建筑暖通空調設計常見問題及策略探討

劉子熠 太原市城鄉規劃設計研究院

1 建筑暖通空調設計的定義和基本原則

暖通空調設計經過多年的發展已經形成明確的定義，主要是指在建筑工程施工中設置安裝集室內溫度檢測、通風設備和調節空氣溫濕度等功能為一體的系統，在設計過程中需要結合建筑結構和居民的基本需求等展開全面考慮，解決高層建筑采暖通風，溫濕控制等主要問題，提高暖通空調設計的成效。根據溫度調節使用介質的不同，將暖通空調系統劃分為全水暖、全空氣以及水暖空氣混合三種類型，其中應用廣泛且效果突出的是水暖式，該種類型的暖通空調系統可以實現引進新風、冷卻或加熱空氣和熱回收等功能。通過增加新設備、拓展新功能可以更好地凸顯高層建筑暖通空調設計的重要價值。設計人員需要針對建筑結構與功能的區別，靈活選擇一些適用性強、經濟高效的暖通設備，并時刻遵從經濟性和可行性并存的基本原則進行優化設計。如，在選擇暖通空調設備期間，通過前期市場調研活動，以相同的基準對比空調能耗、舒適性、質量和耐久性，結合后期的維護保養、運行成本等因素進行全面分析，力求獲取最大的經濟利益。設計人員還要嚴格按照國家標準、規范進行暖通空調設計，尤其是要注意滿足環境保護、可持續發展等要求。

2建筑暖通空調設計的常見問題

2.1 暖通空調系統設計問題

暖通空調設計中的一項重要任務是暖通空調系統，其設計實效性會對整體暖通空調設計的整體成效帶來極大影響，但實際設計過程中卻存在以下幾個突出問題：一是暖通空調設計設計參數出現差錯，未嚴格按照建筑工程相關規定選取各種參數，未按需要在詳細計算后進行設備選型，無法滿足溫濕度變化、風量控制、冷熱調節等方面調控要求，無法滿足建筑物內環境的舒適性。如果設計人員僅僅憑借個人設計經驗，而沒有深入施工現場親自調查獲取一手建筑工程施工資料，在設計過程中容易影響相關系統關鍵設計參數的準確性。二是建筑暖通空調設計圖紙內容缺乏規范性，造成平面圖、系統圖出現不匹配的情況，造成施工人員在后續的暖通空調設備及構部件等安裝施工期間出現“距離不規范”、“設置不合理”等一系列問題，因此埋下潛在暖通空調系統質量或安全隱患，甚至影響后續相關暖通空調設備本身的使用性能發揮以及運維工作便捷性。

2.2 暖通空調節能減排問題

暖通空調設計本身涉及能耗、環保等核心問題。目前建筑行業在發展的過程中面臨著可持續發展的任務，推動整個行業建設及施工向節能、減排等方向發展。由于暖通空調本身伴有較大的耗能或污染問題，在實際的設計過程中更要時刻注重有效地滲透節能減排設計理念。然而，在暖通空調設計實踐中卻容易因為設計人員本身沒有意識到節能減排的重要性而直接影響了整體設計節能及減排方面設計的效果。如，部分設計人員可能會在設計過程中只考慮成本因素，立足于縮減整體設計成本，在選擇暖通空調設備或裝置的過程中選用了高耗能設備，以至于后續的暖通空調系統在實際運行過程中出現高耗能問題。又或者設計人員沒有綜合考慮實際設計需求，嚴格按照規定標準及要求開展設計工作，也容易對最終的設計節能及減排效果帶來不利影響。如，設計人員在前期選擇負荷估算的數據與實際計算值存在較大的誤差，缺乏對安全性的考慮及評估，使得暖通空調系統在氣候變化和季節變更過程中出現較大的能耗損失。

