高層建筑暖通空調系統設計研究

李勁松

摘 要：隨著我國經濟社會的迅速發展，建筑行業已然成為我國國民經濟的支柱型產業，對人們的生產生活產生著深刻的影響。暖通空調系統作為建筑的重要組成部分之一，對人們的居住體驗有著直接的影響。由于城市空間的限制，為了提高土地利用率，近年來高層建筑屢見不鮮，針對高層建筑的暖通空調系統的設計問題，本文簡要分析了其設計原則及相關問題，并對其解決對策進行了簡要的闡述。

關鍵詞：高層建筑；暖通；空調

1引言

近年來，隨著我國城鎮化進程的不斷推進，城市建設速度不斷加快，城市土地資源的供需矛盾愈演愈烈，為了進一步提高城市土地資源的利用率，高層建筑得到了越來越廣泛的應用，以實現最大化的土地利用率。在高層建筑中，為了給用戶提供舒適的居住體驗，暖通空調系統的設計十分關鍵，不同于傳統低層建筑，需要兼顧高層建筑的施工難度與施工效率，因此其暖通空調設計具有一定的難度。本文主要針對高層建筑暖通空調系統的設計進行了簡要的分析，對其原則、常見問題及解決對策進行簡要的闡述。

2高層建筑的空調設計

一般來說，高層建筑暖通空調設計具有三條重要原則：一是負荷的精確計算，需要根據高層建筑中的人數合理估計風量，進而指導設計空調系統的總容量；二是根據高層建筑的具體層數與高度，確定空調系統的具體規格與標準，同時嚴格按照相關設計準則進行設計流程；三是整體把握高層建筑的供水、供電供暖等設計，充分了解室內暖通空調安裝位置的具體情況，合理地設計空調管線。

針對不同的建筑類型，暖通空調系統可以進一步分為全空氣空調系統以及空氣-水暖通空調系統兩大類。全空氣高層建筑暖通空調系統作為商場、寫字樓以及酒店等商用建筑的常見空調類型，主要通過空氣處理機組的組合利用產生冷熱水來實現室內溫度的調節。由于空調系統在進行室內環境調節時只利用了空氣，因而被稱作全空氣空調系統。空氣-水空調系統主要應用于各類住宅用途的高層建筑中，主要利用室內空氣與空調系統的換熱盤管進行熱交換將室內的熱量排除室外。與全空氣空調系統相比，空氣-水空調系統的盤管溫度也在控制范圍內，起不需要專用的空調機房，結構相對簡單，但溫度控制精度相對較差。

3高層建筑空調系統的常見問題

3.1循環水泵選擇失當

在高層建筑暖通空調系統中，循環水泵發揮著重要的作用，設計過程中在滿足人們正常居住需求的基礎上，盡可能減少不必要的浪費十分重要。在計算空調水壓力及冷卻負荷時，如果沒有嚴格按照相關規程進行調試，將導致水力失調的現象，進而使得水壓力的計算產生偏差，容易導致空調循環水泵流量選擇過大，造成較大的資源浪費。在空調循環水泵的設計選取過程中，要充分考慮不同季節、不同運行時間、不同負荷率等因素，結合實際的空調數量及相關參數，保證空調系統在任何時間、任何負荷率的條件下均能滿足用戶的舒適性需求，同時減少不必要的多余容量，提高系統的利用效率。

3.2空調主機容量選擇失當

除循環水泵外，空調主機容量選擇失當也是建筑暖通空調系統設計中的常見問題之一，其原因主要有兩個方面：一是在設計過程中將各類安全系數考慮在內，導致空調單位面積制冷裝機容量遠大于實際需求；二是在空調容量計算時工作人員未按照相關流程進行嚴格精確的負荷計算，而是通過估計法直接估計空調負荷，導致空調裝機容量難以與實際需求相匹配，造成了較大的浪費。

3.3供暖方式設計失當

高層建筑不同于一般低層建筑，其高度較高，在設計時需要特別注意系統壓力的設計與控制。在高層建筑暖通空調系統的采暖設計中，不合理的采暖方式將導致垂直失調的現象，容易產生水系統汽化現象，嚴重影響供暖效果。在供暖方式設計中一般可采用單雙管式系統，同時準確計算系統水壓圖，以確保建筑室內的供暖效果。

