大空間建筑暖通空調設計與節能問題探討

姚景杰

（山東林李建筑設計有限公司，山東 濟南 250014）

0 引言

節能是大型空間建筑的空調設計中需要注意的基本問題，因此設計人員應引起高度重視，這主要是由于大型空間建筑物的空間大和面積大。為了體現節能設計的節能舒適性，有必要通過緊密集成大型空間建筑物的復雜結構來加強設計，以下探討了在大型空間建筑空調工程中的設計實例[1]。

1 大空間建筑的特征

大空間建筑物由于其特殊的建筑結構而不同于普通建筑物。我國目前的大型空間建筑在空間規模上主要表現出以下三個特征，在居住區域上表現出第二個特征，最后在用途上表現出以下三個特征：①就空間規模而言，大型建筑物的空間很大，高度很高，外墻和地板面積很寬。由于高度高，某些建筑物中的高度差可能會超過100米，這很容易引起溫度差。同時，大的外壁面積導致外界面自然對流，對室內空間的影響更大氣流的影響。②對于住宅區，大空間建筑物通常指兩個方面：高度和面積。通常，大型劇院和體育館高約數十米，面積為10,000平方米，容納人數通常為10,000人，盡管人口非常密集，但由于空間較大，與常規建筑相比，大型空間建筑的人均面積仍然相對較大[2]。因此，對于大空間，每人的體積很大，從衛生的角度來看這是具有優勢的，并且可以使用少量的空氣交換。③在使用方面，大型空間建筑物一般是綜合性建筑物，其中大多數具有運動、健身、展覽等多功能要求，因此必須有臨時舞臺，活動座椅等設備的設定，這樣不僅給空調帶來了各種環境要求，而且影響了空調系統的設置。

2 大空間建筑暖通空調設計的基本前提

2.1 安全至上

在大型空間建筑的HVAC設計中，必須始終將安全作為前提；為此，大型空間建筑的HVAC設計人員必須在設計之前加強現場勘測并緊密集成安全需求，以有效地優化大型空間HVAC。應盡可能合理地優化設計圖紙的內容，例如太空建筑物內的天然氣、通信管道、供電管道等，并應使各種類型的工作完全交匯?；诖耍斜匾岣叽笮涂臻g建筑HVAC設計方案的實用性和安全性，以有效提高大型空間建筑HVAC系統的安全性。這主要是因為大型空間建筑的HVAC系統復雜且設計內容很多，因此必須做好現場檢查和監督，以便及時發現問題。

2.2 節能環保

隨著當今生態文明建設的日益重視，在考慮安全為先的基本前提下，節能環保應被視為大型空間建筑的HVAC設計的前提，特別是大型HVAC設計方案。航天建筑注重節能環保，有效加強節能環保材料的應用，更好地滿足綠色智能建筑的需求。例如，對于在大型空間建筑物中由HVAC系統形成的廢水和廢氣的再循環，必須精心設計廢水和廢氣處理系統，并且必須將節能和環境保護的需求結合起來。應更加重視經濟和科學方面的考慮，從而有效降低大型空間建筑中暖通空調系統的建設成本。

3 大空間暖通空調設計的難點

（1）由于在建筑物的居住環境中加熱是必不可少的，因此必須使用單獨的熱源來滿足各種需求。同時，由于空間的狹窄分配，有必要在屋頂或地下室上建一個鍋爐房，因此需要仔細考慮建筑環境中熱源的布置。（2）在通常情況下，大型空間建筑物對高度有很高的要求，這使得加熱系統的垂直設計變得困難。另外，由于整個供熱系統不同于多層建筑的設計，系統的靜水壓力更大，并且需要重新布置室外管網的構造設計[3]。（3）空間大由于建筑物空間大，室內上下空氣之間的溫差較大，應結合建筑物的裝修布置，風速和風量合理設計供氣方式速度。必須調節空調的供氣量，以使其適合室溫。

4 大空間建筑暖通空調設計中存在的問題

4.1 大空間建筑防火難度較大

對于大空間建筑物，防火有些困難，并且對加熱，通風和冷卻的基本要求非常高。例如，大型空間建筑物需要適當安裝干線或講臺，例如空間危險較大的燃氣鍋爐房，自備發電機室等。

4.2 大空間建筑高度問題棘手

這是因為與普通建筑物相比，大型空間建筑物的高度問題非常嚴重，加熱系統會發生垂直不平衡，并且系統的靜水壓力會影響室外管網的水力狀況。系統的形式，室外管道的網絡以及多層建筑物的連接都非常不同。

4.3 要求具備單獨的熱源

大空間建筑物在設計過程中必須具有單獨的熱源，這是相對明顯的特征之一，但是要滿足空調和暖氣等各個方面的

實際需求，這也是一個難題。一些受土地短缺影響的大型建筑物對大型建筑物構成安全風險，因為鍋爐房必須安裝在地下或屋頂上方。結合當前的現實世界分析，設計方法顯示出各種趨勢，并且大型空間建筑物的熱源設計變得非常復雜[4]。

