試析高層建筑暖通設(shè)計(jì)中的常見問題及對策

賈晶

（太原普可佳工程設(shè)計(jì)有限公司，山西 太原 030000）

0 引言

高層建筑的空調(diào)設(shè)計(jì)意圖是給人們提供一個良好的、高質(zhì)量的生活環(huán)境或工作氣氛，但是其節(jié)能問題卻呈現(xiàn)出嚴(yán)重的趨勢。傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法已經(jīng)跟不上高層建筑的設(shè)計(jì)要求[1]。所以，必須在建筑施工過程中提高暖通設(shè)計(jì)的綜合性，全面分析和優(yōu)化設(shè)計(jì)圖紙和空調(diào)安裝系統(tǒng)，從而提高設(shè)計(jì)的科學(xué)性，從而達(dá)到降低設(shè)計(jì)費(fèi)用，實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保的新設(shè)計(jì)理念，這將有助于實(shí)現(xiàn)建筑業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，加速城市的綠色化進(jìn)程。

1 高層建筑暖通工程的意義

暖通工程設(shè)施能夠有效的提升高層建筑在供熱后期的優(yōu)良性能，最大限度的降低資源、能源的浪費(fèi)，讓人們能夠在更加適合居住的環(huán)境中達(dá)到環(huán)保的目的。然而，當(dāng)暖通空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行的時候，設(shè)計(jì)者也許會遇到一些難題，甚至不能在指定的期限內(nèi)完成設(shè)計(jì)工作。因此，在工程實(shí)踐中，設(shè)計(jì)者應(yīng)該對空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行深入細(xì)致的分析與研究，以確保工程的順利實(shí)施。在信息技術(shù)日益普及的情況下，高層建筑的暖通空調(diào)設(shè)計(jì)必須進(jìn)行更新和優(yōu)化，才能更好地滿足人們的需要，提升人們的生活品質(zhì)?；谶@一理念，可以持續(xù)地進(jìn)行設(shè)計(jì)思想的更新，并引入先進(jìn)的設(shè)計(jì)手段。同時，要加強(qiáng)設(shè)計(jì)者、建造者的技術(shù)與素質(zhì)，以節(jié)省研發(fā)費(fèi)用與投資[2]。按照技術(shù)與設(shè)計(jì)的要求，遵循經(jīng)濟(jì)性的原則，對供暖系統(tǒng)的布置進(jìn)行了改進(jìn)與優(yōu)化，使供暖系統(tǒng)的設(shè)計(jì)達(dá)到最佳，并確保了工程的質(zhì)量。在進(jìn)行工程設(shè)計(jì)之前，設(shè)計(jì)人員必須對工程有詳盡的了解，找到最優(yōu)的設(shè)計(jì)方案，對暖通系統(tǒng)的性能進(jìn)行認(rèn)真的審核，對暖通系統(tǒng)進(jìn)行科學(xué)、合理的配置。在進(jìn)行大型高層建筑的暖通空調(diào)設(shè)計(jì)之前，如果忽視了這一點(diǎn)，就會導(dǎo)致工程無法進(jìn)行，甚至停工。

2 高層建筑暖通設(shè)計(jì)的原則

2.1 節(jié)能性原則

近年來，隨著能源短缺問題的日益嚴(yán)重，各個行業(yè)和行業(yè)都開始重視節(jié)能，高層建筑空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)也是如此。創(chuàng)建“綠色工程”，是提高城市生態(tài)品質(zhì)的重要標(biāo)志。設(shè)計(jì)者應(yīng)在設(shè)計(jì)方案中加入節(jié)能技術(shù)，盡量選擇低能耗、無污染的空調(diào)系統(tǒng)；在確保人們得到舒適的前提下，必須對建筑進(jìn)行合理的規(guī)劃，以節(jié)約相應(yīng)的資源投資[3]。

2.2 經(jīng)濟(jì)性原則

在暖通空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，施工過程中，最常被提及的是經(jīng)濟(jì)問題。首先要以工程設(shè)計(jì)為依據(jù)，掌握整體暖通的工程預(yù)算，把經(jīng)濟(jì)性原則作為重點(diǎn)，確保施工方案的合理[4]。在高層建筑的暖通設(shè)計(jì)中，如果忽略了經(jīng)濟(jì)性問題，將會導(dǎo)致項(xiàng)目因資金短缺而停工，從而影響到高層建筑的整體施工進(jìn)度。在考慮經(jīng)濟(jì)性原則時，既要考慮運(yùn)行費(fèi)用，投資情況，設(shè)備使用年限，還要控制空調(diào)主機(jī)的容量，對冷熱源系統(tǒng)、管道配置進(jìn)行合理的選擇。

