談現(xiàn)代大空間建筑暖通空調(diào)的設(shè)計(jì)與節(jié)能

盧少校

（北京鐵路局天津機(jī)場線工程建設(shè)指揮部天津300300）

談現(xiàn)代大空間建筑暖通空調(diào)的設(shè)計(jì)與節(jié)能

盧少校

（北京鐵路局天津機(jī)場線工程建設(shè)指揮部天津300300）

由于大空間建筑的結(jié)構(gòu)較為特殊，所以其采暖、通風(fēng)和空氣調(diào)節(jié)都有別于一般的建筑，我們必須要考慮到大空間建筑的特點(diǎn)對其進(jìn)行針對性的暖通空調(diào)設(shè)計(jì)。另外，在綠色減排的思想理念下，節(jié)能也是大空間建筑暖通空調(diào)設(shè)計(jì)需要考慮到的一個關(guān)鍵問題，通過節(jié)能既能促進(jìn)減排，同時還能夠降低大空間建筑的使用成本，一舉多得。本文基于作者自身參加天津大功率檢修基地房建初設(shè)的工作經(jīng)驗(yàn)，主要對現(xiàn)代大空間建筑暖通空調(diào)的設(shè)計(jì)與節(jié)能進(jìn)行了相關(guān)分析、探討，以期能對大空間建筑暖通空調(diào)設(shè)計(jì)的整體質(zhì)量提升起到促進(jìn)作用。

大空間；暖通空調(diào)；設(shè)計(jì)；節(jié)能

現(xiàn)代大空間建筑是在現(xiàn)代建筑技術(shù)與現(xiàn)代社會生活、生產(chǎn)需求下產(chǎn)生的一種建筑形式，其主要特點(diǎn)是內(nèi)部空間較高、面積較大，這明顯的區(qū)別于其他普通建筑。大空間建筑結(jié)構(gòu)的特殊性致使其采暖、通風(fēng)和空氣調(diào)節(jié)成為了一大難題，就算是在具有暖通空調(diào)技術(shù)的支持下，我們也必須要進(jìn)行針對性的設(shè)計(jì)，并考慮到節(jié)能問題，才能確保其采暖、通風(fēng)和空氣調(diào)節(jié)的有效性，并降低其使用運(yùn)行成本，保證人們生活、生產(chǎn)的舒適性。

1　大空間建筑的基本概念

現(xiàn)代大空間建筑是在現(xiàn)代建筑技術(shù)與現(xiàn)代社會生活、生產(chǎn)需求下產(chǎn)生的一種建筑形式，例如現(xiàn)代的很多生產(chǎn)廠房、車站、機(jī)場、商場和展覽館等，都屬于是大空間建筑。從科學(xué)的角度來進(jìn)行解釋的話，大空間建筑具體指的是高度高、體型大、室內(nèi)場地面積大的一種建筑結(jié)構(gòu)體系，它雖然能夠滿足現(xiàn)代人生活、生產(chǎn)對大空間的需求，但也正是由于其空間過大，有別于一般建筑，所以其采暖、通風(fēng)和空氣調(diào)節(jié)就成為了非常難以解決的問題，然而現(xiàn)代人又非常重視室內(nèi)的舒適性，所以我們就必須要認(rèn)真對待并解決這一問題。暖通空調(diào)為大空間建筑的采暖、通風(fēng)和空氣調(diào)節(jié)提供了良好的技術(shù)條件，但前提是要求我們進(jìn)行科學(xué)、合理的設(shè)計(jì)，并注意控制其能耗。

2　大空間建筑暖通空調(diào)的設(shè)計(jì)難點(diǎn)與優(yōu)化

2.1設(shè)計(jì)難點(diǎn)

2.1.1冷熱負(fù)荷計(jì)算比較復(fù)雜

大空間建筑冬季熱負(fù)荷主要是外墻、屋頂、地面等圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱產(chǎn)生的負(fù)荷及冷風(fēng)侵入負(fù)荷，需要考慮全面；計(jì)算總冷負(fù)荷時不僅要考慮圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱產(chǎn)生的冷負(fù)荷，更要考慮人的活動及設(shè)備運(yùn)行產(chǎn)生的冷負(fù)荷，要認(rèn)真研究室內(nèi)人群、設(shè)備的類型及分布情況，統(tǒng)計(jì)產(chǎn)生的余熱量和余濕量，也要考慮人的流動性和設(shè)備同時運(yùn)行的問題。

