高層建筑暖通設(shè)計(jì)問題及優(yōu)化措施

馬海珠

（中鐵十七局集團(tuán)建筑工程有限公司，山西 太原 030000）

0 引言

經(jīng)濟(jì)水平的提高必然會(huì)促進(jìn)社會(huì)各個(gè)行業(yè)的發(fā)展。我國的經(jīng)濟(jì)水平在不斷提高時(shí)，城市中的建筑行業(yè)發(fā)展也愈來愈強(qiáng)，尤其是在高層建筑方面，其發(fā)展極其迅速，這無疑緩解了城市土地面積小、住房緊張等問題。在高層建筑蓬勃發(fā)展的過程中，也出現(xiàn)了許多不可忽視的問題，當(dāng)中的暖通設(shè)計(jì)問題則與人們有著密切的聯(lián)系，如果不及時(shí)解決，這不僅會(huì)影響人們的生活與工作，甚至還會(huì)影響高層建筑行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。

1 高層建筑暖通設(shè)計(jì)的基本概念與原則

1.1 高層建筑暖通設(shè)計(jì)的基本概念介紹

高層建筑的供暖設(shè)計(jì)是指建筑施工中空調(diào)系統(tǒng)的集成設(shè)計(jì)，其中包括空調(diào)、供暖和通風(fēng)3 個(gè)部分，即通過控制通風(fēng)系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)和制冷供暖系統(tǒng)為用戶提供優(yōu)越的供暖條件。暖通設(shè)計(jì)是一門較為復(fù)雜的學(xué)科，當(dāng)中涉及多個(gè)方面的內(nèi)容，主要包括制冷技術(shù)、建筑熱力學(xué)、電力工程和機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)等，高層建筑的暖通設(shè)計(jì)難度相比普通建筑的暖通設(shè)計(jì)難度更大。高難度的設(shè)計(jì)便要求相應(yīng)的設(shè)計(jì)人員需要具備更加專業(yè)的設(shè)計(jì)能力，一方面可以最大限度保證暖通空調(diào)的高效運(yùn)行，另一方面能夠降低高層建筑暖通設(shè)計(jì)在各種技術(shù)應(yīng)用中的難度[1]。

1.2 高層建筑暖通設(shè)計(jì)的原則

可行性、經(jīng)濟(jì)性與節(jié)能性是高層建筑暖通設(shè)計(jì)的基本原則。首先是可行性，在進(jìn)行暖通設(shè)計(jì)的過程中，必須根據(jù)有關(guān)的法律法規(guī)進(jìn)行設(shè)計(jì)，包括各種對(duì)環(huán)境保護(hù)的要求。在設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)人員必須充分考慮設(shè)計(jì)的可靠性和可行性。特別需要注意的是，對(duì)于設(shè)計(jì)中的非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)施，必須提出準(zhǔn)確的性能參數(shù)，并確保這些參數(shù)要求的科學(xué)合理性，方可實(shí)施。其次是高層建筑暖通設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性，暖通設(shè)計(jì)通常需要一定的成本，因此其經(jīng)濟(jì)性是不容忽視的。設(shè)計(jì)中的設(shè)備質(zhì)量、設(shè)計(jì)要求、舒適度與能源價(jià)格等都需要有建立有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，只有這樣才能在實(shí)施時(shí)避免預(yù)算超支等問題的出現(xiàn)。此外，在分析設(shè)計(jì)方案經(jīng)濟(jì)性時(shí)，還不能忽視設(shè)備壽命、投資和運(yùn)營(yíng)等方面成本的綜合考量。最后是高層建筑暖通設(shè)計(jì)的節(jié)能性，目前節(jié)能環(huán)保是社會(huì)上人人都在關(guān)注的焦點(diǎn)，因此綠色建筑也成為大勢(shì)所趨。在建筑能耗當(dāng)中，暖通設(shè)計(jì)所占比例較高，所以在設(shè)計(jì)時(shí)必須遵循節(jié)能原則，才能有效降低能耗率。對(duì)于建筑工程來說，暖通設(shè)計(jì)是一個(gè)巨大而復(fù)雜的系統(tǒng)，其設(shè)計(jì)質(zhì)量將嚴(yán)重影響系統(tǒng)的施工和運(yùn)行能耗[2]。

