高层建筑暖通设计的优化对策探讨

2015-04-16罗颖

建材与装饰 2015年4期

关键词：暖通设计暖通水泵

罗颖

（贵州省城乡规划设计研究院　贵州　贵阳　550001）

高层建筑暖通设计的优化对策探讨

罗颖

（贵州省城乡规划设计研究院贵州贵阳550001）

暖通节能设计已经成为建筑业发展的主要趋势，对于建筑业的可持续性发展具有重要的推动作用。随着建筑工程的不断发展，在暖通设计方面还会不断的进步，设计理念和设计技术会不断的更新，为暖通工程的进一步发展创造有利的条件。

高层建筑；暖通设计；优化对策

引言

暖通工程在建筑中发挥了重要的作用，是保证建筑供暖通风的重要设施。暖通工程的设计需要与整个建筑的使用性质、结构设计相符合，只有这样，才能够确保暖通功能的正常发挥。暖通工程在运行的过程中会消耗大量的能源，而在我国能源日益紧张的形势下，在暖通设计中应该融入节能的概念，降低能源消耗，减少对外界环境造成的污染，提高运行效率。

1　暖通空调系统的基本设计流程

（1）在设计施工之前，要清楚施工建筑物的周围环境。主要考察的地方有：四周建筑物、供热、供水的管网铺设情况和预计施工区域，这些都是铺设管网和施工的必要条件。在考察这些条件之后，要评估建筑物的负荷和承重，了解周围环境和天气因素，然后依据基本物业条件和入口方向，最终确定设备大门的位置和施工方案。

（2）考评建筑物的高度，考察其层高、层数，确定是否属于高层建筑物。按照我国现有法律法规规定，层高≥10层、建筑高度超过24m的民用建筑，都应当遵守高层建筑物消防设施的建设要求。

（3）在调查建筑物的基本硬件之后，要着重考察该建筑物内的人员情况以及使用时间和有无废气排放等问题，作为下一步施工过程中暖通空调的基本设计依据，同时为划分负荷等提供参考的数据。

（4）防火分区的划分是工程要着重考虑的地方。防火、防烟、防火墙、防火阀门和逃生路线的设置都要为设计排烟、防烟系统提供依据。

2　高层建筑暖通优化设计

2.1空调负荷设计

《采暖空调制冷手册》和《制冷与空调技术手册》中规定，商业用的高层建筑夏季的冷负荷概算指标为210～240W/m2，旅馆办公类的冷负荷指标为94～163W/m2。可是在进行实际的设计工作时，常会因为各种因素而使得空调的装机容量大大增加，这会使空调系统安装初期必须加大资金的投入。①设计空调系统时，一些设计人员仅仅以负荷指标估算的方式开展计算，这会加大制冷器的装机容量，无法高效的利用资源，甚至还可能使有些负荷下的冷机效率降低；②进行设计工作时，要考虑各个安全系数的影响，否则可能使空调的单位制冷面积大于事先的冷负荷概算，大于工作过程中单位空调面积的峰值冷量。从全年的方面分析，建筑负荷保持在峰值的时长是较短的，所以大部分的时间内，冷机负荷不是以最大负荷工作的，COP也是较低的。事实表明，单位办公室的冷负荷通常在100～150W/m2，这样便能满足建筑的日常使用需求。

2.2水泵选择的优化设计

通常来说，很多高层建筑物的循环水泵普遍存在容量过大的问题，甚至很多容量都达到两倍之多，这就造成了不必要的设备投资费用和维护费用。当然造成此类问题的原因主要有几个方面：①没有精确计算系统所需动力，或者循环阻力较大。②设计的冷负荷较大。③有的地方净水压力也有问题。造成这个问题的原因是：设计初期对净水压力与循环阻力的计算出现交叉和疏漏。④对整个暖通系统的水力平衡计算不够精确，出现较大误差。

