高大空間暖通空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)探討

王佳

【摘 ?要】高大空間暖通空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)非常重要，對(duì)高大建筑物整體的通風(fēng)性能以及保溫性能有著非常重要的影響。論文闡述了高大空間建筑的特點(diǎn)，并指出了高大空間建筑空調(diào)暖通通風(fēng)系統(tǒng)的要點(diǎn)。

【Abstract】The design of HVAC ventilation system in large space ?is very important， which has a very important influence on the overall ventilation performance and insulation performance of tall buildings. This paper expounds the characteristics of large space buildings and points out the key points of HVAC ventilation system in large space ?buildings.

【關(guān)鍵詞】高大空間;暖通空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng);設(shè)計(jì)

【Keywords】large space; HVAC ventilation system; design

【中圖分類號(hào)】TU96+2 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文章編號(hào)】1673-1069（2020）02-0148-02

1 引言

高大空間建筑與其他建筑相比有其自身的特點(diǎn)，所以在暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)施工中，要根據(jù)其特點(diǎn)結(jié)合工程實(shí)際進(jìn)行暖通空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。通過(guò)合理的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，保證高大空間建筑暖通系統(tǒng)施工的質(zhì)量，使高大空間建筑具有更好的功能性。

2 高大空間建筑暖通空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)的特點(diǎn)

高大空間建筑是建筑形式中非常常見的一種，具有結(jié)構(gòu)主體大、空間結(jié)構(gòu)高的特點(diǎn)。例如，歌劇院、現(xiàn)代教堂等建筑。而從暖通空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)角度而言，與其他建筑物相比，高大空間建筑具有以下特點(diǎn)：

首先，高大空間的建筑結(jié)構(gòu)，高度大是其特點(diǎn)之一。因?yàn)楦叨容^高，使建筑物空間內(nèi)形成多層的、梯度式的溫差環(huán)節(jié)，這與其他不同建筑物內(nèi)的溫度特點(diǎn)有著很大不同。另外，高大空間建筑的外墻結(jié)構(gòu)也比其他建筑物的面積要大，所以建筑物內(nèi)的氣流和氣溫受到建筑物外部環(huán)境影響的因素比較大。

其次，高大空間建筑物的空間性更強(qiáng)，所以也能夠容納更多的人員。一般情況下，高大建筑物的作用往往是一定時(shí)間內(nèi)聚集大量人群。例如，大型會(huì)議或者體育賽事等。所以，這樣的特點(diǎn)對(duì)高大建筑的空調(diào)暖風(fēng)系統(tǒng)就有了更高的要求，對(duì)于高大建筑物冷熱負(fù)荷分布的均勻性以及人員高峰和低谷時(shí)期的溫度差都要有很好的控制。

最后，高大空間建筑的用途往往是多方面的，一室多用的現(xiàn)象比較常見。所以，暖通空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)在進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工的過(guò)程中，一定要考慮到建筑物內(nèi)部各房間的功能區(qū)別。例如，建筑屋內(nèi)的體育場(chǎng)館和歌劇院觀眾廳在進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中，就要進(jìn)行不同的考慮，體育場(chǎng)館內(nèi)的散熱量比較大，所以新風(fēng)冷負(fù)荷占比一般在20%左右，而歌劇院的新風(fēng)占比則在40%左右。

3 高大空間建筑暖通空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

高大空間建筑物非常復(fù)雜，主體結(jié)構(gòu)高大，功能性復(fù)雜，所以在對(duì)高大空間建筑進(jìn)行暖通空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，要總結(jié)考慮各個(gè)方面的因素，保證設(shè)計(jì)的合理性。就目前而言，高大建筑物經(jīng)常使用的暖通空調(diào)系統(tǒng)包括上送下回式空調(diào)系統(tǒng)、分層空調(diào)系統(tǒng)、座椅送風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)以及新風(fēng)回收系統(tǒng)等。在進(jìn)行高大建筑暖通空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，要根據(jù)建筑的實(shí)際特點(diǎn)，結(jié)合各系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，保證建筑物內(nèi)的暖通通風(fēng)系統(tǒng)的合理性。

