關(guān)于高層建筑暖通設(shè)計(jì)的探析

魏龍

摘要：隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展、人們生活水平的提高以及建筑行業(yè)的發(fā)展，暖通空調(diào)成為現(xiàn)代建筑中一項(xiàng)必不可少的設(shè)備。因此，人們對這一設(shè)備的要求普遍有所提高。本文主要從暖通設(shè)計(jì)的基本原則及具體案例分析介紹了一個高層建筑暖通設(shè)計(jì)的一系列問題。

關(guān)鍵詞：高層建筑；暖通設(shè)計(jì)；防排煙系統(tǒng)；基本原則

前言

暖通工程是當(dāng)今建筑行業(yè)中不可或缺的一部分，它的存在可以說是居民對提高生活品質(zhì)的一種變相要求。為了讓人們能夠有更好的居住環(huán)境，能夠享受到高層建筑中暖通空調(diào)帶來的優(yōu)雅舒適，就需要設(shè)計(jì)人員付出更多的心血與努力。根據(jù)種種實(shí)際情況與因素，總結(jié)出了一套方案。

1高層建筑暖通空調(diào)設(shè)計(jì)的基本原則

在設(shè)計(jì)暖通空調(diào)過程中，應(yīng)著重注意以下幾點(diǎn)：

（1）設(shè)計(jì)人員必須充分了解和掌握暖通空調(diào)體系在整個建筑施工圖中的具體位置、附近建筑、四周供電、供水和供熱等多方面的管線埋設(shè)方法和接口地點(diǎn)，并以此作為供熱人口的設(shè)計(jì)依據(jù)，這樣便能準(zhǔn)確的計(jì)算出日照和風(fēng)力，避免建筑負(fù)荷受到嚴(yán)重影響。

（2）仔細(xì)觀察建筑物的層數(shù)、層高和總高度，判斷其是否為高層建筑，若為高層建筑，那么就要在設(shè)計(jì)過程中嚴(yán)格遵守有關(guān)規(guī)定的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

（3）核對建筑物內(nèi)所有人員的總數(shù)與工作時間，查看是否有排放廢氣等情況，為計(jì)算負(fù)荷與規(guī)劃系統(tǒng)提供依據(jù)。

2工程概況

某建筑的總造價(jià)約2億元，地上三十層，地下三層，總建筑面積335780㎡，建筑高度為145m，屬一類高層。它是集國際信息，金融商情，會議、餐飲、和辦公用綜合性建筑。地下三層為制冷機(jī)房，變配電室，水泵房，發(fā)電機(jī)房等，地下一層為停車場，地上一至五層為公共場所，設(shè)有中廳，多功能廳，健身房，培訓(xùn)室，中西餐廳等，六到二十四層標(biāo)準(zhǔn)客房，二十五為多功能廳，面積約為900㎡。

3空調(diào)室內(nèi)計(jì)算參數(shù)

4空調(diào)冷熱源

建筑空調(diào)冷負(fù)荷為3100kW，熱負(fù)荷為2800kW，根據(jù)甲方要求選用兩臺BE200VIBHI直燃機(jī)，一機(jī)三用，在制冷或供熱的同時，也可產(chǎn)生衛(wèi)生熱水。冷凍水出/人口溫度為7/12℃，冷卻水為37/32℃，采暖水60/55℃，衛(wèi)生熱水為60/44℃。機(jī)組采用燃?xì)庑?，蒸發(fā)器加大1號，機(jī)組為高壓型，工作壓力為1.2MPa。

5空調(diào)水系統(tǒng)

建筑空調(diào)區(qū)的建筑總高度（包括地下二層）為96m，系統(tǒng)的最大靜壓為0.95MPa，循環(huán)水泵的揚(yáng)程為25m，合計(jì)為1 21MPa?？照{(diào)水系統(tǒng)的以前通常作法是按空調(diào)建筑高度80m進(jìn)行豎向分區(qū)，而現(xiàn)在大多100m以內(nèi)的高層建筑大多采用高承壓設(shè)備，水系統(tǒng)豎向不分區(qū)，此方式既可減少設(shè)備的占地面積和初投資，又便于集中管理，本次設(shè)計(jì)采用未分區(qū)的方案。水系統(tǒng)為兩管制，考慮到不同功能的空調(diào)房間有不同的使用規(guī)律和要求，將水系統(tǒng)分成兩個環(huán)路，一至五層為一個環(huán)路，六至二十四層為另一個環(huán)路，兩個環(huán)路均采用同一程序，以利于各管路之間的平衡。空調(diào)水系統(tǒng)采用閉式、同程、雙水管系統(tǒng)，冷源側(cè)定流量，負(fù)荷側(cè)變流量，冷源側(cè)和負(fù)荷側(cè)之間的供回水管路上設(shè)有旁通管，在旁通管上設(shè)有壓差控制器，調(diào)節(jié)旁通管上的二通閥?？照{(diào)水系統(tǒng)采用高位水箱補(bǔ)水。

