超高層建筑暖通空調系統的設計原則探究

徐艷

（棗莊市城鄉規劃事業發展中心，山東 棗莊 277100）

隨著社會經濟和科技的快速發展，摩天大樓的數量也逐漸增多。與普通建筑相比，摩天大樓的結構更復雜。由于它們比普通建筑更大，可以容納更多的人，發揮更多的功能，所以超高層建筑的設計需要考慮很多方面。在摩天大樓中，暖通空調系統是大樓功能的重要組成部分，對大樓的使用有非常大的影響。相關設計人員必須根據我國的發展需要，合理設計空調系統，以高效利用能源，創造舒適的室內環境，盡量減少對室外環境的不利影響，從而實現空調業與社會、環境和資源的和諧發展。

1 超高層建筑的特點

建筑物供暖是在建筑物內傳遞熱量的過程，使室內環境得到適當調節，為人類創造一個舒適的環境。所有現代建筑都需要供暖，這是建筑的最基本功能。現有的供暖方式因建筑物的設計和地區的不同而有很大差異。另一個重要的要求是建筑物的通風。通風提供了建筑物內外的空氣交換，帶來新鮮空氣并取代被污染的空氣，從而確保建筑物內的健康環境。在高層建筑中，供暖、通風和空調（HVAC）系統的設計直接影響建筑內的舒適程度，因此，有必要改進高層建筑的HVAC設計。近年來，建筑設計在我國有了很好的發展，但仍然存在一些問題，如噪音和公共空間。室內風環境比較差，噪音大。高層建筑的高度超過100m，樓層越高，內部容積系數越低，而建筑所要抵抗的風速也隨之增加。室內環境受到風速的影響，會給居住者帶來不適。同時，高層建筑中的風速會造成建筑內的高噪音，對人們的日常生活和休閑產生負面影響，不利于人們的美好生活。根據這項研究，高度在15～25層的建筑被發現有一個相對較差的室內環境，正是這些建筑需要成為目標。雖然高層建筑可以有效地節約土地，減輕居民的負擔，但高層建筑的公共空間減少，降低了使用者的舒適度，所以必須保證建筑設計的質量。

2 暖通空調系統的概述

一般“空調系統”包括制冷供暖系統，新風系統，排風（排油煙）系統等的綜合設計。所以暖通空調在功能上是建筑的一個組成部分。至于建筑設計，它是建筑設計的一個組成部分。它不僅僅是“空調”。需要注意的是，建筑物的“暖通空調系統”可以是“中央空調系統”“中央和獨立混合空調系統”。這一切都取決于建筑的目的以及投資者的意圖和實際需要。暖通空調系統有許多類型，但基本原則是相同的。常見的類型有分散的冷卻或加熱、熱泵系統、熱回收系統和冷風機，還有空氣-水系統、新鮮空氣系統和新鮮水系統。空氣-水系統通常使用冷凍水來去除空調空間的大部分顯熱負荷，同時對空氣進行通風，以確保空氣質量并去除空間潛熱負荷中的水分。全空氣系統，在這種類型的系統中，空調空間的所有要求（如加熱、加濕、冷卻和除濕）都由供應的空氣來滿足。全風道系統，這些系統有風機盤管機組、聯合通風機組或重力終端機組，未調節的循環空氣通過墻面通風口供給或排出。它們的主要優點是可以適應大多數建筑的空調系統，可以靈活地用于空調系統的改造。

3 超高層建筑暖通空調系統設計的原則

3.1 安全性原則

暖通空調系統的設計以安全為原則，即設計人員必須了解高層建筑的實際情況，根據規劃確定防火分區，密切關注消防安全規劃，智能規劃通風系統，確定風道方向，確保符合消防安全規定，并使下一步施工順利進行，通過智能規劃避免燃氣、通信、電力等線路的碰撞。規劃應考慮到使用后的問題，以確保安全隱患能夠得到及時解決。分析和評估應結合暖通空調系統的運行狀況進行，以確定改善系統運行安全的可能方法。暖通空調系統的復雜性要求進行有效的能源管理，科學地安裝通風和保護系統，進行檢測和監測，并及時消除安全隱患。

