大空間建筑暖通空調設計與節能問題分析

南聯建（中國核電工程有限公司鄭州分公司，河南 鄭州 450052）

大空間建筑暖通空調設計與節能問題分析

南聯建
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摘 要：大空間建筑的發展，給人們的生活帶來舒適體驗。但是由于大空間建筑內的一般裝有較為完善的通風或空調系統，以保持空氣的濕度和溫度。其中暖通空調系統的應用在實現大空間建筑供熱供冷的要求同時，會帶來較大的能源損耗。本文從大空間建筑概念以及大空間暖通空調設計的難點入手，對大空間建筑暖通空調設計與節能措施進行了探究，具有較高的指導意義。

關鍵詞：大空間建筑；暖通空調；節能

一、大空間建筑概念

1 大空間建筑分析。相對于普通建筑，大空間建筑具有高度跨度大、面積寬闊等特點。常見的大空間建筑包括體育場館、影院、劇院、教堂以及大型倉庫等。由于大空間建筑室內空氣上下溫度存在明顯差異，需要對其采暖通風問題進行具體設計。

2 大空間使用特點分析。根據建筑工程設計需求的不同，大空間建筑結構提供不同的功能。對于影院、劇院等場所提供視覺享受、音樂欣賞的功能，而對于體育場館則需要以運動員和觀眾的需求為主，提供場地及觀眾臺。同時在大空間建筑，還要根據需要搭建臨時舞臺、活動桌椅等設備。建筑室內空調采暖設計與這些設備的布局有很大關系，需要根據場館結構和設備布局對空調進行合理設置和安裝。若沒有合理安排設備布局，將會給采暖設計帶來很大的困難。

二、大空間暖通空調設計的難點

大空間暖通空調設計需要考慮多方面的影響因素，其主要的技術難點如下：

1 在建筑居住環境中，供暖供熱等方面的需求是必不可少，因此必須采用單獨的熱源來滿足多方面的需求。同時，由于空間分配緊張，需要在屋頂或者地下室中建設鍋爐房，這樣就需要仔細考慮建筑環境中熱源的布局問題。

2 通常情況下，大空間建筑對高度要求較高，這也加大了供暖體系在縱向上的設計難度。并且整個供暖系統不同于多層建筑的設計方式，系統的水靜壓力更大，需要重新部署室外管網的施工設計，加大了設計難度。

3 由于大空間建筑空間高大，室內空氣上下溫度差別較大，應結合建筑的裝修布局方式對送風方式進行合理設計，通過調節空調風速和送風量，確保室內溫度適宜。

三、空調系統優化設計

近年來，隨著經濟建設的快速發展，大面積高層建筑的需求越來越大，而對建筑中空調系統的優化設計也越來越重要。空調系統產熱能力高，如果無法及時將產生的熱量排出到建筑外，就會嚴重影響到空調系統的運行。因此應對空調系統進行合理設計，通常的做法是利用水環熱泵空氣調節系統將熱量轉移，這種方法成本低且散熱效果好。此外，空調系統分為開式系統和閉式系統兩種，開式系統中水與外界環境有接觸，容易造成熱量流失，并且造價費用高；閉式系統不與外界空氣接觸，不會讓外界釋放能量，在設計空調系統時充分考慮二者的利弊與自身需求，選擇合適的系統。并且，由于大空間建筑面積大，空調系統的覆蓋面積也相應增大，對空調系統管徑回路的設計直接決定了運行成本，因此可以采用雙級泵系統降低系統成本。

四、大空間建筑暖通空調設計與節能

在節能型建筑中，空調的自身耗能在建筑耗能中的比例是比較大的，使空調的自身能耗降低是建筑暖通設計中重要的環節。由于在較大面積的建筑主體中，空調和空調系統的服務半徑相對較大，因此，減少空調自身能耗對于節能的作用是十分大的。由于空調系統可以分為冷熱源、空調風系統和水系統三個方面。因此，空調的節能降耗可以從這三個方面入手。