3.1 上送下回全空氣空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

上送下回全空氣空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要是針對(duì)高大空間建筑物人員密集、熱濕負(fù)荷量以及送風(fēng)量比較大的特點(diǎn)。在對(duì)該系統(tǒng)設(shè)計(jì)的過(guò)程中應(yīng)該注意以下幾點(diǎn)：①該系統(tǒng)在設(shè)計(jì)過(guò)程中選擇尺寸比較大的全空氣空調(diào);②上送風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)高的通風(fēng)口位置設(shè)計(jì)在高大建筑空間的頂棚位置，而對(duì)于下回風(fēng)口的位置設(shè)計(jì)應(yīng)該選擇在室內(nèi)座椅區(qū)域或者建筑物側(cè)面墻體;③在進(jìn)行通風(fēng)口設(shè)計(jì)的過(guò)程中也要同時(shí)在建筑物頂部設(shè)計(jì)機(jī)械的排風(fēng)裝置;④在系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)該保證空調(diào)系統(tǒng)在人員距離上部2m內(nèi)的空氣流動(dòng)速度達(dá)到0.2m/s以上，且不應(yīng)該超過(guò)0.5m/s。而建筑頂棚送風(fēng)口處的風(fēng)速不應(yīng)該超過(guò)10m/s，空調(diào)風(fēng)速的確定非常重要，而在風(fēng)速測(cè)定中應(yīng)該采用風(fēng)速儀進(jìn)行測(cè)定，測(cè)定過(guò)程中選用不同的測(cè)速點(diǎn)，根據(jù)不同測(cè)速點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算公式如下：

風(fēng)口平均風(fēng)速：V（m/s）=（V1+V2+…+Vn）/n

式中，V1、V2、…、Vn代表各測(cè)點(diǎn)風(fēng)速（m/s）;n代表測(cè)點(diǎn)總數(shù)（個(gè)）。在測(cè)量風(fēng)速的過(guò)程中，測(cè)量次數(shù)的選擇要根據(jù)風(fēng)口排量計(jì)算。

3.2 分層空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

高大空間建筑物內(nèi)，由于高度差異性較大，所以室內(nèi)溫度和通風(fēng)性呈現(xiàn)梯度差異，而建筑物內(nèi)的上部空間一般人員活動(dòng)較少，所以針對(duì)這樣的特點(diǎn)使用分層空調(diào)系統(tǒng)效果更佳[1]。分層空調(diào)系統(tǒng)的工作原理是對(duì)高大建筑物下部進(jìn)行暖通和空調(diào)作用，而對(duì)于上部無(wú)人區(qū)域不做工作，一定程度上降低了能耗。在對(duì)分層空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中要注意以下幾點(diǎn)：

第一，分層空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要將空調(diào)回風(fēng)口設(shè)置在送風(fēng)口下方，而送風(fēng)口一般設(shè)置在高大建筑空間的中層區(qū)域墻體上。設(shè)計(jì)空調(diào)系統(tǒng)送風(fēng)噴射口的初始風(fēng)速應(yīng)該在6～12m/s，而分層通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的送風(fēng)噴射口一般設(shè)置在高大建筑物4m高度以上。

第二，設(shè)計(jì)中關(guān)于空調(diào)系統(tǒng)回風(fēng)口的位置選擇要與送風(fēng)噴射口在同一側(cè)，這樣能夠有效地保證人員所在區(qū)域就是通風(fēng)交換區(qū)域，提升系統(tǒng)使用的效果。

第三，一般情況下，回風(fēng)口的送風(fēng)形式采用的是單側(cè)回風(fēng)方式，而送風(fēng)口的形式采用的是雙側(cè)回風(fēng)口形式。在進(jìn)行空調(diào)冷負(fù)荷計(jì)算時(shí)，不僅要考慮到下部空調(diào)區(qū)域因素，也要考慮上部分非空調(diào)作用區(qū)域，保證冷負(fù)荷計(jì)算的合理性，在冷負(fù)荷計(jì)算中可以采用以下公式：

