装配式建筑中暖通空调系统设计技术措施探讨

解鸣

【摘要】为进一步提升装配式建筑设计效果，更好的满足人们的主观需求，提出合理应用暖通空调系统设计技术的建议。首先分别阐述装配式建筑和暖通空调系统的概念，其次阐述当前暖通空调系统设计中存在的问题，包括管道安装管理不严、设备漏水、运行能耗高等，分析以上问题成因，以优化暖通空调设计效果为宗旨，探究几点可行措施、方法，以供同行参考。

【关键词】装配式建筑；暖通空调；问题分析；设计技术

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021. 26.083

进入新世纪以来，我国人民经济收入明显增加，日常生活更加丰富，人民对生活质量也提出更高、更多的要求，暖通空调已经成为人们更好享受生活的重要物资之一，在装配式建筑内占据较高的地位。和普通建筑相比较，装配式建筑的结构更加复杂、特殊，这在很大程度上增加了暖通空调系统设计的难度。在这样的情境下，身为一名优秀的暖通空调系统设计人员，应综合多方面因素，以全面改善装配式建筑使用功能、提升广大业主满意度为目的，有针对性的完善系统设计方案，使暖通空调在使用过程中创造良好的效益。

1、概念介绍

1.1 装配式建筑

即使用建筑构件组装建造而成的建筑，工程建设中所需的各种建材均可以反复拆卸与循环利用，不僅提升建筑材料的利用效率，还规避了建筑垃圾对周边环境造成的污染与破坏。新时期下，我国人民的环保理念整体提升，预制装配式建筑成为了现代建筑行业内的主流，工业化的建造方式成为发展趋势。首先，装配式建筑的特点很多，包括构件预制、结构功能完善、现场施工高效、施工精准度要求高等。在工厂内集中预制建筑构件，并应用了混凝土的兼容性去提升预制件的多样化，工程施工效率与质量同步提升。其次，装配式建筑集材料防水、保温、抗辐射等功能为一身，因在工厂内浇筑完成所有构件，规避施工现场形成的影响，早期预制与存管环节已消除了有害物质，减轻了现场施工的污染程度。再者，装配式建筑施工整合了预制件制造、养护、存管、运输和吊装等步骤，明显减少了施工面的操作流程，现场施工效率大幅提高。最后，装配式建筑施工对测量放线、孔位预留等的精准性提出更高要求，出现任何偏差均会影响整个建筑的建造质量，故而应科学部署各施工要求，确保各分项工程施工更符合配式建筑质量设计的要求。

1.2 暖通空调系统

可以结合系统的运行原理将其分成如下几种类型[1]：（1）全水型：把水作为介质去调控温度，改善室内空气质量，应用水和空气两者的比热容差形成水循环，当建筑室内、外空气互换时，便能有效调控室内温、湿度指标；（2）全空气型：应用空气压力去促进室内外空气交换过程，借此方式确保室内空气的畅通性，有效的改善建筑室内的温湿度。这种空调系统最大的特点是能降低系统运行能耗量，减轻噪声污染。（3）空气与水混合型：该系统集成了空气型、全水型的优势，有助于提升系统运行效率，改善其运行质量。

1.3 空调系统的作用

（1）改善建筑室内空气质量；（2）调节室内温湿度。该系统安装施工的宗旨在于为广大居住者带来舒适服务，使人们主观上获得更好的居住体验。对于装配式建筑的设计工作来说，采暖与通风系统的设计是重点内容，不同的建筑形式对以上系统提出的要求有着一定差异。

2、暖通空调系统设计存在的不足

2.1 管道安装管理不严

当前，越来越多的人重视装配式建筑室内装修情况，对家居环境质量提出了更高的要求，主要体现在外观美观性、居住舒适度两大方面，故而设计师实践中应思考采用怎样的设计方法才能取得最佳的外形视觉成效。空调系统通风、换气过程中，管道是重要载体，故而做好管道构件的安装工作具有很大现实意义，若安装暖通与空调设备时没有实现规范化管理，仅过度的追求外形美观，而没有着重考虑系统设计科学性、实用性的问题。参照不同装配式建筑形式的差异，在设计安装管道时，一定要提升设计内容的针对性，以防其干扰设备正常运行过程，埋没其部分使用性能，降低建筑室内换气效果，降低暖通空调系统的使用价值。

2.2 设备漏水

暖通空调长期投运使用后，局部容易发生漏水状况，势必会影响整个系统的使用效果，严重时会对建筑室内环境质量产生不良影响，造成局部地板受损、墙面渗水等。针对空调系统的漏水问题，既往有人员进行了大量的调查分析工作，指出其主要原因是室内外机没有整体打通，若空调外机漏水，可以初步认为外机使用时间过长，部分零部件没有及时维修、养护及更新是主要原因[2]。此外，若建筑室内温差较大，则会加快空气内水蒸气的蒸发速度，成为部分设备漏水的诱因。

