暖通空调设计的一些浅见

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  摘要:本文介绍了民用建筑暖通空调设计中需要重点了解和解决的问题,公共建筑的分区和常用的空调方式,民用建筑空调系统选用时的注重点及设备间布置的基本要求。分析了制冷空调设备机房、风道、管井与建筑的关系,进行了详细的阐述。
  关键词:建筑工程;暖通空调;设计
  一、前言
  一个好的建筑物暖通空调设计,需要达到良好的使用效果,同时要适用、经济、美观三者俱备。为达到此目标,在作设计时应做全面了解和分析,并且各工种必须相互配合好,配合好不仅是要互提资料,还有很重要的一点是作好全面了解和沟通,并在满足业主要求的前提下,结合设计的总体要求作好相关设计。对暖通设计人员来讲,既要全面了解清楚设计对象,又要抓住一些关键问题。
  二、设计前的几个重点问题
  (1)建筑物所处的位置、四邻建筑物及其周围的道路情况,以及周边供热、供水、供电等市政管线的接点情况、方式与可能的接口地点、位置。这些是设计供热入口、计算负荷及系统布置时的客观条件,同时参考风力、日照及入口的朝向等,来确定大门、大厅的做法。
  (2)建筑物内的人员数量、使用时间周期、有无废气要排放等情况。这些可作为计算负荷及划分系统的依据。
  (3)空间的大小、层高、外墙、梁和柱子的尺寸,为确定系统方案和管线布置做准备。
  (4)防火分区、防烟分区的划分及防火墙的位置,火灾时的疏散路线,为防排烟系统的设计做准备。
  (5)周围环境:
  ①周围环境的建筑性质和使用情况,以及对噪声敏感程度或要求;被楼群包围时计算冷暖负荷时要考虑阴影区和日照长短。
  ②有无水面、沙地、停车场等反射太阳辐射给高层建筑,增加负荷。
  ③周围有无工厂、锅炉房、厨房等,在选择室外进风口或新风口时应尽可能避开和做好防护措施。
  (6)室内情况了解和考虑:
  ①室内的照明负荷、电子设备、电动机及其他发热设备。
  ②制冷机房、空调机房、冷却塔、水泵房、配电室及热力点等的位置。
  (7)其他因素的考虑如建筑物的级别要求;投资的大小、回收年限;施工的难易程度、设备来源;运行管理水平、维修更换标准;建筑物各区的使用时间;装修设计和装修是一次成型还是入住招商后各自设计、装修;窗户的大小、层数及采用玻璃的热工性能;建筑物是出租性质还是自行使用等。
  三、空调系统的设计方式与建筑的关系
  一般公共建筑多为设置空调系统的建筑,有空调的建筑物,建筑与暖通专业的关系就更密切。下面介绍一下民用建筑暖通空调常用空调系统方式与建筑关系。
  3.1分区
  (1)内区与外区。现代写字楼多为楼层高、面积大、玻璃窗面也大,室内电子办公设备多,照明散热量大,人员也相对较多和固定,室内的照明、人员、电子设备等都会形成空调冷负荷,但这一不受外界温度波动影响的区域称为内区。而室外温度波动和太阳辐射热也能通过围护结构进行传热,但只影响到一定进深的区域,这一区域称为外区(一般为距外墙4~6m内的区域)。
  (2)内区和外区往往根据建筑的不同使用功能和布置而采用不同的空调方式,内区常采用风机盘管加新风或VAV变风量的空调方式,或者是VRV变频空调系统;而外区(周边区)常采用全空气的定风量或VAV变风量的空调方式。
  3.2常用空气调节系统方式在建筑上的应用
  (1)全空气空调系统:平常使用得最多的是混合式空调系统,即处理的空气来源一部分新鲜空气,一部分是室内回风。冷风或热风通过空调机房的空气处理机沿风道送出.通过散流器或百叶风口等送入室内,室内另设回风口让气流沿风道返回空气处理机。这一系统一般要有空调机房(末端空气处理机),还要有吊顶空间或较高的层高,常用在使用区域比较开阔的空间。
