高層建筑暖通空調(diào)設計的常見問題與應對途徑分析

林愛鑫

廈門合力道工程設計集團股份有限公司（361000）

高層建筑暖通空調(diào)設計的常見問題與應對途徑分析

林愛鑫

廈門合力道工程設計集團股份有限公司（361000）

目前，暖通空調(diào)系統(tǒng)已成為高層建筑中必須配置的系統(tǒng)之一。這里針對高層建筑在暖通空調(diào)系統(tǒng)設計方面面臨的主要問題進行分析與闡述，并據(jù)此提出了幾點針對性的措施與建議。

高層建筑；暖通空調(diào)；設計；問題；應對途徑

0 引言

在現(xiàn)代經(jīng)濟社會快速發(fā)展的背景下，人們對于建筑物居住空間舒適性以及安全性的要求日益提高，因此有關暖通空調(diào)系統(tǒng)的科學設計必須引起業(yè)內(nèi)人士的高度關注與重視。實踐表明，暖通空調(diào)系統(tǒng)是高層建筑中能耗最為集中的部分之一，在系統(tǒng)設計過程應做到系統(tǒng)合理性與使用舒適性的最大化，同時還需要盡可能降低系統(tǒng)運行能耗，兼顧運行經(jīng)濟性目標的實現(xiàn)。

1 高層建筑暖通空調(diào)設計常見問題

1.1 制冷機裝機容量大

當前，高層建筑暖通空調(diào)設計人員多以負荷指標作為估算依據(jù)，造成制冷機裝機容量偏大，初始投資浪費嚴重，還會對部分負荷狀態(tài)下制冷機工作效率產(chǎn)生影響。在實際設計中，暖通空調(diào)系統(tǒng)單位面積下的制冷機裝機容量顯著高于相關標準手冊中的冷負荷概算水平。實際情況下，高層建筑中負荷處于峰值的時間非常有限，這也就意味著制冷機長期處于較低負荷狀態(tài)下運行。

1.2 風量選擇不當

防煙樓梯間及前室、合用前室和消防電梯間前室的機械加壓送風量，應由計算確定。當計算值和規(guī)范規(guī)定的值不一致時，應按兩者中較大值確定。有設計人員直接按規(guī)范給定的值確定，往往導致選用的風機風量偏小，不能滿足要求。受到正壓送風量相關因素的影響。目前確定加壓送風量的計算方法有壓差法、風速法、平均風量法、查表法等，在不同計算方法下，計算所得結(jié)果存在較大差異。目前，高層建筑防火設計規(guī)范以及相關標準中多采用風速法或壓差法進行計算，但兩者計算結(jié)果仍然存在一定差異，故而在空調(diào)系統(tǒng)風量的選擇上出現(xiàn)一定爭議[1]。

1.3 余壓選擇不當

高層建筑暖通空調(diào)制冷系統(tǒng)在設計中存在余壓選擇不當?shù)膯栴}，此問題主要表現(xiàn)為：在高層建筑中僅有地下室防煙樓梯間加壓送風的狀態(tài)下，所對應的加壓送風量難以達到設計標準，且顯著高于現(xiàn)行設計規(guī)范中針對防煙樓梯間機械加壓送風系統(tǒng)余壓值的要求。由于沒有性能曲線非常平坦的加壓送風機，此時基本沒有恰當?shù)娘L機可供選擇。有設計人員直接在樓梯間設置一臺風量能滿足要求的風機,而所選風機余壓往往過大,甚至超過500 Pa，與現(xiàn)行規(guī)范相差甚遠。

2 高層建筑暖通空調(diào)設計應對途徑

2.1 通風系統(tǒng)節(jié)能設計

在保證高層建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)安全平穩(wěn)運行的前提下，最大限度地降低高層建筑暖通空調(diào)通風系統(tǒng)的運行能耗，必須合理選用排風熱回收裝置，以達到節(jié)能效果。換言之，排風熱回收裝置的合理應用能夠有效解決高層建筑暖通空調(diào)在排風系統(tǒng)設計中存在的不足與缺陷，使排風系統(tǒng)的運行更為高效與穩(wěn)定[2]。

具體措施可以從以下幾個方面入手：

第一，可以于暖通空調(diào)風機盤管位置加裝新風系統(tǒng)。在高層建筑全樓設計新風量最小值≥20 000.0 m3/h的情況下，可設計集中排風系統(tǒng)，同時保證總新風量40.0%以上設置熱回收裝置，在滿足暖通空調(diào)通風性能的同時,達到合理節(jié)約能耗的目的。

