淺析高層建筑暖通空調控制系統設計

李存榮

（山西潞安工程有限公司 山西長治 046204）

1 高層建筑暖通空調設計的基本原則

在我國各大建筑企業以及設計院，對于高層建筑暖通空調設計與施工的實踐中，總結出了以下三點暖通空調設計的基本原則：①精確進行負荷計算，準確計算高層建筑中的總人數并進行風量平衡計算，為空調系統的設計容量提供依據；②核查所設計的高樓樓層的層數、樓層和建筑物的總高度，以確定按照什么樣的規格與標準進行暖通空調系統設計，然后嚴格按照設計標準的有關規定進行設計流程；③工程設計師必須充分了解和掌握暖通空調系統安裝位置附近的建設情況，整體把握高層建筑施工圖在供電、供水、供暖、管道的鋪設方法和界面位置等方面細節，作為空調管線的設計基礎。

2 分析高層建筑暖通空調耗能的現狀

2.1 高層建筑暖通空調的能耗十分高

這些年來，中央空調得到了很大的普及和應用，大部分的高層建筑中都安裝了中央暖通空調，中央空調雖然具有一系列的優勢，但是其功率十分巨大，使得高層建筑中的能耗特別高。

2.2 能源損耗的季節性規律顯著

隨著季節的變化改變，在夏天和冬天的高層建筑暖通空調的消耗量明顯增高，這也是城市熱島效應加劇的原因之一，所以暖通空調控制系統應該結合季節變化的規律性變化，針對暖通空調能耗進行控制和限制。

2.3 高層建筑的暖通空調的負荷運行的十分平穩

高層建筑一般都是面向寫字樓、辦公樓等大型應用場合，暖通空調在這一場合之中的開放時間基本固定在早上八點到晚上八點左右，在這一時間段內，高層建筑中的空調的運行負荷基本上不會出現大的變化，故而對于空調來說，其負荷是十分平穩的。

3 分析高層建筑暖通空調控制系統的設計以及其節能措施

3.1 高層建筑暖通空調控制系統的設計

針對高層建筑的暖通空調控制系統，傳統的控制系統沒有對設備在啟動階段與運行階段中的能耗問題進行考慮，所以最近發展起來的暖通空調控制系統在啟動暖通設備時都是使用變頻器軟來進行，通過這種方式來減少暖通空調的能耗。但是軟啟動只能在啟動階段內降低暖通空調的能耗，將其用在運行階段中無法取得較好的效果。所以在運行階段內，還是要通過控制系統的控制模式來實現運行，進而才能夠有效降低暖通空調在運行階段內的能耗。本文主要以基于PID參數整定實現的控制系統為例來對控制系統進行研究。

3.2 合理設計通風系統

通風系統是高層建筑暖通空調設計的重要內容之一，一年大部分的季節里，良好的通風措施可以代替空調系統。而且通風是否流暢直接影響了使用者的工作生活舒適度，所以為了避免建筑裝修材料嚴重污染室內空氣質量，必須做好通風系統的設計工作，提高通風性能。根據現有的一些研究數據表明，現階段的空調系統通風不僅能耗高，而且局部的通風做的并不好，受限于高層建筑的復雜環境，需要設計者根據實際情況進一步優化設計，才能推動暖通空調的良好通風。

3.3 消防排煙及安全

由于高層建筑的特殊性，高層建筑的防排煙對于火災時的逃生至關重要，需相應設計機械排煙系統及加壓送風系統等措施。安全問題無小事，尤其是整個系統比較綜合地涉及到了電、氣、結構等方面。暖通空調設備放置的位置應當安全可靠，需設置相應的設備基礎，同時應當將設備荷載提供給結構專業，由結構專業考慮設備擺放區的梁、柱，否則很可能影響到建筑的結構安全；對于特殊的空調、采暖系統應考慮到相應的安全措施，如燃氣輻射采暖系統，需保證室內一定的通風換氣次數；如鍋爐房的設計，應當充分考慮到易燃易爆液體和氣體泄漏事故等安全問題，相應的氣體濃度報警系統和事故通風系統這時就是必須的。消防安全問題應嚴格按照消防安全設計標準的有關規定執行。

3.4 節能設計

從傳熱的原理及負荷計算的結果可以看出，夏季室內設計溫度越低，相對濕度越低，系統能耗較大；冬季室內設計溫度越高，相對濕度越高，系統能耗大；系統能耗增大，初投資和運行費用的相應增加。在保障人體健康和舒適度的前提下，可以控制與正確利用室外新風量來達到節能的目的。對于夏季制冷、冬天供熱的空調房來說，室外新風量越大，系統能耗越大。所以應當按照國家規范及客戶要求，確定合理的空調新風量，同時要明確在空調房內禁止吸煙。這樣可以減少需要與外界進行的新風交換，降低能耗。空調系統總耗能的另一大部分耗能是循環水泵及空調風機的電能消耗。設計時可以提高供回水溫差，采用大溫差的空調主機從而節約水泵能耗，一般在8℃左右為較優選擇；還可以在滿足人員舒適性的前提下，盡量加大送風溫差降低送風量，減小空調風機能耗。設計師在進行設計時如果能充分利用自然冷熱源，也是一個很大的節能點。比如利用室內外的空氣溫度差，利用地下水與室外空氣的溫度差，提供一部分冷源與熱源。其次就是可以從排風中回收熱量從而減少新風負荷，對于排風量較大的區域尤其有效。

4 結束語

高層建筑暖通空調能耗巨大已經成為了客觀事實，因此要想解決這個問題，就必須要讓社會各界對群眾都參與到節能的過程中。除了設計合理科學的暖通空調控制系統之外，還要不斷改進空調機組的運行模式，采取各種節能措施來降低其能耗，落實我國節能減排的政策，推進我國走可持續發展道路的進程。

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