制冷加鍋爐房制熱。電制冷加鍋爐房制熱是我國較為常用的冷熱源供給方案，在我國北方的大部分地區(qū)普遍使用這種方案作為冷熱源供給方案。熱力鍋爐房的占地面積較大，熱力鍋爐前期的投資較高，后期運(yùn)行費(fèi)用屬于中等水平，節(jié)能性也屬于中等水平，但是因為通常使用燃煤作為燃料，環(huán)保性極差。

2.2 暖通系統(tǒng)的優(yōu)化控制

根據(jù)我國的當(dāng)前情況，智能化住宅和智能化建筑是未來建筑工程的發(fā)展方向。特別是5G時代物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的加入，使建筑進(jìn)入大數(shù)據(jù)時代，建筑物大數(shù)據(jù)也為建筑暖通系統(tǒng)在線實(shí)施客制化優(yōu)化提供了可能。我們的從業(yè)人員通過對前期機(jī)電設(shè)備的優(yōu)化設(shè)計，來達(dá)到暖通供熱系統(tǒng)的節(jié)能化改進(jìn)，更能促使建筑整體系統(tǒng)根據(jù)不同的使用需求來進(jìn)行系統(tǒng)的優(yōu)化升級，實(shí)現(xiàn)建筑暖通設(shè)計的智能化改進(jìn)。在暖通設(shè)計中加入智能控制系統(tǒng)和能源計量管理系統(tǒng)，來保障建筑暖通工程的節(jié)能效果，進(jìn)一步貫徹落實(shí)可持續(xù)發(fā)展國策。智能化控制系統(tǒng)的加入還能實(shí)現(xiàn)建筑物內(nèi)空氣溫度、濕度、空氣質(zhì)量和空氣流動速度等多指標(biāo)參數(shù)的自動調(diào)節(jié)，在確保建筑使用者的舒適性要求的同時，還能提升暖通設(shè)備的運(yùn)行穩(wěn)態(tài)，提升設(shè)備使用壽命。

2.3 按照專業(yè)規(guī)范要求開展設(shè)計工作

設(shè)計人員在進(jìn)行設(shè)計建筑暖通系統(tǒng)時，要將設(shè)計方案的質(zhì)量作為第一要務(wù)。建筑暖通系統(tǒng)是個極其復(fù)雜的系統(tǒng)，設(shè)計人員應(yīng)該將其細(xì)化為供暖、換氣、空調(diào)制冷幾個組成部分，將每個部分的設(shè)計工作都按照合理的設(shè)計規(guī)范來進(jìn)行專業(yè)設(shè)計工作。按照專業(yè)的設(shè)計規(guī)范來進(jìn)行設(shè)計，可以提升整體的設(shè)計質(zhì)量和系統(tǒng)協(xié)調(diào)性，高質(zhì)量的前期設(shè)計方案更能在一定程度上為后續(xù)施工提供便利。

2.4 優(yōu)化設(shè)計通風(fēng)系統(tǒng)

現(xiàn)觀我國暖通空調(diào)設(shè)計工作中，使用效率最高的通風(fēng)系統(tǒng)方案，就是將外界的環(huán)境自然風(fēng)通過采風(fēng)口引入到建筑物內(nèi)部，再通過新風(fēng)豎井將外界的環(huán)境風(fēng)送到主風(fēng)機(jī)中，建筑通過風(fēng)機(jī)將外界的環(huán)境風(fēng)統(tǒng)一送到建筑物內(nèi)部，加強(qiáng)空氣流通性能。這就要求多個不同的機(jī)電設(shè)備互相協(xié)作，完成送風(fēng)作業(yè)。這樣的送風(fēng)系統(tǒng)也需要進(jìn)行統(tǒng)一的設(shè)備管理。設(shè)計人員還要注重建筑消防系統(tǒng)和暖通系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)用[2]。

2.5 防煙系統(tǒng)設(shè)計

相關(guān)工作人員在設(shè)計高層建筑物的暖通系統(tǒng)時，防煙系統(tǒng)是一項重要的設(shè)計內(nèi)容，設(shè)計人員應(yīng)該進(jìn)行防煙系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計。設(shè)計人員要在建筑物進(jìn)行防煙設(shè)備的布置，例如在沒有窗戶或者空氣流通較差的密閉空間內(nèi)，要進(jìn)行余壓閥設(shè)置工作，確保防煙系統(tǒng)的正常工作效能，實(shí)現(xiàn)更加高效的風(fēng)力輸送能力。

