暖通通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計的重要性探討

鄭 琦

(福建省南方建筑設(shè)計有限公司，福建 莆田 351100)

暖通通風(fēng)系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)對進(jìn)入室內(nèi)的空氣進(jìn)行過濾處理，以保證室內(nèi)的空氣質(zhì)量可以達(dá)到預(yù)期。而對于工業(yè)用的暖通通風(fēng)系統(tǒng)而言，其不僅需要處理進(jìn)入室內(nèi)的空氣，更要對排出室外的空氣進(jìn)行處理。暖通通風(fēng)系統(tǒng)可以根據(jù)使用用途不同而分為工業(yè)用和民用兩種類型，前者的標(biāo)準(zhǔn)更為嚴(yán)格，并具備進(jìn)出空氣處理功能；后者則只具有對進(jìn)入室內(nèi)空氣處理的基本功能。

1 暖通通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計重要性

隨著我國經(jīng)濟(jì)水平的不斷提升，社會生產(chǎn)、居民生活等多個環(huán)節(jié)均需要大量使用能源資源，而能源資源的不斷使用所造成的環(huán)境污染問題則成為了一大社會困境。從城市發(fā)展和建設(shè)角度來看，能源問題與環(huán)境問題成為影響生活質(zhì)量的關(guān)鍵所在，而構(gòu)建能源節(jié)約型社會則成為了理想狀態(tài)中的發(fā)展目標(biāo)。暖通通風(fēng)系統(tǒng)對于現(xiàn)代人而言并不陌生，其在溫度調(diào)控和濕度調(diào)控兩個方面均具有穩(wěn)定表現(xiàn)。在不同用途、結(jié)構(gòu)的建筑當(dāng)中，需要依據(jù)實際使用需求對暖通通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行針對性設(shè)計。合理的設(shè)計方案可以進(jìn)一步提高暖通通風(fēng)系統(tǒng)的功能發(fā)揮，保證其基本功效不受影響，進(jìn)而達(dá)到調(diào)控室內(nèi)溫度、改善室內(nèi)空氣質(zhì)量的效果。同時，合理的設(shè)計方案可以進(jìn)一步發(fā)揮暖通通風(fēng)系統(tǒng)的節(jié)能減排效果，減少建筑物對于能源資源的使用量。

2 自然暖通通風(fēng)

自然暖通通風(fēng)主要分為熱壓暖通通風(fēng)和風(fēng)壓暖通通風(fēng)兩種形式，二者主要是在通風(fēng)原理上存在差異性。

對于工業(yè)生產(chǎn)而言，生產(chǎn)建筑內(nèi)部所產(chǎn)生的熱量會導(dǎo)致室內(nèi)的空氣膨脹和密度減小，進(jìn)而出現(xiàn)熱空氣上升的趨勢，在這種情況下可以開啟建筑天窗，由于天窗內(nèi)部氣壓高于外部氣壓，室內(nèi)的熱空氣會不斷排出，而室外的冷空氣則可以通過建筑進(jìn)風(fēng)口進(jìn)入到室內(nèi)，從而形成循環(huán)機(jī)制，構(gòu)成整個自然暖通通風(fēng)的基本體系，這種暖通通風(fēng)即為熱壓暖通通風(fēng)[1]。

風(fēng)壓暖通通風(fēng)主要依靠自然風(fēng)壓來實現(xiàn)暖通通風(fēng)效果。當(dāng)自然風(fēng)吹向建筑物之后，建筑物的阻礙會導(dǎo)致迎面風(fēng)的空氣壓力增加，并在建筑物與自然風(fēng)的接觸區(qū)域形成正壓區(qū)。而當(dāng)自然風(fēng)流從建筑上方和兩側(cè)通過之后，氣流會變窄，形成負(fù)壓區(qū)，且建筑背風(fēng)面也為負(fù)壓區(qū)。在這一基本原理的基礎(chǔ)上，建筑的風(fēng)壓暖通通風(fēng)設(shè)計一般會將進(jìn)風(fēng)口設(shè)置在正壓區(qū)，排風(fēng)口設(shè)置在負(fù)壓區(qū)[2]。

