裝配式建筑中暖通空調系統設計技術措施探討

解鳴

【摘要】為進一步提升裝配式建筑設計效果，更好的滿足人們的主觀需求，提出合理應用暖通空調系統設計技術的建議。首先分別闡述裝配式建筑和暖通空調系統的概念，其次闡述當前暖通空調系統設計中存在的問題，包括管道安裝管理不嚴、設備漏水、運行能耗高等，分析以上問題成因，以優化暖通空調設計效果為宗旨，探究幾點可行措施、方法，以供同行參考。

【關鍵詞】裝配式建筑；暖通空調；問題分析；設計技術

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021. 26.083

進入新世紀以來，我國人民經濟收入明顯增加，日常生活更加豐富，人民對生活質量也提出更高、更多的要求，暖通空調已經成為人們更好享受生活的重要物資之一，在裝配式建筑內占據較高的地位。和普通建筑相比較，裝配式建筑的結構更加復雜、特殊，這在很大程度上增加了暖通空調系統設計的難度。在這樣的情境下，身為一名優秀的暖通空調系統設計人員，應綜合多方面因素，以全面改善裝配式建筑使用功能、提升廣大業主滿意度為目的，有針對性的完善系統設計方案，使暖通空調在使用過程中創造良好的效益。

1、概念介紹

1.1 裝配式建筑

即使用建筑構件組裝建造而成的建筑，工程建設中所需的各種建材均可以反復拆卸與循環利用，不僅提升建筑材料的利用效率，還規避了建筑垃圾對周邊環境造成的污染與破壞。新時期下，我國人民的環保理念整體提升，預制裝配式建筑成為了現代建筑行業內的主流，工業化的建造方式成為發展趨勢。首先，裝配式建筑的特點很多，包括構件預制、結構功能完善、現場施工高效、施工精準度要求高等。在工廠內集中預制建筑構件，并應用了混凝土的兼容性去提升預制件的多樣化，工程施工效率與質量同步提升。其次，裝配式建筑集材料防水、保溫、抗輻射等功能為一身，因在工廠內澆筑完成所有構件，規避施工現場形成的影響，早期預制與存管環節已消除了有害物質，減輕了現場施工的污染程度。再者，裝配式建筑施工整合了預制件制造、養護、存管、運輸和吊裝等步驟，明顯減少了施工面的操作流程，現場施工效率大幅提高。最后，裝配式建筑施工對測量放線、孔位預留等的精準性提出更高要求，出現任何偏差均會影響整個建筑的建造質量，故而應科學部署各施工要求，確保各分項工程施工更符合配式建筑質量設計的要求。

1.2 暖通空調系統

可以結合系統的運行原理將其分成如下幾種類型[1]：（1）全水型：把水作為介質去調控溫度，改善室內空氣質量，應用水和空氣兩者的比熱容差形成水循環，當建筑室內、外空氣互換時，便能有效調控室內溫、濕度指標；（2）全空氣型：應用空氣壓力去促進室內外空氣交換過程，借此方式確保室內空氣的暢通性，有效的改善建筑室內的溫濕度。這種空調系統最大的特點是能降低系統運行能耗量，減輕噪聲污染。（3）空氣與水混合型：該系統集成了空氣型、全水型的優勢，有助于提升系統運行效率，改善其運行質量。

1.3 空調系統的作用

（1）改善建筑室內空氣質量；（2）調節室內溫濕度。該系統安裝施工的宗旨在于為廣大居住者帶來舒適服務，使人們主觀上獲得更好的居住體驗。對于裝配式建筑的設計工作來說，采暖與通風系統的設計是重點內容，不同的建筑形式對以上系統提出的要求有著一定差異。

2、暖通空調系統設計存在的不足

2.1 管道安裝管理不嚴

當前，越來越多的人重視裝配式建筑室內裝修情況，對家居環境質量提出了更高的要求，主要體現在外觀美觀性、居住舒適度兩大方面，故而設計師實踐中應思考采用怎樣的設計方法才能取得最佳的外形視覺成效。空調系統通風、換氣過程中，管道是重要載體，故而做好管道構件的安裝工作具有很大現實意義，若安裝暖通與空調設備時沒有實現規范化管理，僅過度的追求外形美觀，而沒有著重考慮系統設計科學性、實用性的問題。參照不同裝配式建筑形式的差異，在設計安裝管道時，一定要提升設計內容的針對性，以防其干擾設備正常運行過程，埋沒其部分使用性能，降低建筑室內換氣效果，降低暖通空調系統的使用價值。