6空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)

根據(jù)各場所的使用功能及建筑條件要求，建筑采用了不同的空調(diào)方式。一至五層及二十四層，每層設(shè)一至二個空調(diào)機(jī)房，內(nèi)設(shè)組合式空調(diào)機(jī)組。采用全空氣低風(fēng)速空調(diào)系統(tǒng)，上送上回，為提高空氣的質(zhì)量，在機(jī)組內(nèi)設(shè)有初級過濾器和加濕段，以滿足冬夏季房間的潔凈度和冬季房間的濕度要求。六至二十四層客房均采用風(fēng)機(jī)盤管加新風(fēng)的水一空氣系統(tǒng)，客房內(nèi)采用臥式暗裝風(fēng)機(jī)盤管。安裝在進(jìn)門過道的吊頂內(nèi)，側(cè)送上回，服務(wù)臺和電梯前室均設(shè)有卡式風(fēng)機(jī)盤管，上送上回。新風(fēng)處理到室內(nèi)參數(shù)的等焓線上，不承擔(dān)房間的負(fù)荷。大空間全空氣系統(tǒng)的新風(fēng)經(jīng)各空調(diào)機(jī)房內(nèi)的組合式空調(diào)機(jī)組處理后送入室內(nèi)；標(biāo)準(zhǔn)層客房的新風(fēng)由吊頂式新風(fēng)機(jī)組承擔(dān)。

7通風(fēng)系統(tǒng)

地下一層，二層均設(shè)有送排風(fēng)系統(tǒng)，且排風(fēng)系統(tǒng)兼做排煙用，送、排風(fēng)系統(tǒng)由混凝土風(fēng)道與室外大氣相通，為了防止兩個送風(fēng)或排風(fēng)系統(tǒng)串氣，在每個系統(tǒng)的風(fēng)管上設(shè)有逆止閥，送風(fēng)豎井和排風(fēng)豎井分設(shè)在不同的朝向。

由于柴油發(fā)電機(jī)房發(fā)熱量大，且機(jī)房設(shè)在地下二層，故設(shè)有專用的送排風(fēng)機(jī)，通過混凝土風(fēng)道與大氣相通，因?yàn)樗团棚L(fēng)豎井相距太近，因此為了防止氣流短路，排風(fēng)豎井盡可能高于送風(fēng)豎井。

由于直燃機(jī)發(fā)電量大，為了滿足高空排放要求，混凝土煙道一直通到建筑頂部，連接豎井的室內(nèi)保溫，煙道有一定的坡度，便于凝結(jié)水的排出，使煙道免受腐蝕或結(jié)垢。

客房衛(wèi)生間的排風(fēng)經(jīng)裝在吊頂內(nèi)的通氣器排至排風(fēng)豎井，由于二十五層為多功能廳，排風(fēng)豎井無法直接引至室外，在二十四層內(nèi)利用玻璃鋼風(fēng)管代替混凝土風(fēng)道，且玻璃鋼風(fēng)管貼著柱子，裝修時將風(fēng)管和柱子一塊包起來，這樣既保證了排風(fēng)效果，又不影響美觀和大廳使用。

首層外門設(shè)大門空氣幕；各電梯機(jī)房、屋頂水箱間及配電室設(shè)軸流風(fēng)機(jī)排風(fēng)。三層廚房通風(fēng)系統(tǒng)由業(yè)主委托專業(yè)公司另行設(shè)計(jì)。風(fēng)管穿越變配電間隔墻處設(shè)70℃全自動防火閥；穿越風(fēng)機(jī)房隔墻與樓板處、防火分區(qū)處、連接通風(fēng)豎井處設(shè)70℃防火閥。

8防排煙系統(tǒng)

兩個防煙樓梯間和兩個消防電梯前室分別設(shè)有加壓送風(fēng)系統(tǒng)，前者與后者的正壓值分別為50Pa和25Pa，四臺加壓斜流式風(fēng)機(jī)均設(shè)于二十五層屋頂上。樓梯間采用自垂百葉送風(fēng)口，每三層設(shè)一個，各風(fēng)口的風(fēng)量為1/n，（n為送風(fēng)口個數(shù)）各層前消防電梯前室均設(shè)有一個多葉送風(fēng)口，每個送風(fēng)口的送風(fēng)量為1/3，發(fā)生火災(zāi)時，打開失火層及上下兩層的加壓送風(fēng)口，且打開樓梯間加壓送風(fēng)系統(tǒng)?？紤]到我國目前生產(chǎn)安裝防火門的實(shí)際情況，依靠從門縫泄壓不會有困難，因此在樓梯間與前室的隔墻上沒有安裝余壓閥。