1 冷源和熱源方案。在空調系統中，冷熱源的選取主要是根據建筑的自身結構和所處的地理位置來確定的。在大型空間的建筑中，冷熱源一般采用電力型或是燃氣型壓縮式的制冷機，或者是吸收式以及直燃式冷熱水機組。對冷熱源方案進行確定時，需要充分考慮建筑周圍的環境，若建筑所在的地區已經有足夠多的供冷或供熱設施時，就需要相應的減少冷熱源的建設數量，保證冷熱源建設的經濟性。此外，還需要對建筑自身的結構特點進行分析，保使冷熱源的建設不會對建筑的整體造成損害，保證冷熱源方案的安全性。而對于空間較小的建筑，冷熱源一般采用風冷式或是風冷熱泵式的冷水機組，以保證在建筑面積較小的情況下，獲得較好的供冷或供暖質量。

2 空調風系統。由于在冬季，空調服務內外分區的冷熱溫度一般差別較大，針對此問題，可以將空調的服務區域劃分為供冷的內區和進行供熱的周邊區兩個區域。充分利用冬天室外溫度較低，可以很好地作為冷源來給內區供冷，在保證空調供冷效果的同時，節省了空調的運行費用和能源消耗。另一方面，針對空調風系統的特點，可以采用變頻風機來減少電能的損耗。通過變頻風機將風門完全開啟，使空調的運行轉速降低，減少運轉速度過快對設備的沖擊。從而在減少電費支出的同時，可以減少空調的損耗和維修費用。同時變頻風機的應用還可以很好地滿足空調機組對于風機高穩定性和安全性的要求，增強空調使用的安全性和持久性。空調系統的優化和節能除了上述兩個方面以外，還可以采用獨立送新風系統，在過渡季節對自然風進行充分的利用。由于自然風具有較高的空氣品質，同時自然風送風系統的應用還可以減少空調主機運行時間，延長空調壽命。在過渡季節，制冷主機不開啟情況下，調節風閥，控制新風量，控制加濕量使用戶得到舒適的環境，降低過渡季節空調系統運行費用。

3 空調水系統。針對空調水系統，首先要將水系統進行分區，一般情況下分區的方式有兩種，一種是根據水系統承受的壓力來分區，另一種是按照按承壓能力分區來進行的水系統分區。在對水系統進行分區時，需要綜合考慮空調制冷設備以及管道和附件的承載能力，避免系統壓力超過了承載范圍，而導致系統泄漏現象的發生。此外，為了進一步減少空調自身耗能，可以采用變頻技術，使空調水系統根據動態負荷變化規律來對水量進行調節。由于在空調系統中，水泵的耗能占到了總耗能的百分之二十，因此，采取變頻技術可以大大降低水泵的耗能，從而減少空調的整體耗能，達到節約資源的目的。

4 其他措施。由于暖通空調的能耗中有很大的比例是由空調冷熱負荷以及系統配置所決定的，因此，對空調的負荷進行確定是暖通空調節能的關鍵環節。針對此問題，需要在大空間建筑中對建筑的位置以及內部的墻面、門窗等進行良好的布置，包括建筑材料等。同時對建筑圍護結構熱工相關的性能進行提升，將建筑物和周圍環境作為一個整體進行綜合考慮。在空調系統線路設計方面要做到簡便科學，在保證空調系統性能的同時，盡量的減少材料損耗，以達到節約能源的目的。

結語

近年來，隨著大空間建筑的廣泛發展，暖通空調系統對于大空間建筑中空氣質量的提升具有重要的意義。同時，暖通空調系統的節能設計對于整個大空間建筑的節能效果都有重要的作用。在對暖通空調系統進行節能設計的時候需要充分考慮建筑的綜合情況，通過對冷熱源、水系統和風系統等進行優化和節能設計，實現真正的能源節約。在保證大空間建筑暖通空調系統工作質量的前提下，實現節約能源的目的。

參考文獻

[1]朱文思.暖通設計中常見問題分析[J].科技情報開發與經濟，2008，18（16）：202-203.

中圖分類號：TE08

文獻標識碼：A