2.1.2暖通空調(diào)系統(tǒng)分區(qū)復(fù)雜

大空間建筑的暖通空調(diào)系統(tǒng)一般都比較大，并且所需冷量、熱量和風(fēng)量也比較大，為提高系統(tǒng)運(yùn)行安全性、縮小各類管道和風(fēng)道規(guī)格尺寸、降低運(yùn)行壓力，需要對系統(tǒng)進(jìn)行合理分區(qū)。暖通空調(diào)系統(tǒng)分區(qū)既要與建筑功能分區(qū)相結(jié)合，又要考慮各區(qū)流量、壓力的均衡性，還要考慮運(yùn)行維護(hù)的便利性，每個分區(qū)系統(tǒng)不應(yīng)過大而達(dá)不到分區(qū)效果，也不能因過小過細(xì)造成投資浪費(fèi)、運(yùn)行調(diào)節(jié)復(fù)雜。

2.1.3暖通空調(diào)設(shè)備的選型及布設(shè)比較復(fù)雜

大空間公共建筑對于室內(nèi)裝飾裝修的要求一般比較高，因此暖通空調(diào)設(shè)備的選型和布設(shè)不僅要滿足功能性要求，還要注重設(shè)備的顏色、外形和室內(nèi)整體環(huán)境保持協(xié)調(diào)，盡量將設(shè)備隱藏在室內(nèi)四周裝飾背景中，不要顯得突兀；對于室內(nèi)中部空間懸掛的設(shè)備，也要結(jié)合建筑的使用功能，預(yù)留進(jìn)一步的裝飾條件，盡量爭取美觀。

2.2設(shè)計(jì)優(yōu)化

空調(diào)系統(tǒng)在運(yùn)行時會產(chǎn)生大量的熱量，為保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行，必須將其排出室外，而有些設(shè)備又存在熱源需求。從節(jié)能角度考慮，二者之間存在相互結(jié)合統(tǒng)籌設(shè)計(jì)的可能性。此外空調(diào)系統(tǒng)主要分開式系統(tǒng)和閉式系統(tǒng)兩種。可以采取有效的措施，將這兩種系統(tǒng)結(jié)合起來，各取其優(yōu)勢，設(shè)計(jì)出全新的空調(diào)系統(tǒng)。

大空間建筑供暖一般不單獨(dú)采用對流散熱器，但鑒于散熱器供暖方式具有安裝形式簡單、運(yùn)行及維護(hù)費(fèi)用低、舒適型好的特點(diǎn)，應(yīng)根據(jù)建筑物的使用性質(zhì)，優(yōu)先使用散熱器供暖或者使用散熱器供暖保證基本的值班溫度，再用其他供暖方式達(dá)到室溫要求。對于冬季供暖夏季供冷的大空間建筑，可從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)與空間適應(yīng)性等方面論證供暖與供冷共用末端設(shè)備的可行性，以達(dá)到綜合費(fèi)用的節(jié)省。

大空間建筑內(nèi)部通風(fēng)與防排煙也是需要著重進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化的環(huán)節(jié)。通風(fēng)時優(yōu)先考慮自然通風(fēng)，當(dāng)自然通風(fēng)不能滿足要求時，應(yīng)采用機(jī)械通風(fēng)或自然通風(fēng)和機(jī)械通風(fēng)相結(jié)合的復(fù)合方式通風(fēng)。復(fù)合通風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)具備工況轉(zhuǎn)換功能，應(yīng)優(yōu)先使用自然通風(fēng)，當(dāng)控制參數(shù)不能滿足要求時，啟用機(jī)械通風(fēng)；對設(shè)置空調(diào)系統(tǒng)的房間，當(dāng)復(fù)合通風(fēng)系統(tǒng)不能滿足要求時，關(guān)閉復(fù)合通風(fēng)系統(tǒng)，啟動空調(diào)系統(tǒng)。

3　暖通空調(diào)設(shè)計(jì)節(jié)能

3.1合理選擇外部能源

設(shè)計(jì)之初就要認(rèn)真調(diào)研，根據(jù)工程所在地資源和能源供給情況，進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比選，選擇合理的外部能源，做到既經(jīng)濟(jì)合理，又技術(shù)可行，并且節(jié)約自然資源。例如當(dāng)存在市政集中供熱管網(wǎng)時，就要考慮單獨(dú)設(shè)立鍋爐房設(shè)施的必要性；當(dāng)靠近大型江河或湖泊時，可考慮應(yīng)用水源熱泵技術(shù)采集水中的熱能或冷能來替代傳統(tǒng)石化能源的可行性。此外還要考慮能否應(yīng)用淺層地能、風(fēng)能、太陽能等新型綠色能源來替代或補(bǔ)充傳統(tǒng)能源。

3.2做好水力平衡設(shè)計(jì)

在對室內(nèi)外采暖空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行分區(qū)設(shè)計(jì)時均需進(jìn)行水力平衡計(jì)算，根據(jù)水力平衡要求和建筑物內(nèi)供暖系統(tǒng)的調(diào)節(jié)方式，選擇平衡閥、節(jié)流閥等水力平衡裝置，各環(huán)路水量、風(fēng)量滿足壓力要求，避免局部使冷水機(jī)組、換熱器及水泵等在高效區(qū)工作。當(dāng)局部壓力不滿足要求時，可采取增設(shè)局部加壓泵等補(bǔ)償措施。

