高層建筑暖通空調中的設計要點

宋慶彬

摘 要：隨著城市化進程的不斷加速，城市中高層建筑的數量越來越多，從賓館酒店到商業金融建筑，從文化體育到醫療保健建筑，從辦公寫字樓到商住公寓樓，各種功能類別的高層建筑如雨后春筍般拔地而起，鱗次櫛比。新的建筑、新的使用功能對建筑設備提出了新的、更高的要求，暖通空調已成為現代化建筑必不可少的重要設施，暖通空調產業進入了黃金時期。因地制宜的合理選擇能源資源，充分有效的用能，提高高層建筑用能系統的效率，合理設計創造舒適的室內環境而同時盡可能減少對室外環境的負面影響，是高層建筑暖通空調設計中必須解決的問題。

關鍵詞：高層建筑；暖通空調；設計

1 前言

本文對高層建筑采暖空調設計的設計原則、應注意的問題及設計新思路等進行了思考分析，具有較強的創新性和實用性，供借鑒參考。

2 暖通空調設計的原則

（1）弄清該建筑物在總圖中的位置，四鄰建筑物及其周圍供熱、供水、供電等管線的敷設方式與可能的接口地點這可作為本建筑物設計供熱入口時的客觀條件。也可作為計算負荷時考慮風力、日照等因素的參考，還可以根據主要入口的朝向，確定大門的做法。

（2）層數、層高及建筑物的總高度，看其是否屬于高層建筑按現行的規范規定：10層及10層以上的住宅；建筑高度超過24m的其他民用建筑，應遵守高層民用建筑設計防火規范的條款。

（3）弄清建筑物內的人員數量，使用時間，有無廢氣要排等作為計算負荷及劃分系統的依據。

3 高層建筑暖通空調系統設計中應注意的問題

根據目前審圖部門對暖通空調工程設計，特別是高層建筑暖通空調中提出的一些常見問題，對照設計規范、規定及標準，列舉了在系統設計、設備選型、管道布置等幾個方面應注意的問題。

3.1 空調循環水泵的選型問題

循環水泵容量過大在我國是普遍存在的問題，其容量通常能達到實際需要的2倍，這將造成極大的投資費用和運行費用的浪費，究其原因主要是：①設計冷負荷偏大。②系統循環阻力計算結果偏大。③凈水壓力問題。錯誤的將凈水壓力算作系統的循環阻力，造成系統循環阻力計算偏大。④系統水力平衡計算問題。水力平衡計算不精確，正式投入使用前又沒進行全面的調試，會造成水力失調。在具體的設計過程中，應該隨不同時刻冷負荷及揚程的變化而變化，能夠滿足不同條件下優化運行的要求，通過對定速泵的臺數控制及變頻泵的速度調節達到節能的目的，控制方法簡單，節能效果明顯。

3.2 供暖方面

高層建筑暖通入口入戶裝置根據采暖通風與空氣調節設計規范規定，熱水采暖系統，應在熱力入口的供回水總管上設置溫度計、壓力表及除污器，必要時應裝熱量計。而設計人員往往只注意入戶熱力裝置的設置，忽略了入口裝置，造成設計失誤。入口數量問題應考慮開發商后續管理方便的基礎上，設計人員不僅要考慮室內供暖系統的合理性，又要考慮室外管線銜接的合理性，不能顧此失彼。

規范規定樓梯間或其他有凍結危險的場所，散熱器應由獨立的立支管供熱，且不得裝設調節閥。工程中共用一根立管一側連接鄰室房間散熱器另一側連接樓梯間散熱器的做法，因密閉性難以得到保證，供暖發生故障，將影響鄰室的供暖效果。帶有底層商鋪的住宅設計規范明確規定，對建筑內的公共用房和公用空間，應單獨設置采暖系統和熱計量裝置。但設計中總存在商鋪未單獨設熱計量裝置，或與住宅采用共用系統，都將對以后使用后引起不必要的麻煩。

