高海泉

（山東濱地建筑設(shè)計(jì)院有限公司，山東 濱州 256600）

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)建設(shè)水平的不斷提升，人們對(duì)建筑物內(nèi)部環(huán)境提出了更高的要求。通常工業(yè)建筑更多考慮工藝需求，而民用建筑更多考慮舒適性問題，要在保證健康舒適的工作和生活環(huán)境的前提下，同時(shí)滿足節(jié)能、消防等方面的要求?，F(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50736）等相關(guān)規(guī)范對(duì)室內(nèi)外設(shè)計(jì)參數(shù)、新風(fēng)量等均做出了相關(guān)規(guī)定?，F(xiàn)就其中供暖系統(tǒng)設(shè)計(jì)，新風(fēng)系統(tǒng)、通風(fēng)設(shè)計(jì)等方面的問題進(jìn)行探討。

1 散熱器供暖系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1 同程及異程的選擇

供暖系統(tǒng)可分為同程式、異程式系統(tǒng)。過去觀點(diǎn)一般認(rèn)為，同程式系統(tǒng)最大的優(yōu)勢(shì)是能容易實(shí)現(xiàn)水力平衡。但近年來采用異程式供暖系統(tǒng)越來越普遍，采用同程式系統(tǒng)卻越來越少。其主要原因，一是同程式系統(tǒng)浪費(fèi)管材較多，造價(jià)比異程式系統(tǒng)高；二是如果設(shè)計(jì)不合理，同程式系統(tǒng)會(huì)出現(xiàn)中間不熱的現(xiàn)象，而且一旦出現(xiàn)該種現(xiàn)象，很難通過閥門調(diào)試的辦法予以解決，最終甚至可能需要通過更換循環(huán)泵等方式解決，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而異程式則不會(huì)出現(xiàn)這種問題。

同程式系統(tǒng)水力計(jì)算一般是通過對(duì)兩端支路所在環(huán)路的平衡計(jì)算，分別確定供水干管和回水干管各段阻力，并確定供暖系統(tǒng)的總阻力，其他中間支路的節(jié)點(diǎn)壓力和立管的資用壓頭則可以確定。當(dāng)中間某支路資用壓頭過大或過小時(shí)，該支路管徑將需過小或過大，而立管管徑規(guī)格有限，即便通過調(diào)整管徑有時(shí)也無法滿足要求，甚至需要重新調(diào)整干管管徑。因此同程式布置的水力平衡必須對(duì)每個(gè)支環(huán)路進(jìn)行資用壓頭和實(shí)際阻力的校核計(jì)算和干管的反復(fù)調(diào)整，否則不但系統(tǒng)達(dá)不到水力平衡，支路阻力較小時(shí)可能會(huì)有一些支路的資用壓頭為零或負(fù)值，使該支路出現(xiàn)滯留和倒流現(xiàn)象[1]。即便是應(yīng)用專業(yè)軟件計(jì)算，其計(jì)算過程仍然十分繁瑣。

同程式系統(tǒng)水力平衡計(jì)算極其繁瑣，且對(duì)水力計(jì)算準(zhǔn)確度的要求要比異程式系統(tǒng)更加嚴(yán)格，在進(jìn)行同程式供暖系統(tǒng)的設(shè)計(jì)時(shí)，必須認(rèn)真仔細(xì)地進(jìn)行水力計(jì)算，且不應(yīng)采用等溫降的計(jì)算方法，而是采用不等溫降的水力計(jì)算方法，使設(shè)計(jì)水力工況與實(shí)際水力工況盡可能一致。在當(dāng)前市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)極其激烈、設(shè)計(jì)周期日益緊張的情況下，同程式系統(tǒng)缺點(diǎn)日益凸顯，因此對(duì)大多數(shù)民用建筑來說，應(yīng)盡可能布置成異程式。對(duì)于供暖異程式各環(huán)路遠(yuǎn)近不一致造成不平衡的問題，可在設(shè)計(jì)時(shí)采用適當(dāng)加大靠近末端的干管管徑的方式予以解決，建議室內(nèi)供暖管道末端的比摩阻可取經(jīng)濟(jì)比摩阻60～120 Pa/m的下限值，甚至可以更低，這樣既有利于水力平衡，又可增加系統(tǒng)穩(wěn)定性。同程式系統(tǒng)需要較長(zhǎng)的回水干管，即便異程式系統(tǒng)末端增大供暖管徑，其造價(jià)上仍具有一定的優(yōu)勢(shì)。

