高大空間公共建筑暖通空調系統設計分析

劉 瑞 軍

(山西八建集團有限公司，山西 太原 030024)

高大空間公共建筑暖通空調系統設計分析

劉 瑞 軍

(山西八建集團有限公司，山西 太原 030024)

在對高大空間建筑暖通空調系統特點分析的基礎上，以分層空調系統、冬季輔助采暖系統、新風熱回收系統等為切入點，對市場上常見的采暖通風空調系統的優缺點進行剖析，希望能對公共建筑暖通空調系統的設計有所幫助。

高大空間，公共建筑，通風排煙管道，暖通空調系統

高大空間公共建筑暖通空調系統的搭建是一個復雜的研發任務，它要求設計人員有很堅實的空調系統方面的專業知識，特別是要適用于高大空間建筑，并且還要進行靈活的運用，能夠按照工程實際進行設計，選擇最為合理的系統形式。

1 高大空間公共建筑暖通空調系統的特點

顧名思義，所謂的高大空間公共建筑必然具有一個高大的特點，那么相應的就會出現較高的房屋高度，當然，房間整體體積也是很大的。特別典型的例子就是一些諸如劇場和體育館這樣的建筑，據不完全統計，他們的單間高度普遍都在10 m以上，有些體育館由于條件的需要，甚至會突破30 m的高度，這顯然不能用一般的室內設計理念來衡量它們。其較之于一般建筑，擁有如下特點：

1)由于建筑高度較高，溫度就會在不同的高度以不同的數值出現，這顯然就產生了溫度梯度，而普通的建筑則不會存在這樣的問題，他們高度不高，因此室內溫度均趨于同一數值。還有一點就是大空間建筑由于擁有巨大的體積，就相應的會有很大的墻體面積與外界接觸，同時地表面積也是非常大的，這樣的布局將不得不重點考慮外界環境的影響，因為外界溫度的大幅變更顯然會直接影響到建筑空間內的氣流組織。2)高大空間公共建筑的使用是有其獨特之處的，這類諸如影劇院的地方，普遍都是集中開放的，用的時間很少，但是人流量很大。而且作為服務性場所，其對舒適度是有很高要求的，設計人員必須克服空調冷、熱負荷在室內空間的均勻分布問題等。這些都是暖通空調系統在設計時必須得重點考慮的問題。

2 高大空間公共建筑暖通空調系統的形式

經過相應的市場調研，再結合高大空間建筑的一些固有特性進行分析可以發現，發展相對成熟的市面上的采暖通風空調系統主要有下面幾類:

1)上送下回的全空氣空調系統。

高大空間公共建筑中有一部分可以采用一種特殊的空調系統，我們稱之為上送下回的全空氣空調系統。這種系統的典型建筑模式為體育館和展覽館，原因在于這些地方均具有人員較為集中、送風量大和間斷性使用的特點，針對這種情況，普遍采用具有大口徑風道的全空氣系統。該系統的送風口一般放置在屋頂，而回風口的位置一般在觀眾座椅附近，也有一些是安置在側墻上的。空氣由上端的送風口進入，直接流通到下方的人員區，再由人員區附近的回風系統導出。這種空調系統有其獨特的優點，就是送來的處理過的空氣到各個部位時都是均勻的，這更符合各個區域對于環境的需求。但不可否認的是，其也有部分不足之處，最典型的就是，其將人員上方這些多余的空間，也劃入了處理區，這就需要消耗更多的能量。這顯然與節能環保的設計理念嚴重不符，故而設計者應該進行綜合比較，選出最佳的空調系統。

2)分層空調系統在高大空間公共建筑中的應用。

分層空調系統主要實現的是對特定空間的處理，首先經過加工產生適當的氣流組織，然后對高大空間建筑物的有用空間采取空調處理，具體來說就是空間下部區域，沒有價值的上方空間則不進行處理。這項功能主要是憑借中部區域的高速噴口實現的。這種形式的空調系統主要的優點在于節約能源，據統計可知，該系統比同類空調系統可節約30%～40%，節能環保效果尤為明顯，更符合時代要求。

