關于高層建筑暖通設計的探析

魏龍

摘要：隨著經濟的高速發展、人們生活水平的提高以及建筑行業的發展，暖通空調成為現代建筑中一項必不可少的設備。因此，人們對這一設備的要求普遍有所提高。本文主要從暖通設計的基本原則及具體案例分析介紹了一個高層建筑暖通設計的一系列問題。

關鍵詞：高層建筑；暖通設計；防排煙系統；基本原則

前言

暖通工程是當今建筑行業中不可或缺的一部分，它的存在可以說是居民對提高生活品質的一種變相要求。為了讓人們能夠有更好的居住環境，能夠享受到高層建筑中暖通空調帶來的優雅舒適，就需要設計人員付出更多的心血與努力。根據種種實際情況與因素，總結出了一套方案。

1高層建筑暖通空調設計的基本原則

在設計暖通空調過程中，應著重注意以下幾點：

（1）設計人員必須充分了解和掌握暖通空調體系在整個建筑施工圖中的具體位置、附近建筑、四周供電、供水和供熱等多方面的管線埋設方法和接口地點，并以此作為供熱人口的設計依據，這樣便能準確的計算出日照和風力，避免建筑負荷受到嚴重影響。

（2）仔細觀察建筑物的層數、層高和總高度，判斷其是否為高層建筑，若為高層建筑，那么就要在設計過程中嚴格遵守有關規定的設計標準。

（3）核對建筑物內所有人員的總數與工作時間，查看是否有排放廢氣等情況，為計算負荷與規劃系統提供依據。

2工程概況

某建筑的總造價約2億元，地上三十層，地下三層，總建筑面積335780㎡，建筑高度為145m，屬一類高層。它是集國際信息，金融商情，會議、餐飲、和辦公用綜合性建筑。地下三層為制冷機房，變配電室，水泵房，發電機房等，地下一層為停車場，地上一至五層為公共場所，設有中廳，多功能廳，健身房，培訓室，中西餐廳等，六到二十四層標準客房，二十五為多功能廳，面積約為900㎡。

3空調室內計算參數

4空調冷熱源

建筑空調冷負荷為3100kW，熱負荷為2800kW，根據甲方要求選用兩臺BE200VIBHI直燃機，一機三用，在制冷或供熱的同時，也可產生衛生熱水。冷凍水出/人口溫度為7/12℃，冷卻水為37/32℃，采暖水60/55℃，衛生熱水為60/44℃。機組采用燃氣型，蒸發器加大1號，機組為高壓型，工作壓力為1.2MPa。

5空調水系統

建筑空調區的建筑總高度（包括地下二層）為96m，系統的最大靜壓為0.95MPa，循環水泵的揚程為25m，合計為1 21MPa。空調水系統的以前通常作法是按空調建筑高度80m進行豎向分區，而現在大多100m以內的高層建筑大多采用高承壓設備，水系統豎向不分區，此方式既可減少設備的占地面積和初投資，又便于集中管理，本次設計采用未分區的方案。水系統為兩管制，考慮到不同功能的空調房間有不同的使用規律和要求，將水系統分成兩個環路，一至五層為一個環路，六至二十四層為另一個環路，兩個環路均采用同一程序，以利于各管路之間的平衡。空調水系統采用閉式、同程、雙水管系統，冷源側定流量，負荷側變流量，冷源側和負荷側之間的供回水管路上設有旁通管，在旁通管上設有壓差控制器，調節旁通管上的二通閥。空調水系統采用高位水箱補水。

6空調風系統

根據各場所的使用功能及建筑條件要求，建筑采用了不同的空調方式。一至五層及二十四層，每層設一至二個空調機房，內設組合式空調機組。采用全空氣低風速空調系統，上送上回，為提高空氣的質量，在機組內設有初級過濾器和加濕段，以滿足冬夏季房間的潔凈度和冬季房間的濕度要求。六至二十四層客房均采用風機盤管加新風的水一空氣系統，客房內采用臥式暗裝風機盤管。安裝在進門過道的吊頂內，側送上回，服務臺和電梯前室均設有卡式風機盤管，上送上回。新風處理到室內參數的等焓線上，不承擔房間的負荷。大空間全空氣系統的新風經各空調機房內的組合式空調機組處理后送入室內；標準層客房的新風由吊頂式新風機組承擔。

