高層建筑暖通設(shè)計(jì)創(chuàng)新研究

王 康 成

(山西省建筑設(shè)計(jì)研究院，山西 太原 030013)

高層建筑暖通設(shè)計(jì)創(chuàng)新研究

王 康 成

(山西省建筑設(shè)計(jì)研究院，山西 太原 030013)

論述了高層建筑的基本特點(diǎn)，針對(duì)當(dāng)前暖通設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題進(jìn)行了分析，并提出了一些創(chuàng)新暖通設(shè)計(jì)的策略，以期對(duì)高層建筑暖通設(shè)計(jì)工作起到積極地促進(jìn)作用。

高層建筑，暖通設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)理念

高層建筑已經(jīng)成為建筑行業(yè)的未來(lái)趨勢(shì)，高層建筑的規(guī)模大，系統(tǒng)更復(fù)雜，這就給暖通設(shè)計(jì)帶來(lái)較大的困難。所以，在設(shè)計(jì)暖通的過(guò)程中，必須充分考量高層建筑的基本特點(diǎn)，不斷創(chuàng)新暖通設(shè)計(jì)。

1 高層建筑和暖通設(shè)計(jì)

1)高層建筑。

對(duì)于高層建筑在不同的國(guó)家有不同的規(guī)定。在美國(guó)，7層以上或是24 m以上的建筑就被稱為高層建筑，日本是將8層或31 m以上的建筑稱為高層建筑，我國(guó)是將10層或28 m以上的建筑稱為高層建筑。高層建筑隨著高度增加，設(shè)計(jì)的難度就會(huì)相應(yīng)增大，其設(shè)計(jì)要點(diǎn)主要包括三個(gè)方面，一是建筑設(shè)計(jì)，二是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，三是設(shè)備和電氣設(shè)計(jì)。在建筑設(shè)計(jì)方面，其核心在于防火間距處理、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)化布局、交通方式設(shè)計(jì)以及安全設(shè)計(jì)等。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要是對(duì)風(fēng)力和地震進(jìn)行考慮、合理設(shè)計(jì)高寬比、加強(qiáng)剛度和質(zhì)量的均勻性、控制沉降和安全施工。在設(shè)備和電氣的設(shè)計(jì)方面，主要涉及到暖通空調(diào)設(shè)計(jì)、給排水設(shè)計(jì)、消防設(shè)計(jì)以及電路設(shè)計(jì)等方面。

2)暖通設(shè)計(jì)。

暖通設(shè)計(jì)所包含的內(nèi)容較多，其在設(shè)計(jì)中主要涉及到采暖、通風(fēng)和調(diào)節(jié)空氣這三個(gè)方面的功能，其不僅是提升建筑整體質(zhì)量的關(guān)鍵，也是滿足普通消費(fèi)者的切身需求。采暖又可以稱為供暖，就是按照建筑物的冷負(fù)荷，對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)熱力的供給，確保建筑內(nèi)部的溫度能夠滿足消費(fèi)者的需求。通風(fēng)主要是向房間送入空氣和從房間排除空氣，其核心原理就是利用建筑外部的新鮮空氣置換建筑內(nèi)部的空氣，一般又可以分為機(jī)械通風(fēng)和自然通風(fēng)。調(diào)節(jié)空氣主要是對(duì)建筑內(nèi)部的濕度、溫度、空氣流速和潔凈度等進(jìn)行調(diào)節(jié)。所以，暖通設(shè)計(jì)就是對(duì)這三個(gè)方面的基本功能進(jìn)行設(shè)計(jì)，根據(jù)高層建筑對(duì)暖通的切實(shí)需求以及其自身存在的特點(diǎn)，將這三個(gè)方面的功能通過(guò)一個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，即所謂的暖通設(shè)計(jì)。