3 高層建筑暖通設(shè)計(jì)存在的問題

3.1 圖紙和相關(guān)計(jì)算不夠成熟

按照現(xiàn)階段有關(guān)規(guī)定對建筑行業(yè)的要求，在建筑工程圖紙的繪制和相關(guān)計(jì)算時，要符合設(shè)計(jì)圖紙的設(shè)計(jì)說明的要求。設(shè)計(jì)說明表明在設(shè)計(jì)的過程中要保證各項(xiàng)參數(shù)、冷熱源以及各項(xiàng)安裝設(shè)備規(guī)格的正確性，而在實(shí)際施工圖紙的繪制過程中，設(shè)計(jì)師對于設(shè)計(jì)規(guī)范和說明內(nèi)容并不是很重視，在各種細(xì)節(jié)的處理上也不是很好。而且，有些設(shè)計(jì)師畫出來的只是一張平面圖，而不是一張截面圖、一張立體圖。在建設(shè)項(xiàng)目的過程中，設(shè)計(jì)圖通常是工作人員進(jìn)行暖通設(shè)計(jì)時的重要參考，如果一開始的設(shè)計(jì)圖表達(dá)的不清楚，那么很有可能會導(dǎo)致設(shè)計(jì)圖的不完整，給施工帶來一些困難，甚至?xí)?dǎo)致設(shè)計(jì)圖的完全失效。

3.2 暖通設(shè)計(jì)保溫存在的問題

設(shè)計(jì)中的通常存在保溫處理不夠完善、保溫材料與有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求不符的問題。例如：鋁箔玻璃棉通常用于風(fēng)管保溫，其導(dǎo)熱性能低能發(fā)揮出不錯的保溫的效果，但其吸水性將強(qiáng)，顯然不適合用于冷凍水系統(tǒng)保溫。設(shè)計(jì)中應(yīng)充分考慮使用場合選擇合適的保溫產(chǎn)品[5]。

3.3 設(shè)計(jì)不夠規(guī)范

在供熱數(shù)據(jù)的計(jì)算中，設(shè)計(jì)者常常不夠嚴(yán)格，漏項(xiàng)、錯項(xiàng)的問題較為頻繁。例如，設(shè)計(jì)者在進(jìn)行采暖設(shè)計(jì)時，常常忽視了冬季寒冷天氣對采暖產(chǎn)生的影響，從而導(dǎo)致了采暖的實(shí)測值低于理論計(jì)算值[6]。此外，一些建筑項(xiàng)目在對樓梯進(jìn)行采暖設(shè)計(jì)時，并未將安全性考慮在內(nèi)，有關(guān)的施工并未按照規(guī)范進(jìn)行，甚至將散熱器同鄰室相連接并設(shè)置調(diào)節(jié)閥。暖通設(shè)計(jì)缺乏規(guī)范性，將無法滿足采暖需求，影響建筑質(zhì)量，甚至可能危及人民的生命和財(cái)產(chǎn)安全。

4 高層建筑暖通空調(diào)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

4.1 重視暖通負(fù)荷計(jì)算

暖通系統(tǒng)的計(jì)算在暖通系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中是非常重要的，計(jì)算的精度對以后的水力計(jì)算和設(shè)備的選擇有很大的影響。在計(jì)算過程中，為了確保計(jì)算的準(zhǔn)確性，需要對計(jì)算中的室內(nèi)和室外計(jì)算參數(shù)，以及圍護(hù)結(jié)構(gòu)換熱系數(shù)，以及新風(fēng)量等基礎(chǔ)參數(shù)進(jìn)行核對。

4.2 合理設(shè)置水力平衡裝置

冷熱水系統(tǒng)是整個建筑暖通空調(diào)設(shè)計(jì)中至關(guān)重要的一環(huán)，設(shè)計(jì)者在解決流體系統(tǒng)的平衡設(shè)定問題時，既要考慮到管道排布的經(jīng)濟(jì)性，也要考慮到水系統(tǒng)的合理性[7]。在定流量系統(tǒng)中，要在各個環(huán)路的回水管路上合理設(shè)置手動調(diào)節(jié)閥和靜態(tài)平衡閥等元件；在變流量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)者要對壓差控制閥進(jìn)行合理的動態(tài)控制，以滿足對系統(tǒng)動態(tài)流量的控制要求。另外，為了保證調(diào)整的全面性，必須在新風(fēng)機(jī)組的管道上安裝動態(tài)平衡調(diào)節(jié)閥，并在相應(yīng)的新風(fēng)管道上設(shè)置調(diào)節(jié)閥，保證調(diào)整系統(tǒng)的順利運(yùn)轉(zhuǎn)[8]。