7通風系統

地下一層，二層均設有送排風系統，且排風系統兼做排煙用，送、排風系統由混凝土風道與室外大氣相通，為了防止兩個送風或排風系統串氣，在每個系統的風管上設有逆止閥，送風豎井和排風豎井分設在不同的朝向。

由于柴油發電機房發熱量大，且機房設在地下二層，故設有專用的送排風機，通過混凝土風道與大氣相通，因為送排風豎井相距太近，因此為了防止氣流短路，排風豎井盡可能高于送風豎井。

由于直燃機發電量大，為了滿足高空排放要求，混凝土煙道一直通到建筑頂部，連接豎井的室內保溫，煙道有一定的坡度，便于凝結水的排出，使煙道免受腐蝕或結垢。

客房衛生間的排風經裝在吊頂內的通氣器排至排風豎井，由于二十五層為多功能廳，排風豎井無法直接引至室外，在二十四層內利用玻璃鋼風管代替混凝土風道，且玻璃鋼風管貼著柱子，裝修時將風管和柱子一塊包起來，這樣既保證了排風效果，又不影響美觀和大廳使用。

首層外門設大門空氣幕；各電梯機房、屋頂水箱間及配電室設軸流風機排風。三層廚房通風系統由業主委托專業公司另行設計。風管穿越變配電間隔墻處設70℃全自動防火閥；穿越風機房隔墻與樓板處、防火分區處、連接通風豎井處設70℃防火閥。

8防排煙系統

兩個防煙樓梯間和兩個消防電梯前室分別設有加壓送風系統，前者與后者的正壓值分別為50Pa和25Pa，四臺加壓斜流式風機均設于二十五層屋頂上。樓梯間采用自垂百葉送風口，每三層設一個，各風口的風量為1/n，（n為送風口個數）各層前消防電梯前室均設有一個多葉送風口，每個送風口的送風量為1/3，發生火災時，打開失火層及上下兩層的加壓送風口，且打開樓梯間加壓送風系統。考慮到我國目前生產安裝防火門的實際情況，依靠從門縫泄壓不會有困難，因此在樓梯間與前室的隔墻上沒有安裝余壓閥。

地下一、二層排風系統兼作排煙用，平時低速排風，發生火災時，排風機高速排煙，每層分成兩個或三個防煙分區，當某個防煙分區發生火災時，關閉另外防煙分區送排風機上的防煙防火閥，保證火災區煙氣的順利排出，當煙氣超過280℃時，該區防煙防火閥自動關閉，連鎖送排風風機停止運行。

9空調自控

該工程設有樓宇自控系統，中央控制室設在首層，空調自控作為樓宇自控的一部分，采用以下控制方式。

9.1制冷機與水泵的連鎖控制

直燃機的運行情況由廠家提供的微電腦控制，并按預編程控冷水機組和一次泵及配套設備的聯銷啟停，按冷卻水泵→冷卻塔風機（風機啟停由冷卻水回水溫度控制）→冷凍水泵→冷水機組的順序啟動；按冷水機組→冷凍水泵→冷卻水泵→冷卻塔風機的順序停止，備用水泵按需要自動投入運行。

9.2組合式室調機組的自動控制

一是由設于回風管道上的溫度傳感器所測溫度與直接數字溫控器的設定值比較，用比例積分控制，輸出電信號，控制設在回水管上電動調節閥的開度；二是設在回風及新風管上的溫度傳感器將所測的溫度送往溫控器，進行回風及新風焙值計算，按回風及新風焙值比較，輸出電信號，控制回風及新風閥門的比例；三是由設在回風管上的濕度傳感器所測的濕度與設定的濕度值比較，以控制加濕器的啟停。

