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这三组词汇即覆盖了整个规范,构成了建筑设计者们需要遵守的一个准则。
但是很多情况下,建筑设计者的设计灵感都是与规范要求是相互抵触的,这是你就不得不相互妥协了。
有人说,建筑是矛盾的集合体,我很赞同这样的说法,你的建筑设计灵感有时看似很完美,但却不符合规范,你只有不断地修改以符合规范的要求。
只有当双方的矛盾降至最低时,建筑物才算达到了真正的完美。
建筑环境与设备工程专业相关规范比较多,很难掌握,我就先以民用建筑供暖通风与空调调节设计规范说下自己的感想:
2012年1月21日,住建部发布第1270号公告,由住建部和质监局联合发布的GB50736-2012《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》(以下简称《规范》)当日发布,已于2012年10月1日实施。
该《规范》由中国建筑科学研究院主编,有北京市建筑设计研究院、清华大学、哈尔滨工业大学等38个单位参编;
主要起草人有徐伟、董重成、狄洪发等46人;
主要审查人员有吴元炜、吴德绳等16人。
这是一部集体智慧的结晶,是当前高水平的规范。
我从事散热器行业工作已50年,学习新标准,收获不少,感触很多,现略谈个人的几点感言:
术语变化,“采暖”改“供暖”,更科学规范。
著名暖通专家老前辈西亚庚曾多次说过:
“采暖”应称“供暖”,如像供水、供电、供气一样。
经他审阅的专业著作,由牟灵泉、肖曰嵘和董重成合著的《民用供暖散热器》一书,便是采用的“供暖”。
我编写的大专教材,经他审阅,也都采用“供暖”一词。
我之后编著的《新型供暖散热器的选用》等两本书,以及所有文章,都是采用“供暖”一词。
西老谢世后,业内逐渐淡化了“供暖”,广泛地使用“采暖”术语。
后来,中国建筑科学研究院建筑环境与节能研究院院长徐伟也在专业大会上提到“采暖”应称“供暖”,但业内多未重视。
2011年2月6日我曾写了一篇题为《关注散热器年会如何对待热点问题》的文章,在文章第六节中提到比“采暖散热器委员会”晚19年成立的“地面辐射供暖委员会”正确地使用了“供暖”,由此再次呼吁用“供暖”一词。
可是,业内仍有不少人不拘“小节”,如把“地面辐射供暖”说成“地板采暖”。
如今,“地面辐射供暖委员会”又改名“辐射供暖供冷委员会”,都是用的“供”字而非“采”字。
在此,建议“采暖散热器委员会”改名为“供暖散热器委员会”,与时俱进。
近年来随着社会和经济的发展,采暖设计的涉及范围不断扩大,已由最早的侧重室内需求的“采暖”设计,扩展到同时包含管网及热源的“供暖”设计;
我们的工作由被动变为主动,能更好地调动行业积极性;
同时,也能与现行政府法规文件及管理规定用词一致,遵循国家标准术语,“供暖”更科学规范。
供暖多元化,没有最好的,只有合适的。
《规范》第5.1.1条:
“供暖方式应根据建筑物规模,所在地区气象条件,能源状况及政策,节能环保和生活习惯要求等,通过技术经济比较确定。
”除散热器会议外,我还经常参加地暖、电暖等会议,往往学习新国标中国建筑材料科学研究总院|胡必俊最大的失败是放弃,最大的敌人是自己,最大的对手是时间。
共勉箴能听到一些“这个比那个好”等不和谐之音。
其实,各种供暖方式都有其特点,各有其适用范围,没有最好的,只有合适的。
在我国“三北”地区,多采用集中供暖,实践证明它经济、合理、安全、舒适。
但对我国广大南方地区,特别是夏热冬冷地区,要求供暖的呼吁越来越多,根据现实条件,采用分散的独立供暖较好,其中以燃气采暖热水炉(俗称壁挂炉)+散热器或水地暖、电暖器较好。
而采用电暖器更好,它投资少,见效快,使用方便,容易调控,行为节能效果显著,环保性好。
至于高品位电能用于供暖不合理之说,我认为这是社会进步的表现。
家电越来越多,火车、汽车都电气化,社会电气化是发展趋势,更何况供暖有利于电网负荷均衡,冬季电暖可缓解夏季空调用电量高峰,夜间电暖可缓解白天大量用电高峰。
低温供暖研究成果被肯定,写入规范中。
哈尔滨工业大学董重成教授的低温供暖研究成果已被肯定,写入了《规范》中。
《规范》第5.3.1条:
“散热器供暖系统应采用热水作为热媒;
散热器集中供暖系统宜按75℃/50℃连续供暖进行设计,且供水温度不宜大于85℃,供回水温差不宜小于20℃。
