試論嚴(yán)寒地區(qū)高大空間建筑的暖通設(shè)計(jì)

饒峻荃

摘 要：高大空間建筑物具有人員密集、跨度較大、層高較高、玻璃幕墻較多、使用功能多樣化及對(duì)室內(nèi)環(huán)境要求高等特點(diǎn)，而且空間多為網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，屋頂承重荷載較小。所以，我們?cè)诠┡L(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)必須充分考慮以上的特點(diǎn)，這樣才能合理的選擇設(shè)計(jì)方案。

關(guān)鍵詞：嚴(yán)寒地區(qū)；高大空間建筑；暖通設(shè)計(jì)

現(xiàn)代高大空間公共建筑的一個(gè)顯著特點(diǎn)就是室內(nèi)高度較高，體積較大。一般的劇場(chǎng)、影院、體育館的室內(nèi)高度能夠達(dá)到10m以上，一些體育場(chǎng)館的高度可達(dá)到30m以上。隨著大空間建筑的發(fā)展，很多大空間建筑內(nèi)的空氣需要保持一定的溫度濕度、清潔度，許多大空間建筑內(nèi)需要設(shè)置較為完善的通風(fēng)、空調(diào)設(shè)備。因此，暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)把握其特殊性及難點(diǎn)，積極配合各專業(yè)，使得整個(gè)建筑更加舒適合理。

1 高大空間建筑概述

大空間建筑所占用的施工面積比較大，比如大型的體育館、電影院等，由于空間較大，所以空間內(nèi)的溫度并不均衡，高處與低處的溫度差異較大，為了讓空間內(nèi)的暖通空調(diào)達(dá)到良好效果，設(shè)計(jì)人員必須對(duì)暖通空調(diào)的設(shè)計(jì)進(jìn)行全面的考慮，以此來(lái)達(dá)到最佳的供暖效果。大空間建筑一般是為了滿足某種需求而建設(shè)的，例如電影院提供視頻欣賞的功能，所以設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，一定要考慮到建筑的用途，從而更好地對(duì)暖通系統(tǒng)進(jìn)行合理設(shè)計(jì)。在嚴(yán)寒地區(qū)，夏季室外溫度不是特別高，冬季室外溫度低。因此，在暖通設(shè)計(jì)時(shí)，我們主要設(shè)計(jì)的內(nèi)容為建筑室內(nèi)采暖、通風(fēng)和防排煙。在設(shè)計(jì)與施工過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)一些設(shè)計(jì)與施工或?qū)嶋H不符的問(wèn)題，有些問(wèn)題是比較容易忽視的。

2 嚴(yán)寒地區(qū)高大空間建筑的暖通設(shè)計(jì)要點(diǎn)

2.1 采暖設(shè)計(jì)

現(xiàn)代社會(huì)高大空間公共建筑往往間歇性使用，閑置時(shí)間較長(zhǎng)，使用率較低。在北方的寒冷或者嚴(yán)寒地區(qū)，冬季采暖時(shí)可以采用空調(diào)制熱采暖結(jié)合散熱器采暖或者地板輻射采暖，一起作為冬季高大空間建筑的采暖方式。一是，送熱風(fēng)與散熱器值班采暖相結(jié)合的方式，值班采暖溫度按5℃或10℃考慮，開展或舉辦活動(dòng)期間，由熱風(fēng)系統(tǒng)補(bǔ)充不足的熱量。在建筑采暖設(shè)計(jì)中，對(duì)一些簡(jiǎn)單、對(duì)室內(nèi)溫濕度要求不是特別高的體育館、餐廳和商場(chǎng)，其采暖方式可以選小型吊掛式暖風(fēng)機(jī)+散熱片。暖風(fēng)機(jī)的最大優(yōu)點(diǎn)為升溫快、設(shè)備簡(jiǎn)單、初期投資低，適用于高大空間、單純要求冬季供暖和噪聲控制不嚴(yán)的場(chǎng)所。散熱器為值班采暖系統(tǒng)，可以使室內(nèi)保持在5℃左右；當(dāng)有人員活動(dòng)時(shí)可以采暖暖風(fēng)機(jī)升溫，其他時(shí)間保持關(guān)閉。二是，由于地板輻射采暖系統(tǒng)采用熱輻射的方式進(jìn)行采暖，舒適性較好，在一些對(duì)環(huán)境溫度要求較高的場(chǎng)所，比如影劇院的觀眾廳等，適合采用地板輻射采暖系統(tǒng)。低溫?zé)崴匕遢椛洳膳到y(tǒng)的供回水溫度較低，一般在 55℃～45℃。設(shè)計(jì)中在布置盤管時(shí)，靠近外墻外窗等處應(yīng)密集布置，而在房間中間部位等熱負(fù)荷較小的區(qū)域，應(yīng)加大盤管間距，從而實(shí)現(xiàn)最佳的采暖效果和節(jié)能效果。

