建筑工程暖通空調設計探討
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摘要：建筑工程的密封性較強，需要使用暖通空調進行通風換氣，并對建筑內部的溫度、濕度進行調節(jié)；從而提高用戶的生活質量。暖通空調已經(jīng)成為現(xiàn)代建筑的一個組成部分，暖通空調設計也日益受到人們的關注。本文將對建筑工程暖通空調設計的幾個關鍵問題展開討論，希望對相關從業(yè)人員起到借鑒作用。
關鍵詞：建筑工程；暖通空調設計；關鍵問題
1設計準備工作
在暖通空調設計準備階段，設計人員必須認真研究設計要求，理解設計中的具體需求，同時也需要考慮居民的生活要求，確保設計內容的適用性；必須詳細研究建筑工程的圖樣與原始資料，掌握建筑工程所在地的地理位置、大氣壓力、室外溫度、室外相對濕度、室外風速和冬季主導風向、建筑工程室內設計參數(shù)等情況。然后根據(jù)建筑工程的具體特點、功能要求和特性，選擇合適的空調方式。在此期間，要注意的關鍵問題是：設計人員不但要遵循建筑供暖通風與空氣調節(jié)設計規(guī)范，還要堅持節(jié)能、環(huán)保、人性化的原則，提升所設計內容的可靠性。
2設計冷熱源方案
設計人員需要詳細研究建筑工程所在地的具體情況，了解建筑工程附近是否有已建或者在建的冷熱源供給站，根據(jù)數(shù)據(jù)采集結果來設計冷熱源方案。目前在建設過程中，可選擇的冷熱源方案主要有以下幾種：第一，“電制冷+工業(yè)余熱”冷熱源方案。這種方案機房占地面積較大、投資費用較高、運行費用低、環(huán)保性好、節(jié)能性好。若建筑工程附近有市政熱力管道，冷熱源方案可采用“市政熱力+電制冷”。這種方案機房占地面積屬于中等規(guī)模、投資費用、運行費用均屬于中等水平、環(huán)保性好、節(jié)能性好。第二，水源熱泵供冷供熱系統(tǒng)（如北京約克、開利水源熱泵）。水源熱泵供冷供熱系統(tǒng)噪聲低，體積小，能效比高、設置靈活，有多種靜壓可供選擇。采用水源熱泵供冷供熱系統(tǒng)，機房占地面積較大，投資費用較高，運行費用較低，環(huán)保性好、節(jié)能性好。第三，電制冷加鍋爐房冷熱源方案。電制冷加鍋爐房冷熱源方案屬于一種較為傳統(tǒng)的冷熱源方案，機房占地面積較大，初期投資較高，運行費用屬于中等水平，運行管理難度屬于中等水平，節(jié)能性也屬于中等水平，但環(huán)保性較差。第四，地源熱泵冷熱源方案。地源熱泵以建筑工程所在地周圍的巖土體為蓄熱體，充分利用淺層地熱資源。在冬季，地源熱泵利用夏季蓄存的熱量供熱，另一方面又蓄存冷量，以備夏用；在夏季，地源熱泵利用冬季蓄存的冷量供冷，另一方面又蓄存熱量，以備冬用；因此，地源熱泵完全可以滿足供暖、制冷兩種工況。地源熱泵節(jié)能性好，相較于常規(guī)空氣源空調，地源熱泵節(jié)能40%~50%左右，相較于鍋爐采暖，地源熱泵節(jié)能50%左右，相較于電采暖，地源熱泵節(jié)能60%左右；地源熱泵無須燃燒設備，環(huán)保性強，地源熱泵運行穩(wěn)定，熱源溫度全年較為穩(wěn)定（一般為10~25℃），幾乎不受天氣影響。地源熱泵運行費用低，制冷制熱系數(shù)比傳統(tǒng)的空氣源熱泵高出40%左右，使用壽命也較長，地源熱泵系統(tǒng)的環(huán)保性、節(jié)能性在諸多冷熱源方案中也居于最高水平。但地源熱泵并非沒有缺點：地源熱泵系統(tǒng)施工工期較長，地源熱泵系統(tǒng)更加復雜、地源熱泵系統(tǒng)制冷的速度較慢，地源熱泵系統(tǒng)的成本造價較高。安裝地源熱泵系統(tǒng)，還需要在地下打井，因而地源熱泵系統(tǒng)適用于別墅戶型，不適用于高層建筑。設計人員要綜合考慮建筑的具體戶型，業(yè)主的要求，靈活選擇適宜的冷熱源方案。
