現(xiàn)代建筑暖通空調(diào)設(shè)計的新思維探討

傅裕

【摘 要】 隨著我國社會經(jīng)濟的高速發(fā)展和人民生活水平的提高，暖通空調(diào)系統(tǒng)給人們創(chuàng)造了舒適的室內(nèi)環(huán)境。本文就現(xiàn)代建筑暖通空調(diào)設(shè)計的新思維進(jìn)行探討。

【關(guān)鍵詞】 現(xiàn)代建筑；暖通空調(diào)；設(shè)計

隨著我國城市化的不斷加快，使得建筑業(yè)得到了長足的發(fā)展，各種功能的高層建筑在城市中越來越多。新的建筑類型和新的使用功能對建筑設(shè)備的質(zhì)量和革新提出了更高的要求，因此暖通空調(diào)已經(jīng)成為現(xiàn)代建筑不可缺少的設(shè)施。如何使室內(nèi)環(huán)境設(shè)計的舒適合理，并盡可能的減少對室外環(huán)境的不良影響，是現(xiàn)代建筑暖通空調(diào)在設(shè)計中亟待解決的重要問題。

1.暖通空調(diào)設(shè)計的原則

1.1 首先應(yīng)熟悉總圖，弄清設(shè)計建筑的位置和與周邊建筑的相互關(guān)系，收集周邊市政供熱、供水、供電等條件，如：市政集中供熱的溫度、接口位置等，這些可作為暖通設(shè)計供熱入口的客觀條件。

1.2 根據(jù)建筑物的層數(shù)、層高及總的高度，確定是否屬于高層建筑。按現(xiàn)行國家規(guī)范規(guī)定：10層及10層以上的居住建筑；建筑高度超過24m的公共建筑，應(yīng)遵守《高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范》的條款。

1.3 弄清建筑物內(nèi)的人員數(shù)量、使用時間、功能的劃分、有無特殊要求等，作為負(fù)荷計算及系統(tǒng)劃分的依據(jù)。

1.4 建筑物防火分區(qū)的劃分對暖通防排煙設(shè)計影響較大。充分了解建筑防火分區(qū)的大小和分區(qū)，確定防煙分區(qū)的劃分，了解防火墻、防火卷簾及防火門等的位置，這些是建筑防、排煙系統(tǒng)設(shè)計的關(guān)鍵。

2.現(xiàn)代建筑暖通空調(diào)設(shè)計應(yīng)注意的問題

2.1 空調(diào)循環(huán)水泵的選型問題

循環(huán)水泵容量過大在我國是普遍存在的問題，其容量通常能達(dá)到實際需要的2 倍，這造成了極大的投資和運行費用的浪費。究其原因主要是：①設(shè)計冷負(fù)荷偏大；②系統(tǒng)循環(huán)阻力計算結(jié)果偏大；③凈水壓力問題，錯誤的將凈水壓力算作系統(tǒng)的循環(huán)阻力，造成系統(tǒng)循環(huán)阻力計算偏大；④系統(tǒng)水力平衡計算問題，水力平衡計算不精確，正式投入使用前又沒進(jìn)行全面的調(diào)試，造成水力失調(diào)。在實際的設(shè)計過程中，可根據(jù)不同時刻流量和揚程的變化，滿足不同條件下優(yōu)化運行的要求，通過對定速泵的臺數(shù)控制或變頻泵的速度調(diào)節(jié)等措施達(dá)到節(jié)能的目的，控制方法簡單，節(jié)能效果明顯。

2.2 供暖方面

建筑暖通入口入戶裝置根據(jù)《民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范》規(guī)定，集中供暖系統(tǒng)應(yīng)在熱力入口的供回水總管上設(shè)置熱量計量裝置、溫度計、壓力表及除污器等。而設(shè)計人員往往只注意入戶熱力裝置的設(shè)置，忽略了入口裝置，造成設(shè)計失誤。入口數(shù)量設(shè)置應(yīng)考慮在滿足開發(fā)商后續(xù)管理方便的基礎(chǔ)上，設(shè)計人員不僅要考慮室內(nèi)供暖系統(tǒng)的合理性，還要考慮室外管線銜接的合理性，不能顧此失彼。

