某高層建筑暖通空調(diào)設(shè)計(jì)探討

王烈兵

摘要:本文結(jié)合工程實(shí)例,從空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)、防排煙系統(tǒng)等方面對(duì)該項(xiàng)目暖通空調(diào)方面的設(shè)計(jì)進(jìn)行了闡述,同時(shí)分析了施工過(guò)程中遇到的一些難點(diǎn)問(wèn)題，提出了工程質(zhì)量的幾點(diǎn)體會(huì)。

關(guān)鍵詞: 暖通空調(diào)；通風(fēng)系統(tǒng)；防排煙系統(tǒng)；設(shè)計(jì)；施工

1 工程概況

某高層建筑面積約70000m2, 建筑總高度為91m,建筑分為裙樓一、裙樓二和塔樓3 部分。地下共3 層,地上共26層,地下3 層為設(shè)備用房,地下2 層為車(chē)庫(kù),地下1 層至地上6 層為綜合樓,7 層以上為辦公室及會(huì)議廳。空調(diào)范圍為除地下車(chē)庫(kù)及設(shè)備用房外的其他部分,總面積約為45000m2。

2 空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與施工

2.1 主要設(shè)計(jì)參數(shù)

本工程夏季采用空調(diào)制冷,冬季利用鍋爐供熱。制冷機(jī)組冷水、冷卻水進(jìn)出水溫度分別為13℃/6℃和32℃/37℃,供熱鍋爐的進(jìn)出口水溫為50℃/60℃。室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度除活動(dòng)展廳為26～28℃外,其余活動(dòng)空間均為24～26℃,相對(duì)濕度為40%～65%。

2.2 水系統(tǒng)、冷熱源及相關(guān)材料選擇

2.2.1 水系統(tǒng)設(shè)計(jì)

空調(diào)水系統(tǒng)分為塔樓和裙樓兩個(gè)系統(tǒng),采用兩管制。塔樓豎向及每層平面采用同程回路設(shè)計(jì),裙樓采用異程式。管道自分水器分兩路接入塔樓和裙樓的空調(diào)區(qū)域, 各路設(shè)水力平衡閥平衡管路阻力。為便于管道沖洗,塔樓水平供回水主干管相連,設(shè)置沖洗球閥。開(kāi)式膨脹水箱設(shè)于主樓屋面,設(shè)計(jì)標(biāo)高為91m。

2.2.2 冷熱源及相關(guān)設(shè)備

本工程計(jì)算總冷負(fù)荷為8900kW, 選用3臺(tái)制冷量為2637kW的離心壓縮式冷水機(jī)組和1臺(tái)制冷量為1044kW的螺桿壓縮式冷水機(jī)組;熱負(fù)荷為1100kW,采用熱量為1160kW的熱水機(jī)組為空調(diào)末端系統(tǒng)輸送熱水。冷水系統(tǒng)采用一次泵閉式循環(huán)系統(tǒng),對(duì)應(yīng)于不同的機(jī)組,分別為三用一備和一用一備。冷卻水系統(tǒng)采用冷卻塔開(kāi)式循環(huán)系統(tǒng),亦進(jìn)行了相同的設(shè)置。冷水機(jī)組的冷水、冷卻水入口處均裝有電動(dòng)蝶閥, 并分別與冷水機(jī)組、冷水泵、冷卻水泵聯(lián)鎖。熱水循環(huán)水泵的設(shè)置則是一用一備。根據(jù)對(duì)室外風(fēng)環(huán)境的分析,冷卻塔置于裙樓一的屋面,對(duì)應(yīng)于相應(yīng)的冷水機(jī)組,選用3臺(tái)SC700UL型與1臺(tái)SC350UL型冷卻塔。為降低機(jī)械噪聲對(duì)塔樓辦公區(qū)域的影響,在冷卻塔的出風(fēng)口加裝了消聲筒,并增設(shè)了導(dǎo)風(fēng)板,將其上出風(fēng)改為側(cè)出風(fēng),通過(guò)改變聲波的傳播方向進(jìn)一步減小機(jī)械噪聲對(duì)塔樓的影響。受冷卻塔設(shè)置樓層及冷水系統(tǒng)高度的影響, 冷水機(jī)組蒸發(fā)器與冷凝器的工作壓力分別為1.6MPa 和1.0MPa。

