高层楼宇建筑暖通空调节能降耗的技术措施

杨 箐 青岛北洋建筑设计有限公司烟台分公司

徐铭忆 烟台市建筑设计研究股份有限公司

1 前言

如今，BIM技术在建筑施工企业中的使用范围愈加广泛，国家逐渐加大了对BIM 技术发展扶持的力度。暖通空调设计人员在使用BIM技术以后，可精确掌控空调的负荷参数。在施工阶段，施工人员使用BIM技术科学布置机电设施，使整个工程的投入成本降到最低，同时显著提升了施工效率和质量。因此，建筑工程施工单位和相关负责人要全面掌握BIM 技术，并应用到暖通空调系统安装施工中。

2 建筑工程暖通空调设计需注意的细节问题

2.1 保证建筑工程的抗力级别

在建筑工程的暖通空调设计中，需要着重关注建筑工程的抗力级别。由于建筑工程的特殊性及其在特殊时期的功能作用，暖通空调的设计更需要注意空调风管的抗力及密闭性能，从而保证建筑工程的安全性、稳定性，在紧急情况下有效发挥建筑工程的保护作用。除了一般建筑的稳定性和安全性标准，建筑工程设计施工要执行更高的标准，并且在经过质量及气密性测试之后，才能投入日常的使用和紧急预案选择。因此，对建筑工程暖通空调设计，要建立在对建筑工程的正确认知上，保证建筑工程设计施工能够体现其战时及应急的功能特点。

2.2 设置合理的人防出入口

建筑工程主要与地下建筑结合设置，设计中需要将平时功能与战时功能相结合，同时满足平时使用和战时掩蔽需要，以便节省城市用地。如果建筑工程的入口过于隐蔽，在遇到紧急情况时，群众会因无法进入而面临生命财产的损失；如果建筑工程的入口过于明显，又会导致其安全性降低。因此，合理设置人防出入口尤为重要。

2.3 控制造价

建筑工程暖通空调设计本身涉及的空调设备、通风设备和供暖设备较为复杂，在价格上也较为昂贵。在设计阶段，设计人员一般不考虑工程造价的问题，只是从功能发挥和整体设计上，对建筑工程的暖通空调进行平面和立体的设计思考和展示，而在实际施工阶段，工程成本则是使用方和施工方重点考虑的事情。

因此，在设计和具体施工过程中便存在成本和造价上的矛盾，可能会出现施工方为了节约成本而选用便宜的工程设备情况，从而影响建筑工程暖通空调的功能发挥和使用寿命，使设计意图和原始设计不能在建设和使用过程中，充分展现出来。为此，设计人员在设计时便要合理控制造价成本。

3 暖通空调的自动故障检测现状

3.1 水力调节系统已经不能适应现代化节能社会的要求

传统模式下的暖通空调节能设备，已经不能适应现代化节能社会的要求，因此，水力调节系统的高耗能特点已被节能化社会所淘汰。因此，暖通空调的使用方法和维修保养方式，都应当及时转变传统高耗能的思维模式，及时转变暖通空调的使用、保养方式。

但实际上，很多暖通空调使用者仍旧把传统的高耗能模式运用到现代节能化的管理要求中，这样既浪费了大量能源，又不能纠正使用者和维修维护人员的暖通空调使用维保观念。导致维保人员不清楚现代化暖通空调的自动故障发生原理，造成暖通空调的实际利用率较低，自动故障率较高的现状。因此，只有让暖通空调的使用和维保双方都真正学习和掌握现代化暖通空调的运行原理，才能切实避免自动故障的发生。

3.2 暖通空调中的传感器、组件问题频发

暖通空调的自动故障发生的主要原因有：传感器、组件问题发生故障概率较大，其中包括制冷机故障、空气侧故障以及水系统故障。一方面，由于暖通空调的结构复杂、体型庞大，因此，其自动故障大多是主要的组成部分发生问题引起的。例如，制冷机故障，在暖通空调中的运行过程中，制冷机在承担着十分重要的角色，一旦年久失修或者在其组件、元件上布满灰尘，则会大幅提升制冷机的故障率。

另一方面，像空气侧故障、水系统故障，都是因为在暖通空调的使用过程中，人为的抽烟、操作不当等因素致使暖通空调机的自动故障率居高不下。因此，虽然暖通空调机在现代化建筑中的作用不可替代，但是，在节能型社会的构建中，变风量系统和流水系统型的暖通空调自动故障的诊断和分析仍然不可忽视。