现今存有的一个严重问题时空调循环水泵的容量太大。一般条件下，设计的空调水泵一般会使设计要求量的2倍上下，这要求较高的运行费用和投资费用。产生这种现象的原因可能是冷负荷设计太大、系统的循环阻力计算值太大、静力压力值存在误差、系统水力平衡计算值错误等情况。某些设计在开展冷水泵选择工作时，没有注意到夏季流量和冬季流量间的差别。例如，一工程冬天要有55℃、200m3/h的热水流量，夏季则要求10℃、400m3/h的冷水。冬天的循环水流量大大少于夏季，所以安装冬天热水泵和夏天热水泵时必须有所区别，若只使用一台，则会产生极大的资源浪费。所以，进行实际设计工作时，要依据各个时间段的扬程变化和冷负荷变化实施校准，掌握好变频泵的速率和定速泵的数量，使其在任何条件下都可以保持最佳的运行状态。利用这种方式开展设计。可以最大化的利用各种资源。

暖通空调系统安装时必须科学的确定水泵的扬程。比如，一工程的冷却塔放在80m高的屋顶，并且是闭式循环系统，因此设计工作中，设计人员可能将高程也纳入了水泵扬程之中，使水泵的扬程达到了93m之多。确定要使用的水泵时，还要依手册系数和计算方法确定水泵；并给予中央空调水循环流量变化足够的重视，循环系统的水流量可能是变化的，就要保证水泵的水量变化区域在适当的值。对于冬季和夏季水量的变化，为使系统持续处于稳定工作状态，必须设立冷、热两个水泵。

2.3供暖过程中的优化设计

通常来说，我国高层暖通设备一般采取1∶3的供需比例。根据采暖通风和节能的原则，在施工过程中应在设计供水回管处布置温度计、压力计和除垢装置。通常很多高层建筑暖通设计者只关注终端入户装置设计，而容易忽视入口装置的设计，造成设计失误，资源浪费。同时，入口数量问题应考虑开发商后续管理方便，设计人员不仅要考虑室内供暖系统的合理性，又要考虑室外管线衔接的合理性，不能顾此失彼。规范规定，楼梯间或其他有冻结危险的场所，散热器应有独立的立支管供热，且不得装设调节阀。工程中共用1根立管，一侧连接邻室房间散热器，另一侧连接楼梯间散热器的做法，因密闭性难以得到保证，供暖发生故障，将影响邻室的供暖效果。带有底层商铺的住宅设计规范明确规定，对建筑内的公共用房和公用空间，应单独设置采暖系统和热计量装置。但设计中总存在商铺未单独设热计量装置，或与住宅采用共用系统，都可能对以后的使用带来不必要的麻烦。

开展供暖设计工作时，工作人员可能只设计计算了户内供暖系统而忽略了户外供暖，这会使设计供热负荷和实际负荷间有很大的差距，使供暖效果很差。设计供暖系统的过程中，不仅要考虑到室内因素的影响，还要设计好建筑公共部分的供暖。如，楼道管道，就必须注意到温度突变时可能引发的冻结现象；而在商务建筑中，就要单独安装热计量。但是上述的这些问题在实际设计工作中常常会被忽略，这会对后期的管理和运行产生负面影响。例如，有些高层建筑的立管系统是公共的，进行设计工作时，就要结合其承载大小、水力平衡性、散热装置、化学钢材等科学的确定，并重视管道热补偿的影响，这样可以避免管道因热胀冷缩而产生的支管拉裂现象，还应对热膨胀量开展严密的考核，这样才能更准确的确定补偿机器的规格和安放处。

2.4暖通防火安全的优化设计

防火阀与排烟防火阀不同，不能将这两种不同功能的阀门混合使用。防火阀一般设在通风空调管路穿越防火分区或变形缝处，平时开启。火灾时，当烟气温度达到70℃时，阀体内的易熔片熔断，从而切断烟、火沿通风管道向其他防火分区蔓延。风管应在穿过防火墙处设防火阀；穿过变形缝时，应在两侧设置防火阀装置。但是，目前我国很多高层建筑物在设计之初并没有按照设计要求安装防火阀，仅在一侧设置防火装置，而另外一端没有任何防火设备。