6．3．1 建筑暖通空調(diào)設(shè)計

裝配式建筑暖通空調(diào)設(shè)計原理、方法等與傳統(tǒng)建筑暖通空調(diào)的設(shè)計一樣，其主要不同點是利用BIM技術(shù)構(gòu)建暖通空調(diào)的三維模型，并在設(shè)計階段課進行自身碰撞檢查和暖通空調(diào)與其他專業(yè)間的碰撞檢查，然后對設(shè)計進行優(yōu)化，最終將暖通空調(diào)設(shè)計圖定位于建筑結(jié)構(gòu)及其他專業(yè)圖中形成三維模型，為后續(xù)建筑施工及管理服務(wù)。

本書在介紹暖通空調(diào)的設(shè)計基礎(chǔ)后，介紹裝配式建筑暖通空調(diào)設(shè)計的碰撞優(yōu)化，對于暖通空調(diào)部分的定位等內(nèi)容可參考6．1．1節(jié)中的“管道、設(shè)備定位”。

1）建筑暖通空調(diào)設(shè)計基礎(chǔ)

（1）建筑供暖工程

供暖又稱采暖，是利用人工的方法向室內(nèi)供給熱量，使室內(nèi)溫度保持某一恒定值，以創(chuàng)造適宜的生活條件或做功條件的技術(shù)。建筑供暖系統(tǒng)由熱源、供熱管網(wǎng)和散熱設(shè)備3個基本組成部分：熱源是供暖系統(tǒng)中生產(chǎn)熱能的部分，例如鍋爐房、換熱站等；供熱管網(wǎng)指的是熱源與用熱設(shè)備之間的連接管道，起熱媒輸送的作用；散熱設(shè)備也就是用熱設(shè)備，是將熱量散發(fā)到室內(nèi)，例如散熱器、暖風機等。

根據(jù)供暖系統(tǒng)散熱給室內(nèi)的方式不同，可分為：對流供暖和輻射供暖。對流供暖是以對流換熱方式為主的供暖，系統(tǒng)中的散熱設(shè)備是散熱器，因而這種系統(tǒng)也稱為散熱器供暖系統(tǒng)。系統(tǒng)中常利用的熱媒有熱水、熱空氣、蒸汽等。輻射供暖是以輻射傳熱方式為主的供暖，輻射供暖系統(tǒng)的散熱設(shè)備主要采用盤管、金屬輻射板或建筑物部分頂棚、地板或墻壁作為輻射散熱面散熱。

①熱水供暖系統(tǒng)

用熱水作為熱媒的供暖系統(tǒng)，稱為熱水供暖系統(tǒng)。在室內(nèi)供暖系統(tǒng)中，散熱器與供、回水管道的連接方式稱為熱水供暖系統(tǒng)的形式。熱水供暖系統(tǒng)的形式種類繁多，按照與散熱器連接管道根數(shù)的不同分為單管系統(tǒng)和雙管系統(tǒng)；按照供水干管敷設(shè)位置的不同分為上供下回式和下供下回式；按照熱水在管路中流程的長短分為同程式系統(tǒng)和異程式系統(tǒng)等。

熱水供暖系統(tǒng)的儲熱能力較大，系統(tǒng)熱得慢，但冷得也慢，室內(nèi)溫度相對比較穩(wěn)定，特別適用于間歇式供暖。熱水供暖系統(tǒng)中，散熱器表面溫度較低，不易燙傷人，同時散熱器上的塵埃也不易升華，衛(wèi)生條件好。但要注意解決好兩個問題：一是排氣問題。在熱水供暖系統(tǒng)中，如果有空氣積存在散熱器內(nèi)，將減少散熱器有效散熱面積；如果積聚在管中就可能形成氣塞，堵塞管道，影響水循環(huán)，造成系統(tǒng)局部不熱。此外，鋼管內(nèi)表面與空氣接觸會引起腐蝕，縮短管道壽命。為及時排除系統(tǒng)中的空氣，保證系統(tǒng)正常運行。供水干管應隨水流方向設(shè)置上升坡度，使氣泡沿水流方向匯集到系統(tǒng)最高點的集氣罐，再經(jīng)自動排氣閥將空氣排出系統(tǒng)。管道坡度0．003。二是水的熱膨脹問題。熱水供暖系統(tǒng)在工作時，系統(tǒng)中的水在加熱過程中會發(fā)生體積膨脹，因此在系統(tǒng)的最高點設(shè)置膨脹水箱用來收納這些膨脹的水量。膨脹水箱要與回水管連接，在膨脹水箱下部設(shè)置接管引至鍋爐房，以便檢查水箱內(nèi)是否有水。

