論述高層建筑中的中央空調設計應用

田根朋 趙鑫

摘要：隨著現代城市的快速發展，公共建筑的逐步增加，人民生活水平的不斷提高，城市中建筑物的中央空調使用也越來越普遍。本文介紹了城市建筑中央空調系統設計的特點，包括建筑防排煙設計、空調設計計算參數、通風及防排煙系統設計、空調設計，并介紹了建筑中央空調的應用，關注于空調節約節能設計及使用中的注意事項。

關鍵詞：中央空調設計；建筑通風；防排煙系統

中央空調系統是由冷熱源系統和空氣調節系統，其中制冷系統在中央空調系統中占有重要位置。中央空調的主要組成設備有兩個部分，分別是主機和末端，其中末端包括吊柜和風機盤管，其工作原理就是由一臺主機通過風道送風或冷熱水管連接多個末端的方式來控制多個房間的空氣，以實現室內空氣調節目的的空調。室外的新鮮空氣被風處理機吸進風柜后，然后經過過濾降溫除濕，通過風道送入每個房間，此時送進室內的新風不必承擔房間的熱負荷和濕負荷，必須由室內末端來處理，經過處理后，送出能夠消除室內余熱余濕，以調節室內的溫度和濕度的恒定。接下來本文將主要圍繞高層建筑中央空調的設計及其應用的分析。

1、設計應用范圍

高層建筑中央空調設計的范圍包括：高層建筑防排煙設計、設備用房通風及防排煙設計、制冷制熱動力站設計，應用于商場、影劇院、酒店、商住等地方。

2、空調設計計算參數

2.1 室內空調設計計算參數。室內空調設計包括：商場、影劇院、酒店、商住的空調；設計溫度參數：冬季溫度控制在16℃至20℃，夏季溫度控制在24℃至28℃。

2.2 空氣質量計算參數。中央空調空氣質量參數，商場、影劇院、酒店、商住的新風量>20m3/小時，人居住、衛生間的排風量>10次/小時，停車場及地下室的排風量>6次/小時，送風量>4次/小時。

3、通風及防排煙系統設計

3.1 加壓送風設計

高層建筑通常為高度超過5Om的一類建筑物，消防電梯、樓梯或者前室需設加壓送風系統，送風量約控制在20000m3/h左右，每層設置電控加壓送風口。在樓梯和前室之間設25Pa的余壓閥門，這樣可以保證樓梯間的正壓在5OPa左右，前室正壓在30Pa左右。

3.2 排煙設計

（1）商場排煙設計。由于高層建筑的商場高度超過12m，自然通風排煙效果不好，所以排煙設計需設計機械排煙系統，排煙量6次/小時。（2）走廊排煙設計。高層建筑中走廊超過20m的需要設置機械排煙系統，排煙量可以根據防煙分區面積乘以120m3/小時。在每層設置板式排煙口并聯動屋頂排煙風機，設定溫度大于280℃時自動關閉。（3）地下層通風及排煙設計。地下層如果是車庫，可采用誘導方式通風系統，排煙與排風使用同一系統，排風量大于6次/小時，排煙量大于6次/小時，補風量大于排風量的50%以上，防煙分區面積小于2000m3。地下層作為商場排風量大于6次/小時，排煙量大于6次/小時，補風量大于排風量的50%以上防煙分區面積小于500m3。

4、空調設計方案

4.1 商場空調設計應用方案

商場空調設計通常需要考慮到，面積較大、人員流動量大，需要新風和換氣也較大。商場空調設計應用方案采用組合式空調器的全空氣系統，其具有負荷調節和新回風調節功能。商場空調系統的功能有：根據季節溫度的變化自動調節冷熱水管的水量，自動加濕功能，根據二氧化碳濃度調節新風和回風的比例，如果系統出現異常可自動關閉并發出預警信息等。商場空調的冷熱源選擇，電制冷離心式冷水機組和板式換熱機組。水系統使用閉式機械循環系統，并采用落地式膨脹水箱進行穩壓。

