淺談高層建筑暖通空調(diào)設(shè)計要點

駱建國

摘 要：隨著城市化進(jìn)程的不斷加速，城市中高層建筑的數(shù)量越來越多，從賓館酒店到商業(yè)金融建筑，從文化體育到醫(yī)療保健建筑，從辦公寫字樓到商住公寓樓，各種功能類別的高層建筑如雨后春筍般拔地而起，鱗次櫛比。新的建筑、新的使用功能對建筑設(shè)備提出了新的、更高的要求，暖通空調(diào)已成為現(xiàn)代化建筑必不可少的重要設(shè)施，暖通空調(diào)產(chǎn)業(yè)進(jìn)入了黃金時期。 因地制宜的合理選擇能源資源，充分有效的用能，提高高層建筑用能系統(tǒng)的效率， 合理設(shè)計創(chuàng)造舒適的室內(nèi)環(huán)境而同時盡可能減少對室外環(huán)境的負(fù)面影響，是高層建筑暖通空調(diào)設(shè)計中必須解決的問題。

關(guān)鍵詞：高層建筑；暖通空調(diào)；設(shè)計

1 暖通空調(diào)設(shè)計的原則

（1）弄清該建筑物在總圖中的位置，四鄰建筑物及其周圍供熱、供水、供電等管線的敷設(shè)方式與可能的接口地點這可作為本建筑物設(shè)計供熱入口時的客觀條件。也可作為計算負(fù)荷時考慮風(fēng)力、日照等因素的參考，還可以根據(jù)主要入口的朝向，確定大門的做法。（2）層數(shù)、層高及建筑物的總高度，看其是否屬于高層建筑按現(xiàn)行的規(guī)范規(guī)定：10 層及 10 層以上的住宅； 建筑高度超過 24m 的其他民用建筑，應(yīng)遵守高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范的條款。（3）弄清建筑物內(nèi)的人員數(shù)量，使用時間，有無廢氣要排等作為計算負(fù)荷及劃分系統(tǒng)的依據(jù)。（4）防火分區(qū)的劃分，防煙分區(qū)的劃分及防火墻的位置及火災(zāi)疏散路線不了解這些問題就無法設(shè)計防煙排煙系統(tǒng)，也不知道該在什么位置設(shè)防火閥門。

2 高層建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計中應(yīng)注意的問題

根據(jù)目前審圖部門對暖通空調(diào)工程設(shè)計，特別是高層建筑暖通空調(diào)中提出的一些常見問題，對照設(shè)計規(guī)范、規(guī)定及標(biāo)準(zhǔn)，列舉了在系統(tǒng)設(shè)計、設(shè)備選型、管道布置等幾個方面應(yīng)注意的問題。

2.1 空調(diào)循環(huán)水泵的選型問題

循環(huán)水泵容量過大在我國是普遍存在的問題， 其容量通常能達(dá)到實際需要的 2 倍， 這將造成極大的投資費用和運行費用的浪費，究其原因主要是：①設(shè)計冷負(fù)荷偏大。②系統(tǒng)循環(huán)阻力計算結(jié)果偏大。③凈水壓力問題。錯誤的將凈水壓力算作系統(tǒng)的循環(huán)阻力，造成系統(tǒng)循環(huán)阻力計算偏大。④系統(tǒng)水力平衡計算問題。 水力平衡計算不精確，正式投入使用前又沒進(jìn)行全面的調(diào)試，會造成水力失調(diào)。 在具體的設(shè)計過程中，應(yīng)該隨不同時刻冷負(fù)荷及揚程的變化而變化，能夠滿足不同條件下優(yōu)化運行的要求，通過對定速泵的臺數(shù)控制及變頻泵的速度調(diào)節(jié)達(dá)到節(jié)能的目的，控制方法簡單，節(jié)能效果明顯。