規(guī)范規(guī)定樓梯間或其他有凍結(jié)危險的場所，散熱器的供暖立管或支管應(yīng)單獨設(shè)置，且不得裝設(shè)調(diào)節(jié)閥。工程中共用一根立管一側(cè)連接鄰室房間散熱器另一側(cè)連接樓梯間散熱器的做法，因密閉性難以得到保證，供暖易發(fā)生故障，將影響鄰室的供暖效果。帶有底層商鋪的住宅設(shè)計規(guī)范明確規(guī)定，對建筑內(nèi)的公共用房和公用空間，應(yīng)單獨設(shè)置采暖系統(tǒng)和熱計量裝置。但設(shè)計中總存在商鋪未單獨設(shè)熱計量裝置，或與住宅采用共用系統(tǒng)，都將對以后使用后引起不必要的麻煩。

采用共用立管系統(tǒng)的高層住宅，設(shè)計中要根據(jù)系統(tǒng)水力平衡、承壓能力、散熱設(shè)備及管材的特性等因素對供暖系統(tǒng)及共用立管進(jìn)行豎向分區(qū)設(shè)置，并應(yīng)考慮管道熱補償問題。工程上忽略伸縮器設(shè)置、未認(rèn)真校核熱膨脹量以決定補償器的位置、在補償器上下的位置安裝固定支架消弱補償器作用等會因立管的熱脹伸縮拉裂了支管的現(xiàn)象。

2.3 空調(diào)通風(fēng)方面

空調(diào)與制冷技術(shù)手冊、采暖空調(diào)制冷手冊等明確給出的旅館辦公類的冷負(fù)荷指標(biāo)為94w/m2～163w/m2，商場類建筑夏季冷負(fù)荷的概算指標(biāo)應(yīng)為210w/m2～240w/m2。但在實際設(shè)計過程中，一般存在兩種問題致使空調(diào)裝機容量偏大。一是由于設(shè)計時考慮各種各樣的安全系數(shù)，從而使單位空調(diào)面積的制冷機裝機容量大比手冊中冷負(fù)荷概算偏大，遠(yuǎn)大于實際運行中單位空調(diào)面積峰值冷量。二是目前在空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計過程中，部分設(shè)計人員采用負(fù)荷指標(biāo)估算方法，使得制冷機裝機容量普遍偏大，也明顯造成初投資的大量浪費，甚至影響部分負(fù)荷下的冷機效率。

水泵揚程選擇不當(dāng)也是暖通空調(diào)中比較常見的一個問題。水系統(tǒng)揚程選擇因設(shè)計差異而存在較大差異。如某工程冷卻塔放置在80m高的屋頂，冷卻水為閉式循環(huán)系統(tǒng)，而設(shè)計者在選擇水泵揚程時誤將高程加進(jìn)了水泵的揚程中，致使所選水泵揚程高達(dá)95m。有的設(shè)計在選擇冷凍水泵時，忽視了冬、夏季流量的之間的差異，如某工程夏季空調(diào)所需7℃/12℃冷凍水的循環(huán)流量是400 m3/h，而冬季所需50℃/60℃熱水循環(huán)量為200 m3/h，可見夏季空調(diào)冷凍水循環(huán)量要比冬季采暖熱水循環(huán)量大得多，所以冬夏季冷水泵熱水泵應(yīng)分別設(shè)置，合用一臺是不合適的。