②蒸汽供暖系統(tǒng)

按照蒸汽壓力的大小，蒸汽供暖可分為高壓蒸汽供暖系統(tǒng)和低壓蒸汽供暖系統(tǒng)。其中，高壓蒸汽供暖系統(tǒng)：供汽的表壓力＞70k Pa；低壓蒸汽供暖系統(tǒng)：供汽的表壓力≤70k Pa；真空蒸汽供暖系統(tǒng)：壓力低于大氣壓力。按照立管的布置特點，蒸汽供暖系統(tǒng)可分為單管式和雙管式。另外，按照回水方式不同，蒸汽供暖系統(tǒng)可分為重力回水和機械回水。

③輻射供暖系統(tǒng)

輻射供暖是一種利用建筑物內(nèi)的屋頂面、地面、墻面或其他表面的安裝的輻射散熱器設(shè)備散出的熱量來達到房間或局部工作點供暖要求的供暖方法。它是利用低溫熱水或高溫水加熱四周壁面、地面溫度的輻射傳熱和空氣的對流傳熱結(jié)合系統(tǒng)。

低溫地板輻射供暖是以不高于60℃的熱水作為熱媒，通過埋置于地下的盤管系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)流動而加熱整個地板，從地面均勻地向室內(nèi)輻射散熱。根據(jù)系統(tǒng)熱源的不同，低溫地板輻射供暖系統(tǒng)可分為低溫熱水地板輻射供暖系統(tǒng)和低溫電地板輻射供暖系統(tǒng)。因前者應用廣泛，所以大多數(shù)情況將低溫熱水地板輻射供暖系統(tǒng)簡稱為低溫地板輻射供暖系統(tǒng)或地暖系統(tǒng)。裝配式建筑地暖系統(tǒng)的盤管需要預制在墻地板內(nèi)，某住宅室內(nèi)盤管安裝示意圖如圖6．19所示。

圖6．19 某住宅室內(nèi)盤管安裝示意圖

與普通散熱器供暖相比，地暖具有以下優(yōu)點：提高了室內(nèi)采暖的舒適度；有效地節(jié)約了能源；增大了房間的有效使用面積；提高了采暖的衛(wèi)生條件；減少了樓層噪聲；熱源選擇范圍增大：供水≤60℃，供回水溫差≤10℃的地方即可應用，如工業(yè)余熱鍋爐水、各種空調(diào)回水、地熱水等。

（2）建筑通風工程

通風是指利用自然或機械的方法向某一房間或空間送入室外空氣，并由某一房間排出空氣的過程，送入的空氣可以是經(jīng)過處理的，也可以是不經(jīng)過處理的。換句話說，通風就是利用室外空氣（新鮮空氣或新風）來置換建筑物內(nèi)的空氣（室內(nèi)空氣）以改善室內(nèi)空氣品質(zhì)。通風包括從室內(nèi)排出污濁空氣和向室內(nèi)補充新鮮空氣兩部分。前者稱為排風，后者稱為送風。為實現(xiàn)排風和送風所采用的一系列設(shè)備裝置的總體稱為通風系統(tǒng)。

①風道的布置與敷設(shè)

風道的布置應在進風口、送風口、排風口、空氣處理設(shè)備、風機的位置確定之后進行。風道布置應服從整個通風系統(tǒng)的總體布局，并與土建、生產(chǎn)工藝和給排水等各專業(yè)互相協(xié)調(diào)、配合。風道布置設(shè)計原則包括：風道布置應盡量縮短管線、減少分支、避免復雜的局部管件；應便于安裝、調(diào)節(jié)和維修；風道之間或風道與其他設(shè)備、管件之間合理連接以減少阻力和噪聲；風道布置應盡量避免穿越沉降縫、伸縮縫和防火墻等；應使風道少占建筑空間并不得妨礙生產(chǎn)操作；對于埋地風道應避免與建筑物基礎(chǔ)或生產(chǎn)設(shè)備底座交叉，并應與其他管線綜合考慮，此外，尚需設(shè)置必要的檢查口；風道在穿越火災危險性較大房間的隔墻、樓板處，以及垂直和水平風道的交接處時，均應符合防火設(shè)計規(guī)范的規(guī)定。