2.2 供暖方面

高層建筑暖通入口入戶裝置根據(jù)采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范規(guī)定，熱水采暖系統(tǒng)，應(yīng)在熱力入口的供回水總管上設(shè)置溫度計、壓力表及除污器，必要時應(yīng)裝熱量計。而設(shè)計人員往往只注意入戶熱力裝置的設(shè)置，忽略了入口裝置，造成設(shè)計失誤。入口數(shù)量問題應(yīng)考慮開發(fā)商后續(xù)管理方便的基礎(chǔ)上，設(shè)計人員不僅要考慮室內(nèi)供暖系統(tǒng)的合理性，又要考慮室外管線銜接的合理性，不能顧此失彼。

規(guī)范規(guī)定樓梯間或其他有凍結(jié)危險的場所，散熱器應(yīng)由獨立的立支管供熱，且不得裝設(shè)調(diào)節(jié)閥。工程中共用一根立管一側(cè)連接鄰室房間散熱器另一側(cè)連接樓梯間散熱器的做法，因密閉性難以得到保證，供暖發(fā)生故障，將影響鄰室的供暖效果。帶有底層商鋪的住宅設(shè)計規(guī)范明確規(guī)定，對建筑內(nèi)的公共用房和公用空間，應(yīng)單獨設(shè)置采暖系統(tǒng)和熱計量裝置。 但設(shè)計中總存在商鋪未單獨設(shè)熱計量裝置，或與住宅采用共用系統(tǒng)，都將對以后使用后引起不必要的麻煩。

采用共用立管系統(tǒng)的高層住宅，設(shè)計中要根據(jù)系統(tǒng)水力平衡、承壓能力、散熱設(shè)備及化學(xué)管材的特性等因素對供暖系統(tǒng)及共用立管進(jìn)行豎向分區(qū)設(shè)置，并應(yīng)考慮管道熱補償問題。工程上忽略伸縮器設(shè)置、未認(rèn)真校核熱膨脹量以決定補償器的位置、在補償器上下的位置安裝固定支架消弱補償器作用等會因立管的熱脹伸縮拉裂了支管的現(xiàn)象。

2.3 空調(diào)通風(fēng)方面

空調(diào)與制冷技術(shù)手冊、 采暖空調(diào)制冷手冊等明確給出的旅館辦公類的冷負(fù)荷指標(biāo)為 94w/m2～163w/m2， 商 場 類 建 筑 夏季冷負(fù)荷的概算指標(biāo)應(yīng)為 210w/m2～240w/m2。 但在實際設(shè)計過程中，一般存在兩種問題致使空調(diào)裝機容量偏大。一是由于設(shè)計時考慮各種各樣的安全系數(shù)， 從而使單位空調(diào)面積的制冷機裝機容量大比手冊中冷負(fù)荷概算偏大， 遠(yuǎn)大于實際運行中單位空調(diào)面積峰值冷量。二是目前在空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計過程中，部分設(shè)計人員采用負(fù)荷指標(biāo)估算方法，使得制冷機裝機容量普遍偏大，也明顯造成初投資的大量浪費，甚至影響部分負(fù)荷下的冷機效率。

水泵揚程選擇不當(dāng)也是暖通空調(diào)中比較常見的一個問題。水系統(tǒng)揚程選擇因設(shè)計差異而存在較大差異。 如某工程冷卻塔放置在 80m 高的屋頂，冷卻水為閉式循環(huán)系統(tǒng)，而設(shè)計者在選擇水泵揚程時誤將高程加進(jìn)了水泵的揚程中，致使所選水泵揚程高達(dá) 95m。 有的設(shè)計在選擇冷凍水泵時，忽視了冬、夏季流量的之間的差異，如某工程夏季空調(diào)所需 7℃/12℃冷凍水的循環(huán)流量是 400 m3/h，而冬季所需 50℃/60℃熱水循環(huán)量為 200 m3/h，可見夏季空調(diào)冷凍水循環(huán)量要比冬季采暖熱水循環(huán)量大得多，所以冬夏季冷水泵熱水泵應(yīng)分別設(shè)置，合用一臺是不合適的。