1.2 供暖系統(tǒng)水力計(jì)算中的重力水頭

第5.9.14條規(guī)定：“熱水垂直雙管供暖系統(tǒng)和垂直分層布置的水平單管串聯(lián)跨越式供暖系統(tǒng)，應(yīng)對(duì)熱水在散熱器和管道中冷卻而產(chǎn)生自然作用壓力的影響采取相應(yīng)的技術(shù)措施?！?其目的是為了防止或減少熱水在散熱器和管道中冷卻產(chǎn)生的重力水頭而引起的系統(tǒng)豎向水力失調(diào)。附加重力水頭計(jì)算公式如下：

其中h-環(huán)路之間高差（m）；

ρg-設(shè)計(jì)供水溫度下的密度（kg/m3）；

ρh-設(shè)計(jì)供水溫度下的密度（kg/m3）；

g-重力加速度，取9.8m/s2。

由于在整個(gè)供暖期內(nèi)，換熱站會(huì)根據(jù)室外溫度的變化對(duì)供暖系統(tǒng)供回水溫度進(jìn)行質(zhì)調(diào)節(jié)，故重力水頭是個(gè)變量，上述式中的2/3是取整個(gè)供暖期內(nèi)附加重力水頭的平均值。將相關(guān)數(shù)據(jù)帶入上述公式，對(duì)95/70℃的供暖系統(tǒng)來說，重力作用大約是104Pa/m，對(duì)75/50℃的供暖系統(tǒng)來說，大約是86.2Pa/m，對(duì)60/45℃的供暖系統(tǒng)，重力作用大約是44.2Pa/m，對(duì)45/35℃的供暖系統(tǒng)，大約是26.7Pa/m。

除垂直雙管供暖系統(tǒng)和垂直分層布置的水平單管串聯(lián)跨越式供暖系統(tǒng)外，對(duì)住宅建筑常見的共用立管分戶獨(dú)立供暖系統(tǒng)來說，也應(yīng)考慮重力作用的影響。住宅共用立管不應(yīng)采用同程式，因?yàn)橥淌搅⒐軣o克服自然重力附加壓力的有效手段。而對(duì)于異程式系統(tǒng)，樓層越高，其阻力損失越大，但同時(shí)重力附加作用也越大，且兩者方向相反，正好可以互相抵消。當(dāng)熱媒溫度為對(duì)75/50℃的散熱器供暖系統(tǒng)，供回水立管平均比摩阻取83.1Pa/m，則沿程與局部與重力水頭完全抵消，此時(shí)完全不存在豎向水力平衡問題。對(duì)45/35℃的低溫輻射供暖系統(tǒng)，供回水立管平均比摩阻取13.4Pa/m，則沿程與局部與重力水頭完全抵消，同樣完全不存在豎向水力平衡問題。雖然上述比摩阻較資料推薦的經(jīng)濟(jì)比摩阻（60～120Pa/m）要大，但其完全消除了豎向水力失調(diào)，水力穩(wěn)定性好，即便各戶內(nèi)調(diào)節(jié)頻繁，也不會(huì)對(duì)其他戶供暖質(zhì)量產(chǎn)生影響[3]。

2 民用建筑新風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)置供暖設(shè)施或分體空調(diào)房間的新風(fēng)設(shè)計(jì)

對(duì)于設(shè)置供暖或分體空調(diào)的房間，其是否需要設(shè)置有組織新風(fēng)，一直未有明確依據(jù)。在嚴(yán)寒及寒冷地區(qū)，幾乎所有經(jīng)常有人停留的建筑物均需要設(shè)置采暖設(shè)置，如果供暖設(shè)施均需要設(shè)置有組織新風(fēng)，則幾乎會(huì)影響所有建筑物。而部分規(guī)模較小，投資較少，建設(shè)方對(duì)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求較低的建筑物，特別是工業(yè)建筑附屬的辦公用房，可能僅采用分體空調(diào)供暖，如需要設(shè)置集中新風(fēng)，則投資明顯偏大。

