基于設計過程中的供暖與通風空調優化設計研究

何先翔

（寧夏建筑設計研究院有限公司）

1 引言

當前，我國社會總能耗約三成來源于建筑，而建筑能耗的50%以上來自采暖、通風、空氣調節及相關系統。對于新建項目應將其融入方案初期，一個好的建筑不僅僅只是外立面及功能性，還應兼顧后期運行節能減排及舒適性，全過程協調同步考慮，將節能節費優化方案設計融入方案初期，為用戶及建設方帶來實實在在的體驗與經濟性[1]。

2 什么是優化設計

優化設計應充分把握建設方與使用者的意圖和需求，結合實際條件和情況，針對不同項目做到因地制宜，以材料的選擇、系統方案為基準點，結合前期投入與后期回報，在提升設計質量的同時，降低投入，將降低成本、節能減排、精益求精做在實處[2]。

3 供暖與通風空調優化設計在工程中的應用

3.1 供暖系統

依據《民用建筑供暖通風與空氣調節設計規范GB736-2012》5.3.1條內容：散熱器供暖系統應采用熱水作為熱媒；散熱器集中供暖系統宜按75℃/50℃連續供暖進行設計，且供水溫度不宜大于85℃，供回水溫差不宜小于20℃。集中供熱公司與設計院執行同一供回水溫度設計標準。但實際集中供熱公司熱源側能提供的供暖溫度無法滿足實際供暖需求，在供暖室外計算溫度時，供水溫度往往只有50℃～60℃左右。為保證實際供暖效果，設計院往往通過增大散熱器片數滿足熱負荷。

以鋼制內防腐GS-X/V，中心距600mm 為例。根據現行規范設計水溫，當室內設計溫度為18℃，采暖系統設計供回水溫度為75℃/50℃時，單片散熱量為107W。

當室內設計溫度為18℃，采暖系統設計供回水溫度為65/40℃時，單片散熱量為82W。僅因散熱量衰減，散熱器片數附加而言，要達到熱負荷需求，需附加1.3倍。

當室內設計溫度為18℃，采暖系統設計供回水溫度為55/30℃時，單片散熱量為53W。僅因散熱量衰減，散熱器片數附加而言，若要達到熱負荷需求，需附加2.0倍。

以1 萬m2公共建筑為例，熱負荷暫按熱指標55W/m2估算，則建筑熱負荷約為550kW。按設計負荷，以鋼制內防腐GSX/V，中心距600mm 為例，單片散熱量為107W，粗算需5140 片，單片銷售批發價72 元/片，需37 萬元，如熱源側水溫僅有55/30℃，則通過增加散熱器片數，需追加投資37 萬元，故僅通過增加片數附加是不合適的。除此之外，還存在散熱器片數增加，安裝位置是否合理，美觀性等諸多問題。

根據熱負荷與流量溫差的關系：Q=0.86G△T可通過增加流量增大熱負荷。

以溫差25℃，比摩阻為45Pa/m為例。當管徑為DN25mm時，流量0.525m3/h，可提供熱負荷15kW。

當管徑為DN32mm時，流量1.120m3/h，可提供熱負荷32kW。當按規范設計參數計算管徑為DN25mm，可增大一號管徑，可增加2.133倍流量及熱負荷。

當管徑為DN40 時，流量1.610m3/h，可提供熱負荷46kW。當按規范設計參數計算管徑為DN32，可增大一號管徑，增加1.437倍流量及熱負荷。

通過增加流量，可更為經濟有效地彌補因熱源側水溫不夠而引起的采暖系統熱負荷不足的問題。此方法是在熱計量收費沒有起到作用時，通過增大流量保證熱需求的一種較為經濟的方式。

3.2 通風系統

依據《氣體滅火系統設計規范GB50370-2005》3.1.4 條內容：兩個或兩個以上的防區采用組合分配系統時，一個組合分配系統所保護的防護區不應超過8個。3.1.5條內容：組合分配系統的滅火劑儲存量，應按儲存量最大的防護區確定。針對氣體滅火系統的事后排風系統，同一防火分區，同一氣體滅火系統可只設置一套事后排風系統，按照最大防護分區排風量選定事后排風機即可。可有效減小風機選型規格大小，以及風管尺寸大小，減小投資。

一級負荷中有重要負荷時，雖有兩路供電，但仍需設柴油發電機組。一、二級負荷，一路供電時需要設柴油發電機組。當市電停電時，柴油發電機組開啟，為消防供電，柴油發電機組平時不運行，消防時運行。當柴油發電機組為風冷冷卻時，機組排風量通常很大，導致系統補風量相應很大，當土建有條件時，可采用自然進風口代替機械補風，可有效減少投資。

