高層建筑暖通空調設計要點探究

楊磊

摘要：隨著城市化進程愈演愈烈，以酒店、地標建筑和高端寫字樓為主的高層建筑越發受到建筑行業的重視。除了要保證安全和提升質量，追求建筑的居住舒適度也尤為重要。暖通空調設計既能滿足建筑的基本需求，還符合現代人所追求的居住潮流，因此，成為了當今設計者們重點的研究對象。

關鍵詞：高層建筑;暖通空調設計;要點

1高層建筑暖通空調類型及設計原則

1.1高層建筑暖通空調類型

高層建筑暖通空調種類多樣，要根據建筑特點選用最合適的空調系統。首先，全空氣系統，冷熱介質進入的空間只是空調機房，而經受處理的冷熱空氣對其他空調房間的冷熱負荷進行調節，多功能廳、大廳等容積較大的空間應用較多。其次，空氣-水系統，經受處理的空氣和冷熱介質被輸送到空調房間，前者能促使空氣在房間內外的流動，后者則調整房間冷熱負荷，目前應用于高層酒店。最后，直接蒸發系統，通過冷媒與空氣發生熱交換，減少了換熱所需要的時間，如VRV空調系統，不僅節能減排，而且結構簡單使用便捷，已經在高層建筑中得到普及。

1.2高層建筑暖通空調的設計原則

1.2.1方案的經濟性

經濟性是暖通空調設計需要遵循的設計理念，不僅要考慮設備、材料和安裝費用，還要注意暖通空調是否節能。要嚴格遵循相關部門在節能方面的規章制度，根據建筑物自身特點比較選擇，確定經濟、合理的設計方案。

1.2.2方案的可行性

暖通空調設計一定要保證自身能夠正常運轉。所采用設備的指標要符合相關部門在此方面的要求，還要符合建筑的實際情況。在設置參數時需要有精確的數據作為支撐，這樣才能有條不紊地處理好難度較大、涉及環節較多的安裝空調工作，確保空調能夠平穩正常運行。

2高層建筑暖通空調設計的要點

2.1空調循環水泵設計要點分析

通常情況下，設計人員在進行空調水泵設計的時候，經常會出現實際參數值偏大的問題，設計的水泵容量往往于系統實際需求量存在出入，甚至超出需求量的兩倍，這樣一來不但會造成資源浪費，還會增加系統運行費用的投入。而之所以會出現此種問題主要是因為設計方案總的冷負荷參數過大，設計人員進行凈水壓力測算以及水利平衡計算的時候沒有保證結果的準確性，導致循環阻力值偏高。此外，如果設計人員在計算過程中沒有注意冬夏季節的流量差異情況也會造成計算結果的不準確。例如，在某個高層建筑工程中，冬季和夏季的溫差不同，負荷不同，最終導致了需求量存在差異，夏季需要的冷循環水需求量為400m3/h，在冬季的時候需要熱循環水需求量為200m3/h。由此可以看出，系統在不同季節中對于循環水流量的需求和溫度控制上的差異是較大的，因此設計人員在進行參數設計的時候必須注重季節的差異，如果在設計中應用一組循環水泵裝置，必然會在運行中造成能源浪費，因此，對于冬季所用熱水泵以及夏季所用冷水泵需進行分開獨立設計。在設計過程中，系統的水泵揚程參數的選擇也是非常關鍵的設計要點。例如，在某個高層建筑中，可以在高度參數為80m左右的屋頂結構上設置冷卻塔，進而形成閉合性質的循環系統，但是工程設計人員在進行揚程選擇時將高程參數設置錯誤，導致系統的水泵揚程最后超過了93m。為了避免這種情況出現，工程設計人員必須注重參數計算方式以及水泵類型的正確選擇。與此同時，由于系統中循環水的流量并不是處于穩定不變的狀態，設計人員要關注空調系統中循環水流量的實時狀態，結合其實際變化情況進行有效控制，使得水泵水量變化一直處于標準狀態。

