關于超高層建筑暖通設計的重點與難點探討

馮慶祥

摘? 要：超高層建筑的樓層數(shù)量多于普通建筑，其內部建設活動的展開方式也與普通建筑不同。建設超高層建筑時，必須要注意特殊的建設條件與要求，以暖通系統(tǒng)為例，設計必須把握重點與難點設計內容，消除暖通系統(tǒng)中的技術缺陷，使用標準化的方法給建筑居住者提供可靠優(yōu)質的暖通服務?，F(xiàn)研究給超高層建筑設計暖通系統(tǒng)時的注意要點。

關鍵詞：超高層建筑;暖通系統(tǒng);設計;重難點

超高層建筑的設計環(huán)境復雜，各個專業(yè)的設計人員需在超高層建筑中展開協(xié)調工作，確保各種管道與設備可以在這一特殊的環(huán)境中發(fā)揮應有的作用，暖通設計內容繁雜，設計者需要不僅需要安排風系統(tǒng)、冷熱源裝置，還需確定空調參數(shù)，展開必要的機電控制工作。找出核心內容，進行重點設計;確定設計難點問題，集中突破?，F(xiàn)圍繞超高層建筑的暖通工程，展開設計重難點方面的分析與研究。

1 選擇空調設計參數(shù)

對于百米以上建筑，應考慮冬季室外計算溫度隨建筑高度增加的變化，根據(jù)相關文獻，每升高100m，溫度約降低1℃。雖然《公共建筑節(jié)能設計標準》中對幕墻的氣密性有不低于3級的要求，但熱壓及風壓對空調區(qū)域換氣的影響仍不容忽視，空調區(qū)與室外或其他空調區(qū)之間的壓差值是確定空調區(qū)新風量，校核區(qū)域、樓層乃至整個建筑風平衡的主要依據(jù)。

2 安裝冷、熱源設備

除常規(guī)考慮因素外，冷、熱源設置時還應考慮以下幾點：不以單純滿足綠建得分為目的，盲目設置三聯(lián)供、蓄冷、地源熱泵等系統(tǒng)，應結合項目所在地區(qū)的能源條件，綜合環(huán)保、初投資、運維費用、能效等因素進行方案比選，為項目量體裁衣設置冷、熱源;現(xiàn)代建筑幕墻密封性好，部分地區(qū)冬季工況南向房間也具有一定冷負荷，全年需供冷水，可考慮過渡季及冬季冷卻塔免費供冷;“低溫潮濕天”冷卻塔排出的濕熱空氣產生白霧，不利觀瞻，應協(xié)調建筑專業(yè)考慮冷卻塔擺放條件及位置，以及防白霧措施，如利用廢熱加熱冷卻塔排氣，或采用“干一濕式冷卻塔”，將高溫的冷卻水先流過干式盤管作為加熱進塔空氣的熱源，再流進濕式淋水填料，用于降低出塔空氣的相對濕度。

現(xiàn)設備故障時的后備能力，避免“孤兒機組”;由于高壓制冷機可直接以市政進線或中間變壓等級的電力直接供電，從而減少了變配電環(huán)節(jié)的設備和機房，額定用電功率大于350kW的制冷機組應優(yōu)先考慮高壓供電;冷源配置時尤其需分析最低冷負荷以及部分負荷的分布，如過渡季或冬季時內區(qū)發(fā)熱量較大區(qū)域少量的供冷需求，并考慮不同工況下制冷機組運行組合策略及運行效率。

3 安裝空調水系統(tǒng)

3.1 基本設計要點

設計者利用已有信息可以對空調水系統(tǒng)的實際壓力數(shù)值進行分析，而后通過多種可行技術方法進一步提升水系統(tǒng)的性能。建筑高度被增加的同時，其體量也被大幅增加，空調水系統(tǒng)具有輸配距離員以及規(guī)模大的特性，同時其運行階段的能量損耗量也比較高，為了響應建筑設計領域中節(jié)能減排號召，需調整與優(yōu)化水系統(tǒng)。

可利用冰蓄冷或者冷水機系統(tǒng)，使空調在大溫差的條件下有效運行，初期技術投資可被節(jié)省。輸送冷量過程中的能耗問題也能夠被控制。設計者應當緊密關注冷機設備的使用情況，確認是否出現(xiàn)了冷機效率衰減的問題。在空調設備末端區(qū)域，需展開校核工作，使空調機組始終可以保持良好的換熱能力。設計水系統(tǒng)時，還應當注重該系統(tǒng)的具體功能，將輸配距離、系統(tǒng)應用要求與使用時間相同的房間聯(lián)系，給水系統(tǒng)設置輸配距離時，控制長度，系統(tǒng)阻力也不能過大，否則正常的輸配需求無法被滿足。

