建筑暖通空調(diào)設(shè)計常見問題及策略探討

劉子熠 太原市城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計研究院

1 建筑暖通空調(diào)設(shè)計的定義和基本原則

暖通空調(diào)設(shè)計經(jīng)過多年的發(fā)展已經(jīng)形成明確的定義，主要是指在建筑工程施工中設(shè)置安裝集室內(nèi)溫度檢測、通風(fēng)設(shè)備和調(diào)節(jié)空氣溫濕度等功能為一體的系統(tǒng)，在設(shè)計過程中需要結(jié)合建筑結(jié)構(gòu)和居民的基本需求等展開全面考慮，解決高層建筑采暖通風(fēng)，溫濕控制等主要問題，提高暖通空調(diào)設(shè)計的成效。根據(jù)溫度調(diào)節(jié)使用介質(zhì)的不同，將暖通空調(diào)系統(tǒng)劃分為全水暖、全空氣以及水暖空氣混合三種類型，其中應(yīng)用廣泛且效果突出的是水暖式，該種類型的暖通空調(diào)系統(tǒng)可以實現(xiàn)引進新風(fēng)、冷卻或加熱空氣和熱回收等功能。通過增加新設(shè)備、拓展新功能可以更好地凸顯高層建筑暖通空調(diào)設(shè)計的重要價值。設(shè)計人員需要針對建筑結(jié)構(gòu)與功能的區(qū)別，靈活選擇一些適用性強、經(jīng)濟高效的暖通設(shè)備，并時刻遵從經(jīng)濟性和可行性并存的基本原則進行優(yōu)化設(shè)計。如，在選擇暖通空調(diào)設(shè)備期間，通過前期市場調(diào)研活動，以相同的基準(zhǔn)對比空調(diào)能耗、舒適性、質(zhì)量和耐久性，結(jié)合后期的維護保養(yǎng)、運行成本等因素進行全面分析，力求獲取最大的經(jīng)濟利益。設(shè)計人員還要嚴(yán)格按照國家標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范進行暖通空調(diào)設(shè)計，尤其是要注意滿足環(huán)境保護、可持續(xù)發(fā)展等要求。

2建筑暖通空調(diào)設(shè)計的常見問題

2.1 暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計問題

暖通空調(diào)設(shè)計中的一項重要任務(wù)是暖通空調(diào)系統(tǒng)，其設(shè)計實效性會對整體暖通空調(diào)設(shè)計的整體成效帶來極大影響，但實際設(shè)計過程中卻存在以下幾個突出問題：一是暖通空調(diào)設(shè)計設(shè)計參數(shù)出現(xiàn)差錯，未嚴(yán)格按照建筑工程相關(guān)規(guī)定選取各種參數(shù)，未按需要在詳細(xì)計算后進行設(shè)備選型，無法滿足溫濕度變化、風(fēng)量控制、冷熱調(diào)節(jié)等方面調(diào)控要求，無法滿足建筑物內(nèi)環(huán)境的舒適性。如果設(shè)計人員僅僅憑借個人設(shè)計經(jīng)驗，而沒有深入施工現(xiàn)場親自調(diào)查獲取一手建筑工程施工資料，在設(shè)計過程中容易影響相關(guān)系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)計參數(shù)的準(zhǔn)確性。二是建筑暖通空調(diào)設(shè)計圖紙內(nèi)容缺乏規(guī)范性，造成平面圖、系統(tǒng)圖出現(xiàn)不匹配的情況，造成施工人員在后續(xù)的暖通空調(diào)設(shè)備及構(gòu)部件等安裝施工期間出現(xiàn)“距離不規(guī)范”、“設(shè)置不合理”等一系列問題，因此埋下潛在暖通空調(diào)系統(tǒng)質(zhì)量或安全隱患，甚至影響后續(xù)相關(guān)暖通空調(diào)設(shè)備本身的使用性能發(fā)揮以及運維工作便捷性。

