在建筑設計中,暖通空調(HVAC)系統是保障室內環境舒適與健康的核心環節。設計過程中常會遇到一系列問題,影響系統的效率、可靠性與經濟性。本文系統梳理了暖通設計中常見的22個問題,并提供了相應的解決思路與方案,旨在為設計人員提供參考。
- 負荷計算不準確
- 問題:采用估算或簡化方法,導致冷熱負荷偏大或偏小。偏大則設備選型過大,初投資和運行能耗高;偏小則無法滿足使用需求。
- 解決:嚴格按照國家規范(如《民用建筑供暖通風與空氣調節設計規范》GB 50736)進行逐時動態負荷計算,充分考慮建筑圍護結構、人員、燈光、設備、新風等各項得熱因素及同時使用系數。
- 系統形式選擇不當
- 問題:未根據建筑功能、使用特點、當地氣候及能源政策,選擇最合理的冷熱源形式(如多聯機、風冷熱泵、水冷機組+鍋爐、地源熱泵等)及末端系統(如風機盤管、全空氣系統、輻射供暖供冷等)。
- 解決:進行多方案技術經濟比較,綜合評估初投資、運行費用、維護管理、環境適應性及用戶習慣。
- 設備選型冗余或不足
- 問題:直接套用經驗系數或盲目放大,導致水泵、風機、冷卻塔、主機等設備容量過大,長期低效運行。
- 解決:基于精確的負荷和水力計算選型,并考慮合理的備用系數。優先選用高效節能型設備,并關注其部分負荷性能。
- 管路系統水力失調
- 問題:水系統設計為異程式且未進行嚴格水力平衡計算,導致遠近端用戶冷熱不均。
- 解決:盡量采用同程式系統。對于異程式系統,必須進行詳細的水力計算,并在各支路回水管上設置靜態平衡閥或動態壓差平衡閥,并預設調試。
- 通風量設計不合理
- 問題:衛生間、廚房、地下車庫等區域的排風量,以及辦公室、會議室的新風量設計不足或過量。
- 解決:根據空間用途、人員密度、污染源特性,嚴格按規范確定通風換氣次數和新風量標準。考慮采用需求控制通風(DCV)策略。
- 氣流組織設計不佳
- 問題:送、回風口位置、類型及尺寸不當,導致室內存在溫度分層、氣流短路、死角或吹風感。
- 解決:利用計算流體動力學(CFD)軟件進行模擬優化,確保送風能有效覆蓋工作區,回風能有效排除污染空氣。
- 冷凝水排放問題
- 問題:排水管坡度過小、無透氣措施、未設水封或水封被破壞,導致排水不暢、溢水或異味倒灌。
- 解決:確保排水管坡度≥0.01,設置通氣孔,風機盤管等設備凝結水盤出口處必須設置存水彎,并定期檢查維護。
- 噪聲與振動控制忽視
- 問題:設備選型時未考慮噪聲指標,機房未做吸隔聲處理,管道未設柔性連接和減振支吊架,影響使用環境。
- 解決:選用低噪聲設備,對機房進行聲學設計,在設備進出口設置軟接頭,風管水管設置減振吊架,風管內設置消聲器或消聲靜壓箱。
- 保溫設計缺失或不當
- 問題:冷凍水管、風管、熱水管(特別是戶內小溫差熱水管)保溫厚度不足或材料不當,導致冷熱量損失和表面結露。
- 解決:根據介質溫度、環境溫濕度和節能要求,計算確定經濟合理的保溫層厚度與材質,并確保施工嚴密。
- 防排煙設計與通風系統混淆
- 問題:將普通通風系統兼作排煙系統使用,或兩者設置不當,火災時無法有效排煙。
- 解決:嚴格區分通風系統與防排煙系統。防排煙系統的設計必須符合《建筑防煙排煙系統技術標準》GB 51251,采用耐火材料與專用設備,并實現消防聯動控制。
- 空調冷凝熱回收利用不足
- 問題:制冷機組排放的大量冷凝熱直接廢棄到環境,造成能源浪費。
