高層建筑暖通空調(diào)設(shè)計(jì)要點(diǎn)研究

王晨

摘? 要：暖通空調(diào)是高層建筑設(shè)計(jì)的一個(gè)重要組成部分，其會(huì)對(duì)建筑能耗與環(huán)保性產(chǎn)生極大影響，加強(qiáng)其科學(xué)設(shè)計(jì)是高層建筑設(shè)計(jì)的一個(gè)重要內(nèi)容。文章以高層建筑為例，重點(diǎn)研究了暖通空調(diào)設(shè)計(jì)原則與要點(diǎn)，以期為建筑暖通空調(diào)設(shè)計(jì)的相關(guān)研究提供必要的指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：高層建筑;暖通空調(diào);設(shè)計(jì)要點(diǎn)

中圖分類號(hào)：TU83 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：2095-2945（2020）26-0085-02

Abstract： HVAC （Heating， Ventilation and Air Conditioning） is an important part of high-rise building design， which will have a great impact on building energy consumption and environmental protection. Strengthening its scientific design is an important part of high-rise building design. Taking high-rise buildings as an example， this paper focuses on the principles and key points of HVAC design， in order to provide necessary guidance for the relevant research of HVAC design.

Keywords： high rise building; HVAC （Heating， Ventilation and Air Conditioning）; key points of design

隨著高層建筑項(xiàng)目的增多，人們對(duì)建筑的居住功能提出了越來(lái)越高要求，除了對(duì)其耐久性與安全性具有較高要求外，對(duì)其美觀性與居住舒適性同樣提出了更高要求。其中暖通空調(diào)設(shè)計(jì)是影響高層建筑內(nèi)環(huán)境適宜性的一個(gè)關(guān)鍵設(shè)計(jì)要素，加強(qiáng)其科學(xué)設(shè)計(jì)，有效提升暖通空調(diào)設(shè)計(jì)效果是當(dāng)前建筑行業(yè)發(fā)展的一個(gè)重要方向。

1 高層建筑暖通空調(diào)設(shè)計(jì)的原則

為了保證高層建筑暖通空調(diào)設(shè)計(jì)可以高效開(kāi)展，需要注意遵從如下一些基本的設(shè)計(jì)原則，具體如下：其一，實(shí)事求是原則。在開(kāi)展暖通空調(diào)設(shè)計(jì)實(shí)踐中需要本著實(shí)事求是的設(shè)計(jì)原則，深入實(shí)地去調(diào)查和了解現(xiàn)場(chǎng)及周邊的建筑物以及電、熱、水等相關(guān)管線的敷設(shè)情況，這是設(shè)計(jì)高層建筑入口的重要基礎(chǔ)。其二，規(guī)范性原則。在暖通空調(diào)設(shè)計(jì)中，始終以規(guī)范為依據(jù)開(kāi)展各項(xiàng)設(shè)計(jì)工作，如需要根據(jù)建筑總高度、層數(shù)與層高對(duì)建筑是否屬于高層建筑進(jìn)行判斷，或者對(duì)建筑內(nèi)部人員數(shù)量以及空調(diào)使用時(shí)間與有無(wú)廢氣排放等進(jìn)行仔細(xì)地調(diào)查與統(tǒng)計(jì)，之后結(jié)合相關(guān)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范來(lái)劃分負(fù)荷系統(tǒng)。其三，安全性原則。要注意科學(xué)、合理地劃分防火分區(qū)，期間要對(duì)火災(zāi)疏散路線、防火墻設(shè)計(jì)位置以及防煙分區(qū)等進(jìn)行科學(xué)設(shè)計(jì)，保證防火閥門(mén)與排煙系統(tǒng)等設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性與安全性。

2 高層建筑暖通空調(diào)設(shè)計(jì)的要點(diǎn)

2.1 空調(diào)負(fù)荷設(shè)計(jì)的要點(diǎn)