2.2 暖通空調(diào)節(jié)能減排問題

暖通空調(diào)設(shè)計本身涉及能耗、環(huán)保等核心問題。目前建筑行業(yè)在發(fā)展的過程中面臨著可持續(xù)發(fā)展的任務(wù)，推動整個行業(yè)建設(shè)及施工向節(jié)能、減排等方向發(fā)展。由于暖通空調(diào)本身伴有較大的耗能或污染問題，在實際的設(shè)計過程中更要時刻注重有效地滲透節(jié)能減排設(shè)計理念。然而，在暖通空調(diào)設(shè)計實踐中卻容易因為設(shè)計人員本身沒有意識到節(jié)能減排的重要性而直接影響了整體設(shè)計節(jié)能及減排方面設(shè)計的效果。如，部分設(shè)計人員可能會在設(shè)計過程中只考慮成本因素，立足于縮減整體設(shè)計成本，在選擇暖通空調(diào)設(shè)備或裝置的過程中選用了高耗能設(shè)備，以至于后續(xù)的暖通空調(diào)系統(tǒng)在實際運行過程中出現(xiàn)高耗能問題。又或者設(shè)計人員沒有綜合考慮實際設(shè)計需求，嚴(yán)格按照規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)及要求開展設(shè)計工作，也容易對最終的設(shè)計節(jié)能及減排效果帶來不利影響。如，設(shè)計人員在前期選擇負(fù)荷估算的數(shù)據(jù)與實際計算值存在較大的誤差，缺乏對安全性的考慮及評估，使得暖通空調(diào)系統(tǒng)在氣候變化和季節(jié)變更過程中出現(xiàn)較大的能耗損失。

2.3 其他方面暖通空調(diào)設(shè)計問題

除上述兩方面比較突出的暖通空調(diào)設(shè)計問題外，在實際的設(shè)計實踐中還存在一些細(xì)節(jié)方面的設(shè)計問題，主要表現(xiàn)為：一，調(diào)節(jié)性和操作性問題。實際工程中缺乏實地調(diào)節(jié)，無法保證暖通空調(diào)設(shè)備滿足建筑物不同條件下的實際應(yīng)用需求，同時操作人員的專業(yè)素質(zhì)和職業(yè)經(jīng)驗不足也會造成系統(tǒng)運行問題。二，缺乏先進暖通空調(diào)設(shè)計理念、技術(shù)與思想等支持?？茖W(xué)技術(shù)是促進產(chǎn)業(yè)優(yōu)化升級，提高產(chǎn)業(yè)發(fā)展實力的重要保障。為了促進暖通空調(diào)設(shè)計真正走上以節(jié)能、減排為基本特征的可持續(xù)發(fā)展之路，必須有效地引進及應(yīng)用相關(guān)的先進設(shè)計技術(shù)與思想，力求可以借助先進設(shè)計技術(shù)助力整體設(shè)計水平提升。如，在建筑暖通空調(diào)設(shè)計中應(yīng)多增添一些自動化、智能化、系統(tǒng)性的控制調(diào)節(jié)操作技術(shù)，以此更好地提高整體操作的可靠性，如BIM技術(shù)本身是輔助建筑暖通空調(diào)設(shè)計的一項非常有效的科學(xué)技術(shù)，其運用的合理性與有效性會對整體的設(shè)計質(zhì)量產(chǎn)生極大影響。三，細(xì)節(jié)設(shè)計不規(guī)范或不科學(xué)。設(shè)計人員在對立管、支管以及風(fēng)管等暖通空調(diào)設(shè)計過程中，如果沒有結(jié)合實際情況以及設(shè)計規(guī)范和要求開展設(shè)計工作，容易因為沒有規(guī)范、科學(xué)設(shè)計風(fēng)管、立管與支管等關(guān)鍵的設(shè)計部分，最終會直接影響整體的設(shè)計效果。如，在對高層建筑風(fēng)管設(shè)計中，不應(yīng)該穿過防火墻或者變形縫，如果必須要穿越這些結(jié)構(gòu)，要相應(yīng)地設(shè)計防火閥結(jié)構(gòu)。但在實際設(shè)計過程中如果沒有嚴(yán)格依據(jù)規(guī)定要求開展設(shè)計，使得設(shè)置的風(fēng)管穿越了防火墻且沒有進行防火閥設(shè)置，又或者在風(fēng)管穿越變形縫的時候僅在一側(cè)進行了防火閥設(shè)計，都會影響最終的風(fēng)管設(shè)計質(zhì)量。