2.2.3 水系統(tǒng)相關(guān)材料的選擇及安裝

考慮水靜壓力的影響, 大樓6層以下空調(diào)水管均采用無(wú)縫鋼管,6 層以上為保證管道安全使用壽命和施工的便利性, 主干管采用無(wú)縫鋼管焊接,水平支管則采用鍍鋅鋼管絲扣連接。在無(wú)縫鋼管與鍍鋅鋼管的焊口處,為避免夾焊的存在,需對(duì)鍍鋅鋼管焊口處的鍍鋅層進(jìn)行局部處理。另外,在絲扣連接工藝中,為避免管鉗在鍍鋅鋼管上產(chǎn)生咬牙,從而使局部鍍鋅層產(chǎn)生破損,在接觸面增設(shè)布條,對(duì)局部破損處進(jìn)行防腐處理。

冷凝水管為無(wú)壓管道,工程中選用了UPVC管粘接。冷凝水順利排放的關(guān)鍵是冷凝水管的坡度, 工程中綜合考慮建筑長(zhǎng)度、業(yè)主要求吊頂標(biāo)高及設(shè)計(jì)的坡度。對(duì)冷凝水管進(jìn)行分段處理,就近排至附近管井或機(jī)房的地漏處。冷水管的保溫選用發(fā)泡橡塑材料。為避免工程中常見(jiàn)的保溫管接口開(kāi)裂現(xiàn)象,大管徑水管使用板材保溫材料,管殼保溫材料只用于DN80 以下管徑。對(duì)不同規(guī)格保溫管殼的施工工藝都作出了具體要求。所有管道在施工前都必須做清潔處理,對(duì)于較大管徑的管道用管材安裝,其切口方向應(yīng)順著管殼豎向直線做45°切開(kāi)處理, 專(zhuān)用膠水刷入后必須待干約10min 才可合縫(指干為宜),合縫口及接縫口必須使用專(zhuān)用膠帶封閉,且1m管道需攔腰纏2～3道專(zhuān)用膠帶穩(wěn)固;對(duì)于較小管徑的管道用管材安裝, 其切口方向則順著管殼豎向直線切開(kāi),專(zhuān)用膠水晾干時(shí)間亦以指干為宜, 管道攔腰穩(wěn)固膠帶可適當(dāng)酌減。本工程中使用的是難燃B級(jí)保溫管殼,考慮不同規(guī)格管殼的保溫厚度對(duì)其張力的影響,管殼管徑大小的劃分以DN50為準(zhǔn)。系統(tǒng)順利通過(guò)了有關(guān)部門(mén)的驗(yàn)收,運(yùn)行一年多來(lái),在機(jī)房等管道明裝處未發(fā)現(xiàn)保溫管接口明顯開(kāi)裂現(xiàn)象。

2.3 風(fēng)系統(tǒng)

2.3.1 設(shè)計(jì)原則

大型教室、多功能廳、報(bào)告廳等大空間采用全空氣系統(tǒng),選用立式或整裝空調(diào)機(jī)組, 系統(tǒng)均考慮上送下回或上送上回兩種形式,新風(fēng)自機(jī)房直接開(kāi)洞引入;其余房間均采用風(fēng)機(jī)盤(pán)管加獨(dú)立新風(fēng)系統(tǒng),各個(gè)房間設(shè)帶溫度設(shè)定的風(fēng)量三速開(kāi)關(guān),可獨(dú)立控制;標(biāo)準(zhǔn)層于內(nèi)走道單設(shè)臥式吊裝新風(fēng)機(jī)組,自外墻直接補(bǔ)入新風(fēng)。