3選擇空調系統(tǒng)形式
目前，建筑工程中常用的空調系統(tǒng)包括全空氣空調系統(tǒng)、空氣—水空調系統(tǒng)等形式。全空氣空調系統(tǒng)以普通的低速單風管系統(tǒng)為代表,主要采用一次回風或二次回風方式，室內熱濕負荷全部由空調系統(tǒng)處理過的空氣來負擔，空氣比熱、密度小,需空氣量多,風管斷面大,輸送耗能大?？諝狻照{系統(tǒng)采用風機盤管與新風相結合的系統(tǒng)、誘導空調系統(tǒng)，由處理過的空氣和水共同負擔室內熱濕負荷，耗能相對較小。若建筑工程冷負荷密度大、潛熱負荷大、室內熱濕比小，或建筑工程內部空間較大，可采用全空氣空調系統(tǒng)。若建筑工程內有多個房間（或區(qū)域），各個房間（或區(qū)域）的負荷不一致，各個房間（或區(qū)域）對制冷的要求各不相同，可采用空氣—水空調系統(tǒng)。
4選擇空調系統(tǒng)的具體類型
定風量全空氣空調系統(tǒng)，風機盤管加新風空調系統(tǒng)、單元式空調機是常見的三種空調系統(tǒng)。它們的特點各有不同，要根據(jù)建筑工程的具體特點選擇不同類型的空調系統(tǒng)：（1）定風量全空氣空調系統(tǒng)。其主要特點是，送回風管系統(tǒng)復雜、支風管口和風口數(shù)量較多、各個風管互相串通，可以嚴格控制各個房間的室內溫度與室內相對濕度，可以對空氣進行嚴格過濾，氣流分布比較理想，可以根據(jù)室外氣象參數(shù)與室內負荷的變化實現(xiàn)全年多工況節(jié)能運行調節(jié)，使用壽命長，造價高。若建筑工程空間大、室內溫度、濕度控制要求嚴格，可選擇定風量全空氣空調系統(tǒng)。（2）風機盤管加新風空調系統(tǒng)。其主要特點是，風管系統(tǒng)較小，若直接安放到室內，可以不接送風管、回風管。采用風機盤管加新風空調系統(tǒng)，建筑工程內各個房間可以根據(jù)各自的負荷變化、以及對參數(shù)的具體要求各自進行溫度、濕度調節(jié)。但風機盤管加新風空調系統(tǒng)的空氣過濾性能差，氣流分布也受到約束，不能根據(jù)室外氣象參數(shù)與室內負荷的變化實現(xiàn)全年多工況節(jié)能運行調節(jié)。若建筑工程內各個房間布置分散、各個房間使用空調的時間各不相同，或無法為建筑工程設置集中式冷熱源，可選擇風機盤管加新風空調系統(tǒng)。（3）單元式空調機。單元式空調機安裝在室內時，可以不接送風管、回風管，單元式空調機靈活性大、節(jié)能效果好，使用壽命長；但單元式空調機過濾性能較差、氣流分布受一定制約，不能實現(xiàn)全年多工況節(jié)能運行調節(jié)。若建筑空間對室內溫度、濕度控制要求不高，或建筑工程的樓層數(shù)較少，可酌情考慮選擇單元式空調機。
5為暖通空調選擇水系統(tǒng)和適宜的水泵
