淺談暖通設計美學

張顏梅

上海聯創設計集團股份有限公司 上海 200082

建筑作品作為一種藝術美，既滿足了建筑的經營需求，又滿足了功能需求，除了基本的土建結構形式之外，主要是滿足機電的功能需求。其中暖通由于管線比較大，對凈高、外立面效果等影響較大，如何盡可能地減小暖通對建筑效果的影響，呈現建筑與暖通的結合之美，達到功能與美學的和諧，是本文主要探討的內容。

1 方案配合階段，綜合考慮布局

1.1 從建筑外觀考慮

在一層出地面的管井對應的地下暖通機房應避讓建筑主立面，管井出地面后不影響主立面的視覺效果，同時減少管井通風口對人行空間的影響。實在無法避讓主立面的管井，應結合景觀設計統一考慮，把管井和通風口景觀化[1]，例如，在華為項目中，為了優化出地面管井，風井出地面后直接朝天設置格柵開口，如圖1所示。

圖1 出地面風井示意圖

1.2 暖通主機房的設置位置

暖通主機房的設置位置主要是指制冷機房和鍋爐房。制冷機房既要考慮負荷的中心位置，又要考慮屋面冷卻塔的擺放位置，因為冷卻水管以垂直走向為主，避免有較長的水平管道，同時也避免各環路的供回水管長度差距過大。首先根據屋面的視線效果分析，確定冷卻塔的擺放位置，再根據冷卻水管的水平和豎向路由，確定制冷機房的大概位置。鍋爐房有泄爆要求，不允許布置在人員密集場所，避開地上的商業區[2]，主要人行通道等，充分考慮建筑和暖通的系統化設計。

1.3 凈高優化的角度考慮

機房和管井盡量貼合在一起，減少機房到管井的管線路由，避免不必要的管線交叉。另外，大管盡量靠邊走，在地下車庫盡量走在車位上。任何設計的優化都是以安裝和施工為基礎來進行，管線綜合優化的工作還需要施工深化單位的密切配合[3]。

1.4 從管井功能的角度考慮

初步設計時排煙井和補風井的距離、排煙井與加壓風井、排風和送風新風的距離等優先考慮好，避免出地面不滿足或者出屋面后通過拉風管的方式滿足距離，必須高空排放的管井，如垃圾房，排油煙貼核心筒布置，避免轉井。

1.5 超高層建筑風口間距考慮

對于超高層建筑，隨著業態多元化和對建筑品質的提高[4]，在避難層的設備和機房布置比較集中，應充分考慮不同風機風口之間、設備和風口之間的間距要求，合理擺放，避免過多的管線交叉影響凈高。

1.6 美觀性考慮

設備平臺應該與土建專業緊密配合，確定最佳的設備擺放位置，既能避免上下層氣流的短路，又能保證立面效果和景觀的美觀性。如地面設備平臺的位置應與景觀專業統一設計，成為景觀的一部分；平面上的設備平臺和外墻百葉應結合幕墻專業統一設計，融入立面效果中，達到實用性和審美性的統一[5]，屋面上的設備應考慮視線遮擋效果。

2 建筑屋面暖通設計

建筑屋面作為城市第五立面[6]的重要組成部分，多層建筑或裙房的大屋面與城市的環境密切相關，高層或超高層的屋頂塔冠造型與建筑美學息息相關。好的建筑作品普遍在屋頂造型上別具風格，對塑造獨特個性且優美的城市風貌有著重要影響。目前我總結了大概有以下幾種用途的屋面：

2.1 創新屋面

河源的某商業綜合體，在一版施工圖結束后，業主提出了創新屋面，考慮到當地人的生活習俗，在屋面乘涼和喝茶等，充分利用屋面空間。結合方案設計，在屋面上搭建波浪形的鏤空頂蓋，機電管線藏在頂蓋內，為了保證屋面效果，風機處于波浪形的高處位置，風管在波浪形的低處，無法滿足規范要求的進排風距離區域，在鏤空頂蓋下面加了隔板分割。另外為了保證使用面積，風機通過加鋼支架的方式上下疊放，充分利用高度空間，最終呈現出了以古典美為主要風格的創新屋面。

2.2 綠化屋面

上海的某商業綜合體，由于建筑布局不合理的布置，地面綠化不滿足地塊綠化的要求，最終希望在屋面上設置綠化，由于屋面上大部分都是暖通專業的管線，所以增加的綠化面積均來自于暖通設備和管線的避讓。為了保證綠化面積，暖通的風機充分利用各機房屋面的空間，如在排煙機房屋面上設排風機組；在加壓機房機房上設補風風機；或者機房做高直接放兩層設備，一層設備落地安裝，一層設備吊裝安裝；在新風機房上面設置加壓送風機房；補風機直接吊裝在新風機房里面；設置鋼架把設備支撐疊加放置等措施，盡可能預留出屋面的綠化面積。