”低温供暖有更舒适、更节能两大优点,综合考虑供暖系统的初投资和年运行费用,当二次网设计参数取75℃/50℃时,方案最优,其次是取85℃/60℃时。
因此,欧洲很多国家正向低温供暖发展。
对钢、铝散热器,应有水质要求。
《规范》第5.3.6条:
“采用钢制散热器时,应满足产品对水质的要求,在非供暖季节供暖系统应充水保养”;
“采用铝制散热器时,应满足产品对水质的要求。
”从20世纪80年代起,我国钢、铝材质的散热器,多次出现腐蚀漏水事故,使其发展受到严重挫折。
业内开展了主题研究,提出主动防腐与被动防腐。
主动防腐是控制水质或采用耐腐蚀材质的散热器,这是治本之道。
经过多年努力,终于制定出水质标准,可是至今尚未正式出台。
1999年研制的出含铜水道的铜铝复合散热器是我国的创举,今年又研制出耐腐蚀的塑铝复合散热器。
被动防腐是在散热器内腔采取措施,如镀镍、涂料等。
其中涂料防腐不能根本解决问题,而且对环保不利。
有了符合要求的水质,才能保障钢、铝散热器的安全运行,才能促进钢、铝散热器的顺利发展。
因此,还是希望水质标准能早日出台。
散热器安装关注表面涂料、组装片数、暖气罩。
铸铁散热器现仍有很多涂刷银粉漆,这不利于散热器散热和节能。
《规范》第5.3.9条要求“散热器外表面应刷非金属性涂料。
”实验证明:
它比涂刷金属性涂料时能增加10%左右的散热量。
《规范》第5.3.8条:
“铸铁散热器的组装片数,应符合下列规定:
1.粗柱型(包括柱翼型)不宜超过20片;
2.细柱型不宜超过25片。
”这是考虑散热器组片连接强度及施工安装的限制要求。
《规范》第5.3.9条要求“除幼儿园、老年人和特殊功能要求的建筑外,散热器应明装。
”因装暖气罩会大幅减少散热量,同时会增加罩内墙体高温热传损失。
《规范》第5.3.10条:
“幼儿园、老年人和特殊功能要求的建筑的散热器必须暗装或加防护罩。
”这是为保护这些人的人身安全,避免烫伤或碰伤。
以上《规范》要求,往往被人们忽略,它涉及散热效率、安全健康,须引起重视。
再比如民用建筑暖通空调设计规范读后感:
中国有句俗语知己知彼,百战百胜,这种逻辑用在建筑物的暖通空调设计上也是很合适的。
作暖通空调设计也是首先要知道设计对象是一座什么样的建筑;
它是做什么用的,其功能是什么;
它建在什么地方,那里的气候怎样;
其投资有无限制。
因为这些是决定建筑物舒适标准和豪华程度的依据,只有把这些客观条件都了解清楚后再进行设计,才能掌握好设计标准,选用合适的暖通空调系统和设备,使设计能做到量体裁衣,恰到好处。
1
了解对象
一个好的建筑物暖通空调设计,需要达到良好的使用效果,当然是各工种综合的好效果。
用我们的政策语言,就是适用、经济、美观三者俱备。
为达到此目标,在作设计时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相互了解。
对暖通设计人员来讲,首先要了解清楚设计对象。
一般说来以下几个问题首先要了解清楚,才好采取对策,即选用适合的方案和系统。
1)该建筑物的位置,四邻建筑物情况及其周围供热、供水、供电等管线的敷设方式与可能的接口地点。
这些可作为本建筑物设计供热入口时的客观条件;
也可作为计算负荷时考虑风力、日照等因素的参考;
还可以根据主要入口的朝向,确定大门的做法。
2)建筑物内的人员数量、使用时间、有无废气要排等。
这些可作为计算负荷及划分系统的依据。
3)层数、层高及建筑物的总高度,看其是否属于高层建筑。
按现行的规范规定,10层及10层以上的居住建筑和建筑高度超过24m的其他民用建筑,应遵守5高层民用建筑设计防火规范6的规定。
4)空间的实际尺寸,外墙、梁和柱子的尺寸。
5)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。
不了解这些就无法设计防排烟系统,也不知道该在什么位置设防火阀。
6)建筑结构的方案,如剪力墙的位置、屋面做法、外墙做法等。
7)窗户的大小、层数及采用玻璃的热工性能,判断其是否满足节能要求。
8)周围环境。
¹
建筑物是开敞的还是被楼群包围,周围环境的背景噪声水平。
被楼群包围时计算供暖负荷时要考虑阴影区。
º
有无水面、沙地、停车场及比该建筑低的建筑物屋顶。
