建筑暖通空调设计常见问题及策略探讨

刘子熠 太原市城乡规划设计研究院

1 建筑暖通空调设计的定义和基本原则

暖通空调设计经过多年的发展已经形成明确的定义，主要是指在建筑工程施工中设置安装集室内温度检测、通风设备和调节空气温湿度等功能为一体的系统，在设计过程中需要结合建筑结构和居民的基本需求等展开全面考虑，解决高层建筑采暖通风，温湿控制等主要问题，提高暖通空调设计的成效。根据温度调节使用介质的不同，将暖通空调系统划分为全水暖、全空气以及水暖空气混合三种类型，其中应用广泛且效果突出的是水暖式，该种类型的暖通空调系统可以实现引进新风、冷却或加热空气和热回收等功能。通过增加新设备、拓展新功能可以更好地凸显高层建筑暖通空调设计的重要价值。设计人员需要针对建筑结构与功能的区别，灵活选择一些适用性强、经济高效的暖通设备，并时刻遵从经济性和可行性并存的基本原则进行优化设计。如，在选择暖通空调设备期间，通过前期市场调研活动，以相同的基准对比空调能耗、舒适性、质量和耐久性，结合后期的维护保养、运行成本等因素进行全面分析，力求获取最大的经济利益。设计人员还要严格按照国家标准、规范进行暖通空调设计，尤其是要注意满足环境保护、可持续发展等要求。

2建筑暖通空调设计的常见问题

2.1 暖通空调系统设计问题

暖通空调设计中的一项重要任务是暖通空调系统，其设计实效性会对整体暖通空调设计的整体成效带来极大影响，但实际设计过程中却存在以下几个突出问题：一是暖通空调设计设计参数出现差错，未严格按照建筑工程相关规定选取各种参数，未按需要在详细计算后进行设备选型，无法满足温湿度变化、风量控制、冷热调节等方面调控要求，无法满足建筑物内环境的舒适性。如果设计人员仅仅凭借个人设计经验，而没有深入施工现场亲自调查获取一手建筑工程施工资料，在设计过程中容易影响相关系统关键设计参数的准确性。二是建筑暖通空调设计图纸内容缺乏规范性，造成平面图、系统图出现不匹配的情况，造成施工人员在后续的暖通空调设备及构部件等安装施工期间出现“距离不规范”、“设置不合理”等一系列问题，因此埋下潜在暖通空调系统质量或安全隐患，甚至影响后续相关暖通空调设备本身的使用性能发挥以及运维工作便捷性。

2.2 暖通空调节能减排问题

暖通空调设计本身涉及能耗、环保等核心问题。目前建筑行业在发展的过程中面临着可持续发展的任务，推动整个行业建设及施工向节能、减排等方向发展。由于暖通空调本身伴有较大的耗能或污染问题，在实际的设计过程中更要时刻注重有效地渗透节能减排设计理念。然而，在暖通空调设计实践中却容易因为设计人员本身没有意识到节能减排的重要性而直接影响了整体设计节能及减排方面设计的效果。如，部分设计人员可能会在设计过程中只考虑成本因素，立足于缩减整体设计成本，在选择暖通空调设备或装置的过程中选用了高耗能设备，以至于后续的暖通空调系统在实际运行过程中出现高耗能问题。又或者设计人员没有综合考虑实际设计需求，严格按照规定标准及要求开展设计工作，也容易对最终的设计节能及减排效果带来不利影响。如，设计人员在前期选择负荷估算的数据与实际计算值存在较大的误差，缺乏对安全性的考虑及评估，使得暖通空调系统在气候变化和季节变更过程中出现较大的能耗损失。

