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摘要:在民用建筑设计过程中,暖通空调专业是此类建筑设计的重要组成部分,设计质量的好坏将直接影响使用人员的工作、生活和安全,暖通空调设计师需高度重视设计质量问题。有些民用建筑建成投入使用后,暖通空调系统常常会暴露出一些问题,如能耗过大、过冷、过热、运行不稳定等情况,严重影响使用者的舒适度,甚至波及使用者的生命安全,经过调查分析,这些问题多出现在设计环节质量把控不到位。针对这些问题,结合我本人的设计从业经历,从暖通空调设计要点开始分析,归纳出关键设计质量影响因素,对于暖通空调系统常见设计问题进行总结,给出解决方案,最终提出提高民用建筑的暖通空调的设计质量的设计策略,形成一套技术措施。
关键词:民用建筑;暖通空调;设计;技术措施
引言
随着我国城市化率不断提高,民用建筑在空间总体规划发展中占据重要位置,使用者对于民用建筑的使用要求提出了更高的标准,这对于暖通空调专业设计师提出了新的挑战,能否合理的设计暖通空调系统将直接影响民用建筑的投入使用,这就要求设计师要在技术措施上做文章,保证设计成果的质量。
1.暖通空调系统设计要点分析
1.1 合理选择冷热源
暖通空调冷热源的选择,要结合建筑所在地区、建筑功能、区域能源特点、能源价格、物业管理及国家和地方的规划方向进行综合分析,则优选取暖通空调系统的冷热源。北方地区,暖通空调热源多为市政热源,经换热站进行温度、流量调节,提供满足系统要求的热水供应。全国大部分地区,暖通空调冷源多为冷水机组,螺杆式及离心冷水机组较为普遍。另外有可用废热余热的区域,经技术论证合理,通过换热器及吸收式热泵设备制备冷热水,应优先作为暖通空调冷热源选用。在选择冷热源时应注重低品位能源利用,具有代表性的就是地埋管地源热泵系统,在选择该系统前应对浅层地能资源勘查,建筑面积大于 5000 平方米时应进行岩土热响应实验,要特别注意浅层吸收热量与释放能量的平衡问题,若不平衡的话系统能力将逐渐衰减。
1.2 合理确定室内设计温度
在进行室内设计温度确定时,应充分考虑建筑所在区域及建筑功能,利用预计平均热感觉指数(PMV)和预计不满意者的百分数(PPD)评价,准确选取室内设计温度取值。室内温度取值直接影响着暖通空调系统的耗能大小,以河北石家庄地区某办公楼空调系统为例,夏季制冷环境下,室内温度升高 1℃,能源消耗就会降低 8% 左右;在冬季制热的条件下,温度每降低 1℃,能源消耗就会降低 6% 左右。在暖通空调设计行业,一些设计人员总认为供热温度越高越好,空调制冷温度越低越好,这样比较保险,但实际是适得其反,导致系统的节能要求无法满足规范要求,返工量比较大,另一方面严重影响了使用者的舒适度,造成能源成本费用增加。
1.3 冷热负荷计算
在方案设计时,冷热负荷计算可使用冷热指标进行估算,以确定系统方式、冷热源设备、机房大小等。在施工图设计阶段,应严格进行冷热负荷计算,集中供热系统应对每个建筑房间进行热负荷计算,空调系统应对空调区的冬季符合和夏季逐时冷负荷进行计算,而不是简单的冷热指标估算,若仍然采用指标法计算热负荷将导致部分房间过热、部分房间过冷、冷热源设备选型不准确、系统运行不稳定等,另外在进行冷热负荷计算时还应考虑附加及修正,这往往是设计师所忽视的问题。只有在严格计算冷热负荷的基础上,结合不同建筑特点和暖通空调形式才能较为准确的总结出各类冷热指标,以提供未来项目方案设计参考。
2 暖通空调设计中常见问题