地下一、二層排風(fēng)系統(tǒng)兼作排煙用，平時低速排風(fēng)，發(fā)生火災(zāi)時，排風(fēng)機(jī)高速排煙，每層分成兩個或三個防煙分區(qū)，當(dāng)某個防煙分區(qū)發(fā)生火災(zāi)時，關(guān)閉另外防煙分區(qū)送排風(fēng)機(jī)上的防煙防火閥，保證火災(zāi)區(qū)煙氣的順利排出，當(dāng)煙氣超過280℃時，該區(qū)防煙防火閥自動關(guān)閉，連鎖送排風(fēng)風(fēng)機(jī)停止運(yùn)行。

9空調(diào)自控

該工程設(shè)有樓宇自控系統(tǒng)，中央控制室設(shè)在首層，空調(diào)自控作為樓宇自控的一部分，采用以下控制方式。

9.1制冷機(jī)與水泵的連鎖控制

直燃機(jī)的運(yùn)行情況由廠家提供的微電腦控制，并按預(yù)編程控冷水機(jī)組和一次泵及配套設(shè)備的聯(lián)銷啟停，按冷卻水泵→冷卻塔風(fēng)機(jī)（風(fēng)機(jī)啟停由冷卻水回水溫度控制）→冷凍水泵→冷水機(jī)組的順序啟動；按冷水機(jī)組→冷凍水泵→冷卻水泵→冷卻塔風(fēng)機(jī)的順序停止，備用水泵按需要自動投入運(yùn)行。

9.2組合式室調(diào)機(jī)組的自動控制

一是由設(shè)于回風(fēng)管道上的溫度傳感器所測溫度與直接數(shù)字溫控器的設(shè)定值比較，用比例積分控制，輸出電信號，控制設(shè)在回水管上電動調(diào)節(jié)閥的開度；二是設(shè)在回風(fēng)及新風(fēng)管上的溫度傳感器將所測的溫度送往溫控器，進(jìn)行回風(fēng)及新風(fēng)焙值計(jì)算，按回風(fēng)及新風(fēng)焙值比較，輸出電信號，控制回風(fēng)及新風(fēng)閥門的比例；三是由設(shè)在回風(fēng)管上的濕度傳感器所測的濕度與設(shè)定的濕度值比較，以控制加濕器的啟停。

9.3新風(fēng)機(jī)組的自動控制

新風(fēng)機(jī)組和風(fēng)機(jī)盤管的水流量調(diào)節(jié)；采用室內(nèi)溫度控制器，控制設(shè)在回水管上的電動二通調(diào)節(jié)閥的開度，實(shí)現(xiàn)水流量調(diào)節(jié)，風(fēng)機(jī)盤管另有三速開關(guān)控制調(diào)節(jié)風(fēng)量。

10設(shè)計(jì)體會

（1）高層豎向分區(qū)的目的是減少設(shè)備的承壓，但需要增加板式熱交換器和水泵等設(shè)備，高區(qū)的水溫將改變，由于高區(qū)供回水溫度的改變，勢必造成傳熱系統(tǒng)的降低，提高了高區(qū)末端設(shè)備的型號。一方面增加了初投資；另一方面又需要設(shè)備層，浪費(fèi)了不少面積。

（2）高層建筑一般層高有限，為了不使吊頂過低，筆者認(rèn)為最好采用豎向同程，盡量不用水平同程。對于客房來講，因?yàn)橛泄艿镭Q井很容易實(shí)現(xiàn)。對于大空間來講，若把各層空調(diào)機(jī)房設(shè)在同一位置，也可實(shí)現(xiàn)豎向同程。這樣不僅抬高了吊頂，而且有利于凝結(jié)水的排放。

（3）原方案設(shè)計(jì)在每層設(shè)一個48.6㎡的新風(fēng)機(jī)房，筆者認(rèn)為太浪費(fèi)，在施工圖時，采用每層兩臺吊頂式新風(fēng)機(jī)組，節(jié)省了大約875㎡的使用面積。

