高層建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計研究

李勁松

摘 要：隨著我國經(jīng)濟社會的迅速發(fā)展，建筑行業(yè)已然成為我國國民經(jīng)濟的支柱型產(chǎn)業(yè)，對人們的生產(chǎn)生活產(chǎn)生著深刻的影響。暖通空調(diào)系統(tǒng)作為建筑的重要組成部分之一，對人們的居住體驗有著直接的影響。由于城市空間的限制，為了提高土地利用率，近年來高層建筑屢見不鮮，針對高層建筑的暖通空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計問題，本文簡要分析了其設(shè)計原則及相關(guān)問題，并對其解決對策進行了簡要的闡述。

關(guān)鍵詞：高層建筑；暖通；空調(diào)

1引言

近年來，隨著我國城鎮(zhèn)化進程的不斷推進，城市建設(shè)速度不斷加快，城市土地資源的供需矛盾愈演愈烈，為了進一步提高城市土地資源的利用率，高層建筑得到了越來越廣泛的應(yīng)用，以實現(xiàn)最大化的土地利用率。在高層建筑中，為了給用戶提供舒適的居住體驗，暖通空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計十分關(guān)鍵，不同于傳統(tǒng)低層建筑，需要兼顧高層建筑的施工難度與施工效率，因此其暖通空調(diào)設(shè)計具有一定的難度。本文主要針對高層建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計進行了簡要的分析，對其原則、常見問題及解決對策進行簡要的闡述。

2高層建筑的空調(diào)設(shè)計

一般來說，高層建筑暖通空調(diào)設(shè)計具有三條重要原則：一是負荷的精確計算，需要根據(jù)高層建筑中的人數(shù)合理估計風量，進而指導設(shè)計空調(diào)系統(tǒng)的總?cè)萘?；二是根?jù)高層建筑的具體層數(shù)與高度，確定空調(diào)系統(tǒng)的具體規(guī)格與標準，同時嚴格按照相關(guān)設(shè)計準則進行設(shè)計流程；三是整體把握高層建筑的供水、供電供暖等設(shè)計，充分了解室內(nèi)暖通空調(diào)安裝位置的具體情況，合理地設(shè)計空調(diào)管線。

針對不同的建筑類型，暖通空調(diào)系統(tǒng)可以進一步分為全空氣空調(diào)系統(tǒng)以及空氣-水暖通空調(diào)系統(tǒng)兩大類。全空氣高層建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)作為商場、寫字樓以及酒店等商用建筑的常見空調(diào)類型，主要通過空氣處理機組的組合利用產(chǎn)生冷熱水來實現(xiàn)室內(nèi)溫度的調(diào)節(jié)。由于空調(diào)系統(tǒng)在進行室內(nèi)環(huán)境調(diào)節(jié)時只利用了空氣，因而被稱作全空氣空調(diào)系統(tǒng)?？諝?水空調(diào)系統(tǒng)主要應(yīng)用于各類住宅用途的高層建筑中，主要利用室內(nèi)空氣與空調(diào)系統(tǒng)的換熱盤管進行熱交換將室內(nèi)的熱量排除室外。與全空氣空調(diào)系統(tǒng)相比，空氣-水空調(diào)系統(tǒng)的盤管溫度也在控制范圍內(nèi)，起不需要專用的空調(diào)機房，結(jié)構(gòu)相對簡單，但溫度控制精度相對較差。

3高層建筑空調(diào)系統(tǒng)的常見問題

3.1循環(huán)水泵選擇失當

在高層建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)中，循環(huán)水泵發(fā)揮著重要的作用，設(shè)計過程中在滿足人們正常居住需求的基礎(chǔ)上，盡可能減少不必要的浪費十分重要。在計算空調(diào)水壓力及冷卻負荷時，如果沒有嚴格按照相關(guān)規(guī)程進行調(diào)試，將導致水力失調(diào)的現(xiàn)象，進而使得水壓力的計算產(chǎn)生偏差，容易導致空調(diào)循環(huán)水泵流量選擇過大，造成較大的資源浪費。在空調(diào)循環(huán)水泵的設(shè)計選取過程中，要充分考慮不同季節(jié)、不同運行時間、不同負荷率等因素，結(jié)合實際的空調(diào)數(shù)量及相關(guān)參數(shù)，保證空調(diào)系統(tǒng)在任何時間、任何負荷率的條件下均能滿足用戶的舒適性需求，同時減少不必要的多余容量，提高系統(tǒng)的利用效率。