2.3.2 風(fēng)管的選擇及風(fēng)閥、風(fēng)口的安裝

空調(diào)風(fēng)管采用超級(jí)消聲風(fēng)管(簡(jiǎn)稱(chēng)超級(jí)風(fēng)管),密封材料的選用至關(guān)重要,有熱敏膠帶和壓敏膠帶兩種,熱敏膠帶適合用于在地面上加工的風(fēng)管,而壓敏膠帶則適合在風(fēng)管系統(tǒng)吊裝連接時(shí)使用。根據(jù)系統(tǒng)的壓力和管道尺寸,選用正確的加固方法。

另外,對(duì)于高靜壓風(fēng)機(jī)盤(pán)管側(cè)送風(fēng)管的安裝,考慮超級(jí)風(fēng)管本身為柔性材料,取消了風(fēng)機(jī)盤(pán)管與超級(jí)風(fēng)管之間的帆布軟接。風(fēng)閥與超級(jí)風(fēng)管之間的連接采用承插式連接, 接縫處做密封處理。考慮超級(jí)風(fēng)管自身強(qiáng)度問(wèn)題,工程中對(duì)此類(lèi)風(fēng)閥單設(shè)吊桿承重。

風(fēng)口的安裝除服從設(shè)計(jì)要求外, 還應(yīng)注意與裝飾的協(xié)調(diào)配合。同樣,風(fēng)口的自重不應(yīng)由風(fēng)管承擔(dān),這需對(duì)裝飾的輕鋼龍骨進(jìn)行局部加固處理。至于回風(fēng)口,由于采用吊頂回風(fēng)方式,可以通過(guò)對(duì)回風(fēng)口加工尺寸的處理,直接安放在輕鋼龍骨上。

2.3.3 空調(diào)機(jī)房的安裝

空調(diào)機(jī)房的新、回風(fēng)管均直接接至設(shè)備,為在過(guò)渡季節(jié)利用全新風(fēng),在新風(fēng)管道的設(shè)計(jì)中,盡可能擴(kuò)大其有效尺寸,同時(shí),風(fēng)管直接接至設(shè)備的連結(jié)方式,也為樓宇自控系統(tǒng)(BAS)奠定了良好的基礎(chǔ)。而水系統(tǒng)中,在過(guò)濾器前后分別設(shè)置了壓力表,壓差的變化直接反映過(guò)濾器的性能狀況。同時(shí),通過(guò)設(shè)備進(jìn)出口壓力表的設(shè)置,也較容易判斷空調(diào)機(jī)組的實(shí)際流量是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

2.4 防排煙系統(tǒng)

2.4.1 設(shè)計(jì)原則

根據(jù)《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(GB50045- 95)規(guī)定,本工程高層主樓設(shè)有2部防煙疏散樓梯,該防煙樓梯間及其前室、合用前室共設(shè)2套機(jī)械加壓送風(fēng)系統(tǒng)。2臺(tái)離心式通風(fēng)機(jī)設(shè)在塔樓觀光層的屋面,加壓送風(fēng)量由計(jì)算確定。防煙樓梯間每2 層設(shè)一個(gè)加壓送風(fēng)口,合用前室的正壓送風(fēng)口每層設(shè)置,風(fēng)口均采用常開(kāi)雙層百葉風(fēng)口,并在風(fēng)機(jī)的壓出管上設(shè)置止回閥。發(fā)生火災(zāi)時(shí),由著火層煙感探測(cè)器發(fā)出報(bào)警信號(hào),傳至消防控制中心,由消防控制中心自動(dòng)開(kāi)啟正壓送風(fēng)機(jī),進(jìn)行加壓送風(fēng)。裙樓的防煙疏散樓梯也進(jìn)行了同樣的設(shè)計(jì)。

會(huì)議室,衛(wèi)生間,強(qiáng)、弱電間等處設(shè)置了機(jī)械排風(fēng),這不僅有利于強(qiáng)、弱電間設(shè)備的散熱,有組織的排風(fēng)方式亦有利于保證室內(nèi)的空氣質(zhì)量。