2.6 加強(qiáng)能耗傳輸?shù)脑O(shè)計

在進(jìn)行暖通空調(diào)地節(jié)能設(shè)計時，我們的設(shè)計人員在進(jìn)行調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，暖通空調(diào)的很大一部分能源都損失在熱源傳遞過程中，同時，建筑物內(nèi)部的環(huán)境溫度以及建筑物的密封程度也會對保持溫度所耗費(fèi)的空調(diào)能源造成很大的浪費(fèi)。為了盡量加強(qiáng)暖通空調(diào)的節(jié)能效力，我們在做好建筑物外部的保溫工作時，還要根據(jù)居住者對建筑內(nèi)部的空氣濕度和空氣溫度等方面的需求，來做好空調(diào)暖通系統(tǒng)的管理工作，同時還要結(jié)合信息電子技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展并將其與暖通系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合，將信息化手段應(yīng)用在暖通空調(diào)的使用情況分析工作上，使用先進(jìn)的電子監(jiān)測技術(shù)來進(jìn)行對空調(diào)系統(tǒng)的實(shí)時運(yùn)行監(jiān)測。后臺人員通過對數(shù)據(jù)的分析來掌握設(shè)備的運(yùn)行情況，及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行問題，找出可以進(jìn)行節(jié)能優(yōu)化的使用節(jié)點(diǎn)，進(jìn)行精準(zhǔn)節(jié)能優(yōu)化，有效提升能源使用的有效性和合理性，進(jìn)一步提升節(jié)能效果。

2.7 空調(diào)負(fù)荷設(shè)計要點(diǎn)

在進(jìn)行暖通空調(diào)系統(tǒng)的負(fù)荷計算時，對于不同類型的建筑物，有不同的冷負(fù)荷參數(shù)，但是在實(shí)際的設(shè)計工作中，常常會存在工程設(shè)計方案與建筑的空調(diào)實(shí)際裝機(jī)量不符，這樣就導(dǎo)致建筑物安裝設(shè)備空調(diào)成本的增加，出現(xiàn)這樣問題的原因主要存在于以下幾點(diǎn)。

第一，工作人員在進(jìn)行設(shè)計時，只將單獨(dú)的系統(tǒng)負(fù)荷指標(biāo)進(jìn)行了考慮，這樣的設(shè)計工作導(dǎo)致了系統(tǒng)制冷裝置的裝置容量結(jié)果偏高，造成系統(tǒng)安裝成本增加，并在一定程度上提升了系統(tǒng)能耗，嚴(yán)重減弱了系統(tǒng)冷機(jī)效率。

第二，工程設(shè)計人員在進(jìn)行暖通系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計時，如果將多種安全系數(shù)考慮在內(nèi)，就會使暖通空調(diào)的單位制冷能力不能滿足設(shè)計規(guī)范，導(dǎo)致系統(tǒng)冷負(fù)荷計算錯誤，這樣就導(dǎo)致了系統(tǒng)在運(yùn)行時的制冷風(fēng)量超出需求指標(biāo)。

綜合全局來看，建筑負(fù)荷的持續(xù)時間較短，但是冷機(jī)的負(fù)荷率在全年的很多時間段都處于較低狀態(tài)。這種情況的出現(xiàn)就要求設(shè)計人員根據(jù)空調(diào)負(fù)荷計算書來進(jìn)行設(shè)備的選擇，以滿足建筑日常所需[3]。