3.3 空調通風方面

空調與制冷技術手冊、采暖空調制冷手冊等明確給出的旅館辦公類的冷負荷指標為94w/m2～163w/m2，商場類建筑夏季冷負荷的概算指標應為210w/m2～240w/m2。但在實際設計過程中，一般存在兩種問題致使空調裝機容量偏大。一是由于設計時考慮各種各樣的安全系數，從而使單位空調面積的制冷機裝機容量大比手冊中冷負荷概算偏大，遠大于實際運行中單位空調面積峰值冷量。二是目前在空調系統設計過程中，部分設計人員采用負荷指標估算方法，使得制冷機裝機容量普遍偏大，也明顯造成初投資的大量浪費，甚至影響部分負荷下的冷機效率。

4 節能空調系統設計新思路思考

4.1 方案設計

現在非常流行的空調設計方案是：在低能耗，高室內環境品質的前提下，風量可調的置換式送風系統、冷輻射吊頂系統、結合冰蓄冷的低溫送風系統以及去濕空調系統。為了平衡高層辦公樓中設備、照明等主要熱源形成的輻射熱量采用輻射形式供冷。冷輻射吊項應結合置換式送風，將新風采用下送風方式送入室內，既保證室內空氣品質，又保證良好的室內熱環境。而采用空調去濕方案，首先可以保證室內空氣品質；其次采用去濕保證了綠色建筑對室內濕度控制在60%以下的要求。

4.2 具備良好的通風系統

新風的作用某些建筑由于裝修材料含有揮發性有害物質造成室內空氣污染。因此，綠色建筑中的暖通空調應該具備良好的通風系統，實現合理的自然通風，因為新風在室內的流動對健康是必不可少的。

4.3 蒸發冷卻技術

蒸發冷卻空調技術是一種綠色仿生空調技術，包括間接蒸發冷卻（IEC）和直接蒸發冷卻（DEC）。該系統采用水作為制冷劑，實現空調運行對環境無污染，另外，蒸發冷卻系統的COP值比機械制冷大得多，且它的制冷不消耗壓縮功，它是一種節能環保型綠色空調技術。

4.4 地源熱泵空調系統

地源熱泵空調系統是利用土壤、地下水或江河湖水作為冷熱源的一種高效空調方式。土壤是一種很適宜的熱源，其溫度適宜、穩定，蓄熱性能好且到處都有。地源熱泵全年運行工況穩定，不需要其他輔助熱源及冷卻設備即可實現冬季供熱夏季供冷。地源熱泵的COP值可達4.0以上。對于采用深井回灌方式的水源熱泵，由于地下水抽出后經過換熱器回灌至地下，屬全封閉方式。因此不使用任何水資源，也不會污染地下水源。

4.5 免費供冷空調系統

免費供冷（FREECOOLING）技術通過水系統來利用自然冷源。它也稱冷卻塔供冷，是一種節能降耗的系統形式。免費供冷的實現方式是：當室外空氣濕度溫度下降到某值以下時關閉冷水機組，以流經冷卻塔的循環冷卻水直接或間接向空調系統供冷，提供建筑空調所需要的冷負荷。在空調系統中，冷水機組的能耗占有極高的比例，如用冷卻塔供冷技術可少開或不開冷水機組，其節能效率將會是顯著的。

5 結束語

暖通空調設計方案的選擇是一個直接關系到暖通空調工程項目的成敗和經濟效益優劣的重要問題，而施工圖設計各個細節處理的是否完善也是關乎整個暖通空調設計的成敗，兩者缺一不可。應重視多方案比較，作出合理的設計。圖紙審查不嚴、流于形式。應堅持三審（自審、審核、審定）制，確保設計（含圖紙、計算書）質量，減少出錯。因此，一個優秀的暖通空調工程設計，不僅要有綜合效益最高的方案設計，還要有設計細節完善的施工圖設計。

參考文獻：

[1] 付海明.建筑環境與設備工程系統分析及設計[M].上海：東華大學出版社，2006.

[2] GB50019.采暖通風與空氣調節設計規范[S].