  (2)半集中方式空调系统:是一种对空气的局部处理和集中处理相结合的方式,即在室内设置风机盘管机组(末端装置),再加上经集中处理后的新风送入房间,由两者结合运行。最典型的半集中方式就是风机盘管加新风系统。风机盘管是由冷却盘管加上风机组成.有进水、出水两个水管接口和进风、出风两个风口。在风机盘管下边还设有集水盘,盘中还接出一根凝结水管排放凝结水,凝结水管是无压的自流排水管,所以要有一定的坡度(≥0.005),否则,凝结水就会溢出。
  因为风机盘管的作用是将室内空气循环冷却。不能解决室内空气质量问题.故一般风机盘管都和新风系统联合使用。新风系统就是将室外空气经过空气处理机冷却(或加热)、加湿、过滤等处理后送入室内的系统。这种系统常用在房间分隔较多的空间,如酒店客房、宿舍房间等。
  (3)变风量空调系统(又叫VAV系统):变风量空调系统是按照房间负荷的改变而相应改变送入室内风量的全空气系统。是随着能源危机出现的一种产物,它对系统的运行费用相当经济,对于大容量空调装置尤为显著,多见于办公楼等公共建筑中。变风量空调系统并不是一种新的、特殊的空调方式,只是在装置上最大限度的考虑经济运行。
  (4)变频多联机空调系统(又叫VRV系统):这是一种风冷直接蒸发冷却室内空气、变频调节制冷剂量的系统.它具有无需机房、没有风管、布置灵活、舒适节能、设计简单等特点,现在很多中小型写字楼、商业和民用建筑均采用这种多联机空调系统。
  3.3制冷空调设备机房、风道、管井与建筑的关系
  3.3.1制冷空调设备机房面积和层高
  制冷机房面积约占公共建筑总建筑面积的0.5~l%;换热站面积约占公共建筑总建筑面积的0.3~O.5%;锅炉房面积约占公共建筑总建筑面积的1%;空调机房面积约占公共建筑总建筑面积的4~6%。
  3.3.2制冷机房、空调机房的设置与建筑的关系和要求
  (1)制冷机房   ①有地下室时一般设在地下室,无地下室时设在一层,也有设在顶层或中间设备层的,但较少;在地下室中设在平面的儿何中心为好,这样可以节省管网的投资和布置管路,减少运行时的水泵能耗:同时要靠近变配电站和水泵房,尽量缩短管线;
  ②要预留大型设备搬进搬出的孔洞及通道,尤其冷水机组和大型空调机的吊装安装;
  ③制冷机房的高度要求(净高):电制冷机组大型4.5m,小型3.5m;直燃机组大型5m,小型4m。
  (2)空调机房
  ①空调机房面积约占其所负责区域总建筑面积的5%:其所处的位置,应当位于其所负责区域所处的防火分区内。不能把本防火分区的空调机房放在另一个防火分区内;
  ②空调机房在平面上与主要房间至少应有一室之隔,为的是避免噪声振动影响到主要房间或其他场所的使用。
  四、民用建筑空调系统设计时的注重点
  4.1旅馆、公寓等居住类建筑的空调系统应重点考虑
  (1)室内上部、下部温度的均匀性、舒适性,切勿有吹风感。
  (2)空调设备应选用噪声及振动较小者,尤其是夜深入静时,卧室内出风口处的噪声不宜超过30dB,最大不得超过35dB,在旅馆客房采用风机盘管时容易达到,但在公寓中采用空调系统时就必须有相应的消声措施,而且空调机房应设侄远离卧室处。
  (3)出风口和回风口的设置,在旅馆客房应尽量靠近门边和卫生间,这样可以缩短风管的长度和冷凝水的排放,同时可以节省空间,利用好吊顶;而公寓的房间则要配合好装修,选择带有一定隐蔽性而又不影响出回风效果的部位,同时要考虑好冷凝水的排放,缩短管路。
  4.2办公楼等建筑的空调系统应考虑的几个问题
  4.2.1平面上的内、外分区
  现代的办公建筑,面积越来越大,层数越来越多,在每层的平面上设置空调系统时,应考虑按内外区分别设置。由于内外区的空调负荷不同,所以空调系统最好能分开设置;有的建筑也可以根据本身的建筑特点按朝向分区:分区太多也会增加设备的初投资,但是从舒适度和长远来看,合理的分区是可以提高空调的舒适性效果,并节省运行费用的。
  4.2.2过渡季节运行问题的考虑.
