現代高層建筑中暖通空調系統設計分析

馮 巍

(中機新能源開發有限公司，河南 鄭州450008)

0 引言

城市中的高層建筑物幾乎與市政建設和城市化發展并駕齊驅，城市化程度越高的城市，高樓大廈越多，于是建筑安全和硬件設施的問題也隨之而來。這就使暖通空調系統的設計和選型成為現代化建筑中不可回避的重要課題。如何選擇恰當的能源，促進資源有效循環，增加資源利用率，同時又能有效減少不必要的能源消耗，實現清潔環保的能源理念是迫切需要解決的重要問題。

1 暖通空調系統簡介

暖通空調系統雖然具有諸多類型，但是其基本工作原理卻是一樣的。在市場中常見的幾種類型有:單頻分散供暖和供冷、熱力泵系統、熱力回收和蓄冷系統;另外，還有利用空氣和水之間的循環系統。在空氣——水循環系統中，其原理是利用冷卻水將空調機中的多余熱量帶走，同時也實現了通風效果，為空氣帶來部分濕冷卻;而全空氣系統則是通過空氣的流通，以風的形式實現加濕、加熱、制冷等;全水系統也一樣，通過水流的作用，帶動空氣流動，并通過末端的循環系統實現制冷或者制熱。全水系統的主要優點是其具有較強的適應性，無論在哪種工作環境中都可以使用。

2 暖通空調系統的基本設計流程

1)在設計施工之前，要清楚施工建筑物的周圍環境。主要考察的地方有:四周建筑物、供熱、供水的管網鋪設情況和預計施工區域，這些都是鋪設管網和施工的必要條件。在考察這些條件之后，要評估建筑物的負荷和承重，了解周圍環境和天氣因素，然后依據基本物業條件和入口方向，最終確定設備大門的位置和施工方案。

2)考評建筑物的高度，考察其層高、層數，確定是否屬于高層建筑物。按照我國現有法律法規規定，層高≥10 層、建筑高度超過24 m 的民用建筑，都應當遵守高層建筑物消防設施的建設要求。

3)在調查建筑物的基本硬件之后，要著重考察該建筑物內的人員情況以及使用時間和有無廢氣排放等問題，作為下一步施工過程中暖通空調的基本設計依據，同時為劃分負荷等提供參考的數據。

4)防火分區的劃分是工程要著重考慮的地方。防火、防煙、防火墻、防火閥門和逃生路線的設置都要為設計排煙、防煙系統提供依據。

3 暖通空調設計的常見問題

1)水泵選擇問題。通常來說，很多高層建筑物的循環水泵普遍存在容量過大的問題，甚至很多容量都達到兩倍之多，這就造成了不必要的設備投資費用和維護費用。當然造成此類問題的原因主要有幾個方面:①沒有精確計算系統所需動力，或者循環阻力較大。②設計的冷負荷較大。③有的地方凈水壓力也有問題。造成這個問題的原因是:設計初期對凈水壓力與循環阻力的計算出現交叉和疏漏。④對整個暖通系統的水力平衡計算不夠精確，出現較大誤差。

2)供暖過程中的問題。通常來說，我國高層暖通設備一般采取1 ∶3的供需比例。根據采暖通風和節能的原則，在施工過程中應在設計供水回管處布置溫度計、壓力計和除垢裝置。通常很多高層建筑暖通設計者只關注終端入戶裝置設計，而容易忽視入口裝置的設計，造成設計失誤，資源浪費。同時，入口數量問題應考慮開發商后續管理方便，設計人員不僅要考慮室內供暖系統的合理性，又要考慮室外管線銜接的合理性，不能顧此失彼。規范規定，樓梯間或其他有凍結危險的場所，散熱器應有獨立的立支管供熱，且不得裝設調節閥。工程中共用1 根立管，一側連接鄰室房間散熱器，另一側連接樓梯間散熱器的做法，因密閉性難以得到保證，供暖發生故障，將影響鄰室的供暖效果。帶有底層商鋪的住宅設計規范明確規定，對建筑內的公共用房和公用空間，應單獨設置采暖系統和熱計量裝置。但設計中總存在商鋪未單獨設熱計量裝置，或與住宅采用共用系統，都可能對以后的使用帶來不必要的麻煩。

3)暖通防火安全的設置問題。防火閥與排煙防火閥不同，不能將這兩種不同功能的閥門混合使用。防火閥一般設在通風空調管路穿越防火分區或變形縫處，平時開啟。火災時，當煙氣溫度達到70℃時，閥體內的易熔片熔斷，從而切斷煙、火沿通風管道向其他防火分區蔓延。風管應在穿過防火墻處設防火閥;穿過變形縫時，應在兩側設置防火閥裝置。但是，目前我國很多高層建筑物在設計之初并沒有按照設計要求安裝防火閥，僅在一側設置防火裝置，而另外一端沒有任何防火設備。

4 增加暖通空調設計科學性的有效措施

1)暖通空調系統的方案規劃。方案規劃是建筑工程施工的基本原則和依據。目前國內比較盛行的空調系統設計為:在實現節能環保的前提下，提高建筑物內的整體環境和質量，安裝可調節的通風系統、冷輻射吊頂系統、低溫送風系統以及除濕系統。在設計中，為了有效規避高層建筑中人造的熱輻射，而采用輻射供冷。冷輻射吊頂要與送風裝置統一調度，將空氣調節與送風系統協同一致，既能夠保證室內空氣質量，同時又可以調節室內溫度。在使用空調去濕的高層建筑中，不僅能夠保證室內良好的空氣品質，還能實現良好的節能、減排效果。

2)安裝優良的通風系統。通風系統是整個暖通系統的循環保障。不斷涌入的新風不僅能夠將建筑物的某些有害物質吹散，還有利于保證整個暖通系統的正常工作。因此，新建高層建筑物應當具備良好的通風設備，最大限度的使用自然風和對流，實現綠色健康環保建筑要求。

3)蒸發冷卻系統。綠色健康空調系統是以蒸發冷卻技術為前提，其重要標志就是冷卻系統的低能耗。該技術用水作為制冷劑，包括間接蒸發冷卻和直接蒸發冷卻，能夠實現低能耗、無污染的效果。

4)地熱空調技術。地熱空調系統是利用土壤或地下水作為冷熱源的一種節能暖通設備。地熱就有較為適宜的熱源溫度，其穩定性和蓄熱性較好，能夠在泵力系統的帶動下為空調系統提供冷風和熱風，不會對水源造成任何污染。

5 結語

高層建筑物在設計暖通空調系統時，既要美觀，又要節能，才能最大限度地減少對室內外環境的影響，力求經濟效益與環境效益同時兼顧。

［1］ 褚占彪，郭洪海.淺談在暖通空調設計中容易出現的一些問題及解決辦法［J］.沈陽建筑，2009，34(21):58 -59.