2 我國高層建筑暖通設(shè)計(jì)的當(dāng)前狀況

我國高層建筑不斷增加，高層建筑中的多項(xiàng)技術(shù)也達(dá)到了世界級(jí)的領(lǐng)先水平，但是我國高層建筑的暖通設(shè)計(jì)技術(shù)仍存在許多問題有待解決。高層建筑中的暖通設(shè)計(jì)工作主要是將管道、水箱、通風(fēng)設(shè)備合理、協(xié)調(diào)地整合到建筑中，同時(shí)確保其美觀性與建成后的使用、檢查的便利性。低層建筑中暖通設(shè)計(jì)的難度略微較低，但隨著建筑樓層的增加，受到力的作用的相互影響，導(dǎo)致暖通設(shè)計(jì)的難度大大增加。因此，要想做好高層建筑中的暖通設(shè)計(jì)工作，施工單位與設(shè)計(jì)人員需要高度重視這項(xiàng)工作，并不斷提高自身對(duì)于高層建筑中暖通設(shè)計(jì)的技術(shù)與要求，確保其能在施工過程中得到順利的開展[3]。

3 高層建筑中暖通設(shè)計(jì)存在的常見問題

高層建筑中的暖通設(shè)計(jì)在具體的實(shí)施過程中，仍存在諸多困難，本章節(jié)主要從設(shè)計(jì)行為規(guī)范、節(jié)能環(huán)保意識(shí)、設(shè)計(jì)合理性與設(shè)計(jì)成本4 個(gè)方面著手分析。

3.1 設(shè)計(jì)過程缺乏相關(guān)的行為規(guī)范監(jiān)管

高層建筑暖通設(shè)計(jì)中包含了多個(gè)需要考量的層面。要想有效保證高層建筑施工完成后的通風(fēng)和供暖等相關(guān)需求，則更需要綜合考慮各種因素的影響。要根據(jù)我國有關(guān)規(guī)定合理、有效地優(yōu)化高層建筑的供暖空調(diào)設(shè)計(jì)。此外，需要在建筑樓梯以及可能出現(xiàn)結(jié)冰情況的空間裝設(shè)散熱器，使得相鄰空間的散熱器共用一根立管，其連接方式采用雙邊連接，這才能將相鄰的空間連接起來。但是，目前我國有多家高層建筑企業(yè)，每家企業(yè)的發(fā)展情況各不相同，一些發(fā)展較差的建筑企業(yè)在高層建筑暖通設(shè)計(jì)方面缺乏相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)化要求，又或者相關(guān)的設(shè)計(jì)人員過于輕視暖通設(shè)計(jì)的工作，導(dǎo)致技術(shù)交底工作無法全面實(shí)施，使得高層建筑的暖通設(shè)計(jì)達(dá)不到要求，使用時(shí)也無法滿足需求，這在高層建筑中非常容易留下安全隱患，從而影響整體的施工質(zhì)量。

另外，我國有關(guān)部門對(duì)于高層建筑中的暖通設(shè)計(jì)已經(jīng)制定出相關(guān)的規(guī)范了，但是仍會(huì)有部分設(shè)計(jì)人員不按照規(guī)范上的要求進(jìn)行作業(yè)，不根據(jù)行為規(guī)范嚴(yán)格執(zhí)行，導(dǎo)致高層建筑的暖通設(shè)計(jì)出現(xiàn)隱患，例如，許多設(shè)計(jì)人員在高層建筑的暖通設(shè)計(jì)中沒有采用安裝防火閥的措施，這使得管道在通過變形間隙或耐火壁時(shí)容易遇到問題[4]。

3.2 設(shè)計(jì)人員缺乏環(huán)保節(jié)能意識(shí)

建筑業(yè)是高耗能行業(yè)，建筑項(xiàng)目的建設(shè)會(huì)影響周圍環(huán)境。如果設(shè)計(jì)人員不能采取有效措施來改進(jìn)暖通設(shè)計(jì)，不僅會(huì)引起更明顯的生態(tài)問題，還會(huì)造成大量資源的浪費(fèi)。同時(shí)，一些建筑公司領(lǐng)導(dǎo)不重視建筑物的環(huán)保，在進(jìn)行高層建筑設(shè)計(jì)時(shí)沒有充分考慮到其暖通設(shè)計(jì)的環(huán)境影響，不僅導(dǎo)致暖通設(shè)計(jì)的節(jié)能性能差，更加重了周邊環(huán)境的污染[5]。