2.3 其他方面暖通空调设计问题

除上述两方面比较突出的暖通空调设计问题外，在实际的设计实践中还存在一些细节方面的设计问题，主要表现为：一，调节性和操作性问题。实际工程中缺乏实地调节，无法保证暖通空调设备满足建筑物不同条件下的实际应用需求，同时操作人员的专业素质和职业经验不足也会造成系统运行问题。二，缺乏先进暖通空调设计理念、技术与思想等支持。科学技术是促进产业优化升级，提高产业发展实力的重要保障。为了促进暖通空调设计真正走上以节能、减排为基本特征的可持续发展之路，必须有效地引进及应用相关的先进设计技术与思想，力求可以借助先进设计技术助力整体设计水平提升。如，在建筑暖通空调设计中应多增添一些自动化、智能化、系统性的控制调节操作技术，以此更好地提高整体操作的可靠性，如BIM技术本身是辅助建筑暖通空调设计的一项非常有效的科学技术，其运用的合理性与有效性会对整体的设计质量产生极大影响。三，细节设计不规范或不科学。设计人员在对立管、支管以及风管等暖通空调设计过程中，如果没有结合实际情况以及设计规范和要求开展设计工作，容易因为没有规范、科学设计风管、立管与支管等关键的设计部分，最终会直接影响整体的设计效果。如，在对高层建筑风管设计中，不应该穿过防火墙或者变形缝，如果必须要穿越这些结构，要相应地设计防火阀结构。但在实际设计过程中如果没有严格依据规定要求开展设计，使得设置的风管穿越了防火墙且没有进行防火阀设置，又或者在风管穿越变形缝的时候仅在一侧进行了防火阀设计，都会影响最终的风管设计质量。

3 建筑暖通空调设计常见问题的有效解决对策

3.1 科学设计暖通空调系统

在高层建筑暖通空调设计中存在各种各样的问题，都需要设计人员结合实际情况采取针对性的解决策略，但是更为关键的是要充分遵循科学性、规范性的原则，采用一些有效的手段进行指导，促使设计人员重新审视自己的设计理念，并及时进行反思和总结经验，避免后续设计过程中出现较大的设计质量问题。面对暖通空调设计中的诸多问题，设计人员需要严格依据国家统一执行的行业标准，加大设计过程中的检查力度，尤其是对暖通空调中的特殊部位进行精细化设计。比如，要结合当地的气候条件和应用特点进行暖通空调的参数配置，不断提升暖通空调设计方案的可行性，保证所设计暖通空调系统类型的合理性，使它们可以最大程度发挥自身的固有功能及作用，为后续暖通空调施工提供可靠的依据。

高层建筑层数一般按高度划分，高于100m为超高层建筑。以某40层的超高层建筑为例，地下一、二、三层为停车场，地上一、二、三、四层楼作为商业区和休闲娱乐区，五层及五层以上楼层作为办公区或者居民住宅。设计人员在设计中必须依据工程特点来合理配置风机和中央空调系统，具体需要在不同的功能区域采取夏季独立冷源、冬季共同热源的冷热调节方式，这样可以最大化提升能源的利用率。比如夏季的冷源制冷方式可采用离心式制冷、螺旋杆式制冷及多联机几种方式，制冷机可以为系统提供7℃～12℃的低温冷冻水或以氟利昂为制冷剂运行末端盘管。通过配置不同数量、不同形式的的末端设备，以及分区根据使用时间，功能配置不同制冷系统。作为停车场，地下部分不需设置空调系统或只在局部如公共前室区域设置末端风盘，而地上一至四层商业部分可在大空间设置全空气系统，分隔商业采用风机盘管加新风系统设置末端，而楼上办公区域或住宅区域分情况采用水系统，多联机系统从或独立单体空调机布置。这样可以实现对不同功能区域温度的精确控制，确保暖通空调设备设备满足建筑内部各业主及住户不同要求，亦为后期的维护保养提供了方便。

3.2 暖通空调节能减排设计

推进建筑向可持续发展方向转变，离不开各个环节的节能减排设计理念融入，否则无法从整体上保证绿色建筑或生态建筑建设目标的实现。同理，在暖通空调设计过程中也必须要切实注重融入节能减排设计理念，保证可以彻底提升节能减排设计的节能减排效果，具体设计措施如下。第一，在暖通空调机盘管位置，对通风系统维持风量进行合理设计；第二，设计集中的排风系统，可以实现暖通自然调节效果更好地目标，更好地进行节能减排。在设置排风热回收装置过程中，要尽可能选择在可跨越热回收装置部位处设置旁通风管道，保证暖通空调系统在制冷、制热模式下可以正常运行，同时系统检测室内外温度的变化实现自动调节，这样可以降低空调整体系统的负荷延长使用寿命。变频技术作为最先进的建筑暖通系统，相应的调节手段在新时代获得了持续性的进步，最大的优势在于改变暖通空调系统风量，并且可以灵活调整来保证系统功能满足对应的功能。而变频技术主要由无极调速电机、自动调节阀门两部分构成，通过控制送风温度和室内温度的方式实现调节的目标。实践证明，通过应用变频技术可以显著降低暖通空调系统在工作状态下的风速，以此实现节能减排的效果。