在具體設(shè)計自然暖通通風(fēng)時，還需要充分考慮到以下幾方面的問題：

2.1 進(jìn)出風(fēng)口設(shè)計

自然暖通通風(fēng)主要依靠空氣溫差壓力和空氣流動風(fēng)壓原理而實現(xiàn)暖通通風(fēng)效果，在這樣的體系之下，室內(nèi)外空氣處于長期運(yùn)動和交換的狀態(tài)。對于工業(yè)建筑而言，風(fēng)壓暖通通風(fēng)容易受到自然因素的限制，即在無風(fēng)的時候無法實現(xiàn)暖通通風(fēng)的效果，故風(fēng)壓暖通通風(fēng)不宜作為主要的暖通通風(fēng)方式。同時，在設(shè)計暖通通風(fēng)系統(tǒng)時，需要合理控制進(jìn)出風(fēng)口的具體面積，要確保二者協(xié)調(diào)統(tǒng)一，只有這樣才能達(dá)到較好的暖通通風(fēng)效果。

2.2 進(jìn)氣短流問題

進(jìn)氣短流指的是外來的新鮮空氣在尚未抵達(dá)目標(biāo)區(qū)域之間，就因為室內(nèi)溫度過高而被加熱，進(jìn)而上升排出至室外的現(xiàn)象。存在進(jìn)氣短流問題，則意味著暖通通風(fēng)系統(tǒng)的基本功能得到了限制，僅僅能夠發(fā)揮排出熱氣的效果，無法實現(xiàn)空氣置換，而室內(nèi)的空氣質(zhì)量也自然無法得到有效的改善。

2.3 天窗飄雨問題

天窗飄雨問題一直都是一大設(shè)計難題，嚴(yán)重時可能會對工業(yè)生產(chǎn)造成直接的經(jīng)濟(jì)損失。一般情況下，暖通通風(fēng)系統(tǒng)天窗為矩形天窗，天窗垂直口會設(shè)置有擋雨板或者在天窗水平口設(shè)置擋雨片。僅從防飄雨效果來看，設(shè)置擋雨片的作用更加明顯，且不會對原有的排氣效率造成影響。

3 機(jī)械暖通通風(fēng)

機(jī)械暖通通風(fēng)指的是使用暖通通風(fēng)機(jī)來制造室內(nèi)壓力差，并依靠風(fēng)機(jī)來實現(xiàn)室內(nèi)外空氣的傳遞。

3.1 風(fēng)機(jī)位置選擇

機(jī)械暖通通風(fēng)一般應(yīng)用于工業(yè)建筑或者大型商業(yè)建筑當(dāng)中。若建筑內(nèi)部的機(jī)電設(shè)備眾多，且管道復(fù)雜的情況下，可以設(shè)置屋頂式排風(fēng)機(jī)。但屋頂式設(shè)計方式僅僅適用于單層建筑，其在多層建筑中的應(yīng)用效果并不明顯。而對于多層建筑而言，一般會將風(fēng)機(jī)設(shè)置在墻壁上，個別情況會設(shè)置側(cè)墻開進(jìn)風(fēng)百葉，進(jìn)風(fēng)百葉的高度設(shè)置是核心問題，若高度不足的話可能會導(dǎo)致外部的灰塵和雨水進(jìn)入到建筑內(nèi)部，故一般情況下需要為進(jìn)風(fēng)百葉設(shè)置防水和防塵措施[3]。

3.2 進(jìn)排風(fēng)短路問題

由于機(jī)械暖通通風(fēng)系統(tǒng)較為依賴通風(fēng)機(jī)，且通風(fēng)機(jī)一般會設(shè)置在室外區(qū)域，故容易受到自然因素的影響，如潮濕、降水等，而這些問題的存在均有可能引發(fā)通風(fēng)機(jī)的短路問題。因此，室外通風(fēng)機(jī)應(yīng)當(dāng)做好防水和擋雨設(shè)施，并定期檢查通風(fēng)機(jī)各個管線、接口的老化和銹蝕問題，并及時給予維修和更換處理，以保證通風(fēng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)[4]。

3.3 依據(jù)建筑需求設(shè)置換氣次數(shù)