3.3 排煙系統

依據《民用建筑供暖通風與空氣調節設計規范GB736-2012》6.3.8-4 條內容：可采用風管通風或誘導通風方式，以保證室內不產生氣流死角。6.3.8-7條內容：車庫內排風與排煙可共用一套系統，但應滿足消防規范要求。地下車庫排煙系統與平時排風系統共用一套系統，可分為兩種系統：

①為地下車庫平時排風系統在防火分區內設置誘導風機，

②為地下車庫平時排風系統在防火分區內延伸支管代替誘導風機。

后一種要求非立體停車庫凈高一般≤5m，按每個防煙分區最大排煙量，排煙風管1600mm×320mm 即可，每個防煙分區最小支管800mm×250mm即可，對車庫層高影響并不大。且可與人防送風系統平戰結合，減少戰時新增風管。初投資方面，延伸排煙風管費用小于增設誘導風機。排風風機運行費用小于排風風機和誘導風機運行費用，所以針對地下車庫排煙系統與平時排風系統共用一套系統，在層高允許的情況下，采用在防火分區內延伸支管代替誘導風機較為經濟，且運行簡單。

3.4 空調系統

辦公或商業綜合體等公建的夏季制冷設計，采用傳統空調水系統，冷源采用離心式/螺桿式冷水機組，末端采用風機盤管帶新風系統或全空氣系統的形式。采用多聯機系統形式，具有多方面優勢。

1）空調系統運行的節能性

傳統空調水系統采用數量較少的大功率壓縮機，必須達到一定負荷才可啟動，一開全開。特別在客戶招商前期，哪怕入駐的客戶只有一家公司，對于物業來說，就得提供正常空調服務，費用完全由物業自己承擔。而多聯機系統采用直流變頻技術，極大降低了能耗，提升了節能環保性。采用模塊式機組，可根據用戶需求進行靈活配置，做到每個公司、每個房間、每臺內機均可獨立開啟控制，外機按需輸出。傳統空調水系統按照面積收費，納入物業費征收范圍內，客戶在使用方面，完全不會考慮節能問題，因為開與不開，同樣收費，經常會出現開窗開空調現象，節能效果差。而多聯機系統采用分戶計量，客戶按用量支付，會極大提升節能環保性，可實現能效管理。

2）空調系統運行的靈活性及個性化

傳統空調水系統采用全空氣系統時，很難針對不同房間功能，根據個別用戶需求進行靈活調節，且一開全開，當低負荷運行時，系統能耗較高，主機損耗增加。多聯機系統可根據不同房間功能及每個人不同的需求進行設置和控制。多聯空調系統可精確到±0.5℃的溫度感應，解決部分區域調節的困難性，滿足所有人的需求。系統根據產權及功能區域劃分，可以24h實時對應，自由開關。

3）釋放更多建筑空間，租售空間最大化

傳統空調水系統需要設置空調主機房及水泵房，大型辦公或商業綜合體等大型公共建筑空調主機房及水泵房建筑面積一般占整個空調建筑面積的2%，而采用多聯機系統無需占用室內建筑面積。以某空調建筑面積為15 萬m2的商業綜合體為例，傳統空調水系統需要約300m2的空調主機房及水泵房，相當于20 個停車位，按平均市場價40a 租金約為288 萬元或售價為160 萬元。對建筑豎向設計而言，傳統空調水系統的水平管道相對粗大且冗繁，而氟系統因室內只走銅管，管道細小很多，因此可提高凈空達200mm。

4）較低的運行管理成本

傳統空調水系統需每隔1a～2a 進行專業的管道清洗及維護，且平時的運行管理需要專門的人工，日常維護管理需有2至3 名的專業管理人員。而多聯機系統基本無維護管理費用，管理人員可兼職。

5）系統改造的便利性

現代建筑通常使用壽命在40a～50a，空調系統的使用壽命一般為20a 左右。隨著經濟發展，現代辦公及商業建筑內部變化較快，往往會隨產權及租售情況的變化而變化。傳統空調水系統空調機房及水泵房往往設置在地下室內，機房內大型機組、水箱、水泵等拆除更換困難，空調水系統管道粗大笨重，更換破壞原有裝修面大，所以整體改造周期長，改造拆除費用高。多聯機系統無需空調主機房及水泵房，室外機放置在屋面或空地，方便更換，室內部分可針對改造區域更換室內機及管道，不會牽一發而動全身，且銅管管道細小很多，更換破壞原有裝修面較小，所以整體的改造周期短，改造拆除費用相對較低。

4 結語

面對日新月異的市場變化以及建筑市場的激烈競爭，建筑后期設計內容應引起足夠重視，對新建項目應將其融入方案初期，一個好的建筑不僅僅只是外立面及功能性，還應兼顧后期運行節能節費減排及舒適性，全過程協調同步考慮。