2 高層建筑暖通設(shè)計(jì)存在的問(wèn)題

1)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)不規(guī)范。

在進(jìn)行高層建筑的暖通設(shè)計(jì)工作時(shí)，圖紙是一個(gè)很重要的載體，其是暖通設(shè)計(jì)思想的直接反映。從設(shè)計(jì)圖紙中不僅可以直接看出高層建筑暖通系統(tǒng)的具體設(shè)計(jì)方案，還可以對(duì)不同的設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)其中可以繼續(xù)改進(jìn)的地方，有利于暖通設(shè)計(jì)不斷完善。因此，這就要求圖紙?jiān)O(shè)計(jì)必須規(guī)范，嚴(yán)格按照相關(guān)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。但是，根據(jù)目前的實(shí)際情況來(lái)說(shuō)，在圖紙?jiān)O(shè)計(jì)方面，不規(guī)范的問(wèn)題比較突出，尤其是不同的設(shè)計(jì)圖紙之間存在對(duì)應(yīng)關(guān)系不明確的問(wèn)題，尤其是平面圖、剖面圖的尺寸標(biāo)注、位置關(guān)系對(duì)應(yīng)不上的問(wèn)題比較突出，這就給暖通施工造成了很大的困擾，最后可能導(dǎo)致實(shí)際施工和圖紙?jiān)O(shè)計(jì)出現(xiàn)不符的情況。

2)暖通設(shè)計(jì)和實(shí)際需求不符。

對(duì)高層建筑而言，暖通系統(tǒng)是其功能系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分，是高層建筑實(shí)際需求的根本反映，因此，暖通設(shè)計(jì)必須要和建筑功能需求相符。但是，暖通設(shè)計(jì)和高層建筑實(shí)際需求不符的情況屢屢出現(xiàn)，不僅造成了暖通工程的成本增加，還導(dǎo)致其效益降低。具體來(lái)說(shuō)，暖通設(shè)計(jì)和實(shí)際不符的情況主要表現(xiàn)在和實(shí)際存在差距以及超出實(shí)際需求太多這兩個(gè)方面。和實(shí)際存在差值，暖通系統(tǒng)就無(wú)法完全滿足高層建筑的基本需求，不僅會(huì)導(dǎo)致暖通系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)負(fù)荷較大，還會(huì)導(dǎo)致建筑的功能降低。而超出實(shí)際過(guò)多的問(wèn)題，會(huì)導(dǎo)致暖通系統(tǒng)的部分性能被限制，不能發(fā)揮出作用，導(dǎo)致這部分成本出現(xiàn)浪費(fèi)。

3)工程參數(shù)設(shè)計(jì)不合理。

進(jìn)行暖通設(shè)計(jì)時(shí)，各項(xiàng)工程參數(shù)是必不可少的參考。對(duì)于不同的高層建筑而言，其工程參數(shù)存在較大的區(qū)別，這也是不同建筑之間功能差異的具體反映。所以，在暖通設(shè)計(jì)中，必須對(duì)工程參數(shù)加強(qiáng)設(shè)計(jì)，對(duì)其形成全面控制。但是，在目前的暖通設(shè)計(jì)中，對(duì)工程參數(shù)的控制并不合理。許多項(xiàng)目都只是簡(jiǎn)單地對(duì)工程參數(shù)進(jìn)行了設(shè)定，沒(méi)有對(duì)其進(jìn)行精準(zhǔn)控制，結(jié)果導(dǎo)致濕度、溫度和空氣質(zhì)量沒(méi)有達(dá)到高層建筑的具體要求。這不僅對(duì)高層建筑的使用造成了很大的不便，還影響了暖通系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