4高層建筑空調系統的設計對策

4.1通風系統設計

通風系統的設計是高層建筑暖通空調設計的重要內容，科學合理的通風系統能夠有效替代部分空調系統功能，不僅能夠增加人們的居住舒適度，更能夠有效降低系統能耗，同時降低建筑裝修材料對室內空氣的污染。針對高層建筑的復雜環境特點，通風系統的設計需要充分考慮環境因素的影響，解決好建筑的局部通風問題。

4.2消防安全設計

由于高層建筑高度較高，一旦發生火災其煙囪效應將對人們的逃生產生極為不利的影響，因此高層建筑暖通空調系統設計中要做好消防安全及防排煙設計，以提高高層建筑的安全性與可靠性。一般來說，暖通空調設備在設計時需要放置于安全可靠的建筑位置上，同時從建筑結構受力的角度充分考慮設備防止區域的結構安全。對于付加油燃氣輻射采暖系統等的暖通空調系統，要特別注意室內的通風換氣設計，確保室內的通風換氣次數，同時應設計相應的氣體檢測裝置，對危險氣體濃度進行實時監測。另一方面，高層建筑暖通空調系統中還要特別設計機械排煙系統及排煙通道，并配套加壓排風裝置，確保建筑的排煙能力。

4.3經濟性設計

經濟性是高層建筑暖通空調系統設計的重要原則之一，也是客戶在不同設計方案中進行選擇時的重要考慮依據，空調系統的經濟性分析不僅包括系統相關的空調設備、管線設備的購置于安裝成本，還要考慮到設計年限內的運行費用及日常維護費用。在滿足人們居住需求的基礎上，盡可能降低系統的成本提高系統的經濟性十分必要，一方面需要合理地估計系統負荷同時科學地選擇相關設備容量及型號，另一方面可以采用自動控制方式取代傳統的人工控制方式，實現智能化的空調系統調節，進一步減少不必要的浪費。

4.4節能性設計

除了經濟性外，節能性也是高層建筑暖通空調系統設計中的重要考慮因素，其節能設計一般主要體現在以下幾個方面：

一是合理的控制空調系統新風量。在春秋季節，充分利用自然風不僅能夠提高人們的居住舒適度，更能夠有效降低系統的能耗；但在冬夏季節，室內外溫差較大，室外新風進入室內后需要空調系統進行額外做工，新風量越大系統的能耗也越大，因此此時需要合理控制空調的新風量。在設計時一方面要考慮到長時間不引入新風將導致室內空氣質量的下降，另一方面還要考慮到新風引入帶來的額外功耗，在滿足人們居住需求的基礎上，盡可能減少室內與外界的新風交換，減少不必要的系統能耗；

二是合理提高供回水溫差。水循環泵能耗是高層建筑空調系統能耗的重要組成部分，為了節約水泵能耗，可以在設計時提高供回水溫差，一般選擇8攝氏度左右的溫差最為適宜，進而采用大溫差空調主機節約循環水泵上的能耗；

三是充分利用自然冷熱源。自然冷熱源的利用是減少高層建筑暖通空調系統能耗的有效手段，一般可以利用室內外的空氣溫差以及地下土壤、地下水與室外環境的溫差，為空調系統提供部分冷熱源功能。條件不允許時還可以應用余熱回收技術利用空調排放到室外環境中的氣體對新風進行余熱或預冷，同樣能夠起到較好的節能效果。

4.5環保性設計

除了考慮高層建筑暖通空調系統的節能效果外，還要重視空調系統的環保性能，充分考慮暖通系統對建筑周邊環境的影響。首先考慮到氟利昂對大氣的損害，在設計時應選用無氟空調，避免使用含氟及其他有害介質的空調，減少對大氣環境的污染；其次要充分考慮高層建筑暖通空調系統產生的廢水、廢渣、廢氣的處理問題，可以采用冷卻水處理回收再利用等方式，減少對生態環境的污染；另外空調系統的噪聲污染也是需要著重考慮的生態問題之一，可以采用吸音材料等對空調機及空調機房進行處理，減少空調系統運行產生噪聲對周圍生態環境的污染。

5結束語

隨著高層建筑在城市中扮演著越來越重要的角色，其暖通空調設計作為建筑設計的重要組成部分，直接影響著人們的居住體驗。本文主要針對高層建筑暖通空調系統設計中存在的常見問題進行了分析，并對其設計對策進行了簡要的闡述。高層建筑暖通空調系統的設計作為一項復雜的系統性工程，其涉及的細節與環節繁多，相信隨著相關技術與設計規程的不斷完善，暖通空調系統定能為人們提供更舒適的居住體驗。

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