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暖通空调系统设计
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浅谈暖通空调系统设计方案

  在暖通空调系统的整个生命周期中,方案设计是其中最关键的环节,它决定着系统后续工作的顺畅性与可行性。本文主要针对高层建筑中暖通空调的设计方案展开讨论,首先阐述采暖、通风、空气调节的内涵,对暖通空调概念进行解释;做好设计前的准备工作,总结提高暖通空调设计方案经济性、适用性的几点建议,并提出几点注意事项。

暖通空调设计

  一、采暖、通风、空气调节的内涵

  所谓采暖即供暖,是指向建筑物内提供热量,提高室内的温度并进行保持;通风则是指将室外新鲜空气、新风通入室内,将建筑物室内空气置换出去,从而对室内空气品质进行改善;而空气调节则是对建筑物内某个空间的室内温湿度、空气的洁净度以及空气的流动速度加以控制、调节,即我们日常所讲的空调。空调系统可以全面控制建筑的热湿环境与空气品质,其包含部分采暖功能与通风功能,而暖通空调即是将这三种空气调节需求结合在一起的简称。

  二、暖通空调设计方案前工作内容

  在制定暖通空调设计方案前为了保证其后续的使用效果,设计方案前的一些工作不可忽略,从而保证设计方案的适用性、经济性与美观性。通常来讲方案设计前的工作主要包括以下几点:

  第一,了解清楚某幢高层建筑在项目总图中的具体位置,确定四邻建筑、周围供热、供水以及供电管线的敷设方式,并分析可能的接口点。其主要目的是为建筑暖通空调设计供热入口提供客观条件,并且在负荷计算过程中风力、日照等参数的选择也可以以此为参

  照,并且结合主要入口的朝向可以将大门的做法确定出来。

  第二,了解建筑物中常态情况下人员的数量、暖通空调系统的应用时间等,并了解是否会产生废气排泄,在负荷计算以及系统划分时可以以此为参考。

  第三,对于高层建筑来说,要对其层数、层高以及整个建筑的总高度进行详细了解,建筑高度大于24m的建筑即为高层建筑,设计方案还要参照高层建筑相关防火规范的条款内容。

  第四,划分防火分区与防烟分区,确定防火墙的具体位置与火灾疏散的路线,其主要作用是为后续防烟排烟系统设计提供参考,确定设置防火阀门的位置。

  第五,要充分了解建筑的结构方案,确定剪力墙的位置,并分别了解屋面与外墙的具体做法。

  第六,选择空调机房的建设位置、冷却塔的位置,进一步明确电源、仪表室、水泵房、热力点等各关键点的位置。

  三、提高暖通空调系统适用性与经济性的策略

  (一)要求设备工种参加方案设计

  如果在暖通空调系统设计阶段仅仅依靠建筑工程师进行方案设计,则可能会导致建筑方案忽略了设备空间的考虑,从而为设备设计带来困难,比如机房位置设置不合理,拉远风道,不仅增加工程成本,而且通风效果也会受到影响;或者排风口与进风口挤在一起,与相关规定要求不符;或者将机房设置在管道夹层中,设备运行过程中产生的噪声与振动会对上下层产生影响,且消声减振的成本也会增加等等。

  (二)设计方案要考虑节能问题

  在暖通空调系统实际设计过程中,在计算空调负荷时不能只采用单一的、简化的计算模式,并且也不能只是重于单位面积冷负荷的计算,即不得根据工程师的个人经验凭想象设计。还有一些建筑项目暖通空调系统是由施工单位自身设计施工的,在测算暖通空调的设计负荷时套用的是家用空调的应用范围等;此外很多设计人员对所计算的负荷属于末端负荷或是主机负荷并未将使用系数综合考虑进去,无法明确系统冷量是否需要根据系统规模进行增减,也未将设备配置、运行的经济性考虑进来等等。这种不全面的设计方案势必会影响到暖通空调系统的经济性。因此在实际设计过程中要将节能理念始终贯穿其中,充分考虑暖通空调系统设计方案的经济性。

  (三)保证设计方案的可行性与可靠性

  提高设计方案的可行性,首先要求其能够满足使用要求。保证设计方案与国家、地区

  的相关法规、工程规范要求相符,包括环保要求;设计方案可以满足供电、供气、供水与供热等功能需求,并且要充分考虑这些条件长期的、动态的情况。例如如果采用水源热泵设计,则要充分了解工程所在地的地质情况、地下水资源情况、冬季与夏季冷热负荷不均衡问题等,全面分析设计方案的全年工况,以保证暖通空调系统处于全年室外气象条件下均有较好的适应性。如果某些系统受条件限制无法采用标准设备,则要进一步明确非标设备的参数要求。

  (四)要考虑后续的维护操作

  通常都是根据全年最不利的气象条件确定暖通空调系统的容量,因此要求系统的可调节性能要好。在暖通空调系统投入使用后,要求其维护操作的便利性要高,提高系统的自动化程度,从而降低管理成本,减少系统维护人员的数量与劳动强度。考虑建筑项目的实际情况,综合其技术经济性来确定暖通空调系统是否需要设置自动控制功能。对于高层建筑而言,通常只在季节转换时需要操作的阀门,最好不要设计自动控制;但是有些高层建筑各部分可能会出租给不同的使用单位,其使用时间会存在差异,因此要充分考虑各部分管理控制与运行成本需要分开统计的要求。

  (五)加强经济性的比较分析

  在暖通空调系统设计阶段可能会产生多个设计方案,除了按上述内容比较其可行性以外,还要充分考虑设计方案的经济性,基于同样的设计要求、应用环境、设备档次、能源价格,对其舒适、美观以及经济性进行比较分析,从而提高暖通空调系统设计方案的科学性与合理性。在分析设计方案的经济性过程中,要充分考虑系统投资、运行成本以及设备的生命周期,比较方案的经济性时要以同样的使用周期为标准,不能只是简单的比较设备报价。如果建筑项目同时要求具备供暖与空调的要求,还要分析冬、夏设备的综合利用问题,综合比较冬夏的经济性等。

  四、设计方案的其它注意事项

  在方案设计过程中还要注意其它几点:首先,并非在设计方案中采用最新的技术就是最好的。很多设计方案未结合工程的实际情况,盲目追求新技术的应用,甚至以此为卖点吸引客户,但其实方案自身均有特定的适用条件与应用范围,如果超出其应用范围,无论技术再先进都不可能不合理、不可行。同一种方案可能只适用于某个工程项止,并不一定适用于其它方案,因此方案设计不能一味求新。其次,设计方案并非投资越低越好,虽然有的设计方案初期投资看上去很低,但是却增加了后期的运行成本,或者设备的使用寿命很短更换频繁,无形中增加了系统的运行成本,因此并非投资成本低的方案就是最好的方案。再此,设计方案也并非越复杂越好,恰恰相反,系统越复杂,其投入设备就会越多,不仅会增加投资。