3 選擇空調(diào)系統(tǒng)的具體類型

風(fēng)量一定的全空氣空調(diào)系統(tǒng)、新風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)和分體式傳統(tǒng)單元式空調(diào)是較為常見的三種空調(diào)系統(tǒng)。這三種空調(diào)系統(tǒng)各有特點(diǎn)，我們在進(jìn)行空調(diào)設(shè)備選擇時應(yīng)根據(jù)不同的使用場景和使用需求來進(jìn)行選擇。定風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)在夏季時，不能滿足室內(nèi)濕度調(diào)節(jié)需求，因為其在夏季的工作過程是將新風(fēng)與回風(fēng)的混合空氣送入建筑物內(nèi)，但是新風(fēng)部分沒有經(jīng)過冷卻除濕處理，當(dāng)室外的空氣濕度較大時，就不能滿足室內(nèi)的空氣濕度調(diào)節(jié)需求。因此，定風(fēng)量全空氣空調(diào)不能滿足室外溫度超過25℃時室內(nèi)的使用需求，因此，夏季冷風(fēng)的露點(diǎn)低于單風(fēng)道，最小新風(fēng)占比不超過總量的35%～40%，最大限度減少送風(fēng)濕度。新風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是風(fēng)管系統(tǒng)體積較小，如果直接將風(fēng)管系統(tǒng)安裝在室內(nèi)，就可以不再安置送風(fēng)和回風(fēng)管道，這樣的空調(diào)模式可以實(shí)現(xiàn)建筑物內(nèi)各房間根據(jù)自身的需求來進(jìn)行新風(fēng)溫度和新風(fēng)濕度的調(diào)節(jié)，具有更好地客制化使用體驗。

3.1 深化應(yīng)用先進(jìn)成熟科學(xué)技術(shù)

建筑暖通節(jié)能設(shè)計具有十分重要的作用，因此這就要求設(shè)計人員在進(jìn)行建筑暖通設(shè)計和施工人員將暖通設(shè)計進(jìn)行施工落地時，要將可以實(shí)現(xiàn)的先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行整合、分析、實(shí)現(xiàn)，通過建筑需求和建筑居住者的個性化需求，來進(jìn)行高水平技術(shù)的選擇應(yīng)用，但是在進(jìn)行技術(shù)整時要注意避免出現(xiàn)求全求多的理念，避免產(chǎn)生其他意義上的資源浪費(fèi)。目前的建筑暖通設(shè)計技術(shù)包括：余熱利用循環(huán)技術(shù)、地源熱泵技術(shù)以及流量調(diào)節(jié)技術(shù)。隨著這樣的新技術(shù)被越來越多地應(yīng)用在新式的暖通空調(diào)系統(tǒng)中，我們的暖通空調(diào)就能達(dá)到事半功倍的效果。因此，建筑暖通設(shè)計與相對成熟的科學(xué)技術(shù)相結(jié)合，是未來建筑暖通設(shè)計的必然趨勢，我們要將視角放在更遠(yuǎn)的未來，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)建筑暖通設(shè)計的跨越式發(fā)展。

4 選取方案原則

建筑暖通設(shè)計工作中，設(shè)計師所提出的各種設(shè)計方案都應(yīng)該滿足實(shí)際需求和施工可行性，還要兼顧美觀、性能和節(jié)能，做到三者有機(jī)平衡。設(shè)計者要充分考慮設(shè)計落地的可行性和必要性，避免因為一味地追求新型節(jié)能技術(shù)或者新型的設(shè)計方案而忽略了施工成本。要針對建筑所處的氣候特點(diǎn)、地形地勢特點(diǎn)來進(jìn)行建筑暖通設(shè)計，因地制宜的找出最合適的建筑暖通設(shè)計方案，要從使用者角度出發(fā)，滿足客戶的個性化和需求。

5 結(jié)束語

結(jié)合上文，為了進(jìn)一步促進(jìn)我國建筑暖通行業(yè)的發(fā)展，提升我國建筑工程的使用舒適程度和居民居住品質(zhì)，我們要不斷地提升建筑暖通設(shè)計質(zhì)量，在設(shè)計階段就將全局進(jìn)行考慮，減少復(fù)工概率。結(jié)合我國目前建筑暖通建設(shè)行業(yè)存在的弊端，我們要深入分析暖通設(shè)計要點(diǎn)，并對設(shè)計弊端進(jìn)行優(yōu)化改良，以提升建筑暖通設(shè)計的設(shè)計質(zhì)量，便于后期施工的開展和居住者的使用，從根源上提升建筑暖通的施工質(zhì)量，促進(jìn)建筑的宜居性。