浅谈高层建筑暖通设计中存在的问题及改进策略

2023-01-02郝婧宇

河南建材 2022年4期

郝婧宇

太原市建筑设计研究院（030002）

高层建筑暖通设计中的问题较多，会影响人们的日常生活，所以设计人员务必高度重视技术的研发与创新，并采取更为有效的改进和优化措施，改善高层建筑暖通设计水平，满足人们的供暖需求。

1 暖通设计概述

暖通设计是房屋建筑中的重点环节，高层建筑暖通设计的难度较大。暖通设计主要分为采暖、供热和通风设计三个方面。采暖主要是建筑物从外部设备中获得热量的过程，是暖通设计中十分重要的内容。供热在暖通设计中发挥着关键作用，可在煤炭燃烧的过程中为建筑物提供充足热量。通风设计则是通风、供暖设施，需做好通风处理，降低室内燃烧的二氧化碳浓度，优化居民的居住环境。暖通设计主要分为设计、建造和设施三个阶段，是暖通设计中的重要环节，关乎建筑整体性能[1]。

2 高层建筑暖通设计的特点

首先，在空调循环系统选型设计过程中，不同条件对于负荷及调试要求也会存在明显差异，设计人员要加强对该方面的考量，作到科学选择，以保证暖通系统的运行质量。具体设计中，需重点控制循环水泵配置及变频速度，坚持因地制宜的基本原则，作到合理规划及处理，提高循环的畅通性，避免制冷及水循环等结构运行中产生问题。

其次，在高层建筑暖通设计中，应重点设计的内容为供水、回水管路的处理，总压力表的设置，温度测量，除污设备的合理选择和应用等方面。这些设计在落实和完善中，要根据高层建筑结构特点及功能要求进行全面分析，准确检测相关数据内容，以保证日后的正常供暖。

最后，开展通风与防火结构的设置，避免暖通空调系统因故障或外界因素影响而产生爆炸等危险事故。设计人员需要根据建筑结构特点进行优化布置和科学处理，尤其要对防火阀门的选择、通风管路的设置加以严格把控，以避免意外问题的出现，增强通风效果，有效控制危险事故的发生[2]。

3 高层建筑暖通设计的主要内容

3.1 防排烟系统设计

结合国家建筑防火的规定和标准要求，在国家一类公共建筑中，建筑高度在100 m 以下的居住建筑，可采取打开挖创的方式实现排烟功能。不能自动排烟的楼梯间和防烟前室、消防电梯前室或合用前室、避难层等均需设置独立运行的机械加压送风系统。建筑中，无法满足自然排烟要求的内走道、商场、房间和地下车库均需依据防烟分区设置机械排烟，采取有效的补风措施，防排烟分区不能跨越防火分区。

排烟系统的内走道、房间和商场的防烟分区面积控制在500 m2以内。排烟风机排烟量需取最大防排烟分区的面积，且每平方米以120 m3/h 计算。地下车库要依据防排烟分区的要求，独立设置机械排烟和排风系统，防烟分区面积控制在2 000 m2以内，排烟量必须满足规定要求。机械补风系统的补风量控制在排烟量的50%以上[3]。

3.2 通风系统设计

建筑物通风需以自然通风为首选，如自然通风无法满足规定要求，或无法实现自然通风时，可设置机械通风。对重点区域设置事故通风系统，事故通风系统的排风量和换气次数需在12 次/h 以上。事故通风要结合放散物的类型设置检测报警和控制系统，在室内外设置通风机手动控制装置和系统。

3.3 采暖空调系统设计

3.3.1 冷热源设计

项目所处的地区市政集中供热及空调形式，采用地源热泵、风冷热泵还是多机联动系统均是设计中的重点。勘察建筑周边的地形条件及自然环境。结合建筑物的功能、应用要求和运行费用选取冷热源，做好设计工作。

3.3.2 水系统和风系统设计

建筑高度超过50 m 时，采暖系统要设置在不同的区域，如建筑高度超过100 m，则建筑空调系统应采取分区设置的方式。住宅取暖需采用分户计量的双管同程式系统。季节性空调要落实两管制。季节和标准要求较为严格的采暖设施可以四管制供暖方式维持供暖效果。在中央空调式的小型办公室、酒店客房，可使用风机盘+独立新风系统，商业、餐厅和多功能厅等高大的空间可设置空调系统和热带回收新风换气系统。

4 高层建筑暖通设计中的问题

高层建筑设计具有复杂性，影响因素较多。所以在高层建筑暖通系统设计中，设计人员必须认真分析现有问题，确定问题成因，从而改善建筑暖通设计的整体水平。

4.1 不重视节能环保

建筑行业是典型的高能耗产业，如某个细节把控不严，则会增加材料及能源消耗，甚至产生严重的环境污染。所以建筑设计中，应树立环保意识，融入节能环保理念，降低能耗，减轻工程建设对周边环境的负面影响。高层建筑暖通设计是建筑设计中十分重要的一环。设计人员要树立正确的环保观念，基于资源配置、环境保护的视角明确设计的主要内容，加强建筑节能的整体效果，提高高层建筑利用率。但是基于当前实际，设计人员并未树立较强的环保意识，暖通设计中忽视了环境保护和节能减排。即便建筑符合暖通设计的使用要求，也会受到高能耗的影响，降低建筑的环保性[4]。

