浅议建筑设计中的建筑设备

西安建大科技/总66期2007年第2期作者简介：马波，男，汉族，西安建筑科技大学2006级建筑技术研究生。21浅议建筑设计中的建筑设备马波（西安建筑科技大学建筑学院，陕西西安，710055）【摘要】随着经济的发展、科技的进步，人们已经有能力建造免受自然影响的“舒适”的生存环境，这一切都是依赖于建筑设备的发展。文章从设备和建筑的关系出发，主要从节能分析入手，分析设备在建筑中的作用。希望从观念方面让建筑设计者形成一种设计为主、设备为辅（但必不可少）的思想。【关键词】建筑设备建筑设计建筑节能前言人们自从有居住意识开始，不管是巢居还是穴距，都免不了受到大自然气候的影响，而受外界自然气候影响的本质问题使人们永远无法生活在一个理想的生活环境中，当然高科技新技术的迅猛发展帮助人们在使用能源的情况下学会了利用空调和暖气等所谓的建筑设备来创造所谓舒适的环境。而不可再生能量的大量减少使人们意识到利用这些能源来维持所谓舒适的环境将使后代陷入困境。随之提出了可持续发展的思想和建造适宜人类居住的生态建筑的理论。然而无论是生态理论也好，气候设计理论也好，都在一定程度上以建筑设备为其作后盾，即使仅起到辅助作用。一、建筑设备的发展建筑设备从无到有，使人们逐渐可以在恶劣的环境下生存。直到80年代前，建筑设备专业只有水电两项，而且设备简单，因此，设备在建筑中所占比重极小。随着时代与技术的进步，现代建筑中的设备、消防设施日趋复杂完善，设备在建筑中的比重越来越大，对经营、使用及安全的可靠性要求也明显突出。设备专业与建筑、结构专业的配合也显得越来越重要，越来越复杂。二、建筑设备与建筑设计的关系随着现代科技发展，建筑中的设备、消防设施等日趋复杂与完善，有线电视、通讯也日趋普遍繁杂，建筑设备与建筑、结构一样重要。建筑业作为国家一大支柱产业其发展方兴未艾，狭义的理解就是单体建筑设计，就其工程组成而言分为建筑设计、建筑结构、建筑设备及环境艺术几部分。而建筑设备工程部分作为建筑中不可缺少的组成要素主要包括建筑给排水（水）、暖通空调（暖）、建筑电器（电）三部分内容。可以用一个形象的比喻来描述建筑设备与建筑设计的关系：将某一栋建筑比作某一个具体的人，那么建筑结构就好比是人的骨架，支撑着依附于其上的肌肉和皮肤，并使其成为一个能活动的活物；而建筑设备则好比是人的血管、神经及内脏，进行新陈代谢并保持其正常运行；环境艺术则相当于脱离人体的外部组织——美容院，但它却形成了一个个的具体的人，使人彼此之间产生差别，不至于千篇一律，成为一个个的机器人。所以里面的哪个环节都不能少，缺了哪一个人都不会再称为人。所以应该搞好各部分之间的协作，齐心协力，这样才能创造出一个活生生的有个性的健康的“人”。建筑设备设计具体是指建筑物内的给水、排水、供热、通风、空气调节、燃气供应、供电、照明、通讯等设备系统的设计。其作用是为建筑物的使用者提供生活、生产和工作服务。它包括的设施和设备系统如下图1所示：图1建筑设备框图它们之间的共同点可以用下图2表示：图2建筑设备之间的共同点建筑设备与现代建筑的关系可以从下面两方面来说：1.建筑设备是现代建筑必要的组成部分对建筑物的使用者来说，建筑物的规格、档次的高低，除了建筑面积大小、建筑结构等因素外，建筑设备的设置程度也是其中的决定性因素之一。更何况随着现代建筑的不断发展，建筑设备在现代建筑中所占的比例也是越来越重。2.现代建筑的发展离不开建筑设备建筑物的发展见证了人与自然的关系：从昀开始的构木为巢，入洞为穴的纯粹依附于自然开始，发展到学会利用自然来帮助自己，直到现在的可以无视环境的变化仍然能创造所谓舒适的生存条件，这也就是建筑设备所能完成得。当然现代建筑还造就出一批可以充分利用自然条件的重量级建筑师，比如杨经文、查尔斯·柯里亚等，但是他们同样需要在设备的帮助下才能完成他们的昀终目的—一个相对较“自然”的作品。22三、建筑节能中的设备节能建筑节能是指节约采暖供热、空调制冷、采光照明以及调节室内空气、湿度、改变居室环境质量的能源消耗，并利用太阳能、地热(水)能源的综合技术工程。