2.1 设计时忽略噪音控制
暖通空调设计过程中,由于机房位置、设备选型、安装方式、介质流速、减震措施控制不合理,系统建成运行时就会产生较大的噪音,使得使用者无法正常工作、学习和生活,甚至影响身体健康。为有效降低室内噪音,像机房这种噪音大的房间应尽量布置在地下室,有噪声要求的功能房间应避免与机房相邻布置,另外设计过程中应选择震动小、噪音低的设备,设备及管道安装方式选用减震支吊架、减震支座,在控制介质流速方面严格执行标准规范,使其流速不超过其限制要求。
2.2 系统循环水泵的选型普遍偏大
民用建筑暖通空调设计中普遍存在系统循环水泵选型偏大的问题,有的循环水泵容量甚至超出实际需求的两倍,选型偏大通常会降低泵运行效率、系统耗电量成本费用加大、烧泵、系统运行不稳定等情况。分析造成系统循环水泵选型偏大的原因,总结归纳为以下几点:⑴在设计过程中,没有对冷热负荷和系统阻力进行详细计算,采取指标估算,大多设计师为了保险起见,往往又附加保险系数,从而导致所选循环水泵流量和扬程过大。
2.3 暖通空调系统补水问题
暖通空调补水系统是维持整个系统正常运行的重要组成部分,相当于输血部门,但由于设计师的忽视及设计错误,常常会导致系统缺水、补水泵频繁启动、补水箱过小等问题。暖通空调补水系统设计的基础是正确计系统循环泄漏量,泄漏量可按系统水容量的 1% 计算,全空气系统单位水容量 0.4 ~ 0.55L/m2,水-空气系统单位水容量 0.7 ~ 1.3L/m2,补水泵扬程应比补水点压力高 50kPa,总小时流量为系统水容量的 5%。
3.暖通空调的设计策略
3.1 明确设计范围及目标
在对民用建筑进行暖通空调设计之初,需明确业主方的需求,结合业主意见编制设计任务书,收集设计基础资料,如建筑功能、热源形式、电力供应、空调采暖形式、管线要求等。在确定设计目标后,开展可行性研究、初步设计、施工图设计各阶段设计任务,设计深度需满足阶段成果深度要求,针对各阶段专家意见作出设计回复及修改,使各阶段性设计成果在满足标准规范的前提下,最大程度的满足业主的诉求,已达到设计范围及目标明确。
3.2 暖通空调设计协调
在建筑方案设计阶段,暖通空调专业需提前介入,在确定设计范围目标后,向建筑专业提供专业设计资料,预留机房、管井、热力入口、专用房间等部位的位置、大小及净高要求,并向结构、电气、给排水等专业提供专业条件。在初步设计阶段,暖通空调专业需复核建筑、结构、电气、给排水等专业条件图纸,查漏补缺,反提条件图。在施工图阶段,暖通空调专业根据各专业的调整进行应对调整,对于具体做法给出详图。在民用建筑设计中,各专业协调配合至关重要,在设计中采用协同软件及执行协同制度,可以有效保障设计成果质量。
3.3 设计交流与阶段总结
在暖通空调专业技术、设备发展日新月异的时代,对相关知识的获取是必要的,可通过产品发布会、专业年会、技术交流会等方式来提高设计师的知识储备。
4 结束语
总而言之,民用建筑暖通空调系统设计在民用建筑设计中占有举足轻重的位置,设计质量直接影响使用者的使用感受,作为暖通空调设计师需要结合建筑实际的情况,在不同设计阶段不断完善设计内容,本文以设计要点分析、设计中常见问题、设计协调三个方面进行分析和阐述,提出解决技术措施,为广大设计师提供参考,以提高暖通空调专业整体设计质量。
参考文献:
[1] 张文宇,张伟强,朱伟峰.上海市民用建筑能效测评分析[C]// 绿色设计创新实践——第 5 届全国建筑环境与设备技术交流大会.
[2]《公共建筑节能设计标准》,GB50189-2019.