地下2 層車(chē)庫(kù)設(shè)置排風(fēng)兼排煙系統(tǒng), 除與車(chē)道相連的防煙分區(qū)利用車(chē)道自然進(jìn)風(fēng)外, 其余各負(fù)荷分區(qū)都設(shè)置了風(fēng)量不小于排風(fēng)量50%的送風(fēng)機(jī)。對(duì)地下1 層和地面可開(kāi)啟外窗但不能滿足排煙要求的教室均設(shè)機(jī)械排煙系統(tǒng)同時(shí)進(jìn)行機(jī)械補(bǔ)風(fēng)。

2.4.2 防排煙風(fēng)管的選擇

本防排煙系統(tǒng)的風(fēng)管選用了玻璃纖維氯氧鎂水泥通風(fēng)管道,此類(lèi)管道廠家多采用人工加工方式。產(chǎn)品在加工過(guò)程中需參照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)產(chǎn)品的原材料及加工工藝進(jìn)行嚴(yán)格控制. 工程中對(duì)置于室外的此類(lèi)風(fēng)管,在風(fēng)管表面加設(shè)保護(hù)層。這樣不但可以防止風(fēng)管變形,也有了較好的視覺(jué)效果。對(duì)于長(zhǎng)期處于地下潮濕環(huán)境的風(fēng)管,由于空氣相對(duì)濕度較大時(shí),易在制品表面掛滿水珠,嚴(yán)重時(shí)會(huì)出現(xiàn)水珠連成一片形成流淌的現(xiàn)象, 并會(huì)隨著環(huán)境濕度的不同發(fā)生吸潮返干燥的反復(fù)變化。這種變化不僅影響制品的外觀質(zhì)量,而且降低了制品的耐水性和使用壽命。針對(duì)此類(lèi)情況,不但要在源頭(原材料和加工工藝)上進(jìn)行嚴(yán)格控制,更要及時(shí)開(kāi)通已安裝好的通風(fēng)設(shè)備以降低空氣相對(duì)濕度, 減小對(duì)風(fēng)管的影響。工程中只要對(duì)產(chǎn)品的原材料及加工工藝進(jìn)行嚴(yán)格控制,上述的風(fēng)管工程質(zhì)量問(wèn)題皆可得到有效控制。

3 本工程施工過(guò)程的幾點(diǎn)體會(huì)

3.1 設(shè)計(jì)與施工之間的矛盾

施工圖紙是工程施工的最原始依據(jù), 施工圖紙的合理及完整與否直接關(guān)系到施工能否正常進(jìn)行。

3.1.1 設(shè)計(jì)階段各工種之間應(yīng)充分協(xié)調(diào)

由于設(shè)計(jì)各工種之間協(xié)調(diào)不充分,使得施工過(guò)程中,局部區(qū)域即便嚴(yán)格按圖施工也不能滿足相關(guān)規(guī)范要求的情況并不少見(jiàn)。如本工程中的地下2 層車(chē)庫(kù),土建工種在施工中,為了保證次梁結(jié)構(gòu)的安全,取消了梁上本應(yīng)給消防、噴淋預(yù)留的孔洞,而又沒(méi)有提高相應(yīng)的層高,使得消防、噴淋、防排煙、強(qiáng)電等各工種設(shè)備擠占有限空間,根本無(wú)法滿足標(biāo)高的要求。為了解決這一矛盾,不得不重新全面協(xié)調(diào)各工種設(shè)備的走向, 盡可能減小防排煙風(fēng)管的厚度,并犧牲了局部車(chē)道使用功能。對(duì)局部車(chē)道使用功能的改變, 主要是將調(diào)整后排煙風(fēng)管必須通過(guò)而又不得不降低標(biāo)高的主車(chē)道改為停車(chē)位,從而降低對(duì)標(biāo)高的要求,對(duì)局部標(biāo)高較低處(最低處僅1.7m)設(shè)置警示牌以提醒司機(jī),從而限制通過(guò)此處的車(chē)輛類(lèi)型。由于此車(chē)庫(kù)多為小型車(chē),且車(chē)庫(kù)設(shè)置了多條循環(huán)主車(chē)道,如此處理方法并未對(duì)車(chē)庫(kù)的使用產(chǎn)生影響。

