关于 building-services
面向建筑师的 HVAC 设计参考技能，介绍多种通风与空调系统及其空间、能耗和适用场景影响，帮助在概念阶段评估系统选择。
主要功能
- 01比较多种 HVAC 系统类型
- 02说明机房、竖井与吊顶空间需求
- 03列出能耗与噪声指标
- 04概述系统适用建筑及限制
适用场景
- 01概念设计阶段筛选 HVAC 系统
- 02估算设备用房和竖井空间
- 03协调建筑布局与机电需求
安装
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附带文件references/hvac-systems.mdreferences/mep-coordination.md
详细介绍
为建筑师提供的建筑服务
第 1 节：面向建筑师的暖通空调系统
在主要结构之后，机械通风、供暖和制冷系统是占用建筑空间最大的部分。建筑师在概念阶段做出的暖通空调决策——系统类型、设备机房位置、竖井位置、吊顶空腔深度——大多无法逆转。本节帮助建筑师做出明智的选择，并了解其空间影响。
空间预留：机械设备占总建筑面积的比例
| 建筑类型 | 机械设备占总建筑面积的比例 | 备注 |
|---|---|---|
| 商业办公楼（空调） | 5-8% | 高端办公楼／实验室级设施取值较高 |
| 商业办公楼（混合模式） | 3-5% | 机械设备空间较少 |
| 医院／医疗设施 | 8-12% | 需要大量空气处理、医用气体和冗余设施 |
| 酒店 | 5-7% | 集中式设备 + 各客房独立 FCU |
| 住宅（公寓） | 2-4% | 若采用独立系统，集中式设备空间需求极少 |
| 零售（购物中心） | 4-6% | 主力租户通常有自己的设备 |
| 学校／大学 | 3-5% | 随通风策略而异 |
| 实验室 | 8-15% | 换气率高，配有通风柜和专用排风系统 |
| 数据中心 | 25-40% | 以制冷为主；设备需求巨大 |
系统类型 1：自然通风
- 描述：依靠风压和热压产生的气流，通过可开启窗、通风器和／或通风竖井实现通风。不采用机械制冷。采用散热器、地板采暖或对流式加热器供暖。
- 对建筑设计的空间影响：
- 楼板进深：最大 12-15m（单侧通风为层高的 2.5 倍；穿堂通风最高可达 5 倍）
- 无需为风管预留吊顶空腔——仅需为明装管道／线路预留 50-150mm
- 无需设置空气处理机组（AHU）设备机房
- 热压通风可能需要通风竖井／烟囱（每个竖井 0.5-1.5m²）
- 供暖设备机房：占总建筑面积的 0.5-1.0%（锅炉房）
- 能耗表现：通风能耗为 0 kWh/m²/yr（供暖能耗为 30-60 kWh/m²/yr）
- 噪声评级：NR 25-35（取决于外部噪声——位于繁忙道路旁时会有问题）
- 最适合的建筑类型：低层住宅、学校（温带气候）、乡村／郊区环境中的低层办公楼
- 限制：无法控制湿度。受外部条件影响。不适用于进深较大、噪声较大、污染严重的场地，或持续气温高于 28C 的气候。
系统类型 2：混合模式／混合通风
- 描述：外部条件适宜时采用自然通风；自然通风不足时启动机械通风和制冷。需要配备自动化立面（电动窗／百叶）并接入楼宇管理系统（BMS）。
- 对建筑设计的空间影响：
- 楼板进深：12-18m（由于有机械系统作为备用，可比纯自然通风更深）
- 吊顶空腔：200-400mm（补充模式下风管需求较少）
- AHU 设备机房：占总建筑面积的 1.5-3%
- 竖井：比全空调系统更小——每层每个竖井 0.5-1.0m²
- 能耗表现：40-70 kWh/m²/yr（暖通空调整体能耗），比全空调系统低 30-50%
- 性能系数（COP）：可变——取决于机械系统的运行比例
- 最适合的建筑类型：办公楼（具有前瞻性理念的业主）、大学、图书馆、市政建筑
- 典型案例：伍斯特的 The Hive（2012）；伦敦的 Bloomberg HQ（2017）
系统类型 3：风机盘管（FCU）+ 新风
- 描述：集中式新风供应（通过 AHU）仅提供通风空气（通常为每人 10-12 L/s）。天花板处的独立风机盘管使用来自中央机房的冷冻水/热水进行局部供暖/制冷。4 管制系统（供暖和制冷回路分开）是商业建筑的标准配置。
- 对建筑空间的影响：
- 吊顶空间：350-500mm（AHU 风管：300-400mm 矩形；FCU：高 200-300mm；管道：100-150mm）
- AHU 机房：占 GFA 的 2-3%
- 冷水机组机房（屋顶或地下室）：占 GFA 的 1-2%
- 管井：每层 0.5-0.8m²（4 根管道 + 新风管）
- 天花板上的 FCU 检修口：每台 600x600mm，间距 3-6m
- 风管尺寸：新风主管：400x300mm 至 800x400mm（取决于服务的楼面面积）。连接至每台 FCU 的支管：200x150mm 柔性风管。
- 管道尺寸：CHW/HHW 主管：直径 50-100mm。连接至 FCU 的支管：直径 15-22mm。
- 能效表现：COP 3.5-5.0（冷水机组）。HVAC 总能耗：80-120 kWh/m²/yr。
- 噪声等级：NR 35-40（FCU 噪声在安静空间可能造成困扰——应指定低噪声机组）
- 最适用的建筑类型：酒店（独立房间控制）、住宅公寓（配备中央机房）、商业办公室、医院（病房）
系统类型 4：变风量（VAV）
- 描述：集中式 AHU 通过风管网络输送经过处理的空气。每个区域的 VAV 末端箱会调节风量，以满足供暖/制冷需求。较大的风量需要较大的风管尺寸。
