高层建筑暖通设计问题及优化措施

2024-05-04马海珠

建材与装饰 2024年9期

马海珠

（中铁十七局集团建筑工程有限公司，山西太原 030000）

0 引言

经济水平的提高必然会促进社会各个行业的发展。我国的经济水平在不断提高时，城市中的建筑行业发展也愈来愈强，尤其是在高层建筑方面，其发展极其迅速，这无疑缓解了城市土地面积小、住房紧张等问题。在高层建筑蓬勃发展的过程中，也出现了许多不可忽视的问题，当中的暖通设计问题则与人们有着密切的联系，如果不及时解决，这不仅会影响人们的生活与工作，甚至还会影响高层建筑行业的进一步发展。

1 高层建筑暖通设计的基本概念与原则

1.1 高层建筑暖通设计的基本概念介绍

高层建筑的供暖设计是指建筑施工中空调系统的集成设计，其中包括空调、供暖和通风3 个部分，即通过控制通风系统、排气系统和制冷供暖系统为用户提供优越的供暖条件。暖通设计是一门较为复杂的学科，当中涉及多个方面的内容，主要包括制冷技术、建筑热力学、电力工程和机械设计基础等，高层建筑的暖通设计难度相比普通建筑的暖通设计难度更大。高难度的设计便要求相应的设计人员需要具备更加专业的设计能力，一方面可以最大限度保证暖通空调的高效运行，另一方面能够降低高层建筑暖通设计在各种技术应用中的难度[1]。

1.2 高层建筑暖通设计的原则

可行性、经济性与节能性是高层建筑暖通设计的基本原则。首先是可行性，在进行暖通设计的过程中，必须根据有关的法律法规进行设计，包括各种对环境保护的要求。在设计过程中，设计人员必须充分考虑设计的可靠性和可行性。特别需要注意的是，对于设计中的非标准设施，必须提出准确的性能参数，并确保这些参数要求的科学合理性，方可实施。其次是高层建筑暖通设计的经济性，暖通设计通常需要一定的成本，因此其经济性是不容忽视的。设计中的设备质量、设计要求、舒适度与能源价格等都需要有建立有统一的标准，只有这样才能在实施时避免预算超支等问题的出现。此外，在分析设计方案经济性时，还不能忽视设备寿命、投资和运营等方面成本的综合考量。最后是高层建筑暖通设计的节能性，目前节能环保是社会上人人都在关注的焦点，因此绿色建筑也成为大势所趋。在建筑能耗当中，暖通设计所占比例较高，所以在设计时必须遵循节能原则，才能有效降低能耗率。对于建筑工程来说，暖通设计是一个巨大而复杂的系统，其设计质量将严重影响系统的施工和运行能耗[2]。

2 我国高层建筑暖通设计的当前状况

我国高层建筑不断增加，高层建筑中的多项技术也达到了世界级的领先水平，但是我国高层建筑的暖通设计技术仍存在许多问题有待解决。高层建筑中的暖通设计工作主要是将管道、水箱、通风设备合理、协调地整合到建筑中，同时确保其美观性与建成后的使用、检查的便利性。低层建筑中暖通设计的难度略微较低，但随着建筑楼层的增加，受到力的作用的相互影响，导致暖通设计的难度大大增加。因此，要想做好高层建筑中的暖通设计工作，施工单位与设计人员需要高度重视这项工作，并不断提高自身对于高层建筑中暖通设计的技术与要求，确保其能在施工过程中得到顺利的开展[3]。

3 高层建筑中暖通设计存在的常见问题

高层建筑中的暖通设计在具体的实施过程中，仍存在诸多困难，本章节主要从设计行为规范、节能环保意识、设计合理性与设计成本4 个方面着手分析。

3.1 设计过程缺乏相关的行为规范监管

高层建筑暖通设计中包含了多个需要考量的层面。要想有效保证高层建筑施工完成后的通风和供暖等相关需求，则更需要综合考虑各种因素的影响。要根据我国有关规定合理、有效地优化高层建筑的供暖空调设计。此外，需要在建筑楼梯以及可能出现结冰情况的空间装设散热器，使得相邻空间的散热器共用一根立管，其连接方式采用双边连接，这才能将相邻的空间连接起来。但是，目前我国有多家高层建筑企业，每家企业的发展情况各不相同，一些发展较差的建筑企业在高层建筑暖通设计方面缺乏相应的标准化要求，又或者相关的设计人员过于轻视暖通设计的工作，导致技术交底工作无法全面实施，使得高层建筑的暖通设计达不到要求，使用时也无法满足需求，这在高层建筑中非常容易留下安全隐患，从而影响整体的施工质量。

