文/陳李想 濟(jì)南水石工程咨詢有限公司 山東濟(jì)南 250100
近年來,我國建筑行業(yè)加大了對高層建筑工程項目中暖通工程的重視度,深入研究暖通設(shè)計,不斷提高暖通工程質(zhì)量。如果高層暖通設(shè)計方案不符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),不僅會影響暖通工程施工質(zhì)量,還會影響建筑工程的安全性,甚至導(dǎo)致安全事故的發(fā)生,嚴(yán)重威脅人們的生命財產(chǎn)安全。因此建筑行業(yè)應(yīng)該加大高層建筑暖通設(shè)計的研究力度,通過吸收借鑒國內(nèi)外先進(jìn)的設(shè)計技術(shù),不斷提高暖通設(shè)計人員專業(yè)技術(shù)能力,同時制定科學(xué)合理的暖通設(shè)計管理制度,保證暖通工程安全性與穩(wěn)定性,從而實現(xiàn)我國暖通工程的可持續(xù)發(fā)展。
首先,高層建筑暖通控制優(yōu)化設(shè)計,可以優(yōu)化暖通空調(diào)的熱交換系統(tǒng),也有利于減少暖通空調(diào)系統(tǒng)的耗能。高層建筑暖通優(yōu)化設(shè)計,能夠優(yōu)化暖通空調(diào)的控制系統(tǒng)與冷熱交換系統(tǒng)。暖通空調(diào)控制系統(tǒng)的完善離不開暖通空調(diào)各個系統(tǒng)的優(yōu)化。只有各個系統(tǒng)不斷地優(yōu)化升級,才可以達(dá)到“1+1>2”的效果。其次,利于暖通空調(diào)降低能源損耗。暖通空調(diào)不斷進(jìn)行控制優(yōu)化,也有利于暖通空調(diào)降低能源消耗。我國空調(diào)系統(tǒng)的能源消耗量非常大,尤其是暖通空調(diào)。由于冬天溫度較低,室內(nèi)室外溫差較大,所以暖通空調(diào)的冷熱交換系統(tǒng)將會長時間地運(yùn)行,因此消耗了大量的能源。為了降低暖通空調(diào)的能源消耗,需要不斷地對暖通空調(diào)的控制進(jìn)行優(yōu)化升級。控制系統(tǒng)就是暖通空調(diào)的冷熱交換系統(tǒng),暖通空調(diào)冷熱交換系統(tǒng)的技術(shù)升級,可降低暖通空調(diào)系統(tǒng)的能源消耗,能夠減少環(huán)境污染。所以,在進(jìn)行暖通空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計時,必須要認(rèn)真考量空調(diào)的內(nèi)部負(fù)荷問題和外部負(fù)荷問題。因此,要提高建筑設(shè)計的節(jié)能效果,在暖通空調(diào)設(shè)計中融入節(jié)能設(shè)計是非常必要的,對降低高層建筑整體能源利用水平來說具有重大意義。
暖通設(shè)計人員根據(jù)高層建筑暖通工程施工要求以及相關(guān)的設(shè)計準(zhǔn)則,充分發(fā)揮自身的技術(shù)能力,設(shè)計出科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)呐照{(diào)系統(tǒng),最后形成設(shè)計圖紙。如果施工圖紙存在誤差,不僅會嚴(yán)重影響暖通工程的施工質(zhì)量,還會引發(fā)施工安全事故,造成企業(yè)經(jīng)濟(jì)損失。另外,暖通工程涉及內(nèi)容較多,因此設(shè)計人員應(yīng)該端正工作態(tài)度,在設(shè)計過程中注重每一個細(xì)節(jié),確保設(shè)計圖紙的精準(zhǔn)化。在建筑施工過程中,1mm的誤差都可能導(dǎo)致工程事故,因此設(shè)計人員一定要加強(qiáng)設(shè)計圖紙的規(guī)范性與準(zhǔn)確性,為暖通工程總體質(zhì)量打下扎實的基礎(chǔ)。
