現(xiàn)代大空間建筑暖通空調(diào)的設(shè)計(jì)與節(jié)能分析

李娜

摘 要：大空間建筑不同于普通的建筑空間形式，在結(jié)構(gòu)、采暖、通風(fēng)等方面由于比較特殊，必須結(jié)合大空間建筑空間特點(diǎn)進(jìn)行針對(duì)性的暖通空調(diào)設(shè)計(jì)。除此之外，還需要對(duì)大空間暖通空調(diào)的節(jié)能問題進(jìn)行考慮，在推行可持續(xù)發(fā)展的綠色建筑理念下，節(jié)能設(shè)計(jì)可以減少對(duì)環(huán)境的危害還可以降低建筑運(yùn)營的成本。本文通過對(duì)天津一所機(jī)車大功率檢修基地站房的分析，對(duì)現(xiàn)代大空間建筑的暖通設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)和節(jié)能問題進(jìn)行了分析和探究，希望能為其他大空間建筑建設(shè)實(shí)踐提供幫助。

關(guān)鍵詞：大空間；暖通空調(diào)；設(shè)計(jì)；節(jié)能

1 前言

隨著建筑技術(shù)的發(fā)展，大空間建筑的出現(xiàn)是現(xiàn)代建筑技術(shù)的革命，也是人們生產(chǎn)生活水平不斷提高的需要。由于大空間建筑內(nèi)部空間大，層高一般較高，對(duì)建筑暖通設(shè)計(jì)提出了挑戰(zhàn)，即使通過暖通設(shè)備的幫助，也需要加強(qiáng)對(duì)大空間建筑的暖通設(shè)計(jì)合理性設(shè)計(jì)，達(dá)到舒適的建筑內(nèi)部空間，并盡量降低能耗。針對(duì)大空間建筑特點(diǎn)，探究適應(yīng)大空間的暖通設(shè)計(jì)，最大程度的提高暖通設(shè)備工作效率，降低能源消耗，減少運(yùn)營成本，同時(shí)提升使用舒適度。

2 大空間建筑的基本概念

現(xiàn)代生活生產(chǎn)需求促進(jìn)了大空間建筑形式的發(fā)展，比如廠房、車站、機(jī)場、體育館、大型購物商場等，當(dāng)然這也離不開新的建筑技術(shù)的發(fā)展。由于大空間建筑具有體量大、高度高、面積大等特點(diǎn)，因此在處理大空間進(jìn)行暖通設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該站在科學(xué)的角度進(jìn)行思考，處理好大空間結(jié)構(gòu)、設(shè)備與功能之間的關(guān)系，讓大空間的室內(nèi)建筑環(huán)境也能匹配人們的生活生產(chǎn)需求，并且創(chuàng)造舒適的環(huán)境。但由于大空間建筑結(jié)構(gòu)、暖通空調(diào)等調(diào)節(jié)不同于一般尺度的建筑空間，設(shè)計(jì)的難度較大，需要從系統(tǒng)的角度進(jìn)行分析，運(yùn)用先進(jìn)的建筑技術(shù)手段，才能較好的解決這一問題，但仍然需要設(shè)計(jì)人員的科學(xué)統(tǒng)籌和優(yōu)化設(shè)計(jì)。

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

3.1 設(shè)計(jì)難點(diǎn)

3.1.1 冷熱負(fù)荷的計(jì)算

大空間建筑除了要考慮建筑結(jié)構(gòu)如外墻、屋頂、地面等圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱作用，還需要考慮建筑內(nèi)部冷風(fēng)侵入的作用，其建筑內(nèi)部空間的冷熱負(fù)荷計(jì)算相較于普通建筑較為復(fù)雜。在計(jì)算建筑空間內(nèi)部總體冷負(fù)荷是，需要仔細(xì)研究圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱機(jī)制，還有人的行為與設(shè)備運(yùn)行帶來的冷負(fù)荷改變，因此在大空間暖通設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮人群的分布與設(shè)備的布置。

3.1.2 暖通系統(tǒng)分區(qū)

