暖通空调系统精细化设计与分析

2022-04-14闫明华

日用电器 2022年3期

闫明华

（北京世纪中天国际建筑设计有限公司北京 100081）

前言

专业设计人员会充分利用先进的设计软件开展建筑工程的暖通设计工作，并对施工现场的具体情况和条件进行多维度量化分析。在建筑暖通的设计领域内，需要将不同功能系统和装置设备连通管线进行详细设计，还需要对施工设计图纸进行数据建模，才能够实现最佳的应用效果。建筑工程的暖通设计方案需要与建筑整体设计理念相匹配，并实现节能环保的功能选项。

1 暖通空调设计中存在的问题

1.1 设计图纸不完善

在建筑工程项目的暖通设计过程中，设计图纸不完善的问题非常普遍，很多设计人员并不能根据施工现场的约束限制条件，选择更适用于当前建筑工程项目的暖通设计方案，从而对后续施工过程造成不良影响。设计图纸不完善的问题主要体现在设计图纸存在一定量的偏差，设计内容与施工现场存在矛盾和冲突等。有些设计人员忽视了暖通系统的节能环保性质以及经济适用性质，因此设计方案的成本造价数额偏高，也属于设计图纸不完善问题的主要表现。有些建筑工程项目的暖通设计图纸存在理念和规范层面上的不足和缺失，在后续技术交底工作中很容易出现多项施工质量缺陷问题，会严重影响建设方和施工方的信息沟通和协调能力，设计图纸不完善的问题也会影响建筑暖通系统的正常运行[1]。

1.2 缺失节能环保设计内容

在建筑工程项目领域内，暖通系统功能的实现过程与能源利用息息相关，因此暖通设计需要具备节能环保的设计内容，但是很多设计方案严重缺乏节能环保设计内容，从而影响业主用户的能源循环利用需求，也会影响建筑周边环境的保护质量。由于缺失节能环保设计内容，建筑能耗数值会有所上升，也会影响建筑系统各功能结构的正常运行状态，并不利于业主用户的日常居住需求功能实现，也会影响周边环境的良好循环状态。建筑工程的暖通设计缺失节能环保设计内容，会影响设计方案的科学性和规范性，也会降低暖通系统的整体资源利用效率。建筑工程的暖通设计内容需要将通风调节和供暖取暖作为主要实施目标，因此缺失节能环保设计内容的建筑暖通系统，并不能完全承载业主用户的居住需求。

2 暖通空调设计中的问题解决对策

2.1 减少施工设计图纸与现场的误差

在建筑工程项目的暖通设计方案中，需要进一步减少施工设计图纸与施工现场存在的误差。根据施工单位提供的施工现场勘查数据指标，设计人员需要建立更加专业的数据模型，并对模拟建造体系中的关键质量控制点进行同步输出，将其与施工单位的施工设计方案相结合，确保暖通系统施工现场的约束控制能力。为减少施工设计图纸与现场存在的误差，设计人员需要将关键的暖通系统功能结构与其他建筑功能子系统进行碰撞检测，并对暖通设计方案与图纸之间的统一性和协调性进行质量检验。在减少施工设计图纸与现场存在的误差过程中，还需要将暖通系统的具体质量控制措施与设计方案相结合，并保障暖通设计方案和建筑工程的整体设计理念保持一致性。在暖通设计方案中，需要将关键质量控制节点与施工现场进行有效连接。

2.2 科学性和合理性并存

在开展建筑工程暖通设计的同时，需要实现科学性和合理性并存的优化措施，并对经典的暖通设计方案进行改进和优化，进一步提升建筑暖通系统的功能实现能力。在建筑工程项目的规划设计阶段，需要将科学规划方案和合理的设计理念相融合，并对暖通系统的具体功能模块进行详细拆解，需要采取自顶向下的设计方法，将每个功能结构的具体实现过程进行关联分析。为有效提升建筑工程暖通设计方案的科学性和合理性，需要将暖通系统的相关资源利用率作为主要量化分析指标，并对暖通系统的通风调节、空气交换清洁以及制冷制热等具体功能进行详细分析，借助专业的设计软件，进一步完善设计方案，将设计过程的科学性和合理性进行有效融合。由于部分建筑工程项目的暖通设计过程比较复杂，因此需要在科学合理的角度进一步优化和完善暖通系统的智能化和自动化调节功能体系[2]。

2.3 提升暖通设计的经济适用性

在保障建筑暖通设计的节能环保性质基础上，还需要进一步提升暖通设计的经济适用性，才能够确保建设方和施工方的成本支出在可控范围之内。尤其对于成本预算编制体系非常有限的建设方和施工方而言，提升暖通设计的经济适用性质，能够保障暖通系统功能价值与成本之间的动态平衡状态，并对暖通设备的采购和安装过程进行量化分析与约束。为提升建筑工程项目暖通设计的经济适用性，需要从价值工程理论技术的角度出发，将暖通系统的具体功能模块进行详细拆解，保障业主用户在使用期间的基础功能需求。提升建筑工程项目暖通设计的经济适用性，需要及时构建更加科学和完善的设计方案，集中探讨存在争议和矛盾点的暖通设计内容，并从价值成本分析方法中寻求精细化的解决方案。

