摘要:随着经济的发展,建筑数量的逐渐增加。人们对其环境舒适性也有了更高的要求,因此需要逐步提高暖通设计的水平。暖通是指采暖、通风、空气调节这三个方面,而供暖是指使室内保持室温的状态,通风为了使室内空气可以自由流动,从而保证有清新的空气。空调的调节和清洁度相关,清洁度指的是保证室内的温度、湿度以及空气流量的环境正常。建筑的暖通设计在过程中难免会带来经济以及技术的挑战,从而影响高层中暖通设备的正常水平与质量保证。
关键词:建筑工程;暖通空调;设计
引言
暖通空调系统不断排出建筑内部混浊的空气,向建筑内部不断输出外界新鲜空气,对建筑内部空气的温度、湿度、风速进行调节控制,为建筑内部的人们创造舒适的生活空间。因此,须重视暖通空调的设计问题与施工问题,采取必要的质量控制措施,提升暖通空调的设计质量与施工质量,提高建筑工程的舒适度。
1建筑暖通设计概述
暖通设计作为建筑结构中的重要组成部分,其功能主要集中于采暖、通风及空气置换等,同时涵盖多项学科知识,其中包括工程热力学、电气学等。对于采暖设计来说,应确保当建筑处于寒冷季节时,其内部温度能够给人一种舒适感,使人们的取暖需求能够得到满足。在我国北方寒冷地区,采暖设计主要为散热设备,可将其设置在室内指定位置,进而提高整体室温。就目前来说,其大多会安装在窗台下方,进而最大程度地对外部进入至室内的冷空气进行加热。对于通风设计来说,应确保室内空气流通正常,并对室内的二氧化碳或其他气体与氧气进行置换。通常情况下,通风设计主要为两种,分别为机械通风设计与自然通风设计。机械通风设计是应用空调或其他设备调节建筑内部空气温度、湿度与流速,并向室内注入相应的新鲜空气,此设计较适用于南方寒冷地区的采暖系统中。自然通风设计是在设计过程中设置相应的门窗与隔断,进而对室内的空气进行置换。
2建筑工程暖通空调设计的探讨
2.1设计冷热源方案
设计人员需要详细研究建筑工程所在地的具体情况,了解建筑工程附近是否有已建或者在建的冷热源供给站,根据数据采集结果来设计冷热源方案。目前在建设过程中,可选择的冷热源方案主要有以下几种:第一,“电制冷+工业余热”冷热源方案。这种方案机房占地面积较大、投资费用较高、运行费用低、环保性好、节能性好。若建筑工程附近有市政热力管道,冷热源方案可采用“市政热力+电制冷”。这种方案机房占地面积属于中等规模、投资费用、运行费用均属于中等水平、环保性好、节能性好。第二,水源热泵供冷供热系统(如北京约克、开利水源热泵)。水源热泵供冷供热系统噪声低,体积小,能效比高、设置灵活,有多种静压可供选择。采用水源热泵供冷供热系统,机房占地面积较大,投资费用较高,运行费用较低,环保性好、节能性好。第三,电制冷加锅炉房冷热源方案。电制冷加锅炉房冷热源方案属于一种较为传统的冷热源方案,机房占地面积较大,初期投资较高,运行费用属于中等水平,运行管理难度属于中等水平,节能性也属于中等水平,但环保性较差。第四,地源热泵冷热源方案。地源热泵以建筑工程所在地周围的岩土体为蓄热体,充分利用浅层地热资源。在冬季,地源热泵利用夏季蓄存的热量供热,另一方面又蓄存冷量,以备夏用;在夏季,地源热泵利用冬季蓄存的冷量供冷,另一方面又蓄存热量,以备冬用;因此,地源热泵完全可以满足供暖、制冷两种工况。地源热泵节能性好,相较于常规空气源空调,地源热泵节能40%~50%左右,相较于锅炉采暖,地源热泵节能50%左右,相较于电采暖,地源热泵节能60%左右;地源热泵无须燃烧设备,环保性强,地源热泵运行稳定,热源温度全年较为稳定(一般为10~25℃),几乎不受天气影响。
地源热泵运行费用低,制冷制热系数比传统的空气源热泵高出40%左右,使用寿命也较长,地源热泵系统的环保性、节能性在诸多冷热源方案中也居于最高水平。但地源热泵并非没有缺点:地源热泵系统施工工期较长,地源热泵系统更加复杂、地源热泵系统制冷的速度较慢,地源热泵系统的成本造价较高。安装地源热泵系统,还需要在地下打井,因而地源热泵系统适用于别墅户型,不适用于高层建筑。设计人员要综合考虑建筑的具体户型,业主的要求,灵活选择适宜的冷热源方案。
2.2选择空调系统形式
目前,建筑工程中常用的空调系统包括全空气空调系统、空气—水空调系统等形式。全空气空调系统以普通的低速单风管系统为代表,主要采用一次回风或二次回风方式,室内热湿负荷全部由空调系统处理过的空气来负担,空气比热、密度小,需空气量多,风管断面大,输送耗能大。空气—水空调系统采用风机盘管与新风相结合的系统、诱导空调系统,由处理过的空气和水共同负担室内热湿负荷,耗能相对较小。若建筑工程冷负荷密度大、潜热负荷大、室内热湿比小,或建筑工程内部空间较大,可采用全空气空调系统。若建筑工程内有多个房间(或区域),各个房间(或区域)的负荷不一致,各个房间(或区域)对制冷的要求各不相同,可采用空气—水空调系统。
2.3详细的初步研究
为做好暖通空调设计,须详细、认真地研究当地建筑热工与空气调节节能设计标准、采暖通风与空气调节设计规范、民用建筑节能设计标准、建筑外窗保温性能分级及其检测方法、建筑外窗空气渗透性能分级及其检测方法等各项标准、规范,详细研究建筑的朝向、建筑体形系数。空调房间朝向宜向阳,在冬季,空调房间朝向宜处于最大频率风向下风一侧,有利于减少空调的夏季制冷负荷与冬季的制热负荷,从而起到节能效果,但许多建筑物的朝向并不好,增加了空调设计的难度。建筑的体形系数越大,外表面积越大,越容易散热。因此,应考虑不同季候分区的不同要求,降低建筑体形系数,提升暖通空调系统的制冷/制热效果,实现节能。设计人员应研究建筑外门的朝向,若建筑外门正对冬季主导风向,须采取必要的防风措施。设计人员应研究建筑外窗的遮阳系数,若建筑位于温带、热带或亚热带地区,其外窗的遮阳系数须小于0.4;若建筑位于严寒地区,其外窗的遮阳系数须低于0.6。设计人员应研究建筑外窗的保温性能,若建筑位于严寒地区,其外窗的保温性能等级须低于Ⅱ级;若建筑位于寒冷地区,其外窗的保温性能等级须低于Ⅲ级;若建筑位于温带地区、热带地区或亚热带地区,其外窗的保温性能等级须低于Ⅳ级。此外,建筑外窗的气密性、建筑外墙、屋顶的热工性能必须符合相关规定。
结语
总之,为了进一步促进我国建筑行业的发展,提升我国建筑的功能性和品质,要不断提升建筑暖通系统设计方案质量,要在设计阶段采取有效的措施对设计方案进行优化。结合当前建筑暖通系统设计中存在的问题,深入分析暖通系统的设计要点,并且采取有效的改进措施进行优化设计,提升其设计质量,便于暖通专业工程后续施工的顺利开展,这样才能保证建筑暖通系统质量,给人们提供更为舒适的居住环境。
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