公共建筑通風空調工程安裝技術難點分析

鄧煜

（中正捷消防安全工程有限公司，四川 成都 610065）

與民用住宅建筑和工業建筑相比，公共建筑具有特殊的使用功能要求，公共建筑內人員集聚，因此對建筑內部的空間和結構提出了更大的要求，使用者對室內空氣品質的要求也與人員密度較小的一般建筑不同[1]。為了保證室內空氣質量和流通性，通風空調設備的工作性能要求更高，需要配備大風量機組，這些機組的設備尺寸、功能單元以及安裝工藝更為復雜[2-3]。在公共建筑中配備的通風空調系統的功能強大、設備尺寸龐大，配備的管線眾多、管線尺寸大小不一，特別是對于超高層的公共建筑，存在各專業管線交叉沖突現象，這些都給通風空調系統設備和管線的安裝帶來挑戰[4]。

1 公共建筑通風空調系統的安裝工藝分析

在公共建筑中，通風空調系統是它最為重要的組成系統之一，其運行效果的優劣直接關系到建筑的工作狀態和使用品質。大型的超高層建筑或者體量龐大的醫院、政府辦公樓等，由于其具備的公共建筑屬性，人員密集，對室內的空氣質量和流通性，室內溫度的恒定性都具有較高的要求，但公共建筑又存在人員流動的問題，造成室內空氣與室外空氣頻繁交換，導致公共建筑的耗能加大。為了提供更為優質的空氣質量和恒定的室內溫度，所配備的通風空調系統復雜，涉及的安裝內容眾多，包含空調冷熱水循環系統、空調水系統、空調新風系統以及空調機組等，這些系統都配備了不同材質的風管、水管，管材的質量、尺寸大小不一，影響著設備和管材的安裝質量[5]。

在施工準備階段需要對公共建筑的通風空調系統的設備參數進行確定，比如，冷水機組的性能系數COP、季節能效比、水泵的水力學和熱力學計算水泵效率、冷卻塔等能換效率等。冷水機組的性能系數COP定義為制冷設備的制冷量Q與輸入功率N之比，見公式（1）和公式（2）[6]。

式中，Q為供冷季節需要提供新風冷負荷量；G為建筑物每小時接受到的新鮮冷風總量，h0為室外的空氣比熵，hi為室內的空氣比熵。

按水力學的伯努利方程，水泵的揚程可以按照公式（3）計算[7]：

式中，H 為水泵的揚程，ρ 為水的密度，g 為重力加速度，p2為水泵出水位置的壓力，z2為水泵出水位置的水頭標高，v2位水泵出水位置的水流速，p1為水泵進水位置的壓力，z1為水泵進水位置的水頭標高，v1位水泵進水位置的水流速。按能量平衡原理確定冷卻塔的能換效率，見公式（4）。

式中，T1為冷卻塔進口端的水溫度，T2為冷卻塔出口端的水溫度，Ts為冷卻塔室外基本溫度。

2 公共建筑通風空調系統的安裝難點

綜合分析公共建筑的通風空調工程的安裝難點，大致分為以下三個方面。

2.1 設備和管線安裝的施工組織復雜，施工協調的工作量大。公共建筑不僅配備了通風空調系統，還配備了給排水系統、消防系統、監控和信號系統等，各個專業之間相互交叉，各個系統之間施工工序相互重疊，工作面重疊，另外，涉及各個專業的負責部門眾多，施工的主管部門也眾多，這些部門的綜合協調工作量大，需要緊密配合協調才能保證各個專業設備和管線的正確安裝，避免設計變更，保證設備管線的安裝順利進行。

2.2 通風空調設備的安裝工作量大，物質需求量大，施工周期快，存在施工作業面分散現象。在公共建筑中，通風空調系統的管線和設備非常多，特別是大體量的購物商場、政府辦公樓、超高層商業樓等，管線多而雜，每層樓都需要安裝相應專業的管道和末端設備，因此在安裝過程中，對于設備、管道、配件的物質需求巨大，安裝存在點多面廣的特點。另外，由于通風空調的安裝是在主體結構完成之后，結構移交的時間不確定，建設單位對建筑盡快進入運營期的期望較大，因此通風空調的安裝周期比較緊。