2.3 运行能耗较高

主要是因为空调系统的冷机、水泵及风机等在运行过程中，不能高效率的是使用能源，外加以上这些设备在日常管理存在着不严格、不全面等情况，系统开关的切换动作不及时等，均会对空调设备的运行效能产生不良影响，势必会浪费掉部分资源。如果系统运行阶段出现水量失衡情况时，会造成冷冻水量严重缺乏，以致温度较高，在这样的工况下最冷？机制冷效果较差，引起温湿度供应不够的情况，能源浪费。

3、优化暖通空调设计效果的措施

3.1 水力平衡设备

水力平衡是影响空调系统运行状态及效率的主要因素，若系统运行阶段发生系统水力失衡，那么其能耗量也会增加，故而，应尽可能稳定维持系统的水力平衡状态，进而全面改善系统的运行状况，提升运行效率，实现能耗最低。大部分情况下，定流量水系统的水力平衡仅有一个状态，就是静态水力平衡。把静态平衡阀安装在主要分支的供回水管上便能实现以上这种平衡状态。但如果面对的是变流量水系统，具体设计工况是影响其运行流量的主要因素，为规避系统流量出现明显波动，建议配合使用旁通调节阀去调控水力大小。综合以上内容，实践中应结合空调系统的设计状况及应用对象的流通能力去选择适宜的水力平衡装置[3]。但设计过程中也存在着特别状况，应用数台冷水机变流量一级泵时，若水泵与机组两者共用一个集管，则要把电动两通阀门装设在各台主机、进出水管上，使其和水泵之间形成良好的联动效应。

3.2 管理的节能设计

（1）将监测与自动化控制功能引进空调系统内，比如运行参数动态化监测、设备与系统运行状态的呈现、系统智能操控与不同工况下的自主切换等。

（2）分析到空调机盘、过滤器表面粘附的杂物会增加热量损耗量，进而降低系统的部分性能，引起能源浪费的问题，故而设计工作中一定要督导相关部门严格依照相关规范做好后期维保工作，分析具体需求，编制相配套的护理方案。

（3）春秋两季加强空调开启时间的控制，当业主没有太大的需求时，推荐采用自然通风的降温方法。并且系统设计时还要明文做出如下规定：当开启使用空调时，一定要紧关门窗，人员离开时及时关闭空调[4]。

（4）对于夏冷冬热地区的普通装配式建筑空调系统基本应用分体式设计，一个标准建筑室内设置壁挂机、柜机各1台；如果是功能性建筑，其内通常会有吊顶，故而空调室内内机可以应用吸顶式，空调板或者屋面安置室外机；装配式报告厅因为空间相对较大，故而建议选用中央空调，可以应用屋顶机或者高静压风管机等。

（5）合理应用传感技术并结合自动控制基本理论，实时监控建筑室内温湿度，结合监测所得结果有针对性的设置空调主要运行参数，确保其始终在高效率区段内运转。

（6）系统设计中明确设定过滤器设备的检查、清洗及更换周期，如果面对的是新风过滤器，建议每隔15-30d开展一次清洗工作；对于安装在风机盘管位置的过滤器，通常每隔35d左右清洗1次。如果现场检测发现过滤器阻力超出设计阻力限制时，则要尽早对其进行换新处理。

（7）嚴格设定空调开启的条件，夏季、冬季建筑室内分别>30℃、<6℃时就可以开启空调。但规定夏季空调制冷、冬季制热温度分别低于26℃、20℃。因为传统空调系统配合使用遥控器进行操作、控制，随意性不足，管理过程相对较繁琐，所以在经济条件允许时建议应用智能控制器。当使用智能控制器时，设计夏季制冷的上、下限温度分别是30℃、26℃，冬季制热依次为26℃、20℃。这样如果夏季室温<30℃以下或冬季室温>20℃时，空调电源便会自动关闭，即便是有人操控遥控器也不会成功启用启动；夏季室温满足空调开启条件，空调使用一段时间后室温被控制在26℃以下，空调开关也会自动关闭，冬季室温的调控也亦如此[5]。和以往人们结合主观感受控制空调启闭的方法相比，以上这种全新的控制模式在节能方面更占优势，有一定推广价值。

（8）分体空调时当下市面上销售量较高的暖通设备，其有价格合理，安装操作便捷、无需结合装配式建筑吊顶设计，控制灵敏，便于开启及有利于节省用电资源等特征。分体空调应和装配式建筑设计相结合，建议预留直径80mm的安装孔。建筑室内机形式保持一致：壁挂机与柜机各1台。壁挂机的冷凝水与冷媒管合用一个安装孔，安装孔便于冷凝水外排就可以；柜机的冷凝水和冷媒管同样合用安装孔，安装孔和水平地面相距300mm为宜。在设计建筑方案时可以依照标准房建进行规划，实现流水化作业，减少预制模型数量。

