高層民用建筑暖通空調設計注意事項探討

慕愛民

（德州市建筑規劃勘察設計研究院，山東德州 253020）

0 引言

在高層民用建筑中暖通空調相對特殊，需要保證其實用性、滿足安全標準、符合低碳環保理念的要求。在進行設計時，需要從規劃設計、空調負荷設計、循環水泵設計、供暖設計、管道設計、通風系統設計幾個方面來加強管理，保證暖通空調系統滿足高層民用建筑的使用需求和安全標準。

1 暖通空調系統的概念

暖通空調系統是建筑工程項目中的重要內容，屬于建筑機電工程中的分項內容。雖然暖通空調系統的工程量比較小，但是其重要性是不可忽略的，可以改善建筑室內環境，調節室內溫度，提高空氣質量，當前的高層民用建筑非常依賴暖通空調系統，也是高層民用建筑中不可缺少的一部分。暖通空調系統存在多樣化的特點，在具體的設計環節，需要結合高層民用建筑的實際需求，合理確定暖通空調系統類型，隨即才可以將暖通空調系統的優勢展現出來。暖通空調系統可以在夏季溫度相對較高時，對室內溫度進行調節，把室內多余的熱量進行排除，在冬季氣溫角度的時候，對室內空氣進行加溫處理，另外，當代的暖通空調系統除了具有控溫功能之外，還具有空氣濕度的調節以及風速度調節，在暖通空調系統的運行過程中，制冷技術是其中的核心技術，是暖通空調系統重要功能得以實現的關鍵，在制冷技術的應用下，人們的生活環境質量得以顯著提高，特別是在高層民用建筑之中，暖通空調系統所起到的作用至關重要。

2 高層民用建筑暖通空調的設計原則

2.1 符合低碳環保理念

在進行高層建筑暖通系統設計的過程之中，要嚴格遵照低碳環保理念，來嚴控制能耗成本，杜絕鋪張浪費。在滿足低碳環保的需求下，需要將能耗成本降到最低。如對于辦公建筑的暖通空調可采用規律的停機時間控制能耗，而民用建筑開機時間較長，要從節能技術的角度進行優化，嘗試引進新部件、新技術，降低暖通空調的運行成本。

2.2 滿足安全標準

高層民用建筑暖通空調的安全性不僅關系到空調系統能否正常發揮功能，還關系到住戶的安全。由于暖通空調分布較為復雜，造成空調設備運行維護不便利。如北方地區采取的供暖方式，對高層民用建筑暖通系統更重視鍋爐設計，需要對鍋爐區和庫房進行合理規劃，避免留下安全隱患。高層民用建筑暖通空調設計送風口要區分消防排煙通道，避免系統壓力受損，同時還可預防漏氣事故引發爆炸或者燃燒的安全隱患。暖通空調設計必須要嚴格按照行業標準，達到安全標準。

2.3 保證實用性

在暖通空調設計上，項目存在“一刀切”的問題。設計人員要根據工程實際條件進行設計，應考慮到工程所在地的氣候條件，加大建筑的宜居性。設計單位得要加大機組容量，促使建筑工程達到使用負荷，雖該設計方式在前期投資成本大，然而在項目性能與后期運行維護壓力卻得到很大程度的緩解，方便建筑后期的管理。目前暖通空調系統自動化水平逐漸提高，設計人員要積極組建空調系統和建筑移動網絡，為自動化功能奠定基礎，以便于暖通空調出現內部故障時，可利用數字控制系統進行篩查和檢修，提高暖通工程的實用性功能。

3 高層民用建筑暖通空調的設計要點

3.1 設計需具有規劃性

在高層民用建筑暖通空調系統設計的過程之中，諸多系統之間要互相配合，能夠合理利用能源，這也是符合當今發展規律的。一般來說，在室內環境正常運轉的形勢下采用輻射制冷技術，使各個系統之間相互配合，確保冷空氣在室內運行。在具體的實踐中，如果系統設計滿足各項功能，還需要考慮成本，盡可能減少各個環節的費用。經濟、高效、節能是當今暖通空調系統所追求的目標，也是設計者在設計過程中所要達到的要求。

3.2 合理計算空調負荷

設計一個功能完善舒適安全的暖通空調系統，各方面設計都要考慮到，而在整個設計過程中，合理計算空調負荷則是重中之重。冷熱負荷體系是整個空調暖通系統運行的關鍵所在，一旦設計不科學，便會威脅到暖通空調系統運行的安全穩固性，假使無法持續性維持穩定化，那么在具體運用階段之中，便會發生諸多問題，后續的維護成本也會相應增加。

3.3 做好消防排煙設計

為保障暖通空調的安全可靠運行，設計人員需做好消防排煙設計，根據高層民用建筑的不同運行要求，采取相應的安全措施。

（1）合理劃分防煙分區及設置擋煙垂壁。高層民用建筑結構相對繁雜，內部管路分布錯落有致。在進行擋煙垂壁的過程之中，得要達到規范標準的基礎之下來減少擋煙垂壁的設置數量。結合當下常規化高層民用建筑層高來分析，由于清晰度、高度和單個排煙口排煙量因素的影響，儲煙倉厚度相對較大，擋煙垂壁和地面之間的距離相對較近，運用卷簾式電動擋煙垂壁則比較適宜。封閉吊頂，則可以直接性的在吊頂板上方貼臨位置設置卷簾盒，暗裝于吊頂內，或結合精裝設置于吊頂外；不封閉吊頂或不吊頂時，在管線經過的位置或不封閉吊頂上端則適宜運用固定擋煙垂壁，方便管線之間的穿越，再將其固定在擋煙垂壁下方，并進行電動擋煙垂壁的設置，從而來達到在火災的時候對于儲煙倉厚度的標準。