2.2 設備漏水

暖通空調長期投運使用后，局部容易發生漏水狀況，勢必會影響整個系統的使用效果，嚴重時會對建筑室內環境質量產生不良影響，造成局部地板受損、墻面滲水等。針對空調系統的漏水問題，既往有人員進行了大量的調查分析工作，指出其主要原因是室內外機沒有整體打通，若空調外機漏水，可以初步認為外機使用時間過長，部分零部件沒有及時維修、養護及更新是主要原因[2]。此外，若建筑室內溫差較大，則會加快空氣內水蒸氣的蒸發速度，成為部分設備漏水的誘因。

2.3 運行能耗較高

主要是因為空調系統的冷機、水泵及風機等在運行過程中，不能高效率的是使用能源，外加以上這些設備在日常管理存在著不嚴格、不全面等情況，系統開關的切換動作不及時等，均會對空調設備的運行效能產生不良影響，勢必會浪費掉部分資源。如果系統運行階段出現水量失衡情況時，會造成冷凍水量嚴重缺乏，以致溫度較高，在這樣的工況下最冷？機制冷效果較差，引起溫濕度供應不夠的情況，能源浪費。

3、優化暖通空調設計效果的措施

3.1 水力平衡設備

水力平衡是影響空調系統運行狀態及效率的主要因素，若系統運行階段發生系統水力失衡，那么其能耗量也會增加，故而，應盡可能穩定維持系統的水力平衡狀態，進而全面改善系統的運行狀況，提升運行效率，實現能耗最低。大部分情況下，定流量水系統的水力平衡僅有一個狀態，就是靜態水力平衡。把靜態平衡閥安裝在主要分支的供回水管上便能實現以上這種平衡狀態。但如果面對的是變流量水系統，具體設計工況是影響其運行流量的主要因素，為規避系統流量出現明顯波動，建議配合使用旁通調節閥去調控水力大小。綜合以上內容，實踐中應結合空調系統的設計狀況及應用對象的流通能力去選擇適宜的水力平衡裝置[3]。但設計過程中也存在著特別狀況，應用數臺冷水機變流量一級泵時，若水泵與機組兩者共用一個集管，則要把電動兩通閥門裝設在各臺主機、進出水管上，使其和水泵之間形成良好的聯動效應。

3.2 管理的節能設計

（1）將監測與自動化控制功能引進空調系統內，比如運行參數動態化監測、設備與系統運行狀態的呈現、系統智能操控與不同工況下的自主切換等。

（2）分析到空調機盤、過濾器表面粘附的雜物會增加熱量損耗量，進而降低系統的部分性能，引起能源浪費的問題，故而設計工作中一定要督導相關部門嚴格依照相關規范做好后期維保工作，分析具體需求，編制相配套的護理方案。

（3）春秋兩季加強空調開啟時間的控制，當業主沒有太大的需求時，推薦采用自然通風的降溫方法。并且系統設計時還要明文做出如下規定：當開啟使用空調時，一定要緊關門窗，人員離開時及時關閉空調[4]。

（4）對于夏冷冬熱地區的普通裝配式建筑空調系統基本應用分體式設計，一個標準建筑室內設置壁掛機、柜機各1臺；如果是功能性建筑，其內通常會有吊頂，故而空調室內內機可以應用吸頂式，空調板或者屋面安置室外機；裝配式報告廳因為空間相對較大，故而建議選用中央空調，可以應用屋頂機或者高靜壓風管機等。

（5）合理應用傳感技術并結合自動控制基本理論，實時監控建筑室內溫濕度，結合監測所得結果有針對性的設置空調主要運行參數，確保其始終在高效率區段內運轉。

（6）系統設計中明確設定過濾器設備的檢查、清洗及更換周期，如果面對的是新風過濾器，建議每隔15-30d開展一次清洗工作；對于安裝在風機盤管位置的過濾器，通常每隔35d左右清洗1次。如果現場檢測發現過濾器阻力超出設計阻力限制時，則要盡早對其進行換新處理。

（7）嚴格設定空調開啟的條件，夏季、冬季建筑室內分別>30℃、<6℃時就可以開啟空調。但規定夏季空調制冷、冬季制熱溫度分別低于26℃、20℃。因為傳統空調系統配合使用遙控器進行操作、控制，隨意性不足，管理過程相對較繁瑣，所以在經濟條件允許時建議應用智能控制器。當使用智能控制器時，設計夏季制冷的上、下限溫度分別是30℃、26℃，冬季制熱依次為26℃、20℃。這樣如果夏季室溫<30℃以下或冬季室溫>20℃時，空調電源便會自動關閉，即便是有人操控遙控器也不會成功啟用啟動；夏季室溫滿足空調開啟條件，空調使用一段時間后室溫被控制在26℃以下，空調開關也會自動關閉，冬季室溫的調控也亦如此[5]。和以往人們結合主觀感受控制空調啟閉的方法相比，以上這種全新的控制模式在節能方面更占優勢，有一定推廣價值。