基于《制冷與空調(diào)技術(shù)手冊(cè)》等關(guān)于暖通空調(diào)設(shè)計(jì)的相關(guān)規(guī)定可知，夏季的商用建筑與旅館辦公類建筑的冷負(fù)荷指標(biāo)分別可以控制在210W/m2～240W/m2與94W/m2～163W/m2。但是設(shè)計(jì)人員在實(shí)際的空調(diào)負(fù)荷設(shè)計(jì)實(shí)踐中，常常會(huì)因?yàn)檫@樣或那樣的問(wèn)題而增加空調(diào)的實(shí)際裝機(jī)容量，進(jìn)而會(huì)增加初期空調(diào)系統(tǒng)建設(shè)中的投資金額，相應(yīng)的成因主要表現(xiàn)在如下兩個(gè)方面：其一，設(shè)計(jì)人員如果僅僅利用負(fù)荷指標(biāo)估算法開(kāi)展計(jì)算，那么容易增加制冷劑裝機(jī)容量，這樣不僅會(huì)誘發(fā)一些不必要的投資浪費(fèi)問(wèn)題，同樣會(huì)對(duì)部分負(fù)荷作用下的冷機(jī)效率產(chǎn)生極大影響。其二，在綜合考慮各種安全系數(shù)的基礎(chǔ)上，容易使單位空調(diào)制冷面積超出設(shè)計(jì)規(guī)范和手冊(cè)當(dāng)中的冷負(fù)荷概算，進(jìn)而會(huì)使得空調(diào)系統(tǒng)在運(yùn)行中的單位空調(diào)面積峰值冷量超過(guò)相應(yīng)的規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)值。立足于全年設(shè)計(jì)視角可知，建筑負(fù)荷的持續(xù)峰值一般時(shí)間比較短，相應(yīng)的冷機(jī)負(fù)荷率在大多數(shù)時(shí)間段都會(huì)處于相對(duì)較低的狀態(tài)，COP本身也相對(duì)較低。針對(duì)這種情況，結(jié)合有關(guān)的空調(diào)設(shè)計(jì)手冊(cè)與規(guī)范，商場(chǎng)單位和辦公室單位的相應(yīng)冷負(fù)荷指標(biāo)取值可以分別確定為70W/m2～90W/m2與100W/m2～150W/m2，這樣可以滿足日常的基本使用規(guī)定和要求。

2.2 空調(diào)循環(huán)水泵設(shè)計(jì)的要點(diǎn)

在當(dāng)前設(shè)計(jì)空調(diào)循環(huán)水泵期間，設(shè)計(jì)值偏大是比較常見(jiàn)的一類設(shè)計(jì)問(wèn)題，并且所設(shè)計(jì)的水泵容量常常會(huì)超出實(shí)際需求值的2倍左右，這樣會(huì)極大地浪費(fèi)投資費(fèi)用與運(yùn)行費(fèi)用。究其根本原因，主要是由于設(shè)計(jì)人員所設(shè)計(jì)的冷負(fù)荷偏大，系統(tǒng)水利平衡計(jì)算結(jié)果和靜水壓力計(jì)算結(jié)果不準(zhǔn)確，系統(tǒng)循環(huán)阻力計(jì)算結(jié)果偏高等造成的。又或者在選擇冷水泵期間沒(méi)有高度重視冬季和夏季時(shí)流量差異性情況。比如，某高層建筑工程在夏季需要400m3/h的10℃循環(huán)冷凍水，冬季需要200m3/h的55℃循環(huán)熱水，二者具有差異化的循環(huán)水流量，所以在開(kāi)展暖通空調(diào)設(shè)計(jì)期間要對(duì)夏季用的冷水泵與冬季用的熱水泵進(jìn)行分開(kāi)設(shè)計(jì)。如果設(shè)計(jì)人員采用同一臺(tái)循環(huán)水泵，那么勢(shì)必會(huì)浪費(fèi)不必要的一些能源。因此，在實(shí)際的空調(diào)循環(huán)水泵設(shè)計(jì)實(shí)踐中，需要基于不同時(shí)間段中冷負(fù)荷和揚(yáng)程的實(shí)際變化來(lái)校準(zhǔn)相應(yīng)的設(shè)計(jì)方案，基于變頻泵速度的控制來(lái)對(duì)相應(yīng)的定速泵數(shù)量進(jìn)行有效控制，確保它們?cè)诟鞣N使用條件下都可以始終保持最佳運(yùn)行狀態(tài)。通過(guò)該種設(shè)計(jì)方法，可以極大地提升整體的節(jié)能性。

