关于建筑工程暖通空调设计的探讨

2023-01-07陈众举

居业 2022年5期

陈众举

(合肥秋实城乡规划设计有限责任公司，安徽合肥 230001)

现阶段，暖通空调技术已经伴随着工业化进程的发展而日渐成熟，成为了现代建筑的重要组成之一，可以起到通风换气的作用，能够有效地调控建筑内部的温度与湿度[1]。而建筑工程暖通空调设计比较复杂，同时还需要结合建筑自身的实际情况，因此设计中容易出现问题，同时多数设计人员在设计工作中并不会过多考虑空调能耗，故造成了较多的能源浪费现象。在这一背景下暖通空调设计工作需要得到优化，设计人员理应正视当前问题，并探索问题解决方法，旨在保障暖通空调系统满足应用需求，保障用户生活质量，同时尽可能降低能耗，故有必要展开相关研究。

1 暖通空调设计原则与要点

1.1 设计原则

暖通空调设计应当注意三大原则，具体如下。

第一，功能性原则。即暖通空调的主要功能是调节室内环境温度，使得建筑内部温度更加适宜人们生活，让人们的室内生活更加舒适，提高生活质量，因此，空调的功能性必须满足用户需求。事实上，某些暖通空调虽然具有调节温度的功能，但因为设计存在问题，所以空调送风不能均匀到达整个空间，故温度调节的实际效果不如预期所想，说明暖通空调功能性不足，实际设计中要遵从功能性原则展开相关工作。值得注意的是，功能性原则是最高原则，即无论设计如何开展，暖通空调的功能性都必须达标，否则暖通空调就失去了它原有的应用价值。

第二，环保性原则。即暖通空调的使用需要消耗大量电能，同时使用过程中会造成一定的空气污染，严重时对用户身体健康不利，故现代视域下暖通空调设计要注意环保性，尽可能地降低能耗，最大限度地控制污染是设计人员要重视的问题。环保性原则仅次于功能性原则，只要暖通空调功能性满足实际需求，能耗与污染情况就要降至最低，这是环保性原则的内涵体现[2]。

第三，经济性原则。即暖通空调使用中需要消耗电能，故会带来用电成本，同时暖通空调可能会出现故障，因此存在故障检修成本。着眼于这一点，当空调电能消耗大、故障频率高，就会使得两大成本增大，给用户带来较高经济负担，反之能最大限度降低暖通空调使用成本，说明空调经济性良好。针对这一点，设计人员在工作中应当重视经济性原则，该原则与环保性原则有一定相通之处，但也有区别，设计人员要注意区分。

1.2 要点

暖通空调设计中有三大要点要引起重视，内容如下。

第一，冷热源。即暖通空调的温度调节功能有制热、制冷两个方向，而不同方向的能源存在一定差异，因此空调需要配备冷热源。冷热源虽然存在差异，但对空调功能性的影响形式及影响关系是相同的，如果冷热源存在问题就会直接影响到空调的功能性，影响形式是温度调节幅度减小，也就是常见的“空调制热或制冷能力不足”问题，因此冷热源虽不至于导致空调无法运作，但会影响其使用价值，同时还可能导致空调能源消耗过大，且出现这样的问题需要进行检修，可见冷热源与以上三大原则均有关联，设计人员理应对其保持重视，尽可能避免问题发生。

第二，空调选型。即暖通空调有多种类型，诸如定风量全空气空调系统、风机盘管加新风空调系统、单元式空调机等，不同类型的功能特点、功率大小、能耗及污染程度等都存在差异，适用于不同情况，如果错误选择空调类型，就很容易造成不利影响，诸如加大空调使用成本，或者造成比较严重的环境污染。在这一条件下设计人员理应做好空调选型工作，过程中要结合实际情况、了解空调特点，这样才能避免问题发生[3]。