3 建筑暖通空調(diào)設(shè)計常見問題的有效解決對策

3.1 科學(xué)設(shè)計暖通空調(diào)系統(tǒng)

在高層建筑暖通空調(diào)設(shè)計中存在各種各樣的問題，都需要設(shè)計人員結(jié)合實際情況采取針對性的解決策略，但是更為關(guān)鍵的是要充分遵循科學(xué)性、規(guī)范性的原則，采用一些有效的手段進行指導(dǎo)，促使設(shè)計人員重新審視自己的設(shè)計理念，并及時進行反思和總結(jié)經(jīng)驗，避免后續(xù)設(shè)計過程中出現(xiàn)較大的設(shè)計質(zhì)量問題。面對暖通空調(diào)設(shè)計中的諸多問題，設(shè)計人員需要嚴(yán)格依據(jù)國家統(tǒng)一執(zhí)行的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，加大設(shè)計過程中的檢查力度，尤其是對暖通空調(diào)中的特殊部位進行精細(xì)化設(shè)計。比如，要結(jié)合當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件和應(yīng)用特點進行暖通空調(diào)的參數(shù)配置，不斷提升暖通空調(diào)設(shè)計方案的可行性，保證所設(shè)計暖通空調(diào)系統(tǒng)類型的合理性，使它們可以最大程度發(fā)揮自身的固有功能及作用，為后續(xù)暖通空調(diào)施工提供可靠的依據(jù)。

高層建筑層數(shù)一般按高度劃分，高于100m為超高層建筑。以某40層的超高層建筑為例，地下一、二、三層為停車場，地上一、二、三、四層樓作為商業(yè)區(qū)和休閑娛樂區(qū)，五層及五層以上樓層作為辦公區(qū)或者居民住宅。設(shè)計人員在設(shè)計中必須依據(jù)工程特點來合理配置風(fēng)機和中央空調(diào)系統(tǒng)，具體需要在不同的功能區(qū)域采取夏季獨立冷源、冬季共同熱源的冷熱調(diào)節(jié)方式，這樣可以最大化提升能源的利用率。比如夏季的冷源制冷方式可采用離心式制冷、螺旋桿式制冷及多聯(lián)機幾種方式，制冷機可以為系統(tǒng)提供7℃～12℃的低溫冷凍水或以氟利昂為制冷劑運行末端盤管。通過配置不同數(shù)量、不同形式的的末端設(shè)備，以及分區(qū)根據(jù)使用時間，功能配置不同制冷系統(tǒng)。作為停車場，地下部分不需設(shè)置空調(diào)系統(tǒng)或只在局部如公共前室區(qū)域設(shè)置末端風(fēng)盤，而地上一至四層商業(yè)部分可在大空間設(shè)置全空氣系統(tǒng)，分隔商業(yè)采用風(fēng)機盤管加新風(fēng)系統(tǒng)設(shè)置末端，而樓上辦公區(qū)域或住宅區(qū)域分情況采用水系統(tǒng)，多聯(lián)機系統(tǒng)從或獨立單體空調(diào)機布置。這樣可以實現(xiàn)對不同功能區(qū)域溫度的精確控制，確保暖通空調(diào)設(shè)備設(shè)備滿足建筑內(nèi)部各業(yè)主及住戶不同要求，亦為后期的維護保養(yǎng)提供了方便。

