高層建筑采暖設(shè)計(jì)的原則要點(diǎn)探究

張寧

摘 要：通過(guò)分析高層住宅建筑的采暖設(shè)計(jì)原則、內(nèi)容以及構(gòu)建方式，來(lái)提高采暖設(shè)計(jì)的有效性。根據(jù)建筑建設(shè)的實(shí)際情況來(lái)進(jìn)行采暖設(shè)計(jì)，可滿足用戶對(duì)采暖系統(tǒng)的需求。

關(guān)鍵詞：高層建筑；采暖設(shè)計(jì)；設(shè)計(jì)原則；設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1 前言

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與城市化進(jìn)程的加速，我國(guó)的城市人口迅速增加，高層建筑的需求越來(lái)越大，而隨著高層建筑的越來(lái)越多，如何做到既滿足采暖需要，又達(dá)到節(jié)能要求，是高層采暖系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要問(wèn)題。本文討論高層住宅的采暖設(shè)計(jì)，以求在采暖技術(shù)形式改進(jìn)上提出建議。

2 高層住宅建筑的采暖設(shè)計(jì)原則

在設(shè)計(jì)高層住宅建筑的采暖系統(tǒng)過(guò)程中，先要以建筑物自身的建設(shè)特點(diǎn)來(lái)保證其設(shè)計(jì)的完整性。具體來(lái)說(shuō)，就是要按照高層建筑的樓層平面布局以及建設(shè)高度來(lái)確定設(shè)計(jì)的框架，然后，根據(jù)高層住宅建筑的采暖特點(diǎn)來(lái)對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行豎向分區(qū)考慮，并通過(guò)綜合分析法來(lái)增強(qiáng)采暖設(shè)計(jì)的合理性。對(duì)于設(shè)計(jì)過(guò)程中遇到的采暖系統(tǒng)熱計(jì)量等重要內(nèi)容，要根據(jù)該樓層的使用功能和建設(shè)用途來(lái)確定具體的計(jì)量方式。此外，高層住宅建筑采暖系統(tǒng)的設(shè)計(jì)人員在選擇散熱器、供暖系統(tǒng)敷設(shè)的過(guò)程中，應(yīng)針對(duì)各種類型的散熱器進(jìn)行比較。這一過(guò)程，可根據(jù)設(shè)備系統(tǒng)的承壓、負(fù)荷、散熱效率、占地面積以及樓層布局等來(lái)選擇實(shí)際采暖所用的設(shè)備內(nèi)容。

3 高層住宅采暖設(shè)計(jì)的要點(diǎn)

3.1 負(fù)荷計(jì)算

（1）圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)。圍護(hù)結(jié)構(gòu)主要功能是保證冬季保溫，降低夏季溫度交換速度。其設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)執(zhí)行我國(guó)《民用建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》采暖居住建筑部分的要求，達(dá)到節(jié)能50%，其中土建部分節(jié)能 30%，暖通部分節(jié)能 20%。高層建筑為達(dá)到上述要求，減小荷載，其圍護(hù)結(jié)構(gòu)一般采用輕質(zhì)結(jié)構(gòu)加內(nèi) （ 外 ） 保溫的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)中要保證圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱阻不小于按冬季保溫的要求設(shè)計(jì)的最小熱阻值，因此，必須認(rèn)真測(cè)算與核對(duì)保溫材料的厚度。直到圍護(hù)半徑大于最小半徑。這樣才能保證供暖效率，且達(dá)到節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)。（2）測(cè)算外窗傳熱效果。在高層建筑中，室外風(fēng)速隨高度增大而增大，越高增加的幅度越大，從而圍護(hù)結(jié)構(gòu)外表面的對(duì)流換熱程度隨樓層增高而大幅變化。對(duì)住宅來(lái)說(shuō)，人們對(duì)生活質(zhì)量的要求越來(lái)越高，在冬季，對(duì)環(huán)境的保暖性要求也越來(lái)越高。對(duì)于外窗傳熱功能對(duì)室內(nèi)保溫的效果，來(lái)說(shuō)，越是在我國(guó)北方越要考慮到這部分熱負(fù)荷。（3）測(cè)算冷風(fēng)滲透耗熱量。低層建筑主要通過(guò)風(fēng)壓測(cè)算冷風(fēng)滲透耗熱量 ， 即根據(jù)冬季室外平均風(fēng)速確定冷風(fēng)滲入量 ， 而不考慮熱壓作用。隨著高層建筑高度的增加，室內(nèi)外溫差所形成的熱壓的效果也越來(lái)越明顯。高層建筑的冷風(fēng)滲透耗熱量需考慮風(fēng)壓和熱壓的綜合影響。