2.2 通風(fēng)設(shè)計(jì)

采用合理的送風(fēng)方式可以有效緩解大空間建筑的空調(diào)設(shè)計(jì)時(shí)氣流組織因溫度梯度而變化較大。上送下回就是采用從頂棚開始送風(fēng)，在底部設(shè)置回風(fēng)，為了能夠最大程度上提高冬天送風(fēng)風(fēng)速，可調(diào)節(jié)風(fēng)量及射程的風(fēng)口是現(xiàn)在大多數(shù)工程都會(huì)采用的。側(cè)送下回方式這樣的風(fēng)循環(huán)更廣闊，冷量自然下沉，舒適性也是最好的，一般將送風(fēng)口設(shè)置在3m左右，根據(jù)你的裝修風(fēng)格來(lái)調(diào)整，要在機(jī)組余壓滿足的情況下，盡量大些，以使氣流頒均勻。

由于新風(fēng)量新風(fēng)負(fù)荷約占空調(diào)總負(fù)荷的20%～40%，對(duì)其標(biāo)準(zhǔn)值高低的取舍，與節(jié)能設(shè)計(jì)關(guān)系重大，不容忽視。為了滿足室內(nèi)人員的衛(wèi)生方面需求及部分工藝空調(diào)維持所需的室內(nèi)外壓差，所以引進(jìn)新風(fēng)顯得尤為重要。而新風(fēng)量的多少將直接影響到空調(diào)的負(fù)載，進(jìn)而會(huì)影響到空調(diào)系統(tǒng)的主機(jī)、水泵、冷卻塔及風(fēng)機(jī)盤管等的電量消耗。因此在設(shè)計(jì)時(shí)，可以采用新風(fēng)換氣機(jī)來(lái)通風(fēng)換氣。需要注意的是，新風(fēng)換氣機(jī)要選用效率高的熱回收裝置；且在嚴(yán)寒地區(qū)，新風(fēng)換氣機(jī)要選用顯熱回收裝置。新風(fēng)溫度不宜低于-10℃，否則排風(fēng)會(huì)出現(xiàn)結(jié)霜，此時(shí)就需要在熱回收裝置前設(shè)置空氣預(yù)熱器。在布置進(jìn)、排風(fēng)百葉時(shí)，應(yīng)與建筑專業(yè)緊密協(xié)調(diào)，避免百葉窗的不合理設(shè)置影響建設(shè)立面效果。

此外，為了降低電能的損耗，設(shè)計(jì)人員可以安裝一個(gè)變頻風(fēng)機(jī)，這不僅可以讓空調(diào)更好地運(yùn)行，還能減小空調(diào)自身的損害，提高空調(diào)的性能。設(shè)計(jì)人員還可以對(duì)自然資源進(jìn)行合理利用，通過(guò)設(shè)置一個(gè)獨(dú)立供風(fēng)系統(tǒng)，將自然風(fēng)引進(jìn)室內(nèi)，這不僅可以減少空調(diào)的能耗，還改善了環(huán)境，對(duì)于用戶的更好使用有著重大的意義。

2.3 防排煙設(shè)計(jì)