第二，針對送風量在3 000.0 m3/h以上的空調(diào)調(diào)節(jié)系統(tǒng)而言，若新風溫度與排風溫度的差異在± 8.0℃,則在空調(diào)通風系統(tǒng)的設計中必須考慮設置熱回收裝置，且保證總新風量70.0%以上的要求。

第三，針對設計新風量達到4 000.0 m3/h及以上的暖通空調(diào)調(diào)節(jié)系統(tǒng)而言，若同時滿足新風溫度與排風溫度差異≥±8.0℃的要求，必須考慮設置專門的熱回收裝。

第四，在排風熱回收裝置的設置過程中，應當盡量選擇設置跨越熱回收裝置的旁通風管，使高層建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)在制冷模式運行狀態(tài)下，且室外氣溫逐漸低于室內(nèi)溫度的情況下，由新風換氣機及時檢測該狀態(tài)，并使空調(diào)系統(tǒng)自動切換至旁通熱回收設備運行模式，及時吸入室外冷空氣,以降低空調(diào)系統(tǒng)自身制冷負荷，發(fā)揮良好的節(jié)能效果。

第五，針對室內(nèi)人員密集、停留時間長，未設置集中排風、新風系統(tǒng)的高層建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)而言，可以在各相應空調(diào)區(qū)安裝具有熱回收功能的雙向換氣裝置，借助于新風換氣機達到滿意的節(jié)能效果。

2.2 合理選用排風熱回收裝置

排風熱回收裝置的合理選型同樣會直接影響高層建筑暖通空調(diào)排風系統(tǒng)的節(jié)能效果。一般情況下，為達到滿意的節(jié)能效果，在排風熱回收裝置的選擇上，必須遵循以下幾個方面的基本原則：

第一，排風熱回收裝置額定熱回收率在60.0%以上。

第二，針對冬季采暖模式下同時需要除濕功能的空調(diào)系統(tǒng)，應當優(yōu)先選用濕熱回收裝置。

第三，針對其余熱回收系統(tǒng)，應當以全熱回收裝置為首選方案。

2.3 蒸發(fā)器改良

蒸發(fā)器是暖通空調(diào)系統(tǒng)制冷模塊中非常重要的組成部分之一，主要由銅管以及鋁翅片這兩個部分構(gòu)成。鋁翅片通常有兩種結(jié)構(gòu)形式，一類是波紋片,另一類是橋片，厚度多在0.095～0.1 mm范圍內(nèi)。為了避免蒸發(fā)器在暖通空調(diào)制冷系統(tǒng)運行期間出現(xiàn)故障，通常需要于鋁翅片上涂抹一層親水膜，以免水分在鋁翅片上過多積累。從銅管上來看，常見形式包括光管以及內(nèi)螺紋管兩種類型，外徑均為7.0 mm。相對于光管而言，內(nèi)螺紋管的換熱能力更為優(yōu)秀，對提高蒸發(fā)器換熱能力有重要意義。

2.4 變頻技術(shù)應用

變頻技術(shù)能夠改變暖通空調(diào)系統(tǒng)風量，使風機作出相應調(diào)整,暖通空調(diào)系統(tǒng)功率發(fā)生相應的改變。基于變頻技術(shù)的無極調(diào)速風機多屬于低速送風下的變風量系統(tǒng)，主要由無極調(diào)速風機電機以及自動調(diào)節(jié)風量節(jié)流風閥兩部分構(gòu)成，可通過送風溫度、室內(nèi)溫度以及靜壓等多種方式進行控制。總的來說，在變頻技術(shù)的應用下，能夠顯著降低暖通空調(diào)系統(tǒng)在各種狀態(tài)下的風機轉(zhuǎn)速，進而節(jié)約耗電量，達到節(jié)能減排的效果。

3 結(jié)語

暖通空調(diào)系統(tǒng)的設計質(zhì)量將會直接對高層建筑各項性能的優(yōu)劣程度產(chǎn)生影響。本文針對高層建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)設計方面存在的主要問題進行分析,指出制冷機裝機容量大、風量選擇不當、余壓選擇不當以及制冷效果不佳是當前暖通空調(diào)系統(tǒng)設計中面臨的主要的問題，并據(jù)此提出了針對性的措施與建議。

[1]黃中,林向陽,袁白妹.某大型綜合醫(yī)院擴建工程暖通空調(diào)設計[J].暖通空調(diào),2013,43(2)：12-17.

[2]閆坤惠,丁子虎,潘峰.天津濱海國際機場T2航站樓暖通空調(diào)設計[J].暖通空調(diào),2016,46(10)：106-111.