这些都能反射太阳辐射给高层建筑,增加了太阳辐射热量。
周围有无工厂、锅炉房、厨房等,选择室外进风口时应注意。
9)室内的照明负荷、电子设备、电动机及其他发热设备。
10)可能提供的制冷机房、空调机房、冷却塔、水泵房、电源室及热力点等的位置。
11)建筑物的级别。
一般分为特级、高级、中高级、一般、低档。
12)投资金额,回收年限。
13)施工水平,设备来源。
14)运行管理水平,维修更换标准。
15)建筑物各区的使用时间。
16)节假日工作与否。
17)装修设计是一次建成还是谁租谁装修。
18)建筑物为出租性质还是机关企业自己使用。
19)空调的费用由谁承担。
20)自动控制水平的要求。
2
空调设计与建筑的关系
一般公共建筑多为空调建筑。
有空调的建筑物,建筑与暖通专业的关系就更密切。
下面介绍一下现代公共建筑(以办公楼为例)的分区与常用的空调系统方式。
2.1
分区
1)内区与外区。
现代办公楼多为高层,面积大,玻璃窗也大,室内电子办公设备多,照明散热量大,有的人员也多,这些都会形成空调冷负荷。
室外温度波动和太阳辐射热也能引起通过围护结构的传热,但只影响到进深一定的区域,这一区域称为外区。
外区一般为距外墙4~6m内的区域。
而室内负荷只有照明负荷、人员负荷、电子设备负荷等不受外界温度波动影响的区域称为内区。
内区全年的空调负荷均为冷负荷。
2)内区多用全空气定风量或变风量(VAV)的空调方式;
外区(周边区)常用风机盘管加新风的空调方式或VAV带末端加热的方式。
2.2
常用的空调系统方式
1)全空气空调系统:
就是我们常说的集中空调系统,也即平常用得最多的大风道空调系统,冷风或热风由空调机房用风道送出,通过散流器或百叶风口等送入室内,室内有回风口。
这一系统要有机房、要有吊顶空间。
2)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的风量的全空气系统,多用在办公楼等公共建筑中。
变风量空调系统除风道外,还有末端装置,称为VAV箱(变风量末端),有时外区的VAV
箱也要接热水水管,有的有小风机需要接电源。
3)多联机空调系统:
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,它不需要机房,没有风管,设计简单,中国建筑设计研究院新楼就采用了多联机空调系统。
4)风机盘管加新风系统:
风机盘管就是一个表面冷却盘管加上一个风机,有进水、出水两个水管接口和进风、出风两个风口,所以凡是装风机盘管的地方都有冷热水管道连接。
夏季冷却盘管内通7e/12e的冷水,其表面温度比室内空气的露点温度低,会产生凝结水,所以风机盘管下边有集水盘,盘中还接出一根凝结水管。
凝结水管的作用是将集水盘中的凝结水排走,它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,损坏吊顶装修。
因为风机盘管的作用是将室内空气循环冷却,并不解决室内空气质量(即新风量)的问题,为了使室内人员能呼吸到新鲜空气,一般的风机盘管都和新风系统联合使用。
新风系统就是全室外空气经过空气处理机(也叫新风机组)进行加热(或冷却)、加湿等处理后送入室内的系统。
风机盘管在吊顶内的空间高度要有400mm左右,梁下至少也得250mm。
2.3
吊顶空间及层高
建筑师对于自己所设计的建筑物在设备、电气等方面先进到什么程度要心中有数。
特别要了解各专业在建筑物中都需要占有哪部分空间;
竖井需要多大,设在哪个部位好;
水平管线走在吊顶内还是走廊内;
空调机房是集中还是分散,各要多大面积,设在什么位置;
垂直风管和水平风管的大致方向。
对于这些管道空间,建筑师要有完整的概念,这样才能解决好专业矛盾,抓好设计质量。
建筑物的层高除保证建筑规范的有关净高要求外,当然是越小越经济。
可是小到管道都放不下的程度也不行,所以在决定建筑层高时首先要看吊顶内的空间应留多少。
从暖通专业来看采用全空气系统时梁下要留40~50cm,而采用风机盘管时要求梁下净高不小于30cm。
所以裙房的层高应在4m以上,综合楼标准层的层高应在3.5m以上,饭店、宾馆的层高一般不小于3.0m。
2.4
制冷空调设备机房、风道、管井与建筑的关系2.4.1