對于機(jī)械暖通通風(fēng)系統(tǒng)而言，不同用途、規(guī)模的建筑對于換氣次數(shù)的需求量也不盡相同，故實際中需要對建筑進(jìn)行全面徹底的考察，依據(jù)實際需求進(jìn)行設(shè)置。此外，當(dāng)建筑中設(shè)置多處門窗，且門窗需要長期保持開啟狀態(tài)的情況下，則需要進(jìn)一步檢測門窗的漏風(fēng)量，確保門窗漏風(fēng)問題不會對暖通通風(fēng)系統(tǒng)的功能發(fā)揮造成影響。

3.4 管道交叉設(shè)計

無論是對于工業(yè)建筑還是大型商業(yè)建筑而言，建筑內(nèi)部往往設(shè)置多種不同用途的管道，如給排水管道、電氣管道、通風(fēng)管道等，故建筑內(nèi)部的管路設(shè)置錯綜復(fù)雜，不合理的管道設(shè)計不僅會影響到暖通通風(fēng)系統(tǒng)的實際通風(fēng)效果，甚至還會額外占據(jù)空間。暖通通風(fēng)系統(tǒng)的風(fēng)管尺寸相對較大，對于空間的需求量較高，故暖通通風(fēng)系統(tǒng)的管路設(shè)計原則以“短”為主，盡量縮短進(jìn)風(fēng)口與作用區(qū)域之間的距離[5]。

4 混合暖通通風(fēng)

混合暖通通風(fēng)是目前常用的一種節(jié)能型暖通通風(fēng)模式，其主要是將自然暖通通風(fēng)與機(jī)械暖通通風(fēng)融合在一起，依靠兩個暖通通風(fēng)系統(tǒng)之間的互相轉(zhuǎn)換或者同時使用來獲取更高的暖通通風(fēng)效果。混合暖通通風(fēng)強(qiáng)調(diào)對于自然條件的充分利用，從而在保證通風(fēng)效果的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步控制暖通通風(fēng)系統(tǒng)的整體能耗。混合暖通通風(fēng)主要包括以下兩種模式：

4.1 兩套系統(tǒng)交替運(yùn)行

在這一模式下，當(dāng)室外環(huán)境允許自然暖通通風(fēng)系統(tǒng)功能發(fā)揮下，以自然暖通通風(fēng)系統(tǒng)為主；而在室外條件較差，自然暖通通風(fēng)系統(tǒng)功能受限的情況下，則以機(jī)械暖通通風(fēng)系統(tǒng)為主。在這一模式當(dāng)中，兩套系統(tǒng)的交叉運(yùn)行并不會互相干擾和影響，且能夠避免長時間啟用機(jī)械暖通通風(fēng)系統(tǒng)，這對于控制暖通通風(fēng)系統(tǒng)的能源消耗無疑有著積極的作用。但是，交替運(yùn)行模式目前所存在的最大問題在于系統(tǒng)之間的切換標(biāo)準(zhǔn)，如何判斷自然暖通通風(fēng)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)決定是否開啟機(jī)械暖通通風(fēng)系統(tǒng)具有較高的難度，這一過程目前尚未實現(xiàn)自動化，多數(shù)情況下需要依靠人工操作。

4.2 風(fēng)機(jī)輔助自然暖通通風(fēng)系統(tǒng)

這一模式對于建筑所在區(qū)域的自然環(huán)境有著較高的要求，其指的是在自然驅(qū)動力不足，自然暖通通風(fēng)系統(tǒng)功能受限的狀態(tài)下依靠風(fēng)機(jī)來保證自然暖通通風(fēng)系統(tǒng)對于氣流的基本需求。與交替運(yùn)行模式相同，該模式的主要問題在于如何判斷自然暖通通風(fēng)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，從而實現(xiàn)兩種系統(tǒng)的互相切換。

5 結(jié) 語

綜合來看，科學(xué)的暖通通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計不僅能夠保證其基本功能的實現(xiàn)，更有利于實現(xiàn)能源節(jié)約的效果，因而企業(yè)需要進(jìn)一步提高對于設(shè)計環(huán)節(jié)的重視程度，依靠設(shè)計先進(jìn)性來提高暖通通風(fēng)系統(tǒng)的實際效果。