為行之有效地降低所需要投入的經(jīng)濟(jì)成本,提升建筑暖通工程的質(zhì)量,相關(guān)設(shè)計人員有必要對設(shè)計方案的可行性進(jìn)行深入分析,可以借助于綜合評價的方法來判定方案是否能夠有效滿足各項指標(biāo)。對現(xiàn)代建筑企業(yè)來講,成本問題可以說是其關(guān)注問題的重中之重,首先需要滿足暖通空調(diào)系統(tǒng)的建設(shè)質(zhì)量以及應(yīng)用功能,如果現(xiàn)實條件非常充足且多樣,則可以通過采用水(地)源熱泵機(jī)組作為制熱和制冷機(jī)組。水(地)源熱泵機(jī)組能夠有效地替代傳統(tǒng)的鍋爐系統(tǒng),不僅能夠降低給生態(tài)環(huán)境帶來的負(fù)面影響,而且還能極大程度地節(jié)省運(yùn)行成本。此外,若進(jìn)一步擴(kuò)大適用范圍,無論是在住宅還是在商場、辦公樓,水(地)源熱泵機(jī)組均能發(fā)揮作用。
建設(shè)工程中暖通設(shè)計還存在管道設(shè)計規(guī)范性差的問題,例如,在現(xiàn)行的《民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范》中明確提到了供暖管道的敷設(shè)坡度,但大部分供暖管道在設(shè)計中均存在水管坡度低于設(shè)計規(guī)范的問題。又如,在高層建筑采用單雙管散熱器系統(tǒng)時,按照系統(tǒng)特性,應(yīng)按二~三層分組(或按散熱器承壓能力與總層數(shù)靈活分組),每組內(nèi)的散熱器采用雙管連接,每組間采用單管連接,供回水干管同程連接。這樣可以避免垂直失調(diào),也能靈活調(diào)節(jié)散熱器。但在進(jìn)行實際工程調(diào)查中發(fā)現(xiàn),因為實際工程建筑布局的不規(guī)則性等原因,單雙管系統(tǒng)很難規(guī)范連接,整個系統(tǒng)也往往因此出現(xiàn)各種各樣的失調(diào)現(xiàn)象。
在進(jìn)行暖通設(shè)計時應(yīng)重視通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計。設(shè)計人員在進(jìn)行通風(fēng)設(shè)計前,應(yīng)合理規(guī)劃氣流組織形式,避免出現(xiàn)風(fēng)道短路及通風(fēng)死角。這既有利于提高房間的通風(fēng)效率、改善室內(nèi)濕熱條件,也有利于提高人員的舒適性或設(shè)備運(yùn)行壽命。而在實際工程中,我們會發(fā)現(xiàn)許多通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計僅僅停留于形式,比如高層建筑的公共衛(wèi)生間通風(fēng)設(shè)計未進(jìn)行風(fēng)壓計算,只設(shè)置一臺全壓很小的排風(fēng)扇,接入高層建筑的共用豎向土建風(fēng)道中,房間內(nèi)衛(wèi)生間內(nèi)的渾濁空氣不能被有效排除,只見風(fēng)扇運(yùn)行卻不見通風(fēng)效果,人員的舒適性和衛(wèi)生安全都得不到保障。又比如在設(shè)計空調(diào)風(fēng)口時只圖簡單省事,并未結(jié)合座位桌椅布置進(jìn)行風(fēng)口設(shè)計,以至出現(xiàn)坐在風(fēng)口下的人和遠(yuǎn)離風(fēng)口的人的體感舒適度完全是兩個等級。