4.3 重視空調(diào)通風(fēng)設(shè)計(jì)合理性

經(jīng)分析，相關(guān)設(shè)計(jì)者在空調(diào)通風(fēng)設(shè)計(jì)時，對風(fēng)量計(jì)算和附加系數(shù)把握不夠精準(zhǔn)，未對其進(jìn)行全面的綜合考量，導(dǎo)致實(shí)際選型風(fēng)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過本身的需求量，從而導(dǎo)致資源浪費(fèi)。為此，設(shè)計(jì)者必須在空調(diào)通風(fēng)設(shè)計(jì)時，對各個參數(shù)進(jìn)行綜合評價，以保證系統(tǒng)的科學(xué)性和經(jīng)濟(jì)性。此外，通風(fēng)管道消防措施不完善，防火墻、安全縫隙等安全隱患較大；一些設(shè)計(jì)人員在使用通風(fēng)設(shè)備時，經(jīng)常不注重通風(fēng)設(shè)備的承載能力，經(jīng)常會出現(xiàn)通風(fēng)設(shè)備超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，缺乏合理、科學(xué)的依據(jù)，加大了施工后進(jìn)行維修的可能性，也間接提高了施工成本。

5 高層建筑暖通設(shè)計(jì)優(yōu)化措施

5.1 設(shè)計(jì)人員要加深對相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的認(rèn)識

因?yàn)樵S多高層建筑暖通的設(shè)計(jì)人員缺乏對有關(guān)的設(shè)計(jì)規(guī)范的知識，這就造成了在設(shè)計(jì)、施工、安裝等過程中存在著諸多的問題。所以，有必要強(qiáng)化設(shè)計(jì)人員對現(xiàn)有的規(guī)范、規(guī)則、標(biāo)準(zhǔn)的學(xué)習(xí)，以便在實(shí)際的暖通設(shè)計(jì)工作中，可以自覺地遵守這些設(shè)計(jì)規(guī)范。

5.2 對設(shè)計(jì)法案要進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性的對比

目前，在高層建筑空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，一般都會考慮到設(shè)計(jì)方案的經(jīng)濟(jì)性問題。在對設(shè)計(jì)方案進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性對比的時候，要注意的是，要在同樣的對比基準(zhǔn)下進(jìn)行，比如，設(shè)計(jì)要求要一樣，設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)和價格，使用舒適的情況等都是一樣的，這樣才能充分保障暖通設(shè)計(jì)方案的比較結(jié)果的科學(xué)性和合理性。另外，不能只從一個設(shè)備報價角度來進(jìn)行比較，而要從投資、運(yùn)行費(fèi)用、設(shè)備壽命等多個角度來進(jìn)行全面的、綜合的經(jīng)濟(jì)比較[9]。此外，對可同時提供生活熱水的工程，也應(yīng)該包括生活熱水的投入與消耗。對要求同時具備空調(diào)與采暖功能的項(xiàng)目，應(yīng)從兩個季節(jié)的設(shè)備綜合利用問題出發(fā)，進(jìn)行科學(xué)、合理的經(jīng)濟(jì)性比較。

5.3 設(shè)計(jì)要具有一定的可行性

能否達(dá)到實(shí)用的要求，是決定一項(xiàng)工程能否成功實(shí)施的重要因素。暖通系統(tǒng)設(shè)計(jì)的最基本要求是要符合國家和地方的有關(guān)規(guī)定，并且要符合用戶的需要（電、水、熱等），并且要有持續(xù)的可行性。因?yàn)樵谀承┨厥獾那闆r下，可能不能采用標(biāo)準(zhǔn)的裝備，這就需要對非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備提出具體的參數(shù)要求，并對其進(jìn)行審核，以確定其合理性和可行性。另外，對于一些需要進(jìn)行改造的項(xiàng)目，或者是占地較少的施工場地，還需要對機(jī)房空間是否足夠進(jìn)行充分的考慮，以確定其方案的合理性和可行性[10]。

5.4 設(shè)計(jì)方案要具備調(diào)節(jié)性和可操作性

為使空調(diào)在一年中能更好地適應(yīng)負(fù)載的變化，需要在空調(diào)系統(tǒng)中進(jìn)行調(diào)節(jié)。例如，在帶有空調(diào)系統(tǒng)的項(xiàng)目中，若采用VAV 空調(diào)系統(tǒng)和VRV 變頻空調(diào)系統(tǒng)的方案，一次的投資會很大，而運(yùn)行起來的能耗卻很小，這就需要分析比較其經(jīng)濟(jì)性。因此，對于某些辦公樓，必須選擇能夠滿足夜間非工作時的調(diào)諧需求的設(shè)計(jì)方案。采用自動化空調(diào)系統(tǒng)，能夠在一定程度上減輕工作人員的勞動強(qiáng)度，但是，這樣的設(shè)計(jì)方案的一次性投資也比較大，并且要求操作人員具備一定的專業(yè)素質(zhì)，所以，要根據(jù)具體的實(shí)際情況，分析并確定設(shè)計(jì)方案。除此之外，要盡可能地將自動化控制進(jìn)行簡化，從而提升其經(jīng)濟(jì)性和可行性。對于一些各部分使用不一樣的建筑物，要從分別分別的管理控制和運(yùn)行費(fèi)用的繳納的角度來進(jìn)行系統(tǒng)的設(shè)置。另外，根據(jù)季節(jié)節(jié)數(shù)變化而運(yùn)行的閥門不宜使用自動控制系統(tǒng)。

