高層建筑暖通空調(diào)設(shè)計的常見問題與應(yīng)對途徑分析

林愛鑫

廈門合力道工程設(shè)計集團(tuán)股份有限公司（361000）

高層建筑暖通空調(diào)設(shè)計的常見問題與應(yīng)對途徑分析

林愛鑫

廈門合力道工程設(shè)計集團(tuán)股份有限公司（361000）

目前，暖通空調(diào)系統(tǒng)已成為高層建筑中必須配置的系統(tǒng)之一。這里針對高層建筑在暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計方面面臨的主要問題進(jìn)行分析與闡述，并據(jù)此提出了幾點(diǎn)針對性的措施與建議。

高層建筑；暖通空調(diào)；設(shè)計；問題；應(yīng)對途徑

0 引言

在現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)社會快速發(fā)展的背景下，人們對于建筑物居住空間舒適性以及安全性的要求日益提高，因此有關(guān)暖通空調(diào)系統(tǒng)的科學(xué)設(shè)計必須引起業(yè)內(nèi)人士的高度關(guān)注與重視。實(shí)踐表明，暖通空調(diào)系統(tǒng)是高層建筑中能耗最為集中的部分之一，在系統(tǒng)設(shè)計過程應(yīng)做到系統(tǒng)合理性與使用舒適性的最大化，同時還需要盡可能降低系統(tǒng)運(yùn)行能耗，兼顧運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

1 高層建筑暖通空調(diào)設(shè)計常見問題

1.1 制冷機(jī)裝機(jī)容量大

當(dāng)前，高層建筑暖通空調(diào)設(shè)計人員多以負(fù)荷指標(biāo)作為估算依據(jù)，造成制冷機(jī)裝機(jī)容量偏大，初始投資浪費(fèi)嚴(yán)重，還會對部分負(fù)荷狀態(tài)下制冷機(jī)工作效率產(chǎn)生影響。在實(shí)際設(shè)計中，暖通空調(diào)系統(tǒng)單位面積下的制冷機(jī)裝機(jī)容量顯著高于相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)手冊中的冷負(fù)荷概算水平。實(shí)際情況下，高層建筑中負(fù)荷處于峰值的時間非常有限，這也就意味著制冷機(jī)長期處于較低負(fù)荷狀態(tài)下運(yùn)行。

1.2 風(fēng)量選擇不當(dāng)

防煙樓梯間及前室、合用前室和消防電梯間前室的機(jī)械加壓送風(fēng)量，應(yīng)由計算確定。當(dāng)計算值和規(guī)范規(guī)定的值不一致時，應(yīng)按兩者中較大值確定。有設(shè)計人員直接按規(guī)范給定的值確定，往往導(dǎo)致選用的風(fēng)機(jī)風(fēng)量偏小，不能滿足要求。受到正壓送風(fēng)量相關(guān)因素的影響。目前確定加壓送風(fēng)量的計算方法有壓差法、風(fēng)速法、平均風(fēng)量法、查表法等，在不同計算方法下，計算所得結(jié)果存在較大差異。目前，高層建筑防火設(shè)計規(guī)范以及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中多采用風(fēng)速法或壓差法進(jìn)行計算，但兩者計算結(jié)果仍然存在一定差異，故而在空調(diào)系統(tǒng)風(fēng)量的選擇上出現(xiàn)一定爭議[1]。

1.3 余壓選擇不當(dāng)

高層建筑暖通空調(diào)制冷系統(tǒng)在設(shè)計中存在余壓選擇不當(dāng)?shù)膯栴}，此問題主要表現(xiàn)為：在高層建筑中僅有地下室防煙樓梯間加壓送風(fēng)的狀態(tài)下，所對應(yīng)的加壓送風(fēng)量難以達(dá)到設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，且顯著高于現(xiàn)行設(shè)計規(guī)范中針對防煙樓梯間機(jī)械加壓送風(fēng)系統(tǒng)余壓值的要求。由于沒有性能曲線非常平坦的加壓送風(fēng)機(jī)，此時基本沒有恰當(dāng)?shù)娘L(fēng)機(jī)可供選擇。有設(shè)計人員直接在樓梯間設(shè)置一臺風(fēng)量能滿足要求的風(fēng)機(jī),而所選風(fēng)機(jī)余壓往往過大,甚至超過500 Pa，與現(xiàn)行規(guī)范相差甚遠(yuǎn)。

2 高層建筑暖通空調(diào)設(shè)計應(yīng)對途徑

2.1 通風(fēng)系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計

在保證高層建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)安全平穩(wěn)運(yùn)行的前提下，最大限度地降低高層建筑暖通空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)的運(yùn)行能耗，必須合理選用排風(fēng)熱回收裝置，以達(dá)到節(jié)能效果。換言之，排風(fēng)熱回收裝置的合理應(yīng)用能夠有效解決高層建筑暖通空調(diào)在排風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計中存在的不足與缺陷，使排風(fēng)系統(tǒng)的運(yùn)行更為高效與穩(wěn)定[2]。

具體措施可以從以下幾個方面入手：

第一，可以于暖通空調(diào)風(fēng)機(jī)盤管位置加裝新風(fēng)系統(tǒng)。在高層建筑全樓設(shè)計新風(fēng)量最小值≥20 000.0 m3/h的情況下，可設(shè)計集中排風(fēng)系統(tǒng)，同時保證總新風(fēng)量40.0%以上設(shè)置熱回收裝置，在滿足暖通空調(diào)通風(fēng)性能的同時,達(dá)到合理節(jié)約能耗的目的。