大空間建筑由于內(nèi)部空間尺度較大，因此暖通空調(diào)設(shè)備一般都較大，如果不能合理的對(duì)暖通空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行分區(qū)，那么就會(huì)由于系統(tǒng)設(shè)置不合理造成通風(fēng)管道及其他管道的尺寸過大，提高建設(shè)成本，加大了暖通能源消耗。為了創(chuàng)造良好的建筑室內(nèi)空間，需要根據(jù)建筑功能布局進(jìn)行暖通空調(diào)分區(qū)設(shè)計(jì)，并且在技術(shù)上考慮好各區(qū)的流量和壓力等數(shù)值，充分提高各區(qū)暖通空調(diào)的運(yùn)行效率，同時(shí)也要注意維修管理的問題。暖通空調(diào)分區(qū)劃分不能過大也不能過小，需要經(jīng)過科學(xué)的計(jì)算和綜合的考量。

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

由于大空間建筑內(nèi)部空間的使用要求一般較高，因此對(duì)于室內(nèi)裝修裝飾的要求也一般較高，為了讓暖通系統(tǒng)不影響室內(nèi)空間的美觀，需要將暖通空調(diào)的設(shè)計(jì)與室內(nèi)設(shè)計(jì)結(jié)合起來，在滿足使用要求的前提下，控制暖通設(shè)備與管道的外形與顏色，與室內(nèi)空間相協(xié)調(diào)。能隱藏的盡量將設(shè)備進(jìn)行隱藏，對(duì)于需要暴露的部分也要結(jié)合室內(nèi)設(shè)計(jì)進(jìn)行裝飾，盡力達(dá)到美觀的要求。

3.2 設(shè)計(jì)優(yōu)化

由于空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)營會(huì)產(chǎn)生大量余熱，需要將這些熱量排除來保障系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，由于建筑中有些設(shè)備需要熱源，因此可以將二者統(tǒng)籌設(shè)計(jì)，將空調(diào)系統(tǒng)產(chǎn)生的余熱利用起來，降低建筑能耗。目前的空調(diào)系統(tǒng)可分為分開式和閉合式兩種，二者各有所長，可以通過設(shè)計(jì)創(chuàng)新將二者的優(yōu)點(diǎn)融為一體，創(chuàng)造出新型的空調(diào)系統(tǒng)。由于散熱器供暖方式具有便于安裝、運(yùn)行與維護(hù)成本低、高舒適度的優(yōu)點(diǎn)，因此在選取供暖方式時(shí)應(yīng)優(yōu)先選用散熱器供暖。如果散熱器供暖方式不能滿足建筑使用需求時(shí)，再采用其他供暖方式，這種做法能夠有效的降低建筑暖通系統(tǒng)的壓力。大空間建筑如果有冬季供暖和夏季降溫的雙重需求，需要考慮能否讓供暖與供熱同時(shí)共用一個(gè)末端設(shè)備，降低設(shè)備的成本，但需要經(jīng)過建筑技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、功能等方面的論證。大空間建筑在考慮通風(fēng)方式時(shí)首先采用自然通風(fēng)的方式，當(dāng)自然通風(fēng)不能滿足時(shí)再采用機(jī)械通風(fēng)或者符合通風(fēng)方式。復(fù)合通風(fēng)方式也不能滿足使用要求時(shí)，再通過空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)。

4 暖通空調(diào)設(shè)計(jì)節(jié)能

4.1 合理選擇外部能源

在選取建筑外部能源時(shí)需要在設(shè)計(jì)前期就考慮清楚，在具體設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)當(dāng)遵循因地制宜的原則。首先通過對(duì)場地周邊的能源情況進(jìn)行調(diào)查研究，通過技術(shù)分析比對(duì)選擇合適的外部能源，這樣可以降低建設(shè)成本。比如在考慮市政供熱管網(wǎng)時(shí)可以通過單獨(dú)建設(shè)鍋爐房的方式；在靠近江河湖海的地區(qū)可以選擇采用水源熱泵技術(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)能源的消耗。另外還可以考慮能夠采用淺層地能、太陽能和風(fēng)能等新興能源代替?zhèn)鹘y(tǒng)能源的方式。

4.2 做好水力平衡設(shè)計(jì)

暖通空調(diào)系統(tǒng)分區(qū)需要進(jìn)行水力平衡計(jì)算，結(jié)合水力平衡計(jì)算結(jié)果和建筑物采用的供暖方式，選取合適的平衡閥、節(jié)流閥等裝置，為了滿足各環(huán)路水量和風(fēng)量的壓力要求，需要避免在高效區(qū)工作，當(dāng)壓力無法滿足時(shí)可以采用局部加壓泵進(jìn)行壓力補(bǔ)償。

