談現代大空間建筑暖通空調的設計與節能

盧少校

（北京鐵路局天津機場線工程建設指揮部天津300300）

談現代大空間建筑暖通空調的設計與節能

盧少校

（北京鐵路局天津機場線工程建設指揮部天津300300）

由于大空間建筑的結構較為特殊，所以其采暖、通風和空氣調節都有別于一般的建筑，我們必須要考慮到大空間建筑的特點對其進行針對性的暖通空調設計。另外，在綠色減排的思想理念下，節能也是大空間建筑暖通空調設計需要考慮到的一個關鍵問題，通過節能既能促進減排，同時還能夠降低大空間建筑的使用成本，一舉多得。本文基于作者自身參加天津大功率檢修基地房建初設的工作經驗，主要對現代大空間建筑暖通空調的設計與節能進行了相關分析、探討，以期能對大空間建筑暖通空調設計的整體質量提升起到促進作用。

大空間；暖通空調；設計；節能

現代大空間建筑是在現代建筑技術與現代社會生活、生產需求下產生的一種建筑形式，其主要特點是內部空間較高、面積較大，這明顯的區別于其他普通建筑。大空間建筑結構的特殊性致使其采暖、通風和空氣調節成為了一大難題，就算是在具有暖通空調技術的支持下，我們也必須要進行針對性的設計，并考慮到節能問題，才能確保其采暖、通風和空氣調節的有效性，并降低其使用運行成本，保證人們生活、生產的舒適性。

1　大空間建筑的基本概念

現代大空間建筑是在現代建筑技術與現代社會生活、生產需求下產生的一種建筑形式，例如現代的很多生產廠房、車站、機場、商場和展覽館等，都屬于是大空間建筑。從科學的角度來進行解釋的話，大空間建筑具體指的是高度高、體型大、室內場地面積大的一種建筑結構體系，它雖然能夠滿足現代人生活、生產對大空間的需求，但也正是由于其空間過大，有別于一般建筑，所以其采暖、通風和空氣調節就成為了非常難以解決的問題，然而現代人又非常重視室內的舒適性，所以我們就必須要認真對待并解決這一問題。暖通空調為大空間建筑的采暖、通風和空氣調節提供了良好的技術條件，但前提是要求我們進行科學、合理的設計，并注意控制其能耗。

2　大空間建筑暖通空調的設計難點與優化

2.1設計難點

2.1.1冷熱負荷計算比較復雜

大空間建筑冬季熱負荷主要是外墻、屋頂、地面等圍護結構傳熱產生的負荷及冷風侵入負荷，需要考慮全面；計算總冷負荷時不僅要考慮圍護結構傳熱產生的冷負荷，更要考慮人的活動及設備運行產生的冷負荷，要認真研究室內人群、設備的類型及分布情況，統計產生的余熱量和余濕量，也要考慮人的流動性和設備同時運行的問題。

2.1.2暖通空調系統分區復雜

大空間建筑的暖通空調系統一般都比較大，并且所需冷量、熱量和風量也比較大，為提高系統運行安全性、縮小各類管道和風道規格尺寸、降低運行壓力，需要對系統進行合理分區。暖通空調系統分區既要與建筑功能分區相結合，又要考慮各區流量、壓力的均衡性，還要考慮運行維護的便利性，每個分區系統不應過大而達不到分區效果，也不能因過小過細造成投資浪費、運行調節復雜。

2.1.3暖通空調設備的選型及布設比較復雜

大空間公共建筑對于室內裝飾裝修的要求一般比較高，因此暖通空調設備的選型和布設不僅要滿足功能性要求，還要注重設備的顏色、外形和室內整體環境保持協調，盡量將設備隱藏在室內四周裝飾背景中，不要顯得突兀；對于室內中部空間懸掛的設備，也要結合建筑的使用功能，預留進一步的裝飾條件，盡量爭取美觀。

2.2設計優化

空調系統在運行時會產生大量的熱量，為保證系統的正常運行，必須將其排出室外，而有些設備又存在熱源需求。從節能角度考慮，二者之間存在相互結合統籌設計的可能性。此外空調系統主要分開式系統和閉式系統兩種。可以采取有效的措施，將這兩種系統結合起來，各取其優勢，設計出全新的空調系統。

大空間建筑供暖一般不單獨采用對流散熱器，但鑒于散熱器供暖方式具有安裝形式簡單、運行及維護費用低、舒適型好的特點，應根據建筑物的使用性質，優先使用散熱器供暖或者使用散熱器供暖保證基本的值班溫度，再用其他供暖方式達到室溫要求。對于冬季供暖夏季供冷的大空間建筑，可從技術、經濟與空間適應性等方面論證供暖與供冷共用末端設備的可行性，以達到綜合費用的節省。

