高層民用建筑暖通空調(diào)設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)探討

慕愛民

（德州市建筑規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院，山東德州 253020）

0 引言

在高層民用建筑中暖通空調(diào)相對(duì)特殊，需要保證其實(shí)用性、滿足安全標(biāo)準(zhǔn)、符合低碳環(huán)保理念的要求。在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，需要從規(guī)劃設(shè)計(jì)、空調(diào)負(fù)荷設(shè)計(jì)、循環(huán)水泵設(shè)計(jì)、供暖設(shè)計(jì)、管道設(shè)計(jì)、通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)幾個(gè)方面來(lái)加強(qiáng)管理，保證暖通空調(diào)系統(tǒng)滿足高層民用建筑的使用需求和安全標(biāo)準(zhǔn)。

1 暖通空調(diào)系統(tǒng)的概念

暖通空調(diào)系統(tǒng)是建筑工程項(xiàng)目中的重要內(nèi)容，屬于建筑機(jī)電工程中的分項(xiàng)內(nèi)容。雖然暖通空調(diào)系統(tǒng)的工程量比較小，但是其重要性是不可忽略的，可以改善建筑室內(nèi)環(huán)境，調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度，提高空氣質(zhì)量，當(dāng)前的高層民用建筑非常依賴暖通空調(diào)系統(tǒng)，也是高層民用建筑中不可缺少的一部分。暖通空調(diào)系統(tǒng)存在多樣化的特點(diǎn)，在具體的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，需要結(jié)合高層民用建筑的實(shí)際需求，合理確定暖通空調(diào)系統(tǒng)類型，隨即才可以將暖通空調(diào)系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)展現(xiàn)出來(lái)。暖通空調(diào)系統(tǒng)可以在夏季溫度相對(duì)較高時(shí)，對(duì)室內(nèi)溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)，把室內(nèi)多余的熱量進(jìn)行排除，在冬季氣溫角度的時(shí)候，對(duì)室內(nèi)空氣進(jìn)行加溫處理，另外，當(dāng)代的暖通空調(diào)系統(tǒng)除了具有控溫功能之外，還具有空氣濕度的調(diào)節(jié)以及風(fēng)速度調(diào)節(jié)，在暖通空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程中，制冷技術(shù)是其中的核心技術(shù)，是暖通空調(diào)系統(tǒng)重要功能得以實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵，在制冷技術(shù)的應(yīng)用下，人們的生活環(huán)境質(zhì)量得以顯著提高，特別是在高層民用建筑之中，暖通空調(diào)系統(tǒng)所起到的作用至關(guān)重要。

2 高層民用建筑暖通空調(diào)的設(shè)計(jì)原則

2.1 符合低碳環(huán)保理念

在進(jìn)行高層建筑暖通系統(tǒng)設(shè)計(jì)的過(guò)程之中，要嚴(yán)格遵照低碳環(huán)保理念，來(lái)嚴(yán)控制能耗成本，杜絕鋪張浪費(fèi)。在滿足低碳環(huán)保的需求下，需要將能耗成本降到最低。如對(duì)于辦公建筑的暖通空調(diào)可采用規(guī)律的停機(jī)時(shí)間控制能耗，而民用建筑開機(jī)時(shí)間較長(zhǎng)，要從節(jié)能技術(shù)的角度進(jìn)行優(yōu)化，嘗試引進(jìn)新部件、新技術(shù)，降低暖通空調(diào)的運(yùn)行成本。

2.2 滿足安全標(biāo)準(zhǔn)

高層民用建筑暖通空調(diào)的安全性不僅關(guān)系到空調(diào)系統(tǒng)能否正常發(fā)揮功能，還關(guān)系到住戶的安全。由于暖通空調(diào)分布較為復(fù)雜，造成空調(diào)設(shè)備運(yùn)行維護(hù)不便利。如北方地區(qū)采取的供暖方式，對(duì)高層民用建筑暖通系統(tǒng)更重視鍋爐設(shè)計(jì)，需要對(duì)鍋爐區(qū)和庫(kù)房進(jìn)行合理規(guī)劃，避免留下安全隱患。高層民用建筑暖通空調(diào)設(shè)計(jì)送風(fēng)口要區(qū)分消防排煙通道，避免系統(tǒng)壓力受損，同時(shí)還可預(yù)防漏氣事故引發(fā)爆炸或者燃燒的安全隱患。暖通空調(diào)設(shè)計(jì)必須要嚴(yán)格按照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到安全標(biāo)準(zhǔn)。

