建筑工程暖通空調(diào)設(shè)計(jì)探討

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摘要：建筑工程的密封性較強(qiáng)，需要使用暖通空調(diào)進(jìn)行通風(fēng)換氣，并對(duì)建筑內(nèi)部的溫度、濕度進(jìn)行調(diào)節(jié)；從而提高用戶的生活質(zhì)量。暖通空調(diào)已經(jīng)成為現(xiàn)代建筑的一個(gè)組成部分，暖通空調(diào)設(shè)計(jì)也日益受到人們的關(guān)注。本文將對(duì)建筑工程暖通空調(diào)設(shè)計(jì)的幾個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題展開(kāi)討論，希望對(duì)相關(guān)從業(yè)人員起到借鑒作用。

關(guān)鍵詞：建筑工程；暖通空調(diào)設(shè)計(jì)；關(guān)鍵問(wèn)題

1設(shè)計(jì)準(zhǔn)備工作

在暖通空調(diào)設(shè)計(jì)準(zhǔn)備階段，設(shè)計(jì)人員必須認(rèn)真研究設(shè)計(jì)要求，理解設(shè)計(jì)中的具體需求，同時(shí)也需要考慮居民的生活要求，確保設(shè)計(jì)內(nèi)容的適用性；必須詳細(xì)研究建筑工程的圖樣與原始資料，掌握建筑工程所在地的地理位置、大氣壓力、室外溫度、室外相對(duì)濕度、室外風(fēng)速和冬季主導(dǎo)風(fēng)向、建筑工程室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)等情況。然后根據(jù)建筑工程的具體特點(diǎn)、功能要求和特性，選擇合適的空調(diào)方式。在此期間，要注意的關(guān)鍵問(wèn)題是：設(shè)計(jì)人員不但要遵循建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范，還要堅(jiān)持節(jié)能、環(huán)保、人性化的原則，提升所設(shè)計(jì)內(nèi)容的可靠性。

2設(shè)計(jì)冷熱源方案

設(shè)計(jì)人員需要詳細(xì)研究建筑工程所在地的具體情況，了解建筑工程附近是否有已建或者在建的冷熱源供給站，根據(jù)數(shù)據(jù)采集結(jié)果來(lái)設(shè)計(jì)冷熱源方案。目前在建設(shè)過(guò)程中，可選擇的冷熱源方案主要有以下幾種：第一，“電制冷+工業(yè)余熱”冷熱源方案。這種方案機(jī)房占地面積較大、投資費(fèi)用較高、運(yùn)行費(fèi)用低、環(huán)保性好、節(jié)能性好。若建筑工程附近有市政熱力管道，冷熱源方案可采用“市政熱力+電制冷”。這種方案機(jī)房占地面積屬于中等規(guī)模、投資費(fèi)用、運(yùn)行費(fèi)用均屬于中等水平、環(huán)保性好、節(jié)能性好。第二，水源熱泵供冷供熱系統(tǒng)（如北京約克、開(kāi)利水源熱泵）。水源熱泵供冷供熱系統(tǒng)噪聲低，體積小，能效比高、設(shè)置靈活，有多種靜壓可供選擇。采用水源熱泵供冷供熱系統(tǒng)，機(jī)房占地面積較大，投資費(fèi)用較高，運(yùn)行費(fèi)用較低，環(huán)保性好、節(jié)能性好。第三，電制冷加鍋爐房冷熱源方案。電制冷加鍋爐房冷熱源方案屬于一種較為傳統(tǒng)的冷熱源方案，機(jī)房占地面積較大，初期投資較高，運(yùn)行費(fèi)用屬于中等水平，運(yùn)行管理難度屬于中等水平，節(jié)能性也屬于中等水平，但環(huán)保性較差。第四，地源熱泵冷熱源方案。地源熱泵以建筑工程所在地周圍的巖土體為蓄熱體，充分利用淺層地?zé)豳Y源。在冬季，地源熱泵利用夏季蓄存的熱量供熱，另一方面又蓄存冷量，以備夏用；在夏季，地源熱泵利用冬季蓄存的冷量供冷，另一方面又蓄存熱量，以備冬用；因此，地源熱泵完全可以滿足供暖、制冷兩種工況。地源熱泵節(jié)能性好，相較于常規(guī)空氣源空調(diào)，地源熱泵節(jié)能40%~50%左右，相較于鍋爐采暖，地源熱泵節(jié)能50%左右，相較于電采暖，地源熱泵節(jié)能60%左右；地源熱泵無(wú)須燃燒設(shè)備，環(huán)保性強(qiáng)，地源熱泵運(yùn)行穩(wěn)定，熱源溫度全年較為穩(wěn)定（一般為10~25℃），幾乎不受天氣影響。地源熱泵運(yùn)行費(fèi)用低，制冷制熱系數(shù)比傳統(tǒng)的空氣源熱泵高出40%左右，使用壽命也較長(zhǎng)，地源熱泵系統(tǒng)的環(huán)保性、節(jié)能性在諸多冷熱源方案中也居于最高水平。但地源熱泵并非沒(méi)有缺點(diǎn)：地源熱泵系統(tǒng)施工工期較長(zhǎng)，地源熱泵系統(tǒng)更加復(fù)雜、地源熱泵系統(tǒng)制冷的速度較慢，地源熱泵系統(tǒng)的成本造價(jià)較高。安裝地源熱泵系統(tǒng)，還需要在地下打井，因而地源熱泵系統(tǒng)適用于別墅戶型，不適用于高層建筑。設(shè)計(jì)人員要綜合考慮建筑的具體戶型，業(yè)主的要求，靈活選擇適宜的冷熱源方案。

