淺談高層建筑暖通空調(diào)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

駱建國(guó)

摘 要：隨著城市化進(jìn)程的不斷加速，城市中高層建筑的數(shù)量越來(lái)越多，從賓館酒店到商業(yè)金融建筑，從文化體育到醫(yī)療保健建筑，從辦公寫字樓到商住公寓樓，各種功能類別的高層建筑如雨后春筍般拔地而起，鱗次櫛比。新的建筑、新的使用功能對(duì)建筑設(shè)備提出了新的、更高的要求，暖通空調(diào)已成為現(xiàn)代化建筑必不可少的重要設(shè)施，暖通空調(diào)產(chǎn)業(yè)進(jìn)入了黃金時(shí)期。 因地制宜的合理選擇能源資源，充分有效的用能，提高高層建筑用能系統(tǒng)的效率， 合理設(shè)計(jì)創(chuàng)造舒適的室內(nèi)環(huán)境而同時(shí)盡可能減少對(duì)室外環(huán)境的負(fù)面影響，是高層建筑暖通空調(diào)設(shè)計(jì)中必須解決的問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：高層建筑；暖通空調(diào)；設(shè)計(jì)

1 暖通空調(diào)設(shè)計(jì)的原則

（1）弄清該建筑物在總圖中的位置，四鄰建筑物及其周圍供熱、供水、供電等管線的敷設(shè)方式與可能的接口地點(diǎn)這可作為本建筑物設(shè)計(jì)供熱入口時(shí)的客觀條件。也可作為計(jì)算負(fù)荷時(shí)考慮風(fēng)力、日照等因素的參考，還可以根據(jù)主要入口的朝向，確定大門的做法。（2）層數(shù)、層高及建筑物的總高度，看其是否屬于高層建筑按現(xiàn)行的規(guī)范規(guī)定：10 層及 10 層以上的住宅； 建筑高度超過(guò) 24m 的其他民用建筑，應(yīng)遵守高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范的條款。（3）弄清建筑物內(nèi)的人員數(shù)量，使用時(shí)間，有無(wú)廢氣要排等作為計(jì)算負(fù)荷及劃分系統(tǒng)的依據(jù)。（4）防火分區(qū)的劃分，防煙分區(qū)的劃分及防火墻的位置及火災(zāi)疏散路線不了解這些問(wèn)題就無(wú)法設(shè)計(jì)防煙排煙系統(tǒng)，也不知道該在什么位置設(shè)防火閥門。

2 高層建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問(wèn)題

根據(jù)目前審圖部門對(duì)暖通空調(diào)工程設(shè)計(jì)，特別是高層建筑暖通空調(diào)中提出的一些常見(jiàn)問(wèn)題，對(duì)照設(shè)計(jì)規(guī)范、規(guī)定及標(biāo)準(zhǔn)，列舉了在系統(tǒng)設(shè)計(jì)、設(shè)備選型、管道布置等幾個(gè)方面應(yīng)注意的問(wèn)題。

2.1 空調(diào)循環(huán)水泵的選型問(wèn)題

循環(huán)水泵容量過(guò)大在我國(guó)是普遍存在的問(wèn)題， 其容量通常能達(dá)到實(shí)際需要的 2 倍， 這將造成極大的投資費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用的浪費(fèi)，究其原因主要是：①設(shè)計(jì)冷負(fù)荷偏大。②系統(tǒng)循環(huán)阻力計(jì)算結(jié)果偏大。③凈水壓力問(wèn)題。錯(cuò)誤的將凈水壓力算作系統(tǒng)的循環(huán)阻力，造成系統(tǒng)循環(huán)阻力計(jì)算偏大。④系統(tǒng)水力平衡計(jì)算問(wèn)題。 水力平衡計(jì)算不精確，正式投入使用前又沒(méi)進(jìn)行全面的調(diào)試，會(huì)造成水力失調(diào)。 在具體的設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)該隨不同時(shí)刻冷負(fù)荷及揚(yáng)程的變化而變化，能夠滿足不同條件下優(yōu)化運(yùn)行的要求，通過(guò)對(duì)定速泵的臺(tái)數(shù)控制及變頻泵的速度調(diào)節(jié)達(dá)到節(jié)能的目的，控制方法簡(jiǎn)單，節(jié)能效果明顯。

