陶石華

（廣東中人工程設(shè)計有限公司，廣東 廣州 510000）

現(xiàn)代化經(jīng)濟建設(shè)工作的逐步完善，高層建筑在市場內(nèi)的比例越來越高，而在此過程中，供暖、供電、供水、供氣等設(shè)計內(nèi)容，是建筑開發(fā)與設(shè)計施工中必不可少的環(huán)節(jié)，也是高層建筑中耗能最高的結(jié)構(gòu)，市場內(nèi)現(xiàn)有的大部分建筑均存在暖通設(shè)施能耗高、規(guī)范性差等問題[1]。為了解決此方面問題，實現(xiàn)對暖通設(shè)計的全面優(yōu)化，本文將結(jié)合相關(guān)工作實施的必要性，從問題與對策兩個方面探究暖通設(shè)計的合理方案。

1 高層建筑暖通設(shè)計遵循原則

建筑是社會群體生活與居住的關(guān)鍵場所，隨著高層建筑工程數(shù)量的提升，越來越多的受眾群體對建筑中的暖通設(shè)計提出了要求。為了促進群體消費，提升工程參與方的收益，要求設(shè)計人員在進行高層建筑開發(fā)與暖通設(shè)計時，需要遵循下述原則[2]。具體內(nèi)容見表1。

表1 高層建筑暖通設(shè)計應(yīng)嚴格遵循的原則

除上述提出的原則，還需要遵循環(huán)保性原則與兼容性原則，并在設(shè)計中，結(jié)合建筑層高與工程對暖通開發(fā)的需求，進行整體結(jié)構(gòu)的規(guī)范化設(shè)計。以此種方式，確保設(shè)計的暖通結(jié)構(gòu)與高層建筑開發(fā)保持較高的適配性。

2 基于IDEF0v 方法對暖通設(shè)計過程分解

為了滿足高層建筑暖通設(shè)計需求，對其設(shè)計基本步驟進行分解，如圖1 所示。

圖1 高層建筑暖通設(shè)計基本步驟分解

為了避免設(shè)計過程中不同設(shè)計步驟之間受到因素的制約，在進一步的優(yōu)化設(shè)計研究中，選擇于IDEF0v 方法對暖通設(shè)計過程進行深入分析。

可以將暖通設(shè)計過程中的A-0 圖作為頂層圖，根據(jù)設(shè)計要求與標準，將A-0 圖細分為A1 圖、A2 圖、A3 圖、…、An 圖，分別對應(yīng)設(shè)計中的供暖系統(tǒng)、空調(diào)通風(fēng)設(shè)計、防排煙設(shè)計等[3]。設(shè)計前，輔助提出的方法，生成一個針對暖通設(shè)計的ICEO 模型，模型中“I”表示為暖通系統(tǒng)自身專業(yè)信息；“C”表示為除自身專業(yè)信息以外的專業(yè)信息；“E”表示為詳細信息；“O”表示為非設(shè)計環(huán)節(jié)的詳細信息。綜合上述分析，對符合模型的A-0 圖進行描述，見圖2。

圖2 暖通設(shè)計中符合模型的A-0 圖示意圖

將圖2 與ICEO 模型中的相關(guān)信息進行對接，以此種方式，實現(xiàn)對暖通設(shè)計過程的分解。

3 高層建筑暖通設(shè)計中的常見問題

3.1 暖通空調(diào)設(shè)施選型適用性差

通過本文上述論述內(nèi)容，在引入IDEF0v 方法的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)了對暖通設(shè)計整個過程的細致劃分，在明確設(shè)計過程后，對現(xiàn)有暖通設(shè)計存在的問題進行分析。在對高層建筑暖通進行設(shè)計時，由于當(dāng)前傳統(tǒng)設(shè)計在理念、方式等方面均存在不合理現(xiàn)象，使得在對暖通空調(diào)設(shè)施選型時，產(chǎn)生了與預(yù)期效果不相符的現(xiàn)象，此種現(xiàn)象嚴重影響到暖通空調(diào)設(shè)施整體的適用性[4]。暖通空調(diào)設(shè)施當(dāng)中包含了循環(huán)水泵、膨脹水箱、自動排氣閥門、加熱器等結(jié)構(gòu)設(shè)施[5]。其中，膨脹水箱與冷水系統(tǒng)通過連接管直接進行連接，并且在連接管線上傳統(tǒng)設(shè)計方案不設(shè)置閥門結(jié)構(gòu)[6]。同時膨脹水箱的膨脹管結(jié)構(gòu)與冷凍水系統(tǒng)的底部直接連接，以此確保在使用過程中若改變補水的方式為從上至下，則會造成暖通空調(diào)設(shè)施整體上部累積的氣體無法有效排出，進而使得整個設(shè)置結(jié)構(gòu)無法正常運行。除此之外，在實際應(yīng)用中，水泵的規(guī)格選擇不正確，將無法滿足實際暖通流量的需要，進而造成循環(huán)水泵流量無法達到標準的問題產(chǎn)生。