4.2 空气参数不合理

暖通设计规范中明确了室内空气温度标准，实际暖通设计并未达到既定的参数标准。如某高层建筑冬季测定室内温度时发现，规范要求室内温度超过25 ℃，实测温度则为20 ℃。厨房规定温度在15℃以上，实测的温度仅为5 ℃。上述参数充分证明建筑暖通设计中，在空气参数选择方面存在着明显问题。

4.3 通风系统设计有待完善

通风系统在暖通设计中也存在着较为明显的问题。如某38 层办公建筑中，风管防火阀的数量不足，部分防火阀仅采用单侧设计形式。保温材料选择不合理也是较为明显的问题。该办公建筑主要采用低温送风模式。设计人员依然按照过往经验进行送风设计，这增加了风管的冷负荷损失。应用冷负荷指标预估设备负荷，与实际消耗的负荷产生了较大差异，暖通能耗也随之增加。

4.4 系统管路配置亟待优化

高层建筑的功能模块较多，暖通系统管路较长，同时在建筑内部的分布也相对复杂。暖通管理存在着明显的配置问题。该类问题主要集中于立管和支管两个部分。散热器配置的立管和支管需要独立设计。很多高层建筑工程建设的过程中，为严格把控工程工期，相邻散热器共同使用一根立管，最终管路配置的过程中出现了交叉问题，削弱了管理的有效性。

4.5 设计图深度有待提高

高层建筑暖通设计中，虽然国家对设计内容给出了较为详细的规定，但是在日常工作中，部分企业出现了很多并未严格按照规定要求设计的现象。如供暖系统图、通风空调平面图和供暖平面图等。这些图纸均未按照规定要求详细标注，且立管也并未采取编号处理。部分企业甚至未完成图纸设计。上述现象均不能满足工程建设和施工的各项要求，对高层建筑暖通工程的施工质量也产生了较大的影响。

5 解决高层建筑暖通设计问题的对策

在高层建筑暖通设计的过程中，需要应对的问题尤为复杂。为最大限度地减少设计问题对环境的负面影响，设计人员需要依据设计中存在的主要问题，采取切实可行的应对和处理措施。

5.1 重视暖通设计节能减排

暖通设计损耗较大是十分常见的问题，一方面会阻碍高层建筑的稳定运行，另一方面也会浪费大量的能源，不符合低碳环保的建设要求。所以，高层建筑暖通设计中，应结合节能减排的基本理念和原则，基于节能视角展开深度分析，选择更为科学合理的设计结构及技术设备，从而为暖通系统的平稳运行奠定坚实的基础，提高能源利用率。由于高层建筑暖通工程具有复杂性和系统性，所以要求设计人员将节能问题作为关注的焦点，保证能源消耗与工程经济性高度吻合。也就是说，在高层建筑暖通设计中，务必严格按照规定要求，提高设计水平，最大限度地解决能耗问题[5]。

5.2 合理设置空气参数

高层建筑的楼层较多，面积较大，在暖通空气参数设计的过程中需要全方位考量诸多因素的影响，如墙体保温性能、热供应能力等。当地供电概况也会对暖通系统运行能力产生较为显著的影响。暖通系统在高层建筑运行的过程中，空气参数必须全方位满足规定要求。为此，设计人员先要开展技术分析，之后进行参数设计，深度探究高层建筑的暖通系统空气参数设计的科学性与合理性。如低温范围为30～40 ℃，热煤需在65 ℃以下。水温差设计的范围控制在10～17 ℃，系统压力不得大于0.8 MPa。供热管道与建筑外墙间的距离控制在70～100 mm。供热管路的间距为150～300 mm。地暖系统设计的地面设计厚度控制在80 mm 以上。

5.3 提升通风系统设计水平

暖通系统设计中，通风系统占据重要位置，设计人员既要保证通风系统设计水平，又要高度关注通风系统与其他系统间的默契配合。通风设计的过程中，务必严格按照实践原则展开作业，不得出现预估和计算不准确等问题。此外，依据通风系统设计方法组织各项工作。认真评估通风系统设计的综合效益，保障通风系统设计的科学性与合理性。

5.4 优化系统管路配置

在高层建筑暖通设计的过程中，要高度重视管路间的优化配置，依据规范要求，合理分配管路，严格按照系统的规范和要求，不得出现混接和交叉等不符合规范的设计形式，确定支路和管理设计的具体方式，按照暖通设计和运行功能，改善管路的配置及控制能力，增强管路配置的科学性与规范性。

5.5 完善暖通设计

若想提升高层建筑暖通设计水平，应该完善暖通设计，确保暖通设计的整体效果。高层建筑暖通设计一方面要遵循工程的建设要求，另一方面需确保暖通设计具有充足的依据，预测未来可能出现的变化，保证设计图的深度。如果无法按照标准开展暖通设计，企业则需要在设计中明确设计参数，以加强工作的准确性，防止发生不必要的资源损耗。