3.2空調(diào)主機容量選擇失當

除循環(huán)水泵外，空調(diào)主機容量選擇失當也是建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計中的常見問題之一，其原因主要有兩個方面：一是在設(shè)計過程中將各類安全系數(shù)考慮在內(nèi)，導致空調(diào)單位面積制冷裝機容量遠大于實際需求；二是在空調(diào)容量計算時工作人員未按照相關(guān)流程進行嚴格精確的負荷計算，而是通過估計法直接估計空調(diào)負荷，導致空調(diào)裝機容量難以與實際需求相匹配，造成了較大的浪費。

3.3供暖方式設(shè)計失當

高層建筑不同于一般低層建筑，其高度較高，在設(shè)計時需要特別注意系統(tǒng)壓力的設(shè)計與控制。在高層建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)的采暖設(shè)計中，不合理的采暖方式將導致垂直失調(diào)的現(xiàn)象，容易產(chǎn)生水系統(tǒng)汽化現(xiàn)象，嚴重影響供暖效果。在供暖方式設(shè)計中一般可采用單雙管式系統(tǒng)，同時準確計算系統(tǒng)水壓圖，以確保建筑室內(nèi)的供暖效果。

4高層建筑空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計對策

4.1通風系統(tǒng)設(shè)計

通風系統(tǒng)的設(shè)計是高層建筑暖通空調(diào)設(shè)計的重要內(nèi)容，科學合理的通風系統(tǒng)能夠有效替代部分空調(diào)系統(tǒng)功能，不僅能夠增加人們的居住舒適度，更能夠有效降低系統(tǒng)能耗，同時降低建筑裝修材料對室內(nèi)空氣的污染。針對高層建筑的復(fù)雜環(huán)境特點，通風系統(tǒng)的設(shè)計需要充分考慮環(huán)境因素的影響，解決好建筑的局部通風問題。

4.2消防安全設(shè)計

由于高層建筑高度較高，一旦發(fā)生火災(zāi)其煙囪效應(yīng)將對人們的逃生產(chǎn)生極為不利的影響，因此高層建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計中要做好消防安全及防排煙設(shè)計，以提高高層建筑的安全性與可靠性。一般來說，暖通空調(diào)設(shè)備在設(shè)計時需要放置于安全可靠的建筑位置上，同時從建筑結(jié)構(gòu)受力的角度充分考慮設(shè)備防止區(qū)域的結(jié)構(gòu)安全。對于付加油燃氣輻射采暖系統(tǒng)等的暖通空調(diào)系統(tǒng)，要特別注意室內(nèi)的通風換氣設(shè)計，確保室內(nèi)的通風換氣次數(shù)，同時應(yīng)設(shè)計相應(yīng)的氣體檢測裝置，對危險氣體濃度進行實時監(jiān)測。另一方面，高層建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)中還要特別設(shè)計機械排煙系統(tǒng)及排煙通道，并配套加壓排風裝置，確保建筑的排煙能力。

4.3經(jīng)濟性設(shè)計

經(jīng)濟性是高層建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計的重要原則之一，也是客戶在不同設(shè)計方案中進行選擇時的重要考慮依據(jù)，空調(diào)系統(tǒng)的經(jīng)濟性分析不僅包括系統(tǒng)相關(guān)的空調(diào)設(shè)備、管線設(shè)備的購置于安裝成本，還要考慮到設(shè)計年限內(nèi)的運行費用及日常維護費用。在滿足人們居住需求的基礎(chǔ)上，盡可能降低系統(tǒng)的成本提高系統(tǒng)的經(jīng)濟性十分必要，一方面需要合理地估計系統(tǒng)負荷同時科學地選擇相關(guān)設(shè)備容量及型號，另一方面可以采用自動控制方式取代傳統(tǒng)的人工控制方式，實現(xiàn)智能化的空調(diào)系統(tǒng)調(diào)節(jié)，進一步減少不必要的浪費。

