淺談大空間暖通空調設計

【摘 要】隨著我國經濟的快速發展，人民生活水平的不斷提高，人民對生活質量的追求使得大空間建筑越來越多，對于這些大空間建筑的環境設備也要求在健康、舒適，以及能源有效利用等方面更趨合理，并不斷完善。本文作者結合工作經驗分析了大空間暖通空調設計的難點以及節能空調設計思路，以期交流探討。

【關鍵詞】節能；大空間；暖通空調設計

引言

由于暖通空調系統的節能占建筑節能的主要部分，所以進行暖通空調的節能設計對于降低建筑物的能耗有著重要的作用。此外這還關系到國家能源安全、資源消耗和環境污染是關系國計民生和國家可持續發展的重要行業，因此，暖通空調設計的從業人員應給予足夠的重視。一個優秀的暖通空調工程設計方案，應對設計方案涉及的各種因素進行全面的考慮，使其綜合效益最高。綜合考慮的因素越多，通常其方案設計的水平越高，同時其設計工作量和難度就越大。

1、在對暖通空調設計前對建筑物要了解清楚

1.1 弄清該建筑物在總圖中的位置，四鄰建筑物及其周圍供熱、供水、供電等管線的敷設方式與可能的接口地點。

1.2 弄清建筑物內的人員數量，使用時間，有無廢氣要排等。作為計算負荷及劃分系統的依據。

1.3 清楚建筑物是低層、多層還是高層建筑，不同的建筑有不同的設計參數，在高層設計中還要考慮到防火規范的條款。

1.4 現今大空間建筑，除古典音樂廳、大劇院、會堂等只具備有限的功能外，都有多功能要求，如體育運動、雜技、演劇、音樂會、展示會，因而要設置臨時舞臺、活動座椅等裝備。不僅對空調帶來多種環境要求，而且由于這些裝備的存在也影響空調系統的設置。此外對空調系統的控制要求有相當的靈活性。這就使得應對空調系統負荷的分配以及冷熱源的配置都作相應的考慮。

2、大空間建筑暖通空調設計難點

2.1 高大空間建筑防火難度大，對采暖、通風和空調系統的要求更高。例如，大空間建筑往往需要在主體建筑或裙房內布置一些象燃油或燃汽鍋爐房、自備發電機房、空調機房和汽車庫等一些危險性較大的空間。這方面應在設計中有所體現。

2.2 大空間建筑往往高度較大，這將加重采暖系統的垂直失調，同時由于系統水靜壓力較大，直接影響到室外管網的水力工況，其系統的形式及與室外管網的連接與多層建筑有較大差異。

2.3 高大空間建筑設計往往需要有單獨的熱源，以滿足空調、采暖、制冷、熱水供應等方面的需求。由于用地緊張和其他一些原因，有些大空間建筑需要在地下室內或屋頂上設置鍋爐房。從目前發展趨熱來看，這種設計方式越來越多，這使得大空間建筑的熱源設計變得更為復雜。

2.4 大空間建筑的空調設計氣流組織因溫度梯度較大，需采用合理的送風方式。上送下回方式為從頂棚送風下部回風，現工程多采用可調節風量和射程的風口，提高冬季的送風風速；側送下回方式送風口高度大多在3米左右，需要結合建筑裝修設計布置風口位置以達到室內美觀，同時需要精確的空調氣流組織計算。

3、節能空調系統設計思路

3.1 方案設計

現在非常流行的空調設計方案是：在低能耗，高室內環境品質的前提下，風量可調的置換式送風系統、冷輻射吊頂系統、結合冰蓄冷的低溫送風系統以及去濕空調系統。為了平衡高層辦公樓中設備、照明等主要熱源形成的輻射熱量采用輻射形式供冷。冷輻射吊項應結合置換式送風，將新風采用下送風方式送入室內，既保證室內空氣品質，又保證良好的室內熱環境。而采用空調去濕方案，首先可以保證室內空氣品質；其次采用去濕保證了綠色建筑對室內濕度控制在 60%以下的要求。

3.2 蒸發冷卻技術

蒸發冷卻空調技術是一種綠色仿生空調技術，包括間接蒸發冷卻（IEC）和直接蒸發冷卻（DEC）。該系統采用水作為制冷劑，實現空調運行對環境無污染，另外，蒸發冷卻系統的COP 值比機械制冷大得多，且它的制冷不消耗壓縮功能，它是一種節能環保型綠色空調技術。