（4）大空間空調(diào)回風(fēng)方式，對于宴會廳等面積較大的空間，多采用全空氣低風(fēng)速的組合式空調(diào)機(jī)組，常用回風(fēng)方式有三種：第一種是吊頂設(shè)回風(fēng)管；第二種是吊頂設(shè)回風(fēng)口，吊頂不設(shè)回風(fēng)管；第三種是吊頂既不設(shè)回風(fēng)，也不設(shè)回風(fēng)管。第二種回風(fēng)經(jīng)吊頂空間，利用機(jī)房側(cè)墻上的大回風(fēng)口回至機(jī)房。第三種回風(fēng)經(jīng)過空調(diào)空間，利用機(jī)房側(cè)墻上的大回風(fēng)口回至機(jī)房。從能量角度考慮，第二種方式最浪費(fèi)；從使用情況考慮，第三種方式使用效果最差。因?yàn)橐环矫鏅C(jī)房側(cè)墻不好用（怕遮擋回風(fēng)口）；另一方面大回風(fēng)口附近風(fēng)速太大，讓人有不舒服的感覺。上述方式應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選擇，本項(xiàng)目筆者認(rèn)為機(jī)房離最遠(yuǎn)點(diǎn)比較遠(yuǎn)，應(yīng)設(shè)回風(fēng)管。

（5）客房衛(wèi)生間排風(fēng)，一般利用豎風(fēng)管（或豎井磚風(fēng)道）從下往上排風(fēng)，豎風(fēng)管一直延伸到屋面排入大氣，但往往因?yàn)樵O(shè)備層或某層房間功能的改變無法直接引至屋頂，通常利用中間某層或頂層吊頂空間（層高需持殊加高）布置水平排風(fēng)干管，將豎風(fēng)管內(nèi)的排風(fēng)匯集起來，通過豎井與層頂排風(fēng)機(jī)相接排出室外。設(shè)置屋頂風(fēng)機(jī)排風(fēng)，我認(rèn)為有兩個不利因素：一是屋頂排風(fēng)機(jī)需一直運(yùn)行，造成風(fēng)機(jī)經(jīng)常壞；另一方面過多地排室內(nèi)的風(fēng)對空調(diào)系統(tǒng)不利，因此結(jié)合本項(xiàng)目的具體情況，二十五層為多功能廳，排風(fēng)管無法直通過多功能廳而引至室外，采用玻璃鋼風(fēng)管貼柱布置解決了這一問題。

（6）設(shè)備承壓。高層建筑由于水系統(tǒng)的壓力比較高，因而對設(shè)備的承壓能力應(yīng)引起足夠的重視。承壓能力高的設(shè)備一般價(jià)格也比較高，因此合理選用設(shè)備，既能滿足使用要求，又兼顧設(shè)備造價(jià)。為了較好解決這個問題，該項(xiàng)目采用了以下措施：

a直燃溴化鋰?yán)錈崴畽C(jī)組的工作壓力為1.2MPa，并且冷凍水泵設(shè)置在機(jī)組蒸發(fā)器的出水端。

b冷凍水管上的閥門、水過濾器、橡膠軟接頭等所有配件的承壓能力必須大于或等于1.6MPa。

c組合式空調(diào)機(jī)組、新風(fēng)機(jī)組、風(fēng)機(jī)盤管的表冷器，其承壓能力必須滿足以下條件：一至十五層，承壓能力必須大于或等于1.2MPz；十六至二十五層，承壓能力必須大于或等于1.0MPa。

11結(jié)語

眾所周知，暖通空調(diào)在建筑領(lǐng)域中的應(yīng)用非常廣泛，而且前進(jìn)發(fā)展的速度非常迅猛，它給空調(diào)行業(yè)帶來的前進(jìn)的趨勢。綜上所述，我們發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致暖通設(shè)計(jì)工作發(fā)生不利現(xiàn)象的要素非常的多，一些是設(shè)計(jì)師們的經(jīng)驗(yàn)不足，還有一些是對相關(guān)規(guī)定不太熟悉，或者是工作者對責(zé)任意識顯得有些淡薄。要想合理的應(yīng)對這些不利現(xiàn)象，第一，就需要工作者積極地開展學(xué)習(xí)活動，提升自身的能力，而且要具體到場地之中和安裝者之間能協(xié)調(diào)互助，從具體實(shí)際情況出發(fā)。其次，還應(yīng)該熟悉項(xiàng)目的運(yùn)營狀態(tài)，認(rèn)真地聽從使用方的建議?？傊?，我們只有認(rèn)真地開展好設(shè)計(jì)活動，才可以確保安全、質(zhì)量體系對順暢發(fā)展，才可以帶動整個國家不斷的朝著更加積極合理的方向發(fā)展，民眾才可以安居樂業(yè)，共創(chuàng)美好家園。