4)經(jīng)濟(jì)性考量不科學(xué)。

經(jīng)濟(jì)性是進(jìn)行暖通設(shè)計(jì)時(shí)所必須加強(qiáng)重點(diǎn)考慮的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，只有一個(gè)經(jīng)濟(jì)性的暖通設(shè)計(jì)方案，才能在確?；A(chǔ)功能實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)上，為施工單位創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)效益。但是，目前在暖通設(shè)計(jì)中，對(duì)經(jīng)濟(jì)性的考量不甚合理，導(dǎo)致出現(xiàn)了各種各樣的問(wèn)題。首先，某些施工單位過(guò)分追求經(jīng)濟(jì)利益，進(jìn)行暖通設(shè)計(jì)時(shí)眼光短淺，沒(méi)有對(duì)暖通系統(tǒng)的長(zhǎng)遠(yuǎn)作出全面考量，導(dǎo)致暖通設(shè)計(jì)的功能具有暫時(shí)性，無(wú)法長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)揮作用。其次，某些暖通設(shè)計(jì)中對(duì)經(jīng)濟(jì)性又缺乏考量，對(duì)質(zhì)量和性能的追求過(guò)重，導(dǎo)致暖通設(shè)計(jì)功能超出實(shí)際，造成成本上升和不必要的浪費(fèi)，致使經(jīng)濟(jì)效益下降。

3 高層建筑暖通設(shè)計(jì)的創(chuàng)新策略

1)創(chuàng)新設(shè)計(jì)理念。在高層建筑的暖通設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)理念是最應(yīng)當(dāng)實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新的，這是因?yàn)樵O(shè)計(jì)理念對(duì)設(shè)計(jì)方案和方案效果具有直接的影響，只有不斷創(chuàng)新設(shè)計(jì)理念，才能促進(jìn)暖通設(shè)計(jì)不斷創(chuàng)新。

首先，必須對(duì)高層建筑的暖通設(shè)計(jì)加強(qiáng)規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化。所謂創(chuàng)新并不是跳出標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)，而是在規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的約束下實(shí)現(xiàn)暖通設(shè)計(jì)的進(jìn)步和發(fā)展。所以，對(duì)暖通設(shè)計(jì)進(jìn)行創(chuàng)新，必須在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上進(jìn)行，而不能另起爐灶從頭開(kāi)始。

其次，實(shí)現(xiàn)暖通設(shè)計(jì)的綜合性和一體化。對(duì)于高層建筑而言，在一系列信息技術(shù)和智能技術(shù)的運(yùn)用下，各個(gè)功能系統(tǒng)的綜合性與一體化程度不斷提升。因此，暖通設(shè)計(jì)也必須加強(qiáng)綜合性和一體化的設(shè)計(jì)，不斷提升暖通系統(tǒng)的整體性，從更高層次對(duì)待暖通設(shè)計(jì)，摒棄以往的獨(dú)立設(shè)計(jì)思想。只有從整體角度進(jìn)行綜合性的暖通設(shè)計(jì)，才能切實(shí)保證其功能和高層建筑的實(shí)際需求相符。

最后，需要加強(qiáng)動(dòng)態(tài)性設(shè)計(jì)，通過(guò)流體力學(xué)、動(dòng)態(tài)荷載分析等手段對(duì)高層建筑的暖通設(shè)計(jì)進(jìn)行強(qiáng)化完善，以此規(guī)避靜態(tài)設(shè)計(jì)存在的一些不合實(shí)際的問(wèn)題。

2)提升系統(tǒng)效率。對(duì)高層建筑的暖通系統(tǒng)而言，其也是由多個(gè)部分組成，能量在這些不同的部分之間進(jìn)行逐漸傳遞。根據(jù)能量傳遞的相關(guān)理論，能量在從上一級(jí)傳遞到下一級(jí)的過(guò)程中，必定會(huì)發(fā)生一定的損失，發(fā)生損失的多少取決于兩級(jí)之間的能量轉(zhuǎn)換效率，效率越高能量損失就越少。不僅如此，能量傳遞的級(jí)數(shù)越多，發(fā)生的能量損失越大，因此需要對(duì)級(jí)數(shù)進(jìn)行控制，盡可能減少能量發(fā)生損失的環(huán)節(jié)?；诖耍谠O(shè)計(jì)暖通系統(tǒng)時(shí)，就應(yīng)該對(duì)各級(jí)子系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，減少不同部分之間的銜接級(jí)數(shù)，使其控制在合理范圍內(nèi)。不僅如此，還應(yīng)當(dāng)對(duì)不同環(huán)節(jié)之間的能量轉(zhuǎn)換效率加強(qiáng)考量，提升其轉(zhuǎn)換效率，從而實(shí)現(xiàn)提升暖通系統(tǒng)整體效率的目的，減少能耗。