3.3 具備良好的通風系統

新風的作用某些建筑由于裝修材料含有揮發性有害物質造成室內空氣污染。因此，綠色建筑中的暖通空調應該具備良好的通風系統，實現合理的自然通風，因為新風在室內的流動對健康是必不可少的。

3.4 免費供冷空調系統

免費供冷技術通過水系統來利用自然冷源。它也稱冷卻塔供冷，是一種節能降耗的系統形式。免費供冷的實現方式是：當室外空氣濕度溫度下降到某值以下時關閉冷水機組， 以流經冷卻塔的循環冷卻水直接或間接向空調系統供冷，提供建筑空調所需要的冷負荷。在空調系統中，冷水機組的能耗占有極高的比例，如用冷卻塔供冷技術可少開或不開冷水機組，其節能效率將會是顯著的。

3.5 地源熱泵空調系統

地源熱泵空調系統是利用土壤、地下水或江河湖水作為冷熱源的一種高效空調方式。土壤是一種很適宜的熱源，其溫度適宜、穩定，蓄熱性能好且到處都有。地源熱泵全年運行工況穩定，不需要其他輔助熱源及冷卻設備即可實現冬季供熱夏季供冷。地源熱泵的 COP 值可達 4.0 以上。對于采用深井回灌方式的水源熱泵，由于地下水抽出后經過換熱器回灌至地下，屬全封閉方式。因此不使用任何水資源，也不會污染地下水源。

3.6 冷熱源及空調水系統

常規的冷熱源，電力型或熱力型（如燃氣）的壓縮式制冷機（或熱泵）、吸收式制冷機、直燃式冷熱水機組均可用于大空間建筑。從供冷供熱的角度出發應該考慮：當所在地區已有足夠規模的區域供冷供熱設施時，可利用其裝置提供冷熱量；在供冷供熱的基本方式上應盡可能采用熱泵和蓄冷蓄熱技術；在有些場合燃氣機熱泵也是十分合理的能源方式。

4、空調自動控制系統

4.1 空氣調節系統

自動檢測各機組回風口（新風）溫度，各機組盤管回水管上的回水溫度，實現防凍保護：各機組防火閥的狀態，并實現與送風機連鎖：各機組送風機前后壓差狀態，實現風機故障報警。根據送風溫度及設定值，自動調節各機組管回水閥開度，以保證房間溫度達到設定值。

4.2 制冷機房控制

自動檢測冷卻水供回水溫度：自動檢測制冷機、冷卻塔的運行狀態、故障報警并根據測量值計算系統冷負荷，以實現制冷機運行臺數的最優控制。根據冷水供回水壓力，自動調節冷水供回水管間旁通閥的開度，以保證管網的壓差和流量平衡。

5、回風系統

一般采用一次回風系統，即在集中處理空氣過程中，室內回風和室外新風混合后，經過表冷器冷卻降濕后，直接送入建筑內部或加熱后再送入建筑內部。

6、水管固定支架的受力計算

從熱源出來的空調冷熱水總環管直徑大、長度長，局部區域的水平長度達到100m，故需考慮補償措施，通過計算，在該直管道上需設置補償量為 70mm 的波紋補償器，并在其兩端設置固定支架和導向支架。由于總環管均需安裝在地下室梁下，所以需詳細計算固定支架受力，然后提交給結構專業，對安裝固定支架的梁進行校核。固定支架所受水平荷載中，僅內壓產生的推力就相當大，在此工程中，系統工作壓力為 1.0MPa，以 DN60的水平干管為例，經計算內壓所產生的推力為 441026N，再加上活動支架的摩擦反力、補償器的彈性反力，固定支架總的受力約為531000N。

7、結束語

隨著我國大空間建筑的興起，大大促進了建筑技術的發展，同進也為采暖、通風空調系統的設計提出了新的課題。暖通空調設備如何適應這種需要也是現代大空間建筑暖通空調設計中值得注意和探討的問題。

高大的民用建筑不但要求建筑本身的體型美觀大方，各種設施齊全，而且還要舒適衛生的環境。人民對生活質量的追求使得大空間建筑越來越多，對于這些大空間建筑的環境設備也要求在健康、舒適，以及能源有效利用等方面更趨合理，并不斷完善。現代的大空間建筑造型奇特，尺寸龐大，依靠傳統的經驗難以滿足各方面的要求，需要借助計算機的模擬來進行設計預測。這就使得大空間空調的設計范圍日趨擴大，因此，探討大空間建筑的暖通空調設計方法具有一定的現實意義。