②風管的敷設(shè)

風管有圓形和矩形兩種。圓形風管適用于工業(yè)通風和防排煙系統(tǒng)中，宜明裝；矩形風管利于與建筑協(xié)調(diào)，可明裝也可暗裝于吊頂內(nèi)。空調(diào)系統(tǒng)中多采用矩形風管。風管多采用鋼板制作，其尺寸應盡量符合國家現(xiàn)行《通風空調(diào)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》的規(guī)定，以利機械加工風管和法蘭，也便于配置標準閥門和配件。

裝配式建筑的風管如果明裝，需要在設(shè)計時預留風管安裝空洞；如果暗裝，需要在設(shè)計時明確在建筑、結(jié)構(gòu)中的定位。

（3）建筑空調(diào)工程

空調(diào)系統(tǒng)是指需要采用空調(diào)技術(shù)來實現(xiàn)的具有一定溫度和濕度等參數(shù)要求的室內(nèi)空間及所使用的各種設(shè)備、裝置的總稱。若對建筑物進行空氣調(diào)節(jié)，必須由空氣處理設(shè)備、空氣輸送管道、空氣分配裝置、冷熱源等部分來共同實現(xiàn)。

裝配式建筑空調(diào)工程設(shè)計主要包括：準備階段、冷熱負荷及送風量估算階段、空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計階段。在系統(tǒng)設(shè)計階段，要利用BIM技術(shù)，做好空調(diào)及其管線布置與其他專業(yè)碰撞檢查，在此基礎(chǔ)上做空調(diào)工程在建筑、結(jié)構(gòu)圖中的定位。

2）建筑暖通空調(diào)設(shè)計的碰撞優(yōu)化

裝配式建筑暖通空調(diào)工程管線主要包括綜合布線、燃氣供應、通風空調(diào)、防排煙和采暖供熱等，這些管線錯綜復雜、設(shè)備種類數(shù)量繁多，各預制構(gòu)件搭接處鋼筋密集交錯，如果在施工中發(fā)現(xiàn)各種管線、設(shè)備自身或與其他專業(yè)發(fā)生碰撞，將給施工現(xiàn)場的各種管線施工、預埋和現(xiàn)場預制構(gòu)件吊裝、預制安裝帶來極大的困難。因此，在施工前的設(shè)計階段，就應用BIM技術(shù)對管線、設(shè)備密集區(qū)域進行綜合排布設(shè)計，虛擬各種施工條件下的管線布設(shè)、預制連接件吊裝的模擬，提前發(fā)現(xiàn)施工過程中可能存在的碰撞和沖突，有利于減少設(shè)計變更，提高施工現(xiàn)場的工作效率。

碰撞檢查是指在電腦中提前預警工程項目中各不同專業(yè)（結(jié)構(gòu)、暖通、消防、給排水、電氣橋架等）在空間上的碰撞沖突。建筑工程管線種類多、各專業(yè)管線相互交叉，施工過程很難完成緊密配合，相互協(xié)調(diào)。利用BIM軟件平臺的碰撞檢查功能，根據(jù)各專業(yè)管線發(fā)生沖突時，有壓管讓無壓管，小管線讓大管線，施工容易的避讓施工難度大的，再考慮管材厚度、管道坡度、最小間距以及安裝操作與檢修空間，最后結(jié)合實際綜合布置避讓原則，完成建筑結(jié)構(gòu)與設(shè)備管線圖紙之間的碰撞檢查，提高各專業(yè)人員對圖紙問題的解決效率。

總的來說，利用BIM軟件平臺碰撞檢查功能，預先發(fā)現(xiàn)圖紙管線碰撞沖突問題，進行施工方案優(yōu)化等，減少由此產(chǎn)生的工程施工變更，避免后期施工因圖紙問題帶來的停工以及返工，不僅提高施工質(zhì)量，確保施工工期，還節(jié)約大量的施工和管理成本，也為現(xiàn)場施工及總承包管理打好基礎(chǔ)，創(chuàng)造可觀的經(jīng)濟效益。建筑暖通空調(diào)管道與其他管道碰撞檢查圖如圖6．20所示。