3.3選擇高效節(jié)能產(chǎn)品和設(shè)備

在冷水機(jī)組、水泵、換熱器、散熱器、空調(diào)器、風(fēng)機(jī)等設(shè)備、組件的選擇上，都選用高效節(jié)能的的產(chǎn)品，降低運(yùn)行能耗。此外可采用低溫?zé)岜脵C(jī)組、空氣余熱回收裝置等節(jié)能產(chǎn)品來充分利用低品質(zhì)熱源，做好設(shè)備及管道的保溫和保冷以降低熱量或冷量損耗。

3.4合理設(shè)計(jì)設(shè)備運(yùn)行及控制方式

在進(jìn)行空調(diào)機(jī)組、換熱器、水泵等設(shè)備選型時，合理搭配設(shè)備制冷或供熱能力及設(shè)備臺數(shù)，能根據(jù)負(fù)荷情況適時倒換運(yùn)行設(shè)備或調(diào)整運(yùn)行臺數(shù)，在確保隨時有效調(diào)節(jié)的基礎(chǔ)上，節(jié)約能源消耗。以消除余熱、余濕為主的全空氣空調(diào)系統(tǒng)，宜可變新風(fēng)比，過渡季節(jié)全新風(fēng)方式運(yùn)行，充分利用室外自然冷源，降低空調(diào)能耗。所有熱車間都充分利用有組織的自然通風(fēng)排除余熱，僅在必須的時候才使用機(jī)械通風(fēng)或設(shè)局部降溫設(shè)備。

4　工程實(shí)例

天津大功率機(jī)車檢修基地工程，廠房為鋼結(jié)構(gòu)組合庫形式，總建筑面積20余萬平方米，每跨長300m、寬21m~30m、高15.25m，全部設(shè)計(jì)供暖及通風(fēng)系統(tǒng)，部分車間設(shè)計(jì)空調(diào)系統(tǒng)。熱源為天津堿廠熱電站提供的蒸汽，設(shè)置汽水型換熱站，二級換熱，提供95℃～70℃熱水，集中供熱，熱負(fù)荷58MW，并采用溴化鋰余熱回收機(jī)組將蒸汽凝水溫度降到30℃后回送。室內(nèi)系統(tǒng)優(yōu)先采用沿墻壁設(shè)置的暖氣片供暖，輔之以分段設(shè)置的屋頂暖風(fēng)機(jī)供暖系統(tǒng)。對于需要恒控制的軸承車間，設(shè)置獨(dú)立的空調(diào)系統(tǒng)保證室內(nèi)溫度。在廠房外門兩側(cè)設(shè)置室內(nèi)風(fēng)幕系統(tǒng)，冬季外門打開時首先開動風(fēng)幕系統(tǒng)，抑制室外冷風(fēng)侵入，節(jié)省暖氣能耗。屋頂設(shè)置了可調(diào)節(jié)開啟量的防雨通風(fēng)天窗，起到日常通風(fēng)換氣作用；針對切削、噴砂除銹、噴漆等生產(chǎn)過程產(chǎn)生的有害氣體、粉塵，由設(shè)備配套除塵凈化設(shè)備吸收、凈化，排除；熔焊間焊接產(chǎn)生的有毒金屬煙霧、電焊塵及其他有害氣體，由設(shè)置在焊槍處的吸風(fēng)口進(jìn)入焊煙凈化裝置經(jīng)凈化處理后排出室外。在非供暖季節(jié)，生產(chǎn)作業(yè)時適當(dāng)開啟外墻門窗，利用空氣對流作用排除廠房余熱余濕并進(jìn)行通風(fēng)換氣。項(xiàng)目投產(chǎn)后經(jīng)近4年驗(yàn)證，暖通空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行效果及節(jié)能效果都比較良好。

5　結(jié)語

大空間建筑已經(jīng)成為了現(xiàn)代非常重要的一種建筑結(jié)構(gòu)形式，人們生活、生產(chǎn)對此均具有非常大的需求，為了保證人們在大空間建筑內(nèi)生活、生產(chǎn)的舒適性，我們必須要做好暖通空調(diào)的設(shè)計(jì)工作，同時注意對能耗的節(jié)約與控制。

［1］譚文嘉.大空間暖通空調(diào)的設(shè)計(jì)問題與應(yīng)對措施分析.

［2］巫曉東.做好大空間建筑暖通空調(diào)的設(shè)計(jì)及節(jié)能的探討.

［3］陳素華，張明亮.某大空間建筑暖通空調(diào)設(shè)計(jì)研究.

［4］趙忠良.對大空間暖通空調(diào)設(shè)計(jì)的探討［J］.科技致富向?qū)В?013，18：178.