在對高層建筑暖通進(jìn)行設(shè)計時,由于傳統(tǒng)的設(shè)計理論在理念、方式等方面均存在不合理現(xiàn)象,使得在對暖通空調(diào)設(shè)備選型時,產(chǎn)生了與預(yù)期效果不相符的現(xiàn)象,此種現(xiàn)象嚴(yán)重影響到暖通空調(diào)設(shè)備整體的適用性與安全性。依據(jù)現(xiàn)行的《民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范》,濕度較大的房間應(yīng)采用耐腐蝕的散熱器,但在實際工程中,無論是公共衛(wèi)生間還是住宅衛(wèi)生間,均存在大量采用鋼制散熱器的現(xiàn)象。鋼制散熱器相較于鑄鐵散熱器或鋁制散熱器更易被腐蝕,這些設(shè)置在衛(wèi)生間的鋼制散熱器大多在使用數(shù)年后就已經(jīng)漆膜剝落、銹跡斑斑了。此外,許多供暖系統(tǒng)及空調(diào)冷凍水系統(tǒng)在供、回水干管上均設(shè)置了水力平衡閥,筆者認(rèn)為這是沒必要的,僅需在回水管上設(shè)置水力平衡閥就已經(jīng)滿足系統(tǒng)運(yùn)行的需要了。
科學(xué)合理地設(shè)計暖通空調(diào)系統(tǒng)是節(jié)能減排的重要一步,也是高層建筑暖通系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化的基礎(chǔ)階段,然而多數(shù)設(shè)計人員缺乏對暖通節(jié)能設(shè)計理念的深入理解,將關(guān)注點(diǎn)僅僅停留在系統(tǒng)的美觀程度和功用設(shè)計上,沒有分析應(yīng)該如何使暖通空調(diào)系統(tǒng)減少能耗,只是一味地迎合用戶的需求。同時需要注意的是,在進(jìn)行暖通系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計中,優(yōu)化設(shè)計理念是一項十分重要的舉措。在科學(xué)的理念下創(chuàng)新及應(yīng)用節(jié)能技術(shù),能夠提高高層建筑暖通系統(tǒng)的節(jié)能效果。但是在當(dāng)前行業(yè)中,存在的明顯問題是對理念的創(chuàng)新有著一定的落后性,造成難以實現(xiàn)暖通節(jié)能技術(shù)的科學(xué)發(fā)展。首先,在基礎(chǔ)教育上,很多工作人員對節(jié)能減排等諸多概念區(qū)分不清,造成其在創(chuàng)新節(jié)能技術(shù)的過程中一直走在不合理的道路上,難以實現(xiàn)空調(diào)節(jié)能技術(shù)的有效改進(jìn)。并且,基于此背景,工作人員在節(jié)能設(shè)計的過程中始終以不合理的思維方式進(jìn)行,造成空調(diào)并沒有實現(xiàn)真正的節(jié)能,難以確保暖通空調(diào)使用的高節(jié)能收益;其次,在設(shè)計理念與思路上存在較為明顯的落后性。我國的暖通空調(diào)專業(yè)相對于西方發(fā)展時間較短,節(jié)能理念與思路存在落后。其中,最明顯的是設(shè)計文件中的《綠色建筑設(shè)計專篇》更多的是流于形式,沒有切實地將綠色建筑相關(guān)要求融入到設(shè)計實踐中,沒有實現(xiàn)全系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計;最后,許多工程沒有考慮到地域性與環(huán)境性的差異:在不同的地理環(huán)境下,暖通空調(diào)系統(tǒng)的能耗有著很大的差別,暖通節(jié)能設(shè)計如果不結(jié)合地域情況,很難實現(xiàn)節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用與創(chuàng)新。