3 工程实例分析

本工程是某通信企业的调度楼建筑，总体的建筑面积是18 600 m2，高度为37.8 m，地下部分规划成车库，地上部分的主要是各部门办公室、会议室、机房等。

暖通设计内容有：中央空调的方案设计、地下车库的通风空调设计、机房的通风空调设计、各楼层卫生间的排风设计、防火排烟的方案设计。

由于本工程的建筑模式并不大，可是应用的系统很多，在设计阶段工期足够的情况下，需要深度研究设计内容，将设计图实施深化分析，这样能确保设计的结果符合绿色环保的节能目标。

3.1 分析负荷的计算偏差

实际的设计环节中，可利用信息计算技术，更为精准且快速的获取项目空调的总体冷/热负荷状况，在此之前，还需实施相关的调查，以确保选用的设备和项目的标准相符，调查环节的内容包括：

1）调查室内的人数，由于人体需求的空调负荷很多，大约占比为20 %左右，因此，如果人数的统计出错，那么就会造成总体的负荷计算不准确，普通的面积指标计算方式很难将所需的结果计算准确，因此，经过了解室内各个部门的人数状况，编制了人数座位表格，同时，把统计人数代进负荷的计算过程，这样才能够获取更为准确的参数。

例如：一层的综合管理处，原始数据为每人2.5 m2，经计算，人体的冷负荷数值为960 W，修改为8个人数之后，人体的冷负荷数值重新计算，为770 W，实现降低19 %左右，那么，新风系统的符合也需要调整降低20 %。

2）空闲房间、不经常使用的房间。例如本工程的第9层楼房间，主要都是会议室，因此不经常应用，第六层也项目前所有房间被闲置，所以，在负荷计算环节中，需要标注该区域房间相邻的楼层状况，计算过程需要加上墙体与楼体的负荷传送温差，结合上述内容的计算，再加上系统末端的冷（热）量，结果为原计算方式的5 %[3]。

3.2 空调系统设计方案

1）方案一：水冷螺杆冷水机组（见表1）

表1 水冷螺杆冷水机组

2）方案二：风冷螺杆冷水机组（见表2）

表2 风冷螺杆冷水机组

工程最开始，冷源的选择是方案二，但是结合以上表1、表2的内容比对，最终选择使用方案一。

方案的比对目的，是为了将制冷机房空调的能效数据与冷水系统的耗电量进行精细化的比对，这样可以更加明确两种方案的能源消耗情况。

3.3 风系统设计与优化

优化后的设计内容，对于项目的风系统部分有了更加严格的标准，优化的内容包括：风系统的风速、阻力的情况、管网的布设、旨在降低风系统运行的阻力。

1）管路的风速需要有最高限制，与设备衔接的管路位置，风速需要控制为7 m/s以内，干管位置的风速需要控制在5 m/s以内，支管部位的风速需要控制在4 m/s以内，建筑排风口的风速，需要控制在2.5 m/s以内。

2）阻力的改善，改善后的设计方式，不选择静压箱，参考图1、图2的内容，选择弯头管道，弯头的弯曲数值控制在0.85以内，同时，需要加设导流的弯头，洞口区域需要紧邻风管的排布方向，做好预留位置，防止出现弯曲的现象。

图1 设备接管优化前

图2 设备接管优化后

例如食堂的空调系统：风量的取值是20 000 m3/h，原设计中的风压数据是500 Pa，经过减少风速，改善连接作业后，风压降低至430 Pa，不仅能够减少能源的消耗，还可以降低噪声问题。

3.4 水系统设计与优化

和风系统部分的改善方式差不多，采用流速的把控+比摩阻的把控，改善连接作业，以及管路的铺设过程，降低扬程。

另外，还需要对并联环路中，不平衡率展开优化设计[4]。系统尽量不要过度使用平衡阀装置，这是由于性能简单的平衡阀装置，不能满足系统运行的要求，而性能全面的平衡阀装置成本同样也会更高，而且必然也是有出现故障的情况，性价比并不高，所以，经过综合对比，本工程改进了管道规格与排布路线之后，把不平衡出现的概率降低至≤15 %，详情参数参考表3。

表3 各楼层环路不平衡计算

3.5 防排烟系统

在符合相关规范的基础之上，需要在设计图中标记的更加细致，这样能够确保设计的内容在实际作业环节被呈现。

1）烟雾排放口的标高：排放口的标高位置，与其烟雾排放量的最大极限有着密切的关联，如果位置选取不合适，就会造成排烟效果不佳，所以，该位置的标高需要标注的更加细致，只是将排放口与地面的高度差标注出来，不能满足实际的需求，应该结合顶棚的建筑方式，确认好净标高，再将顶棚的装修方式与净标高标注在设计图中，可以在排放口的作业环节参考，这样能够降低出错的情况。

2）排烟窗的详细标注形式，空调设计人员需要复核好排烟窗的设计内容，同时在设计图中标注清楚，详情参考图3～图5。