3.2 暖通空調(diào)節(jié)能減排設(shè)計

推進建筑向可持續(xù)發(fā)展方向轉(zhuǎn)變，離不開各個環(huán)節(jié)的節(jié)能減排設(shè)計理念融入，否則無法從整體上保證綠色建筑或生態(tài)建筑建設(shè)目標(biāo)的實現(xiàn)。同理，在暖通空調(diào)設(shè)計過程中也必須要切實注重融入節(jié)能減排設(shè)計理念，保證可以徹底提升節(jié)能減排設(shè)計的節(jié)能減排效果，具體設(shè)計措施如下。第一，在暖通空調(diào)機盤管位置，對通風(fēng)系統(tǒng)維持風(fēng)量進行合理設(shè)計；第二，設(shè)計集中的排風(fēng)系統(tǒng)，可以實現(xiàn)暖通自然調(diào)節(jié)效果更好地目標(biāo)，更好地進行節(jié)能減排。在設(shè)置排風(fēng)熱回收裝置過程中，要盡可能選擇在可跨越熱回收裝置部位處設(shè)置旁通風(fēng)管道，保證暖通空調(diào)系統(tǒng)在制冷、制熱模式下可以正常運行，同時系統(tǒng)檢測室內(nèi)外溫度的變化實現(xiàn)自動調(diào)節(jié)，這樣可以降低空調(diào)整體系統(tǒng)的負(fù)荷延長使用壽命。變頻技術(shù)作為最先進的建筑暖通系統(tǒng)，相應(yīng)的調(diào)節(jié)手段在新時代獲得了持續(xù)性的進步，最大的優(yōu)勢在于改變暖通空調(diào)系統(tǒng)風(fēng)量，并且可以靈活調(diào)整來保證系統(tǒng)功能滿足對應(yīng)的功能。而變頻技術(shù)主要由無極調(diào)速電機、自動調(diào)節(jié)閥門兩部分構(gòu)成，通過控制送風(fēng)溫度和室內(nèi)溫度的方式實現(xiàn)調(diào)節(jié)的目標(biāo)。實踐證明，通過應(yīng)用變頻技術(shù)可以顯著降低暖通空調(diào)系統(tǒng)在工作狀態(tài)下的風(fēng)速，以此實現(xiàn)節(jié)能減排的效果。

3.3 突破暖通空調(diào)設(shè)計難點

暖通空調(diào)設(shè)計質(zhì)量的高低直接決定了居民生活質(zhì)量和建筑物的舒適程度。高質(zhì)量的暖通空調(diào)設(shè)計是順應(yīng)時代發(fā)展和技術(shù)進步的必然選擇，主要體現(xiàn)在改進施工技術(shù)來避免能源浪費，并且要本著因地制宜的原則，全面考慮建筑環(huán)境和暖通空調(diào)的適應(yīng)性，這樣可以減少資源浪費的同時，增強空調(diào)的使用性能。暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計中最大問題是易出現(xiàn)設(shè)計不合理，如容易出現(xiàn)熱源設(shè)備、通風(fēng)設(shè)備設(shè)置不精確等問題，以及不能提供切實有效的保護措施而影響了暖通空調(diào)系統(tǒng)本身作用和功能的發(fā)揮，進而使得運行效率下降。而針對暖通空調(diào)設(shè)計方案評價體系不完善的問題，需要設(shè)計人員在以往經(jīng)驗基礎(chǔ)上用發(fā)展的眼光對待，邀請這一領(lǐng)域的專家對設(shè)計方案進行評審和論證，確?？煽啃?、安全性、環(huán)保性，不斷提升設(shè)計水平。

在提升建筑工程暖通空調(diào)設(shè)計人員的專業(yè)技能中，需要發(fā)揮他們設(shè)計的主導(dǎo)地位，依據(jù)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范和規(guī)章制度進行專業(yè)化的學(xué)習(xí)，使得設(shè)計方案不斷改進和完善，這樣可以使得建筑方案更加科學(xué)，更加有效，避免后期的人力、物力等資源出現(xiàn)嚴(yán)重浪費問題。同時，要高度重視對暖通空調(diào)系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計，具體需要圍繞施工方、居住戶主要求、成本控制和環(huán)境影響等多重因素進行綜合分析，靈活設(shè)計和修改暖通空調(diào)的溫差系統(tǒng)、蓄冷系統(tǒng)、排風(fēng)系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)等，同時還要注意精確進行計算，確保設(shè)計方案的科學(xué)性和完整性，以及堅決貫徹我國的節(jié)能環(huán)保原則，特別是清潔能源和可再生能源的合理應(yīng)用可避免造成嚴(yán)重的環(huán)境污染或能源浪費問題。