目前，國內大部分高層建筑暖通空調水系統(tǒng)采用兩管制系統(tǒng)。兩管制系統(tǒng)管路少、結構簡單、投資費用低。但兩管制系統(tǒng)進行供熱，無法同時在供冷、供熱兩種工況下運作，因此在系統(tǒng)應用中，不能選用共用管道進行供熱，需要結合具體應用情況進行管道調整，以滿足工程的建設需求。兩管制系統(tǒng)有一個缺點：兩管制系統(tǒng)一般采用循環(huán)水泵，在通常情況下，設計人員會按照空調系統(tǒng)的供冷運行工況選擇循環(huán)水泵；那么，當冬季來臨空調轉入供熱工況時，循環(huán)水泵往往無法在高效率區(qū)運行，繼而造成電能的極大浪費。因此，若暖通空調水系統(tǒng)采用兩管制系統(tǒng)，宜分別設置冷水循環(huán)泵和熱水循環(huán)泵。除了兩管制系統(tǒng)，空調水系統(tǒng)還有三管水系統(tǒng)與四管水系統(tǒng)。三管水系統(tǒng)可以同時供冷、供熱，但不利于節(jié)能。四管水系統(tǒng)不僅可以同時供冷、供熱，而且節(jié)能性好，但結構復雜、造價較高。若建筑工程對暖通空調要求高，需要頻繁交替供冷、供熱兩種工況，可考慮選用四管水系統(tǒng)。在選擇水泵時，還要注意：泵系統(tǒng)冷水泵的臺數(shù)和流量，應與冷水機組的臺數(shù)及蒸發(fā)器的額定流量相對應。這樣可以確保流經(jīng)冷水機組蒸發(fā)器的水量始終保持恒定，并向用戶提供適應負荷變化的空氣調節(jié)冷水流量。同時泵系統(tǒng)的冷水泵臺數(shù)應按系統(tǒng)的分區(qū)和每個分區(qū)的流量調節(jié)方式確定，一般來說，每個分區(qū)不宜少于2臺。這樣可以通過調節(jié)水泵變速來實現(xiàn)調節(jié)冷水泵的流量，使其處于穩(wěn)定的工作狀態(tài)，滿足區(qū)域供冷或供暖的相關要求。
6氣流組織設計
做好氣流組織設計，可以保證室內空氣溫度的均勻性，提高空調的制冷（制熱）效果、并且防止空調對人體直接吹風，從而提升用戶的舒適度。進行氣流組織設計，需要計算風口出風速度、射流在某點距風口的距離、風口直徑、風口紊流系數(shù)。進行氣流組織設計，還要考慮不同的氣流組織方式：（1）上送上回方式。上送上回是高層民用建筑空調中廣泛采用的一種氣流組織方式。采用上送上回方式，送風口可采用散流器或條形風口，回風口可采用百葉式風口或條形風口。上送上回方式將送風量、回風量均勻分布在室內吊頂上，基本上不占用建筑面積，還可令回風總管直接進入吊頂，從而充分利用吊頂上部空間。若采用上送上回方式，必須注意房間的凈空不能太高，送風口與回風口必須保持一定的距離。（2）上送下回方式。上送下回方式將回風管布置在房間的下部，需要占用一定的室內建筑面積。但上送下回方式可以使空調室內空氣參數(shù)更加均勻，這種氣流組織方式也更為合理。（3）側送。如果某個房間內有兩個不同高度的吊頂，氣流組織方式可采用側送，送風口采用條形或百葉式風口，噴射貼附射流。采用側送方式，氣流組織較好，人員基本上處于回流區(qū)，因此舒適感更高。
7結語
做好暖通空調系統(tǒng)設計，可以有效提升暖通空調系統(tǒng)的效能，并節(jié)約暖通空調的能耗。因此，我們應當認真研究暖通空調設計的各個關鍵問題，狠抓細節(jié)，不斷提高暖通空調設計質量。
參考文獻：
[1]林波.高層建筑暖通空調設計常見問題及策略[J].建材與裝飾.
[2]郭銳.高層建筑暖通空調設計要點分析[J].工程技術研究,2019,4(03):205-206.
作者：黃鑫 單位：陜西城際鐵路有限公司