圖6．20 風管、空調(diào)管道與其他管道碰撞檢查

6．3．2 建筑暖通空調(diào)工程施工

1）暖通空調(diào)工程施工流程

裝配式建筑暖通空調(diào)工程的施工流程與傳統(tǒng)建筑施工流程不同，主要區(qū)別在于有相當一部分的暖通空調(diào)管線（道）、設(shè)備與預制墻板等構(gòu)件一起在裝配式建筑預制工廠內(nèi)制作、安裝，然后經(jīng)與預制構(gòu)件一起運至施工現(xiàn)場進行吊運安裝。預制裝配式建筑暖通空調(diào)工程的施工流程如圖6．21所示。

圖6．21 暖通空調(diào)工程的施工流程

裝配式建筑暖通空調(diào)工程施工流程中，預埋管線與設(shè)備的定位、安裝、成品保護等環(huán)節(jié)施工與建筑給排水、建筑電氣相似，在此不再贅述。本章主要闡述裝配式建筑暖通空調(diào)施工中的常見問題及對策。

2）暖通空調(diào)工程施工常見問題及處理

（1）設(shè)備噪聲問題

暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備噪聲超標與空調(diào)末端設(shè)備運轉(zhuǎn)噪聲超標，是暖通空調(diào)工程中經(jīng)常碰到的設(shè)備噪聲問題。由于風機盤管技術(shù)比較成熟，國內(nèi)許多廠家的風機盤管產(chǎn)品噪聲指標都能達標。而大風量空調(diào)機組的情況卻不盡如人意，往往噪聲實測值比廠家提供的產(chǎn)品樣本參數(shù)高出不少。對設(shè)計時采用大風量空調(diào)機組應考慮隔聲措施。當空調(diào)設(shè)備進場時應及時開箱檢查，大風量空調(diào)機組未安裝前最好進行通電試運行，發(fā)現(xiàn)噪聲超標應及時更換、退貨或修改完善消聲措施，避免進入調(diào)試階段才發(fā)現(xiàn)空調(diào)機組噪聲超標而造成返工情況。另外，在設(shè)備、水管、風系統(tǒng)安裝過程中要做好噪聲處理。

①設(shè)備安裝噪聲處理

新風機、空調(diào)機安裝采用彈簧阻尼減振器，風機與風管連接采用軟連接，新風機組與水管采用軟接頭連接，風機盤管采用彈簧吊鉤，風機盤管與水管采用軟管連接。對空調(diào)機房進行吸音處理，比如在空調(diào)機房內(nèi)采用隔聲材料做成圍護結(jié)構(gòu)，以防止設(shè)備噪聲外傳，或在機房貼吸聲材料。機房應盡量減少設(shè)置門窗，且設(shè)置門窗應采用吸聲門窗或吸聲百葉窗，盡量減少設(shè)備噪聲外傳。

②水管安裝噪聲處理

水管安裝要嚴格執(zhí)行國家規(guī)范，冷凍水主干管及冷卻水管吊架要采用彈簧減振吊架，而且吊架不能固定在樓板上，應盡量固定在梁上，或在梁與梁之間架設(shè)槽鋼橫梁固定。水管穿過樓板或墻必須采用套管，且套管與水管之間要用阻燃材料填封。

③風系統(tǒng)安裝

風管制作安裝要嚴格按照國家規(guī)范進行施工，在風機進出口安裝阻抗消聲器，新風進口處采用消聲百葉，風管適當部位設(shè)置消聲器，風管彎頭部位設(shè)置消聲彎頭，空調(diào)和新風消聲器的外部采用優(yōu)質(zhì)保溫材料，其內(nèi)貼優(yōu)質(zhì)吸音材料。由于送回風管均采用低風速、大風量以降低噪聲，風管截面積比較大，如果風管安裝強度及其整體剛度不夠就會產(chǎn)生摩擦及振動噪聲。建議風管吊架盡可能采用橡膠減振墊，確保風管不產(chǎn)生振動噪聲。