3.4 多角度完善暖通空調(diào)設(shè)計方案

（1）基于BIM技術(shù)開展暖通空調(diào)設(shè)計。BIM技術(shù)是虛擬的仿真模擬系統(tǒng)。其應(yīng)用的根本優(yōu)勢在于通過過程演示模擬真實的功能，如此可以合理有效地降低設(shè)計方案成本，并且可以對暖通空調(diào)系統(tǒng)進行靈活控制，同時也可以對比多項暖通空調(diào)設(shè)計方案，經(jīng)過對比討論認(rèn)定后形成統(tǒng)一的認(rèn)知，在確保設(shè)計安全性的基礎(chǔ)上，提升暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計的質(zhì)量與效率。整個暖通空調(diào)設(shè)計過程中BIM技術(shù)可以應(yīng)用于管路碰撞檢查中，在輸入界面增添相應(yīng)的標(biāo)記、高度、管道配置情況進行模擬，可以及時發(fā)現(xiàn)設(shè)計的不足之處，而相應(yīng)地進行改進和優(yōu)化。在程序充分論證暖通空調(diào)系統(tǒng)的功能和效果后也可以為后續(xù)施工提供可靠的方案，指導(dǎo)建筑施工。循環(huán)水泵設(shè)計作為暖通空調(diào)的核心內(nèi)容，考驗著設(shè)計師的整體水平，針對經(jīng)常出現(xiàn)的設(shè)計值過大問題所導(dǎo)致水泵容量遠(yuǎn)超過需求值加大這一問題，循環(huán)水泵設(shè)計中需要對冷負(fù)荷、揚程等進行綜合考慮，保證可以更好地改善它們的運行功能。在這一方面，也可使用多種暖通空調(diào)輔助設(shè)計軟件進行精確計算，優(yōu)化選型方案，合理配置設(shè)備。

（2）引入節(jié)能減排技術(shù)、做好消防排煙設(shè)計以獲得最大的經(jīng)濟效益。將節(jié)能減排理念融入空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計，主要是對水系統(tǒng)、冷熱系統(tǒng)以及空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)幾大空調(diào)系統(tǒng)進行優(yōu)化設(shè)計。其中自然風(fēng)是一類取之不盡的能源，可以將其應(yīng)用于設(shè)計中提升系統(tǒng)設(shè)計的節(jié)能性能。如在冬季溫度比較低的條件下可以充分運用自然風(fēng)進行內(nèi)區(qū)制冷，而在其他季節(jié)的時候同樣可以有效地運用自然風(fēng)對建筑內(nèi)部的環(huán)境進行改善，減少所設(shè)置空調(diào)主機本身的運行頻率，有效節(jié)約主機運行能源，降低運行成本的基礎(chǔ)上，延長這些設(shè)備的運行壽命。又或者可以在空調(diào)系統(tǒng)當(dāng)中的水泵運行中引入變流量系統(tǒng)，借助變頻技術(shù)來動態(tài)化調(diào)節(jié)水泵的流量和流速，尤其是要注意優(yōu)化設(shè)計整體的暖通系統(tǒng)的冷熱負(fù)荷體系，確保其運行的穩(wěn)定性。

除了完善暖通空調(diào)設(shè)計方案的策略外，還要注意構(gòu)建完善的暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計評估體系，這需要設(shè)計單位結(jié)合使用需求，結(jié)合暖通空調(diào)系統(tǒng)的環(huán)保性，安全性、實效性、可維護性、經(jīng)濟性、舒適性以及可控性等幾個指標(biāo)方面出發(fā)，構(gòu)建綜合性空調(diào)設(shè)計考評體系，保證可以從眾多暖通空調(diào)設(shè)計方案中選出最佳的設(shè)計方案，以此更好地提升整體暖通空調(diào)設(shè)計效果。

4 結(jié)束語

總而言之，隨著我國建筑領(lǐng)域的快速發(fā)展，暖通空調(diào)作為關(guān)鍵設(shè)備占據(jù)著舉足輕重的地位，直接影響著高層建筑各項性能，尤其是關(guān)系居民的生活質(zhì)量。針對暖通空調(diào)設(shè)計中容易出現(xiàn)的制冷機容量大、風(fēng)量設(shè)置不恰當(dāng)、壓力值設(shè)置不契合和制冷制熱效果不佳等常見問題，經(jīng)過深入分析和技術(shù)鉆研，本文提出了一些針對性的解決對策，希望可以有效提升暖通空調(diào)設(shè)計質(zhì)量，助力我國建筑行業(yè)穩(wěn)步發(fā)展。