3.3 暖通空调的硬件设备故障发生率居高不下

硬件设备是暖通空调的重要组成设备，因此，硬件故障在暖通空调自动故障的中占有很大比例。硬件设备的故障发生原因主要有：一是暖通空调的硬件设备年久失修，暖通空调使用方的重视程度不够，资金投入不足，没有进行定期维修保养，致使硬件设备出现故障。二是由于硬件设备中的传感器、四通阀、制冷器需要定期更换维修才能正常工作，如果缺少及时的更换和维修，会让暖通空调的硬件设备发生故障的风险居高不下。因此，暖通空调的使用方和维保方都应当重视新型节能式暖通空调的硬件设备的定期维修、更换、保养，并建立相应的维修保养制度，设置专人进行监督管理以及检测分析。

3.4 传感器和元件故障是暖通空调自动故障的主要成因

暖通空调中的传感器故障主要是因为显示装置所处的温度环境在不断地变化，由于空调的温度常年处在冷热变化幅度较大情境中，致使暖通空调的传感器显示设置常年经受着不同温度带来的显示挑战。由于显示设置在高温和低温环境中受到的空气湿度、灰尘等因素的影响，很难让暖通空调传感器的稳定性常年保持一致，如果缺乏及时的维修检测，将会使得传感器设备出现故障。

而元件故障包括控制器故障、水泵故障以及压缩机故障，因此，暖通空调中的元件故障发生概率同样形势严峻，例如，控制器故障在元件故障中的发生率居高不下，其主要原因是控制器对环境的要求十分苛刻，一旦出现对控制器稳定性有明显影响的因素，则会直接导致控制器发生故障。同样，压缩机也会因为人为或者机器设备接触不良等因素而频繁发生故障。

4 建筑暖通空调管道保温计算方法的选择

4.1 暖通空调管道分类

管道内介质的温度，一定程度上决定着暖通空调管道保温材料厚度计算方法，根据管道介质温度进行划分，暖通空调管道主要包括以下几种类型。一是单冷管道，也就是管道内介质温度比室内环境温度要低，只输送冷水的两管制风机盘管系统的供回水管、冷凝水管等。二是单热管道，代表室内环境温度明显高于管道内介质温度，如四管制风机盘管系统的热水供回水管、蒸汽管道等。三是冷热合用管道，也就是在夏季时，管道内介质温度明显要比室内环境温度要低，而在冬季，管道内介质温度则明显更高。

4.2 保温计算方法选用原则

第一，经济厚度法计算在单热管道保温材料厚度中具有较高的应用价值，同时允许表面热损失法核算也比较适用，通过对两种方法计算结果进行对比分析，应取其较大值。

第二，防结露方法计算，比较适用于单冷管道保温材料厚度，再根据经济厚度法展开对比，最终取其较大值。

第三，对于冷热合用管道的保温材料厚度，为了对绝热层厚度进行计算，应根据冷管道与热管道的计算方法来进行。在具体选用方面，应从管道的具体功能出发，为管道类型的判断提供一定的依据，然后基于管道的类型，选择相应管道保温材料厚度的计算方法。

5 BIM技术对于暖通空调施工设计的意义

利用BIM技术，可以将暖通空调的设计从传统的二维平面设计转化为三维设计。通过三维模型的设计，可以让设计方案更加直观地展现出来，加强设计图的可视性、直观性，并且提高了暖通空调的设计层次。与传统的二维平面设计相比，BIM技术设计的三维模型，可以更好地规避设计中存在的问题，提高了暖通空调设计的质量，且更直观地分析设计中可能存在的问题，确保暖通空调设计的合理性，让施工变得更加科学、有效。

同时，利用BIM 技术的三维模型，准确分析暖通空调施工中的数据变化、参数变化、材料的应用，方便管理人员更好地进行施工监管工作。通过BIM 技术建立的三维模型，更清晰地将暖通空调建设的过程、细节展现出来，在施工中出现问题时，可以及时分析问题出现的地方，并且通过三维模型，分析施工中可能出现问题的地方，从而进行标注，以防止事故的发生。

通过BIM技术进行暖通空调三维模型的设计，将施工设计从局部向整体转移，通过分析设备、结构、建筑等方面因素，综合处理每个矛盾点，以提高暖通空调施工的效率与质量。在传统的城市设计中，由于空调的存在，很容易形成“城市热岛”效应，而BIM技术的应用，能够科学分析城市发热点，并采用科学的散热材料，以减少城市的“温度”。