《民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》第3.0.6條規(guī)定了建筑或場(chǎng)所的的最小新風(fēng)量；第6.1.4條則規(guī)定：設(shè)有機(jī)械通風(fēng)的房間，人員所需的新風(fēng)量應(yīng)滿足第3.0.6條的要求。規(guī)定該條款的目的為了使住宅、辦公室、餐廳等建筑的房間能夠達(dá)到室內(nèi)空氣質(zhì)量的要求。無論是供暖房間還是分散式空調(diào)房間，都應(yīng)具備通風(fēng)條件，滿足人員對(duì)新風(fēng)的需求?！睹裼媒ㄖ嘛L(fēng)系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)程》中同樣有類似規(guī)定，要求以下場(chǎng)所應(yīng)設(shè)新風(fēng)：居住建筑中為滿足房間內(nèi)空氣品質(zhì)要求，但條件限制不能采用自然通風(fēng)時(shí)；公共建筑中有人員長(zhǎng)期停留且未設(shè)置有組織集中送新風(fēng)的空調(diào)房間。所謂“人員長(zhǎng)期停留的房間”，一般是指連續(xù)使用超過3h及以上的房間?！拔丛O(shè)置有組織集中送新風(fēng)的空調(diào)區(qū)”，指這些區(qū)域或房間采用了對(duì)室內(nèi)空氣進(jìn)行冷／熱循環(huán)處理的末端設(shè)備(風(fēng)機(jī)盤管、多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)的室內(nèi)機(jī)、分體空調(diào)等)進(jìn)行空氣調(diào)節(jié)，但不設(shè)置經(jīng)過冷熱處理的集中新風(fēng)系統(tǒng)，擬依靠門窗進(jìn)行自然通風(fēng)。這類工程的實(shí)際使用經(jīng)驗(yàn)證明，空調(diào)房間依靠門窗進(jìn)行自然通風(fēng)的風(fēng)量不確定性導(dǎo)致新風(fēng)量過大或不能滿足衛(wèi)生要求，因此，工程設(shè)計(jì)不提倡空調(diào)時(shí)采用無組織的自然通風(fēng)方式[4]。

根據(jù)上述要求，可見對(duì)于居住建筑來說，是可以采用自然通風(fēng)的，除非條件所限無法設(shè)置外窗。對(duì)公共建筑來說，即便是設(shè)置分體空調(diào)的房間，規(guī)范也不建議采用無組織的自然通風(fēng)，如建筑受限于經(jīng)濟(jì)條件未設(shè)置集中送風(fēng)系統(tǒng)，此時(shí)可采用設(shè)置分散新風(fēng)的方式，對(duì)各空調(diào)房間采取有組織新風(fēng)。已有很多廠家可提供各種風(fēng)量的無管道新風(fēng)系統(tǒng)產(chǎn)品，且可帶熱回收裝置，可以滿足規(guī)范對(duì)節(jié)能的要求，其產(chǎn)品形式多種多樣，能滿足不同工程項(xiàng)目產(chǎn)品選型的需要。

對(duì)設(shè)置供暖系統(tǒng)的公共建筑來說，有條件時(shí)宜設(shè)置有組織的集中或分散的新風(fēng)系統(tǒng)。

2.2 集中新風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)置

除設(shè)置采暖及分體空調(diào)的房間外，其他設(shè)置集中或半集中空調(diào)的房間，均應(yīng)設(shè)置有組織集中新風(fēng)系統(tǒng)。為滿足相關(guān)節(jié)能規(guī)范要求，還需要對(duì)排風(fēng)進(jìn)行熱回收處理。至于是否要對(duì)全部排風(fēng)進(jìn)行熱回收，要依據(jù)各地方的相關(guān)節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，如山東省，將工程或系統(tǒng)的規(guī)模界限定為人員所需總新風(fēng)量20000m3/h，對(duì)大于上述規(guī)模的建筑物，人員密度相對(duì)較大的部分區(qū)域必須設(shè)置雙向換氣裝置進(jìn)行能量回收，其他區(qū)域宜設(shè)置雙向換氣裝置進(jìn)行能量回收?？紤]到實(shí)施難度，只要求相當(dāng)于全樓總新風(fēng)送風(fēng)量的40%的部分設(shè)置集中排風(fēng)，并進(jìn)行能量回收。

