淺談高層建筑暖通空調(diào)設(shè)計(jì)

【摘要】高層建筑暖通空調(diào)設(shè)計(jì)要遵循安全性、節(jié)能性、經(jīng)濟(jì)性。本工程水系統(tǒng)采用二級(jí)泵高低分區(qū)系統(tǒng)，提高了設(shè)備的安全性，系統(tǒng)的節(jié)能性和經(jīng)濟(jì)性;空氣處理方式均采用風(fēng)機(jī)盤管加獨(dú)立新風(fēng)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)各個(gè)房間室內(nèi)溫濕度獨(dú)立控制;

【關(guān)鍵詞】高層建筑;通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)

隨著城市化進(jìn)程的不斷加快，高層建筑層出不窮，這為暖通空調(diào)設(shè)計(jì)的發(fā)展提供了很多機(jī)會(huì)，但也面臨著一定的挑戰(zhàn)。因此，設(shè)計(jì)人員應(yīng)充分了解高層建筑暖通空調(diào)的設(shè)計(jì)要求，及時(shí)掌握暖通空調(diào)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

1、工程概況

該項(xiàng)目位于重慶市渝中區(qū)黃金地段，建筑高度199.5m，總建筑面積近21萬㎡，包括地下五層，地上四十三層。其中，地下一層至地下五層為車庫(kù)和設(shè)備用房;地上一至六層為裙房商業(yè);該項(xiàng)目集辦公樓、商業(yè)為一體的城市地標(biāo)性建筑。

2、空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1冷熱源配置

根據(jù)空調(diào)冷熱負(fù)荷分析計(jì)算，考慮各區(qū)域用途、使用時(shí)間以及安全性，裙房商業(yè)采用3臺(tái)650冷噸的離心式制冷機(jī)組、2臺(tái)1.4MW的熱水鍋爐;塔樓采用2臺(tái)750冷噸的電離心式制冷機(jī)，1臺(tái)400冷噸的螺桿式制冷機(jī)組。冷水機(jī)組均置于地庫(kù)地下五層，熱水鍋爐置于地下一層（鍋爐房嚴(yán)禁設(shè)置在人員密集場(chǎng)所和重要部門的上一層、下一層，或者主要通道、疏散口旁邊，并且鍋爐房應(yīng)設(shè)置在首層或者地下一層靠建筑外墻的位置，鍋爐房應(yīng)考慮泄爆，泄爆井出地面的位置應(yīng)避開人員密集區(qū)）。

2.2空調(diào)水系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.2.1空調(diào)水系統(tǒng)分析

高層建筑中空調(diào)水系統(tǒng)豎向分區(qū)是一個(gè)重要的環(huán)節(jié)，合理的系統(tǒng)分區(qū)對(duì)建筑后期的能耗、管理、系統(tǒng)安全都有重大意義;而影響水系統(tǒng)豎向分區(qū)的主要因素是設(shè)備、閥門、管道承壓。針對(duì)這個(gè)問題，可在中間層設(shè)置板式換熱器，實(shí)現(xiàn)高區(qū)與低區(qū)系統(tǒng)分隔。該方案解決了系統(tǒng)工作壓力過高的問題，但是經(jīng)過板換換熱，二次側(cè)水溫溫度會(huì)降低（升高），系統(tǒng)的節(jié)能性較差，末端設(shè)備除濕能力下降。同時(shí)，由于末端供水溫度與設(shè)計(jì)溫度不同，會(huì)導(dǎo)致末端換熱設(shè)備換熱面積增加，初投資隨之升高。若考慮通過高承壓設(shè)備解決系統(tǒng)工作壓力高的問題，可以提高系統(tǒng)能源利用效率，末端設(shè)備除濕能力得到保證，但是提高設(shè)備的設(shè)計(jì)承壓能力同樣會(huì)增加設(shè)備初投資，同時(shí)會(huì)有水系統(tǒng)泄露的風(fēng)險(xiǎn)。因此在設(shè)計(jì)階段，應(yīng)充分利用設(shè)備、管道的承壓能力，減少豎向分區(qū)的個(gè)數(shù)，選擇最經(jīng)濟(jì)合理的設(shè)備轉(zhuǎn)換層，綜合設(shè)備初投資、系統(tǒng)運(yùn)行效率、末端除濕能力等因素，選擇最優(yōu)方案。

2.2.2空調(diào)水系統(tǒng)承壓

一般來講，冷水機(jī)組最大承壓為1.6MPa，如果水系統(tǒng)工作壓力大于1.6MPa，則需要特制的冷水機(jī)組，機(jī)組造價(jià)增加。板式換熱器、水泵最大承壓可達(dá)到2.5MPa，管道、閥門最大承壓值較大，可根據(jù)需要設(shè)計(jì)額定承壓值。

2.2.3空調(diào)水系統(tǒng)分區(qū)方案對(duì)比

該項(xiàng)目建筑高度為199.5m，冷水機(jī)組置于地下五層，水系統(tǒng)分區(qū)有兩種形式：系統(tǒng)不分區(qū)、在14F設(shè)置板式換熱器。

