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超高层建筑暖通空调设计管理方木春

发表时间：2020/6/1 来源：《基层建设》2019年第35期作者：方木春

[导读] 摘要：基于设计管理的角度，从暖通空调系统设计流程、设计内容及业主对于超高层建筑暖通空调系统的可持续设计理念方面入手，阐述了暖通空调系统设计的管理要点和内容，以期为使用者营造更加舒适的环境。

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        摘要：基于设计管理的角度，从暖通空调系统设计流程、设计内容及业主对于超高层建筑暖通空调系统的可持续设计理念方面入手，阐述了暖通空调系统设计的管理要点和内容，以期为使用者营造更加舒适的环境。关键词:暖通空调，可持续设计，管理随着社会经济和城镇化进程的持续推进，我国的建筑业得到了迅猛的发展。超高层建筑在国内层出不穷的出现，成为人们办公、消费、娱乐的重要场所。超高层建筑体的出现，对从事建筑设计的人员提出了切实的要求。任何一座超高层建筑的设计都是开发商、建筑设计师、结构工程师、机电工程师、装饰设计师、景观设计师和相关专业共同协商的结果。暖通空调设计师，作为设计团队的重要组成部分，在保障产品品质的前提下，必须首先考虑工程的造价、设备的运行费用、建筑的运营费用、建筑物使用者现有和将来的所有需求以及节能与环境问题。因此，在保障设计质量、设计进度的基础上，业主对于项目设计管理整体的把控，运用可持续的设计理念贯穿于设计的整个生命周期内有其现实的意义。
        关键词：超高层建筑；暖通空调；设计管理
        一、设计流程的管理
        1.1方案设计阶段
        暖通空调方案设计是整个设计过程的基础，是暖通空调系统全生命周期关键的一环，为深度设计提供方向。在方案设计阶段的开始，业主或开发商需要认可项目设计的目的和规模。在业主自用建筑或明确租售的建筑项目中，建立一个完整的设计方案需要详细列明项目各个方面的需求。很多超高层建筑都是企业总部或者国际公司的办公场所，业主需要根据发展规划对设计团队提出具体的要求。例如，该建筑内是否包含企业自建的计算机数据运营中心，如果有，需设置多大面积，是否有除公共卫生间外的行政卫生间，含有什么样的餐饮设施，有没有从普通职工餐厅分离出来的行政餐厅或特色餐厅区域，除数据中心外，还有哪些区域需要延时工作或不间断工作。业主需要进行整体控制，对于上述或者类似规划问题将对暖通空调的方案设计有直接的影响。
        主要技术方案需要经过方案比选，以空调冷热源方案为例，需结合当地的气候环境及市政条件提出合理的方案，经过设备购置费、设备运行费等经济性的比较确定可实施的冷热源方案。暖通方案设计说明书需要包含充足的信息，以作为最初的工程施工预算基础。
        1.2深度设计阶段
        深度设计作为方案设计的实施及扩展阶段，暖通空调设计师即按照空调系统的详细方案进行深入、细节的设计。业主单位设计师需明确设计院、顾问单位等各单位间的责任分工，协调好各方面的利益关系，在控制设计进度、保障设计质量、保证项目具体要求的情况下开展好设计管理工作。如在设计施工图阶段，进行过程管控，分阶段审查设计院图纸的完成度，保证设计图纸在满足国家规范、地方规范及业主建造要求的情况下有条不紊的进行。业主单位设计管理人员需要及时就设计当中出现的问题与设计总承包方设计人员进行有效的沟通，给予设计院设计人员具体指示以方便进一步的工作推进。在设计过程中可通过定期召开专业设计协调会，及时接收设计总承包方的信息，及时解决问题，避免暖通专业设计与土建、电气、给排水、装饰等各专业设计之间的矛盾。
        1.3施工阶段
        施工阶段开始于施工图技术交底，项目施工阶段的设计管理工作主要是审核施工单位二次深化设计图纸，根据现场施工状况协调设计院提供设计变更图纸，在施工进行过程中随时在现场与设计院、施工单位共同解决设计中未能考虑到的问题，如各专业管线交叉位置的管综排布导致的吊顶高度不足、高大空间气流组织考虑欠佳导致的热风无法下送的问题等。在预留预埋阶段，设计管理人员应组织落地性检查，检查施工单位是否按图施工、预埋。在管线施工前，确认管线综合布置图、剖面图按图施工的有效性;明确施工单位按照设计阶段预留的外墙新风口、排气口安装，发现现场百叶未能按照设计预留需现场协调。
        二、设计内容的管理
        2.1冷热源设备
        对于超高层建筑而言，为满足项目空调要求，系统是采用中央设备间负担多层空调，还是采用局部机房来担负一层的空调送风，需要考虑建筑体本身的商品品质定位及建筑布局。在选择系统的冷热源设备时，需要进行详细的经济性分析以确定项目所要选择的制冷供暖系统形式。在高层建筑中一般采用水冷冷水机组，由超高层建筑自身的特点所决定。供热设备包括燃油、燃气或电锅炉，其中采用油或气的锅炉都要受到燃料类型和燃料价格的影响。冷水机组和锅炉设备的位置确定需要综合考虑。可能的位置会影响到结构造价、建筑布局、施工时间、人员空间需求的冷量和热量等。
        2.2空调水系统
        超高层商用建筑水输配系统的管道设计不同于低层建筑，主要是由于建筑高度产生的静水压力对于管道系统产生的影响。静水压力不仅影响管道、阀门和相关配件，而且影响建筑物内安装的设备。超高层建筑的水系统一般需要进行系统分区，系统的分区需要充分考虑设备的承压能力，在使用成本效益分析的状况下综合考虑不同承压能力设备间的搭配，如使用板式换热器减小作用在管道、阀门、附件和设备上的静压。设备水温差的选择在大型商用建筑中需要特别考虑，采用较大的水温差通过减少水流量进而减小管道尺寸以减少项目初投资以及冷冻水泵后期的运行能耗。如前述，超高层商用楼在有数据中心的前提下可提供24h冷却水的需求，然而与办公标准层租户冷却水需求的不同，在设计的过程中，业主设计管理人员应要求设计承包方设计师对标准层每个租户单元预留相当于本层楼层总预留量的管道接口，以适应后期租户的灵活需求。