此外，由于設(shè)計(jì)不夠嚴(yán)謹(jǐn)，部分采暖空調(diào)機(jī)組沒有設(shè)計(jì)溫度計(jì)或壓力表，影響了系統(tǒng)的實(shí)際使用。采暖空調(diào)機(jī)組在不同季節(jié)都沒有達(dá)到合理的能效比，冬季沒有考慮到室外機(jī)除霜會(huì)消耗一定的能量，這也導(dǎo)致暖通設(shè)計(jì)缺乏節(jié)能理念。

在進(jìn)行高層建筑暖通設(shè)計(jì)的過程中，一些設(shè)計(jì)人員受到以往建筑理念的影響，在實(shí)際系統(tǒng)設(shè)計(jì)中缺乏環(huán)保意識(shí)，影響了暖通系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和有效性，未能實(shí)現(xiàn)環(huán)保和材料高效利用的目標(biāo)。因此，在裝配式建筑施工中，應(yīng)以環(huán)保為核心，轉(zhuǎn)變?cè)O(shè)計(jì)理念，根據(jù)環(huán)保的基本要求，完善暖通系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，為高層建筑的可持續(xù)發(fā)展提供有效借鑒。

3.3 立管與支管的設(shè)計(jì)不合理

在進(jìn)行暖通設(shè)計(jì)作業(yè)時(shí)，需要高度重視支架和支管的設(shè)計(jì)。如果支管和立管設(shè)置得不正確，則會(huì)影響暖通設(shè)計(jì)工作的進(jìn)度。如果在設(shè)計(jì)過程中發(fā)生錯(cuò)誤，則會(huì)造成嚴(yán)重?fù)p失。因?yàn)榻ㄖO(shè)計(jì)復(fù)雜，包括很多技術(shù)行業(yè)，如果在相鄰兩個(gè)房間的垂直管道上設(shè)置供暖設(shè)施時(shí)，這種設(shè)計(jì)可以減少資金的使用。但在實(shí)際應(yīng)用中，如果供暖設(shè)施在維修過程中出現(xiàn)問題，則會(huì)影響其他房間的供暖，因此立管與支管的設(shè)計(jì)需要經(jīng)過慎重的思考方可落實(shí)，不可單純因?yàn)楣?jié)約成本而忽略了其他問題[6]。

3.4 暖通設(shè)計(jì)的整體成本過高

暖通設(shè)計(jì)工作是變化發(fā)展的，而不是一成不變的，因此容易在暖通設(shè)計(jì)、施工與竣工3 個(gè)方面造成成本過高的問題，但本文僅針對(duì)暖通設(shè)計(jì)這一環(huán)節(jié)的成本進(jìn)行分析。

暖通工程作為建筑工程的重要組成部分，應(yīng)從實(shí)用角度進(jìn)行設(shè)計(jì)，結(jié)合建筑特點(diǎn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，降低工程成本。從目前我國的建筑公司狀況來看，許多建設(shè)公司專注于施工過程，由于缺乏對(duì)設(shè)計(jì)成本控制的認(rèn)識(shí)以及缺乏詳細(xì)的成本控制措施，最終導(dǎo)致項(xiàng)目未能實(shí)現(xiàn)預(yù)期的成本效益。此外，設(shè)計(jì)人員在暖通設(shè)計(jì)上存在著許多不合理的規(guī)劃，與現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際狀況有著較大的出入。在這種情況下，施工在后期容易引起各種問題。由于設(shè)計(jì)不足和施工脫落，供暖空調(diào)工程的成本控制也失去了控制，最終造成整體設(shè)計(jì)成本過高的問題。

