大空間建筑暖通空調(diào)設(shè)計(jì)與節(jié)能問題分析

南聯(lián)建（中國核電工程有限公司鄭州分公司，河南 鄭州 450052）

大空間建筑暖通空調(diào)設(shè)計(jì)與節(jié)能問題分析

南聯(lián)建
（中國核電工程有限公司鄭州分公司，河南 鄭州 450052）

摘 要：大空間建筑的發(fā)展，給人們的生活帶來舒適體驗(yàn)。但是由于大空間建筑內(nèi)的一般裝有較為完善的通風(fēng)或空調(diào)系統(tǒng)，以保持空氣的濕度和溫度。其中暖通空調(diào)系統(tǒng)的應(yīng)用在實(shí)現(xiàn)大空間建筑供熱供冷的要求同時(shí)，會帶來較大的能源損耗。本文從大空間建筑概念以及大空間暖通空調(diào)設(shè)計(jì)的難點(diǎn)入手，對大空間建筑暖通空調(diào)設(shè)計(jì)與節(jié)能措施進(jìn)行了探究，具有較高的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：大空間建筑；暖通空調(diào)；節(jié)能

一、大空間建筑概念

1 大空間建筑分析。相對于普通建筑，大空間建筑具有高度跨度大、面積寬闊等特點(diǎn)。常見的大空間建筑包括體育場館、影院、劇院、教堂以及大型倉庫等。由于大空間建筑室內(nèi)空氣上下溫度存在明顯差異，需要對其采暖通風(fēng)問題進(jìn)行具體設(shè)計(jì)。

2 大空間使用特點(diǎn)分析。根據(jù)建筑工程設(shè)計(jì)需求的不同，大空間建筑結(jié)構(gòu)提供不同的功能。對于影院、劇院等場所提供視覺享受、音樂欣賞的功能，而對于體育場館則需要以運(yùn)動(dòng)員和觀眾的需求為主，提供場地及觀眾臺。同時(shí)在大空間建筑，還要根據(jù)需要搭建臨時(shí)舞臺、活動(dòng)桌椅等設(shè)備。建筑室內(nèi)空調(diào)采暖設(shè)計(jì)與這些設(shè)備的布局有很大關(guān)系，需要根據(jù)場館結(jié)構(gòu)和設(shè)備布局對空調(diào)進(jìn)行合理設(shè)置和安裝。若沒有合理安排設(shè)備布局，將會給采暖設(shè)計(jì)帶來很大的困難。

二、大空間暖通空調(diào)設(shè)計(jì)的難點(diǎn)

大空間暖通空調(diào)設(shè)計(jì)需要考慮多方面的影響因素，其主要的技術(shù)難點(diǎn)如下：

1 在建筑居住環(huán)境中，供暖供熱等方面的需求是必不可少，因此必須采用單獨(dú)的熱源來滿足多方面的需求。同時(shí)，由于空間分配緊張，需要在屋頂或者地下室中建設(shè)鍋爐房，這樣就需要仔細(xì)考慮建筑環(huán)境中熱源的布局問題。

2 通常情況下，大空間建筑對高度要求較高，這也加大了供暖體系在縱向上的設(shè)計(jì)難度。并且整個(gè)供暖系統(tǒng)不同于多層建筑的設(shè)計(jì)方式，系統(tǒng)的水靜壓力更大，需要重新部署室外管網(wǎng)的施工設(shè)計(jì)，加大了設(shè)計(jì)難度。

3 由于大空間建筑空間高大，室內(nèi)空氣上下溫度差別較大，應(yīng)結(jié)合建筑的裝修布局方式對送風(fēng)方式進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，通過調(diào)節(jié)空調(diào)風(fēng)速和送風(fēng)量，確保室內(nèi)溫度適宜。

三、空調(diào)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)