3.2 暖通供能方式環(huán)保性差

當(dāng)前高層建筑當(dāng)中暖通供能方式存在嚴重的污染問題，并且無法實現(xiàn)對能源的高效利用，造成大量資源的嚴重浪費[7]。由于當(dāng)前暖通供能的方式不合理，常常會造成大量能源的消耗，并且也無法達到理想的供能效果。圖3 為高層建筑現(xiàn)有暖通供能流程圖。

圖3 高層建筑現(xiàn)有暖通供能流程圖

在實際設(shè)計過程中，由于暖通供能供能方式的選擇沒有考慮到節(jié)能效果，僅將施工達標作為設(shè)計目的，沒有實現(xiàn)對室內(nèi)外參數(shù)的變化對功能方式進行相應(yīng)調(diào)節(jié)[8]。在一年四季當(dāng)中，只有暖通開機、關(guān)機和冬季、夏季兩種供能轉(zhuǎn)換模式，很明顯無法達到理想的節(jié)能效果，因此環(huán)保效果也十分不理想。

3.3 暖通管道設(shè)計規(guī)范性差

除上述提出的問題，建筑中暖通設(shè)計還存在管道設(shè)計規(guī)范性差的問題，例如，在現(xiàn)有的《建筑采暖通風(fēng)管線設(shè)計與布置》文件中明確提出了不同類型供暖設(shè)施管線的布設(shè)坡度，但大部分暖通設(shè)施管道在設(shè)計中均存在水管坡度低于設(shè)計規(guī)范的問題。同時，參照文件標準，在進行建筑中暖通散熱裝置設(shè)計時，需要單獨配備一個立管與支管作為輔助配置，但在進行市場調(diào)查時發(fā)現(xiàn)，建筑市場內(nèi)現(xiàn)有的高層建筑在進行輔助散熱配置的集成與安裝時，都沒有按照標準進行設(shè)計，仍在使用雙連接法進行此方面工作的配置。這種配置方式下，一旦出現(xiàn)故障或異常，需要技術(shù)人員切斷整體供暖系統(tǒng)進行維護，同時，高層建筑中的其他住戶供暖也會受到影響與干擾。

4 對策分析

4.1 設(shè)計可操作、可調(diào)節(jié)的暖通空調(diào)設(shè)施

針對上述暖通空調(diào)設(shè)施選型適用性差的問題，結(jié)合暖通空調(diào)系統(tǒng)的運行需要，在遵循可操作和可調(diào)節(jié)原則的基礎(chǔ)上，對其基礎(chǔ)設(shè)施進行選型優(yōu)化設(shè)計，確定暖通空調(diào)設(shè)施的基本組成結(jié)構(gòu)如圖4 所示。

從整體角度出發(fā)，對暖通空調(diào)設(shè)施的組成結(jié)構(gòu)進行系統(tǒng)性設(shè)計，按照圖4 所示的內(nèi)容，實現(xiàn)各個設(shè)施結(jié)構(gòu)的安全。再從細節(jié)層面，對暖通空調(diào)系統(tǒng)中的各個設(shè)施進行選型優(yōu)化。首先，針對膨脹水箱連接方式進行設(shè)計時，應(yīng)當(dāng)實現(xiàn)連接管的可調(diào)節(jié)性，確保連接管能夠根據(jù)補水的方向進行自動調(diào)整。當(dāng)補水方式為從上至下時，確保連接結(jié)構(gòu)上半部分的風(fēng)機盤管能夠通過連接管實現(xiàn)通風(fēng)，從而將內(nèi)部堆積的氣體排除；當(dāng)補水方式為從下至上時，確保連接結(jié)構(gòu)下半部分能夠?qū)崿F(xiàn)進水補充，從而確保整個補水系統(tǒng)的正常運行。

圖4 暖通空調(diào)設(shè)施的基本組成結(jié)構(gòu)