3選擇空調(diào)系統(tǒng)形式

目前，建筑工程中常用的空調(diào)系統(tǒng)包括全空氣空調(diào)系統(tǒng)、空氣—水空調(diào)系統(tǒng)等形式。全空氣空調(diào)系統(tǒng)以普通的低速單風(fēng)管系統(tǒng)為代表,主要采用一次回風(fēng)或二次回風(fēng)方式，室內(nèi)熱濕負(fù)荷全部由空調(diào)系統(tǒng)處理過(guò)的空氣來(lái)負(fù)擔(dān)，空氣比熱、密度小,需空氣量多,風(fēng)管斷面大,輸送耗能大?？諝狻照{(diào)系統(tǒng)采用風(fēng)機(jī)盤管與新風(fēng)相結(jié)合的系統(tǒng)、誘導(dǎo)空調(diào)系統(tǒng)，由處理過(guò)的空氣和水共同負(fù)擔(dān)室內(nèi)熱濕負(fù)荷，耗能相對(duì)較小。若建筑工程冷負(fù)荷密度大、潛熱負(fù)荷大、室內(nèi)熱濕比小，或建筑工程內(nèi)部空間較大，可采用全空氣空調(diào)系統(tǒng)。若建筑工程內(nèi)有多個(gè)房間（或區(qū)域），各個(gè)房間（或區(qū)域）的負(fù)荷不一致，各個(gè)房間（或區(qū)域）對(duì)制冷的要求各不相同，可采用空氣—水空調(diào)系統(tǒng)。