  过渡季节外区可以一般不用冷热源,但内区仍需要降温,设计空调系统时应考虑室外空气直接送入内区的可能。选冷源时要考虑最小负荷时的工况,制冷机应大小搭配以便灵活选择。
  4.2.3节假日个别楼层或个别办公室的加班问题
  解决这个问题,最好分层设空调系统或分区设空调系统;另外加强管理分时段供应空调。
  4.2.4要考虑系统的灵活性
  特别是出租性质的办公楼,不同业主对空调的要求及室内布置都不一样,内隔墙的位置经常变更,空调负荷就相应变化。因此设计这类办公建筑时选的设备容量要留有余地,设备配置要大小搭配,顶部送风系统宜优先采用,送、回风口最好能在每个柱距间均匀分布等。
  4.3百货公司、商场类建筑
  (1)百货公司、商场的冷负荷主要来自照明和人员散热,其大小视建筑的档次和规模而定;一般档次高的人少,反之则人多。
  (2)过渡季的通风换气十分重要,几乎需80%的排气才能满足卫生要求,因此这类建筑宜采用双风机系统或单风机加排风机系统。
  (3)在商场出入口处人流不息,冬季流入大量冷空气,夏季室外热气入侵,这样就增加空调负荷;大门口设置冷热风幕是解决这一问题的好办法,风幕的吹出口风速不能太大,也不能过小,大了会使人感觉不舒服,小了挡不住室外气流的入侵:实践证明风幕的吹出口风速以4~5m/s为好;另外在供暖地区大门口铺设一些地板加热盘管更好。
  4.4影剧院、大会堂
  这类建筑中的观众厅应为单独的系统,化妆室、排练室、办公室等应另设系统;空调系统的消声隔振非常重要,从设备选用到风管设计都应注意,风管内的风速一般控制在6m/s以下;电影放映室、灯光控制室发热量人,应有单独的排风、降温系统;还应特别注意防火要求。
  4.5医院建筑
  (1)防止交叉感染
  设计时要注意正负压的划分,如手术室应为正压(20~25Pa),以防脏空气流入;放射治疗室、麻醉室应为负压(20~25Pa),为排除密度大的麻醉气体,手术室内的排风口应设在手术室的下部。
  (2)防止尘埃问题
  为减少医院内的污染和细菌传播,空调的送、排风系统的过滤十分重要;尤其是对烧伤病房、传染病房的排风过滤。
  (3)对只供暖、不设空调的医院必须有完善的通风系统。
  (4)特殊病房的温湿度调节和通风要求。
  五、设备间布置的基本要求
  设备间的布置应依照建筑物的不同而异,一般中小型建筑最下层设主要设备间,各层设辅助设备间,并配备相应的管井、管沟。主要设备间一般是由机械室、电气室、中央控制室组成,其既与外部相连,如冷水、热水、电力、燃气、电信宽带等的进出,又与分布在建筑物内部的末端设备相连,因此要尽可能地形成全面经济的流动线,这样既可节约一次投资,又能减少经常性费用。
  (1)制冷机房要与一些设备用房一起考虑设置;锅炉房要建在供应燃料方便又有可能在附近建立烟囱的地方,并且要考虑车辆进出的线路;空调机房应设置在送风路线不长,且便于冷热水管连接,又能有室外空气接入的地方;排风机房要注意室外的风向和周围环境等。
  (2)控制室应处于维护管理方便的地方,尽可能设在各设备间的中心地带,设在靠近楼梯或直接通往走廊等易于疏散的地方。
  (3)大型机电设备往往是安装在地下室,其寿命比建筑物本身要短,设备常常面临着更新问题,所以设计时应尽可能考虑预留吊装安装孔洞。
  (4)锅炉房燃烧需要大量空气,电动机要通风散热,而目,风、鼓风机噪声甚大,均要注意;制冷机房应设在一般人员不去的地方如地下室,机房内应有充分的维修通道;因主机房会产生噪声和振动,所以其不宜设置噪声要求较严的房间下方,室外冷却塔还应重点考虑对周围环境的噪声影响。
  (5)空调机房、配管、风道及排风机房等一般要配置在建筑的核心部位。从合理和长远的角度考虑,末端空调系统不宜太大,且一个空调系统应以专用为主,其服务面积不宜大于500m2。
  (6)标准层内的设备间是设备和管线集中的地方,宜设在建筑物的中央,而这些地方往往是各工种“互争”的地盘,设计时千万注意,最好在初步设计阶段各工种就合理地划分空问,做好统筹安排。
  (7)顶层设备间通风机室应设在管井的上方,新风口与排风口要按一定的距离分设,并且新风口要设在常年的上风处。
  六、结束语
  综上所述做好暖通空调设计,事先应做好各方面的资料收集工作,对不同的建筑物选择合适的空调方式,分析环境影响,节能效果及管理使用的因素,努力解决好各项问题,达到一个较为完美的优秀设
  计。
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