3.2 可行性原則

暖通空調系統的設計需要遵循可行性原則，即根據建筑暖通空調運行的設計要求，確保系統的可行性。在實際設計中，應實施適當的規范，以提高設計的合理性。由于暖通空調系統既是制冷又是供暖，能耗高，對環境影響大，因此，系統的設計應注重對環境的保護，落實具體的暖通空調設計要求，以保證足夠的溫度和濕度，改善室內空氣質量。

3.3 節能環保原則

在超高層建筑的暖通空調系統設計中，要克服以往發展模式的弊端，順應綠色發展的主流，遵守綠色設計原則，這是一個項目最重要的設計原則之一，要符合綠色設計要求，實現低能耗和循環利用。基于對超高層建筑能耗的正確理解，暖通空調系統的規劃應包括對新產品和技術的使用以及通過節能措施控制能耗的具體分析。太陽能、地熱能等自然資源是可再生的，應按照節能環保的原則進行設計，充分利用可再生的自然資源，減少不必要的電力消耗，以保證超高層建筑的經濟效益，合理控制成本，同時保證項目的效果。

3.4 健康舒適原則

暖通空調系統的主要功能是調節室溫，而適當的溫度對于優化生活條件至關重要。因此，暖通空調系統的設計必須基于健康和舒適的原則，選擇環境友好型材料，以便不損害人類健康，并大大改善建筑側翼的宜居性。超高層建筑的暖通空調消耗高峰期主要是在冬季和夏季。因此，通過設計提高暖通空調控制的效率是很重要的，因為它的高適應性使它更容易操作。在使用自動化技術時，有必要了解建筑物的基本特征，提高自動化技術的適應性。自動化技術的好處是減少人力資源的使用。

3.5 經濟性原則

在設計超高層建筑的暖通空調系統時，效率是需要考慮的最重要的原則之一，以確保設計符合能源效率要求。對于設計師來說，將這兩個方面的設計結合起來是很重要的。例如，在選擇材料時，必須充分了解市場，選擇成熟的制造商，確保材料符合相應的質量標準，并確保價格優勢，避免在選擇早期材料時的隨意性或盲目性。在選擇設備時，要確保它是可靠的，工作良好。

4 超高層建筑暖通空調系統面臨的主要問題

4.1 暖通空調系統優化設計缺乏科學性

在現代高層建筑中，設計和安裝階段應根據建筑的實際情況，對室內情況有全面的認識，收集室內空間的各種信息，提高空調系統設計的合理性。空調系統能否繼續穩定運行，主要取決于2個因素：（1）設計方案是否與實際情況相符；（2）節能優化方案是否合理、可行。在實際的節能優化方案設計中，相關規劃部門應通過合作與研究，采取有針對性的措施。因此，應在設計中融入新的管理理念，積極引進新技術，測試新設備，以解決設計中存在的諸多問題。

4.2 暖通空調系統使用缺乏合理性

在超高層建筑中，暖通空調系統非常強大，已經成為人們生活和工作方式的一個組成部分，其重要性怎么強調都不為過。然而，暖通空調系統已經運行了很長時間，大多數建筑都忽視了暖通空調系統的維護，因此難以有效維護。因此，在長期運行過程中，空調系統的穩定性不可避免地受到影響，從而大大節省了能源，降低了消耗。此外，一些用戶的使用模式不夠規范，相對隨機，這對暖通空調系統產生了不利影響。現階段，對高層建筑中暖通空調系統使用情況的研究發現，暖通空調系統的設備故障或某些功能的運行不足，大多是由于人為因素造成的，對建筑節能有很大影響。

4.3 運行管理缺乏專業技術人員

超高層建筑的暖通空調系統設計的特點是樓層高、結構復雜，需要由專業技術人員進行數字化和系統化。然而，在實踐中，為了節省安裝、規劃和管理成本，建筑師和建筑商通常不會對技術人員進行嚴格的管理和監督，一些不系統、不專業的從業人員對暖通空調系統進行維護活動，最終導致了資源的低效利用和能源的浪費問題。因此，提高技術人員的技術知識是確保HVAC系統正常運行的必要措施。培訓應注重并評估專業知識和實際工作技能。嚴格的培訓和評估是確保從業人員的知識和技能不落后，確保暖通空調系統在實踐中正常運行的唯一途徑。