3.2 系統(tǒng)的構(gòu)建

采暖系統(tǒng)如何敷設(shè)是設(shè)計(jì)中至關(guān)重要的內(nèi)容。其中采暖系統(tǒng)的選擇首先要滿足我國(guó)相關(guān)對(duì)頂?shù)囊?，按照我?guó)《采暖通風(fēng)設(shè)計(jì)規(guī)范》高層建筑的采暖系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)滿足以下條件：一是建筑物高度超過(guò)五十米時(shí)，應(yīng)采用豎向分區(qū)供熱。二是一個(gè)垂直單管系統(tǒng)所供暖的層數(shù)，不宜大于 12 層。其次，要比較散熱器承壓能力和采暖系統(tǒng)的靜水壓力。高層建筑采暖系統(tǒng)的靜水壓力較大。因此在與室外熱網(wǎng)連接時(shí)，按照外網(wǎng)的壓力狀況等決定系統(tǒng)適合選用形式。高層建筑的散熱器需要承壓能力強(qiáng)，多采用如鋼制散熱器、加稀土的鑄鐵散熱器等等散熱器。采暖系統(tǒng)設(shè)計(jì)的時(shí)候要本著系統(tǒng)簡(jiǎn)潔、效率高、能耗低、施工與維護(hù)方便、分區(qū)少、相關(guān)管理方便的原則，主要考慮避免立管過(guò)粗和垂直方向的失調(diào)等問(wèn)題。一般采用以下幾種方案設(shè)計(jì)。

（1）垂直單管系統(tǒng)。上部設(shè)跨躍管或三通調(diào)節(jié)閥。這種系統(tǒng)設(shè)計(jì)與低層建筑的設(shè)計(jì)原理相同。一個(gè)垂直單管系統(tǒng)最多不能超過(guò) 12 層。（2）奇偶分層式系統(tǒng)。此系統(tǒng)模式是由垂直單管系統(tǒng)演變過(guò)來(lái)，以同一房間奇數(shù)層連接一立管，偶數(shù)層連接一立管，中間不設(shè)管為原則。立管的增加，不但會(huì)使管材耗量增加，也給裝修施工增加了難度，且影響建筑的整體美觀。

（3）單雙管混合式系統(tǒng)。此系統(tǒng)模式是將散熱器管道沿垂直方向分成若干組，每組設(shè)置3層左右。在每一組內(nèi)為雙管系統(tǒng)敷設(shè)。每組管與管之間為單管系統(tǒng)連接。這樣做既能減小層數(shù)，也避免了層數(shù)太多造成系統(tǒng)的嚴(yán)重豎向失調(diào)。又能避免單管系統(tǒng)散熱器立、支管過(guò)粗的缺點(diǎn) ， 其散熱器還能進(jìn)行局部調(diào)節(jié) ， 適用于大于 12 層又不便于分區(qū)的建筑。

（4）垂直方向分區(qū)設(shè)計(jì)。對(duì)于高層來(lái)說(shuō)，高低分區(qū)一般都設(shè)置獨(dú)立的供回水系統(tǒng)，由于各區(qū)的供水系統(tǒng)回水管均與外網(wǎng)直接連接，不利于采暖系統(tǒng)的維護(hù)，改系統(tǒng)系統(tǒng)應(yīng)該在適當(dāng)?shù)奈恢迷O(shè)豎井。供回水總立管設(shè)于豎井中。中間要留有并修建設(shè)備層，以免檢修管道時(shí)頻繁入戶。