3.2 控制水力平衡

水系統(tǒng)應當始終保持動態(tài)與靜態(tài)水力平衡，空調支路系統(tǒng)不能出現(xiàn)過流或者欠流的情況?？照{設備末端裝置處應當設置出合適的水流量。技術人員對已經投入運營的超高層建筑展開回訪發(fā)現(xiàn)，靜態(tài)平衡閥在控制水力平衡的工作中可發(fā)揮出良好作用。

3.3 正確設置循環(huán)水泵

利用輸泵支持空調水系統(tǒng)的正常使用。根據(jù)水系統(tǒng)的規(guī)模確定水泵的設置數(shù)量，控制空調設備的負荷變動情況，高效運行循環(huán)水泵裝置。以變頻的方式驅動水泵系統(tǒng)運行時，必須要關注最高效率點的設置情況，最好將其設置到合適的工況點處。

4 風系統(tǒng)安裝建議

風系統(tǒng)是暖通安裝施工活動中的重要構成部分之一，很多空間中都需要有完備風系統(tǒng)的支持，尤其是在連廊、中庭以及大堂等空間偏大的區(qū)域，超高層建筑本身就具有極為復雜內部結構，一些設計者還會在空間中增加個性化的裝飾物，部分建筑內部還會出現(xiàn)綠化環(huán)境，設計空間中存在熱擾過多的情況，使用常規(guī)的氣流組織計算方法很難給風系統(tǒng)設計工作提供支持。因此風系統(tǒng)設計工作開展難度高。

設計風系統(tǒng)時，可考慮運用流體力學方面的理論與軟件，進一步檢測氣體組織的合理性。利用CFD軟件，建設物理模型，確定空調系統(tǒng)的邊界條件，設置合適的風口數(shù)量，調整風口設置位置。控制送風溫度與回風速等重要參數(shù)。利用計算機設備展開模擬計算工作，以更加形象化的方式呈現(xiàn)出超高層建筑的速度場與溫度場，結合空間條件調整氣流組織系統(tǒng)。

5 消防系統(tǒng)與機電系統(tǒng)安裝情況

5.1 消防系統(tǒng)設計建議

設計消防系統(tǒng)時，必須做好布置風口的工作，超高層建筑給風口設置了特性的位置，主要是屋頂、避難層或者建筑首層處。

由于數(shù)量多，布置雜亂無章，下部排煙被上部補風吸人情況多有發(fā)生，既不利觀瞻，又影響防排煙效果。因此前期機電房、管井位置應與建筑師充分協(xié)調、整體布局，排煙、補風口布置時，不僅要考慮同層之間不互相影響，也要考慮上、下層之間的影響。

5.2 機電系統(tǒng)設計情況

隨著現(xiàn)代建筑功能定位的提高，機電管線越發(fā)繁多，而建筑結構形式復雜，機電空間小，以往的二維平面綜合管線圖及局部剖面圖難以滿足對復雜機電管線進行排布的要求，對于管線復雜工程，可采用BIM，以減少不必要的拆改，節(jié)省工期，降低社會成本并提升經濟效益。機電管線布置時應考慮到后期風口、燈具、煙感探頭、噴淋頭的安裝，可參照以下原則布置：盡可能利用梁內空間;有壓管讓無壓管，小管線讓大管線，施工簡單的避讓施工難度大的;冷水管道避讓熱水管道;附件少的管道避讓附件多的管道;臨時管道避讓永久管道;氣體管道避讓液體管道;管線垂直布置時，應遵循風管在上，電氣橋架在中間，給排水管在下。

6 結束語

超高層建筑在城市建筑中所占的比重不斷增加，建筑業(yè)被大力發(fā)展的同時，相關的專業(yè)的進步也極為突出。本文研究的主要是暖通施工工作的開設情況，對一些比較容易形成技術缺陷的設計環(huán)節(jié)展開了研究，暖通技術日益成熟化，暖通技術人員仍舊需要根據(jù)暖通施工條件做好節(jié)能保障工作，通過暖通系統(tǒng)來提升室內環(huán)境質量水平，利用自動控制系統(tǒng)改造建筑暖通裝置。

參考文獻

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