高層建筑暖通空調設計要點分析

杜長城

摘 要：與傳統建筑相比高層建筑設計與施工的要求更高，在高層建筑大量涌現的今天，必須將其設計工作做好，以充分適應社會的發展趨勢。文章以暖通空調設計實踐為背景，針對高層建筑暖通空調系統設計的相關問題展開了分析和探討，意在說明高層建筑設計工作中有關暖通空調系統應該統籌的要點，以供行內人員參考。

關鍵詞：高層建筑；暖通空調；設計

中圖分類號：TU834.25 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2016）15-0149-02

隨著城市化進程的不斷推進，高層建筑數量越來越多，新建的建筑對建筑設備提出了更高的要求，暖通空調開始成為現代化建筑中一項不可缺少的重要設施。合理選擇能源資源，使高層建筑用能系統效率得到提升，成為當前高層建筑暖通空調設計工作中必須解決的重要問題。下面筆者主要結合自己的工作經驗，主要對高層建筑暖通空調設計中的要點進行了分析，并指出了設計中應該注意的幾點問題，下面針對高層建筑暖通空調設計的相關問題進行分析。

1 高層建筑暖通空調系統基本類型

高層建筑中暖通空調系統主要分為以下幾種類型：

第一種，全空氣暖通空調系統，這種系統是大型建筑中常用的一種空調系統，通過壓空機實現對空氣的加溫、加濕以及除濕等操作，因為基本使用空氣變化時調節室內環境的主要要素，所以對這種空調系統進行分析非常重要；

第二種，空氣-水暖通空調系統，這種系統當前在很多高層建筑中得到了應用，其主要操作原理為利用冷水-空氣之間的相互交換，將空氣中熱量交換出來，然后利用其交換過程將室內濕氣帶走，這種系統制冷非常迅速，整體結構也比較簡單，是很多高層建筑暖通空調設計中普遍采用的一種系統；

第三種，全水暖通空調系統，這種系統可以與大部分高層建筑空氣調節要求相適應，具有便于改造、結構靈活等特點，可以利用水中熱能的交換來調節室內空氣質量。

2 方案設計需要解決設計中的問題

2.1 可行性和可靠性

方案可行性首先用考慮的問題是高層建筑通風采暖使用要求是否可以得到滿足，設計方案應該與國家及地方相關規范及要求相符合，滿足供電、供氣及供熱等方面的要求，同時對這些條件的長期變化進行兼顧。如果遇到了對溫度、濕度等參數要求較高的工藝性暖通空調設計項目，應該針對設計方案展開全年工況的分析和研究，從最大程度上保證全年各種室外氣象條件下方案的適應性。對于那些不能采用標準設備的情況，應該針對非標準設備在參數上提出詳細的要求，而所提出的參數要求要做到合理性與可行性。

此外，機房面積是否足夠也是判定設計方案可行性需要重點考慮的問題，特別是對于建筑面積比較緊張以及改造工程中。

2.2 經濟性比較

在高層建筑暖通空調方案比較過程中，應該對經濟性進行充分考慮，在相同設計條件、設計要求下展開比較，這樣才能充分保證方案比較結果的科學性與合理性。通常投資方一次性投資，同時在計算過程中應注意準確性和全面性。設計方案一次投資主要涉及到設備、材料的投資，以及預期相應的安裝、調試及管理上的費用等。如同種類型設備不同的生產廠家其價格可能有一定的相差，所以不同方案在經濟性計算和比較過程中，應該對各種設備價格采用平均價格。

暖通空調設計方案在經濟性比較過程中，會非常關注運行能耗及運行費用問題，其中，運行能耗應該對暖通空調主機和相關輔助性設備的能耗進行計算，計算過程中應該對全面不同季節下，建筑物負荷的變化進行計算，對設備在非標準狀態下的效率進行考慮。高層寫字樓、辦公樓等建筑物在能耗比較過程中，應該對暖通空調設備在運行過程中的時間進行比較時，應該將停機時間扣除，不同時段、不同時期以及不同地區不同能源的價格可能會存在一定差異。