4 解決高層建筑中暖通設(shè)計(jì)常見問題的措施

針對(duì)提出的高層建筑暖通設(shè)計(jì)中的常見問題，可以從以下4 個(gè)方面入手，希望提供一定的參考價(jià)值。

4.1 提高工作人員對(duì)規(guī)范的重視程度

高層建筑施工的主要人員通常是知識(shí)水平較低的農(nóng)民工，他們的專業(yè)知識(shí)和施工技術(shù)相當(dāng)有限，但高層建筑暖通設(shè)計(jì)的施工技術(shù)對(duì)技術(shù)含量的要求相對(duì)較高。因此，在進(jìn)行暖通設(shè)計(jì)工作時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)向全體施工人員進(jìn)行全面的技術(shù)和安全介紹，盡可能讓所有人了解自身的工作內(nèi)容，施工人員明確了解完整的施工過程后，工作起來才更加得心應(yīng)手。此外，作為設(shè)計(jì)人員，更加應(yīng)該定期深入勘察現(xiàn)場(chǎng)，在施工人員遇到困難時(shí)，及時(shí)提供實(shí)際性的指導(dǎo)，并且需要善于發(fā)現(xiàn)施工過程中的問題，最終給出解決方案。此外，在整個(gè)建設(shè)項(xiàng)目的調(diào)試過程中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)與監(jiān)理企業(yè)和設(shè)備供應(yīng)商共同檢查設(shè)計(jì)方案，及時(shí)修正設(shè)計(jì)方案中不合理的地方，盡量避免找高層建筑暖通設(shè)計(jì)的施工中出現(xiàn)問題，以確保暖通工程的質(zhì)量[7]。

4.2 增強(qiáng)設(shè)計(jì)人員的環(huán)保節(jié)能意識(shí)并推廣可再生能源

設(shè)計(jì)人員還需要提高自身的環(huán)保和節(jié)能意識(shí)。目前，人們對(duì)于環(huán)境保護(hù)的意識(shí)已融入了生產(chǎn)生活的各個(gè)領(lǐng)域，旨在促進(jìn)人類長(zhǎng)期健康發(fā)展。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市化的步伐越來越快，但是這樣也為人類的生存環(huán)境帶來了巨大的壓力。基于此，在高層建筑的暖通設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)堅(jiān)持環(huán)境意識(shí)的原則，充分考慮污染排放、碳排放、資源利用等情況，注意利用現(xiàn)代節(jié)能技術(shù)減少能源損失，提高資源利用效率，實(shí)施節(jié)能環(huán)保工作來促進(jìn)暖通設(shè)計(jì)企業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。

還可以從推廣可再生能源方面入手，來提高暖通設(shè)計(jì)的節(jié)能性。比如推廣地源熱泵，近年來，人們逐漸意識(shí)到地源熱泵的使用價(jià)值，它主要利用地下淺層地?zé)豳Y源，利用電能等高水平能源將低溫勢(shì)能轉(zhuǎn)化為高溫勢(shì)能，具有制冷供暖的功能，并且其節(jié)能高效的特點(diǎn)是許多能源比不上的。地源熱泵與其他能源相比，其更為穩(wěn)定，因此在夏季時(shí)，可以利用地源熱泵作為重要的冷源，將建筑物的室內(nèi)熱傳遞給溫度較低的地源，以此達(dá)到降溫的目的；在冬季，則可以將地面能作為采暖空調(diào)系統(tǒng)的熱源，來提高室內(nèi)的溫度，達(dá)到與地暖一樣的效果，但卻比地暖更為節(jié)能環(huán)保。地源熱泵在供暖空調(diào)系統(tǒng)中的作用相當(dāng)于蓄熱器，同時(shí)還能有效提高系統(tǒng)當(dāng)中的能源利用率。

因此，在建筑采暖空調(diào)設(shè)計(jì)過程中，需要采取一定的節(jié)能環(huán)保措施，同時(shí)大力推廣可再生能源，以此最大限度地提高暖通系統(tǒng)的節(jié)能環(huán)保性。高層建筑暖通系統(tǒng)規(guī)模大且復(fù)雜，為了要確保設(shè)計(jì)方案的質(zhì)量，以及提高采暖空調(diào)的整體有效性，進(jìn)一步提高供暖系統(tǒng)能源的使用效率就顯得相當(dāng)有必要。