Qτ=KF（tr-ε+△-tn）

式中，K代表的是傳熱系數(shù);F代表的是建筑物計(jì)算面積;r-ε代表的是溫度波作用時(shí)刻，tr-ε代表作用時(shí)刻下的冷負(fù)荷計(jì)算溫度;△代表的是負(fù)荷溫度的地點(diǎn)修正值;tn代表的是室內(nèi)計(jì)算溫度。

第四，設(shè)計(jì)分層空調(diào)系統(tǒng)的送風(fēng)方式應(yīng)該選擇側(cè)送風(fēng)的形式，使分層空調(diào)系統(tǒng)符合季節(jié)的變化。

第五，設(shè)計(jì)過(guò)程中要在非空調(diào)區(qū)域的高大建筑物頂部設(shè)計(jì)排風(fēng)系統(tǒng)，使建筑物頂部非空調(diào)區(qū)域?qū)ο虏靠照{(diào)區(qū)域的熱輻射和對(duì)流影響更小。

3.3 冬季輔助采暖系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

一般情況下，高大空間建筑的使用頻率不高，擱置的時(shí)間也比較長(zhǎng)[2]。所以，針對(duì)這樣的特點(diǎn)，在我國(guó)北方比較寒冷的地區(qū)，應(yīng)該輔助設(shè)計(jì)采暖系統(tǒng)，保證高大空間在建筑閑置期間的溫度適宜。一般而言，冬季輔助采暖系統(tǒng)包括空調(diào)制暖系統(tǒng)和地板地?zé)嶂婆到y(tǒng)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，空調(diào)制暖系統(tǒng)和地板采暖系統(tǒng)分開建設(shè)，保證室內(nèi)溫度。熱地板的水溫系統(tǒng)應(yīng)該將水溫控制在55℃左右，而整體的采暖系統(tǒng)應(yīng)該保證建筑物在非使用過(guò)程中的溫度在10℃以內(nèi)，并且在5℃以上。

4 新風(fēng)回收空調(diào)系統(tǒng)

在高大空間建筑物內(nèi)還要設(shè)計(jì)新風(fēng)熱回收空調(diào)系統(tǒng)，這樣能夠保證空調(diào)系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中室外的新風(fēng)與室內(nèi)空氣進(jìn)行交換。通過(guò)新風(fēng)回收系統(tǒng)的應(yīng)用，可以有效地提高高大建筑物內(nèi)空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能性。新風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)通過(guò)排風(fēng)機(jī)、新風(fēng)換氣機(jī)以及空調(diào)機(jī)組使高大空建筑物內(nèi)的空氣進(jìn)行熱交換，工作原理如圖1所示。在新風(fēng)回收空調(diào)系統(tǒng)工作中，空氣從T1新風(fēng)系統(tǒng)送風(fēng)口進(jìn)入，經(jīng)過(guò)熱交換器進(jìn)行交換，從T2位置進(jìn)入管道并經(jīng)過(guò)輔助加熱處理或冷卻處理，處理后的空氣進(jìn)入空調(diào)機(jī)組，經(jīng)過(guò)空調(diào)機(jī)組處理后通過(guò)換氣機(jī)T3 、T4輸送到室內(nèi)進(jìn)行氣溫調(diào)節(jié)。

5 結(jié)語(yǔ)

高大空間建筑的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和功能用途都比較復(fù)雜，所以對(duì)于暖通空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)的應(yīng)用非常重要。論文闡述了上送下回空調(diào)系統(tǒng)、分層空調(diào)系統(tǒng)、下送上回空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，希望能夠?qū)Ω叽罂臻g建筑的暖通空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)有所幫助。

【參考文獻(xiàn)】

【1】徐曉慧.高大空間暖通空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)探討[J].華東科技（綜合），2018（05）：59.

【2】陳望超.高大空間暖通空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備，2017（02）：38-39.