- 对建筑空间的影响：
- 吊顶空间：500-800mm（大型主管：600x400mm 至 1200x600mm；支管：300x250mm 至 500x300mm；VAV 箱：300x400x800mm）
- AHU 机房：占 GFA 的 3-5%（AHU 体积较大：典型机组尺寸为 2.0x1.5x3.0m，可服务 1000-2000m²）
- 管井：每层 1.0-2.0m²（大型送风和回风管道）
- 回风：通过吊顶静压箱或回风管道（采用管道回风时会增加吊顶空间深度）
- 风管尺寸：送风主管：800x400mm 至 1500x800mm。支管：300x200mm 至 600x300mm。回风管尺寸：送风管尺寸的 70-80%。
- 能效表现：COP 3.5-5.5（冷水机组）。风机能耗显著——变速驱动器可将其降低 30-50%。HVAC 总能耗：90-140 kWh/m²/yr。
- 噪声等级：NR 30-40（设计良好）；NR 40-50（设计不佳——风管风速至关重要）
- 最适用的建筑类型：大型开放式办公室（每层 >2000m²）、实验室（高换气率）、洁净室、交易大厅
- 局限性：较大的风管尺寸会增加层高。对于分隔成许多小区域的办公室，效率不高。与水系统相比，风机能耗更高。
系统类型 5：冷梁（主动式和被动式）
- 描述：冷冻水在安装于天花板高度设备中的翅片管内循环。被动式冷梁依靠自然对流。主动式冷梁利用中央空调机组（AHU）提供的一次风，引导室内空气流经盘管。
- 对建筑空间的影响：
- 吊顶夹层：300-450mm（主动式冷梁：高度 200-300mm + 一次风管道 150-200mm）
- 空调机房：占总建筑面积（GFA）的 2-3%（比 VAV 系统的空调机组更小——仅输送一次风）
- 管井：每层 0.6-1.0m²（冷冻水管 + 一次风管道）
- 冷梁设备：宽 300-600mm x 长 1200-3000mm，与天花板网格齐平安装或外露安装
- 管道尺寸：冷冻水主管：直径 40-80mm。通往冷梁的支管：直径 15-22mm。一次风管道：250x200mm 至 500x300mm。
- 能效表现：优秀——水单位体积输送的能量是空气的 4 倍。COP 4.0-6.0。HVAC 总能耗：60-90 kWh/m²/yr。
- 噪声等级：NR 25-30（被动式冷梁无声；主动式冷梁有轻微的诱导噪声）
- 最适用的建筑类型：办公室（高端）、学校、大学、博物馆——适用于优先考虑安静运行和低能耗的场所
- 局限性：有结露风险——冷冻水温度必须保持在露点以上（通常为 14-16C）。不适用于潜热负荷较高的场所（厨房、游泳池）。制冷能力有限：80-120 W/m²（相比之下，FCU/VAV 为 150+ W/m²）。
系统类型 6：变制冷剂流量（VRF/VRV）
- 描述：直接膨胀式制冷剂系统，由一台室外冷凝机组通过制冷剂管道为多台室内风机盘管机组供能。热回收型系统（三管式）可在不同分区同时供暖和制冷。
- 对建筑空间的影响：
- 吊顶夹层：250-350mm（室内机：高度 200-250mm；制冷剂管道：直径 15-30mm）
- 无需设置中央空调机房（大幅节省空间）
- 室外冷凝机组：设于屋顶或地面，每台 800x300x900mm（每套系统 3-6 台）
- 管井：较小——每层 0.2-0.4m²（仅容纳制冷剂管道；需另设新风系统）
- 新风供应：需另设 DOAS 或热回收通风机组
- 制冷剂管道：液管直径 6.35-15.88mm；气管直径 12.7-28.58mm。最大管道长度：165m（因制造商而异）。
- 能效表现：COP 3.5-5.5。HVAC 总能耗：70-110 kWh/m²/yr。
- 噪声等级：NR 30-35（室内机）；室外机噪声可达 55-65 dBA（应设置隔音屏障，或布置在远离对噪声敏感立面的位置）
- 最适用的建筑类型：多分区建筑（租户需求各异的办公室）、改造项目（小管径适合既有建筑）、酒店、采用独立计量的住宅
- 局限性：有人空间内的制冷剂充注量受限（受 F-gas 法规约束）。最大管道长度会限制建筑规模。不适用于非常大的楼层平面。必须设置制冷剂泄漏检测系统。
系统类型 7：置换通风
- 描述：在地面高度（或低位墙面散流器）以低速送入经调节的空气，空气吸收来自人员和设备的热量后，因浮力自然上升。在天花板高度排风。形成分层温度分布——人员活动区域温度较低，天花板处温度较高。
- 对建筑空间的影响：
- 架空地板：250-400mm（架空地板下方的送风静压箱）
- 吊顶空腔：200-300mm（仅用于回风，比传统系统更小）
- 地板散流器：旋流式，直径 200-300mm，每个散流器服务 4-6m²
- AHU 机房：建筑总楼面面积（GFA）的 2-3%
- 风管尺寸：通过架空地板静压箱在地板下送风——吊顶上方无需设置送风管道。天花板处的回风管道：400x300mm 至 600x400mm。
- 能效表现：比顶部混合通风高效 15-30%。送风温度为 18-20C（混合通风为 12-14C）。HVAC 总能耗：55-85 kWh/m²/yr。
- 噪声评级：NR 25-30（非常安静——空气流速低）
- 最适用的建筑类型：礼堂、剧院、音乐厅（就座观众产生浮力）、采用架空地板的开放式办公室、中庭
- 局限性：送风温度最低为 18C（温度更低会产生吹风感）。制冷能力有限：40-60 W/m²。不适用于层高较高且无法发挥热分层优势的空间。
系统类型 8：独立新风系统（DOAS）