2.3 托兒所、幼兒園的新風(fēng)設(shè)計(jì)

隨著人們生活水平的提高，人們對(duì)環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)的要求也越來越高，幼兒生活環(huán)境更是備受家長(zhǎng)關(guān)注。當(dāng)前，兒童患有白血病等惡性疾病較多，究其原因，一方面是由于幼兒身體抵抗能力較差；另一方面也與兒童受室內(nèi)環(huán)境污染有關(guān)。對(duì)幼兒園建筑來說，其設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)理應(yīng)更高，室內(nèi)空氣質(zhì)量理應(yīng)無條件滿足規(guī)范要求。特別是在北方地區(qū)，冬季室內(nèi)有幼兒時(shí)，其門窗一般處于關(guān)閉狀態(tài)，且活動(dòng)室與寢室通常布置在一起，室內(nèi)空氣質(zhì)量較差，必須設(shè)置新風(fēng)。《托兒所、幼兒園建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》對(duì)托兒所、幼兒園建筑通風(fēng)設(shè)計(jì)提出明確要求，規(guī)定了房間的換氣次數(shù)及人均最小新風(fēng)量，設(shè)計(jì)中要對(duì)兩者分別計(jì)算，取其較大值作為房間新風(fēng)量。

幼兒園新風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)以班級(jí)為單位布置，新風(fēng)機(jī)的設(shè)置位置，可以布置在班級(jí)內(nèi)的衛(wèi)生間、衣帽間等區(qū)域，也可以布置在走廊內(nèi)。新風(fēng)機(jī)不宜設(shè)置在活動(dòng)室及寢室內(nèi)，一是避免因噪音過大影響幼兒休息；二是幼兒園寢室及活動(dòng)室凈高要求3.0m，如空調(diào)設(shè)備布置在活動(dòng)室及活動(dòng)室吊頂內(nèi)，凈高不宜滿足要求。幼兒園的新風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)考慮與衛(wèi)生間排風(fēng)結(jié)合，對(duì)衛(wèi)生間排風(fēng)進(jìn)行熱回收處理[5]。

3 通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 通風(fēng)方式的選擇

自然通風(fēng)是指利用建筑物內(nèi)外空氣的密度差引起的熱壓或室外大氣運(yùn)動(dòng)引起的風(fēng)壓來引進(jìn)室外新鮮空氣達(dá)到通風(fēng)換氣作用的一種通風(fēng)方式。它不消耗機(jī)械動(dòng)力，同時(shí)，在適宜的條件下又能獲得巨大的通風(fēng)換氣量，是一種經(jīng)濟(jì)的通風(fēng)方式，在條件合適時(shí)應(yīng)充分考慮對(duì)自然通風(fēng)的利用。在夏季及過渡季，室外氣溫較高，應(yīng)盡量采用自然通風(fēng)；在冬季，當(dāng)室外空氣直接進(jìn)入室內(nèi)不致形成霧氣和在圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)表面不致產(chǎn)生凝結(jié)水時(shí)，也應(yīng)考慮采用自然通風(fēng)。同時(shí)采用自然通風(fēng)時(shí)，應(yīng)考慮當(dāng)?shù)厥彝鈿庀髤?shù)的限制條件。對(duì)于空氣污染和噪聲污染比較嚴(yán)重的地區(qū)，直接的自然通風(fēng)會(huì)將室外污濁的空氣和噪聲帶入室內(nèi)，反而不利于室內(nèi)空氣質(zhì)量。此時(shí)，可以采用機(jī)械輔助式自然通風(fēng)的方式，通過一定空氣處理手段機(jī)械送風(fēng)，自然排風(fēng)。