3)創(chuàng)新圖紙審查機(jī)制。圖紙是暖通設(shè)計(jì)的一個(gè)重要方面，由于圖紙審查不嚴(yán)導(dǎo)致的各類問(wèn)題數(shù)不勝數(shù)。因此，必須對(duì)圖紙審查機(jī)制進(jìn)行創(chuàng)新，確保暖通設(shè)計(jì)圖紙不會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。首先，應(yīng)該加強(qiáng)設(shè)計(jì)人員對(duì)設(shè)計(jì)圖紙一致性的重視，使其在設(shè)計(jì)過(guò)程中嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)。其次，創(chuàng)新圖紙審查機(jī)制，可以交由其他設(shè)計(jì)部門或是第三方設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)對(duì)設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行審查，確保設(shè)計(jì)圖紙能夠得到更加客觀公正的查驗(yàn)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)其中存在的問(wèn)題并予以解決。最后，對(duì)圖紙審查發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，必須及時(shí)進(jìn)行糾正，盡快將圖紙完善。

4)加強(qiáng)經(jīng)濟(jì)性設(shè)計(jì)。經(jīng)濟(jì)性是暖通設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，尤其是高層建筑對(duì)暖通系統(tǒng)的功能需求較大，只有實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)性的設(shè)計(jì)，才能在暖通系統(tǒng)的施工和運(yùn)行環(huán)節(jié)盡可能的降低成本，確保經(jīng)濟(jì)效益。首先，對(duì)暖通設(shè)計(jì)方案進(jìn)行整體優(yōu)化，削減不必要的環(huán)節(jié)，將整個(gè)系統(tǒng)做到最簡(jiǎn)化。其次，對(duì)暖通設(shè)備的考慮必須更加全面。不同設(shè)備的功能、價(jià)格都存在差異，選用相關(guān)設(shè)備時(shí)應(yīng)該考慮暖通系統(tǒng)的性能和壽命等指標(biāo)，選擇最為合理的設(shè)備。最后，對(duì)短期利益和長(zhǎng)遠(yuǎn)利益加強(qiáng)對(duì)比考慮。不同的暖通設(shè)計(jì)方案在短期利益和長(zhǎng)期利益這兩個(gè)方面存在顯著差別，因此需要結(jié)合高層建筑的使用情況，合理選擇短期利益或是長(zhǎng)期利益的方案，實(shí)現(xiàn)利益最大化。

4 結(jié)語(yǔ)

高層建筑中，暖通設(shè)計(jì)的工作十分重要。由于當(dāng)前的暖通設(shè)計(jì)在不少方面都還存在一定的不足之處，因此，必須結(jié)合其表現(xiàn)出的問(wèn)題，針對(duì)性地通過(guò)設(shè)計(jì)理念、系統(tǒng)效率、圖紙審查等方面進(jìn)行創(chuàng)新，才能促進(jìn)高層建筑的暖通設(shè)計(jì)不斷進(jìn)步。

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Study on creative high-rise building HVAC design

Wang Kangcheng

(ShanxiAcademyofBuildingDesign,Taiyuan030013,China)

The paper discusses basic features of high-rise buildings,analyzes problems existing in current HVAC design,and puts forward some creative HVAC design strategies,with a view to play positive role in high-rise building HVAC design.

high-rise building,HVAC design,design concept

2015-10-13

王康成(1980- )，男，工程師

1009-6825(2015)36-0124-02

TU831 < class="emphasis_bold">文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

A