（2）空調(diào)水系統(tǒng)水循環(huán)問題

水系統(tǒng)是中央空調(diào)施工中最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，施工出現(xiàn)問題會直接影響系統(tǒng)正常運行。中央空調(diào)冷凍水系統(tǒng)最常見的問題是冷凍水系統(tǒng)管道循環(huán)不暢。造成管道循環(huán)不良的原因之一是管道因各專業(yè)管線交叉，施工中沒有協(xié)調(diào)處理好，造成管網(wǎng)出現(xiàn)許多氣囊，影響管網(wǎng)循環(huán)。二是空調(diào)水系統(tǒng)管道清洗不干凈，直接造成空調(diào)水系統(tǒng)堵塞。

針對管線交叉問題的處理方法就是加強施工前管理，合理安排管線標高和坡度，盡量避免出現(xiàn)氣囊現(xiàn)象，同時在不可避免出現(xiàn)氣囊部位設(shè)置排氣閥并將排氣管出口接至利于系統(tǒng)排氣處。針對管道清洗不干凈問題，在施工過程中要做好幾方面的預防工作：首先是在焊接鋼管安裝前必須用機械或人工清除污垢和銹斑，當管內(nèi)壁清理干凈后，將管口封閉待裝。管道施工過程中未封閉的管口要做臨時封堵，以免污物進入，管道連接時要及時清理焊渣和麻絲等雜物。第二，管網(wǎng)最低處安裝一個比較大的排污閥。如果排污閥太小，排污效果差，則清洗次數(shù)要多，如果排污口不在最低處，則排污不徹底。管網(wǎng)安裝中應適當增設(shè)臨時過濾器和旁通沖洗閥門，在連接設(shè)備之前，結(jié)合通水試壓進行分段清洗設(shè)備。清洗工作完成以后，還要進行水系統(tǒng)循環(huán)試運行，其目的是將管網(wǎng)中的污物沖洗集中到過濾器，然后再拆洗過濾器清除污物。

（3）結(jié)露滴水問題

造成空調(diào)系統(tǒng)在調(diào)試和運行中結(jié)露滴水的原因歸納起來主要是管道安裝和保溫問題。管道安裝問題主要表現(xiàn)為：

①道與管件、管道與設(shè)備之間連接來嚴密，管道安裝沒有嚴格遵守操作規(guī)程施工。

②管道、管件材料質(zhì)量低劣，進場時沒有進行認真檢查。

③系統(tǒng)沒有嚴格按規(guī)范進行水壓試驗。

④冷凝水管路太長，在安裝時與吊頂碰撞或坡度難保證甚至冷凝水管倒坡，造成滴水現(xiàn)象；空調(diào)機組冷凝水管因沒有設(shè)水封（負壓處）而機組空調(diào)冷凝水無法排除。

保溫問題主要表現(xiàn)為：

①保溫材料容重不足或保溫材料厚度不夠，運行時保溫材料外表溫度達到露點溫度而產(chǎn)生結(jié)露。

②保溫材料與管道的外壁結(jié)合不緊密，空調(diào)水管道末端未做封閉處理，造成潮氣侵入保溫層導致結(jié)露滴水。

③保溫不嚴密或保溫材料的防潮層破損造成穿墻處冷凍管滴水。

④風機盤管滴水盤排水口被保溫材料等雜物堵住，且安裝后沒有及時清理并做冷凝水管的灌、排實驗。

⑤吊式柜機、風機盤管滴水盤的保溫材料受損造成滴水盤結(jié)露。

針對上述問題的解決辦法主要有：一是加強保溫材料、管件、管道材料進場檢查。要加強施工前技術(shù)交底和施工中的檢查，嚴禁用大保溫套管套小管道，加大對彎頭、閥門、法蘭及設(shè)備接口處等細部的保溫質(zhì)量控制力度。二是嚴格按照操作規(guī)程進行管道的安裝施工和水壓試驗。三是穿墻部位冷凍管加設(shè)保溫保護套管，確保穿墻部位保溫層的連續(xù)性和嚴密性。四是加強吊頂封板前，對風機盤管滴水盤等處的雜物清理檢查。五是加強對設(shè)備滴水盤的保護，特別是吊頂封板前的檢查。