因為存在很多不確定性因素，怎樣對建筑物暖通空調設備在全面中的實際費用及能耗進行準確計算，到目前為止依然是一個需要解決的技術性問題。

2.3 調節性與操作性

通常情況下會將全年最不利的氣象條件作為暖通空調系統容量的確定依據，而暖通系統自身具有調節性能，可以很好根據氣侯環境進行調節，因此充分適應全面負荷的變化，調節性能好的系統方案一般都是一次性投資，費用相對比較高，但其電能消耗小是最大的優勢，因此在經濟性分析過程中應該對多方面因素進行綜合評估。

同時，空調系統操作是否方便與自動控制存在較大關系，設計過程中應該結合實際情況，按照技術與經濟性比較進行最終的確定。

在空調系統中采用自動控制，可以有效減少管理人員的工作強度，降低人工上的費用，但是一次性投資會增加很多，與此同時，還對操作人員各方面素質提出了較高要求。在設計過程中，大型空調系統或者需要經常進行調節的設備往往需要采用自動控制，但是自動控制系統必須實現簡化的目標，以促進系統可靠性與經濟性的提高。

3 高層建筑暖通空調系統設計中應注意的問題

3.1 空調泵選型

在暖通空調設計過程中，應該結合用戶需要冷熱情況、負荷揚程等方面變化情況展開優化設計，通過暖通空調泵選型、變頻泵速度控制、臺數控制等方面達到對其進行及時調節的目的。

3.2 供暖方面

暖通空調設計人員在工作中，應該充分考慮到室內供暖系統的合理性，同時還需要考慮到與室外管線銜接的科學性，注意不能顧此失彼，應該對供暖效率、承壓能力及水力平衡等方面參數進行重點考慮，以保證暖通空調供暖的能力，達到預期效果。

3.3 空調通風方面

在空調通風設計過程中，通常有兩方面問題會導致空調裝機容量出現偏大的問題，首先，在設計過程中需要對各種安全系數進行考慮，通常單位空調面積制冷劑的裝機容量會比手冊中冷負荷的概算大一些，遠遠大于運行過程中單位空調面積的峰值冷量；其次，在當前的暖通空調系統設計工作中，很多設計人員都在利用負荷指標估算的方法，在這種方法的影響下，制冷機的裝機容量通常會偏大一些，造成了嚴重的投資浪費問題，甚至對部分負荷下的冷機效率造成了不利影響。

與此同時，水泵揚程選擇不合理也是暖通空調中普遍存在的問題，水系統揚程選擇過程中，由于設計存在差異因此揚程選擇也存在較大差異。例如，某工程冷卻塔放在的位置高為80 m，其冷卻水采用閉式循環系統，在選擇水泵揚程時，設計者誤將高程加入到了水泵揚程中，最終水泵揚程高達95 m。還有一些設備在冷凍水泵選擇過程中，嚴重忽視了不同季節之間流量差異，例如，某工程其夏季空調需要7～12 ℃冷水，循環流量為400 m3/h，冬季空調需要50～60 ℃熱水，循環流量為200 m3/h，由此可見，與冬季相比，夏季空調冷凍水循環量要大很多，因此，應該對冬季、夏季冷水泵進行分別設置，冬季、夏季合用一臺顯然是不合理的。

4 結 語

總之，高層建筑暖通空調設計工作直接關系到高層建筑設計的成與敗，同時與暖通空調系統建設的整體質量也直接相關。因此，在實踐工作中必須從暖通空調建設的實際情況開始出發，全面控制設計工作中的重點與關鍵問題，對高層建筑暖通空調設計工作中的細節問題進行不斷完善。

本文主要對高層建筑暖通空調系統的種類進行了介紹，還闡述了方案設計的重要性，指出了設計中應該注意的問題，旨在為暖通空調業的同行能夠有所裨益。

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