浅谈高层建筑暖通设计的问题以及创新研究

【摘要】：随着社会发展的不断进步，人们对房屋需求的不断增加，高层建筑已经成为当前建筑的主流。为了提高居住的舒适度，使得高层建筑中的暖通设计显得尤为重要。本文主要对高层建筑暖通设计相关问题进行了简要分析。

【关键词】：高层建筑；暖通设计；原则

中图分类号：TU97文献标识码： A

引言

随着经济的发展，建筑行业的发展也十分迅速。人们对于设计房屋建筑的暖通设备等各方面要求也随着技术的发展有所提高，这种设计方案的优劣与高层建筑中暖通设计的成败关系密切。所以高层建筑中暖通的设计方案已经成为设计人员在工程设计中频繁遇到的技术难题。

1、暖通设计的重要性

暖通系统的设计在整个建筑设计中的作用不言而喻，是任何一个建筑设计师都必须要考虑的环节，暖通设计是否安全合理将直接影响整个建筑工程是否能够达到节能的标准以及其安全性能。目前我国建筑工程的能耗在我国整个能耗系统中占有很大比重，而建筑能耗中又以暖通系统能耗最大，因此如何缓解我国能源消耗的压力，解决建筑暖通能耗问题是关键。 我国现在许多建筑的专业人士，经过努力钻研，研究出许多低能耗的建筑类群，这很大程度的减少了我国能源的使用量，尽管我国建筑能源的使用量比起西方发达国家多了很多，但是在供暖效果来看却远远低于西方发达国家的平均水平，这是我们必须要解决的。 在建筑暖通设计的方面，暖通设计的合理性起了很大的作用，它能直接影响整个建筑的暖通效果。这就对暖通设计师提出了更多的要求，设计师必须要有足够的相关技能和综合能力，因为暖通设计涉及到的学科和技术是多方面的，因此对设计师的要求必须提高，一个优秀的暖通设计师必须要有良好的职业道德素养，把每一个工作当成重要的课题来进行，设计出一个可行的合理的设计图纸，能够极大的提高节能和环保效果，同时对我国经济发展起到了很大的推动作用。

2、高层建筑暖通设计存在的问题

2.1、室内负荷变动敏感

由于高层建筑多采用幕墙等轻型结构，虽然其传热系数不比传统结构大，但因热容量小，室内蓄热能力相应较低，室外气温的变化，太阳辐射的变动传入室内的延迟时间短，不同朝向房间的负荷差别很大，有外墙的房间和内部区房间的负荷也不相同，因此高层建筑的空调系统和设备要适应室内负荷变化的要求，具有良好的调节性能。

2.2、水系统分区问题

高层建筑层数高，低层部分的空调设备，如风机盘管或散热器的承受水静压高，当工作压力超过低层部分空调设备或采暖设备的承受的压力时，对该高层建筑的水系统，在竖向上应分成高区和低区，同时在高区或低区内再按南北分区，这样可以分别操作，来适应南北方向的夏季空调负荷和冬季采暖负荷的不同。

2.3、设备层问题

高层建筑水、电暖所需的设备多，选择适当的方式将这些设备合理安置，例如为冷水机组服务的变配电应靠近机房，而空调系统要节约管道和风道所占用竖井的空间，一般设备层设置在地下层或屋顶层，如层数高，则在中间层再考虑增加设备层，这样使设备布置达到经济合理。

2.4、防排烟问题

高层建筑发生火灾时，由于其蔓延快，扑救、疏散困难，又易存在较多的火灾隐患，给防火和救火带来不便。而目前在高层建筑火灾中，烟气和高温是发生严重伤亡事故的主要原因。据国外火灾统计资料，火灾死亡人数中由于窒息，吸入烟尘、一氧化碳中毒而死亡的占62.4%。因此高层建筑的防火安全就显得特别重要，而防排烟设计是其中关键之一。做好高层建筑的防排烟设计应首先熟悉与防排烟设计的有关规范要求，根据建筑物的用途，平立面组成，防火分区的划分来合理布置排烟防烟系统和防火阀的设备等。

3、高层建筑暖通设计的改进措施

3.1、对各种设计方案的经济性进行比较

在选择高层建筑暖通设计方案的时候，经济性应该是考虑的一个重要因素。当各种方案都满足设计要求时，应该对其设备档次、能耗、能源价格等进行经济性比较。值得注意的是，经济性比较必须以使用周期为基准，对设备的维护、运行以及使用寿命等因素进行综合的评价和比较。除此之外，还应对冬季和夏季的综合利用情况进行分析，从而确定最优方案。

3.2、保证暖通设计的可行性和可靠性

在暖通设计满足使用要求的前提下，必须确保设计的可行性和可靠性。暖通设计除了满足使用要求、相关法规、设计规范外，还应满足环境保护、节能减排、供电和供水等方面的要求。与此同时，还应对当地环境、供水、供电等条件的变化情况进行分析，从而全面保证暖通设计的可行性和可靠性。