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        2.3空调风系统
        在超高层建筑中，一般采用的风机盘管加新房系统和全空气系统。全空气变风量系统是目前高品质商用建筑办公采用最多的形式。VAV系统末端装置主要有单通道、串联风机动力型、并联风机动力型等末端装置。变风量系统存在噪声、振动、末端装置选择不当、空间局部过冷等问题。设计、施工、调试、运行各个环节紧密配合是变风量系统成功的唯一途径。办公大堂作为高大空间，其空调系统往往会出现采暖设计计算热负荷没有问题，但实际温度达不到设计要求的现象，究其原因，一方面与空调系统的气流组织欠佳有关，另一方面与建筑冷风侵入的阻挡设施设置不足有关。在气流组织方面，可考虑采用中位送风、顶部回风的方式，同时辅以大堂靠幕墙外围设置地暖进行热保护;在冷风侵入的阻挡设施设置方面，可考虑采用设置双门斗或风幕的方式解决。这些方面都是业主设计管理人员需要重点关注及提醒设计承包方设计人员着重设计论证的。
        三、节能减排理念在暖通空调设计中的应用
        3.1应用于空调系统设计
        对暖通空调设计而言，空调系统的有关设计是节能减排理念应用的重要组成，是节能目标实现的关键。一般情况下，可以从空调水系统、冷热源以及风系统方面对空调系统进行节能减排的设计。具体设计时要将系统的自然风考虑在内，如冬天时使用自然风对内区进行制冷，过渡时期使用自然风进行直接送风，自然风的空气质量好，既能够使得室内环境舒适，还能够使得空调主机的运行减少，延长使用寿命。空调系统实际运行时，其总能耗的20%是水泵能耗，所以，要多使用变流量系统，对空调水系统采用变频技术进行动态流量的调节，从而降低水泵的能源消耗，以促进节能减排目标的实现。
        3.2应用于建筑围护结构
        建筑暖通空调的一项极为重要的部分就是建筑的围护结构。围护结构的保温情况影响空调系统的负荷，并对空调的供风量产生影响。通常情况下，建筑围护结构应是冬天储热保温、夏天散热，空调系统的负荷得以降低，在实现空调系统的正常、稳定运行的基础上满足节能减排的要求。因而，设计建筑围护结构时必须科学、合理，尽可能使用新型的、高性价比的保温材料，使其保温功能得到充分保证。
        3.3应用于蓄冷和变频系统
        有的地区存在峰谷电价现象，这些地区应使用冰蓄冷技术，蓄冷系统在建筑的用电高峰和低谷期对应的作用不同。在用电低谷峰期，电量在蓄冷系统的作用下把水变为冰，进行蓄冷；在用电高峰期，重新把冰变成水，既使得供电压力得以缓解，减少能源消耗，又减低运行费用。此外，环境也影响空调系统的运行，因而通过变频系统使得暖通空调系统的额定功率在一定的标准范围内，以免出现全负荷情况。
        3.4增加新能源和绿色施工技术的应用
        节能减排未来发展的趋势就是新能源。随着太阳能等可再生资源在建筑项目中的普遍应用，暖通空调设计也应在设计方案优化时尽可能尝试新能源。暖通系统很依赖电能供冷供热，按照这一特性，设计人员可以利用太阳能以及水源等自然能源进行构建，使得暖通系统对电能的依赖减少，运行的环境得以改善。此外，因太阳能的高波动性和低热流密度，与吸附式制冷技术十分契合，在吸附式制冷中前景广阔。暖通空调的设计也应不断应用新技术。温控系统的控温利用的是工作介质为16℃的冷水机组，有效降低总能耗30%。且隔离建筑外的噪声。暖通空调设计作为建筑设计的一部分，在实现可持续的设计理念方面需要与建筑、结构、景观、装饰等各专业协同合作。节能、消声、客户需求的预判等都是可持续设计理念实现的具体内容。在节能方面，如运用高性能的冷热源设备，采用热回收空调机组，应用免费通风制冷技术等，这些方面不仅降低了建筑体的运营成本，还能够满足人对空调的舒适性的要求。从设计流程、设计内容及可持续设计理念方面阐述了超高层商用建筑暖通空调系统设计的管理要点。
        结束语
        简而言之，暖通空调设计管理在保障设计质量、设计进度、项目整体进度的基础上，节能减排理念要在建筑暖通空调设计的各个环节都涉及到，对暖通空调设计不断进行调整、改进以及提高，从而促进整体设计质量的提高。
        参考文献
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        [5]浅谈暖通空调工程设计和施工过程中监理[J].黄臻彤.城市建设理论.2016(8)
        [6]简析暖通空调工程的水系统安装施工技术[J].张芳.建材与装饰.2017(2)
        [7]暖通空调工程中的节能减排设计标准[J].李鹏.中国标准化.2016(3)