4選擇空調(diào)系統(tǒng)的具體類型

定風(fēng)量全空氣空調(diào)系統(tǒng)，風(fēng)機(jī)盤管加新風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)、單元式空調(diào)機(jī)是常見(jiàn)的三種空調(diào)系統(tǒng)。它們的特點(diǎn)各有不同，要根據(jù)建筑工程的具體特點(diǎn)選擇不同類型的空調(diào)系統(tǒng)：（1）定風(fēng)量全空氣空調(diào)系統(tǒng)。其主要特點(diǎn)是，送回風(fēng)管系統(tǒng)復(fù)雜、支風(fēng)管口和風(fēng)口數(shù)量較多、各個(gè)風(fēng)管互相串通，可以嚴(yán)格控制各個(gè)房間的室內(nèi)溫度與室內(nèi)相對(duì)濕度，可以對(duì)空氣進(jìn)行嚴(yán)格過(guò)濾，氣流分布比較理想，可以根據(jù)室外氣象參數(shù)與室內(nèi)負(fù)荷的變化實(shí)現(xiàn)全年多工況節(jié)能運(yùn)行調(diào)節(jié)，使用壽命長(zhǎng)，造價(jià)高。若建筑工程空間大、室內(nèi)溫度、濕度控制要求嚴(yán)格，可選擇定風(fēng)量全空氣空調(diào)系統(tǒng)。（2）風(fēng)機(jī)盤管加新風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)。其主要特點(diǎn)是，風(fēng)管系統(tǒng)較小，若直接安放到室內(nèi)，可以不接送風(fēng)管、回風(fēng)管。采用風(fēng)機(jī)盤管加新風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)，建筑工程內(nèi)各個(gè)房間可以根據(jù)各自的負(fù)荷變化、以及對(duì)參數(shù)的具體要求各自進(jìn)行溫度、濕度調(diào)節(jié)。但風(fēng)機(jī)盤管加新風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的空氣過(guò)濾性能差，氣流分布也受到約束，不能根據(jù)室外氣象參數(shù)與室內(nèi)負(fù)荷的變化實(shí)現(xiàn)全年多工況節(jié)能運(yùn)行調(diào)節(jié)。若建筑工程內(nèi)各個(gè)房間布置分散、各個(gè)房間使用空調(diào)的時(shí)間各不相同，或無(wú)法為建筑工程設(shè)置集中式冷熱源，可選擇風(fēng)機(jī)盤管加新風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)。（3）單元式空調(diào)機(jī)。單元式空調(diào)機(jī)安裝在室內(nèi)時(shí)，可以不接送風(fēng)管、回風(fēng)管，單元式空調(diào)機(jī)靈活性大、節(jié)能效果好，使用壽命長(zhǎng)；但單元式空調(diào)機(jī)過(guò)濾性能較差、氣流分布受一定制約，不能實(shí)現(xiàn)全年多工況節(jié)能運(yùn)行調(diào)節(jié)。若建筑空間對(duì)室內(nèi)溫度、濕度控制要求不高，或建筑工程的樓層數(shù)較少，可酌情考慮選擇單元式空調(diào)機(jī)。

5為暖通空調(diào)選擇水系統(tǒng)和適宜的水泵

目前，國(guó)內(nèi)大部分高層建筑暖通空調(diào)水系統(tǒng)采用兩管制系統(tǒng)。兩管制系統(tǒng)管路少、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、投資費(fèi)用低。但兩管制系統(tǒng)進(jìn)行供熱，無(wú)法同時(shí)在供冷、供熱兩種工況下運(yùn)作，因此在系統(tǒng)應(yīng)用中，不能選用共用管道進(jìn)行供熱，需要結(jié)合具體應(yīng)用情況進(jìn)行管道調(diào)整，以滿足工程的建設(shè)需求。兩管制系統(tǒng)有一個(gè)缺點(diǎn)：兩管制系統(tǒng)一般采用循環(huán)水泵，在通常情況下，設(shè)計(jì)人員會(huì)按照空調(diào)系統(tǒng)的供冷運(yùn)行工況選擇循環(huán)水泵；那么，當(dāng)冬季來(lái)臨空調(diào)轉(zhuǎn)入供熱工況時(shí)，循環(huán)水泵往往無(wú)法在高效率區(qū)運(yùn)行，繼而造成電能的極大浪費(fèi)。因此，若暖通空調(diào)水系統(tǒng)采用兩管制系統(tǒng)，宜分別設(shè)置冷水循環(huán)泵和熱水循環(huán)泵。除了兩管制系統(tǒng)，空調(diào)水系統(tǒng)還有三管水系統(tǒng)與四管水系統(tǒng)。三管水系統(tǒng)可以同時(shí)供冷、供熱，但不利于節(jié)能。四管水系統(tǒng)不僅可以同時(shí)供冷、供熱，而且節(jié)能性好，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價(jià)較高。若建筑工程對(duì)暖通空調(diào)要求高，需要頻繁交替供冷、供熱兩種工況，可考慮選用四管水系統(tǒng)。在選擇水泵時(shí)，還要注意：泵系統(tǒng)冷水泵的臺(tái)數(shù)和流量，應(yīng)與冷水機(jī)組的臺(tái)數(shù)及蒸發(fā)器的額定流量相對(duì)應(yīng)。這樣可以確保流經(jīng)冷水機(jī)組蒸發(fā)器的水量始終保持恒定，并向用戶提供適應(yīng)負(fù)荷變化的空氣調(diào)節(jié)冷水流量。同時(shí)泵系統(tǒng)的冷水泵臺(tái)數(shù)應(yīng)按系統(tǒng)的分區(qū)和每個(gè)分區(qū)的流量調(diào)節(jié)方式確定，一般來(lái)說(shuō)，每個(gè)分區(qū)不宜少于2臺(tái)。這樣可以通過(guò)調(diào)節(jié)水泵變速來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)冷水泵的流量，使其處于穩(wěn)定的工作狀態(tài)，滿足區(qū)域供冷或供暖的相關(guān)要求。