- 描述：集中式 AHU 处理 100% 的室外空气（通风），并将其调节至中性温度和湿度。独立系统（辐射吊顶、冷梁、风机盘管、主动式冷板）负责处理局部供暖和制冷负荷。将通风与热调节分离。
- 对建筑空间的影响：
- DOAS AHU：比传统 AHU 更小（仅处理通风空气）——设备用房占建筑总楼面面积（GFA）的 1.5-2.5%
- 吊顶空腔：取决于局部系统（辐射系统：100-200mm；冷梁：300-450mm）
- 竖井：DOAS 风管及局部系统管道——每层 0.6-1.2m²
- 能效表现：HVAC 总能耗：50-80 kWh/m²/yr（与辐射系统配套时）
- 最适用的建筑类型：高性能办公室、接近 Passivhaus 标准的设计，以及任何以超低能耗为目标的建筑
- 典范案例：西雅图 Bullitt Center（2013）；曼彻斯特 One Angel Square（2013）
系统类型 9：区域供热和制冷
- 描述：通过地下保温管道，由集中式区域能源站向建筑供应热能。建筑通过设备机房内的热交换器（能源转换站，ETS）接入。
- 对建筑空间的影响：
- 无需现场锅炉或冷水机组（显著节省空间：可省去建筑总楼面面积（GFA）的 2-4%）
- ETS 设备机房：建筑总楼面面积（GFA）的 0.5-1.0%（包括热交换器、水泵和仪表）
- 需要在地下室或首层设置地下管道入口
- 建筑内部配管：从 ETS 引出的标准 LTHW/CHW 管道
- 能效表现：因区域能源来源而异——热电联产（CHP）效率为 80-90%；废热回收可实现近零碳排放；地源热泵网络 COP 为 3.5-5.0
- 最适用的建筑类型：城市综合用途开发项目、校园开发项目（大学、医院）、总体规划级项目
- 典范案例：哥本哈根区域供热（服务全市 98% 的区域）；伦敦奥林匹克公园（2012）；Battersea Power Station 改造项目
第 2 节：给排水和排水系统
热水和冷水分配
冷水供应系统：
- 直接供水系统：市政管网压力直接供给所有出水点。常用于低层住宅。进水主管：25-32mm（住宅）、50-80mm（公寓楼）、80-150mm（商业建筑）。
- 间接供水系统：市政管网向屋顶水箱供水，再由水箱依靠重力向各出水点供水。可为高峰需求提供储水，并调节水压。水箱容量：每人每天 115 升（办公室）；每人每天 135 升（住宅）。
- 增压供水系统：适用于市政管网压力不足的高层建筑，通过水泵供水。地下室设置断流水箱和增压泵；上层设置屋顶水箱或压力容器。每 30-40m 高度划分一个压力区。
热水系统：
- 末端热水器：电即热式或小型储水式（6-15 升）。管道最少。适用于较远的出水点。
- 集中式热水锅炉：储水容器由锅炉或热泵加热。容量：每人 40-60 升（住宅）；每人 5-10 升（办公室）。设于设备间。
- 板式热交换器 + 蓄热装置：效率高于热水锅炉。常用于区域供热接入。
- 军团菌防治：热水储存温度至少为 60C，输送温度至少为 55C，回水温度至少为 50C。盲管段必须短于 3m，或设置伴热。
管道尺寸（典型值）
| 管道用途 | 典型直径 |
|---|---|
| 单个出水点（面盆、坐便器水箱） | 15mm |
| 支管（供 2-5 个出水点） | 22mm |
| 次主管（供一层或一组设备） | 28-35mm |
| 立管主管（冷水上行、热水供水/回水） | 35-54mm |
| 进水主管（公寓楼） | 50-80mm |
| 进水主管（商业建筑） | 80-150mm |
排水系统
污水排水（污水——坐便器、小便器）：
- 坐便器支管：直径 100mm（坡度至少为 1:40，或更陡）
- 污水立管（垂直）：直径 100mm（可服务住宅楼最多 10 层）
- 建筑排水管（地下水平管）：100-150mm（坡度为 1:40 至 1:80）
废水排水（面盆、淋浴器、水槽、浴缸）：
- 单个废水管：32mm（面盆），40mm（浴缸/淋浴器/水槽）
- 废水支管：50mm（多个出水点）
- 废水/污水合用立管：100mm（同时接收废水和污水时）
雨水排水：
- 屋面排水口尺寸：根据降雨强度确定（英国设计标准为 75mm/hr；热带地区为 150mm/hr）
- 落水管：75mm（屋面面积最大 55m²）、100mm（屋面面积最大 130m²）、150mm（屋面面积最大 300m²）
- 虹吸式排水：较小管径即可实现更大的排水能力，但需要专业设计。56mm 虹吸管的排水能力相当于 100mm 普通管。
排水坡度
| 管道直径 | 最小坡度 | 最大坡度 |
|---|---|---|
| 50mm 废水管 | 1:40（每米 25mm） | 1:20 |
| 75mm 废水/雨水管 | 1:40 至 1:50 | 1:20 |
| 100mm 污水管/排水管 | 1:40（至少 1 个坐便器）至 1:80（5 个以上坐便器） | 1:20 |
| 150mm 排水管 | 1:80 至 1:150 | 1:40 |
湿区垂直叠置原则
卫生间、厨房及其他湿区应在建筑内垂直叠置，以尽量缩短水平排水管线。水平排水管需要坡度（每米 25-40mm），会占用楼板空腔深度。湿区不叠置会导致：
- 管道线路更长
- 为满足坡度要求，需要更深的楼板空腔
- 需要更多穿过结构构件的孔洞
- 已使用空间上方发生渗漏的风险更高
设计规则：所有湿区到污水/废水立管的水平距离均应在 3m 以内。
管井尺寸
| 系统 | 典型管井尺寸 | 备注 |
|---|---|---|
| 冷水（住宅，每 8-10 套公寓） | 150x150mm 管井（35-54mm 管道 + 保温层） | 保温以防结露 |