加強(qiáng)設(shè)計圖紙的深度,為施工人員準(zhǔn)確施工提供有效支持。加強(qiáng)設(shè)計圖紙的深度主要從以下幾個方面入手:第一,在進(jìn)行暖通施工圖設(shè)計前,需要全面了解暖通工程的材料、設(shè)備和技術(shù)等,合理劃分材料、設(shè)備的層次以及價格,選擇最適合的材料和設(shè)備等。第二,在進(jìn)行施工圖紙設(shè)計時,應(yīng)在設(shè)計說明、平面圖、大樣圖中標(biāo)明設(shè)備參數(shù)、定位尺寸、管徑等信息,并應(yīng)繪制各系統(tǒng)的大樣圖、系統(tǒng)圖、原理圖和剖面圖等,保證圖紙不缺項不漏項。第三,采用3D繪圖軟件或其他技術(shù)手段進(jìn)行各專業(yè)管道的碰撞檢查,調(diào)整修改管道走向、保證空間的凈高以及各系統(tǒng)的檢修空間,并在各管道交錯的最不利處繪制剖面大樣,確保人員的操作與施工圖紙的設(shè)計完全一致,避免出現(xiàn)偏差影響整體工程質(zhì)量。
在開展現(xiàn)代高層建筑暖通系統(tǒng)設(shè)計工作的過程中,任何方案的選取均需要結(jié)合實用性以及可行性這兩項重要原則,保障建筑工程暖通系統(tǒng)的美觀性及功能性,同時還需要充分滿足節(jié)能減排的重要目標(biāo),以此來為國家生態(tài)文明的建設(shè)與社會發(fā)展提供良好的支撐。暖通專業(yè)工作者需要充分考量方案在實際施工建設(shè)的過程中的科學(xué)性以及可操作性,以此來行之有效地解決不計成本而引發(fā)的造價高升、質(zhì)量難以獲得有效保障的問題。此外,暖通專業(yè)工作者還需要重點(diǎn)分析排查建筑工程所處的地理環(huán)境以及相應(yīng)的氣候環(huán)境,結(jié)合自身專業(yè)知識儲備以及實踐應(yīng)用能力考察施工現(xiàn)場,采取因地制宜的建筑工程暖通設(shè)計,充分滿足業(yè)主群體的需要,設(shè)計出更為科學(xué)合理的,能夠有效保障使用質(zhì)量和使用壽命的高質(zhì)量暖通系統(tǒng),推動高層建筑暖通設(shè)計方向的高效穩(wěn)定發(fā)展。
加強(qiáng)高層建筑暖通設(shè)計的規(guī)范化是促進(jìn)暖通工程順利開展的重要保障,應(yīng)加大暖通工程設(shè)計的監(jiān)管力度,確保設(shè)計的合理化與標(biāo)準(zhǔn)化。在進(jìn)行暖通設(shè)計前,應(yīng)該對暖通工程進(jìn)行全面調(diào)研,充分考慮工程周邊的能源配置情況和工程的節(jié)能環(huán)保功能等。如在供暖系統(tǒng)中的規(guī)范化舉錯:供暖或空調(diào)管道之間的距離應(yīng)該控制在200mm以內(nèi);供暖管道與外墻表面之間的距離宜大于100mm;熱水供暖系統(tǒng)中的供回水溫差應(yīng)控制在15℃,同時系統(tǒng)最大工作壓力不宜大于0.8MPa;進(jìn)行冷、熱負(fù)荷計算時應(yīng)考慮建筑朝向與地理位置,進(jìn)一步加強(qiáng)冷、熱負(fù)荷計算的準(zhǔn)確性與規(guī)范性;熱媒溫度不高于65℃,低溫段的溫度控制在30~40℃。嚴(yán)格遵守相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的要求方能確保暖通專業(yè)設(shè)計的規(guī)范化,提高暖通工程施工質(zhì)量。
現(xiàn)在建設(shè)工程相關(guān)用人單位在招聘建設(shè)工程暖通設(shè)計工作者的時候,需要重點(diǎn)提升招聘門檻,要求參與應(yīng)聘的工作人員具備相應(yīng)的專業(yè)知識儲備以及實踐應(yīng)用能力。對新入職的員工開展培訓(xùn)教育工作,使其形成專業(yè)安全意識和責(zé)任意識。通過“傳、幫、帶”的方式,促進(jìn)各年齡階層人員之間的相互交流與溝通。此外,還需要建立更為完整的培訓(xùn)機(jī)制與考核機(jī)制,開展暖通專業(yè)設(shè)計講座活動,拓寬設(shè)計工作者的思維視野,使其能夠優(yōu)化完善現(xiàn)有設(shè)計思想,保障在職的設(shè)計工作者的職業(yè)素養(yǎng)能夠滿足相關(guān)工程的需要。