第三，水泵系统选型。水泵系统是暖通空调外接系统，主要是给空调供水，以便空调制热、制冷功能运作，但作为外接系统其环境独立，如果该系统与环境存在冲突就可能出现供水不利的现象，间接导致暖通空调制热、制冷功能运作不畅，出现功能性问题。针对这一点，设计人员应当慎重对水泵系统进行选型，而且在这一过程中需要结合现实情况与供水要求作出判断[4]。

2 暖通空调常见问题

2.1 冷热源设计盲目

因为不同地域环境的气候变化比较稳定、特征鲜明，所以本地的一些暖通空调设计人员在工作中往往不需要频繁的更换冷热源设计方案，长期之下可能会形成盲目的观念，每次设计直接选用惯用方案。这种做法在一般情况下确实不会造成问题，方案基本实用，而正因为这一点导致许多设计人员更加盲目，开始忽视设计前了解现实情况的工作，设计呈现出机械化的状态。但实际情况随时可能会发生变化，设计人员无法保障惯用方案适用于任何情况，在这种盲目观念下冷热源设计成果可能会出现问题，如设计成本过大、效果不显著、易损坏、污染严重等。例如，某设计人员在设计中惯用冷热源设计方案为电制冷+水换热，该方案在普遍情况下确实最为适用，但某次设计中建筑所在区域比较贫困，适用该方案给用户造成了较大的经济压力，同时受环境影响，该方案经常损坏，还带来了不小的麻烦。从这一角度出发，暖通空调设计中一定要慎重对待冷热源设计工作，不可盲目。

2.2 系统协调性差

暖通空调由多个系统组成，每个系统之间存在紧密关系，若某个系统出现问题，势必对其他系统造成影响，使得整体系统出现质量问题，因此，暖通空调设计必须保障各系统之间有良好的协调性。但现实情况中受一些因素影响，设计人员并不能保障系统之间的协调性，经常出现设计上的失误，影响空调作用的发挥。例如，某暖通空调设计项目中，因为项目工期比较紧，且涉及内容比较多，所以企业安排了多名人员同时负责相关系统设计，意图通过在最后将各人员设计成果集成的方式完成设计，这种做法在理论上确实行之有效，但实际情况中首先因为相关人员之间缺乏沟通，所以自身工作中并未考虑他人因素，使得设计成果难以与其他人设计成果接洽，虽能集成，但效果并不达标。其次企业在使用该方法中也没有提醒设计人员注意沟通，同时未有效实施工作监督机制，因此问题才会发生。针对这一点，建议企业在使用以上方法进行设计时，一定要加强监管、强调沟通，并且通过最终审批来保障系统协调性。

2.3 空调选型主观化

空调设备是暖通空调设计的核心，也是整个系统的重要设备，如果空调设备存在问题，就会对系统应用造成多方面的影响，因此设计人员理应注意这一点。但从现实角度来看，许多设计人员在设计中都会出现空调选型主观化的问题，这种问题一般是因为设计人员缺乏专业素质而导致的，即暖通空调设计中涉及到的空调设备有很多类型，不同类型的设备具有不同的功能、特征，因此适用情况并不相同，且能够满足用户个性化需求，说明空调选型工作非常重要，但在缺乏专业素质的情况下设计人员可能不会过多的考虑用户需求问题，只会根据适用条件来选择空调设备。例如，某设计人员在设计中发现空调安装环境的空间比较小，因此直接选择了风机盘管加新风空调系统，但其忽略了用户的个性化需求，所选择的空调在功能上比较单一(风机盘管加新风空调系统也分为多种类型，其中一些功能比较丰富，但也有一些比较单一)，这种表现说明设计人员缺乏专业服务素质。除此以外，还有一些设计人员可能在经验上有所欠缺，设计能力不足，设计中常出现设计成果与实际情况不符的问题，这种问题在空调选型或安装等层面上也有体现。针对这些现象建议企业做好内部培训，尽可能提高设计人员专业水平、强化他们的服务意识。