4.3 注重實(shí)用性與便利性

設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行暖通設(shè)計(jì)時(shí)，還需要重視其實(shí)用性與便利性。由于高層建筑的高度很高，地下室的設(shè)計(jì)中需要配備很多設(shè)備，而且通風(fēng)系統(tǒng)的管道和軸必須與生活用房共用。因此，在立管的設(shè)計(jì)中，應(yīng)特別注意長(zhǎng)度的控制，并妥善處理截面直徑問題。在風(fēng)井設(shè)計(jì)中，需要考慮為管道確保操作空間。在設(shè)計(jì)中，經(jīng)常忽略只能放置管道尺寸的氣井設(shè)置和操作空間。由此，后期管道施工時(shí)確保的管道設(shè)置空間不足，此時(shí)風(fēng)井圍護(hù)結(jié)構(gòu)基本完成。當(dāng)之后出現(xiàn)維修情況時(shí)，則需要破壞已建成的風(fēng)井壁，重新設(shè)置管道重建風(fēng)井壁，這樣不僅浪費(fèi)了資金，而且還將延長(zhǎng)原定的工期。

因此，設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行暖通設(shè)計(jì)時(shí)，不能夠忽視每一處設(shè)計(jì)，還要加以考慮其日后維修情況，從多個(gè)方面考量設(shè)計(jì)是否合理與便捷。

4.4 注重成本效益，提高暖通設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性

建筑材料在暖通設(shè)計(jì)工程成本中占有很大比例，也是控制設(shè)計(jì)成本的重要因素。建筑材料的選擇對(duì)暖通空調(diào)的成本控制有著極大的影響，應(yīng)當(dāng)選擇優(yōu)質(zhì)且性價(jià)格比更高的建筑材料，同時(shí)也不可忽視材料在運(yùn)輸、倉儲(chǔ)、使用等方面的成本管理。

從暖通設(shè)計(jì)的實(shí)際情況來看，材料除了自身的成本之外，還必須包括運(yùn)輸、儲(chǔ)存、測(cè)試等隱性成本。因此企業(yè)對(duì)這些費(fèi)用的控制必須合理，以避免材料質(zhì)量差或價(jià)格過高的運(yùn)輸成本。作為成本控制的一部分，損失應(yīng)根據(jù)相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行計(jì)算，同時(shí)還要考慮到可能影響材料質(zhì)量和成本的各種因素，這樣才能為項(xiàng)目成功奠定基礎(chǔ)。

提高造價(jià)人員的專業(yè)素質(zhì)也是降低成本的有效途徑之一。工程費(fèi)預(yù)算人員在暖通設(shè)計(jì)中充分發(fā)揮自己的作用，合理地安排預(yù)算。由于建筑結(jié)構(gòu)形式不同，暖通設(shè)計(jì)的復(fù)雜程度也各不相同，在工程成本預(yù)算編制中，造價(jià)人員不僅需要根據(jù)自身專業(yè)的理論知識(shí)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，而且還要熟悉現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境和施工技術(shù)，只有在這種情況下，正確的成本預(yù)算才能主要與項(xiàng)目一起完成。提高預(yù)算人員的整體素質(zhì)，加強(qiáng)職業(yè)技術(shù)培訓(xùn)和培訓(xùn)教育，定期舉辦相關(guān)講座和交流，構(gòu)建高素質(zhì)、強(qiáng)大的預(yù)算隊(duì)伍，方可確保工程預(yù)算的準(zhǔn)確性和合理性，為成本控制的順利實(shí)施奠定基礎(chǔ)，并在最終實(shí)現(xiàn)降低暖通設(shè)計(jì)成本這一目標(biāo)。

5 結(jié)語

高層建筑中的暖通設(shè)計(jì)是一項(xiàng)系統(tǒng)、復(fù)雜且長(zhǎng)期的工程。相關(guān)建筑企業(yè)應(yīng)正視當(dāng)前存在著的不足和問題，并對(duì)這些問題進(jìn)行詳細(xì)分析。同時(shí)企業(yè)還去需要嚴(yán)格按照相關(guān)的規(guī)范來實(shí)施工作，設(shè)計(jì)人員則需要規(guī)范自身行為，提高自身的專業(yè)素養(yǎng)，這樣才能確保高層建筑暖通設(shè)計(jì)的質(zhì)量得到飛躍性的提高，從而提高建筑的舒適度。