（1）方案一

該方案不設(shè)置中間轉(zhuǎn)換層，整棟樓共用一個(gè)水系統(tǒng)。

（2）方案二

該方案在14F設(shè)置板式換熱器，共兩個(gè)分區(qū)，低區(qū)水系統(tǒng)服務(wù)樓層為1-28F，高區(qū)水系統(tǒng)服務(wù)樓層為28-43F。

（3）方案對(duì)比

為了避免主機(jī)、水泵超出常規(guī)額定承壓，減少系統(tǒng)漏水的風(fēng)險(xiǎn)以及主機(jī)、水泵初投資，增加系統(tǒng)安全性，該項(xiàng)目采用方案二：在14F設(shè)置板式換熱器，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)高低分區(qū)。

2.3二次泵系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)

目前在高層建筑中，水系統(tǒng)的控制精度要求也逐漸增加，當(dāng)同一水系統(tǒng)不同環(huán)路間負(fù)荷特性、管網(wǎng)水力特性相差較大時(shí)，建議采用二次泵水系統(tǒng)。

2.3.1二次泵水系統(tǒng)特點(diǎn)

二次泵系統(tǒng)是由一級(jí)泵和二級(jí)泵系統(tǒng)串聯(lián)而成，水系統(tǒng)的阻力是由一級(jí)泵和二級(jí)泵揚(yáng)程共同克服，系統(tǒng)一次側(cè)與二次側(cè)由盈虧管連接而成。在設(shè)計(jì)工況下，盈虧管連接供回水管兩點(diǎn)的壓差應(yīng)為0Pa，值得注意的是，在計(jì)算一次側(cè)、二次側(cè)水泵揚(yáng)程的時(shí)候，切忌將二次側(cè)水泵揚(yáng)程取的過大，否則會(huì)造成二次側(cè)富余水頭過大，造成二次側(cè)回水通過盈虧管直接流入供水管，使得用戶側(cè)供水溫度升高。

2.3.2二次泵水系統(tǒng)控制策略

該項(xiàng)目為二次泵水系統(tǒng)，冷凍水經(jīng)一次泵抽出，再經(jīng)二次泵加壓后輸送至低區(qū)末端以及高區(qū)板式換熱器。在供回水總管間設(shè)置盈虧管，平衡一、二次泵之間的流量。當(dāng)二次側(cè)高區(qū)用戶側(cè)負(fù)荷增加，設(shè)備開啟臺(tái)數(shù)增多（或者電動(dòng)二通閥開度加大），高區(qū)二次側(cè)空調(diào)水系統(tǒng)管網(wǎng)總阻抗S減小，系統(tǒng)水流量Q增大，在高區(qū)一次側(cè)水流量增加之前，二次側(cè)水溫會(huì)升高。此時(shí)高區(qū)一次側(cè)水系統(tǒng)回水管上的電動(dòng)閥接收到二次側(cè)水溫升高的信號(hào)后閥門開度增加，此時(shí)高區(qū)一次側(cè)管網(wǎng)總阻抗S減小，系統(tǒng)水流量Q增大，高區(qū)一次側(cè)旁通管壓差減小（為了保證水泵工作揚(yáng)程穩(wěn)定以及水泵散熱，應(yīng)在二級(jí)泵供回水管間設(shè)置壓差旁通管），當(dāng)旁通管壓差減小到一定值的時(shí)候，水泵轉(zhuǎn)速增加，高區(qū)一次側(cè)水流量Q進(jìn)一步增大。當(dāng)高區(qū)二次側(cè)末端負(fù)荷減少時(shí)，上述變化相反。

2.4空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

該項(xiàng)目商業(yè)、塔樓存在房間功能、營(yíng)業(yè)時(shí)間、房間溫濕度等差異，均采用風(fēng)機(jī)盤管加獨(dú)立新風(fēng)系統(tǒng)，這樣有利于后期各個(gè)房間室內(nèi)溫濕度的獨(dú)立控制。新風(fēng)機(jī)組均采用帶全熱回收功能的機(jī)組，對(duì)于裙房商業(yè)來說，商鋪的新風(fēng)系統(tǒng)可與公共區(qū)域的新風(fēng)系統(tǒng)分開設(shè)置，有利于后期物業(yè)管理。同時(shí)由于高層建筑對(duì)外立面的要求較高，外立面不允許出現(xiàn)大量空調(diào)百葉，低區(qū)新風(fēng)系統(tǒng)通過每層的新風(fēng)機(jī)組處理后送至室內(nèi)，新風(fēng)井道在2-3F統(tǒng)一設(shè)置百葉。高區(qū)新風(fēng)系統(tǒng)新風(fēng)機(jī)設(shè)置在29F、RF，分別服務(wù)于22-29F、30-43F，新風(fēng)井道均內(nèi)置鐵皮風(fēng)管，保證送風(fēng)溫度。

結(jié)語(yǔ)：

綜上所述，高層建筑暖通空調(diào)設(shè)計(jì)要遵循安全性、節(jié)能性、經(jīng)濟(jì)性的設(shè)計(jì)原則，充分考慮到經(jīng)濟(jì)效益與環(huán)境效益，不斷引進(jìn)先進(jìn)的節(jié)能技術(shù)，優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，確保高層建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)能夠安全、高效的運(yùn)行。

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作者簡(jiǎn)介：

侯平超（1984-），女，漢族，河北邢臺(tái)人，本科，任職于邢臺(tái)市建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司，暖通工程師。