2.2 供暖方面

高層建筑暖通入口入戶裝置根據(jù)采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定，熱水采暖系統(tǒng)，應(yīng)在熱力入口的供回水總管上設(shè)置溫度計(jì)、壓力表及除污器，必要時(shí)應(yīng)裝熱量計(jì)。而設(shè)計(jì)人員往往只注意入戶熱力裝置的設(shè)置，忽略了入口裝置，造成設(shè)計(jì)失誤。入口數(shù)量問(wèn)題應(yīng)考慮開(kāi)發(fā)商后續(xù)管理方便的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)人員不僅要考慮室內(nèi)供暖系統(tǒng)的合理性，又要考慮室外管線銜接的合理性，不能顧此失彼。

規(guī)范規(guī)定樓梯間或其他有凍結(jié)危險(xiǎn)的場(chǎng)所，散熱器應(yīng)由獨(dú)立的立支管供熱，且不得裝設(shè)調(diào)節(jié)閥。工程中共用一根立管一側(cè)連接鄰室房間散熱器另一側(cè)連接樓梯間散熱器的做法，因密閉性難以得到保證，供暖發(fā)生故障，將影響鄰室的供暖效果。帶有底層商鋪的住宅設(shè)計(jì)規(guī)范明確規(guī)定，對(duì)建筑內(nèi)的公共用房和公用空間，應(yīng)單獨(dú)設(shè)置采暖系統(tǒng)和熱計(jì)量裝置。 但設(shè)計(jì)中總存在商鋪未單獨(dú)設(shè)熱計(jì)量裝置，或與住宅采用共用系統(tǒng)，都將對(duì)以后使用后引起不必要的麻煩。

采用共用立管系統(tǒng)的高層住宅，設(shè)計(jì)中要根據(jù)系統(tǒng)水力平衡、承壓能力、散熱設(shè)備及化學(xué)管材的特性等因素對(duì)供暖系統(tǒng)及共用立管進(jìn)行豎向分區(qū)設(shè)置，并應(yīng)考慮管道熱補(bǔ)償問(wèn)題。工程上忽略伸縮器設(shè)置、未認(rèn)真校核熱膨脹量以決定補(bǔ)償器的位置、在補(bǔ)償器上下的位置安裝固定支架消弱補(bǔ)償器作用等會(huì)因立管的熱脹伸縮拉裂了支管的現(xiàn)象。

2.3 空調(diào)通風(fēng)方面

空調(diào)與制冷技術(shù)手冊(cè)、 采暖空調(diào)制冷手冊(cè)等明確給出的旅館辦公類的冷負(fù)荷指標(biāo)為 94w/m2～163w/m2， 商 場(chǎng) 類 建 筑 夏季冷負(fù)荷的概算指標(biāo)應(yīng)為 210w/m2～240w/m2。 但在實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中，一般存在兩種問(wèn)題致使空調(diào)裝機(jī)容量偏大。一是由于設(shè)計(jì)時(shí)考慮各種各樣的安全系數(shù)， 從而使單位空調(diào)面積的制冷機(jī)裝機(jī)容量大比手冊(cè)中冷負(fù)荷概算偏大， 遠(yuǎn)大于實(shí)際運(yùn)行中單位空調(diào)面積峰值冷量。二是目前在空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中，部分設(shè)計(jì)人員采用負(fù)荷指標(biāo)估算方法，使得制冷機(jī)裝機(jī)容量普遍偏大，也明顯造成初投資的大量浪費(fèi)，甚至影響部分負(fù)荷下的冷機(jī)效率。

水泵揚(yáng)程選擇不當(dāng)也是暖通空調(diào)中比較常見(jiàn)的一個(gè)問(wèn)題。水系統(tǒng)揚(yáng)程選擇因設(shè)計(jì)差異而存在較大差異。 如某工程冷卻塔放置在 80m 高的屋頂，冷卻水為閉式循環(huán)系統(tǒng)，而設(shè)計(jì)者在選擇水泵揚(yáng)程時(shí)誤將高程加進(jìn)了水泵的揚(yáng)程中，致使所選水泵揚(yáng)程高達(dá) 95m。 有的設(shè)計(jì)在選擇冷凍水泵時(shí)，忽視了冬、夏季流量的之間的差異，如某工程夏季空調(diào)所需 7℃/12℃冷凍水的循環(huán)流量是 400 m3/h，而冬季所需 50℃/60℃熱水循環(huán)量為 200 m3/h，可見(jiàn)夏季空調(diào)冷凍水循環(huán)量要比冬季采暖熱水循環(huán)量大得多，所以冬夏季冷水泵熱水泵應(yīng)分別設(shè)置，合用一臺(tái)是不合適的。

3 節(jié)能空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)新思路思考

3.1 方案設(shè)計(jì)