| 热水（住宅，每 8-10 套公寓） | 150x150mm 管井（35-54mm 管道 + 保温层） | 供水管和回水管 |
| 污水/废水立管（每组卫生间） | 150x150mm 管井（100mm 管道） | 每层均需设检修口 |
| 合用设备管井（住宅） | 600x400mm 管井 | 冷水、热水、污水、废水、雨水、燃气 |
| 雨水立管 | 100x100mm 管井（75-100mm 管道） | 可设于室内或室外 |
第 3 节：电气系统
配电层级
- 进线电源：来自公用事业变压器或现场变电站。电压：400V 三相（英国／欧盟）或 480V 三相（美国）。进线电缆：通常通过地下管道接入地面层或地下室层的主配电室。
- 主配电柜（MSB）：位于主电气配电室。通过垂直母线槽竖井或电缆竖井向分配电箱供电。
- 分配电箱：位于每层（住宅建筑中每 2-3 层设置一处）。尺寸：通常为 800x2000mm 壁挂式面板。
- 末端配电箱：设置在每个租赁单元或区域内。为末端回路供电（照明、小功率设备、专用设备）。
- 末端回路：环形主回路（英国：32A，服务 100m² 楼面面积）或放射式回路（美国：20A，服务 50-80m² 楼面面积）。
不同建筑类型的典型电气负荷
| 建筑类型 | 小功率设备（W/m²） | 照明（W/m²） | 电气总负荷（W/m²） | 备注 |
|---|---|---|---|---|
| 商业办公（标准） | 25-35 | 10-12 | 50-80 | 包含 IT 负荷 |
| 商业办公（交易大厅） | 50-80 | 10-12 | 80-150 | 高密度 IT |
| 住宅（公寓） | 15-25 | 5-8 | 30-50 | 按户计算 |
| 酒店（客房） | 10-15 | 5-8 | 20-40 | 按房间计算 |
| 零售（一般区域） | 15-25 | 12-18 | 40-60 | 照明负荷较高 |
| 医院（一般区域） | 20-30 | 8-12 | 50-80 | 不含专用设备 |
| 医院（手术室） | 50-100 | 15-20 | 100-200 | 专用设备负荷高 |
| 学校／大学 | 15-25 | 8-12 | 30-50 | IT 机房负荷较高 |
| 实验室 | 40-80 | 10-15 | 80-150 | 因类型而异 |
| 数据中心 | 500-2000 | 5-10 | 500-2000+ | IT 负荷占主导 |
| 仓库／工业建筑 | 5-15 | 5-10 | 15-30 | 不含生产工艺负荷 |
应急电源
- 备用发电机：柴油发电机，在市电故障时提供备用电源。容量：建筑总负荷的 30-50%（生命安全系统 + 关键系统）。位置：地下室或屋顶（配备储油设施、排气烟道和隔声罩）。空间需求：每 100 kVA 需 1.0-2.5m²。典型办公楼发电机：200-500 kVA（发电机房 5-10m²）。
- 不间断电源（UPS）：为关键负荷（IT、医疗设备、安防）提供无中断供电的电池备用电源。通常可 автоном供电 5-30 分钟。电池室：每 100 kVA 需 0.5-2.0m²。
- 重要回路：生命安全照明、火灾报警、排烟风机、消防电梯、喷淋泵——必须配备备用电源（发电机或电池）。
防雷
- 要求：根据 BS EN 62305 风险评估确定是否需要。通常高于 20m、人员密集或配有敏感设备的建筑需要设置。
- 组成部分：接闪网（屋面导体网格间距 10-20m）、引下线（沿建筑周边间距 10-20m）、接地极（基础层的环形接地体）。
- 空间影响：引下线沿立面内侧或外侧敷设——需与幕墙设计协调。距地面 1.5m 处须设置测试卡。
电气竖井尺寸
| 建筑类型 | 电气竖井尺寸（每层） | 备注 |
|---|---|---|
| 住宅（每 8-10 套公寓） | 400x200mm | 母线槽竖井或电缆桥架 |
| 商业办公（每层 1000m²） | 600x400mm | 母线槽或电缆梯架 |
| 医院（每层） | 800x400mm | 重要回路与普通回路分开 |
照明功率密度目标（ASHRAE 90.1 / CIBSE）
| 空间类型 | ASHRAE 90.1 照明功率密度（W/m²） | CIBSE 目标值（W/m²） | 维持照度（lux） |
|---|---|---|---|
| 开放式办公室 | 9.8 | 8-10 | 300-500 |
| 独立办公室 | 10.1 | 8-10 | 300-500 |
| 零售（一般区域） | 11.8 | 12-15 | 300-500 |
| 零售（重点照明／展示区） | 16.1 | 15-20 | 500-1000 |
| 教室 | 10.5 | 8-10 | 300-500 |
| 医院病房 | 8.1 | 6-8 | 100-300 |
| 走廊／通行区域 | 5.4 | 4-6 | 100-150 |
| 停车场 | 1.8 | 2-3 | 75-100 |
| 仓库 | 6.0 | 5-8 | 150-300 |
第 4 节：垂直交通
电梯类型
| 类型 | 机制 | 机房 | 最大速度（m/s） | 最大行程（m） | 最适用场景 |
|---|---|---|---|---|---|
| 有齿轮曳引电梯 | 电机 + 齿轮箱 + 钢丝绳 | 井道上方 | 2.5 | 60 | 中层建筑，5-20 层 |
| 无齿轮曳引电梯 | 直驱电机 + 钢丝绳 | 井道上方 | 10+ | 500+ | 高层建筑、直达电梯 |