另外，我国有关部门对于高层建筑中的暖通设计已经制定出相关的规范了，但是仍会有部分设计人员不按照规范上的要求进行作业，不根据行为规范严格执行，导致高层建筑的暖通设计出现隐患，例如，许多设计人员在高层建筑的暖通设计中没有采用安装防火阀的措施，这使得管道在通过变形间隙或耐火壁时容易遇到问题[4]。

3.2 设计人员缺乏环保节能意识

建筑业是高耗能行业，建筑项目的建设会影响周围环境。如果设计人员不能采取有效措施来改进暖通设计，不仅会引起更明显的生态问题，还会造成大量资源的浪费。同时，一些建筑公司领导不重视建筑物的环保，在进行高层建筑设计时没有充分考虑到其暖通设计的环境影响，不仅导致暖通设计的节能性能差，更加重了周边环境的污染[5]。

此外，由于设计不够严谨，部分采暖空调机组没有设计温度计或压力表，影响了系统的实际使用。采暖空调机组在不同季节都没有达到合理的能效比，冬季没有考虑到室外机除霜会消耗一定的能量，这也导致暖通设计缺乏节能理念。

在进行高层建筑暖通设计的过程中，一些设计人员受到以往建筑理念的影响，在实际系统设计中缺乏环保意识，影响了暖通系统的设计和有效性，未能实现环保和材料高效利用的目标。因此，在装配式建筑施工中，应以环保为核心，转变设计理念，根据环保的基本要求，完善暖通系统的设计方案，为高层建筑的可持续发展提供有效借鉴。

3.3 立管与支管的设计不合理

在进行暖通设计作业时，需要高度重视支架和支管的设计。如果支管和立管设置得不正确，则会影响暖通设计工作的进度。如果在设计过程中发生错误，则会造成严重损失。因为建筑设计复杂，包括很多技术行业，如果在相邻两个房间的垂直管道上设置供暖设施时，这种设计可以减少资金的使用。但在实际应用中，如果供暖设施在维修过程中出现问题，则会影响其他房间的供暖，因此立管与支管的设计需要经过慎重的思考方可落实，不可单纯因为节约成本而忽略了其他问题[6]。

3.4 暖通设计的整体成本过高

暖通设计工作是变化发展的，而不是一成不变的，因此容易在暖通设计、施工与竣工3 个方面造成成本过高的问题，但本文仅针对暖通设计这一环节的成本进行分析。

暖通工程作为建筑工程的重要组成部分，应从实用角度进行设计，结合建筑特点和行业标准，降低工程成本。从目前我国的建筑公司状况来看，许多建设公司专注于施工过程，由于缺乏对设计成本控制的认识以及缺乏详细的成本控制措施，最终导致项目未能实现预期的成本效益。此外，设计人员在暖通设计上存在着许多不合理的规划，与现场的实际状况有着较大的出入。在这种情况下，施工在后期容易引起各种问题。由于设计不足和施工脱落，供暖空调工程的成本控制也失去了控制，最终造成整体设计成本过高的问题。

4 解决高层建筑中暖通设计常见问题的措施

针对提出的高层建筑暖通设计中的常见问题，可以从以下4 个方面入手，希望提供一定的参考价值。

4.1 提高工作人员对规范的重视程度

高层建筑施工的主要人员通常是知识水平较低的农民工，他们的专业知识和施工技术相当有限，但高层建筑暖通设计的施工技术对技术含量的要求相对较高。因此，在进行暖通设计工作时，设计人员应向全体施工人员进行全面的技术和安全介绍，尽可能让所有人了解自身的工作内容，施工人员明确了解完整的施工过程后，工作起来才更加得心应手。此外，作为设计人员，更加应该定期深入勘察现场，在施工人员遇到困难时，及时提供实际性的指导，并且需要善于发现施工过程中的问题，最终给出解决方案。此外，在整个建设项目的调试过程中，设计人员应与监理企业和设备供应商共同检查设计方案，及时修正设计方案中不合理的地方，尽量避免找高层建筑暖通设计的施工中出现问题，以确保暖通工程的质量[7]。