6 暖通空调设备运行的噪声超标科学处理办法

6.1 合理的安装

在空调的安装过程中，可以通过以下办法降低噪声：①安装阻尼减弱器。这个方法因为投入少、效果明显，所以采用得比较多。②合理的管道布局。安装人员在建筑物施工过程中，应科学规划安装环境，减少安装过程不必要的麻烦。③采用栅栏隔音法，这种方法操作比较简单，就是在空调主机周围加上了栅栏，隔音效果非常好。这一措施不但有效保护了空调主机的安全，也美化了城市环境，避免了因人员与主机的近距离接触，发生触电等不安全事故的发生。④安装百叶窗吸尘装置，这能在很大程度上降低暖通空调运行中的噪声，隔音效果比较理想。

6.2 管道合理的安装

很多人认为暖通空调的噪声污染主要是因为设备主机的运转，认为只要做好设备主机的隔音措施就可以了，其实造成空调噪声的另一个原因是管道的安装不科学。正确、科学、合理地安装空调管道，能有效降低空调运行中产生的噪声，在空调安装过程中这一项工作不容忽视。

在实际操作中，因为冷传递水管没有固定好而产生噪声的现象时有发生，所以在安装空调时必须采用三角支架固定好冷传递水管，不让水管在冷传递过程中抖动，能很好地降低空调运行噪声。在实践中还发现，弹簧连接法能很好地解决安装过程中吊架不能安装的问题。安装过程中管道有序的连接，不但减少了工程成本，也避免了不科学安装带来的噪声困扰。

6.3 安装空调减振器

减振器主要是通过弹簧的振动降低管道振动的频率，达到降低噪声的目的。空调减振器能有效降低空调主机工作中因管道振动而产生的噪声。减振器因为荷载能力强、适应范围广，同时具有频率低、结构结实、隔振效果理想的优势，很受用户欢迎。近年来经过不断改进，现在空调减振器的特点还体现在环境适应能力强，使用寿命大大延长，隔振效果大大提高，对物体的冲击与传声均有明显的减缓效果。安装空调减振器，降低空调动行时管道产生的噪声，减缓管道振动，延长管道的使用寿命，保护环境，保证暖通空调的正常运转，为人们营造一个理想的生活、工作环境。

6.4 安装悬挂式缓冲减振吊架

悬挂式缓冲减振吊架的设计很简单，其原理就是利用橡胶、弹簧的特点，将两者合成通过技术手段制造出集隔振和降噪功能于一体的元件。悬挂式缓冲减振吊架的安装主要是针对降低悬挂隔离设备因振动产生的噪声，因其具有弹簧和橡胶的两种特性，能适应较宽的频率范围，多应用于安装空调管道、工业风管道或专业的气管设备。因为减振吊架制作简单、成本低、结构坚固、隔音效果理想，成为当下暖通空调安装的必要零部件。

6.5 合理设计安装埋管线

在现代建筑中，不少高层建筑下面均设计有地下室并兼作人防工程，因而暖通空调的设计既要考虑地下室环境，又要满足设计需要。如果对墙体造成破坏，对于整体的建筑安全而言会较为不利。为了避免在暖通空调的管线安装过程中出现破坏墙体的情况，或者发生其他的安全事故问题，设计人员需充分考察人防工程现场实际情况，根据建筑的实际情况、墙体状况和整体的人防工程规划，对暖通空调做出合理的线路设计。

7 结束语

暖通空调作为建筑工程的重要组成部分，其设计施工也需考虑建筑工程的建筑设计与设备应用环境。对设计人员而言，暖通空调设计既要满足建筑工程的建设需要，也要满足战时的防护需求，合理的暖通空调设计能够为建筑工程建筑提供稳定的通风条件，从而在发生紧急情况时发挥重要的功能作用。

在建筑工程暖通空调的设计中，首先，应考虑暖通空调的通风条件是否达到建设需求；其次，进风口、排风口、防火、防排烟等装置也是暖通空调的设计重点，需要设计人员严格把控设计要点，充分优化暖通空调的配置。此外，要从工程的抗力级别、人防出入口、工程造价等方面完善暖通空调设计要素。除了要考虑设备细节，还要结合整体的建筑工程建设，考虑暖通空调功能发挥的设计细节。