| 无机房电梯（MRL） | 电机位于井道顶部空间 | 无（电机位于井道内） | 4.0 | 75 | 如今最常见，最多可用于 25 层 |
| 液压电梯 | 液压柱塞 | 井道下方（泵房） | 1.0 | 18 | 低层建筑，2-6 层，货梯 |
| 双层轿厢电梯 | 两个轿厢，上下排列 | 井道上方 | 10+ | 500+ | 超高层建筑、高密度场景 |
电梯配置计算公式
所需电梯数量：
n = (P x RTT) / (300 x HC)
其中：
- P = 需要服务的峰值人数（办公楼通常按 5 分钟内到达的建筑总人数的 80% 计算）
- RTT = 往返时间，单位为秒（完成一个完整循环所需的时间：乘客进入 + 上行 + 停靠 + 乘客离开 + 下行）
- 300 = 300 秒（5 分钟峰值时段）
- HC = 每台电梯的运载能力（通常为额定载客量的 80%——例如，1600kg 电梯按 80% x 21 人 = 17 人计算）
RTT 估算（简化版）： RTT = 2 x H/V + (S x ts) + 2 x P x tp
其中：
- H = 总行程高度（m）
- V = 额定速度（m/s）
- S = 停靠次数（估算值）——约为 N x (1 - ((N-1)/N)^P)，其中 N = 楼层数
- ts = 停站时间（开门 + 关门 + 加速/减速）≈ 8-12 秒
- P = 每次行程的乘客人数
- tp = 乘客进出时间 ≈ 1.2 秒
目标性能（英国办公楼 BCO 标准）：
- 候梯间隔：<25 秒（A级办公楼）；<30 秒（B级）
- 运载能力：5 分钟内运送建筑总人数的 12-15%
- 到达目的地时间：<90 秒（含候梯时间）
电梯井道尺寸
| 额定载荷（kg） | 人数 | 轿厢内部尺寸（mm）宽 x 深 | 井道内部尺寸（mm）宽 x 深 | 门宽（mm） | 底坑深度（mm） | 顶层上方顶层空间（mm） |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 630 | 8 | 1100 x 1400 | 1700 x 1900 | 800 | 1400 | 3600 |
| 1000 | 13 | 1350 x 1600 | 1950 x 2100 | 900 | 1400 | 3800 |
| 1275 | 17 | 1600 x 1600 | 2200 x 2100 | 1000 | 1400 | 3800 |
| 1600 | 21 | 1600 x 2100 | 2200 x 2600 | 1100 | 1500 | 4200 |
| 2000 | 26 | 2000 x 2100 | 2600 x 2600 | 1200 | 1500 | 4200 |
| 2500（货梯） | — | 2100 x 2700 | 2700 x 3400 | 1300 | 1500 | 4500 |
注：井道尺寸包含结构墙体（每侧为 150-200mm 混凝土）。井道后部留有对重空间。无机房电梯需要略高的顶层空间（增加 400-600mm），但无需机房。
自动扶梯尺寸
| 参数 | 标准型（30 度） | 高层型（35 度） |
|---|---|---|
| 梯级宽度 | 1000mm（标准）或 800mm（窄型） | 1000mm |
| 总宽度（含裙板） | 1200mm（800mm 梯级）或 1400mm（1000mm 梯级） | 1400mm |
| 倾斜角度 | 30 度 | 35 度 |
| 速度 | 0.5 m/s | 0.5 m/s |
| 运载能力 | 6000-9000 人/小时（1000mm 梯级） | 6000-9000 人/小时 |
| 底坑深度 | 1000-1200mm | 1000-1200mm |
| 净空高度（最小值） | 任一梯级上方至少留出 2300mm 净空 | 2300mm |
| 层高（典型值） | 3500-6000mm | 3500-6000mm |
| 顶部和底部水平过渡段 | 倾斜段前设 800-1000mm 平梯级 | 600-800mm |
| 结构开口（上行 + 下行一对） | 宽 2800-3200mm x 长度不定 | 同左 |
规划规则：层高为 4000mm、倾角为 30 度时：水平长度 ≈ 4000/tan(30) = 6930mm + 1600mm 过渡段 = 总平面长度 8530mm。
货梯尺寸
| 应用 | 额定载荷（kg） | 轿厢内部尺寸（mm）宽 x 深 x 高 | 门宽 x 门高（mm） |
|---|---|---|---|
| 服务电梯（餐饮手推车） | 300-500 | 1000 x 1200 x 2100 | 800 x 2000 |
| 病床电梯（医院） | 2000-2500 | 1400 x 2400 x 2300 | 1300 x 2100 |
| 货物/家具电梯 | 2000-3000 | 2100 x 2700 x 2400 | 1800 x 2200 |
| 汽车电梯（车辆运输） | 3000-5000 | 2700 x 5500 x 2200 | 2500 x 2100 |
| 消防电梯 | 1000-1600 | 符合 BS EN 81-72 | 800-1100 x 2000 |
第 5 节：消防系统
自动喷水灭火系统
| 类型 | 描述 | 应用 | 启动方式 |
|---|---|---|---|
| 湿式管道系统 | 管道内始终充满水 | 有供暖的建筑（最常见） | 单个喷头达到额定温度（57-74C）后启动 |