2.3 保證實(shí)用性

在暖通空調(diào)設(shè)計(jì)上，項(xiàng)目存在“一刀切”的問(wèn)題。設(shè)計(jì)人員要根據(jù)工程實(shí)際條件進(jìn)行設(shè)計(jì)，應(yīng)考慮到工程所在地的氣候條件，加大建筑的宜居性。設(shè)計(jì)單位得要加大機(jī)組容量，促使建筑工程達(dá)到使用負(fù)荷，雖該設(shè)計(jì)方式在前期投資成本大，然而在項(xiàng)目性能與后期運(yùn)行維護(hù)壓力卻得到很大程度的緩解，方便建筑后期的管理。目前暖通空調(diào)系統(tǒng)自動(dòng)化水平逐漸提高，設(shè)計(jì)人員要積極組建空調(diào)系統(tǒng)和建筑移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，為自動(dòng)化功能奠定基礎(chǔ)，以便于暖通空調(diào)出現(xiàn)內(nèi)部故障時(shí)，可利用數(shù)字控制系統(tǒng)進(jìn)行篩查和檢修，提高暖通工程的實(shí)用性功能。

3 高層民用建筑暖通空調(diào)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

3.1 設(shè)計(jì)需具有規(guī)劃性

在高層民用建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的過(guò)程之中，諸多系統(tǒng)之間要互相配合，能夠合理利用能源，這也是符合當(dāng)今發(fā)展規(guī)律的。一般來(lái)說(shuō)，在室內(nèi)環(huán)境正常運(yùn)轉(zhuǎn)的形勢(shì)下采用輻射制冷技術(shù)，使各個(gè)系統(tǒng)之間相互配合，確保冷空氣在室內(nèi)運(yùn)行。在具體的實(shí)踐中，如果系統(tǒng)設(shè)計(jì)滿足各項(xiàng)功能，還需要考慮成本，盡可能減少各個(gè)環(huán)節(jié)的費(fèi)用。經(jīng)濟(jì)、高效、節(jié)能是當(dāng)今暖通空調(diào)系統(tǒng)所追求的目標(biāo)，也是設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)過(guò)程中所要達(dá)到的要求。

3.2 合理計(jì)算空調(diào)負(fù)荷

設(shè)計(jì)一個(gè)功能完善舒適安全的暖通空調(diào)系統(tǒng)，各方面設(shè)計(jì)都要考慮到，而在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，合理計(jì)算空調(diào)負(fù)荷則是重中之重。冷熱負(fù)荷體系是整個(gè)空調(diào)暖通系統(tǒng)運(yùn)行的關(guān)鍵所在，一旦設(shè)計(jì)不科學(xué)，便會(huì)威脅到暖通空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行的安全穩(wěn)固性，假使無(wú)法持續(xù)性維持穩(wěn)定化，那么在具體運(yùn)用階段之中，便會(huì)發(fā)生諸多問(wèn)題，后續(xù)的維護(hù)成本也會(huì)相應(yīng)增加。

3.3 做好消防排煙設(shè)計(jì)

為保障暖通空調(diào)的安全可靠運(yùn)行，設(shè)計(jì)人員需做好消防排煙設(shè)計(jì)，根據(jù)高層民用建筑的不同運(yùn)行要求，采取相應(yīng)的安全措施。