制冷空调设备机房层高和面积制冷机房(包括电制冷和直燃吸收式制冷机房)、空调机房的位置在做方案时就需与设备专业一起研究,确定其面积和层高。
民用建筑空调系统设计的注重点根据民用建筑空调设计的成功经验和失败教训,深感空调系统的正确选择是做好空调设计的前提。
除了教科书和常用手册资料的介绍外,笔者就几种常见的民用建筑空调系统选用应重点注意之处介绍如下。
3.1
旅馆、公寓等居住建筑
这类建筑的空调系统应考虑:
1)室内上部、下部温度的均匀性,切勿有吹风感。
2)空调设备应选用噪声及振动较小者。
尤其是夜深人静时,卧室内出风口处的噪声不宜超过NR30,最大不得超过NR35。
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。
而且空调机房应设在远离卧室处。
3)各房间空调系统应有单独调节与启停的可能。
旅馆客房多用风机盘管,可以做到按客人的需要调节室温,也可以在客人离开房间时停掉风机盘
管,以利节能。
3.2
办公楼、事务所等行政办公建筑
这类建筑的空调系统应考虑5个问题:
1)平面上的内外分区。
现代建筑特别是办公建筑,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,必须按内外区分别设置,一般距外围护结构5m以内为外区,距外围护结构5m以上为内区。
内外区的空调负荷特性不同,所以空调系统应分开设置。
有的建筑也可以按朝向分区。
分区太多会增加设备的初投资。
但是,合理分区可以节省运行费用。
2)过渡季节的运行问题。
我国疆土辽阔,有不少省市一年内有明显的过渡季节。
过渡季外区可以不用冷热源,但内区仍需要降温,这时应有降温手段,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。
3)节假日个别楼层或个别办公室的加班问题。
这个问题不好解决,只能不设太大的集中空调系统。
最好分层设空调系统或每层分区设空调系统。
4)要考虑系统的灵活性。
特别是出租性质的办公楼,业务性质不同对空调的要求不一样,不同业主的室内布置也不一样;
内隔墙的位置经常变更;
空调负荷多变化。
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;
系统分布要机动灵活;
顶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。
5)敞开的大办公室内的小房间,如经理室等的个别控制问题,设计时应给予注意。
3.3
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,其数值大小视建筑的档次而定。
档次高的人少,反之人多。
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)商场出入口处人流不息,一年四季大门敞开。
冬季流入大量冷空气,夏季室外热气入侵,增加空调负荷。
多年的经验告诉我们,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,大了会吹掉顾客的帽子,小了挡不住室外气流的入侵。
工程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一些地板加热盘管更好。
4)商场中循环空气污染严重,空气过滤器以自动清洗式为佳。
3.4
影剧院、大会堂这类建筑中的观众厅应为单独系统,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、灯光控制室发热量大,应有单独的排风、降温系统。
还应特别注意防火要求。
3.5
医院建筑
过去对医院建筑重视不够,近几年来这一领域的建筑和空调系统设计都有进展。
空调设计中的重要问题有:
1)如何防止交叉感染。
医院中何处应为正压,何处应为负压,设计时要注意。
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)如何防止尘埃问题。
也就是尽量减少医院内的污染和细菌传播,空调系统负有重要的责任,送、排风系统的过滤十分重要。
空调系统的法兰垫片应采用橡胶垫。
排风过滤是指对烧伤病房、传染病房的空调排风进行过滤。
3)病房的个别控制问题。
病房的温度应能个别调节。
