高層建筑暖通空調(diào)設計要點探究

楊磊

摘要：隨著城市化進程愈演愈烈，以酒店、地標建筑和高端寫字樓為主的高層建筑越發(fā)受到建筑行業(yè)的重視。除了要保證安全和提升質(zhì)量，追求建筑的居住舒適度也尤為重要。暖通空調(diào)設計既能滿足建筑的基本需求，還符合現(xiàn)代人所追求的居住潮流，因此，成為了當今設計者們重點的研究對象。

關鍵詞：高層建筑;暖通空調(diào)設計;要點

1高層建筑暖通空調(diào)類型及設計原則

1.1高層建筑暖通空調(diào)類型

高層建筑暖通空調(diào)種類多樣，要根據(jù)建筑特點選用最合適的空調(diào)系統(tǒng)。首先，全空氣系統(tǒng)，冷熱介質(zhì)進入的空間只是空調(diào)機房，而經(jīng)受處理的冷熱空氣對其他空調(diào)房間的冷熱負荷進行調(diào)節(jié)，多功能廳、大廳等容積較大的空間應用較多。其次，空氣-水系統(tǒng)，經(jīng)受處理的空氣和冷熱介質(zhì)被輸送到空調(diào)房間，前者能促使空氣在房間內(nèi)外的流動，后者則調(diào)整房間冷熱負荷，目前應用于高層酒店。最后，直接蒸發(fā)系統(tǒng)，通過冷媒與空氣發(fā)生熱交換，減少了換熱所需要的時間，如VRV空調(diào)系統(tǒng)，不僅節(jié)能減排，而且結構簡單使用便捷，已經(jīng)在高層建筑中得到普及。

1.2高層建筑暖通空調(diào)的設計原則

1.2.1方案的經(jīng)濟性

經(jīng)濟性是暖通空調(diào)設計需要遵循的設計理念，不僅要考慮設備、材料和安裝費用，還要注意暖通空調(diào)是否節(jié)能。要嚴格遵循相關部門在節(jié)能方面的規(guī)章制度，根據(jù)建筑物自身特點比較選擇，確定經(jīng)濟、合理的設計方案。

1.2.2方案的可行性

暖通空調(diào)設計一定要保證自身能夠正常運轉(zhuǎn)。所采用設備的指標要符合相關部門在此方面的要求，還要符合建筑的實際情況。在設置參數(shù)時需要有精確的數(shù)據(jù)作為支撐，這樣才能有條不紊地處理好難度較大、涉及環(huán)節(jié)較多的安裝空調(diào)工作，確保空調(diào)能夠平穩(wěn)正常運行。

2高層建筑暖通空調(diào)設計的要點

2.1空調(diào)循環(huán)水泵設計要點分析

通常情況下，設計人員在進行空調(diào)水泵設計的時候，經(jīng)常會出現(xiàn)實際參數(shù)值偏大的問題，設計的水泵容量往往于系統(tǒng)實際需求量存在出入，甚至超出需求量的兩倍，這樣一來不但會造成資源浪費，還會增加系統(tǒng)運行費用的投入。而之所以會出現(xiàn)此種問題主要是因為設計方案總的冷負荷參數(shù)過大，設計人員進行凈水壓力測算以及水利平衡計算的時候沒有保證結果的準確性，導致循環(huán)阻力值偏高。此外，如果設計人員在計算過程中沒有注意冬夏季節(jié)的流量差異情況也會造成計算結果的不準確。例如，在某個高層建筑工程中，冬季和夏季的溫差不同，負荷不同，最終導致了需求量存在差異，夏季需要的冷循環(huán)水需求量為400m3/h，在冬季的時候需要熱循環(huán)水需求量為200m3/h。由此可以看出，系統(tǒng)在不同季節(jié)中對于循環(huán)水流量的需求和溫度控制上的差異是較大的，因此設計人員在進行參數(shù)設計的時候必須注重季節(jié)的差異，如果在設計中應用一組循環(huán)水泵裝置，必然會在運行中造成能源浪費，因此，對于冬季所用熱水泵以及夏季所用冷水泵需進行分開獨立設計。在設計過程中，系統(tǒng)的水泵揚程參數(shù)的選擇也是非常關鍵的設計要點。例如，在某個高層建筑中，可以在高度參數(shù)為80m左右的屋頂結構上設置冷卻塔，進而形成閉合性質(zhì)的循環(huán)系統(tǒng)，但是工程設計人員在進行揚程選擇時將高程參數(shù)設置錯誤，導致系統(tǒng)的水泵揚程最后超過了93m。為了避免這種情況出現(xiàn)，工程設計人員必須注重參數(shù)計算方式以及水泵類型的正確選擇。與此同時，由于系統(tǒng)中循環(huán)水的流量并不是處于穩(wěn)定不變的狀態(tài)，設計人員要關注空調(diào)系統(tǒng)中循環(huán)水流量的實時狀態(tài)，結合其實際變化情況進行有效控制，使得水泵水量變化一直處于標準狀態(tài)。