6氣流組織設(shè)計(jì)

做好氣流組織設(shè)計(jì)，可以保證室內(nèi)空氣溫度的均勻性，提高空調(diào)的制冷（制熱）效果、并且防止空調(diào)對(duì)人體直接吹風(fēng)，從而提升用戶的舒適度。進(jìn)行氣流組織設(shè)計(jì)，需要計(jì)算風(fēng)口出風(fēng)速度、射流在某點(diǎn)距風(fēng)口的距離、風(fēng)口直徑、風(fēng)口紊流系數(shù)。進(jìn)行氣流組織設(shè)計(jì)，還要考慮不同的氣流組織方式：（1）上送上回方式。上送上回是高層民用建筑空調(diào)中廣泛采用的一種氣流組織方式。采用上送上回方式，送風(fēng)口可采用散流器或條形風(fēng)口，回風(fēng)口可采用百葉式風(fēng)口或條形風(fēng)口。上送上回方式將送風(fēng)量、回風(fēng)量均勻分布在室內(nèi)吊頂上，基本上不占用建筑面積，還可令回風(fēng)總管直接進(jìn)入吊頂，從而充分利用吊頂上部空間。若采用上送上回方式，必須注意房間的凈空不能太高，送風(fēng)口與回風(fēng)口必須保持一定的距離。（2）上送下回方式。上送下回方式將回風(fēng)管布置在房間的下部，需要占用一定的室內(nèi)建筑面積。但上送下回方式可以使空調(diào)室內(nèi)空氣參數(shù)更加均勻，這種氣流組織方式也更為合理。（3）側(cè)送。如果某個(gè)房間內(nèi)有兩個(gè)不同高度的吊頂，氣流組織方式可采用側(cè)送，送風(fēng)口采用條形或百葉式風(fēng)口，噴射貼附射流。采用側(cè)送方式，氣流組織較好，人員基本上處于回流區(qū)，因此舒適感更高。

7結(jié)語(yǔ)

做好暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，可以有效提升暖通空調(diào)系統(tǒng)的效能，并節(jié)約暖通空調(diào)的能耗。因此，我們應(yīng)當(dāng)認(rèn)真研究暖通空調(diào)設(shè)計(jì)的各個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題，狠抓細(xì)節(jié)，不斷提高暖通空調(diào)設(shè)計(jì)質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1]林波.高層建筑暖通空調(diào)設(shè)計(jì)常見(jiàn)問(wèn)題及策略[J].建材與裝飾.

[2]郭銳.高層建筑暖通空調(diào)設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析[J].工程技術(shù)研究,2019,4(03):205-206.

作者：黃鑫 單位：陜西城際鐵路有限公司