5.5 暖通設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)應(yīng)當(dāng)關(guān)注節(jié)能減排

在進(jìn)行熱風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)時，經(jīng)濟(jì)是一個很大的問題，在進(jìn)行熱風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)時，經(jīng)濟(jì)因素占了很大的比重。在經(jīng)濟(jì)合理的基礎(chǔ)上，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)的具體要求，進(jìn)行設(shè)計(jì)。以設(shè)計(jì)方案為依據(jù)，對所用能源的價格，設(shè)備的等級，設(shè)備的舒適度等方面進(jìn)行了分析，并結(jié)合設(shè)備的使用壽命，運(yùn)行所需的成本，對其進(jìn)行了準(zhǔn)確的計(jì)算[11]。另外，還應(yīng)該考慮到熱傳輸?shù)膯栴}。高層建筑空調(diào)系統(tǒng)的造價，將直接關(guān)系到整個建設(shè)項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益，所以，在進(jìn)行空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)時，必須充分考慮到造價因素。在暖系統(tǒng)中，人員、材料和儀器設(shè)備是最主要的消耗資金的對象，因此，應(yīng)該對以上3 個要素進(jìn)行科學(xué)合理、切實(shí)可行的優(yōu)化配置，在暖通設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，應(yīng)該對市場發(fā)展情況進(jìn)行深入的了解，對所需材料進(jìn)行長期的預(yù)測，減少由于材料未來價格的上漲而導(dǎo)致成本增加的可能性。根據(jù)暖通工程的具體情況，對員工進(jìn)行了科學(xué)合理的調(diào)配。對各類儀器設(shè)備，要根據(jù)其運(yùn)營成本和暖通項(xiàng)目進(jìn)度，進(jìn)行科學(xué)配置，防止設(shè)備出現(xiàn)空閑，做好設(shè)備的保養(yǎng)工作。

5.6 綜合考慮經(jīng)濟(jì)和技術(shù)因素，選擇最佳暖通設(shè)計(jì)方案

隨著高層建筑空調(diào)系統(tǒng)的自動化程度的提高，空調(diào)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)能力也會隨之增強(qiáng)，從而使空調(diào)系統(tǒng)在運(yùn)行過程中所承受的負(fù)載變化得到更好的控制。同時，自動化水平的提高能夠降低高層建筑暖通系統(tǒng)在工作中對管理人員的數(shù)量和勞動強(qiáng)度的要求，通過人工管理，降低了熱力資源成本。然而，這對暖通系統(tǒng)設(shè)備及人才的要求越來越高，使得這方面的投資成本越來越高。所以，在進(jìn)行暖通系統(tǒng)設(shè)計(jì)的時候，應(yīng)該根據(jù)具體的條件和需要，在經(jīng)濟(jì)與技術(shù)比最佳的基礎(chǔ)上，選擇最佳的方案，從而提高暖通自動化系統(tǒng)的實(shí)用性和便捷性。在暖通系統(tǒng)的研發(fā)過程中，應(yīng)注重對現(xiàn)行設(shè)計(jì)規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一，并加強(qiáng)對設(shè)計(jì)者的培訓(xùn)，使他們的專業(yè)水平、專業(yè)知識與實(shí)際操作能力得到進(jìn)一步提高，從而為暖通系統(tǒng)的優(yōu)化提供有力的支持。

6 結(jié)語

在目前的情況下，高層建筑的暖通系統(tǒng)設(shè)計(jì)要從細(xì)微處著手，制定出既經(jīng)濟(jì)又科學(xué)又合理的系統(tǒng)，以保證更高的設(shè)計(jì)質(zhì)量。也唯有這樣，才能以最少的投資獲得最大的經(jīng)濟(jì)效益，從而達(dá)到高層建筑暖通系統(tǒng)節(jié)能減排的目的，為高層建筑中的工作人員創(chuàng)造一個良好的供暖空間，從而促進(jìn)國內(nèi)高層建筑暖通業(yè)的繁榮發(fā)展，為我國社會的可持續(xù)發(fā)展做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。同時，在暖通工程與其他工程的緊密合作下，可確保建筑工程的整體設(shè)計(jì)，為人民營造出良好舒適的居住環(huán)境。