- 解決:在需要生活熱水或再熱需求的場所(如酒店、醫院),優先考慮采用帶熱回收功能的制冷機組,將冷凝熱用于制取免費熱水。
- 自動控制系統設計過于簡單
- 問題:僅設啟停控制,缺乏溫度、濕度、壓力、流量等參數的監測與自動調節,系統無法按需高效運行。
- 解決:設計完整的樓宇自動控制系統(BAS),對主機、水泵、冷卻塔、末端設備進行群控與優化調度,實現氣候補償、變流量運行等節能策略。
- 未考慮過渡季節運行模式
- 問題:系統設計只考慮冬夏極端工況,在春秋季室外焓值適宜時無法充分利用新風免費制冷。
- 解決:設計可實現全新風或大風比運行的全空氣系統,或為風機盤管加獨立新風系統設計旁通風門,充分利用自然冷源。
- 機房布置與空間預留不合理
- 問題:機房面積過小,設備間距不足,管道交叉打架,缺乏檢修通道,給安裝和維護帶來極大困難。
- 解決:早期與建筑、結構專業協同,合理規劃機房位置與尺寸,運用BIM技術進行管道綜合排布,確保足夠的安裝、操作和檢修空間。
- 冷卻塔布置不當
- 問題:布置在建筑凹槽、女兒墻下或間距過小,導致進風不暢、排風短路,冷卻效率下降;或離住宅太近,噪聲擾民。
- 解決:確保冷卻塔布置在通風開闊處,其進風面遠離障礙物,多塔布置時保持足夠間距或設置導風板。必要時設置隔聲屏障。
- 高層建筑水系統承壓問題
- 問題:系統靜壓過高,超出普通設備與閥件的承壓范圍。
- 解決:采用豎向分區,設置中間設備層或換熱器隔斷壓力。選用承壓能力高的設備與管材。
- 新風采集口位置不當
- 問題:靠近排風口、廚房油煙口、車庫出口或道路,吸入污染空氣。
- 解決:新風采氣口應設置在空氣潔凈、通風良好的室外區域,遠離污染源,并滿足規范要求的間距。
- 忽略熱膨脹與補償
- 問題:長距離直線管道未設置補償器,熱脹冷縮導致管道或支架損壞。
- 解決:計算管道熱伸長量,合理設置自然補償彎頭或波紋補償器,并正確設置固定支架與導向支架。
- 管道穿墻、穿樓板處理不當
- 問題:預留孔洞過大或未做密封,破壞建筑防火與氣密性。
- 解決:預留套管,管道與套管間隙用不燃柔性材料緊密填塞。穿越防火分區時必須用防火封堵材料密封。
- 設計圖紙與計算書深度不足
- 問題:圖紙標注不清,缺乏細節大樣,與計算書脫節,給施工和預算帶來困惑。
- 解決:嚴格執行設計深度規定,圖紙清晰完整,關鍵節點有大樣圖,提供完整的計算書作為設計依據。
- 缺乏與綠建、節能標準的銜接
- 問題:設計未充分考慮現行綠色建筑評價標準和節能設計標準的強制性條文與評分項要求。
- 解決:在設計初期即明確項目綠建目標,將高效設備、可再生能源利用、能耗監測、室內環境質量保障等措施融入設計方案。
- 設計脫離運行維護實際
- 問題:系統復雜,操作不便,過濾器、傳感器等需要定期維護的部件難以接近。
- 解決:樹立“為運維而設計”的理念,系統設計力求簡潔可靠,關鍵設備部件預留檢修口和操作空間,并提供清晰的操作維護手冊。
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暖通設計是一項需要綜合考慮技術、經濟、安全與環保的系統工程。避免上述常見問題,關鍵在于設計人員應秉持嚴謹細致的態度,深入理解規范標準,熟練掌握設計工具,并加強與各相關專業的協同。通過精細化設計與全過程把控,才能打造出高效、舒適、節能且可靠的暖通空調系統。