自然通風(fēng)對(duì)房間的通風(fēng)開口面積有一定的要求，現(xiàn)將部分規(guī)范的規(guī)定梳理如下：《民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50736）第6.2.4條規(guī)定：“采用自然通風(fēng)的生活、工作的房間的通風(fēng)開口有效面積不應(yīng)小于該房間地板面積的5%；廚房的通風(fēng)開口有效面積不應(yīng)小于該房間地板面積的10%，并不得小于0.60平方米?！薄讹嬍辰ㄖO(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（JGJ64）第4.2.2條要求，用餐區(qū)域采光、通風(fēng)應(yīng)良好。天然采光時(shí)，側(cè)面采光窗洞口面積不宜小于該廳地面面積的1／6。直接自然通風(fēng)時(shí)，通風(fēng)開口面積不應(yīng)小于該廳地面面積的1／16。無自然通風(fēng)的餐廳應(yīng)設(shè)機(jī)械通風(fēng)排氣設(shè)施。上述規(guī)范第4.3.7條對(duì)廚房提出了明確要求：廚房區(qū)域加工間天然采光時(shí)，其側(cè)面采光窗洞口面積不宜小于地面面積的1／6；自然通風(fēng)時(shí)，通風(fēng)開口面積不應(yīng)小于地面面積的1／10。《民用建筑設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》（GB50352）第7.2.2條規(guī)定，采用直接自然通風(fēng)的空間，通風(fēng)開口有效面積應(yīng)符合下列規(guī)定：生活、工作的房間的通風(fēng)開口有效面積不應(yīng)小于該房間地面面積的1/20；廚房的通風(fēng)開口有效面積不應(yīng)小于該房間地板面積的1/10，并不得小于0.6m2。

各規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)對(duì)自然通風(fēng)面積的要求基本一致，實(shí)際工程設(shè)計(jì)中應(yīng)注意校核通風(fēng)開口面積，特別是室內(nèi)空氣質(zhì)量較差的餐廳、廚房等房間。如果自然通風(fēng)口面積不滿足要求，應(yīng)增設(shè)通風(fēng)口，盡量滿足自然通風(fēng)，仍不能滿足要求，應(yīng)設(shè)置機(jī)械通風(fēng)裝置。

3.2 無機(jī)房電梯的通風(fēng)設(shè)計(jì)

建筑市場(chǎng)激烈的成本競(jìng)爭(zhēng)壓力下，業(yè)主越來越傾向于均采用無機(jī)房電梯。無機(jī)房電梯顧名思義未設(shè)置電梯機(jī)房，而是把轎廂、對(duì)重、驅(qū)動(dòng)主機(jī)、控制柜、限速器等關(guān)鍵部件布置在電梯井道內(nèi)，此時(shí)井道內(nèi)通風(fēng)該如何處理很容易被設(shè)計(jì)人員忽略[6]。

《電梯制造與安裝安全規(guī)范》GB7588規(guī)定，“井道應(yīng)適當(dāng)通風(fēng)，井道不能用于非電梯用房的通風(fēng)。在沒有相關(guān)的規(guī)范或標(biāo)準(zhǔn)情況下，建議井道頂部的通風(fēng)口面積至少為井道截面積的1%。”對(duì)有機(jī)房電梯的井道來說，其頂部通常設(shè)有電纜導(dǎo)線、曳引鋼絲繩、限速器繩等開口，其綜合面積一般能達(dá)到井道斷面面積的1%，可以滿足通風(fēng)要求，因此無需開設(shè)專用通風(fēng)孔。而對(duì)無機(jī)房電梯來說，機(jī)房取消后，應(yīng)在其頂部開設(shè)專用通風(fēng)口，以滿足《電梯制造與安裝安全規(guī)范》的要求。此時(shí)機(jī)房可以與井道共用通風(fēng)設(shè)施，以便順利排出有害氣體。

4 結(jié)語

隨著建筑行業(yè)的不斷發(fā)展，民用建筑項(xiàng)目越來越多，規(guī)模越來越大，人們對(duì)室內(nèi)環(huán)境也提出了更高要求。暖通空調(diào)系統(tǒng)對(duì)保證健康舒適的工作和生活環(huán)境，有不可替代的作用。在工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)中，除滿足上述基本要求的前提下，還要合理利用資源和節(jié)約能源，保護(hù)環(huán)境。