高層建筑采暖設計的原則要點探究

張寧

摘 要：通過分析高層住宅建筑的采暖設計原則、內容以及構建方式，來提高采暖設計的有效性。根據建筑建設的實際情況來進行采暖設計，可滿足用戶對采暖系統的需求。

關鍵詞：高層建筑；采暖設計；設計原則；設計要點

1 前言

隨著經濟的發展與城市化進程的加速，我國的城市人口迅速增加，高層建筑的需求越來越大，而隨著高層建筑的越來越多，如何做到既滿足采暖需要，又達到節能要求，是高層采暖系統設計的主要問題。本文討論高層住宅的采暖設計，以求在采暖技術形式改進上提出建議。

2 高層住宅建筑的采暖設計原則

在設計高層住宅建筑的采暖系統過程中，先要以建筑物自身的建設特點來保證其設計的完整性。具體來說，就是要按照高層建筑的樓層平面布局以及建設高度來確定設計的框架，然后，根據高層住宅建筑的采暖特點來對設計方案進行豎向分區考慮，并通過綜合分析法來增強采暖設計的合理性。對于設計過程中遇到的采暖系統熱計量等重要內容，要根據該樓層的使用功能和建設用途來確定具體的計量方式。此外，高層住宅建筑采暖系統的設計人員在選擇散熱器、供暖系統敷設的過程中，應針對各種類型的散熱器進行比較。這一過程，可根據設備系統的承壓、負荷、散熱效率、占地面積以及樓層布局等來選擇實際采暖所用的設備內容。

3 高層住宅采暖設計的要點

3.1 負荷計算

（1）圍護結構的傳熱系數。圍護結構主要功能是保證冬季保溫，降低夏季溫度交換速度。其設計標準應執行我國《民用建筑節能設計標準》采暖居住建筑部分的要求，達到節能50%，其中土建部分節能 30%，暖通部分節能 20%。高層建筑為達到上述要求，減小荷載，其圍護結構一般采用輕質結構加內 （ 外 ） 保溫的設計。設計中要保證圍護結構的傳熱阻不小于按冬季保溫的要求設計的最小熱阻值，因此，必須認真測算與核對保溫材料的厚度。直到圍護半徑大于最小半徑。這樣才能保證供暖效率，且達到節能標準。（2）測算外窗傳熱效果。在高層建筑中，室外風速隨高度增大而增大，越高增加的幅度越大，從而圍護結構外表面的對流換熱程度隨樓層增高而大幅變化。對住宅來說，人們對生活質量的要求越來越高，在冬季，對環境的保暖性要求也越來越高。對于外窗傳熱功能對室內保溫的效果，來說，越是在我國北方越要考慮到這部分熱負荷。（3）測算冷風滲透耗熱量。低層建筑主要通過風壓測算冷風滲透耗熱量 ， 即根據冬季室外平均風速確定冷風滲入量 ， 而不考慮熱壓作用。隨著高層建筑高度的增加，室內外溫差所形成的熱壓的效果也越來越明顯。高層建筑的冷風滲透耗熱量需考慮風壓和熱壓的綜合影響。

3.2 系統的構建

采暖系統如何敷設是設計中至關重要的內容。其中采暖系統的選擇首先要滿足我國相關對頂的要求，按照我國《采暖通風設計規范》高層建筑的采暖系統設計應當滿足以下條件：一是建筑物高度超過五十米時，應采用豎向分區供熱。二是一個垂直單管系統所供暖的層數，不宜大于 12 層。其次，要比較散熱器承壓能力和采暖系統的靜水壓力。高層建筑采暖系統的靜水壓力較大。因此在與室外熱網連接時，按照外網的壓力狀況等決定系統適合選用形式。高層建筑的散熱器需要承壓能力強，多采用如鋼制散熱器、加稀土的鑄鐵散熱器等等散熱器。采暖系統設計的時候要本著系統簡潔、效率高、能耗低、施工與維護方便、分區少、相關管理方便的原則，主要考慮避免立管過粗和垂直方向的失調等問題。一般采用以下幾種方案設計。