（1）合理劃分防煙分區(qū)及設(shè)置擋煙垂壁。高層民用建筑結(jié)構(gòu)相對(duì)繁雜，內(nèi)部管路分布錯(cuò)落有致。在進(jìn)行擋煙垂壁的過(guò)程之中，得要達(dá)到規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)之下來(lái)減少擋煙垂壁的設(shè)置數(shù)量。結(jié)合當(dāng)下常規(guī)化高層民用建筑層高來(lái)分析，由于清晰度、高度和單個(gè)排煙口排煙量因素的影響，儲(chǔ)煙倉(cāng)厚度相對(duì)較大，擋煙垂壁和地面之間的距離相對(duì)較近，運(yùn)用卷簾式電動(dòng)擋煙垂壁則比較適宜。封閉吊頂，則可以直接性的在吊頂板上方貼臨位置設(shè)置卷簾盒，暗裝于吊頂內(nèi)，或結(jié)合精裝設(shè)置于吊頂外；不封閉吊頂或不吊頂時(shí)，在管線經(jīng)過(guò)的位置或不封閉吊頂上端則適宜運(yùn)用固定擋煙垂壁，方便管線之間的穿越，再將其固定在擋煙垂壁下方，并進(jìn)行電動(dòng)擋煙垂壁的設(shè)置，從而來(lái)達(dá)到在火災(zāi)的時(shí)候?qū)τ趦?chǔ)煙倉(cāng)厚度的標(biāo)準(zhǔn)。

（2）合理布置排煙口。與空氣相比，火災(zāi)產(chǎn)生的煙氣更輕，大多聚集在建筑上方。針對(duì)該特點(diǎn)，在進(jìn)行排煙口設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員將其設(shè)計(jì)在較高位置，在滿足設(shè)計(jì)需求時(shí)，排煙口盡量設(shè)置在風(fēng)管側(cè)向或頂端，以增加風(fēng)口距儲(chǔ)煙倉(cāng)底部的高度，嚴(yán)格控制封口數(shù)量，且排煙口的風(fēng)速適宜控制在10m/s 之內(nèi)。風(fēng)管頂端來(lái)設(shè)置排煙口的時(shí)候，排煙口距離樓板不能過(guò)近，應(yīng)考慮不小于2 倍風(fēng)口當(dāng)量直徑的距離，否則排煙口排煙能力將折半。

（3）避難層設(shè)置固定外窗。在超高層民用建筑中，樓梯間的分段設(shè)置導(dǎo)致避難層交通核內(nèi)部樓梯間無(wú)法滿足規(guī)范要求，在頂層設(shè)置1.0m2的固定窗，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)可考慮在避難層設(shè)置夾層，將1.0m2的固定外窗與內(nèi)部樓梯間連通，或設(shè)置滿足耐火極限等級(jí)的風(fēng)管，將1.0m2的固定外窗與樓梯間連通。

3.4 循環(huán)水泵設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)循環(huán)水泵的過(guò)程中，常出現(xiàn)設(shè)計(jì)值過(guò)大的問(wèn)題。由于設(shè)計(jì)值過(guò)大，水泵容量遠(yuǎn)超需求值，從而造成運(yùn)行費(fèi)用和投資成本的增加。循環(huán)水泵設(shè)計(jì)值過(guò)大多由冷負(fù)荷設(shè)計(jì)過(guò)大造成，對(duì)水利平衡、靜水壓力計(jì)算不準(zhǔn)確，造成系統(tǒng)循環(huán)阻力偏高。另外，選擇冷水泵期間沒有關(guān)注夏季和冬季流量的差異性，假設(shè)某高層民用建筑在夏天需要500m3/h 循環(huán)冷凍水，水溫10℃；冬季則需要250m3/h 循環(huán)熱水，水溫55℃，兩者存在循環(huán)水流量的差異。所以在暖通空調(diào)設(shè)計(jì)上需要分開對(duì)冷水泵和熱水泵來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，如果采用一臺(tái)循環(huán)水泵，勢(shì)必造成能源浪費(fèi)。在設(shè)計(jì)循環(huán)水泵時(shí)，要綜合考慮冷負(fù)荷和揚(yáng)程來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，通過(guò)控制頻泵速度對(duì)定速泵數(shù)量加以控制，保證其在常規(guī)使用條件下能夠保持良好的運(yùn)行狀態(tài)。設(shè)計(jì)暖通空調(diào)時(shí)，選擇水泵揚(yáng)程也十分關(guān)鍵。如高層民用建筑冷卻塔采取閉式循環(huán)系統(tǒng)，放置于100m 屋頂上，設(shè)計(jì)人員得要將高程添加到水泵揚(yáng)程，以至于導(dǎo)致水泵揚(yáng)程過(guò)大。在進(jìn)行水泵選擇的時(shí)候，得要嚴(yán)格依照設(shè)計(jì)規(guī)定來(lái)選擇適宜的水泵類型。設(shè)計(jì)人員更要關(guān)注循環(huán)水流量的變化，由于循環(huán)水流量并不是固定的，得要保障水泵水量處在一個(gè)高效區(qū)，假使夏季與動(dòng)機(jī)水量會(huì)有區(qū)別，那么隨即得要設(shè)置熱水泵與冷水泵，以保證空調(diào)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。

