浅析高层建筑暖通空调设计

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摘要：合理设计创造舒适的室内环境而同时尽可能减少对室外环境的负面影响， 是高层建筑暖通空调设计中必须解决的问题。本文阐述了暖通空调设计的原则，探讨了高层建筑暖通空调设计。

关键词：高层；建筑；暖通空调；设计；原则

中图分类号：F407.9文献标识码：A 文章编号：

Abstract: The reasonable design to create comfortable indoor environment as soon as possible and to reduce the negative effect of the outdoor environment, is a high building hvac design must solve the problem. This paper expounds the principle of hvac design, this paper discusses the high-rise building hvac design.

Keywords: top; Architecture; Hvac; Design; principle

随着我国经济的发展， 人民生活水平也得到了普遍提高 ，中央空调小型化， 家用空调商业化， 家用中央空调将成为未来家庭空调的主流 。由于暖通工程项目越来越多 ，暖通空调系统的能量消耗占整个建筑耗电量的５０％以上， 目前绝大多数空调处在低效运行， 能源浪费严重 。因此 ，合理设计创造舒适的室内环境而同时尽可能减少对室外环境的负面影响， 是高层建筑暖通空调设计中必须解决的问题。

一、 暖通空调设计的原则

１、 弄清该建筑物在总图中的位置， 四邻建筑物及其周围供热、 供水、 供电等管线的敷设方式与可能的接口地点。这可为本建筑物设计供热入口时的客观条件。 也可作为计算负荷时考虑风力、 日照等因素的参考， 还可以根据主要入口的朝向 ，确定大门的做法。

２、 层数、 层高及建筑物的总高度， 看其是否属于高层建筑 。按现行的规范规定 ：１０层及１０层以上的住宅 ；建筑高度超过２４ｍ的其他民用建筑 ，应遵守高层民用建筑设计防火规范的条款。

３、 弄清建筑物内的人员数量， 使用时间 ，有无废气要排等 。作为计算负荷及划分系统的依据。

４、 防火分区的划分 ，防烟分区的划分及防火墙的位置及火灾疏散路线 。不了解这些问题就无法设计防烟排烟系统 ，也不知道该在什么位置设防火阀门。

二 、高层建筑暖通空调设计要解决的问题

暖通空调设计方案的问题是方向性、 全局性的问题，不仅关系到高层建筑的室内环境参数能否满足使用要求，而且直接关系到建筑的工程投资、 维护费用 、舒适性、 系统可靠性 、安全性和可操作性 并影响到环境、 建筑层高、 建筑美观、 机房面积等诸多指标参数 。方案设计不合理所造成的损失通常较大，而且修改困难 、影响时间长。

1、可靠性与可行性

能够满足高层建筑通风采暖的使用要求是方案可行性应考虑的首要问题。 设计方案应符合国家和当地政府有关和规范的要求，包括有关环境保护的要求。 设计方案应能满足相关方面的要求(如供电供气 、供水、 供热等)，并应特别顾及这些条件的长期变化情况 。对于温湿度等参数要求较高或比较特殊的工艺性暖通空调设计项目，应对设计方案进行全年工况分析，以确保其在全年各种室外气象条件下的适应性。 对于一些无法采用标准设备的特殊情况，对非标准设备应提出详细的参数要求，并且所提出的参数要求应合理可行。 能否有足够的机房面积也是评判设计方案可行性必须考虑的问题，尤其是对于一些改造工程和建筑面积比较紧张的情况。

2、经济性比较

经济性比较是高层建筑暖通空调方案比较中考虑最多的一个问题 。应在相同的设计要求与条件下进行比较，这样才能确保方案比较结果的合理性和科学性。 一次性投资是投资方最为关注的，在计算时应全面准确 、不能漏项 。暖通空调设计方案的一次投资包括各种设备 、材料 、管道的投资，和相应的安装调试和工程管理费用，相关水处理和配电与控制投资，机房土建投资与相应室外管线的费用等。 由于同一种设备的生产厂家价格不同，因此在不同方案经济性计算比较时各种设备的价格应采用平均价格。运行能耗和运行费用是暖通空调设计方案技术经济性比较必须考虑的重要参数。 运行能耗应计算暖通空调主机(锅炉和制冷机等)和其他辅助设备(如风机和水泵等)的能耗。 计算时必须考虑在全年季节变化的情况下，建筑物实际负荷的变化，以及设备非标准状态下的效率。 高层办公楼 、教学楼、 写字楼等建筑物能耗比较时，考虑暖通空调设备运行时间应扣除停机时间，不同地区 、不同时期、 不同时段各种能源的价格可能不同 。由于影响因素和不确定因素较多，如何准确地计算建筑物暖通空调设备全年的实际能耗和运行费用，目前仍然是一个没有完全解决的技术难题。