3.1.2 設(shè)計(jì)人員應(yīng)及時(shí)完善相關(guān)圖紙

本工程中,原設(shè)計(jì)未對(duì)空調(diào)機(jī)房進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì),只對(duì)相關(guān)設(shè)備的參數(shù)提出了具體要求, 施工單位根據(jù)到貨設(shè)備的具體尺寸和預(yù)留空調(diào)機(jī)房的實(shí)際情況, 對(duì)設(shè)備的擺放及管道的走向進(jìn)行了盡可能合理的布置, 但還是發(fā)現(xiàn)部分機(jī)房空間顯得比較富余,而另一部分機(jī)房空間又難以滿足安裝要求。為了滿足工藝的要求,往往以犧牲維修空間為代價(jià),但還是存在部分局部阻力構(gòu)件對(duì)儀表檢測(cè)精度的影響。另外,工程中有一臺(tái)立式頂出風(fēng)的空調(diào)機(jī)組, 由于設(shè)備尺寸和空調(diào)機(jī)房的梁下標(biāo)高發(fā)生沖突而無(wú)法安裝, 最后不得不將此臺(tái)空調(diào)機(jī)組的頂出風(fēng)方式改為側(cè)出風(fēng)才解決這一矛盾。

3.2 施工單位各工種之間的矛盾

（1）由于本工程實(shí)行預(yù)、決算制,有些施工單位為了盡快拿到進(jìn)度款,忽視現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際安裝條件,搶先進(jìn)場(chǎng)施工,結(jié)果導(dǎo)致其他工種施工無(wú)法進(jìn)行。

（2）施工中,業(yè)主常常會(huì)根據(jù)實(shí)際需要改變部分空間的使用功能,也即房間的分隔有可能發(fā)生變化,此時(shí),各工種之間如未能及時(shí)協(xié)調(diào),常常會(huì)有不必要的麻煩。在本工程中就出現(xiàn)了風(fēng)機(jī)盤(pán)管安裝完畢后,由于增加隔墻,此房間風(fēng)機(jī)盤(pán)管的三速控制開(kāi)關(guān)出現(xiàn)在其他房間的情況。

（3）工程中一些矛盾的解決需要各單位之間的全力配合協(xié)調(diào)。如在本工程中,通常情況下裝飾公司只對(duì)管道的標(biāo)高提出要求,而在一樓大廳的裝飾設(shè)計(jì)中,由于特殊造型的影響,裝飾公司對(duì)空調(diào)風(fēng)管的安裝,不但對(duì)標(biāo)高提出了要求,而且還嚴(yán)格限制了風(fēng)管的走向和風(fēng)管的間距,由于雙方缺少必要的溝通,區(qū)區(qū)數(shù)臺(tái)風(fēng)機(jī)盤(pán)管的安裝竟改動(dòng)了多次,費(fèi)時(shí)費(fèi)力。

3.3 工期與施工質(zhì)量之間的矛盾

工程中,由于施工單位自身的實(shí)力、業(yè)主的付款情況、設(shè)備的到貨時(shí)間、設(shè)計(jì)的變更等種種因素的影響,常使得工程進(jìn)度難以達(dá)到預(yù)期的目標(biāo),隨著工期的日益臨近,施工單位常常又以犧牲工程質(zhì)量為代價(jià)。實(shí)際上,只要科學(xué)合理地安排施工進(jìn)度,加強(qiáng)管理,附以一定的經(jīng)濟(jì)處罰措施,質(zhì)量和工期均可以得到保證。