近年來，隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展，大面積高層建筑的需求越來越大，而對建筑中空調(diào)系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)也越來越重要。空調(diào)系統(tǒng)產(chǎn)熱能力高，如果無法及時(shí)將產(chǎn)生的熱量排出到建筑外，就會嚴(yán)重影響到空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行。因此應(yīng)對空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，通常的做法是利用水環(huán)熱泵空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)將熱量轉(zhuǎn)移，這種方法成本低且散熱效果好。此外，空調(diào)系統(tǒng)分為開式系統(tǒng)和閉式系統(tǒng)兩種，開式系統(tǒng)中水與外界環(huán)境有接觸，容易造成熱量流失，并且造價(jià)費(fèi)用高；閉式系統(tǒng)不與外界空氣接觸，不會讓外界釋放能量，在設(shè)計(jì)空調(diào)系統(tǒng)時(shí)充分考慮二者的利弊與自身需求，選擇合適的系統(tǒng)。并且，由于大空間建筑面積大，空調(diào)系統(tǒng)的覆蓋面積也相應(yīng)增大，對空調(diào)系統(tǒng)管徑回路的設(shè)計(jì)直接決定了運(yùn)行成本，因此可以采用雙級泵系統(tǒng)降低系統(tǒng)成本。

四、大空間建筑暖通空調(diào)設(shè)計(jì)與節(jié)能

在節(jié)能型建筑中，空調(diào)的自身耗能在建筑耗能中的比例是比較大的，使空調(diào)的自身能耗降低是建筑暖通設(shè)計(jì)中重要的環(huán)節(jié)。由于在較大面積的建筑主體中，空調(diào)和空調(diào)系統(tǒng)的服務(wù)半徑相對較大，因此，減少空調(diào)自身能耗對于節(jié)能的作用是十分大的。由于空調(diào)系統(tǒng)可以分為冷熱源、空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)和水系統(tǒng)三個(gè)方面。因此，空調(diào)的節(jié)能降耗可以從這三個(gè)方面入手。

1 冷源和熱源方案。在空調(diào)系統(tǒng)中，冷熱源的選取主要是根據(jù)建筑的自身結(jié)構(gòu)和所處的地理位置來確定的。在大型空間的建筑中，冷熱源一般采用電力型或是燃?xì)庑蛪嚎s式的制冷機(jī)，或者是吸收式以及直燃式冷熱水機(jī)組。對冷熱源方案進(jìn)行確定時(shí)，需要充分考慮建筑周圍的環(huán)境，若建筑所在的地區(qū)已經(jīng)有足夠多的供冷或供熱設(shè)施時(shí)，就需要相應(yīng)的減少冷熱源的建設(shè)數(shù)量，保證冷熱源建設(shè)的經(jīng)濟(jì)性。此外，還需要對建筑自身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行分析，保使冷熱源的建設(shè)不會對建筑的整體造成損害，保證冷熱源方案的安全性。而對于空間較小的建筑，冷熱源一般采用風(fēng)冷式或是風(fēng)冷熱泵式的冷水機(jī)組，以保證在建筑面積較小的情況下，獲得較好的供冷或供暖質(zhì)量。

2 空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)。由于在冬季，空調(diào)服務(wù)內(nèi)外分區(qū)的冷熱溫度一般差別較大，針對此問題，可以將空調(diào)的服務(wù)區(qū)域劃分為供冷的內(nèi)區(qū)和進(jìn)行供熱的周邊區(qū)兩個(gè)區(qū)域。充分利用冬天室外溫度較低，可以很好地作為冷源來給內(nèi)區(qū)供冷，在保證空調(diào)供冷效果的同時(shí)，節(jié)省了空調(diào)的運(yùn)行費(fèi)用和能源消耗。另一方面，針對空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)的特點(diǎn)，可以采用變頻風(fēng)機(jī)來減少電能的損耗。通過變頻風(fēng)機(jī)將風(fēng)門完全開啟，使空調(diào)的運(yùn)行轉(zhuǎn)速降低，減少運(yùn)轉(zhuǎn)速度過快對設(shè)備的沖擊。從而在減少電費(fèi)支出的同時(shí)，可以減少空調(diào)的損耗和維修費(fèi)用。同時(shí)變頻風(fēng)機(jī)的應(yīng)用還可以很好地滿足空調(diào)機(jī)組對于風(fēng)機(jī)高穩(wěn)定性和安全性的要求，增強(qiáng)空調(diào)使用的安全性和持久性。空調(diào)系統(tǒng)的優(yōu)化和節(jié)能除了上述兩個(gè)方面以外，還可以采用獨(dú)立送新風(fēng)系統(tǒng)，在過渡季節(jié)對自然風(fēng)進(jìn)行充分的利用。由于自然風(fēng)具有較高的空氣品質(zhì)，同時(shí)自然風(fēng)送風(fēng)系統(tǒng)的應(yīng)用還可以減少空調(diào)主機(jī)運(yùn)行時(shí)間，延長空調(diào)壽命。在過渡季節(jié)，制冷主機(jī)不開啟情況下，調(diào)節(jié)風(fēng)閥，控制新風(fēng)量，控制加濕量使用戶得到舒適的環(huán)境，降低過渡季節(jié)空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用。