3)高大空間公共建筑的下送風空調系統。

對于大型影劇院來說，它們的觀眾區人員密集，故而對噪聲控制有一定的標準，這就決定該區域將會采取下送上回的低風速全空氣空調系統。這種系統的送風口普遍放置在靠椅之下，而回風口的位置一般在觀眾廳上部的屋頂。其次，基于人性化設計，必須要考慮到觀眾的舒適度體驗，這就決定送風的溫度差不能高于4 ℃。送風道安置在座椅下方，也就是在地表以下挖通一個空間進行送風，同時也要考慮到送風道的防護與后續維修問題。這種空調系統優點明顯，溫度變化較為平緩，溫度和濕度都較為穩定且不會有大的波動，均勻平緩流動的氣流會給人以十分舒適的感覺，此外由于系統負荷和送風量比較低，故而在進行設備選型時不用考慮太多因素，總之，這種下送風空調系統很適合影劇院使用。

4)冬季輔助采暖系統。

在當前社會中，凡是高大空間公共建筑幾乎都有一個共性，那就是使用不會很頻繁，也就是說一般都會放置很長時間，實際使用時間遠小于閑置時間。在溫度普遍很低的北方，冬天采暖的形式一般為，空調制熱與地板輻射相協調來產生溫度，共同維持寒冬中的高大空間建筑的適宜溫度。在進行空間布置時，兩種系統是隔離開的。在建筑處于非工作狀態時，就僅使用地板輻射進行少量的溫度制造，據調研看來，空閑時最佳的采暖溫度在5 ℃～10 ℃左右。當然，在此高大空間建筑進行使用時，則是兩種產熱形式配合工作。

5)輔助房間的空調系統。

高大空間公共建筑一般不會單一的出現，它通常會配備一些會議室和休息室等輔助房間。這些輔助房間屬于小型空間，它在使用上和高大空間主體都是不一樣的，因此，設計人員要單獨考慮這些房間的空調通風系統。在控制方面，這些輔助房間要與主體分開控制，劃分標準則是根據使用功能和使用時間來判定的，目的在于達到最佳的空調效果。

6)新風熱回收系統。

對于體育館、大劇院等這些人員更加密集散熱量也很多的地方，一般采用新風熱回收系統，主要是實現一種良好的節能效果。在該系統中空調機組一般在夏冬兩季開啟，這時關閉排風機，外界環境中的新風會首先涌入空氣熱交換機組，在這個設備中新風和室內排風混合達成熱量的交換，之后再通入空調機組，最后一步就是吹入觀眾廳。值得注意的是，它進行節能的方式是，巧妙的循環利用了建筑空間內風里的熱量。剩下的兩個閑置季節里，則只是打開排風機，直接讓外界環境的新風進入觀眾廳，新風量送入的越多，人的舒適感就越佳，能量消耗就越少。該系統是利用余熱來抵消一部分制冷量(或制熱量)，從而減少能耗與成本的。需要重點關注的是，這種設備在某些極度寒冷的地區使用時，要注意做好防凍措施，一旦排風溫度在5 ℃以下時，就需要進行加熱處理了，這是避免因霜凍影響工作的重要環節。

3 結語

建筑行業的發展催生出了許多高大空間公共建筑，它們形式不一、功能多樣，這就為暖通空調專業帶來了諸多挑戰。行業設計人員應該在扎實的專業知識的基礎上，根據工程實際，再輔以科學的分析、嚴密的計算，選出最為科學合理的空調系統方案，再在實踐基礎上進行優化設計。最后，不得不提到的一點就是，高大空間公共建筑的暖通空調系統的設計還要考慮與一個外界系統的配合使用，那就是與建筑配套的消防聯動控制系統，這就要空調系統的設計不但符合使用要求，而且還要兼顧安全要求，當然還得時刻考慮到節能環保的設計理念。

[1] 李躍虎.高大空間公共建筑暖通空調系統設計的要點分析[J].山西建筑,2016,42(23):130-132.

[2] 陳望超.高大空間暖通空調通風系統的設計[J].現代制造技術與裝備,2017(2):38-39.

[3] 饒峻荃.試論嚴寒地區高大空間建筑的暖通設計[J].建材發展導向(下),2017,15(2):112.

LargespacepublicbuildingHVACsystemdesignandanalysis

LiuRuijun

(ShanxiEightConstructionGroupCo.,Ltd,Taiyuan030024,China)

Based on analyzing the characteristics of the air conditioning system of HVAC in large space buildings, with stratified air conditioning system, auxiliary heating system in winter, fresh air heat recovery system as the breakthrough point, analyzes the advantages and disadvantages of heating ventilation and air conditioning system in the common market, hoping to design of HVAC systems of public buildings help.

large space, public building, ventilation and smoke exhaust pipe, HVAC system

1009-6825(2017)32-0108-02

2017-09-03

劉瑞軍(1972- )，男，工程師

TU831.3

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