4.3 選擇高效節(jié)能產(chǎn)品和設(shè)備

在選擇冷水機(jī)組、水泵、換熱器、散熱器、空調(diào)器、風(fēng)機(jī)等設(shè)備和組件時(shí)需要選用節(jié)能產(chǎn)品。另外還可以利用低溫?zé)岜脵C(jī)組、空氣余熱回收裝置等進(jìn)行熱源再利用，同時(shí)可以對(duì)管道和設(shè)備進(jìn)行保溫措施，降低熱量損耗量。

4.4 合理設(shè)計(jì)設(shè)備運(yùn)行及控制方式

在對(duì)空調(diào)機(jī)組、換熱器、水泵等設(shè)備進(jìn)行選擇時(shí)，需要考慮好設(shè)備的供冷和供暖的能力以及設(shè)備的數(shù)量，可以根據(jù)設(shè)備的負(fù)荷量對(duì)設(shè)備進(jìn)行倒換或者對(duì)設(shè)備數(shù)量進(jìn)行調(diào)整。通過這種動(dòng)態(tài)的調(diào)整可以達(dá)到節(jié)能的作用。為了能夠有效的去除空調(diào)系統(tǒng)產(chǎn)生的余熱和余濕，適宜選用可變新封閉，在過渡季節(jié)可以通過全新風(fēng)的方式，最大化利用室外自然冷源達(dá)到降低能源消耗的目的。另外需要充分組織自然通風(fēng)排除余熱，盡量不采用機(jī)械通風(fēng)方式。

5 工程實(shí)例

天津大功率機(jī)車檢修基地站房的空間結(jié)構(gòu)為鋼結(jié)構(gòu)，通過庫房組合而成，總建筑面積約為20萬平方米，跨長200m，寬15m～20m，高16m，這一大空間建筑采用了供暖通風(fēng)系統(tǒng)，部分只設(shè)計(jì)了通風(fēng)系統(tǒng)。熱源采用的是熱電站提供的蒸汽，采用二級(jí)換熱模式，通過汽水型換熱站提供70攝氏度到90攝氏度的熱水。回送裝置采用溴化鋰余熱回收機(jī)組對(duì)蒸汽冷凝。室內(nèi)供暖末端采用了暖氣片的方式供暖，同時(shí)還運(yùn)用屋頂暖風(fēng)機(jī)的方式輔助供暖。需要控制溫度的車間采用了獨(dú)立的空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行供暖。廠房外側(cè)還采用了風(fēng)幕系統(tǒng)，這樣在冬季打開外門時(shí)可以阻礙冷風(fēng)進(jìn)入，防止熱量散失，降低能源消耗量。屋頂采用了可開啟的防雨通風(fēng)系統(tǒng)，通過這種裝置可以加強(qiáng)日常的自然通風(fēng)量，加大換氣作用，可以將生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的有害物質(zhì)、粉塵等排除室外，另外還有相關(guān)配套設(shè)施進(jìn)行空氣的凈化，使得室內(nèi)空間較為舒適。對(duì)于電焊、油漆等操作產(chǎn)生的有害氣體，可以通過在焊槍設(shè)置吸塵裝置進(jìn)行凈化處理并排除是愛。在不供暖的時(shí)候，生產(chǎn)過程中可以采用打開門窗的方式組織自然通風(fēng)換氣。經(jīng)過4年的使用之后，實(shí)踐證明建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)達(dá)到了良好的運(yùn)行效果，且節(jié)能效率較高。

6 結(jié)語

大空間建筑是現(xiàn)代建筑中常見的建筑形式，對(duì)于生產(chǎn)生活意義重大，為了保證大空間建筑內(nèi)部空間的使用需求滿足人們?nèi)找嬖鲩L的對(duì)環(huán)境的要求，需要不斷創(chuàng)新暖通空調(diào)設(shè)計(jì)方法，同時(shí)需要注意節(jié)能措施的運(yùn)用。

參考文獻(xiàn)：

[1] 譚文嘉.大空間暖通空調(diào)的設(shè)計(jì)問題與應(yīng)對(duì)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(duì)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.