3、 调节性与操作性

高层建筑暖通空调系统的容量的确定依据是接近全年最不利的气象条件，因此空调暖通系统应有较好的调节性能，以适应全年负荷的变化。 调节性能好的系统方案，一次性投资较高但同时却有运行能耗较小的优点，在经济性分析时应综合考虑衡量。 另外，空调系统的管理操作方便性跟是否采用自动控制关系较大，设计时应根据实际情况和要求，经技术经济性比较来确定。 空调系统采用自动控制，能减少系统管理人员的数量和劳动强度，降低人工管理费，但工程的一次性投资增加，对操作人员素质的要求也相应提高 。设计时遵循的一般原则为，大型空调系统和需要经常调节控制的设备较多的工程宜采用自动控制，但自动控制系统应尽可能简化，以提高系统的经济性和可靠性。

4、 安全性问题

高层建筑物暖通空调系统的安全性主要包括易燃易爆环境安全、 防火安全 、人员环境安全、 重要设备物品环境安全 、系统设备运行安全 5 个方面的问题，比如空气传染性疾病和有毒有害气体在空调系统中的扩散和蔓延。 暖通空调系统的安全性的提高途径要在通过工程设计 、设备研制、 运行管理、 规范和技术措施等诸多方面的改进加以实现 。比如设计库房 、煤矿和弹药厂房等易燃易爆工程的通风空调系统时，安全性是必须考虑的重要因素，应采取相应的防爆技术方案和措施。 在设计燃油燃气锅炉房时应考虑可燃性气体 、液体泄漏带来的安全性问题，应设置可燃性气体泄漏报警系统和事故通风系统，并相互联锁。防火安全问题应按照有关防火设计规范来考虑，设备安全运行的问题主要包括制冷系统的安全等。

总之，高层建筑物暖通空调系统需要调节的量，一般包括空调对象的温度和相对湿度的调节，送风量、 湿度的调节，冷却水泵和冷冻水泵的转速调节，冷却塔风扇以及风机转速的调节，工况转换监测和控制，变送风流量调节及变水量流量调节等。 这些量可以作为空调系统控制的被控量也可作为系统要优化的量。

三、节能空调系统设计新思路

1、方案设计

现在非常流行的空调设计方案是： 在低能耗， 高室内环境品质的前提下， 风量可调的置换式送风系统、 冷辐射吊顶系统、结合冰蓄冷的低温送风系统以及去湿空调系统 。为了平衡高层办公楼中设备、 照明等主要热源形成的辐射热量采用辐射形式供冷。 冷辐射吊项应结合置换式送风 ，将新风采用下送风方式送入室内， 既保证室内空气品质， 又保证良好的室内热环境。 而采用空调去湿方案 ，首先可以保证室内空气品质 ；其次采用去湿保证了绿色建筑对室内湿度控制在60%以下的要求。

2、具备良好的通风系统

新风的作用某些建筑由于装修材料含有挥发性有害物质造成室内空气污染 。因此 ，绿色建筑中的暖通空调应该具备良好的通风系统 ，实现合理的自然通风， 因为新风在室内的流动对健康是必不可少的。

3、蒸发冷却技术

蒸发冷却空调技术是一种绿色仿生空调技术， 包括间接蒸发冷却 （IEC） 和直接蒸发冷却 （DEC）。 该系统采用水作为制冷剂 ，实现空调运行对环境无污染， 另外， 蒸发冷却系统的COP 值比机械制冷大得多 ，且它的制冷不消耗压缩功， 它是一种节能环保型绿色空调技术。

4、 地源热泵空调系统

地源热泵空调系统是利用土壤、 地下水或江河湖水作为冷热源的一种高效空调方式 。土壤是一种很适宜的热源， 其温度适宜 、稳定， 蓄热性能好且到处都有。 地源热泵全年运行工况稳定不需要其他辅助热源及冷却设备即可实现冬季供热夏季供冷。地源热泵的 COP 值可达 4.0 以上。 对于采用深井回灌方式的水源热泵 ，由于地下水抽出后经过换热器回灌至地下 ，属全封闭方式。 因此不使用任何水资源， 也不会污染地下水源。

5、免费供冷空调系统

免费供冷( FREE COOLING )技术通过水系统来利用自然冷源。它也称冷却塔供冷， 是一种节能降耗的系统形式。 免费 供冷的实现方式是： 当室外空气湿度温度下降到某值以下时关闭冷水机组 ，以流经冷却塔的循环冷却水直接或间接向空调系统供冷 ，提供建筑空调所需要的冷负荷。 在空调系统中冷水机组的能耗占有极高的比例 ，如用冷却塔供冷技术可少开或不开冷水机组 ，其节能效率将会是显著的。

参考文献：

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