4.4節(jié)能性設(shè)計

除了經(jīng)濟性外，節(jié)能性也是高層建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計中的重要考慮因素，其節(jié)能設(shè)計一般主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

一是合理的控制空調(diào)系統(tǒng)新風量。在春秋季節(jié)，充分利用自然風不僅能夠提高人們的居住舒適度，更能夠有效降低系統(tǒng)的能耗；但在冬夏季節(jié)，室內(nèi)外溫差較大，室外新風進入室內(nèi)后需要空調(diào)系統(tǒng)進行額外做工，新風量越大系統(tǒng)的能耗也越大，因此此時需要合理控制空調(diào)的新風量。在設(shè)計時一方面要考慮到長時間不引入新風將導致室內(nèi)空氣質(zhì)量的下降，另一方面還要考慮到新風引入帶來的額外功耗，在滿足人們居住需求的基礎(chǔ)上，盡可能減少室內(nèi)與外界的新風交換，減少不必要的系統(tǒng)能耗；

二是合理提高供回水溫差。水循環(huán)泵能耗是高層建筑空調(diào)系統(tǒng)能耗的重要組成部分，為了節(jié)約水泵能耗，可以在設(shè)計時提高供回水溫差，一般選擇8攝氏度左右的溫差最為適宜，進而采用大溫差空調(diào)主機節(jié)約循環(huán)水泵上的能耗；

三是充分利用自然冷熱源。自然冷熱源的利用是減少高層建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)能耗的有效手段，一般可以利用室內(nèi)外的空氣溫差以及地下土壤、地下水與室外環(huán)境的溫差，為空調(diào)系統(tǒng)提供部分冷熱源功能。條件不允許時還可以應(yīng)用余熱回收技術(shù)利用空調(diào)排放到室外環(huán)境中的氣體對新風進行余熱或預(yù)冷，同樣能夠起到較好的節(jié)能效果。

4.5環(huán)保性設(shè)計

除了考慮高層建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能效果外，還要重視空調(diào)系統(tǒng)的環(huán)保性能，充分考慮暖通系統(tǒng)對建筑周邊環(huán)境的影響。首先考慮到氟利昂對大氣的損害，在設(shè)計時應(yīng)選用無氟空調(diào)，避免使用含氟及其他有害介質(zhì)的空調(diào)，減少對大氣環(huán)境的污染；其次要充分考慮高層建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)產(chǎn)生的廢水、廢渣、廢氣的處理問題，可以采用冷卻水處理回收再利用等方式，減少對生態(tài)環(huán)境的污染；另外空調(diào)系統(tǒng)的噪聲污染也是需要著重考慮的生態(tài)問題之一，可以采用吸音材料等對空調(diào)機及空調(diào)機房進行處理，減少空調(diào)系統(tǒng)運行產(chǎn)生噪聲對周圍生態(tài)環(huán)境的污染。

5結(jié)束語

隨著高層建筑在城市中扮演著越來越重要的角色，其暖通空調(diào)設(shè)計作為建筑設(shè)計的重要組成部分，直接影響著人們的居住體驗。本文主要針對高層建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計中存在的常見問題進行了分析，并對其設(shè)計對策進行了簡要的闡述。高層建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計作為一項復(fù)雜的系統(tǒng)性工程，其涉及的細節(jié)與環(huán)節(jié)繁多，相信隨著相關(guān)技術(shù)與設(shè)計規(guī)程的不斷完善，暖通空調(diào)系統(tǒng)定能為人們提供更舒適的居住體驗。

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