2.3 其他方面暖通空調設計問題

除上述兩方面比較突出的暖通空調設計問題外，在實際的設計實踐中還存在一些細節方面的設計問題，主要表現為：一，調節性和操作性問題。實際工程中缺乏實地調節，無法保證暖通空調設備滿足建筑物不同條件下的實際應用需求，同時操作人員的專業素質和職業經驗不足也會造成系統運行問題。二，缺乏先進暖通空調設計理念、技術與思想等支持。科學技術是促進產業優化升級，提高產業發展實力的重要保障。為了促進暖通空調設計真正走上以節能、減排為基本特征的可持續發展之路，必須有效地引進及應用相關的先進設計技術與思想，力求可以借助先進設計技術助力整體設計水平提升。如，在建筑暖通空調設計中應多增添一些自動化、智能化、系統性的控制調節操作技術，以此更好地提高整體操作的可靠性，如BIM技術本身是輔助建筑暖通空調設計的一項非常有效的科學技術，其運用的合理性與有效性會對整體的設計質量產生極大影響。三，細節設計不規范或不科學。設計人員在對立管、支管以及風管等暖通空調設計過程中，如果沒有結合實際情況以及設計規范和要求開展設計工作，容易因為沒有規范、科學設計風管、立管與支管等關鍵的設計部分，最終會直接影響整體的設計效果。如，在對高層建筑風管設計中，不應該穿過防火墻或者變形縫，如果必須要穿越這些結構，要相應地設計防火閥結構。但在實際設計過程中如果沒有嚴格依據規定要求開展設計，使得設置的風管穿越了防火墻且沒有進行防火閥設置，又或者在風管穿越變形縫的時候僅在一側進行了防火閥設計，都會影響最終的風管設計質量。

3 建筑暖通空調設計常見問題的有效解決對策

3.1 科學設計暖通空調系統

在高層建筑暖通空調設計中存在各種各樣的問題，都需要設計人員結合實際情況采取針對性的解決策略，但是更為關鍵的是要充分遵循科學性、規范性的原則，采用一些有效的手段進行指導，促使設計人員重新審視自己的設計理念，并及時進行反思和總結經驗，避免后續設計過程中出現較大的設計質量問題。面對暖通空調設計中的諸多問題，設計人員需要嚴格依據國家統一執行的行業標準，加大設計過程中的檢查力度，尤其是對暖通空調中的特殊部位進行精細化設計。比如，要結合當地的氣候條件和應用特點進行暖通空調的參數配置，不斷提升暖通空調設計方案的可行性，保證所設計暖通空調系統類型的合理性，使它們可以最大程度發揮自身的固有功能及作用，為后續暖通空調施工提供可靠的依據。

高層建筑層數一般按高度劃分，高于100m為超高層建筑。以某40層的超高層建筑為例，地下一、二、三層為停車場，地上一、二、三、四層樓作為商業區和休閑娛樂區，五層及五層以上樓層作為辦公區或者居民住宅。設計人員在設計中必須依據工程特點來合理配置風機和中央空調系統，具體需要在不同的功能區域采取夏季獨立冷源、冬季共同熱源的冷熱調節方式，這樣可以最大化提升能源的利用率。比如夏季的冷源制冷方式可采用離心式制冷、螺旋桿式制冷及多聯機幾種方式，制冷機可以為系統提供7℃～12℃的低溫冷凍水或以氟利昂為制冷劑運行末端盤管。通過配置不同數量、不同形式的的末端設備，以及分區根據使用時間，功能配置不同制冷系統。作為停車場，地下部分不需設置空調系統或只在局部如公共前室區域設置末端風盤，而地上一至四層商業部分可在大空間設置全空氣系統，分隔商業采用風機盤管加新風系統設置末端，而樓上辦公區域或住宅區域分情況采用水系統，多聯機系統從或獨立單體空調機布置。這樣可以實現對不同功能區域溫度的精確控制，確保暖通空調設備設備滿足建筑內部各業主及住戶不同要求，亦為后期的維護保養提供了方便。

3.2 暖通空調節能減排設計

推進建筑向可持續發展方向轉變，離不開各個環節的節能減排設計理念融入，否則無法從整體上保證綠色建筑或生態建筑建設目標的實現。同理，在暖通空調設計過程中也必須要切實注重融入節能減排設計理念，保證可以徹底提升節能減排設計的節能減排效果，具體設計措施如下。第一，在暖通空調機盤管位置，對通風系統維持風量進行合理設計；第二，設計集中的排風系統，可以實現暖通自然調節效果更好地目標，更好地進行節能減排。在設置排風熱回收裝置過程中，要盡可能選擇在可跨越熱回收裝置部位處設置旁通風管道，保證暖通空調系統在制冷、制熱模式下可以正常運行，同時系統檢測室內外溫度的變化實現自動調節，這樣可以降低空調整體系統的負荷延長使用壽命。變頻技術作為最先進的建筑暖通系統，相應的調節手段在新時代獲得了持續性的進步，最大的優勢在于改變暖通空調系統風量，并且可以靈活調整來保證系統功能滿足對應的功能。而變頻技術主要由無極調速電機、自動調節閥門兩部分構成，通過控制送風溫度和室內溫度的方式實現調節的目標。實踐證明，通過應用變頻技術可以顯著降低暖通空調系統在工作狀態下的風速，以此實現節能減排的效果。