（8）分體空調時當下市面上銷售量較高的暖通設備，其有價格合理，安裝操作便捷、無需結合裝配式建筑吊頂設計，控制靈敏，便于開啟及有利于節省用電資源等特征。分體空調應和裝配式建筑設計相結合，建議預留直徑80mm的安裝孔。建筑室內機形式保持一致：壁掛機與柜機各1臺。壁掛機的冷凝水與冷媒管合用一個安裝孔，安裝孔便于冷凝水外排就可以；柜機的冷凝水和冷媒管同樣合用安裝孔，安裝孔和水平地面相距300mm為宜。在設計建筑方案時可以依照標準房建進行規劃，實現流水化作業，減少預制模型數量。

3.3 冷熱源節能環保設計

近些年中，國家相關部門大力提倡綠色、環保理念，裝配式建筑實現節能運行是該領域研究的一項重要課題。在確保裝配式建筑施工質量安全、功能正常發揮的基礎上，提升能源的利用效率，是減少能耗量的可行方法之一。

冷、熱源被公認為裝配式建筑能耗的主體，空調系統內裝配了很多冷熱源供給設備，其設備購置、運維成本均較高，故而完善該部分的節能環保設計效果有很大現實意義，綜合分析投資、建筑經濟效益目標實現情況。中央空調的冷凝方式主要有風冷、水冷兩種，結合冷熱載體的差異有可以將其細化成冷媒、水系統，風冷熱泵螺桿機組、VRV等。鑒于以上情況，應遵守因地制宜的原則，配合應用多種能源的配合，編制相配套的冷熱源方案，進而降低不可再生資源耗損量，比如太陽能、地源熱泵等均能較好的維持建筑室溫的恒定性、舒適度，降低不可再生資源的消耗量，降低裝配式建筑的使用成本[6]。其中，地源熱泵技術能增強暖通空調系統的供熱、制冷能力，并且該項技術充分使用了新能源，能為空調系統實現節能運行提供更強大的技術支撐。但在應用該項技術時，要科學分析與設計其具體安裝位置，這主要是因為不同區域的能源產出情況有所差異，應依照相關規范要求選擇適宜的地區，確保其產生的能量較好的滿足空調系統正常運作的需求。該項技術應用時也要做好密封工作，以防運作時滋生出能源浪費的情況。

合理應用變頻技術，該項技術最大的作用是控制空調系統的實際使用效率，并且這種技術還能有效應用空調運作時生成的多余能量，不僅能維持室內溫、濕度的舒適性，還能減少電能的耗用量。在監測到建筑室內溫度抵達平衡后，空調系統便會自行降低輸出功率，進而取得較好的節能效果。變頻是空調系統的核心技術，其不僅能實現對空調系統的智能化調控，還能結合住戶的需求進行人工手動調節，這在很大程度上驗證了變頻技術在節能方面的實用性。

3.4 科學空調室內參數

在條件準許的工況下，應嘗試降低建筑室溫參數設置標準。例如，在室內制冷環節中，其溫度要≥26℃，而制熱時，建議室溫≤20℃。如果某裝配式建筑沒有對室內濕度提出確切要求時，可以濕度降低其設置標準，通常夏季、冬季建筑室內濕度分別以低于70%、高于30%為宜[7]。設計中要嚴控新風量，在有制冷與制熱需求的建筑室內，伴隨新風量的增加空調能耗量將會提高，鑒于以上狀況，建議把新風量控制在符合建筑室內衛生要求的最下限就可以。但是在春秋兩季，應使自然通風抵達最大，減短新風機組的運行時間長度，取得良好的節能效果。在確保滿足基本衛生條件要求的基礎上，利用適宜的方法調控新風量，比如減少換氣頻次、在新風人口位置增設旁通，配合應用雙風機等；盡可能的提升自然新風的利用效率；結合建筑室內人員流動狀況，編制科學的風閥調控計劃。

結語：

暖通空調系統能為廣大建筑創造良好的環境條件，將其用于裝配式建筑建設領域中，能進一步完善建筑的使用功能。系統設計實踐中，不能單純的考慮其使用功能、實際效果，也要以促進裝配式建筑持久運行為目標，綜合考慮節能、成本等諸多因素，不斷完善系統設計方案，使其應用中創造出更多的效益。

參考文獻：

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[4]曹興國，呂建春，朱鵬.裝配式建筑在通信機房領域的應用研究[J].建筑技術開發，2019，v. 46；No.407（05）：16-17.

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[6]劉大慶.暖通空調工程中制冷系統管道安裝技術分析[J].科學與財富，2019，000（024）：288-289.

[7]劉春燕.中小學裝配式建筑暖通設計分析[J].工程建設與設計，2019，000（024）：34-35.