（2）合理布置排煙口。與空氣相比，火災產生的煙氣更輕，大多聚集在建筑上方。針對該特點，在進行排煙口設計時，設計人員將其設計在較高位置，在滿足設計需求時，排煙口盡量設置在風管側向或頂端，以增加風口距儲煙倉底部的高度，嚴格控制封口數量，且排煙口的風速適宜控制在10m/s 之內。風管頂端來設置排煙口的時候，排煙口距離樓板不能過近，應考慮不小于2 倍風口當量直徑的距離，否則排煙口排煙能力將折半。

（3）避難層設置固定外窗。在超高層民用建筑中，樓梯間的分段設置導致避難層交通核內部樓梯間無法滿足規范要求，在頂層設置1.0m2的固定窗，根據經驗可考慮在避難層設置夾層，將1.0m2的固定外窗與內部樓梯間連通，或設置滿足耐火極限等級的風管，將1.0m2的固定外窗與樓梯間連通。

3.4 循環水泵設計

在設計循環水泵的過程中，常出現設計值過大的問題。由于設計值過大，水泵容量遠超需求值，從而造成運行費用和投資成本的增加。循環水泵設計值過大多由冷負荷設計過大造成，對水利平衡、靜水壓力計算不準確，造成系統循環阻力偏高。另外，選擇冷水泵期間沒有關注夏季和冬季流量的差異性，假設某高層民用建筑在夏天需要500m3/h 循環冷凍水，水溫10℃；冬季則需要250m3/h 循環熱水，水溫55℃，兩者存在循環水流量的差異。所以在暖通空調設計上需要分開對冷水泵和熱水泵來進行設計，如果采用一臺循環水泵，勢必造成能源浪費。在設計循環水泵時，要綜合考慮冷負荷和揚程來進行設計，通過控制頻泵速度對定速泵數量加以控制，保證其在常規使用條件下能夠保持良好的運行狀態。設計暖通空調時，選擇水泵揚程也十分關鍵。如高層民用建筑冷卻塔采取閉式循環系統，放置于100m 屋頂上，設計人員得要將高程添加到水泵揚程，以至于導致水泵揚程過大。在進行水泵選擇的時候，得要嚴格依照設計規定來選擇適宜的水泵類型。設計人員更要關注循環水流量的變化，由于循環水流量并不是固定的，得要保障水泵水量處在一個高效區，假使夏季與動機水量會有區別，那么隨即得要設置熱水泵與冷水泵，以保證空調系統穩定運行。

3.5 引進先進節能技術

（1）蓄能空調。在建筑領域，蓄能空調的使用與建筑內電能的應用相互配合，并不是可以直接實現節能，但是通過移峰填谷，來進一步提高發電廠的一次性能源使用效率，進而降低發電廠的能耗，實現節能減排的目的。

蓄能空調技術并非從高層民用建筑本身入手節約其能耗，而是從整體入手降低區域內的能耗，推動低碳經濟發展。在高層民用建筑的高區水系統中，傳統板換方式屬于閉式循環，會損失能量品位，且多次換熱后高區冷凍水的溫度較高，空調溫度調節效果降低。針對該問題，該超高層民用建筑引入冰蓄冷技術，通過低溫冷水替代換熱方式，但該技術會引入乙二醇供冷及放冷系統，加大能耗，投入成本較高。該高層民用建筑在應用冰蓄冷技術的同時，進行溫濕度獨立控制設計，應用新風獨立除濕加干式風機盤管的暖通系統，降低冰蓄冷技術帶來的輸配能耗，避免暖通空調系統的溫濕度調節效果受層高影響。

（2）智慧控制。與家用空調設備或小型中央空調相比，高層民用建筑的暖通空調系統更復雜，采用先進的智慧控制技術可協調空調的用冷、送冷及制冷等子系統，最大限度降低空調系統的能耗。例如，該超高層民用建筑選用SIEMENSPLC 自控系統，在暖通系統設計中，通過送風量的變化實現室內溫濕度的調節，將空調系統末端的靜壓箱、軟管及出風口等結構進行一體化設計，調節軟管的布局、敷設方向和長度等參數，確保不同出風口的風量差異低于10%，并根據室內CO2濃度，調節新風風量，使暖通系統控制更靈活，減少設備能耗。

4 結束語

高層民用建筑暖通空調設計質量對高層民用建筑設計有著重要影響，也關系到高層民用建筑人員入住后的生活品質。高層民用建筑暖通空調系統設計需要將人放在首位，設計科學的系統構架，提升設計水準，讓設計單位在建筑行業更受歡迎，給人們營造更適宜的居住工作環境。