5 建筑暖通空調系統中綠色節能設計與應用

5.1 自然通風技術

自然通風是改善室內舒適度和空氣質量的一種原始而有效的方式；通風不消耗資源，不產生污染，因此，對環境保護的效果非常明顯，所以現階段如何實現自然通風的技術是用來改善人們的生活條件。對此，要加強自然通風技術的科學應用，根據各地區綠色建筑的實際需要，建立自然通風技術應用的有效機制，促進暖通空調的有效設計和安裝。例如，在自然通風技術的應用中，應借助風壓進行操作，保證建筑內的空氣流通，為人們提供更加綠色環保的生活環境，提高呼吸的舒適度和放松度。在這方面，必須科學地選擇建筑地點，有效地組織建設項目和建筑場地，明確建筑模型的方向和要求，并根據當地的風向進行下風向適應，以達到良好的通風效果。同時，必須有效利用熱應力原理，確保不同空氣密度之間的循環，使冷暖空氣能夠定期交換。在這方面，在建筑設計過程中，應在房間的上部安裝可調節的開口，以排出室內溫暖的空氣并提供自然通風。

5.2 創新應用蓄能系統

儲能系統在建筑工程中的創新應用，可以有效降低整個空調系統的能耗，動態調整室內環境控制因素，實現環保、宜居的建筑建設目標。通過儲能系統的節能設計，建筑中空調系統的功能可以得到更立體的體現，不同類型能源的實際使用路徑可以得到直觀分析。儲能系統在節能減排方案中的創新應用可以帶來更穩定的空氣凈化，更好地控制環境溫度和濕度，使儲能系統的真正好處更加明顯。然而，在使用儲能系統時，中央控制系統必須準確輸入和輸出各種環境數據指標，并確保空調設備之間的穩定連接。許多儲能系統能夠準確地輸出各種控制信號，檢測和報告整個空調系統的故障，并對實際能源消耗進行統計分析。儲能系統的創新使用可以大大增加熱回收技術的實用價值，并為建筑物的氣候管理提供一個更低碳、更環保的方法。

5.3 推廣利用可再生能源空調

近年來，可再生能源一般包括太陽能、水電、風能等，這些可再生能源與傳統能源相比，可以科學地實現可再生能源的循環利用效果，因此，其重要性非常明顯。隨著現代科學技術的發展，可再生能源的利用也將變得非常先進，可再生能源空調將使未來發展更加明顯。從另一個角度看，在高層建筑暖通空調系統中使用可再生能源的過程中，首先要科學地利用風，通過自然風為空間提供必要的能量，減少一些電力消耗，從而對保護環境起到特殊作用。可再生能源在超高層建筑的暖通空調系統中的使用可能非常廣泛，需要相關人員不斷研究和創新。當這些方面得到落實后，超高空建筑的暖通空調設計的質量水平將得到改善。

5.4 空調系統智能化設計

通過在超高層建筑中使用智能空調系統，并根據實際建筑的特點優化智能空調系統的設計，可以實現以下目標。

首先，對建筑的暖通空調系統的幾種設計方案進行比較，以選擇最合適的參數和結構，最大限度地減少能源損失。其次，為了實現高效的系統響應，我們通過減少控制步驟的數量來模擬建筑的暖通空調系統及其運行，以確保穩定性并降低事故發生的概率。與改進門窗、墻體結構和設計等形式的被動節能不同，利用空調系統的智能化來提高能源效率是可以規劃和調整的。

6 結語

綜上所述，建筑暖通空調系統對人們的現代生活是非常有意義的，它使人們居家環境變得更加稱心如意，使人們的生活品質有了質的飛躍，但是同時，也要積極運用節能環保設計理念，在保證其安全穩定運行的基礎上，促進其節能降耗效果的不斷提高，切實踐行可持續發展觀念。