在暖通空調(diào)設(shè)計(jì)實(shí)踐中，合理選擇水泵揚(yáng)程也是設(shè)計(jì)人員需要綜合考慮的一個(gè)要點(diǎn)。比如，某高層建筑工程的冷卻塔可以擱置在高度為80m的屋頂上面形成一個(gè)閉式循環(huán)系統(tǒng)。但是在實(shí)際設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員如果在水泵揚(yáng)程中錯(cuò)誤加入高程，使得最終設(shè)計(jì)得到的水泵揚(yáng)程超過(guò)93m。在水泵選擇期間，設(shè)計(jì)人員一般需要選擇恰當(dāng)?shù)挠?jì)算方法，嚴(yán)格依據(jù)相應(yīng)的設(shè)計(jì)手冊(cè)與規(guī)范中的系數(shù)規(guī)定，選擇恰當(dāng)類型的水泵。此外，需要高度重視中央空調(diào)水循環(huán)流量的實(shí)際變化情況，考慮到循環(huán)水流量本身并非屬于恒定的，所以要確保所應(yīng)用水泵水量變化位于高效區(qū)當(dāng)中。如果夏季水量和冬季水量之間存在比較大的變化，那么為了確保整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，要注意分別設(shè)置熱水泵與冷水泵。

2.3 供暖設(shè)計(jì)的要點(diǎn)

在高層建筑供暖設(shè)計(jì)實(shí)踐中，許多設(shè)計(jì)人員常常會(huì)存在只設(shè)計(jì)建筑內(nèi)部供暖系統(tǒng)而沒(méi)有進(jìn)行戶外供暖系統(tǒng)設(shè)計(jì)的問(wèn)題，這樣會(huì)使得最終的高層建筑實(shí)際供熱負(fù)荷值與設(shè)計(jì)負(fù)荷值二者存在很大的差異，影響了整體的建筑供暖效果?；耍谠O(shè)計(jì)供暖系統(tǒng)期間除了需要對(duì)室內(nèi)供暖的相關(guān)影響因素進(jìn)行綜合考慮之外，同樣需要考慮樓道管道等公共建筑部分的供暖設(shè)計(jì)情況。比如，針對(duì)某一商務(wù)高層建筑，在對(duì)其供暖系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)期間必須要安置一個(gè)單獨(dú)的熱計(jì)量。但是實(shí)際的設(shè)計(jì)人員卻常常會(huì)忽視這一設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，有的高層建筑內(nèi)部的立管系統(tǒng)本身可以劃歸到公共部分范疇，實(shí)際的設(shè)計(jì)中需要對(duì)散熱裝置、化學(xué)鋼材、承載情況以及水利平衡性等眾多影響因素進(jìn)行綜合考慮，保證最終確定的供熱負(fù)荷準(zhǔn)確性，同時(shí)也要注意管道熱補(bǔ)償所帶來(lái)的影響，借助這種設(shè)計(jì)方式不僅可以防范熱脹冷縮作用所造成的管道支管拉裂問(wèn)題，同樣可以對(duì)熱膨脹量進(jìn)行仔細(xì)考量，并對(duì)補(bǔ)償設(shè)備規(guī)格及其安置位置進(jìn)行精確確定。通過(guò)這種設(shè)計(jì)方式，可以顯著提升供暖設(shè)計(jì)的整體效果。