2.4 忽视能耗问题

暖通空调系统本身就具有较高的能耗，这一问题现已得到重视，故系统设计要求做好节能减排工作，但不少设计人员并不重视能耗问题，设计中常为了追求功能而忽视能耗大小，与当下空调系统设计理念不符。以水泵选型为例，某些设计人员为了追求功能，盲目选择四管制水泵，因此造成了较大的能耗。针对这种现象，企业应当展开思想教育，转变设计人员思想，促使他们注重能耗问题，做好暖通空调节能减排设计工作。

3 暖通空调设计策略

着眼于暖通空调的四大设计要点，设计人员需要采用合适的策略完成设计任务，策略要符合三大原则来设定。

3.1 冷热源设计策略

冷热源设计中设计人员应当根据实际情况设定方案，严格围绕方案选择策略，常见方案与策略如下。

第一，电制冷+工业余热方案。该方案适用于空旷环境当中，因为该方案当中的暖通空调系统占地面积比较大，所以无法安置在狭小或内部物体较多的环境中。该方案的制冷功能主要通过电能与制冷液来实现，可以配备大功率电机，制冷效果良好，而制热功能则通过工业生产活动中余热与换热设备结合，依靠换热原理获得热能、实行制热，故该方案在制热功能方面的节能性良好。值得注意的是，该方案的造价与使用成本较高，因此要慎重选择，但与其他方案相比，该方案在冷暖源方面的环保性与节能性良好，若无经济压力，且条件允许，可以考虑该方案。

第二，地源热泵冷热源方案。该方案中的热源主要是建筑工程周边的岩土体，借助蓄温功能可以获得冷源或热源，即岩土体可以在气温较高的情况下蓄积热能，热能会进入地质浅层，这样进入寒冷季节，通过系统就能调度浅层热能制热，同时岩土体在寒冷季节又会蓄积冷能，在炎热季节提供冷源制冷，如此循环即可满足实际需求。可以看出，地源热泵冷热源方案的节能性非常突出，冷热源均源于自然环境，但在功能性原则、经济性原则方面该方案表现较差，即因为每一年季节温度、时长存在着较大的差异，所以冷热源温度高低、存量不稳定，故功能性会出现较大波动，同时该方案施工范围大、周期长，且涉及到地源热泵系统，还要开展地下作业，因此成本很高。

3.2 空调选型策略

设计人员应当进行现场勘查工作，了解现实情况后再根据空调特点展开相应的选型工作，下文介绍了常见空调的特点与适用情况，以便选择。

第一，定风量全空气空调系统。该空调具有功能丰富、环境污染小的特点，即该空调可以对空气进行有效过滤，还能控制环境相对湿度比等，这是其他空调不具备的功能。同时该空调出风口较多，经过控制可以保障气流分布合理，适用于环境要求高、空间大、湿度要求精准的环境。

第二，风机盘管加新风空调系统。该空调风管较小，因此具有占地面积较小的特点，但也是优点，故使用中可以根据建筑工程空间划分结果，在每个隔间中均安装一根风管，这样内部人员可以根据不同建筑工程的个性化需求对温度进行调整，同时该空调也具备调节相对湿度的功能。但是，该空调的空气过滤性、气流可控性比较差，不能用于环境要求复杂、多面的建筑工程。

3.3 水泵系统选型策略

目前，暖通空调水系统中比较常见的有两种，具体如下。

第一，二管制。该水泵系统属于循环系统，在其系统内部仅有两根供水管组成，两根水管分别为供水管与回水管，故空调开启时根据用户所选模式，冷热源会向对应供水管供水，在冷热源内水体会被降温或加热，形成冷水或热水，这样就实现了制冷或制热。二管制适用于温度要求单一、空间环境较小的情况中，因为二管制是循环作业的，所以不能做到同时供暖、制冷，故无法同时满足不同目标的需求[5]。

第二，四管制。该水泵系统的运作方式也是循环，但除了两根冷水供回水管以外，还有两根热水供回水管，因此使得暖通空调能够同时制冷或者制热，功能性上更加强大。但四管制的能耗相对比较高，故运行成本高，适用于一些对室内温湿度环境要求较高的建筑工程项目，同时备用罐的故障率较高，设计人员要慎重选择。