| 干式管道系统 | 管道内充有压缩空气；启动后注水 | 无供暖空间（停车场、装卸区）、存在冻结风险的场所 | 单个喷头启动；空气排出后水注入管道 |
| 预作用系统 | 干式管道；只有火灾探测系统也启动时才注水 | 存放高价值物品的区域（博物馆、服务器机房、档案室） | 探测器 + 喷头启动（双联锁） |
| 雨淋系统 | 所有喷头均为敞开式（无热敏元件）；探测到火灾后水覆盖整个区域 | 高危险工业场所、飞机库、变压器室 | 由探测系统触发 |
喷头间距规则（BS EN 12845 / NFPA 13）：
- 轻危险等级（办公室、酒店、住宅）：喷头间距最大为 4.6m；每个喷头覆盖 12m²；住宅每个喷头覆盖 21m²（NFPA）
- 中危险等级（零售场所、停车场、工厂）：喷头间距最大为 4.0m；每个喷头覆盖 12m²
- 高危险等级（仓库、工业储存区）：喷头间距最大为 3.7m；每个喷头覆盖 9m²
喷头净空：喷头应位于天花板下方 25-30mm（最小值）；喷头距 soffit 高度不应超过 150mm。障碍物规则：喷头与障碍物的距离至少应为障碍物低于天花板距离的 3 倍。
系统规格：
- 轻危险等级设计喷水强度：2.25 mm/min，按最大假定作用面积 84m² 计算
- 中危险等级：5.0 mm/min，作用面积为 144-360m²（视 OH 组别而定）
- 立管尺寸：65mm（轻危险等级、小面积）；100mm（中危险等级）；150mm（高危险等级/大型建筑）
- 消防泵：当市政管网压力/流量不足时需要配置。典型流量为 100-300 L/min（轻危险等级）；500-2000 L/min（中/高危险等级）。泵房面积：15-25m²。
储水：
- 水箱尺寸：流量 x 持续时间。轻危险等级：30 分钟；中危险等级：60 分钟；高危险等级：90 分钟。
- 典型水箱容量：20-50m³（轻危险等级办公室）；100-300m³（仓库）
火灾探测与报警系统
| 类型 | 探测器类型 | 覆盖范围 | 应用 |
|---|---|---|---|
| 多线制 | 按区域连接的点型探测器 | 每 50m² 设 1 个探测器（烟雾）；每 30m² 设 1 个（热量） | 小型建筑、预算有限的项目 |
| 总线制 | 环路上的每个探测器都有独立地址 | 覆盖范围与多线制相同；定位更快 | 商业建筑的标准配置 |
| 模拟量地址编码 | 探测器报告模拟量值；控制盘设置阈值 | 灵敏度更高；支持预警 | 高端办公室、医院、历史建筑 |
| 吸气式（VESDA） | 由采样管网和中央激光探测器组成 | 天花板处布设管网；每 200-500m² 配置 1 台设备 | 高价值场所（数据中心、洁净室、博物馆） |
| 光束探测器 | 横跨空间的红外光束 | 大型开放空间每 500-1000m² 配置 1 束 | 仓库、中庭、教堂、飞机库 |
| 线型感温探测 | 电缆沿线检测温度 | 沿电缆路径、停车场、隧道布设 | 电缆桥架、隧道、传送带 |
烟气控制系统
| 类型 | 机制 | 应用场景 | 空间影响 |
|---|---|---|---|
| 自然排烟 | 屋顶排烟口／可开启窗；利用浮力将烟气排出 | 单层建筑、小型中庭 | 屋顶开口：占楼面面积的 2-5%；每个排烟口至少 1.5m² |
| 机械排烟 | 动力风机将火灾区域的烟气排出 | 多层建筑、地下室、大型中庭 | 排烟风机：每个分区 3-10 m³/s；风管：直径 600-1200mm 或等效尺寸 |
| 挡烟垂壁 | 电动织物屏障从天花板降下 | 中庭、开放式楼层、购物中心 | 天花板处的箱体高 100-200mm；垂至天花板下方 3m |
| 加压送风 | 风机对疏散楼梯／前室加压，以防止烟气进入 | 高层建筑（>30m）的楼梯核心筒、地下室楼梯 | 送风机：每部楼梯 1-5 m³/s；专用竖井或风管 |
设计标准：
- BS 7346（组件）、BS EN 12101（系统）、BS 9999（设计指南）
- 楼梯加压：所有门关闭时正压为 50 Pa；一扇门打开时为 10 Pa。开门处风速：至少 0.75 m/s。
- 烟气蓄积区深度：自然通风空间的屋顶下方至少 2.5-3.0m；烟层下方净高：2.5-3.0m。
消防灭火（专业系统）
| 系统 | 灭火剂 | 应用场景 | 空间影响 |
|---|---|---|---|
| 气体灭火（FM-200、Novec 1230） | 洁净气体灭火剂 | 服务器机房、档案室、博物馆 | 钢瓶储存空间：每 50m³ 房间容积需 1-2m²；房间必须密闭 |
| CO2 灭火 | 二氧化碳 | 电气开关设备、工业设施 | 对生命有危险——必须配备闭锁系统；释放后需通风 |
| 细水雾 | 细小水滴（<1mm） | 历史建筑、隧道、涡轮机房 | 管道比喷淋系统更细（25-50mm）；压力更高（40-200 bar） |
| 泡沫灭火 | AFFF（水成膜泡沫） | 飞机机库、燃料储存设施、汽车展厅 | 泡沫罐、比例混合设备、泡沫发生器 |
第 6 节：机电管线协调
空间协调策略
机电管线协调的基本原则是分区分配：按照明确的层级，为结构、管线和饰面在楼板／天花板吊顶空腔中预留特定深度。
垂直分区分配（从结构楼板向下）：
- 结构区：梁深（或平板楼板底面）。未经结构工程师批准，不得穿透结构。
- 主机电管线区：大型风管、主电缆桥架、主管道。与主结构垂直布置或沿主结构布置。
- 次机电管线区：支管风管、次级电缆桥架、喷淋主管。与主机电管线垂直布置。
- 末端机电管线区：喷淋支管、灯具、FCU 机组、冷梁、末端回路。最靠近天花板。
