浅析高层建筑暖通空调的设计

摘要：本文主要阐述了暖通空调系统，并且简单扼要的分析了暖通空调系统设计中应该要注意的若干问题，以及提出了空调系统的节能设计的新思路。

关键词：暖通；空调系统；设计

Abstract: this article mainly expounds the hvac system, and simply analyzed the hvac system design should pay attention to some problems, and put forward the air conditioning system energy saving design of the new way of thinking.

Keywords: hvac; Air conditioning system; design

中图分类号：TU96+2 文献标识码：A文章编号：

随着中国经济的快速发展，城市化进程的加快，建筑行业的飞速发展，人民生活质量的提高，中央空调的小型化，家用空调的商业化，家用中央空调将会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，合理的设计创造舒适的室内环境且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要解决的问题。

1暖通空调系统的概述

空调系统一般分为制冷供暖系统，新风系统和排风（排油烟）系统等的综合设计。因此“暖通”从功能上说是建筑的一个组成部分。从建筑设计的角度来说，它是建筑设计的一个分项。并不是单指“空调”。需要说明的一点是：“空调”在一个建筑中可能是“中央空调系统”，也可能是“中央空调与独立空调的混合系统”，也可能全部是“独立空调的系统”。一切都要根据建筑的功能以及投资者的意向和实际的需要而定。

暖通空调系统的种类有很多，但是它们的基本原理都是相通的。通常主要的分类有：分散式供冷或供暖、热泵系统、热回收系统和蓄冷。另外还有：空气一水系统、全空气系统和全水系统。空气一水系统：这类系统通常是用冷水带走空调空间的大多数显热负荷，而用空气提供通风以保证空气质量并带走由于空间的潜热负荷造成的湿气，当然空气也提供一些额外的显热冷却。全空气系统：在这类系统中，空调空间的所有要求（如加热、加湿、冷却及除湿等）都靠送风来满足。全水系统：这类系统指那些具有风机一盘管、组合通风装置或重力循环式室内末端的系统，未调节的流通空气通过墙上的通风口送入或渗入。其最大的优点在于能够适应许多建筑物空气调节要求，并且可灵活地应用在空调系统的改造中。

2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。

3暖通空调系统设计中应注意的问题

3.1空调循环水泵的选型问题

循环水泵容量过大在我国是普遍存在的问题，其容量通常能达到实际需要的两倍，这将造成极大的投资费用和运行费用的浪费，究其原因主要是：

（1）系统循环阻力计算结果偏大。

（2）设计冷负荷偏大。

（3）净水压力问题。错误的将净水压力算作系统的循环阻力，造成系统循环阻力计算偏大。

（4）系统水力平衡计算问题。水力平衡计算不精确，正式投入使用前又没进行全面的调试，会造成水力失调。在具体的设计过程中，应该随不同时刻冷负荷及扬程的变化而变化，能够满足不同条件下优化运行的要求，通过对定速泵的台数控制及变频泵的速度调节达到节能的目的，控制方法简单，节能效果明显。

3.2供暖方面

高层建筑暖通入1：3入户装置根据采暖通风与空气调节设计规范规定，热水采暖系统，应在热力入口的供回水总管上设置温度计、压力表及除污器，必要时应装热量计。而设计人员往往只注意入户热力装置的设置，忽略了入口装置，造成设计失误。入口数量问题应考虑开发商后续管理方便的基础上，设计人员不仅要考虑室内供暖系统的合理性，又要考虑室外管线衔接的合理性，不能顾此失彼。

规范规定楼梯间或其他有冻结危险的场所，散热器应由独立的立支管供热，且不得装设调节阀。工程中共用一根立管一侧连接邻室房间散热器另一侧连接楼梯间散热器的做法，因密闭性难以得到保证，供暖发生故障，将影响邻室的供暖效果。带有底层商铺的住宅设计规范明确规定，对建筑内的公共用房和公用空间，应单独设置采暖系统和热计量装置。但设计中总存在商铺未单独设热计量装置，或与住宅采用共用系统，都将对以后使用后引起不必要的麻烦。

采用共用立管系统的高层住宅，设计中要根据系统水力平衡、承压能力、散热设备及化学管材的特性等因素对供暖系统及共用立管进行竖向分区设置，并应考虑管道热补偿问题。工程上忽略伸缩器设置、未认真校核热膨胀量以决定补偿器的位置、在补偿器上下的位置安装固定支架消弱补偿器作用等会因立管的热胀伸缩拉裂了支管的现象。

3.3空调通风系统防火、防烟阀的设置问题

防火阀与排烟防火阀不同，不能将这两种不同功能的阀门混合使用，防火阀一般设在通风空调管路穿越防火分区或变形缝处，平时开启，火灾时，当烟气温度达到70℃时．阀体内的易熔片熔断，从而切断烟、火沿通风管道向其他防火分区蔓延．高规中规定。风管应在穿过防火墙处设防火阀；穿过变形缝时，应在两侧设防火阀。然而，有的设计在风管穿防火墙处未设防火阀，有的风管穿过变形缝时仅在一侧设有防火阀，而另一侧则未设。另外，有些工程防火阀的位置设置不当。按要求防火阀应紧靠防火墙位置，且连接防火阀的穿墙风道厚度&≥1.6，防火墙两侧各2ｍ范围内的风道应采用不燃材料保温。但有些工程通风空调风管上的防火阀随意设置．远离防火墙，其间的风管既来说明加厚，亦未采取任何保护措施，而捧烟防火阀是设在专用排烟风道或兼用风道上，排烟阀体上加装280℃熔断的温度熔断器，当排烟温度高达280℃时温度熔断器动作，阀门关闭，停止排烟。

4节能空调系统设计新思路

4.1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。

4.2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。

4.3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。

4.4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。

4.5免费供冷空调系统

免费供冷（FreeCooling）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。

5结语

总之，暖通空调工程设计员必须对设计方案中涉及到的种种因素进行综合考虑，在此基础上进行科学设计，以寻找到符合最大经济效益和功能要求的暖通空调工程设计方案。

参考文献

［1］褚占彪，郭洪海．浅谈在暖通空调设计中容易出现的一些问题及解决办法［J］．沈阳建筑，2009，（2）．

［2］李竹光．暖通空调规范实施手册［M］．北京：中国建筑工业出版社，2006．

［3］GB50019．采暖通风与空气调节设计规范［S］．2003．

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。