為了降低煙氣的沉降速度，為被困人員的獲得疏散時(shí)間，更有利于消防人員開展救援以及進(jìn)行滅火，方便搜尋起火的具體位置，并減少熱煙氣對(duì)建筑物本身及建筑內(nèi)的物品造成較大破壞，以上所列的這些都是設(shè)置煙氣控制系統(tǒng)的主要目的。

在一些體育館、餐廳和商場(chǎng)等的大空間建筑物中，由于人員密集、空間面積大、可燃物較多，因此必須做排煙系統(tǒng)。當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)必須及時(shí)有效地組織人員疏散和有效的煙氣控制，防止其蔓延。《建筑防火規(guī)范》中規(guī)定：設(shè)置防煙設(shè)施的部位且可開啟外窗面積滿足自然通風(fēng)時(shí)，宜優(yōu)先選用自然通風(fēng)。而大空間的建筑一般使用玻璃幕墻或開窗面積大，具備自然排煙條件。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)與建筑專業(yè)緊密協(xié)調(diào)，達(dá)到自然排煙的要求。在設(shè)計(jì)建筑排煙時(shí)要注意：首先，自然排煙要滿足排煙房間可開啟外窗面積不小于該房間面積的2%，且可開啟外窗面積不包括外門面積。其次，在設(shè)計(jì)時(shí)建筑的開窗高度一般在1.5m左右。當(dāng)發(fā)生火宅時(shí)，煙氣溫度比較高，會(huì)往高處走。所以開窗的高度按照理論上來(lái)講會(huì)比較高，在2m 以上效果會(huì)比較好。第三，當(dāng)窗子的高度變高后，會(huì)不方便人開啟，這是窗子就需要電動(dòng)控制，即電動(dòng)排煙窗。當(dāng)發(fā)生火宅時(shí)，開啟遙控或開關(guān)打開窗戶來(lái)及時(shí)排煙。

在建筑設(shè)計(jì)防排煙工程中，通常使用以下幾種排煙方式：機(jī)械排煙，機(jī)械加壓送風(fēng)防煙和自然排煙。自然排煙系統(tǒng)在操作上較容易，結(jié)構(gòu)也簡(jiǎn)單，比較經(jīng)濟(jì)，若建筑可以在頂棚開設(shè)排煙口的，其效果最好。因?yàn)榻ㄖ^高，其內(nèi)的蓄煙能力較強(qiáng)；且大空間的建筑一般會(huì)在頂棚或者側(cè)墻處設(shè)置較大面積的采光通風(fēng)帶，這就可以結(jié)合自然排煙一起使用，在設(shè)計(jì)采用高側(cè)窗時(shí)，若在建筑物的迎風(fēng)面設(shè)置排煙口，其排煙量會(huì)隨著室外風(fēng)向改變而隨之發(fā)生變化；當(dāng)煙氣的浮升力大于室外風(fēng)的作用力時(shí)，則會(huì)導(dǎo)致排煙量減少；當(dāng)室外風(fēng)的作用力與煙氣的浮升力相同時(shí)，則煙氣無(wú)法排出；當(dāng)室外風(fēng)的作用力較大且大于煙氣的浮升力時(shí)，那么室外風(fēng)會(huì)進(jìn)入建筑內(nèi)加快了建筑內(nèi)的煙氣流動(dòng)，自然排煙失敗。通過(guò)以上分析可知，在設(shè)計(jì)自然排煙時(shí)，必須要充分了解當(dāng)?shù)厥⑿械娘L(fēng)向及地形。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，各種高大空間公共建筑的不斷出現(xiàn)，給暖通空調(diào)專業(yè)提出了不少新的要求。設(shè)計(jì)者需要根據(jù)建筑物的建筑布局、使用功能、使用時(shí)間、室內(nèi)環(huán)境要求等要素，經(jīng)過(guò)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)挠?jì)算，進(jìn)行科學(xué)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，選擇最合理的系統(tǒng)方案，進(jìn)行最優(yōu)化的設(shè)計(jì)。

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