4)只供暖、不设空调的医院必须有完善的通风系统。
4
设备间布置的基本要求
设备间的布置,依照建筑物的种类、规模、设备方式、使用机器与系统的不同而异。
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。
各类建筑物设备间的大致位置可参见图1。
主要设备间由机械室、电气室、中央控制室组成。
其中的机械室是各个设备与城市各对应的设施相连接,以供给能源、物质并进行交换、分配、处理等的中枢。
所以当设计主设备室时,有必要对设备的流程、运行安全性进行充分研究。
主要设备间既与外部相连,如冷、热水,电气等的引进引出,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,又能减少经常费用。
如:
1)制冷机房要与变电室、泵房一并考虑。
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。
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)为确保主要设备搬入搬出的方便,门宜直接通向道路,向外开,运输时不应妨碍居住部位。
应考虑必要的面积。
此外,机电设备的寿命比建筑物本身要短,所以设置机房时应考虑设备的更新问题。
预留安装孔洞时要有保证能打开的措施。
4)锅炉房、制冷机房有高压、可燃的危险,必须遵守国家的有关规范,采取可靠的安全措施。
锅炉房燃烧需要大量空气,电动机要通风散热,而且引风、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。
为了保证操作人员安全,原则上应考虑有两个门。
因主机房会产生噪声和振动,所以在其上方不宜设置噪声要求较严的房间。
室外冷却塔还应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。
在平面设计时,必须确定其位置和大小。
从经济性的角度考虑,空调系统不宜太大,且为了与防火、防烟分区相适应,一个空调系统应以专用为主,其服务面积不宜大于500m2。
对分层设置的空调机房特别要注意,隔墙以240mm厚砖墙为宜。
标准层内的设备间是设备和管线集中的地方,宜设在建筑物中央,或分散在若干地方。
这些地方往往是各工种/互争0的地盘,这一问题解决得好,将给整个工程带来先天的优点;
若解决不好,不但管线互碰打架,使系统不能合理布置,而且会造成能量无谓的消耗,后患无穷,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间。
顶层设备间一般问题不大,通风机室应设在管井的上方,新风口与排风分设。
从工程实践来看,一般大中型民用建筑的机房和管井设计,随建筑平面布置与空调系统的不同在机房布置上有很大差别。
几十年的设计过程,上百个的工程设计,有成有败,有经验有教训;
一定要总结经验,吸取教训、不断改进、与时俱进。
社会主义市场经济是法制经济,要求一切经济活动都必须依法进行,在建筑行业正是相关规范的作用,约束着建设者的活动,使建筑业文明有序的正常运行。
因此我们必须学好,真正的提高规范方面的意识,增强专业相关规范的重视,让规范更好的服务于建筑环境与设备工程专业相关的设计完成,包括方案,设计,施工等等,从而提高建筑设备等的适用性,安全性,使其更好的为人们所舒服的使用。
还有,对于一些老师提及的社会问题及建筑环境与设备工程专业相关行业现状存在的问题颇有感触,自我也有了一些重新认识。
由于规范的滞后性,规范与实际或多或少会有些冲突和不适应,那怎么去理解,如何去处理,才能把握规范的精髓并灵活运用,真正做到“预防为主,防消结合”呢?
还有如何让在满足符合规范的条件下,设计出很好满意的方案,而且让它能够被建造?
带着这两个实际的问题,进行接下来的阐述:
首先,我们应该明确建筑环境与设备工程专业相关规范的概念,《建筑规范》是基本的国家防火设计标准,也一直是消防界关注的热点。
建筑设计形式千变万化,使用功能错综复杂,只有对实际工程中的问题不断分析和总结,才能有针对性的采取合理可的防火措施,对规范执行过程中的
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