4.2 影劇院空調設計應用方案

影劇院空調設計通常需要考慮到，樓層高度較高、新風換氣需求大、送風氣流分布要均勻、避免向觀眾后頸吹風。影劇院空調設計應用方案采用組合式空調器，空調座椅底部送風，這種送風方式能夠使溫度控制均勻。

4.3 商住空調設計應用方案

商住空調設計通常需要考慮到，房間分割較小、空調使用時間不規律，溫度要求不固定等，并要求單獨計量空調使用量。商住空調設計應用方案采用變制冷劑流量分體式空調系統。其具有靈活的控制和調節功能，可同時滿足制冷和制熱的需求。

4.4 辦公場所空調設計應用方案

辦公場所空調設計通常需要考慮到空調面積較大、房間分割較多、空調使用時間統一、人流較大，需要設置通風和換氣。辦公場所空調設計應用方案采用風機盤管配合新風空調的方式，這樣可以滿足各個房間空調的獨立和新風的集中處理。空調系統與新風設計自動控制在休息時間自動停止，工作時間自動開啟。從而做到節能減排的作用。空調自控設計有：定時開關設計、溫度風速調節設計、空調與風閥聯動設計、時間、溫度的顯示。

5、系統方案及風量的確定

對于房間空間大、人員密集、冷負荷密度大、室內熱濕比小的空間，選擇一次回風的定風量單風道全空氣系統。為節約能源和投資，只進行單參數的露點送風。對于房間較小，選擇風機盤管加新風系統，新風處理到同室內點等焓的狀態，然后同風機盤管的送風混合后送入室內。

5.1 全空氣系統的空氣處理過程

舉例：全熱冷負荷為49.74Kw，人體散發的濕負荷為0.006kg/s（21.64kg/h）。熱濕比為49.74kW/0.006kg/s=8290，取送風溫差△TOX=8.6℃。則送風溫度=26℃-8.6℃=17.4℃。送、回風點的焓值分別為HS=46.18kJ/kg，HN=58.85kJ/kg。焓差12.67kJ/kg。送風量QM=Q/HM-HOQM→送風量（kg/S）Q-總冷負荷（kW）；HM-室內設計溫度的焙值；HO-送風溫度的燴值，總送風量QM=49.74kW（冷負荷）/（58.85kJ/kg-46.18kJ/kg）=12.67kJ/kg（焓差）=3.93KG/S（14148kg/H）（11790m3/H）。

5.2 風機盤管加新風系統的空氣處理過程

采用新風不負擔室內負荷的方式，即將送入室內的新風處理到90%相對濕度的室內等焓點。例如：計算風機盤管的處理狀態和風量，出現最大負荷，此時參數為全熱1207W，濕負荷304G/H，取新風量為90m3/H，分析空氣處理過程。室內的熱濕比為14293kJ/kg，取送風溫差為8℃，室內狀態點沿熱濕比下降到26℃-8℃=18℃即為送風狀態點S。HS=48.8kJ/kg，焓差10.05kJ/kg。送風量QM=Q/HM-HO；QM→送風量（KG/S）。Q一總冷負荷（kW）；HM一室內設計溫度的焓值；HO一送風溫度的焓值；送風量=1.207kW（冷負荷）/10.O5kJ/kg，焓差=0.12（kg/S），432kg/H（360m3/H）。風機盤管送風量=總送風量（360m3/H）一新風量（90m3/H）=270m3/H（276kg/H）。風機盤管空氣出口溫度為16.8℃，可以處理。風機盤管的冷量即為房間的冷負荷1.207kW。

6、結語

隨著改革開放的快速發展，市場規范逐步明確，中國空調業將走上快速發展的道路，在未來的日子里，中央空調的發展將會進入一個嶄新的時代。中央空調的設計目前還沒有統一的規范標準，尤其是水系統設計。要提高空調設計水平，一方面要經過專業人員的精心設計，同時設計人員自身要多注重實踐經驗，在不斷總結學習的基礎上，完善空調設計；另一方面要樹立“綠色”、“節能”的設計理念，堅持可持續發展道路，最終目標都是為了提高室內空氣質量，給用戶創造一個舒適健康的空調環境。