現代大空間建筑暖通空調的設計與節能分析

李娜

摘 要：大空間建筑不同于普通的建筑空間形式，在結構、采暖、通風等方面由于比較特殊，必須結合大空間建筑空間特點進行針對性的暖通空調設計。除此之外，還需要對大空間暖通空調的節能問題進行考慮，在推行可持續發展的綠色建筑理念下，節能設計可以減少對環境的危害還可以降低建筑運營的成本。本文通過對天津一所機車大功率檢修基地站房的分析，對現代大空間建筑的暖通設計的設計和節能問題進行了分析和探究，希望能為其他大空間建筑建設實踐提供幫助。

關鍵詞：大空間；暖通空調；設計；節能

1 前言

隨著建筑技術的發展，大空間建筑的出現是現代建筑技術的革命，也是人們生產生活水平不斷提高的需要。由于大空間建筑內部空間大，層高一般較高，對建筑暖通設計提出了挑戰，即使通過暖通設備的幫助，也需要加強對大空間建筑的暖通設計合理性設計，達到舒適的建筑內部空間，并盡量降低能耗。針對大空間建筑特點，探究適應大空間的暖通設計，最大程度的提高暖通設備工作效率，降低能源消耗，減少運營成本，同時提升使用舒適度。

2 大空間建筑的基本概念

現代生活生產需求促進了大空間建筑形式的發展，比如廠房、車站、機場、體育館、大型購物商場等，當然這也離不開新的建筑技術的發展。由于大空間建筑具有體量大、高度高、面積大等特點，因此在處理大空間進行暖通設計時，應該站在科學的角度進行思考，處理好大空間結構、設備與功能之間的關系，讓大空間的室內建筑環境也能匹配人們的生活生產需求，并且創造舒適的環境。但由于大空間建筑結構、暖通空調等調節不同于一般尺度的建筑空間，設計的難度較大，需要從系統的角度進行分析，運用先進的建筑技術手段，才能較好的解決這一問題，但仍然需要設計人員的科學統籌和優化設計。

3 大空間建筑暖通空調的設計難點與優化

3.1 設計難點

3.1.1 冷熱負荷的計算

大空間建筑除了要考慮建筑結構如外墻、屋頂、地面等圍護結構的傳熱作用，還需要考慮建筑內部冷風侵入的作用，其建筑內部空間的冷熱負荷計算相較于普通建筑較為復雜。在計算建筑空間內部總體冷負荷是，需要仔細研究圍護結構的傳熱機制，還有人的行為與設備運行帶來的冷負荷改變，因此在大空間暖通設計時需要考慮人群的分布與設備的布置。

3.1.2 暖通系統分區

大空間建筑由于內部空間尺度較大，因此暖通空調設備一般都較大，如果不能合理的對暖通空調系統進行分區，那么就會由于系統設置不合理造成通風管道及其他管道的尺寸過大，提高建設成本，加大了暖通能源消耗。為了創造良好的建筑室內空間，需要根據建筑功能布局進行暖通空調分區設計，并且在技術上考慮好各區的流量和壓力等數值，充分提高各區暖通空調的運行效率，同時也要注意維修管理的問題。暖通空調分區劃分不能過大也不能過小，需要經過科學的計算和綜合的考量。

3.1.3 暖通空調設備的選型及布設比較復雜

由于大空間建筑內部空間的使用要求一般較高，因此對于室內裝修裝飾的要求也一般較高，為了讓暖通系統不影響室內空間的美觀，需要將暖通空調的設計與室內設計結合起來，在滿足使用要求的前提下，控制暖通設備與管道的外形與顏色，與室內空間相協調。能隱藏的盡量將設備進行隱藏，對于需要暴露的部分也要結合室內設計進行裝飾，盡力達到美觀的要求。