2.2合理計算空調(diào)負荷

設計一個功能完善、舒適安全的暖通空調(diào)系統(tǒng)，各方面設計都要考慮到，而在整個設計過程中，正確計算空調(diào)負荷則是重中之重。冷熱負荷體系是整個空調(diào)暖通系統(tǒng)運行的核心，如果計算不準確，就會影響暖通空調(diào)系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，如果不能持續(xù)維穩(wěn)，那么在使用的過程中，會陸續(xù)出現(xiàn)很多問題，后續(xù)的維護成本也會相應增加。

2.3自然通風設計

在建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)中，自然通風是最具節(jié)能環(huán)保屬性的通風方式之一，自然通風方式的設計要點如下：（1）風壓通風。在采取風壓通風方式時，綜合分析建筑結構，如建筑物朝向、各功能區(qū)域分布格局、建筑周邊區(qū)域氣候條件等，采取各項設計措施，減小自然風吹入建筑室內(nèi)空間時所承受的空氣阻力。例如，適當增加建筑門窗構件的開口面積，盡量將門窗保持在統(tǒng)一水平線上，安裝百葉窗等具有空氣加速效果的窗體。（2）熱壓通風。熱壓通風方式是根據(jù)建筑室內(nèi)、室外環(huán)境溫度差與壓力差，起到引導空氣流動、持續(xù)交換冷空氣與室內(nèi)濁氣的作用。因此，為取得理想的自然通風效果，在建筑結構設計環(huán)節(jié)，應盡量采取豎向空腔設計方式，保證室內(nèi)濁氣可以通過建筑頂部向外排放，并在建筑底部持續(xù)流入室外冷空氣。同時，在建筑頂部區(qū)域設置開口，起到調(diào)節(jié)通風效果、控制進風量的作用。

2.4供暖系統(tǒng)設計要點

在高層建筑中進行供暖設計時，大多數(shù)工程設計人員的主要關注點往往都集中在建筑結構內(nèi)部的供暖設計，而忽略公共區(qū)域的供暖設計，這樣一來就會導致設計方案中的供暖負荷值參數(shù)與建筑物的實際需求參數(shù)不符，在這種情況下必然會影響建筑的實際供暖效果。為此，設計人員供暖設計的時候，不但要注重對于室內(nèi)供暖相關因素的研究分析，對于室外公共區(qū)域的采暖需求也要明確了解。例如，工程設計人員對某高層建筑進行采暖設計時，需要設置單獨的熱計量，部分建筑內(nèi)部結構中的立管系統(tǒng)屬于建筑的公共區(qū)域，因此在進行供暖設計的時候要將其規(guī)劃在建筑公共部分，設計期間對于系統(tǒng)的水力平衡需求、散熱情況、化學鋼材的選擇以及承載狀態(tài)等重要因素進行分析，最終才能明確建筑供熱系統(tǒng)的實際負荷參數(shù)，此外，工程設計人員還要注意建筑管道的熱補償問題對系統(tǒng)運行造成的影響，應用此設計方法一方面能夠明確系統(tǒng)的熱膨脹量，與此同時還能夠避免供熱管道出現(xiàn)熱脹冷縮導致管道出現(xiàn)拉裂問題，由此設計人員可以明確補償裝置的規(guī)格和安裝位置。這種設計方式也可以實現(xiàn)供暖系統(tǒng)的優(yōu)化。

2.5旁通管道設計要點

旁通管道是供回水總管上的一個重要組成部分，其使用性能會直接影響整體供回水總管的使用效果。為了對空調(diào)系統(tǒng)中冷水機組內(nèi)部通過的水量進行有效穩(wěn)定，那么可以將旁通管道合理地設置在冷水機組當中的供回水管上面，并且可以相應地設計一個恰當?shù)恼{(diào)節(jié)閥來對實際的壓差進行有效控制。在設計旁通管道期間，要嚴格依據(jù)冷水機組內(nèi)部的冷凍水量等實際情況，對其最大水流量進行合理設計，同時也要依據(jù)最大流速來對旁通管道的直徑進行科學設計，切不可在沒有經(jīng)過科學計算與綜合分析的基礎上僅憑個人設計經(jīng)驗來對旁通管道的直徑尺寸進行確定。通常而言，旁通管道設計中的旁通閥一般可以選擇電動類型的調(diào)節(jié)閥，如ZAPC型或ZAPB型等都是當前我國旁通管道中常用的旁通閥設備。此外，必須嚴格依據(jù)有關管理規(guī)定和要求，對冷水機組旁通閥的直徑進行科學、合理地確定。

3結語

高層建筑暖通空調(diào)設計質(zhì)量對高層建筑節(jié)能有著重要影響，也關系到高層建筑人員入住后的生活品質(zhì)。高層建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)設計需要將人放在首位，設計科學的系統(tǒng)構架，提升設計水準，給人們營造更為適宜的居住工作環(huán)境。

參考文獻：

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中國建筑西南設計研究院北京/雄安院