3.3 突破暖通空調設計難點

暖通空調設計質量的高低直接決定了居民生活質量和建筑物的舒適程度。高質量的暖通空調設計是順應時代發展和技術進步的必然選擇，主要體現在改進施工技術來避免能源浪費，并且要本著因地制宜的原則，全面考慮建筑環境和暖通空調的適應性，這樣可以減少資源浪費的同時，增強空調的使用性能。暖通空調系統設計中最大問題是易出現設計不合理，如容易出現熱源設備、通風設備設置不精確等問題，以及不能提供切實有效的保護措施而影響了暖通空調系統本身作用和功能的發揮，進而使得運行效率下降。而針對暖通空調設計方案評價體系不完善的問題，需要設計人員在以往經驗基礎上用發展的眼光對待，邀請這一領域的專家對設計方案進行評審和論證，確保可靠性、安全性、環保性，不斷提升設計水平。

在提升建筑工程暖通空調設計人員的專業技能中，需要發揮他們設計的主導地位，依據設計標準、規范和規章制度進行專業化的學習，使得設計方案不斷改進和完善，這樣可以使得建筑方案更加科學，更加有效，避免后期的人力、物力等資源出現嚴重浪費問題。同時，要高度重視對暖通空調系統的優化設計，具體需要圍繞施工方、居住戶主要求、成本控制和環境影響等多重因素進行綜合分析，靈活設計和修改暖通空調的溫差系統、蓄冷系統、排風系統、加熱系統等，同時還要注意精確進行計算，確保設計方案的科學性和完整性，以及堅決貫徹我國的節能環保原則，特別是清潔能源和可再生能源的合理應用可避免造成嚴重的環境污染或能源浪費問題。

3.4 多角度完善暖通空調設計方案

（1）基于BIM技術開展暖通空調設計。BIM技術是虛擬的仿真模擬系統。其應用的根本優勢在于通過過程演示模擬真實的功能，如此可以合理有效地降低設計方案成本，并且可以對暖通空調系統進行靈活控制，同時也可以對比多項暖通空調設計方案，經過對比討論認定后形成統一的認知，在確保設計安全性的基礎上，提升暖通空調系統設計的質量與效率。整個暖通空調設計過程中BIM技術可以應用于管路碰撞檢查中，在輸入界面增添相應的標記、高度、管道配置情況進行模擬，可以及時發現設計的不足之處，而相應地進行改進和優化。在程序充分論證暖通空調系統的功能和效果后也可以為后續施工提供可靠的方案，指導建筑施工。循環水泵設計作為暖通空調的核心內容，考驗著設計師的整體水平，針對經常出現的設計值過大問題所導致水泵容量遠超過需求值加大這一問題，循環水泵設計中需要對冷負荷、揚程等進行綜合考慮，保證可以更好地改善它們的運行功能。在這一方面，也可使用多種暖通空調輔助設計軟件進行精確計算，優化選型方案，合理配置設備。

（2）引入節能減排技術、做好消防排煙設計以獲得最大的經濟效益。將節能減排理念融入空調系統設計，主要是對水系統、冷熱系統以及空調風系統幾大空調系統進行優化設計。其中自然風是一類取之不盡的能源，可以將其應用于設計中提升系統設計的節能性能。如在冬季溫度比較低的條件下可以充分運用自然風進行內區制冷，而在其他季節的時候同樣可以有效地運用自然風對建筑內部的環境進行改善，減少所設置空調主機本身的運行頻率，有效節約主機運行能源，降低運行成本的基礎上，延長這些設備的運行壽命。又或者可以在空調系統當中的水泵運行中引入變流量系統，借助變頻技術來動態化調節水泵的流量和流速，尤其是要注意優化設計整體的暖通系統的冷熱負荷體系，確保其運行的穩定性。

除了完善暖通空調設計方案的策略外，還要注意構建完善的暖通空調系統設計評估體系，這需要設計單位結合使用需求，結合暖通空調系統的環保性，安全性、實效性、可維護性、經濟性、舒適性以及可控性等幾個指標方面出發，構建綜合性空調設計考評體系，保證可以從眾多暖通空調設計方案中選出最佳的設計方案，以此更好地提升整體暖通空調設計效果。

4 結束語

總而言之，隨著我國建筑領域的快速發展，暖通空調作為關鍵設備占據著舉足輕重的地位，直接影響著高層建筑各項性能，尤其是關系居民的生活質量。針對暖通空調設計中容易出現的制冷機容量大、風量設置不恰當、壓力值設置不契合和制冷制熱效果不佳等常見問題，經過深入分析和技術鉆研，本文提出了一些針對性的解決對策，希望可以有效提升暖通空調設計質量，助力我國建筑行業穩步發展。