3.2 設計優化

由于空調系統運營會產生大量余熱，需要將這些熱量排除來保障系統的正常運轉，由于建筑中有些設備需要熱源，因此可以將二者統籌設計，將空調系統產生的余熱利用起來，降低建筑能耗。目前的空調系統可分為分開式和閉合式兩種，二者各有所長，可以通過設計創新將二者的優點融為一體，創造出新型的空調系統。由于散熱器供暖方式具有便于安裝、運行與維護成本低、高舒適度的優點，因此在選取供暖方式時應優先選用散熱器供暖。如果散熱器供暖方式不能滿足建筑使用需求時，再采用其他供暖方式，這種做法能夠有效的降低建筑暖通系統的壓力。大空間建筑如果有冬季供暖和夏季降溫的雙重需求，需要考慮能否讓供暖與供熱同時共用一個末端設備，降低設備的成本，但需要經過建筑技術、經濟、功能等方面的論證。大空間建筑在考慮通風方式時首先采用自然通風的方式，當自然通風不能滿足時再采用機械通風或者符合通風方式。復合通風方式也不能滿足使用要求時，再通過空調系統進行調節。

4 暖通空調設計節能

4.1 合理選擇外部能源

在選取建筑外部能源時需要在設計前期就考慮清楚，在具體設計時應當遵循因地制宜的原則。首先通過對場地周邊的能源情況進行調查研究，通過技術分析比對選擇合適的外部能源，這樣可以降低建設成本。比如在考慮市政供熱管網時可以通過單獨建設鍋爐房的方式；在靠近江河湖海的地區可以選擇采用水源熱泵技術代替傳統能源的消耗。另外還可以考慮能夠采用淺層地能、太陽能和風能等新興能源代替傳統能源的方式。

4.2 做好水力平衡設計

暖通空調系統分區需要進行水力平衡計算，結合水力平衡計算結果和建筑物采用的供暖方式，選取合適的平衡閥、節流閥等裝置，為了滿足各環路水量和風量的壓力要求，需要避免在高效區工作，當壓力無法滿足時可以采用局部加壓泵進行壓力補償。

4.3 選擇高效節能產品和設備

在選擇冷水機組、水泵、換熱器、散熱器、空調器、風機等設備和組件時需要選用節能產品。另外還可以利用低溫熱泵機組、空氣余熱回收裝置等進行熱源再利用，同時可以對管道和設備進行保溫措施，降低熱量損耗量。

4.4 合理設計設備運行及控制方式

在對空調機組、換熱器、水泵等設備進行選擇時，需要考慮好設備的供冷和供暖的能力以及設備的數量，可以根據設備的負荷量對設備進行倒換或者對設備數量進行調整。通過這種動態的調整可以達到節能的作用。為了能夠有效的去除空調系統產生的余熱和余濕，適宜選用可變新封閉，在過渡季節可以通過全新風的方式，最大化利用室外自然冷源達到降低能源消耗的目的。另外需要充分組織自然通風排除余熱，盡量不采用機械通風方式。

5 工程實例

天津大功率機車檢修基地站房的空間結構為鋼結構，通過庫房組合而成，總建筑面積約為20萬平方米，跨長200m，寬15m～20m，高16m，這一大空間建筑采用了供暖通風系統，部分只設計了通風系統。熱源采用的是熱電站提供的蒸汽，采用二級換熱模式，通過汽水型換熱站提供70攝氏度到90攝氏度的熱水?；厮脱b置采用溴化鋰余熱回收機組對蒸汽冷凝。室內供暖末端采用了暖氣片的方式供暖，同時還運用屋頂暖風機的方式輔助供暖。需要控制溫度的車間采用了獨立的空調系統進行供暖。廠房外側還采用了風幕系統，這樣在冬季打開外門時可以阻礙冷風進入，防止熱量散失，降低能源消耗量。屋頂采用了可開啟的防雨通風系統，通過這種裝置可以加強日常的自然通風量，加大換氣作用，可以將生產過程中產生的有害物質、粉塵等排除室外，另外還有相關配套設施進行空氣的凈化，使得室內空間較為舒適。對于電焊、油漆等操作產生的有害氣體，可以通過在焊槍設置吸塵裝置進行凈化處理并排除是愛。在不供暖的時候，生產過程中可以采用打開門窗的方式組織自然通風換氣。經過4年的使用之后，實踐證明建筑暖通空調系統達到了良好的運行效果，且節能效率較高。

6 結語

大空間建筑是現代建筑中常見的建筑形式，對于生產生活意義重大，為了保證大空間建筑內部空間的使用需求滿足人們日益增長的對環境的要求，需要不斷創新暖通空調設計方法，同時需要注意節能措施的運用。

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