2.3 經營屋面

保定某商業綜合體的屋面作為經營性屋面，由于該商業綜合體屬于高層建筑，設備相對較大，屋面上又設置了健身房、籃球場、商管用房和試車車道，可使用面積就很緊湊。暖通設備的擺放方式如下：首先健身房的南側設置了三層鋼架，把設備疊加起來放置；其次在平面無水平空間的情況下，為了保證消防距離，排煙管道出風口直接往上做，用支架固定，風管在頂部設45度彎頭向下，排油煙管風口朝上設置時，在水平管道的末端設置活法蘭連接集油盒，以便清理油垢；第三，在設備機房避讓坡道下方，因為坡道下面的最高點只有1.8m高，管線集中擺放在坡道下方；第四，在鄰近停車樓的一側，為了保證進排風的距離，局部設備機房和管線布置在停車樓屋面；第五，為了盡可能擺放下設備和保證設備檢修，設備錯位零散布置，兩側都有檢修空間。

2.4 超高層塔冠屋面

揚州的某總部辦公樓，建筑屋頂標高是99.9m，為了滿足業主的效果需求，在屋頂上加一個10m高塔冠，塔冠均用鋼架支撐，同時塔冠下方做休閑場所，留出人行通道和咖啡廳的位置，形成林蔭小路的感覺。暖通的設備集中在核心筒，多聯機空調外機放在屋頂周邊，由塔冠凹角做遮擋。多聯機外機接至核心筒冷媒井的冷媒管做埋地敷設，保證了通道的平整性。但是原本水平拉開距離的加壓風機送風口和排煙風機的排煙口阻礙通道了，為了既滿足消防距離又保證方案效果，排煙管直接升至塔冠的頂部固定，加壓風機的取風口設置在核心筒屋面，保證豎向有6m距離。

總體來看，屋面設計時，需要兼顧來自下方的城市近人視線和來自上方的俯瞰效果。效果的呈現，需要暖通專業配合建筑和方案做大量的工作，暖通布置原則大概總結為以下幾點：

首先，屋面和設備相關的建筑構筑物（包含設備機房、土建豎井構筑物）、大型設備，應遠離采光頂和視線所及范圍；其次，風管和設備機房避讓經營區和功能區，盡量保證使用區域的空氣質量；第三，通過設備豎向疊加的方式，節省水平空間；第四，保證設備檢修條件的前提下，設備錯位布置，節省空間；第五，充分利用各設備機房屋面。當暖通設備管線與景觀設施、建筑構筑物形成統一載體時，暖通設備設施不但不會成為景觀的障礙，反而成為城市的第五立面的精美景觀區。

3 避難層暖通設計

隨著建筑高度的提升和建筑業態的多元化，超高層建筑備受歡迎。在超高層建筑中，暖通設備一般集中布置在避難層和屋面，再避難層中會把同功能的設備集中在一起，比如做一個大的排煙機房，所有的排煙管井出來的風管都要接至這個排煙機房；做一個大的加壓機房，所有的加壓送風管井出來的風管都要接至這個加壓機房，這就會導致從核心筒到機房的管線交錯復雜，對凈高的挑戰很大。除了本專業合理規劃機房外，還要和水電專業合圖，確定最優的管線路由，同時也需要對土建專業提出一定的要求，比如優化機房布置和梁布置等。

在湖州的一個超高層總部辦公樓，機電專業管線布置完成后走道凈高只有1.6m，無法保證正常通行，后來經過和結構專業協商，在設備機房區結構梁只做一個方向的，保證機房內的設備接管都可以走梁窩里，避免了所有管線都走梁下，提升了一層管線的凈高（如圖2），做到了2m。另外也可以通過變風管截面的方式（如圖3和圖4）、穿越其他設備房間或者加夾層的方式，緩解走道凈高的壓力。

圖2 加壓機房的風機布置圖

圖3 優化管線前凈高

圖4 優化管線后凈高

在任何設備層，暖通相關的建筑構筑物（包含機房、土建豎井構筑物）、大型設備都需要考慮和土建、立面、景觀等各方的配合。做到避開主立面和視線分析所及范圍，或者在保證通風合理的前提下，建筑方案通過一定的手段，比如構筑構架或者其他裝飾構架將建筑構筑物和大型設備做統一的遮擋，或者借助這些設備機房的形態，融入到建筑本身的整體設計。當然，要做到各方協調統一，也需要一些外部輸入條件，比如機電廠家的接入，以確保機電設備機房的準確性，從而保證施工后較高的完成度。

4 結語

綜上所述，鑒于如今建筑需求的多元化和建筑形式的復雜化，建筑方案設計與暖通設計綜合考慮才能符合現代社會的審美和滿足功能的合理性。當建筑在出入口，出地面的管井、外幕墻、設備層，建筑屋頂、避難層和小屋面等各個關鍵地方與機電專業，尤其是暖通專業密切配合，同時充分考慮細節化的設計，才能展現出建筑最真實的美 ，建設集功能性與效果美于一體的建筑。當然，以上提及所有措施也僅僅是設計階段，任何項目的完全落地都需要施工單位的深化設計配合，通過向施工單位進行交底說明[7]，施工單位借助現場實際情況對機電管線進行整體規劃，優化管線布置，提升建筑品質。另外，本文僅討論了我項目實踐中遇到的一些情況和問題的總結，有考慮不周之處，在特殊建筑中也存在建筑與機電配合問題，另外，隨著時代的進步，國家對節能綠建的要求也逐步提高，建筑與機電在綠色建筑上也可以靈活互補，筆者日后在設計實踐中會進行更廣泛的拓展研究。