第二，針對送風(fēng)量在3 000.0 m3/h以上的空調(diào)調(diào)節(jié)系統(tǒng)而言，若新風(fēng)溫度與排風(fēng)溫度的差異在± 8.0℃,則在空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計中必須考慮設(shè)置熱回收裝置，且保證總新風(fēng)量70.0%以上的要求。

第三，針對設(shè)計新風(fēng)量達(dá)到4 000.0 m3/h及以上的暖通空調(diào)調(diào)節(jié)系統(tǒng)而言，若同時滿足新風(fēng)溫度與排風(fēng)溫度差異≥±8.0℃的要求，必須考慮設(shè)置專門的熱回收裝。

第四，在排風(fēng)熱回收裝置的設(shè)置過程中，應(yīng)當(dāng)盡量選擇設(shè)置跨越熱回收裝置的旁通風(fēng)管，使高層建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)在制冷模式運(yùn)行狀態(tài)下，且室外氣溫逐漸低于室內(nèi)溫度的情況下，由新風(fēng)換氣機(jī)及時檢測該狀態(tài)，并使空調(diào)系統(tǒng)自動切換至旁通熱回收設(shè)備運(yùn)行模式，及時吸入室外冷空氣,以降低空調(diào)系統(tǒng)自身制冷負(fù)荷，發(fā)揮良好的節(jié)能效果。

第五，針對室內(nèi)人員密集、停留時間長，未設(shè)置集中排風(fēng)、新風(fēng)系統(tǒng)的高層建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)而言，可以在各相應(yīng)空調(diào)區(qū)安裝具有熱回收功能的雙向換氣裝置，借助于新風(fēng)換氣機(jī)達(dá)到滿意的節(jié)能效果。

2.2 合理選用排風(fēng)熱回收裝置

排風(fēng)熱回收裝置的合理選型同樣會直接影響高層建筑暖通空調(diào)排風(fēng)系統(tǒng)的節(jié)能效果。一般情況下，為達(dá)到滿意的節(jié)能效果，在排風(fēng)熱回收裝置的選擇上，必須遵循以下幾個方面的基本原則：

第一，排風(fēng)熱回收裝置額定熱回收率在60.0%以上。

第二，針對冬季采暖模式下同時需要除濕功能的空調(diào)系統(tǒng)，應(yīng)當(dāng)優(yōu)先選用濕熱回收裝置。

第三，針對其余熱回收系統(tǒng)，應(yīng)當(dāng)以全熱回收裝置為首選方案。

2.3 蒸發(fā)器改良

蒸發(fā)器是暖通空調(diào)系統(tǒng)制冷模塊中非常重要的組成部分之一，主要由銅管以及鋁翅片這兩個部分構(gòu)成。鋁翅片通常有兩種結(jié)構(gòu)形式，一類是波紋片,另一類是橋片，厚度多在0.095～0.1 mm范圍內(nèi)。為了避免蒸發(fā)器在暖通空調(diào)制冷系統(tǒng)運(yùn)行期間出現(xiàn)故障，通常需要于鋁翅片上涂抹一層親水膜，以免水分在鋁翅片上過多積累。從銅管上來看，常見形式包括光管以及內(nèi)螺紋管兩種類型，外徑均為7.0 mm。相對于光管而言，內(nèi)螺紋管的換熱能力更為優(yōu)秀，對提高蒸發(fā)器換熱能力有重要意義。

2.4 變頻技術(shù)應(yīng)用

變頻技術(shù)能夠改變暖通空調(diào)系統(tǒng)風(fēng)量，使風(fēng)機(jī)作出相應(yīng)調(diào)整,暖通空調(diào)系統(tǒng)功率發(fā)生相應(yīng)的改變?；谧冾l技術(shù)的無極調(diào)速風(fēng)機(jī)多屬于低速送風(fēng)下的變風(fēng)量系統(tǒng)，主要由無極調(diào)速風(fēng)機(jī)電機(jī)以及自動調(diào)節(jié)風(fēng)量節(jié)流風(fēng)閥兩部分構(gòu)成，可通過送風(fēng)溫度、室內(nèi)溫度以及靜壓等多種方式進(jìn)行控制?？偟膩碚f，在變頻技術(shù)的應(yīng)用下，能夠顯著降低暖通空調(diào)系統(tǒng)在各種狀態(tài)下的風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，進(jìn)而節(jié)約耗電量，達(dá)到節(jié)能減排的效果。

3 結(jié)語

暖通空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計質(zhì)量將會直接對高層建筑各項(xiàng)性能的優(yōu)劣程度產(chǎn)生影響。本文針對高層建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計方面存在的主要問題進(jìn)行分析,指出制冷機(jī)裝機(jī)容量大、風(fēng)量選擇不當(dāng)、余壓選擇不當(dāng)以及制冷效果不佳是當(dāng)前暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計中面臨的主要的問題，并據(jù)此提出了針對性的措施與建議。

[1]黃中,林向陽,袁白妹.某大型綜合醫(yī)院擴(kuò)建工程暖通空調(diào)設(shè)計[J].暖通空調(diào),2013,43(2)：12-17.

[2]閆坤惠,丁子虎,潘峰.天津?yàn)I海國際機(jī)場T2航站樓暖通空調(diào)設(shè)計[J].暖通空調(diào),2016,46(10)：106-111.