4.4 氣流組織溫度梯度大

由于大型空間建筑物的空氣分配溫度梯度較大，因此應合理選擇供氣方式，采用從上至下引導空氣的方法，并通過天花板將空氣引導至下方的通風系統。當前的項目通常采用可調節的風量和出風口范圍以增加實際情況。在側送底返回模式下，出風口的高度通常最高為3m。為了更好地維護和準確維護室內環境，必須與建筑裝飾設計和布局位置仔細結合，以科學的方式計算空調的氣流結構。

5 大空間建筑暖通空調設計與節能對策

5.1 大空間建筑暖通空調設計應注意的問題

（1）選擇合理的設計參數?？照{室內設計中需要注意的參數包括溫度、濕度和新鮮空氣量。空調系統的能耗與房間設計的溫度和濕度標準直接相關。在夏天將室溫提高而又不影響生產過程和人體健康的情況下，可將熱負荷降低11度，并節省大量資金。根據數據計算，只需將夏季室內空氣的設計溫度提高1°，即可降低總體初始值?？照{投資減少約6%，成本減少約8%。新鮮空氣的負荷約占空調器總負荷的20%至40%，其大小直接決定了空調器的負荷，進而影響主機、水泵和冷卻塔的消耗。風機盤管及其他結構電氣狀況的空調系統。濕度值也應合理設置和優化，在對風量有較高要求的地方，應適當增加濕度值，反之亦然。這樣可以減輕負荷，達到節能的目的[5]。

（2）解決措施。確定空調的負荷是HVAC節能的關鍵部分，因為HVAC的大部分能耗都取決于空調的供暖和制冷負荷以及系統配置。為了解決該問題，建筑物，內墻，門窗等的位置必須很好地放置在包括建筑材料在內的大空間建筑物中。同時，改善了建筑物圍護結構的熱性能，并從整體上考慮了建筑物及其周圍環境?？照{系統的電路設計應簡單科學，減少材料損失，從而有效提高空調系統的性能。

5.2 大空間建筑暖通節能途徑

（1）空調系統的合理優化。近年來，隨著經濟建設的逐步發展和高層建筑的不斷增加，人們越來越重視建筑空調系統的合理優化?？照{系統本身會產生大量熱量，如果熱量不能及時散掉，就會威脅到空調系統的合理運行，必須進行優化設計，提高管理效率和后續維護，確?？照{系統達到最佳性能。一般采用傳熱充分、成本低、散熱良好的水封式熱泵空調系統，主要由開放式系統和封閉式系統組成，開放式系統是實現水與外界環境直接接觸，這樣會造成大量的熱損失，成本較高，增加了經濟負擔。封閉系統本質上不與外部環境接觸，也不從外部散發任何能量。在設計空調系統的時候，要全面分析兩者的優劣，根據實際需求進行選擇。由于大空間本身的建筑面積較大，空調系統的應用范圍廣，空調系統的管徑設計往往直接影響實際運行成本。采用雙級泵系統可以及時減少系統本身的成本，有效降低能耗。

（2）空調系統節能設計的實施。在冬季，室內外冷熱溫度差異較大。為了解決這個問題，需要將空調服務區合理劃分為制冷內區和供熱周邊區。由于冬季室外溫度低，可以合理利用，作為冷源及時為內區供冷，體現空調優良的制冷效果，在一定程度上節約了成本和能源，提高了空調工作效率。根據空調系統本身的特點，采用變頻風機是有效減少能量損失的可行方案，全部打開變頻風機的風門，及時降低空調的運行速度，減少高運行速度對設備的負面影響。在節約電費的同時，還要注意妥善控制空調損耗和維修費用。合理使用變頻風機可以及時滿足空調設備的基本要求，實現風機的高穩定性和安全性，提高設備的使用壽命。

（3）冷、熱源方案。在確定冷熱源計劃時，應結合當地資源的特點，并從經濟和安全角度進行示范。大型項目應采用水冷裝置。由于這些建筑物在短期內是密集的，因此子房間面積僅占總建筑物面積的一小部分。人員負荷，照明負荷和新鮮空氣負荷占空調和冷卻負荷的大部分。在選擇設備數量時，必須考慮以下兩個因素，以滿足負載變化要求，在沒有活動的情況下，少數輔助房間（例如室外工作場所和辦公室）需要供暖和制冷。當員工人數發生了顯著變化，新鮮空氣的負荷也發生了顯著變化。必須充分結合建筑物的結構特點，使冷熱源的選擇能夠體現最基本的安全性，因為冷空氣和熱源的建設不會威脅到建筑物本身的結構。對于空間較小的建筑，冷熱源本質上是風冷熱泵冷卻器，在建筑面積相對較小的情況下，保證了相應的采暖和制冷質量。

6 結語

在設計空間較大的建筑物時，應注意合理選擇節能解決方案。暖通空調系統項目，真正的目標只有綠色生態和節能減排，建設項目的支柱和每個環節都必須嚴格執行。這一過程促進了節能項目的嚴格執行，促進了建筑項目的穩定發展，并灌輸了現代管理理念以充分體現其重要性。暖通空調項目是相對長期的項目之一，將直接影響社會的整體發展進程。