9.3新風機組的自動控制

新風機組和風機盤管的水流量調節；采用室內溫度控制器，控制設在回水管上的電動二通調節閥的開度，實現水流量調節，風機盤管另有三速開關控制調節風量。

10設計體會

（1）高層豎向分區的目的是減少設備的承壓，但需要增加板式熱交換器和水泵等設備，高區的水溫將改變，由于高區供回水溫度的改變，勢必造成傳熱系統的降低，提高了高區末端設備的型號。一方面增加了初投資；另一方面又需要設備層，浪費了不少面積。

（2）高層建筑一般層高有限，為了不使吊頂過低，筆者認為最好采用豎向同程，盡量不用水平同程。對于客房來講，因為有管道豎井很容易實現。對于大空間來講，若把各層空調機房設在同一位置，也可實現豎向同程。這樣不僅抬高了吊頂，而且有利于凝結水的排放。

（3）原方案設計在每層設一個48.6㎡的新風機房，筆者認為太浪費，在施工圖時，采用每層兩臺吊頂式新風機組，節省了大約875㎡的使用面積。

（4）大空間空調回風方式，對于宴會廳等面積較大的空間，多采用全空氣低風速的組合式空調機組，常用回風方式有三種：第一種是吊頂設回風管；第二種是吊頂設回風口，吊頂不設回風管；第三種是吊頂既不設回風，也不設回風管。第二種回風經吊頂空間，利用機房側墻上的大回風口回至機房。第三種回風經過空調空間，利用機房側墻上的大回風口回至機房。從能量角度考慮，第二種方式最浪費；從使用情況考慮，第三種方式使用效果最差。因為一方面機房側墻不好用（怕遮擋回風口）；另一方面大回風口附近風速太大，讓人有不舒服的感覺。上述方式應根據實際情況進行選擇，本項目筆者認為機房離最遠點比較遠，應設回風管。

（5）客房衛生間排風，一般利用豎風管（或豎井磚風道）從下往上排風，豎風管一直延伸到屋面排入大氣，但往往因為設備層或某層房間功能的改變無法直接引至屋頂，通常利用中間某層或頂層吊頂空間（層高需持殊加高）布置水平排風干管，將豎風管內的排風匯集起來，通過豎井與層頂排風機相接排出室外。設置屋頂風機排風，我認為有兩個不利因素：一是屋頂排風機需一直運行，造成風機經常壞；另一方面過多地排室內的風對空調系統不利，因此結合本項目的具體情況，二十五層為多功能廳，排風管無法直通過多功能廳而引至室外，采用玻璃鋼風管貼柱布置解決了這一問題。

（6）設備承壓。高層建筑由于水系統的壓力比較高，因而對設備的承壓能力應引起足夠的重視。承壓能力高的設備一般價格也比較高，因此合理選用設備，既能滿足使用要求，又兼顧設備造價。為了較好解決這個問題，該項目采用了以下措施：

a直燃溴化鋰冷熱水機組的工作壓力為1.2MPa，并且冷凍水泵設置在機組蒸發器的出水端。

b冷凍水管上的閥門、水過濾器、橡膠軟接頭等所有配件的承壓能力必須大于或等于1.6MPa。

c組合式空調機組、新風機組、風機盤管的表冷器，其承壓能力必須滿足以下條件：一至十五層，承壓能力必須大于或等于1.2MPz；十六至二十五層，承壓能力必須大于或等于1.0MPa。

11結語

眾所周知，暖通空調在建筑領域中的應用非常廣泛，而且前進發展的速度非常迅猛，它給空調行業帶來的前進的趨勢。綜上所述，我們發現，導致暖通設計工作發生不利現象的要素非常的多，一些是設計師們的經驗不足，還有一些是對相關規定不太熟悉，或者是工作者對責任意識顯得有些淡薄。要想合理的應對這些不利現象，第一，就需要工作者積極地開展學習活動，提升自身的能力，而且要具體到場地之中和安裝者之間能協調互助，從具體實際情況出發。其次，還應該熟悉項目的運營狀態，認真地聽從使用方的建議。總之，我們只有認真地開展好設計活動，才可以確保安全、質量體系對順暢發展，才可以帶動整個國家不斷的朝著更加積極合理的方向發展，民眾才可以安居樂業，共創美好家園。