高層建筑暖通空調(diào)控制系統(tǒng)設(shè)計與分析

邵家駱

摘要：社會經(jīng)濟發(fā)展的速度在逐漸加快，人類生產(chǎn)活動的范圍在不斷擴大，建筑行業(yè)得到了空前的發(fā)展，使得其與有限的土地資源之間的矛盾日益加劇。在土地資源非常有限的情況下，要想建筑能夠繼續(xù)滿足人們?nèi)找嬖鲩L的需求，其就只能朝著高層化發(fā)展。進入新時代以來，高層建筑的數(shù)量與質(zhì)量在不斷升高，而暖通空調(diào)系統(tǒng)作為現(xiàn)代高層建筑中的重要組成部分，對其進行研究具有強烈的現(xiàn)實意義。高層建筑是我國建筑行業(yè)的重要發(fā)展趨勢，高層建筑由于垂直高度較高、樓層較多，人口密度大，越來越多的高層建筑設(shè)置了暖通空調(diào)系統(tǒng)，對于改善人們的工作和生活環(huán)境發(fā)揮了重要作用。因此應(yīng)結(jié)合高層建筑的施工建設(shè)要求，做好暖通空調(diào)設(shè)計，嚴(yán)格把關(guān)暖通空調(diào)設(shè)計的各個環(huán)節(jié)，提高高層建筑的使用性能和質(zhì)量。本文介紹了高層建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)種類，并闡述了暖通空調(diào)設(shè)計中方案設(shè)計的重要性與需要重點遵循的原則，其次根據(jù)工作經(jīng)驗指出了暖通空調(diào)施工圖設(shè)計中應(yīng)特別注意的問題，以期能為暖通空調(diào)業(yè)同行有所裨益。

關(guān)鍵詞：高層建筑；暖通空調(diào)；設(shè)計

隨著城市化的發(fā)展，許多大城市多為高層建筑，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)境的負面影響，是高層建筑暖通空調(diào)設(shè)計中必須解決的問題。

1 暖通空調(diào)系統(tǒng)的類型

暖通空調(diào)系統(tǒng)種類繁多，但是基本原理都是相通的。其常見的n 種類型是：全空氣系統(tǒng)、空氣一水系統(tǒng)和全水系統(tǒng)。另外還有：分散式供冷或供暖、熱泵系統(tǒng)、熱回收系統(tǒng)和蓄冷。全空氣系統(tǒng)：在這類系統(tǒng)中，空調(diào)空間的所有要求（如加熱、加濕、冷卻及除濕等）都靠送風(fēng)來滿足?？諝狻到y(tǒng)：這類系統(tǒng)通常是用冷水帶走空調(diào)空間的大多數(shù)顯熱負荷，而用空氣提供通風(fēng)以保證空氣質(zhì)量并帶走由于空間的潛熱負荷造成的濕氣，當(dāng)然空氣也提供一些額外的顯熱冷卻。全水系統(tǒng)：這類系統(tǒng)指那些具有風(fēng)機一盤管、組合通風(fēng)裝置或重力循環(huán)式室內(nèi)末端的系統(tǒng)，未調(diào)節(jié)的流通空氣通過墻上的通風(fēng)口送入或滲入。其最大的優(yōu)點在于能夠適應(yīng)許多建筑物空氣調(diào)節(jié)要求，并且可靈活地應(yīng)用在空調(diào)系統(tǒng)的改造中。

2 方案設(shè)計要統(tǒng)籌解決設(shè)計中的問題

暖通空調(diào)設(shè)計方案的問題是方向性、全局性的問題，不僅關(guān)系到高層建筑的室內(nèi)環(huán)境參數(shù)能否滿足使用要求，而且直接關(guān)系到建筑的工程投資、維護費用、舒適性、系統(tǒng)可靠性、安全性和可操作性。并影響到環(huán)境、建筑層高、建筑美觀、機房面積等諸多指標(biāo)參數(shù)。方案設(shè)計不合理所造成的損失通常較大，而且修改困難、影響時間長。

2.1 可靠性與可行性

能夠滿足高層建筑通風(fēng)采暖的使用要求是方案可行性應(yīng)考慮的首要問題。設(shè)計方案應(yīng)符合國家和當(dāng)?shù)卣嘘P(guān)和規(guī)范的要求，包括有關(guān)環(huán)境保護的要求。設(shè)計方案應(yīng)能滿足相關(guān)方面的要求（如供電、供氣、供水、供熱等），并應(yīng)特別顧及這些條件的長期、變化情況。對于溫濕度等參數(shù)要求較高或比較特殊的工藝性暖通空調(diào)設(shè)計項目，應(yīng)對設(shè)計方案進行全年工況分析，以確保其在全年各種室外氣象條件下的適應(yīng)性。對于一些無法采用標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備的特殊情況，對非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備應(yīng)提出詳細的參數(shù)要求，并且所提出的參數(shù)要求應(yīng)合理可行。能否有足夠的機房面積也是評判設(shè)計方案可行性必須考慮的問題，尤其是對于一些改造工程和建筑面積比較緊張的情況。

2.1調(diào)節(jié)性與操作性

高層建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)的容量的確定依據(jù)是接近全年最不利的氣象條件，因此空調(diào)暖通系統(tǒng)應(yīng)有較好的調(diào)節(jié)性能，以適應(yīng)全年負荷的變化。調(diào)節(jié)性能好的系統(tǒng)方案，一次性投資較高但同時卻有運行能耗較小的優(yōu)點，在經(jīng)濟性分析時應(yīng)綜合考慮衡量。另外，空調(diào)系統(tǒng)的管理操作方便性跟是否采用自動控制關(guān)系較大，設(shè)計時應(yīng)根據(jù)實際情況和要求，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟性比較來確定?？照{(diào)系統(tǒng)采用自動控制，能減少系統(tǒng)管理人員的數(shù)量和勞動強度，降低人工管理費，但工程的一次性投資增加，對操作人員素質(zhì)的要求也相應(yīng)提高。設(shè)計時遵循的一般原則為，大型空調(diào)系統(tǒng)和需要經(jīng)常調(diào)節(jié)控制的設(shè)備較多的工程宜采用自動控制，但自動控制系統(tǒng)應(yīng)盡可能簡化，以提高系統(tǒng)的經(jīng)濟性和可靠性。

3 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。

3.1 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)達到節(jié)能的目的，控制方法簡單，節(jié)能效果明顯。

3.2 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。

3.3 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荷指標(biāo)為94w/m2～163w/m2，商場類建筑夏季冷負荷的概算指標(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荷概算偏大，遠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。

4 結(jié)論

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)濟效益優(yōu)劣的重要問題，而施工圖設(shè)計各個細節(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，不僅要的綜合效益最高的方案設(shè)計，還有設(shè)計細節(jié)完善的施工圖設(shè)計。

參考文獻：

[1]譚文嘉.建筑暖通空調(diào)工程的節(jié)能減排設(shè)計分析[J].江西建材. 2015（24）