大空間建筑內部通風與防排煙也是需要著重進行設計優化的環節。通風時優先考慮自然通風，當自然通風不能滿足要求時，應采用機械通風或自然通風和機械通風相結合的復合方式通風。復合通風系統應具備工況轉換功能，應優先使用自然通風，當控制參數不能滿足要求時，啟用機械通風；對設置空調系統的房間，當復合通風系統不能滿足要求時，關閉復合通風系統，啟動空調系統。

3　暖通空調設計節能

3.1合理選擇外部能源

設計之初就要認真調研，根據工程所在地資源和能源供給情況，進行技術經濟比選，選擇合理的外部能源，做到既經濟合理，又技術可行，并且節約自然資源。例如當存在市政集中供熱管網時，就要考慮單獨設立鍋爐房設施的必要性；當靠近大型江河或湖泊時，可考慮應用水源熱泵技術采集水中的熱能或冷能來替代傳統石化能源的可行性。此外還要考慮能否應用淺層地能、風能、太陽能等新型綠色能源來替代或補充傳統能源。

3.2做好水力平衡設計

在對室內外采暖空調系統進行分區設計時均需進行水力平衡計算，根據水力平衡要求和建筑物內供暖系統的調節方式，選擇平衡閥、節流閥等水力平衡裝置，各環路水量、風量滿足壓力要求，避免局部使冷水機組、換熱器及水泵等在高效區工作。當局部壓力不滿足要求時，可采取增設局部加壓泵等補償措施。

3.3選擇高效節能產品和設備

在冷水機組、水泵、換熱器、散熱器、空調器、風機等設備、組件的選擇上，都選用高效節能的的產品，降低運行能耗。此外可采用低溫熱泵機組、空氣余熱回收裝置等節能產品來充分利用低品質熱源，做好設備及管道的保溫和保冷以降低熱量或冷量損耗。

3.4合理設計設備運行及控制方式

在進行空調機組、換熱器、水泵等設備選型時，合理搭配設備制冷或供熱能力及設備臺數，能根據負荷情況適時倒換運行設備或調整運行臺數，在確保隨時有效調節的基礎上，節約能源消耗。以消除余熱、余濕為主的全空氣空調系統，宜可變新風比，過渡季節全新風方式運行，充分利用室外自然冷源，降低空調能耗。所有熱車間都充分利用有組織的自然通風排除余熱，僅在必須的時候才使用機械通風或設局部降溫設備。

4　工程實例

天津大功率機車檢修基地工程，廠房為鋼結構組合庫形式，總建筑面積20余萬平方米，每跨長300m、寬21m~30m、高15.25m，全部設計供暖及通風系統，部分車間設計空調系統。熱源為天津堿廠熱電站提供的蒸汽，設置汽水型換熱站，二級換熱，提供95℃～70℃熱水，集中供熱，熱負荷58MW，并采用溴化鋰余熱回收機組將蒸汽凝水溫度降到30℃后回送。室內系統優先采用沿墻壁設置的暖氣片供暖，輔之以分段設置的屋頂暖風機供暖系統。對于需要恒控制的軸承車間，設置獨立的空調系統保證室內溫度。在廠房外門兩側設置室內風幕系統，冬季外門打開時首先開動風幕系統，抑制室外冷風侵入，節省暖氣能耗。屋頂設置了可調節開啟量的防雨通風天窗，起到日常通風換氣作用；針對切削、噴砂除銹、噴漆等生產過程產生的有害氣體、粉塵，由設備配套除塵凈化設備吸收、凈化，排除；熔焊間焊接產生的有毒金屬煙霧、電焊塵及其他有害氣體，由設置在焊槍處的吸風口進入焊煙凈化裝置經凈化處理后排出室外。在非供暖季節，生產作業時適當開啟外墻門窗，利用空氣對流作用排除廠房余熱余濕并進行通風換氣。項目投產后經近4年驗證，暖通空調系統運行效果及節能效果都比較良好。

5　結語

大空間建筑已經成為了現代非常重要的一種建筑結構形式，人們生活、生產對此均具有非常大的需求，為了保證人們在大空間建筑內生活、生產的舒適性，我們必須要做好暖通空調的設計工作，同時注意對能耗的節約與控制。

［1］譚文嘉.大空間暖通空調的設計問題與應對措施分析.

［2］巫曉東.做好大空間建筑暖通空調的設計及節能的探討.

［3］陳素華，張明亮.某大空間建筑暖通空調設計研究.

［4］趙忠良.對大空間暖通空調設計的探討［J］.科技致富向導，2013，18：178.