3.5 引進(jìn)先進(jìn)節(jié)能技術(shù)

（1）蓄能空調(diào)。在建筑領(lǐng)域，蓄能空調(diào)的使用與建筑內(nèi)電能的應(yīng)用相互配合，并不是可以直接實(shí)現(xiàn)節(jié)能，但是通過(guò)移峰填谷，來(lái)進(jìn)一步提高發(fā)電廠的一次性能源使用效率，進(jìn)而降低發(fā)電廠的能耗，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的目的。

蓄能空調(diào)技術(shù)并非從高層民用建筑本身入手節(jié)約其能耗，而是從整體入手降低區(qū)域內(nèi)的能耗，推動(dòng)低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展。在高層民用建筑的高區(qū)水系統(tǒng)中，傳統(tǒng)板換方式屬于閉式循環(huán)，會(huì)損失能量品位，且多次換熱后高區(qū)冷凍水的溫度較高，空調(diào)溫度調(diào)節(jié)效果降低。針對(duì)該問(wèn)題，該超高層民用建筑引入冰蓄冷技術(shù)，通過(guò)低溫冷水替代換熱方式，但該技術(shù)會(huì)引入乙二醇供冷及放冷系統(tǒng)，加大能耗，投入成本較高。該高層民用建筑在應(yīng)用冰蓄冷技術(shù)的同時(shí)，進(jìn)行溫濕度獨(dú)立控制設(shè)計(jì)，應(yīng)用新風(fēng)獨(dú)立除濕加干式風(fēng)機(jī)盤管的暖通系統(tǒng)，降低冰蓄冷技術(shù)帶來(lái)的輸配能耗，避免暖通空調(diào)系統(tǒng)的溫濕度調(diào)節(jié)效果受層高影響。

（2）智慧控制。與家用空調(diào)設(shè)備或小型中央空調(diào)相比，高層民用建筑的暖通空調(diào)系統(tǒng)更復(fù)雜，采用先進(jìn)的智慧控制技術(shù)可協(xié)調(diào)空調(diào)的用冷、送冷及制冷等子系統(tǒng)，最大限度降低空調(diào)系統(tǒng)的能耗。例如，該超高層民用建筑選用SIEMENSPLC 自控系統(tǒng)，在暖通系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，通過(guò)送風(fēng)量的變化實(shí)現(xiàn)室內(nèi)溫濕度的調(diào)節(jié)，將空調(diào)系統(tǒng)末端的靜壓箱、軟管及出風(fēng)口等結(jié)構(gòu)進(jìn)行一體化設(shè)計(jì)，調(diào)節(jié)軟管的布局、敷設(shè)方向和長(zhǎng)度等參數(shù)，確保不同出風(fēng)口的風(fēng)量差異低于10%，并根據(jù)室內(nèi)CO2濃度，調(diào)節(jié)新風(fēng)風(fēng)量，使暖通系統(tǒng)控制更靈活，減少設(shè)備能耗。

4 結(jié)束語(yǔ)

高層民用建筑暖通空調(diào)設(shè)計(jì)質(zhì)量對(duì)高層民用建筑設(shè)計(jì)有著重要影響，也關(guān)系到高層民用建筑人員入住后的生活品質(zhì)。高層民用建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要將人放在首位，設(shè)計(jì)科學(xué)的系統(tǒng)構(gòu)架，提升設(shè)計(jì)水準(zhǔn)，讓設(shè)計(jì)單位在建筑行業(yè)更受歡迎，給人們營(yíng)造更適宜的居住工作環(huán)境。