3.3 突破暖通空调设计难点

暖通空调设计质量的高低直接决定了居民生活质量和建筑物的舒适程度。高质量的暖通空调设计是顺应时代发展和技术进步的必然选择，主要体现在改进施工技术来避免能源浪费，并且要本着因地制宜的原则，全面考虑建筑环境和暖通空调的适应性，这样可以减少资源浪费的同时，增强空调的使用性能。暖通空调系统设计中最大问题是易出现设计不合理，如容易出现热源设备、通风设备设置不精确等问题，以及不能提供切实有效的保护措施而影响了暖通空调系统本身作用和功能的发挥，进而使得运行效率下降。而针对暖通空调设计方案评价体系不完善的问题，需要设计人员在以往经验基础上用发展的眼光对待，邀请这一领域的专家对设计方案进行评审和论证，确保可靠性、安全性、环保性，不断提升设计水平。

在提升建筑工程暖通空调设计人员的专业技能中，需要发挥他们设计的主导地位，依据设计标准、规范和规章制度进行专业化的学习，使得设计方案不断改进和完善，这样可以使得建筑方案更加科学，更加有效，避免后期的人力、物力等资源出现严重浪费问题。同时，要高度重视对暖通空调系统的优化设计，具体需要围绕施工方、居住户主要求、成本控制和环境影响等多重因素进行综合分析，灵活设计和修改暖通空调的温差系统、蓄冷系统、排风系统、加热系统等，同时还要注意精确进行计算，确保设计方案的科学性和完整性，以及坚决贯彻我国的节能环保原则，特别是清洁能源和可再生能源的合理应用可避免造成严重的环境污染或能源浪费问题。

3.4 多角度完善暖通空调设计方案

（1）基于BIM技术开展暖通空调设计。BIM技术是虚拟的仿真模拟系统。其应用的根本优势在于通过过程演示模拟真实的功能，如此可以合理有效地降低设计方案成本，并且可以对暖通空调系统进行灵活控制，同时也可以对比多项暖通空调设计方案，经过对比讨论认定后形成统一的认知，在确保设计安全性的基础上，提升暖通空调系统设计的质量与效率。整个暖通空调设计过程中BIM技术可以应用于管路碰撞检查中，在输入界面增添相应的标记、高度、管道配置情况进行模拟，可以及时发现设计的不足之处，而相应地进行改进和优化。在程序充分论证暖通空调系统的功能和效果后也可以为后续施工提供可靠的方案，指导建筑施工。循环水泵设计作为暖通空调的核心内容，考验着设计师的整体水平，针对经常出现的设计值过大问题所导致水泵容量远超过需求值加大这一问题，循环水泵设计中需要对冷负荷、扬程等进行综合考虑，保证可以更好地改善它们的运行功能。在这一方面，也可使用多种暖通空调辅助设计软件进行精确计算，优化选型方案，合理配置设备。

（2）引入节能减排技术、做好消防排烟设计以获得最大的经济效益。将节能减排理念融入空调系统设计，主要是对水系统、冷热系统以及空调风系统几大空调系统进行优化设计。其中自然风是一类取之不尽的能源，可以将其应用于设计中提升系统设计的节能性能。如在冬季温度比较低的条件下可以充分运用自然风进行内区制冷，而在其他季节的时候同样可以有效地运用自然风对建筑内部的环境进行改善，减少所设置空调主机本身的运行频率，有效节约主机运行能源，降低运行成本的基础上，延长这些设备的运行寿命。又或者可以在空调系统当中的水泵运行中引入变流量系统，借助变频技术来动态化调节水泵的流量和流速，尤其是要注意优化设计整体的暖通系统的冷热负荷体系，确保其运行的稳定性。

除了完善暖通空调设计方案的策略外，还要注意构建完善的暖通空调系统设计评估体系，这需要设计单位结合使用需求，结合暖通空调系统的环保性，安全性、实效性、可维护性、经济性、舒适性以及可控性等几个指标方面出发，构建综合性空调设计考评体系，保证可以从众多暖通空调设计方案中选出最佳的设计方案，以此更好地提升整体暖通空调设计效果。

4 结束语

总而言之，随着我国建筑领域的快速发展，暖通空调作为关键设备占据着举足轻重的地位，直接影响着高层建筑各项性能，尤其是关系居民的生活质量。针对暖通空调设计中容易出现的制冷机容量大、风量设置不恰当、压力值设置不契合和制冷制热效果不佳等常见问题，经过深入分析和技术钻研，本文提出了一些针对性的解决对策，希望可以有效提升暖通空调设计质量，助力我国建筑行业稳步发展。