4.2 增强设计人员的环保节能意识并推广可再生能源

设计人员还需要提高自身的环保和节能意识。目前，人们对于环境保护的意识已融入了生产生活的各个领域，旨在促进人类长期健康发展。随着社会经济的快速发展，城市化的步伐越来越快，但是这样也为人类的生存环境带来了巨大的压力。基于此，在高层建筑的暖通设计中，设计人员应坚持环境意识的原则，充分考虑污染排放、碳排放、资源利用等情况，注意利用现代节能技术减少能源损失，提高资源利用效率，实施节能环保工作来促进暖通设计企业的长远发展。

还可以从推广可再生能源方面入手，来提高暖通设计的节能性。比如推广地源热泵，近年来，人们逐渐意识到地源热泵的使用价值，它主要利用地下浅层地热资源，利用电能等高水平能源将低温势能转化为高温势能，具有制冷供暖的功能，并且其节能高效的特点是许多能源比不上的。地源热泵与其他能源相比，其更为稳定，因此在夏季时，可以利用地源热泵作为重要的冷源，将建筑物的室内热传递给温度较低的地源，以此达到降温的目的；在冬季，则可以将地面能作为采暖空调系统的热源，来提高室内的温度，达到与地暖一样的效果，但却比地暖更为节能环保。地源热泵在供暖空调系统中的作用相当于蓄热器，同时还能有效提高系统当中的能源利用率。

因此，在建筑采暖空调设计过程中，需要采取一定的节能环保措施，同时大力推广可再生能源，以此最大限度地提高暖通系统的节能环保性。高层建筑暖通系统规模大且复杂，为了要确保设计方案的质量，以及提高采暖空调的整体有效性，进一步提高供暖系统能源的使用效率就显得相当有必要。

4.3 注重实用性与便利性

设计人员在进行暖通设计时，还需要重视其实用性与便利性。由于高层建筑的高度很高，地下室的设计中需要配备很多设备，而且通风系统的管道和轴必须与生活用房共用。因此，在立管的设计中，应特别注意长度的控制，并妥善处理截面直径问题。在风井设计中，需要考虑为管道确保操作空间。在设计中，经常忽略只能放置管道尺寸的气井设置和操作空间。由此，后期管道施工时确保的管道设置空间不足，此时风井围护结构基本完成。当之后出现维修情况时，则需要破坏已建成的风井壁，重新设置管道重建风井壁，这样不仅浪费了资金，而且还将延长原定的工期。

因此，设计人员在进行暖通设计时，不能够忽视每一处设计，还要加以考虑其日后维修情况，从多个方面考量设计是否合理与便捷。

4.4 注重成本效益，提高暖通设计的经济性

建筑材料在暖通设计工程成本中占有很大比例，也是控制设计成本的重要因素。建筑材料的选择对暖通空调的成本控制有着极大的影响，应当选择优质且性价格比更高的建筑材料，同时也不可忽视材料在运输、仓储、使用等方面的成本管理。

从暖通设计的实际情况来看，材料除了自身的成本之外，还必须包括运输、储存、测试等隐性成本。因此企业对这些费用的控制必须合理，以避免材料质量差或价格过高的运输成本。作为成本控制的一部分，损失应根据相关的标准来进行计算，同时还要考虑到可能影响材料质量和成本的各种因素，这样才能为项目成功奠定基础。

提高造价人员的专业素质也是降低成本的有效途径之一。工程费预算人员在暖通设计中充分发挥自己的作用，合理地安排预算。由于建筑结构形式不同，暖通设计的复杂程度也各不相同，在工程成本预算编制中，造价人员不仅需要根据自身专业的理论知识和实践经验，而且还要熟悉现场环境和施工技术，只有在这种情况下，正确的成本预算才能主要与项目一起完成。提高预算人员的整体素质，加强职业技术培训和培训教育，定期举办相关讲座和交流，构建高素质、强大的预算队伍，方可确保工程预算的准确性和合理性，为成本控制的顺利实施奠定基础，并在最终实现降低暖通设计成本这一目标。