2.3 通風空調安裝完成后的調試過程較長、調試工作量大。公共建筑通風空調系統涉及的專業廣，如機電系統、供水系統、供風系統和供暖系統等，各個專業的施工質量控制要點多，節點多，調試參數多，導致公共建筑通風空調系統的調試過程十分復雜，調試質量的要求高，工作量巨大。

3 基于BIM 技術的公共建筑通風空調安裝實例

以成都市某公共建筑通風空調系統安裝為例，建筑工程位于成都市東側2019-CM地塊，建筑功能定位為科技辦公大樓，建筑的總面積約92500m2，地上建筑為11層，設計的建筑空間包含辦公室、會議室、產品展示廳、商業零售、門廳、公共衛生間、餐廳、活動室以及網絡中心等，地下建筑為3 層，地下1 層為廚房、地下2 層為車庫、地下3 層為人防空間。在供暖和供風設計中，除了門廳需要全空氣系統、網絡中心需要單體空調加新風系統外，所有的建筑空間均采用風機盤管加新風管。在新風量方面，辦公室和會議室的新風量為35m3/h，門廳、活動室的新風量為30m3/h，商業零售的新風量為25m3/h，餐廳的新風量為20m3/h。空調系統冷水循環泵5 臺，3 臺服務離心冷水機械，2 臺服務螺桿式冷水機組，空調冷卻水輸送能效比為0.012。

本項目在實施階段充分利用了前期的BIM模型，制作了公共建筑通風空調系統虛擬模型見圖1，對模型進行分解、梳理及安排，從而編制施工組織計劃，確定具體施工方案。項目的深化設計是隨著施工進度的推進而開展的，由于公共建筑工程設涉及的管線復雜、種類眾多、數量巨大、材質不一，包含給排水管線、暖通管線、網絡通信管線等，各個管線之間相互穿插，存在交叉碰撞的可能，基于BIM技術可以實現管線復雜部位的設計方案優化。

圖1 基于BIM 系統的公共建筑通風空調系統虛擬模型

在公共建筑通風空調系統中，需配備制冷機房設備，這些設備的安裝位置一般在地下，空間較小，而設備的重量大、管線復雜、交叉嚴重，因此在一般的平面設計中難于提供可視化的定位，難于滿足制冷機房設備的安裝精度要求，通過BIM技術可以實現4D 虛擬模擬，可以有效確立設備基礎位置、設備的運輸路徑以及吊裝過程等，可以實現安裝技術交底，見圖2。

圖2 基于BIM 系統的公共建筑通風空調系統制冷機房設備安裝

在公共建筑通風空調系統安裝完成后，對各個設備的運行狀況進行調試和評價，基于BIM系統對實體設備的運行情況進行調試，調試的參數包括冷水機組的性能系數COP值、機組負荷率和設備的能效比EER，監測時間長度為10d，結果見圖3。從圖3 中可以看出，冷水機組的性能系數COP值、機組負荷率和設備的能效比EER隨著時間的延長均呈現一定幅度的波動，冷水機組的性能系數COP平均值為4.633，機組負荷率的平均值為50.37%，設備的能效比EER平均值為273，監測參數表明通風空調系統的運行狀態良好，安裝質量評估為優良。

圖3 公共建筑通風空調系統設備安裝調試監測結果

4 結論

以成都市某公共建筑的通風空調系統的安裝為研究對象，在分析通風空調系統安裝技術的基礎上，探討了公共建筑通風空調的安裝特點和安裝難點，并通過高水準的工程案例展示了BIM技術的優勢，BIM技術的實施提高了項目的通風空調安裝效率，避免了管線的碰撞，達到了節約成本的目的，同時基于BIM 技術對方案進行優化，實現了工程質量的控制，保障了施工安全，讓項目的各個環節和參與各方的信息交流更加暢通，實現了命令的方便快捷傳遞，促進了整個項目的管理提升。