在涉及高層建筑暖通設(shè)計方案方面,可以分配不同的設(shè)計團(tuán)隊選取設(shè)計方案,對不同團(tuán)隊所提出的方案進(jìn)行對比分析,選擇最為符合實際情況并且質(zhì)量最高的設(shè)計方案。此外,設(shè)計人員還需要形成良好的全局意識,能夠充分認(rèn)識有關(guān)設(shè)計規(guī)范與原則,同時還需要深層次地融入施工現(xiàn)場,明確和高層建筑暖通設(shè)計相互關(guān)聯(lián)的各項工作,分析問題并解決問題,以此來促進(jìn)自身的實踐應(yīng)用能力的發(fā)展,為高層建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)的優(yōu)化完善提供支撐。在開展設(shè)計工作的時候,暖通設(shè)計人員需要充分提升對設(shè)計文件質(zhì)量的關(guān)注,結(jié)合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范開展設(shè)計工作,做好對暖通系統(tǒng)的尺寸以及管道等內(nèi)容的標(biāo)注處理,標(biāo)注需要做到足夠詳細(xì)明確。
在進(jìn)行高層建筑暖通工程設(shè)計過程中,需要充分考慮豎向共用風(fēng)道的阻力因素,選用高全壓型的設(shè)備,以使得其能克服管道阻力,達(dá)到順暢通風(fēng)的目的。這既避免了出現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行卻沒效果的徒勞浪費(fèi)能源的現(xiàn)象,也切實體現(xiàn)了暖通專業(yè)在建設(shè)工程中的價值。除此之外,還應(yīng)該加強(qiáng)科學(xué)技術(shù)的有效利用。當(dāng)前建筑工程設(shè)計過程中存在嚴(yán)重的能源浪費(fèi)情況,因此應(yīng)該不斷提高通風(fēng)系統(tǒng)中自動控制系統(tǒng)的普及率,進(jìn)而提高通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計質(zhì)量。
結(jié)合目前學(xué)界已有的文獻(xiàn)研究及業(yè)界已建成的實際工程來看,建筑物聯(lián)網(wǎng)以及智能化建筑可以說是未來建筑發(fā)展的必然走向,同時也是現(xiàn)代社會發(fā)展到相應(yīng)程度的必經(jīng)之路。尤其是建筑物聯(lián)網(wǎng)在推動大數(shù)據(jù)方面的發(fā)展做出的重要貢獻(xiàn),為現(xiàn)代高層建筑暖通系統(tǒng)的完善設(shè)計提供了充足的支撐。借助于前期的系統(tǒng)化機(jī)電設(shè)計,不僅能夠促使新建建筑有效完成節(jié)能整體目標(biāo),而且還能夠促使既有建筑暖通系統(tǒng)的改良與優(yōu)化,有效推進(jìn)建筑工程的深度發(fā)展,最終完成對建設(shè)工程暖通系統(tǒng)的智能管理。在實際設(shè)計的過程中,可以融合自控系統(tǒng)和能源計量系統(tǒng),用于從根本上保證高層建筑暖通系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性,提升運(yùn)行質(zhì)量和運(yùn)行效率,從而精準(zhǔn)合理的實現(xiàn)對室內(nèi)空氣環(huán)境的管理和調(diào)控。這不僅能夠有效保障用戶的舒適度,而且還能夠延長設(shè)備的運(yùn)行壽命,進(jìn)而充分滿足低成本、高回報的目標(biāo)。
3.7.1 合理設(shè)計冷、熱源系統(tǒng)