現(xiàn)在非常流行的空調(diào)設(shè)計(jì)方案是：在低能耗，高室內(nèi)環(huán)境品質(zhì)的前提下，風(fēng)量可調(diào)的置換式送風(fēng)系統(tǒng)、冷輻射吊頂系統(tǒng)、結(jié)合冰蓄冷的低溫送風(fēng)系統(tǒng)以及去濕空調(diào)系統(tǒng)。為了平衡高層辦公樓中設(shè)備、照明等主要熱源形成的輻射熱量采用輻射形式供冷。冷輻射吊項(xiàng)應(yīng)結(jié)合置換式送風(fēng)，將新風(fēng)采用下送風(fēng)方式送入室內(nèi)，既保證室內(nèi)空氣品質(zhì)，又保證良好的室內(nèi)熱環(huán)境。而采用空調(diào)去濕方案，首先可以保證室內(nèi)空氣品質(zhì)；其次采用去濕保證了綠色建筑對(duì)室內(nèi)濕度控制在 60%以下的要求。

3.2 具備良好的通風(fēng)系統(tǒng)

新風(fēng)的作用某些建筑由于裝修材料含有揮發(fā)性有害物質(zhì)造成室內(nèi)空氣污染。因此，綠色建筑中的暖通空調(diào)應(yīng)該具備良好的通風(fēng)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)合理的自然通風(fēng)，因?yàn)樾嘛L(fēng)在室內(nèi)的流動(dòng)對(duì)健康是必不可少的。

3.3 蒸發(fā)冷卻技術(shù)

蒸發(fā)冷卻空調(diào)技術(shù)是一種綠色仿生空調(diào)技術(shù)，包括間接蒸發(fā)冷卻（IEC）和直接蒸發(fā)冷卻（DEC）。該系統(tǒng)采用水作為制冷劑，實(shí)現(xiàn)空調(diào)運(yùn)行對(duì)環(huán)境無(wú)污染，另外，蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)的COP 值比機(jī)械制冷大得多，且它的制冷不消耗壓縮功，它是一種節(jié)能環(huán)保型綠色空調(diào)技術(shù)。

3.4 地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)

地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)是利用土壤、地下水或江河湖水作為冷熱源的一種高效空調(diào)方式。土壤是一種很適宜的熱源，其溫度適宜、穩(wěn)定，蓄熱性能好且到處都有。地源熱泵全年運(yùn)行工況穩(wěn)定，不需要其他輔助熱源及冷卻設(shè)備即可實(shí)現(xiàn)冬季供熱夏季供冷。地源熱泵的 COP 值可達(dá) 4.0 以上。對(duì)于采用深井回灌方式的水源熱泵，由于地下水抽出后經(jīng)過(guò)換熱器回灌至地下，屬全封閉方式。因此不使用任何水資源，也不會(huì)污染地下水源。

3.5 免費(fèi)供冷空調(diào)系統(tǒng)

免費(fèi)供冷（FREE COOLING）技術(shù)通過(guò)水系統(tǒng)來(lái)利用自然冷源。它也稱冷卻塔供冷，是一種節(jié)能降耗的系統(tǒng)形式。 免費(fèi)供冷的實(shí)現(xiàn)方式是： 當(dāng)室外空氣濕度溫度下降到某值以下時(shí)關(guān)閉冷水機(jī)組，以流經(jīng)冷卻塔的循環(huán)冷卻水直接或間接向空調(diào)系統(tǒng)供冷，提供建筑空調(diào)所需要的冷負(fù)荷。在空調(diào)系統(tǒng)中，冷水機(jī)組的能耗占有極高的比例， 如用冷卻塔供冷技術(shù)可少開(kāi)或不開(kāi)冷水機(jī)組，其節(jié)能效率將會(huì)是顯著的。

4 結(jié)束語(yǔ)

暖通空調(diào)設(shè)計(jì)方案的選擇是一個(gè)直接關(guān)系到暖通空調(diào)工程項(xiàng)目的成敗和經(jīng)濟(jì)效益優(yōu)劣的重要問(wèn)題，而施工圖設(shè)計(jì)各個(gè)細(xì)節(jié)處理的是否完善也是關(guān)乎整個(gè)暖通空調(diào)設(shè)計(jì)的成敗，兩者缺一不可。應(yīng)重視多方案比較，作出合理的設(shè)計(jì)。 圖紙審查不嚴(yán)、流于形式。 應(yīng)堅(jiān)持三審（自審、審核、審定）制，確保設(shè)計(jì)（含圖紙、計(jì)算書）質(zhì)量，減少出錯(cuò)。 因此，一個(gè)優(yōu)秀的暖通空調(diào)工程設(shè)計(jì)，不僅要有綜合效益最高的方案設(shè)計(jì)，還要有設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)完善的施工圖設(shè)計(jì)。

參考文獻(xiàn)：

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