（5）水平式系統(tǒng)。這種系統(tǒng)既適用于高層建筑，又適用于多層建筑，是目前提倡的一種有利于節(jié)能的系統(tǒng)。對(duì)高層住宅來(lái)說(shuō)，每個(gè)供熱單元設(shè)一組供回水立管，每戶的室內(nèi)管路單獨(dú)引出，在分戶入口安置熱量計(jì)量裝置和鎖閉閥門，作為計(jì)量收費(fèi)的依據(jù)和流量管理的方式。室內(nèi)不設(shè)立管，散熱器之間串聯(lián)連接，每組散熱器上設(shè)溫控閥。分戶可根據(jù)自己室內(nèi)溫度自行調(diào)控閥門大笑，做到了用戶自主節(jié)能。水平串聯(lián)的散熱器在設(shè)計(jì)的時(shí)候要注意其組數(shù)不宜過(guò)多。以避免末端的水溫低，而造成散熱器片數(shù)過(guò)多，管道的脹縮幅度大，而形成漏水。這種系統(tǒng)設(shè)計(jì)管路簡(jiǎn)單，管材用料較省，不需要穿過(guò)樓板，施工與維修都較為方便。

（6）交換站的選擇。對(duì)于交換站的設(shè)置問(wèn)題，首先要考慮其安全性，第二要考慮其在供暖過(guò)程中的節(jié)能性。交換站一般要設(shè)置高區(qū)、低區(qū)兩個(gè)獨(dú)立系統(tǒng)，用不同數(shù)量的循環(huán)泵與交換器在進(jìn)行工作。交換站中對(duì)膨脹水箱的選擇，要考慮到高層住宅每層的面積以及人口密度情況，目前設(shè)置落地膨脹水箱的較多。同時(shí)還要考慮到一般高層交換站與鍋爐房的位置較遠(yuǎn)，其凝結(jié)水回收需要采用傳統(tǒng)的凝結(jié)水箱加凝結(jié)水泵方式。同時(shí)，交換站由于不間斷的工作，其噪音問(wèn)題與安全問(wèn)題，一定要注意，在其空間中，要加上隔音設(shè)備與防火設(shè)備，以免對(duì)住戶帶來(lái)生活中的不便。另外，由于高層住宅住戶數(shù)多，衛(wèi)生設(shè)施、家用電器數(shù)量大，因此，在設(shè)計(jì)中，要特別注意采暖管道與給排水渠道及電器設(shè)施的交集。還要考慮主體管路的伸縮問(wèn)題。以及涉及排煙道條件的逃生樓梯間及設(shè)備區(qū)域的機(jī)械加壓送風(fēng)問(wèn)題。

4 結(jié)語(yǔ)

高層住宅的采暖系統(tǒng)的選擇與設(shè)計(jì)在目前來(lái)說(shuō)依然在運(yùn)用傳統(tǒng)建筑的思路，而根據(jù)大樓高度、樓層內(nèi)部設(shè)計(jì)來(lái)設(shè)置管道與配套設(shè)施。采暖設(shè)施除了要顧及效率與節(jié)能的問(wèn)題，還要考慮高層建筑的美觀問(wèn)題，因此，在選擇采暖系統(tǒng)的時(shí)候，要把握住承壓高、占地面積小、散熱量大、設(shè)和樓層布局的散熱器。同時(shí)，對(duì)于系統(tǒng)定壓、系統(tǒng)的補(bǔ)水、智能溫控、防垢等等也是采暖系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。再加上高層在設(shè)計(jì)之初，合理的利用建筑學(xué)的原理，有效的利用結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)，大力開(kāi)發(fā)利用太陽(yáng)能、風(fēng)能等可再生資源，達(dá)到整體的保溫效果，能夠很大程度上的降低采暖的能源消耗。

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