（1）垂直單管系統。上部設跨躍管或三通調節閥。這種系統設計與低層建筑的設計原理相同。一個垂直單管系統最多不能超過 12 層。（2）奇偶分層式系統。此系統模式是由垂直單管系統演變過來，以同一房間奇數層連接一立管，偶數層連接一立管，中間不設管為原則。立管的增加，不但會使管材耗量增加，也給裝修施工增加了難度，且影響建筑的整體美觀。

（3）單雙管混合式系統。此系統模式是將散熱器管道沿垂直方向分成若干組，每組設置3層左右。在每一組內為雙管系統敷設。每組管與管之間為單管系統連接。這樣做既能減小層數，也避免了層數太多造成系統的嚴重豎向失調。又能避免單管系統散熱器立、支管過粗的缺點 ， 其散熱器還能進行局部調節 ， 適用于大于 12 層又不便于分區的建筑。

（4）垂直方向分區設計。對于高層來說，高低分區一般都設置獨立的供回水系統，由于各區的供水系統回水管均與外網直接連接，不利于采暖系統的維護，改系統系統應該在適當的位置設豎井。供回水總立管設于豎井中。中間要留有并修建設備層，以免檢修管道時頻繁入戶。

（5）水平式系統。這種系統既適用于高層建筑，又適用于多層建筑，是目前提倡的一種有利于節能的系統。對高層住宅來說，每個供熱單元設一組供回水立管，每戶的室內管路單獨引出，在分戶入口安置熱量計量裝置和鎖閉閥門，作為計量收費的依據和流量管理的方式。室內不設立管，散熱器之間串聯連接，每組散熱器上設溫控閥。分戶可根據自己室內溫度自行調控閥門大笑，做到了用戶自主節能。水平串聯的散熱器在設計的時候要注意其組數不宜過多。以避免末端的水溫低，而造成散熱器片數過多，管道的脹縮幅度大，而形成漏水。這種系統設計管路簡單，管材用料較省，不需要穿過樓板，施工與維修都較為方便。

（6）交換站的選擇。對于交換站的設置問題，首先要考慮其安全性，第二要考慮其在供暖過程中的節能性。交換站一般要設置高區、低區兩個獨立系統，用不同數量的循環泵與交換器在進行工作。交換站中對膨脹水箱的選擇，要考慮到高層住宅每層的面積以及人口密度情況，目前設置落地膨脹水箱的較多。同時還要考慮到一般高層交換站與鍋爐房的位置較遠，其凝結水回收需要采用傳統的凝結水箱加凝結水泵方式。同時，交換站由于不間斷的工作，其噪音問題與安全問題，一定要注意，在其空間中，要加上隔音設備與防火設備，以免對住戶帶來生活中的不便。另外，由于高層住宅住戶數多，衛生設施、家用電器數量大，因此，在設計中，要特別注意采暖管道與給排水渠道及電器設施的交集。還要考慮主體管路的伸縮問題。以及涉及排煙道條件的逃生樓梯間及設備區域的機械加壓送風問題。

4 結語

高層住宅的采暖系統的選擇與設計在目前來說依然在運用傳統建筑的思路，而根據大樓高度、樓層內部設計來設置管道與配套設施。采暖設施除了要顧及效率與節能的問題，還要考慮高層建筑的美觀問題，因此，在選擇采暖系統的時候，要把握住承壓高、占地面積小、散熱量大、設和樓層布局的散熱器。同時，對于系統定壓、系統的補水、智能溫控、防垢等等也是采暖系統設計的重點。再加上高層在設計之初，合理的利用建筑學的原理，有效的利用結構優勢，大力開發利用太陽能、風能等可再生資源，達到整體的保溫效果，能夠很大程度上的降低采暖的能源消耗。

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