3.3 冷热源节能环保设计

近些年中，国家相关部门大力提倡绿色、环保理念，装配式建筑实现节能运行是该领域研究的一项重要课题。在确保装配式建筑施工质量安全、功能正常发挥的基础上，提升能源的利用效率，是减少能耗量的可行方法之一。

冷、热源被公认为装配式建筑能耗的主体，空调系统内装配了很多冷热源供给设备，其设备购置、运维成本均较高，故而完善该部分的节能环保设计效果有很大现实意义，综合分析投资、建筑经济效益目标实现情况。中央空调的冷凝方式主要有风冷、水冷两种，结合冷热载体的差异有可以将其细化成冷媒、水系统，风冷热泵螺杆机组、VRV等。鉴于以上情况，应遵守因地制宜的原则，配合应用多种能源的配合，编制相配套的冷热源方案，进而降低不可再生资源耗损量，比如太阳能、地源热泵等均能较好的维持建筑室温的恒定性、舒适度，降低不可再生资源的消耗量，降低装配式建筑的使用成本[6]。其中，地源热泵技术能增强暖通空调系统的供热、制冷能力，并且该项技术充分使用了新能源，能为空调系统实现节能运行提供更强大的技术支撑。但在应用该项技术时，要科学分析与设计其具体安装位置，这主要是因为不同区域的能源产出情况有所差异，应依照相关规范要求选择适宜的地区，确保其产生的能量较好的满足空调系统正常运作的需求。该项技术应用时也要做好密封工作，以防运作时滋生出能源浪费的情况。

合理应用变频技术，该项技术最大的作用是控制空调系统的实际使用效率，并且这种技术还能有效应用空调运作时生成的多余能量，不仅能维持室内温、湿度的舒适性，还能减少电能的耗用量。在监测到建筑室内温度抵达平衡后，空调系统便会自行降低输出功率，进而取得较好的节能效果。变频是空调系统的核心技术，其不仅能实现对空调系统的智能化调控，还能结合住户的需求进行人工手动调节，这在很大程度上验证了变频技术在节能方面的实用性。

3.4 科学空调室内参数

在条件准许的工况下，应尝试降低建筑室温参数设置标准。例如，在室内制冷环节中，其温度要≥26℃，而制热时，建议室温≤20℃。如果某装配式建筑没有对室内湿度提出确切要求时，可以湿度降低其设置标准，通常夏季、冬季建筑室内湿度分别以低于70%、高于30%为宜[7]。设计中要严控新风量，在有制冷与制热需求的建筑室内，伴随新风量的增加空调能耗量将会提高，鉴于以上状况，建议把新风量控制在符合建筑室内卫生要求的最下限就可以。但是在春秋两季，应使自然通风抵达最大，减短新风机组的运行时间长度，取得良好的节能效果。在确保满足基本卫生条件要求的基础上，利用适宜的方法调控新风量，比如减少换气频次、在新风人口位置增设旁通，配合应用双风机等；尽可能的提升自然新风的利用效率；结合建筑室内人员流动状况，编制科学的风阀调控计划。

结语：

暖通空调系统能为广大建筑创造良好的环境条件，将其用于装配式建筑建设领域中，能进一步完善建筑的使用功能。系统设计实践中，不能单纯的考虑其使用功能、实际效果，也要以促进装配式建筑持久运行为目标，综合考虑节能、成本等诸多因素，不断完善系统设计方案，使其应用中创造出更多的效益。

参考文献：

[1]戴磊.BIM技术在暖通空调工程中的应用[J].中国房地产业，2019，000（023）：41-42.

[2]徐勇戈，武彦波.清单计价模式下装配式建筑构配件的选择[J].建筑经济，2019（7）：43-47.

[3]宁冠龙，刘建龙，黎志豪，等.开放建筑理论与装配式建筑设计的契合研究[J].建筑热能通风空调，2019，038（009）：43-46.

[4]曹兴国，吕建春，朱鹏.装配式建筑在通信机房领域的应用研究[J].建筑技术开发，2019，v. 46；No.407（05）：16-17.

[5]饶继权.大型现代化多功能建筑工程暖通空调系统设计[J].名城绘，2019（8）：0276-0276.

[6]刘大庆.暖通空调工程中制冷系统管道安装技术分析[J].科学与财富，2019，000（024）：288-289.

[7]刘春燕.中小学装配式建筑暖通设计分析[J].工程建设与设计，2019，000（024）：34-35.