从节能的定义可以看出，节能就是在保证围护结构隔热性能的前提下，尽可能提高设备的利用率，减少常规能源的消耗。采暖建筑的耗热量主要是通过围护结构的传热耗热量构成，约占73%~77%，其次为通过门窗缝隙的空气渗透热量，约占23%~27%，在传热耗热量中外墙占23%~34%，由此可见，提高建筑物的保温性能将会达到很好的节能效果。从上面关于建筑节能的定义和数据中可以看出，对于建筑围护结构，包括门窗、外墙、屋面和地面，都需要加强保温隔热，提高气密性。当然，仅仅依靠围护结构的节能措施，是不可能取得应有的节能效果的，占能耗的50%的设备及其系统也必须做好节能工作。对于维护结构，主要是加强气密性，依次减少设备的能耗。比如采用浅色坡屋面、采用节能墙体材料、采用节能玻璃等。而对于建筑设备而言则不是要降低标准，而是提高设备的效率，从而间接减少用能量来达到节能的目的。下面将从建筑设备的三个组成方面分别加以说明。1.空调系统的节能：（便于管理，防止空气污染）空调应用日益广泛的今天，其用电量占总用电量的比例在不断上升，空调能耗占总能耗的20%左右。同时，在空调系统的设计及设备选型中均以昀大负荷作为设计工况。然而空调的运行具有时段性，且集中负荷大，大部分时间都处于闲置状态。空调系统的节能主要可以从下面几个方面考虑：系统的选择、设备的选配及系统的运行管理。1）对于系统的选择：在空调系统设计之初选定空调方案时，将节能作为重要依据之一。主要方法可采用冰蓄能系统节约运行费用；采用变风量系统以减少空气输送系统的能耗；利用能量回收系统节能；根据当地条件合理选择冷热源。2）对于设备节能的选配方案：考虑当地气候和水质条件以及经济发展状况选用高效离心式制冷机；选用重量轻、单位风机功率供热（冷）量大的风机盘管以及风量、风压匹配合理，漏风量少，空气输送系数大的机组；采用变频调速水泵进行变流量运行或采用冬夏两用变速水泵的方法。3）对于系统运行的管理：采用一定的计量方法加强运行管理；根据建筑物的具体功能、气候条件、使用状况等灵活选择有效的空调系统的调节控制设备，如自力式流量控制阀、压差控制阀、温度控制阀等。2.建筑电气的节能：（用电安全，智能化）作为二次能源的电能供需矛盾近年来越来越突出，能源的缺乏已严重制约着国民经济的发展，节约电能已成为每位电气设计人员必须认真考虑的问题。建筑电气节能应坚持以下三个原则：1）满足建筑物的功能：即满足照明的照度、色温、显色指数；满足舒适性空调的温度及新风量，也就是舒适卫生；满足上下、左右23的运输通道畅通无阻；满足特殊工艺要求等。2）考虑实际经济效益：按区域条件考虑实际经济效益，不能因为节能而过高地消耗投资，增加运行费用。而是应该让增加的部分投资，能在几年或较短的时间内用节能减少下来的运行费用进行回收。3）节省无谓消耗的能量：如变压器的功率损耗，传输电能线路上的有功损耗都是无用的能量损耗，又如量大面广的照明容量，宜采用先进技术使其能耗降低。建筑电气的节能设计潜力很大，广大电气设计人员在设计中应精心考虑，反复比较设计方案拿出一套符合各种技术指标，满足功能需求的前提下，行之有效而又切实可行的节能措施，从而达到真正节约电能的目的。3.采暖系统的节能：（量化以便于管理）供热行业是能耗大户，能耗支出占据其大部分成本。由于以往的住宅供暖按面积收取热费，存在很大的不合理性，且不便于用户进行局部调节，造成供热用热浪费很大。随着人们生活水平的提高和供暖事业的不断发展，对供暖系统实现用热量的分户计量和独立控制的呼声越来越高。长期以来，我国城市住宅室内采暖系统设计基本上都采用单管垂直系统的方案进行设计，如下图3所示。然而随着能源结构的变化及节能和物业管理的要求，这种采暖系统的弊病越来越明显，具体表现在不具有个体调节的能力、维修时浪费能源、不利于供热部门的管理、闲置住宅的能源浪费等。图3单管垂直采暖系统针对这种采暖方式采取的方法主要有:1)分户计量的方法：具体做法是在每户供水入口处设置热表及散热器上安设调节阀。