3 空調(diào)水系統(tǒng)。針對空調(diào)水系統(tǒng)，首先要將水系統(tǒng)進(jìn)行分區(qū)，一般情況下分區(qū)的方式有兩種，一種是根據(jù)水系統(tǒng)承受的壓力來分區(qū)，另一種是按照按承壓能力分區(qū)來進(jìn)行的水系統(tǒng)分區(qū)。在對水系統(tǒng)進(jìn)行分區(qū)時(shí)，需要綜合考慮空調(diào)制冷設(shè)備以及管道和附件的承載能力，避免系統(tǒng)壓力超過了承載范圍，而導(dǎo)致系統(tǒng)泄漏現(xiàn)象的發(fā)生。此外，為了進(jìn)一步減少空調(diào)自身耗能，可以采用變頻技術(shù)，使空調(diào)水系統(tǒng)根據(jù)動(dòng)態(tài)負(fù)荷變化規(guī)律來對水量進(jìn)行調(diào)節(jié)。由于在空調(diào)系統(tǒng)中，水泵的耗能占到了總耗能的百分之二十，因此，采取變頻技術(shù)可以大大降低水泵的耗能，從而減少空調(diào)的整體耗能，達(dá)到節(jié)約資源的目的。

4 其他措施。由于暖通空調(diào)的能耗中有很大的比例是由空調(diào)冷熱負(fù)荷以及系統(tǒng)配置所決定的，因此，對空調(diào)的負(fù)荷進(jìn)行確定是暖通空調(diào)節(jié)能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。針對此問題，需要在大空間建筑中對建筑的位置以及內(nèi)部的墻面、門窗等進(jìn)行良好的布置，包括建筑材料等。同時(shí)對建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工相關(guān)的性能進(jìn)行提升，將建筑物和周圍環(huán)境作為一個(gè)整體進(jìn)行綜合考慮。在空調(diào)系統(tǒng)線路設(shè)計(jì)方面要做到簡便科學(xué)，在保證空調(diào)系統(tǒng)性能的同時(shí)，盡量的減少材料損耗，以達(dá)到節(jié)約能源的目的。

結(jié)語

近年來，隨著大空間建筑的廣泛發(fā)展，暖通空調(diào)系統(tǒng)對于大空間建筑中空氣質(zhì)量的提升具有重要的意義。同時(shí)，暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)對于整個(gè)大空間建筑的節(jié)能效果都有重要的作用。在對暖通空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)的時(shí)候需要充分考慮建筑的綜合情況，通過對冷熱源、水系統(tǒng)和風(fēng)系統(tǒng)等進(jìn)行優(yōu)化和節(jié)能設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)真正的能源節(jié)約。在保證大空間建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)工作質(zhì)量的前提下，實(shí)現(xiàn)節(jié)約能源的目的。

參考文獻(xiàn)

[1]朱文思.暖通設(shè)計(jì)中常見問題分析[J].科技情報(bào)開發(fā)與經(jīng)濟(jì)，2008，18（16）：202-203.

中圖分類號：TE08

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A