現代建筑暖通空調設計的新思維探討

傅裕

【摘 要】 隨著我國社會經濟的高速發展和人民生活水平的提高，暖通空調系統給人們創造了舒適的室內環境。本文就現代建筑暖通空調設計的新思維進行探討。

【關鍵詞】 現代建筑；暖通空調；設計

隨著我國城市化的不斷加快，使得建筑業得到了長足的發展，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備的質量和革新提出了更高的要求，因此暖通空調已經成為現代建筑不可缺少的設施。如何使室內環境設計的舒適合理，并盡可能的減少對室外環境的不良影響，是現代建筑暖通空調在設計中亟待解決的重要問題。

1.暖通空調設計的原則

1.1 首先應熟悉總圖，弄清設計建筑的位置和與周邊建筑的相互關系，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，這些可作為暖通設計供熱入口的客觀條件。

1.2 根據建筑物的層數、層高及總的高度，確定是否屬于高層建筑。按現行國家規范規定：10層及10層以上的居住建筑；建筑高度超過24m的公共建筑，應遵守《高層民用建筑設計防火規范》的條款。

1.3 弄清建筑物內的人員數量、使用時間、功能的劃分、有無特殊要求等，作為負荷計算及系統劃分的依據。

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

2.現代建筑暖通空調設計應注意的問題

2.1 空調循環水泵的選型問題

循環水泵容量過大在我國是普遍存在的問題，其容量通常能達到實際需要的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設計冷負荷偏大；②系統循環阻力計算結果偏大；③凈水壓力問題，錯誤的將凈水壓力算作系統的循環阻力，造成系統循環阻力計算偏大；④系統水力平衡計算問題，水力平衡計算不精確，正式投入使用前又沒進行全面的調試，造成水力失調。在實際的設計過程中，可根據不同時刻流量和揚程的變化，滿足不同條件下優化運行的要求，通過對定速泵的臺數控制或變頻泵的速度調節等措施達到節能的目的，控制方法簡單，節能效果明顯。

2.2 供暖方面

建筑暖通入口入戶裝置根據《民用建筑供暖通風與空氣調節設計規范》規定，集中供暖系統應在熱力入口的供回水總管上設置熱量計量裝置、溫度計、壓力表及除污器等。而設計人員往往只注意入戶熱力裝置的設置，忽略了入口裝置，造成設計失誤。入口數量設置應考慮在滿足開發商后續管理方便的基礎上，設計人員不僅要考慮室內供暖系統的合理性，還要考慮室外管線銜接的合理性，不能顧此失彼。

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

采用共用立管系統的高層住宅，設計中要根據系統水力平衡、承壓能力、散熱設備及管材的特性等因素對供暖系統及共用立管進行豎向分區設置，并應考慮管道熱補償問題。工程上忽略伸縮器設置、未認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象。

2.3 空調通風方面

空調與制冷技術手冊、采暖空調制冷手冊等明確給出的旅館辦公類的冷負荷指標為94w/m2～163w/m2，商場類建筑夏季冷負荷的概算指標應為210w/m2～240w/m2。但在實際設計過程中，一般存在兩種問題致使空調裝機容量偏大。一是由于設計時考慮各種各樣的安全系數，從而使單位空調面積的制冷機裝機容量大比手冊中冷負荷概算偏大，遠大于實際運行中單位空調面積峰值冷量。二是目前在空調系統設計過程中，部分設計人員采用負荷指標估算方法，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，甚至影響部分負荷下的冷機效率。

水泵揚程選擇不當也是暖通空調中比較常見的一個問題。水系統揚程選擇因設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，冷卻水為閉式循環系統，而設計者在選擇水泵揚程時誤將高程加進了水泵的揚程中，致使所選水泵揚程高達95m。有的設計在選擇冷凍水泵時，忽視了冬、夏季流量的之間的差異，如某工程夏季空調所需7℃/12℃冷凍水的循環流量是400 m3/h，而冬季所需50℃/60℃熱水循環量為200 m3/h，可見夏季空調冷凍水循環量要比冬季采暖熱水循環量大得多，所以冬夏季冷水泵熱水泵應分別設置，合用一臺是不合適的。

3.節能空調設計的新思維

3.1 方案設計

現在非常流行的空調設計方案是：在低能耗，高室內環境品質的前提下，風量可調的置換式送風系統、冷輻射吊頂系統、結合冰蓄冷的低溫送風系統以及去濕空調系統。為了平衡高層辦公樓中設備、照明等主要熱源形成的輻射熱量采用輻射形式供冷。冷輻射吊項應結合置換式送風，將新風采用下送風方式送入室內，既保證室內空氣品質，又保證良好的室內熱環境。而采用空調去濕方案，首先可以保證室內空氣品質；其次采用去濕保證了綠色建筑對室內濕度控制在60%以下的要求。

3.2 具備良好的通風系統

某些建筑由于裝修材料含有揮發性有害物質造成室內空氣污染。因此，綠色建筑中的暖通空調應該具備良好的通風系統，實現合理的自然通風，因為新風在室內的流動對健康是必不可少的。

3.3 蒸發冷卻技術

蒸發冷卻空調技術是一種綠色仿生空調技術，包括間接蒸發冷卻（IEC）和直接蒸發冷卻（DEC）。該系統采用水作為制冷劑，實現空調運行對環境無污染， 另外，蒸發冷卻系統的COP值比機械制冷大得多，且它的制冷不消耗壓縮功，它是一種節能環保型綠色空調技術。

3.4 地源熱泵空調系統

地源熱泵空調系統是利用土壤、地下水或江河湖水作為冷熱源的一種高效空調方式。土壤是一種很適宜的熱源，其溫度適宜、穩定，蓄熱性能好且到處都有。地源熱泵全年運行工況穩定，不需要其他輔助熱源及冷卻設備即可實現冬季供熱夏季供冷。地源熱泵的COP值可達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 免費供冷空調系統

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

4.結束語

社會和經濟的進步使得人們對建筑的環境有了更高的要求，因此暖通空調設計也要進行革新與發展，緊跟時代的步伐。現代建筑暖通空調工程項目的成敗和經濟效益的優劣與暖通空調設計方案的選擇有著直接的關系。在設計過程中需要完善和處理設計環節中的各個細節。因此暖通空調設計人員必須進行科學的設計，綜合考慮各種因素，使暖通空調的設計發揮其最大的功能和經濟效益。