推動暖通空調(diào)控制優(yōu)化技術(shù)的發(fā)展,需要合理設(shè)計冷、熱源系統(tǒng)。供暖、供冷的基本原理,主要是通過冷熱交換系統(tǒng)調(diào)節(jié)室內(nèi)溫、濕度,有時也會借助輔助加熱設(shè)備提升室內(nèi)溫度。因此暖通空調(diào)工程在進(jìn)行控制優(yōu)化時,需要合理設(shè)計冷、熱源系統(tǒng)。因為這直接關(guān)乎暖通空調(diào)工程的使用效率以及運(yùn)行壽命。當(dāng)前,一些新建建筑的供暖、空調(diào)和通風(fēng)系統(tǒng),均不同程度得實現(xiàn)了較高難度的自動化以及智能化系統(tǒng)控制,而這些自動化控制還可以進(jìn)一步地統(tǒng)一集成到一個樓宇自控系統(tǒng)中。這就使得綜合利用冷、熱源成為了可能。在實際工程中,可根據(jù)項目周邊的能源條件,比如地(水)源熱泵、市政熱力管網(wǎng)、電力調(diào)荷能力等綜合考慮冷、熱源形式,在過渡季或極端天氣時利用樓宇自控系統(tǒng)綜合調(diào)配擁有的能源,如低谷電能、工廠廢熱、地?zé)崮艿?,進(jìn)行動態(tài)控制及綜合利用。
3.7.2 降低熱媒傳輸能耗
熱媒是暖通空調(diào)系統(tǒng)中的重要組成部分,它就像是人體血管里流淌的紅細(xì)胞。在選擇熱媒時,要以暖通專業(yè)技術(shù)人員的判斷為標(biāo)準(zhǔn),合理選擇熱媒。同時,也要有效控制空調(diào)熱能轉(zhuǎn)換過程中的能量損失。通過智能化技術(shù)分析空調(diào)制冷及制熱過程,采用電動平衡閥等調(diào)節(jié)手段合理把控整個過程中的能量消耗。在空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計過程中,還可以優(yōu)化動力傳輸系統(tǒng),并在運(yùn)行中不斷優(yōu)化調(diào)節(jié)。做好保溫措施同樣重要,選用絕熱系數(shù)高的保溫材料,同時嚴(yán)格按照規(guī)范要求防止冷橋、熱橋現(xiàn)象,亦能有效減少熱媒傳輸時的能量損耗。此外,采用大溫差供回水管道在提升空調(diào)節(jié)能效率的同時也能提升空調(diào)運(yùn)行的效率。
3.7.3 大范圍使用變頻技術(shù)
暖通空調(diào)控制優(yōu)化技術(shù)的應(yīng)用,需要大范圍使用變頻技術(shù)??照{(diào)及供暖系統(tǒng)在運(yùn)行時,會產(chǎn)生極大的用電負(fù)荷,導(dǎo)致城市電力供需矛盾尖銳,嚴(yán)重時還會引發(fā)電力中斷。這與舊式的空調(diào)及水泵等“耗電大戶”使用定頻技術(shù)不無關(guān)系。在空調(diào)系統(tǒng)中,變流量系統(tǒng)是一種最廣泛采用的系統(tǒng)形式。然而在實際工程中,設(shè)計人員往往不會參與運(yùn)行調(diào)試,而系統(tǒng)的后期運(yùn)維人員也往往受限于專業(yè)知識的了解程度,導(dǎo)致很多項目的空調(diào)系統(tǒng)沒有運(yùn)行在合理的狀態(tài)下。而隨著我國新建建筑工程的減少,對既有建筑工程的暖通空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)校就成為了暖通專業(yè)未來的重要工程實踐方向之一。
暖通設(shè)計是高層建筑設(shè)計、施工與運(yùn)行過程中必不可少的環(huán)節(jié)。為了提高暖通專業(yè)設(shè)計的合理性,應(yīng)從各方面制定針對暖通專業(yè)設(shè)計的優(yōu)化方案,有效提高暖通專業(yè)工程的設(shè)計質(zhì)量,從而為人們打造舒適、環(huán)保的居住環(huán)境。