- 天花板饰面：石膏板、悬挂式板材、明装管线（如适用）。
典型天花板吊顶空腔深度
| 建筑类型 | 最小空腔（mm） | 典型空腔（mm） | 最大空腔（mm） | 备注 |
|---|---|---|---|---|
| 住宅（公寓） | 200 | 300-400 | 500 | 管线简单；可采用平顶，并设置局部吊顶 |
| 酒店（客房） | 250 | 350-450 | 550 | FCU + 新风风管 + 喷淋系统 |
| 商业办公楼（标准） | 400 | 500-700 | 900 | VAV 或 FCU + 电缆桥架 + 喷淋系统 |
| 商业办公楼（高端） | 350 | 450-600 | 700 | 冷梁 + 减少风管 |
| 零售（毛坯单元） | 400 | 600-800 | 1000 | 因制冷负荷较高，需使用大型 HVAC 风管 |
| 医院（普通病房） | 600 | 800-1000 | 1200 | 管线复杂，设有医用气体，且有检修要求 |
| 医院（手术室） | 800 | 1000-1500 | 2000 | 层流、手术室吊塔、夹层空间 |
| 学校／大学 | 300 | 400-600 | 700 | 混合通风模式可能减少所需空腔 |
| 实验室 | 600 | 800-1200 | 1500 | 排风、专用气体、变风量系统 |
碰撞检测流程
阶段 1：设计协调（BIM 碰撞检测前）
- 商定分区分配图，标明剖面中为各项机电系统预留的深度
- 确定优先级：重力排水 > 主风管 > 主管道 > 电缆桥架 > 次级支管 > 末端设备
- 找出协调“热点”：管井、设备机房、吊顶空腔交叉点、净空较低区域、转换梁位置
阶段 2：BIM 碰撞检测
- 按商定的 LOD（开发程度）对所有机电系统建模：
- LOD 200（概念）：大致尺寸和路线
- LOD 300（深化设计）：具体尺寸、材料和连接方式，足以用于协调
- LOD 350：具体尺寸，以及支架、吊架和检修净空
- LOD 400（施工）：可用于加工的模型
- 运行自动碰撞检测（Navisworks、Solibri、BIM Collab）
- 对碰撞分类：硬碰撞（实体相交）、软碰撞（净空违规）、工作流碰撞（施工顺序）
- 通过每周协调会议解决
阶段 3：施工协调
- 编制关键位置的机电综合剖面图（比例尺 1:20 或 1:25）
- 为每个吊顶区域发布机电综合图（CSD）
- 商定安装顺序：结构 → 主电缆桥架 → 主风管 → 主管道 → 支管 → 末端设备 → 吊顶
管井尺寸
| 机电管井 | 每层尺寸 (m²) | 备注 |
|---|---|---|
| 电气（母线槽 + 电缆桥架） | 0.4-0.6 | 通常为 600x800mm；与水管分隔 |
| 数据/电信 | 0.2-0.4 | 400x600mm；可与电气合并 |
| 冷水 | 0.2-0.3 | 300x400mm；保温管道 + 阀门检修空间 |
| 热水（供水 + 回水） | 0.2-0.3 | 300x400mm；保温管道 |
| 污水/废水立管 | 0.2-0.3 | 300x400mm；每层设检修口 |
| 雨水 | 0.1-0.2 | 200x200mm（室内落水管） |
| HVAC（送风 + 排风管） | 0.5-2.0+ | 差异较大，取决于系统类型和服务楼层面积 |
| 燃气 | 0.1-0.2 | 200x200mm；每层进行防火封堵 |
| 消防喷淋立管 | 0.2-0.3 | 300x300mm；每层设置阀门组 |
| 排烟井 | 0.5-2.0 | 需按建筑具体情况确定；采用防火结构 |
综合管井策略：
- 按类型分组：湿式管井集中布置（水管、喷淋、排水），干式管井集中布置（电气、数据、HVAC）
- 管井最小净深：600mm，以便检修人员进入
- 检修门：每层最小 600x600mm，小型管井为 450x450mm
- 防火封堵：所有穿过具有耐火要求的楼板和墙体的贯穿部位，均须进行防火封堵，且封堵的耐火等级须与被穿透构件相匹配
设备机房尺寸经验规则
| 设备机房 | 尺寸（占 GFA 的百分比） | 典型位置 |
|---|---|---|
| 主机械设备机房（AHU、锅炉、冷水机组） | 3-6%（办公室），5-10%（医院） | 地下室和/或屋顶 |
| 冷水机组机房 | 0.5-1.5% | 屋顶（风冷）或地下室（水冷，冷却塔设于屋顶） |
| 锅炉机房 | 0.3-0.8% | 地下室或首层（需便于接入燃气，并设通往屋顶的烟道） |
| 主电气配电室 | 0.3-0.5% | 首层或地下室（便于接入公用设施） |
| 发电机房 | 0.3-0.5% | 地下室（设通往室外的排气烟道）或地面层 |
| UPS / 电池室 | 0.1-0.3% | 紧邻 IT/服务器机房 |
| 水箱间 | 0.2-0.5% | 屋顶（重力供水）或地下室（加压供水） |
| 喷淋泵房 | 0.1-0.2% | 首层或地下室（靠近水源） |
| 电梯机房（如适用） | 每组电梯 10-15m² | 井道上方 |
| BMS / 控制室 | 10-20m² | 建筑中央位置，任意楼层 |
地下服务
从地下进入建筑的外部服务：
- 进水主管：直径 80-150mm，埋深至少 750mm（防冻），在水表位置接入
- 燃气供应：直径 50-100mm，埋深至少 450mm，在燃气表／调压器处接入
- 电力供应：来自变电站的高压电缆，或来自变压器的低压电缆，穿管埋深至少 600mm
- 电信／数据：多个导管接入口，埋深至少 450mm