在對暖通空調(diào)設(shè)施當(dāng)中的循環(huán)水泵結(jié)構(gòu)進行選型時，為了防止上述問題產(chǎn)生，應(yīng)當(dāng)充分考慮到循環(huán)水泵的可操作性，根據(jù)被輸送的介質(zhì)不同，對水泵的類型進行選擇。常見的循環(huán)水泵包括排污泵、氨水泵、低溫泵、高溫泵等。根據(jù)高層建筑當(dāng)中循環(huán)水泵的安裝位置已經(jīng)需要，對上述水泵類型進行選擇。同時，根據(jù)具體高層建筑暖通所需的最大流量和最高揚程，在加上15%的安全量基礎(chǔ)上，以此數(shù)據(jù)作為循環(huán)水泵的選型標準，即暖通水泵的流量應(yīng)當(dāng)大于1.15 倍的最大流量；暖通水泵的揚程應(yīng)當(dāng)大于1.15 倍的最高揚程。按照上述論述內(nèi)容，完成對水泵類型的選擇后，還應(yīng)當(dāng)對相應(yīng)廠家所提供的暖通設(shè)計手冊，對水泵的大小以及功率進行選擇。通常情況下，可根據(jù)“流量——揚程”曲線對水泵進行初步選擇，確保水泵在實際工作環(huán)境當(dāng)中始終處于最高機械效率的區(qū)域范圍內(nèi)，以此提高水泵運行的穩(wěn)定性和節(jié)能性，為暖通空調(diào)設(shè)施整體提供穩(wěn)定運行條件。

4.2 改變暖通空調(diào)冷熱源供能方式

針對上述暖通供能方式環(huán)保性差的問題，對暖通空調(diào)冷熱源供能方式進行改變。由于燃氣和電力負荷的使用高峰時期處于不同的季節(jié)當(dāng)中，因此將燃氣作為暖通空調(diào)的冷熱源能夠?qū)崿F(xiàn)對城市能源供應(yīng)的平衡。對于用電緊張的城市，在對其高層建筑暖通設(shè)計時，供電的增容費用極高，不僅無法實現(xiàn)對環(huán)境的保護，同時還會增加暖通運行成本。但燃氣不僅具有更高的熱值，還是十分理想的清潔型能源，在降低暖通運行成本的同時，促進高層建筑綠色建設(shè)與發(fā)展。

在確定冷熱源的供能材料后，還需要對供能的具體方式進行選擇，表2 為多種冷熱源功能設(shè)備的能效COP 比較表。

表2 多種冷熱源功能設(shè)備的能效COP 比較表

從表2 中的數(shù)據(jù)可以看出，整體而言熱泵的能效更優(yōu)，根據(jù)上述論述將燃氣與熱泵相結(jié)合，構(gòu)成一個燃氣驅(qū)動的熱泵結(jié)構(gòu)，同時在對制冷壓縮裝置進行選擇時，應(yīng)當(dāng)盡可能選擇螺桿式結(jié)構(gòu)。由于燃氣機在使用的過程中具有對廢熱二次利用的功能，在制冷的過程中能夠?qū)崿F(xiàn)對余熱的同時供應(yīng)。

除此之外，在實現(xiàn)冷熱源供能的過程中，還可以在暖通設(shè)計中引入燃氣直燃型吸收式冷熱水機組設(shè)備，該設(shè)備隨著應(yīng)用技術(shù)的不斷成熟，COP 已經(jīng)從最初的1.1 逐步提升到1.5～1.6，能夠在實現(xiàn)與電制冷相同的供能效果基礎(chǔ)上，節(jié)約能源的消耗，進一步實現(xiàn)暖通空調(diào)供能的環(huán)保性。

結(jié)束語

暖通設(shè)計是高層建筑設(shè)計、施工與開發(fā)中必不可少的環(huán)節(jié)，為了提高暖通設(shè)計的合理性，本文以建筑市場內(nèi)的高層結(jié)構(gòu)建筑為例，對此類建筑暖通設(shè)計需要遵循的原則、暖通可持續(xù)設(shè)計的必要性展開研究，并從對應(yīng)方面提出了針對暖通設(shè)計的優(yōu)化方案。希望通過此次的研究，可以解決我國高層建筑在市場中存在的耗能高、可持續(xù)發(fā)展能力弱等問題。并希望此次課題的研究能夠引起地方與有關(guān)單位對建筑工程優(yōu)化設(shè)計的關(guān)注度，以此種方式，提高建筑行業(yè)在市場內(nèi)發(fā)展的可持續(xù)能力。

在后續(xù)的研究中，可以根據(jù)我國現(xiàn)有的暖通優(yōu)化設(shè)計技術(shù)，進行建筑結(jié)構(gòu)中暖通設(shè)施設(shè)計的進一步優(yōu)化，以此種方式，抓住市場發(fā)展機遇，從多個方面實現(xiàn)對社會可再生能源使用率的提升，為現(xiàn)代化背景下的行業(yè)發(fā)展提供正確的指示方向。