通过调节散热器使采暖房间的室温满足人体热舒适性的要求。2）合理选择供暖方式：供暖方式的多样化,舒适性和经济性都不一样，因此如何选择供暖方式，不仅要考虑供暖本身的能源消耗,还要考虑房屋围护结构的节能状况，以及今后国家有关供暖的政策趋势。4.建筑给排水节能：（节约水资源，防止水污染）建筑给排水节能潜力很大，若能充分利用太阳能及管网余压和充分使用节水型卫生器具，其节能效果性价比要远大于建筑保温的节能效果性价比，值得大力推广使用。其节能措24施主要有：1）推广应用新型节水设备：包括使用优质管材、阀门和节水型卫生器具和配水器具。2）完善热水供应循环系统：在选择循环方式时需综合考虑节水效果与工程成本，根据建筑性质、建筑标准、地区经济条件等具体情况选用支管循环方式或立管循环方式，尽可能减小乃至消除无效冷水的浪费。3）控制超压出流：根据有关数据研究，当配水点处静水压力大于0.15MPa时，水龙头流出水量明显上升。建议高层分区给水系统昀低卫生器具配水点处静水压大于0.15MPa时，采取减压措施。4）开发第二水资源——中水：中水指的是各种排水经过处理后，达到规定的水质标准，可在生活、市政、环境等范围内杂用的非饮用水。我国的建筑排水量中生活废水所占份额住宅为69%，宾馆、饭店为87%.办公楼为40%，如果收集起来经过净化处理成为中水，用作建筑杂用水和城市杂用水，从而替代出等量的自来水，这样相当于增加了城市的供水量。5）雨水利用：雨水利用就是将雨水收集起来，经过一定的设施和药剂处理后，得到符合某种水质指标的水再利用的过程。作用如同中水。6）消防贮水池的设置及加压：应定期更换贮水池中的全部存水（包括消防贮水）。7）加强水表管理：增加小区进户总水表的设置，提高水表计量的准确度，限制使用年限，发展IC卡水表和远传水表，采用真空节水技术。当然，节能应该重视节能建筑的设计，减少照明用能，设计设备节能标识，并注重可再生能源的利用，加强节能管理。只有社会各界人士都统一行动起来，才能起到昀大化的效率。四、建筑设备与设计专业的配合：通过以上的阐述，设备在建筑中的必不可少，然而要真正做好建筑中的建筑设备则需要跟建筑设计通力合作，协调发展，只有这样才能创造出一个“灵活”的建筑。这里讲的配合有两个概念，一是设计配合，二是施工配合。两个配合是全面质量科学管理的重要环节，各专业之间只有相互熟悉，以求建筑专业的总平衡，才能谈得上配合。其昀终目标都是为人们建立一个舒适的生活环境，其目标是：(1)冬暖夏凉：由于围护结构的保温隔热和采暖空调设备性能愈益优越，建筑热环境将更加舒适。(2)通风良好：自然通风与人工通风相结合，空气经过净化，通风持续不断，换气次数足够，室内空气清新。(3)光照充足：尽量采用自然光，自然采光与人工照明相结合。(4)智能控制：采暖、通风、空调、照明、家电等均可由计算机自动控制，既可按预定程序集中管理，又可局部手工控制；既满足不同场合下人们不同的需要，又可少用能源。五、结论：建筑专业是工程的主体专业，建筑师本身是工程的总负责人，这就要建筑师全面掌握各专业的具体要求，使设备、结构恰到好处地结25合于整体建筑中，为建筑服务。建筑师本人的知识面要求较广，不但能调整各专业之间的矛盾，还能掌握结构对建筑方案的影响，从结构高度上判断建筑的利弊，也节省由于结构的变动而引起建筑和设备专业的一连串的变动修改。总之，现代科学技术的发展为建筑设备的发展提供了新的活力，为建筑设备工程的智能化、人性化发展提供了有力的技术保障。而现代科技所带来的高速计算机技术和信息技术大大地促进了这种发展过程的速度。因此我们必须高瞻远瞩预见社会需求的发展，并十分关注相关学科和技术的昀新发展，才能使建筑设备的发展适应现代建筑发展的新时代。参考文献：[1]李小华，周晓峰，谷丽，浅谈建筑设计与建筑设备设计的配合，煤炭技术，2003，22（2）.[2]涂逢祥，21世纪初建筑节能展望，保温材料与建筑节能，新型建筑材料1/20