- 污水排水：直径 100-225mm，埋深至少 600mm，接入公共污水管网或处理设施
- 雨水排水：直径 100-300mm，接入公共污水管网、渗水井或调蓄池
- 区域供热／制冷：保温预制管道（DN50-DN200），埋深至少 600mm
协调：设计前必须进行地下服务设施测绘（PAS 128）。服务管线不应从基础下方穿过。不同类型的平行管线之间应留出 1m 的净距。服务管沟应便于检修，且无需开挖建筑基础。
屋顶设备屏蔽
屋顶设备（冷水机组、空气处理机组、冷却塔、发电机、排气风机）通常需要进行隔声和视觉屏蔽：
- 隔声围护：若设备噪声超过最近敏感受体处的规划限值，则必须设置。通常需要实现 10-25 dB(A) 的衰减。采用带吸声内衬的百叶围护。
- 视觉屏蔽：高度应足以完全遮挡最高的设备（通常为 2.0-3.0m）。材料应与建筑美学相协调（穿孔金属板、扩张网、木百叶、绿墙）。
- 检修通道：应为所有设备设置检修通道。设备与屏蔽结构之间的净距至少为 800mm。应设置吊车作业通道或检修口，以便更换设备。
- 结构荷载：屋顶结构必须按设备荷载进行设计。典型荷载：冷水机组由 4 个支座承托时为 100-300 kN；空气处理机组为 50-200 kN；冷却塔为 50-150 kN。必须设置防振支座。
- 规划影响：屋顶设备和屏蔽结构均计入建筑高度。规划申请中必须包含屏蔽结构的高度。部分主管部门要求从地面进行 45 度视线分析。
可再生能源整合
建筑师必须协调现场可再生能源系统的空间和结构要求：
- 光伏（PV）板：所需屋顶面积 — 每 kWp 需 6-8m²。典型办公建筑发电量：英国为每年每平方米板面 150-180 kWh；美国南部／地中海地区为 250-350 kWh。重量：含安装结构为 12-20 kg/m²。朝向：理想情况下朝南，倾角为 30-35 度；但东西向平铺阵列也可接受，发电量可达理想值的 85-90%。板下至少留出 300mm 的检修间隙。避免屋顶设备造成遮挡 — 光伏布局应与设备屏蔽设计协调。
- 太阳能热利用：每套住宅需 2-4m²（生活热水）。每平方米用于热水时的产热量高于光伏，但用于空间采暖的应用有限。管道需从屋顶连接至设备房（15-22mm 保温铜管）。
- 风力涡轮机：安装在建筑上的微型涡轮机通常表现不佳。屋顶安装或与建筑一体化的垂直轴涡轮机功率为 1-10 kW。振动和噪声传至结构是一个重大问题。在地势开阔的场地，独立桅杆式机组最为有效。
- 热泵（ASHP/GSHP）：参见 HVAC 章节。设备房空间要求：GFA 的 1.5-2.5%。室外机需与边界保持一定距离，以满足隔声要求。
- 电池储能：用于光伏储能或需求响应的锂离子电池阵列。空间：每 10 kWh 需 0.5-1.0m²。重量：每 10 kWh 为 100-200 kg。通风和消防要求应符合 NFPA 855。温度控制：工作温度范围为 15-25C。
楼宇管理系统（BMS）与智能控制
BMS 将所有楼宇服务集成到一个统一的监控与控制平台中。空间与基础设施要求：
- BMS 主站 / 服务器机房：10-20m²（集中式 PC/服务器、UPS、网络交换机）
- BMS 远程站点：每层或每个区域设置一个，安装在管井柜或吊顶空腔内（300x200x100mm 控制器单元）
- 布线：使用 Cat 6A 或光纤主干连接至每个远程站点。采用 BACnet/IP 或 Modbus 协议。设置专用线槽（50x50mm 至 100x100mm），与电源线分开。
- 传感器：温度（每个区域）、CO2（有人空间）、湿度（关键区域）、占用/PIR（照明和通风控制）、照度（日光调光）。可采用有线或无线方式——无线可减少线槽需求，但需要网关设备。
- 集成点：HVAC 控制器、照明控制器（DALI）、百叶窗/遮阳系统、门禁控制、火灾报警（仅监控）、电梯（仅监控）、能源仪表（配电盘级分表）。
- 智能建筑平台：现代建筑越来越多地在 BMS 层之上部署 IoT 平台，用于数据分析、预测性维护、占用情况分析和租户应用。需要可靠的 Wi-Fi 6 / 5G 基础设施和边缘计算节点（每 2-3 层设置一个）。
不同建筑类型的服务设计基准
| 参数 | 住宅 | 办公室 | 医院 | 学校 | 酒店 |
|---|---|---|---|---|---|
| 供暖负荷（W/m²） | 40-60 | 30-50 | 50-80 | 40-60 | 40-60 |
| 制冷负荷（W/m²） | 30-50 | 60-100 | 80-150 | 30-60 | 50-80 |
| 新风量（L/s/人） | 8-12 | 10-12 | 10-15 | 5-8 | 10-12 |
| 小功率负荷（W/m²） | 15-25 | 25-35 | 20-30 | 15-25 | 10-15 |
| 照明功率（W/m²） | 5-8 | 8-12 | 8-12 | 8-10 | 5-10 |
| 热水需求量（L/人/天） | 40-60 | 3-5 | 50-80 | 3-5 | 100-150 |
| 设备机房（占 GFA 的比例） | 2-4 | 5-8 | 8-12 | 3-5 | 5-7 |
| 吊顶空腔（mm） | 200-400 | 500-800 | 800-1200 | 400-600 | 350-500 |
| 管井面积（占楼层面积的比例） | 1.0-1.5 | 1.5-2.5 | 2.5-4.0 | 1.0-2.0 | 1.5-2.5 |
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