3.節(jié)能空調(diào)設(shè)計的新思維

3.1 方案設(shè)計

現(xiàn)在非常流行的空調(diào)設(shè)計方案是：在低能耗，高室內(nèi)環(huán)境品質(zhì)的前提下，風(fēng)量可調(diào)的置換式送風(fēng)系統(tǒng)、冷輻射吊頂系統(tǒng)、結(jié)合冰蓄冷的低溫送風(fēng)系統(tǒng)以及去濕空調(diào)系統(tǒng)。為了平衡高層辦公樓中設(shè)備、照明等主要熱源形成的輻射熱量采用輻射形式供冷。冷輻射吊項應(yīng)結(jié)合置換式送風(fēng)，將新風(fēng)采用下送風(fēng)方式送入室內(nèi)，既保證室內(nèi)空氣品質(zhì)，又保證良好的室內(nèi)熱環(huán)境。而采用空調(diào)去濕方案，首先可以保證室內(nèi)空氣品質(zhì)；其次采用去濕保證了綠色建筑對室內(nèi)濕度控制在60%以下的要求。

3.2 具備良好的通風(fēng)系統(tǒng)

某些建筑由于裝修材料含有揮發(fā)性有害物質(zhì)造成室內(nèi)空氣污染。因此，綠色建筑中的暖通空調(diào)應(yīng)該具備良好的通風(fēng)系統(tǒng)，實現(xiàn)合理的自然通風(fēng)，因為新風(fēng)在室內(nèi)的流動對健康是必不可少的。

3.3 蒸發(fā)冷卻技術(shù)

蒸發(fā)冷卻空調(diào)技術(shù)是一種綠色仿生空調(diào)技術(shù)，包括間接蒸發(fā)冷卻（IEC）和直接蒸發(fā)冷卻（DEC）。該系統(tǒng)采用水作為制冷劑，實現(xiàn)空調(diào)運行對環(huán)境無污染， 另外，蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)的COP值比機械制冷大得多，且它的制冷不消耗壓縮功，它是一種節(jié)能環(huán)保型綠色空調(diào)技術(shù)。

3.4 地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)

地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)是利用土壤、地下水或江河湖水作為冷熱源的一種高效空調(diào)方式。土壤是一種很適宜的熱源，其溫度適宜、穩(wěn)定，蓄熱性能好且到處都有。地源熱泵全年運行工況穩(wěn)定，不需要其他輔助熱源及冷卻設(shè)備即可實現(xiàn)冬季供熱夏季供冷。地源熱泵的COP值可達(dá)4.0以上。對于采用深井回灌方式的水源熱泵，由于地下水抽出后經(jīng)過換熱器回灌至地下，屬全封閉方式。因此不使用任何水資源，也不會污染地下水源。

3.5 免費供冷空調(diào)系統(tǒng)

免費供冷（FREE COOLING）技術(shù)通過水系統(tǒng)來利用自然冷源。它也稱冷卻塔供冷，是一種節(jié)能降耗的系統(tǒng)形式。免費供冷的實現(xiàn)方式是：當(dāng)室外空氣濕度溫度下降到某值以下時關(guān)閉冷水機組，以流經(jīng)冷卻塔的循環(huán)冷卻水直接或間接向空調(diào)系統(tǒng)供冷，提供建筑空調(diào)所需要的冷負(fù)荷。在空調(diào)系統(tǒng)中，冷水機組的能耗占有極高的比例，如用冷卻塔供冷技術(shù)可少開或不開冷水機組，其節(jié)能效率將會是顯著的。

4.結(jié)束語

社會和經(jīng)濟的進(jìn)步使得人們對建筑的環(huán)境有了更高的要求，因此暖通空調(diào)設(shè)計也要進(jìn)行革新與發(fā)展，緊跟時代的步伐?，F(xiàn)代建筑暖通空調(diào)工程項目的成敗和經(jīng)濟效益的優(yōu)劣與暖通空調(diào)設(shè)計方案的選擇有著直接的關(guān)系。在設(shè)計過程中需要完善和處理設(shè)計環(huán)節(jié)中的各個細(xì)節(jié)。因此暖通空調(diào)設(shè)計人員必須進(jìn)行科學(xué)的設(shè)計，綜合考慮各種因素，使暖通空調(diào)的設(shè)計發(fā)揮其最大的功能和經(jīng)濟效益。