3 節(jié)能空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計新思路思考

3.1 方案設(shè)計

現(xiàn)在非常流行的空調(diào)設(shè)計方案是：在低能耗，高室內(nèi)環(huán)境品質(zhì)的前提下，風(fēng)量可調(diào)的置換式送風(fēng)系統(tǒng)、冷輻射吊頂系統(tǒng)、結(jié)合冰蓄冷的低溫送風(fēng)系統(tǒng)以及去濕空調(diào)系統(tǒng)。為了平衡高層辦公樓中設(shè)備、照明等主要熱源形成的輻射熱量采用輻射形式供冷。冷輻射吊項應(yīng)結(jié)合置換式送風(fēng)，將新風(fēng)采用下送風(fēng)方式送入室內(nèi)，既保證室內(nèi)空氣品質(zhì)，又保證良好的室內(nèi)熱環(huán)境。而采用空調(diào)去濕方案，首先可以保證室內(nèi)空氣品質(zhì)；其次采用去濕保證了綠色建筑對室內(nèi)濕度控制在 60%以下的要求。

3.2 具備良好的通風(fēng)系統(tǒng)

新風(fēng)的作用某些建筑由于裝修材料含有揮發(fā)性有害物質(zhì)造成室內(nèi)空氣污染。因此，綠色建筑中的暖通空調(diào)應(yīng)該具備良好的通風(fēng)系統(tǒng)，實現(xiàn)合理的自然通風(fēng)，因為新風(fēng)在室內(nèi)的流動對健康是必不可少的。

3.3 蒸發(fā)冷卻技術(shù)

蒸發(fā)冷卻空調(diào)技術(shù)是一種綠色仿生空調(diào)技術(shù)，包括間接蒸發(fā)冷卻（IEC）和直接蒸發(fā)冷卻（DEC）。該系統(tǒng)采用水作為制冷劑，實現(xiàn)空調(diào)運行對環(huán)境無污染，另外，蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)的COP 值比機械制冷大得多，且它的制冷不消耗壓縮功，它是一種節(jié)能環(huán)保型綠色空調(diào)技術(shù)。

3.4 地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)

地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)是利用土壤、地下水或江河湖水作為冷熱源的一種高效空調(diào)方式。土壤是一種很適宜的熱源，其溫度適宜、穩(wěn)定，蓄熱性能好且到處都有。地源熱泵全年運行工況穩(wěn)定，不需要其他輔助熱源及冷卻設(shè)備即可實現(xiàn)冬季供熱夏季供冷。地源熱泵的 COP 值可達(dá) 4.0 以上。對于采用深井回灌方式的水源熱泵，由于地下水抽出后經(jīng)過換熱器回灌至地下，屬全封閉方式。因此不使用任何水資源，也不會污染地下水源。

3.5 免費供冷空調(diào)系統(tǒng)

免費供冷（FREE COOLING）技術(shù)通過水系統(tǒng)來利用自然冷源。它也稱冷卻塔供冷，是一種節(jié)能降耗的系統(tǒng)形式。 免費供冷的實現(xiàn)方式是： 當(dāng)室外空氣濕度溫度下降到某值以下時關(guān)閉冷水機組，以流經(jīng)冷卻塔的循環(huán)冷卻水直接或間接向空調(diào)系統(tǒng)供冷，提供建筑空調(diào)所需要的冷負(fù)荷。在空調(diào)系統(tǒng)中，冷水機組的能耗占有極高的比例， 如用冷卻塔供冷技術(shù)可少開或不開冷水機組，其節(jié)能效率將會是顯著的。

4 結(jié)束語

暖通空調(diào)設(shè)計方案的選擇是一個直接關(guān)系到暖通空調(diào)工程項目的成敗和經(jīng)濟(jì)效益優(yōu)劣的重要問題，而施工圖設(shè)計各個細(xì)節(jié)處理的是否完善也是關(guān)乎整個暖通空調(diào)設(shè)計的成敗，兩者缺一不可。應(yīng)重視多方案比較，作出合理的設(shè)計。 圖紙審查不嚴(yán)、流于形式。 應(yīng)堅持三審（自審、審核、審定）制，確保設(shè)計（含圖紙、計算書）質(zhì)量，減少出錯。 因此，一個優(yōu)秀的暖通空調(diào)工程設(shè)計，不僅要有綜合效益最高的方案設(shè)計，還要有設(shè)計細(xì)節(jié)完善的施工圖設(shè)計。

參考文獻(xiàn)：

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