3.3、选择合理的空调系统

空调系统的选择不仅要注重其调节功能和适应负荷周期性变化的能力，还要考虑其一次性投资和后期的运行维护费用。某些空调系统的一次性投资很高，但是后期的运行维护费用低，所以也可以作为一种备选方案。对于高层建筑而言，如果是办公室区域，空调只是白天工作，因此在设计暖通方案时，应该考虑夜间空调停止工作的需求。随着空调自动化水平的提升，大大减小了管理人员的工作强度，但是一次性投入高，对管理人员的技术水平要求也相应提高。在进行暖通方案设计时，要综合考虑高层建筑的实际情况和设计要求。

3.4、注重节能环保

虽然高层建筑为人们创造了一个高效、和谐、舒适、幽雅的生活环境，但是由于高层建筑中存在大量的电气设备，因此成为了社会中的能源消耗大户。而暖通系统的能源消耗占据了整个高层建筑能源消耗的一大部分，因而必须对暖通设计中的节能环保因素引起重视。在暖通空调系统设计中如果能采取相应节能环保设计技术，比如改建建筑热工性能、采用地源热泵技术等等，就能够有效地降低空调系统的能耗以及对空气的污染，同时降低了暖通系统的运行成本。因此，暖通空调系统的节能环保设计对高层建筑的暖通设计有着重大的意义。

3.5、积极推进热泵在暖通空调工程中的应用

近年来，暖通空调行业在市场上已经大范围应用了热泵技术，其节能效果也是显而易见的。热泵是一种制冷系统，它是依靠冷凝器释放热量的方式实现制冷，也被叫做“热量倍增器”。我们可以利用热泵制得热水，1 度电换得的热水比使用传统方式耗费 3 度电获得的热水要多，这就足以看出热泵的节能优势。同样，把现有的能源用在热泵中进行供暖，也比传统供暖方式的能源利用率高。

当前的能源十分紧缺，如何有效回收大气、河川中的热量，热泵就是最好的工具，因此被称为强有力的余热回收工具。通常把COP 系数来作为考量热泵的能量消耗效率的经济指标。目前热泵技术在暖通空调方面的应用，COP 系数在 3 ～4 左右，也有更新技术能使 COP 系数达到 6 ～8 左右。因此，我们可以看出，如果这些数值能得到进一步普及，能源将达到更加有效的利用，而将得益于热泵技术在暖通空调业的大力普及。

热泵在暖通空调的应用中，热回收应用相当广泛。在现代的大型建筑中，往往可分为内区和外区。在内区是任何时候都需要供冷的，即使是在冬季。除此之外，排风系统也可以向周围传递热量。

我们通常应用热泵技术将这部分热量加以利用，真正做到能源的合理有效地利用，才是真正意义的节能。

4、提高暖通设计的创新方法

4.1、更新设计理念和完善方法

设计方法的完善应将重点放在逐渐转向综合化、瓣范化等方面。对我国的发展而言，建筑节能方面的考虑是把提高建筑围护结构热工性能，降低热负荷作为主要目标，来确保供暖热源和系统的能源效率能够达到标准。设计中还要将我们设计的成果是否会给国家能源资源和环境保护带来的影响考虑在内。更新设计理念是将静态观念转向动态观念。

就高层建筑使用而言，其主要过程是由内至外的动态变化，单单靠稳态设计工况是无法满足使用需要的，我们可以采用新技术新方法（建筑动态负荷分析方法和计算流体动力力学方法等），来方便方案的确定和计算的顺利进行。

4.2、暖通领域应该进行能源的效率化设计

从中央空调型冷源来看，直燃式的冷水机组的发展已经得到人们不断的认可，这样能够确保产品的长期使用。从蓄水型空调来看，有利于转移电力的高峰负荷，但是在节省了电费的同时又增加了一定的电量，解决这样的问题应该从设备的国产化、原有系统的设计改进等的方面来进行。总而言之，对目前市场上出现的新的设备与新技术来说，都不够完美，设计应该放在国际领域进行高瞻远瞩，借鉴一些国外的成功经验，再结合本国的实情。进行合理的能源效率的优化设计。

5、结束语

城市建筑设计中的高层建筑暖通设计具有十分重要的作用，要以设计规划为基础，进行科学的新理念创新，保证人们的需求最大程度的得到满足。只有做好暖通设计方案，才能使设计方案更好的得到实施，实现建筑暖通系统的节能，为住户提供最佳取暖效果。近年来，城市建筑暖通设计已在我国得到了飞速发展，绿色建筑是我国暖通设计的核心目标。城市建筑暖通设计要提倡新的绿色环保理念，为绿色建筑的进步与发展，提供生机与活力。

参考文献

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