高層建筑暖通設計的優化對策探討

羅穎

（貴州省城鄉規劃設計研究院　貴州　貴陽　550001）

高層建筑暖通設計的優化對策探討

羅穎

（貴州省城鄉規劃設計研究院貴州貴陽550001）

暖通節能設計已經成為建筑業發展的主要趨勢，對于建筑業的可持續性發展具有重要的推動作用。隨著建筑工程的不斷發展，在暖通設計方面還會不斷的進步，設計理念和設計技術會不斷的更新，為暖通工程的進一步發展創造有利的條件。

高層建筑；暖通設計；優化對策

引言

暖通工程在建筑中發揮了重要的作用，是保證建筑供暖通風的重要設施。暖通工程的設計需要與整個建筑的使用性質、結構設計相符合，只有這樣，才能夠確保暖通功能的正常發揮。暖通工程在運行的過程中會消耗大量的能源，而在我國能源日益緊張的形勢下，在暖通設計中應該融入節能的概念，降低能源消耗，減少對外界環境造成的污染，提高運行效率。

1　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24m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。

2　高層建筑暖通優化設計

2.1空調負荷設計

《采暖空調制冷手冊》和《制冷與空調技術手冊》中規定，商業用的高層建筑夏季的冷負荷概算指標為210～240W/m2，旅館辦公類的冷負荷指標為94～163W/m2。可是在進行實際的設計工作時，常會因為各種因素而使得空調的裝機容量大大增加，這會使空調系統安裝初期必須加大資金的投入。①設計空調系統時，一些設計人員僅僅以負荷指標估算的方式開展計算，這會加大制冷器的裝機容量，無法高效的利用資源，甚至還可能使有些負荷下的冷機效率降低；②進行設計工作時，要考慮各個安全系數的影響，否則可能使空調的單位制冷面積大于事先的冷負荷概算，大于工作過程中單位空調面積的峰值冷量。從全年的方面分析，建筑負荷保持在峰值的時長是較短的，所以大部分的時間內，冷機負荷不是以最大負荷工作的，COP也是較低的。事實表明，單位辦公室的冷負荷通常在100～150W/m2，這樣便能滿足建筑的日常使用需求。

2.2水泵選擇的優化設計

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。

現今存有的一個嚴重問題時空調循環水泵的容量太大。一般條件下，設計的空調水泵一般會使設計要求量的2倍上下，這要求較高的運行費用和投資費用。產生這種現象的原因可能是冷負荷設計太大、系統的循環阻力計算值太大、靜力壓力值存在誤差、系統水力平衡計算值錯誤等情況。某些設計在開展冷水泵選擇工作時，沒有注意到夏季流量和冬季流量間的差別。例如，一工程冬天要有55℃、200m3/h的熱水流量，夏季則要求10℃、400m3/h的冷水。冬天的循環水流量大大少于夏季，所以安裝冬天熱水泵和夏天熱水泵時必須有所區別，若只使用一臺，則會產生極大的資源浪費。所以，進行實際設計工作時，要依據各個時間段的揚程變化和冷負荷變化實施校準，掌握好變頻泵的速率和定速泵的數量，使其在任何條件下都可以保持最佳的運行狀態。利用這種方式開展設計。可以最大化的利用各種資源。

暖通空調系統安裝時必須科學的確定水泵的揚程。比如，一工程的冷卻塔放在80m高的屋頂，并且是閉式循環系統，因此設計工作中，設計人員可能將高程也納入了水泵揚程之中，使水泵的揚程達到了93m之多。確定要使用的水泵時，還要依手冊系數和計算方法確定水泵；并給予中央空調水循環流量變化足夠的重視，循環系統的水流量可能是變化的，就要保證水泵的水量變化區域在適當的值。對于冬季和夏季水量的變化，為使系統持續處于穩定工作狀態，必須設立冷、熱兩個水泵。

2.3供暖過程中的優化設計

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。

開展供暖設計工作時，工作人員可能只設計計算了戶內供暖系統而忽略了戶外供暖，這會使設計供熱負荷和實際負荷間有很大的差距，使供暖效果很差。設計供暖系統的過程中，不僅要考慮到室內因素的影響，還要設計好建筑公共部分的供暖。如，樓道管道，就必須注意到溫度突變時可能引發的凍結現象；而在商務建筑中，就要單獨安裝熱計量。但是上述的這些問題在實際設計工作中常常會被忽略，這會對后期的管理和運行產生負面影響。例如，有些高層建筑的立管系統是公共的，進行設計工作時，就要結合其承載大小、水力平衡性、散熱裝置、化學鋼材等科學的確定，并重視管道熱補償的影響，這樣可以避免管道因熱脹冷縮而產生的支管拉裂現象，還應對熱膨脹量開展嚴密的考核，這樣才能更準確的確定補償機器的規格和安放處。

2.4暖通防火安全的優化設計

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。

3　結束語

隨著時代的發展，科學的進步，空調的使用越來越普遍，它們的使用也給人們的生活以及生產帶來了便利，但是現在的暖通空調的設計還不完善，所以應該具體地研究暖通空調的優化方案，能夠讓其更好的為社會服務。

[1]徐昌松.我國高層建筑暖通空調設計中存在的問題及解決方法探析[J].中國高新技術企業，2008（9）：56～57.

[2]季文君.高層建筑暖通設計中存在的問題及改進策略[J].科技創新導報，2012（12）：51～42.

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TU832

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1673-0038（2015）04-0028-02

2015-1-8