2.2合理計算空調負荷

設計一個功能完善、舒適安全的暖通空調系統，各方面設計都要考慮到，而在整個設計過程中，正確計算空調負荷則是重中之重。冷熱負荷體系是整個空調暖通系統運行的核心，如果計算不準確，就會影響暖通空調系統運行的穩定性，如果不能持續維穩，那么在使用的過程中，會陸續出現很多問題，后續的維護成本也會相應增加。

2.3自然通風設計

在建筑暖通空調系統中，自然通風是最具節能環保屬性的通風方式之一，自然通風方式的設計要點如下：（1）風壓通風。在采取風壓通風方式時，綜合分析建筑結構，如建筑物朝向、各功能區域分布格局、建筑周邊區域氣候條件等，采取各項設計措施，減小自然風吹入建筑室內空間時所承受的空氣阻力。例如，適當增加建筑門窗構件的開口面積，盡量將門窗保持在統一水平線上，安裝百葉窗等具有空氣加速效果的窗體。（2）熱壓通風。熱壓通風方式是根據建筑室內、室外環境溫度差與壓力差，起到引導空氣流動、持續交換冷空氣與室內濁氣的作用。因此，為取得理想的自然通風效果，在建筑結構設計環節，應盡量采取豎向空腔設計方式，保證室內濁氣可以通過建筑頂部向外排放，并在建筑底部持續流入室外冷空氣。同時，在建筑頂部區域設置開口，起到調節通風效果、控制進風量的作用。

2.4供暖系統設計要點

在高層建筑中進行供暖設計時，大多數工程設計人員的主要關注點往往都集中在建筑結構內部的供暖設計，而忽略公共區域的供暖設計，這樣一來就會導致設計方案中的供暖負荷值參數與建筑物的實際需求參數不符，在這種情況下必然會影響建筑的實際供暖效果。為此，設計人員供暖設計的時候，不但要注重對于室內供暖相關因素的研究分析，對于室外公共區域的采暖需求也要明確了解。例如，工程設計人員對某高層建筑進行采暖設計時，需要設置單獨的熱計量，部分建筑內部結構中的立管系統屬于建筑的公共區域，因此在進行供暖設計的時候要將其規劃在建筑公共部分，設計期間對于系統的水力平衡需求、散熱情況、化學鋼材的選擇以及承載狀態等重要因素進行分析，最終才能明確建筑供熱系統的實際負荷參數，此外，工程設計人員還要注意建筑管道的熱補償問題對系統運行造成的影響，應用此設計方法一方面能夠明確系統的熱膨脹量，與此同時還能夠避免供熱管道出現熱脹冷縮導致管道出現拉裂問題，由此設計人員可以明確補償裝置的規格和安裝位置。這種設計方式也可以實現供暖系統的優化。

2.5旁通管道設計要點

旁通管道是供回水總管上的一個重要組成部分，其使用性能會直接影響整體供回水總管的使用效果。為了對空調系統中冷水機組內部通過的水量進行有效穩定，那么可以將旁通管道合理地設置在冷水機組當中的供回水管上面，并且可以相應地設計一個恰當的調節閥來對實際的壓差進行有效控制。在設計旁通管道期間，要嚴格依據冷水機組內部的冷凍水量等實際情況，對其最大水流量進行合理設計，同時也要依據最大流速來對旁通管道的直徑進行科學設計，切不可在沒有經過科學計算與綜合分析的基礎上僅憑個人設計經驗來對旁通管道的直徑尺寸進行確定。通常而言，旁通管道設計中的旁通閥一般可以選擇電動類型的調節閥，如ZAPC型或ZAPB型等都是當前我國旁通管道中常用的旁通閥設備。此外，必須嚴格依據有關管理規定和要求，對冷水機組旁通閥的直徑進行科學、合理地確定。

3結語

高層建筑暖通空調設計質量對高層建筑節能有著重要影響，也關系到高層建筑人員入住后的生活品質。高層建筑暖通空調系統設計需要將人放在首位，設計科學的系統構架，提升設計水準，給人們營造更為適宜的居住工作環境。

參考文獻：

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中國建筑西南設計研究院北京/雄安院