2.4 旁通管道設(shè)計(jì)的要點(diǎn)

旁通管道是供回水總管上的一個(gè)重要組成部分，其使用性能會(huì)直接影響整體供回水總管的使用效果。為了對(duì)空調(diào)系統(tǒng)中冷水機(jī)組內(nèi)部通過(guò)的水量進(jìn)行有效穩(wěn)定，那么可以將旁通管道合理地設(shè)置在冷水機(jī)組當(dāng)中的供回水管上面，并且可以相應(yīng)地設(shè)計(jì)一個(gè)恰當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)閥來(lái)對(duì)實(shí)際的壓差進(jìn)行有效控制。在設(shè)計(jì)旁通管道期間，必須要嚴(yán)格依據(jù)冷水機(jī)組內(nèi)部的冷凍水量等實(shí)際情況，對(duì)其最大水流量進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，同時(shí)也要依據(jù)最大流速來(lái)對(duì)旁通管道的直徑進(jìn)行科學(xué)設(shè)計(jì)，切不可在沒(méi)有經(jīng)過(guò)科學(xué)計(jì)算與綜合分析的基礎(chǔ)上僅憑個(gè)人設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)來(lái)對(duì)旁通管道的直徑尺寸進(jìn)行確定。通常而言，旁通管道設(shè)計(jì)中的旁通閥一般可以選擇電動(dòng)類型的調(diào)節(jié)閥，如ZAPC型或ZAPB型（圖1）等都是當(dāng)前我國(guó)旁通管道中常用的旁通閥設(shè)備。如果末端設(shè)備本身的管道壓力不小于0.2MPa，必須要嚴(yán)格依據(jù)有關(guān)管理規(guī)定和要求，對(duì)冷水機(jī)組旁通閥的直徑進(jìn)行科學(xué)、合理地確定。

2.5 通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要點(diǎn)

在寫(xiě)字樓、商務(wù)樓等高層建筑內(nèi)部，無(wú)論是儲(chǔ)藏室、設(shè)備間或者廚房與衛(wèi)生間等區(qū)域都會(huì)相應(yīng)地配備恰當(dāng)類型的一些通風(fēng)系統(tǒng)，這關(guān)系高層建筑內(nèi)部通風(fēng)的質(zhì)量。針對(duì)高層酒店衛(wèi)生間所設(shè)置的排風(fēng)系統(tǒng)，可以采取回收式機(jī)組在室外進(jìn)行科學(xué)安排。新風(fēng)機(jī)組與空調(diào)機(jī)組上面都要注意加裝一些袋式初效過(guò)濾器（圖2）來(lái)進(jìn)行過(guò)濾處理。而廚房、鍋爐房以及空調(diào)制冷機(jī)房的內(nèi)部相應(yīng)地設(shè)置事故通風(fēng)系統(tǒng)，并且通風(fēng)換氣次數(shù)不應(yīng)小于12次/h。只有科學(xué)設(shè)計(jì)高層建筑通風(fēng)系統(tǒng)，才能夠保證高層建筑內(nèi)部擁有一個(gè)良好的內(nèi)環(huán)境。

3 結(jié)束語(yǔ)

總之，暖通空調(diào)是新時(shí)期高層建筑設(shè)計(jì)的一個(gè)重要組成部分，其設(shè)計(jì)質(zhì)量關(guān)系整個(gè)建筑內(nèi)環(huán)境的質(zhì)量。在實(shí)際的暖通空調(diào)設(shè)計(jì)中，要注意遵從實(shí)事求是、規(guī)范性和安全性幾個(gè)基本原則的基礎(chǔ)上，做好空調(diào)負(fù)荷、空調(diào)循環(huán)水泵、供暖、旁通管道與通風(fēng)系統(tǒng)幾個(gè)設(shè)計(jì)工作，力求全面提升高層建筑暖通空調(diào)設(shè)計(jì)效果。

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