高層建筑暖通空調系統設計探討

趙奕瑄 陶寒冰 任邦華 石賽琦 陳國梁

摘要：為了充分滿足現代人對高層建筑暖通空調系統設計的要求，提高高層建筑暖通空調設計質量，需要不斷完善暖通空調系統設計?；诖?，該文通過對暖通空調的簡單介紹，分析了高層建筑暖通空調系統設計應當堅持的基本原則，并提出了暖通空調系統設計的關鍵點，最后結合案例分析，探討了高層建筑暖通空調系統設計應注意的事項，以供相關人員參考。

關鍵詞：高層建筑??暖通空調??系統設計??注意事項

中圖分類號：TU83??文獻標識碼：A???文章編號：1672-3791（2022）06（b）-0000-00

現代社會發展過程中，中國建筑工程在慢慢朝著大、高與應用功能復雜的建筑形式發展，這盡管節約了土地資源，為人們帶來了舒適、便捷、安全的使用空間，不過對建筑設計提出了嚴格的要求。在這之中，暖通空調系統設計是高層建筑設計中的重難點部分。暖通空調系統主要是調節室內溫度的，假設系統設計缺乏合理性，那么就會造成能耗增加、舒適度削弱等問題發生，繼而影響到居民對建筑的使用感。此次就針對高層建筑暖通系統設計相關問題展開了研究與論述，旨在提升暖通空調系統設計質量，防止系統運行能耗增加，影響居民正常工作與生活。

1??暖通空調簡介

所謂暖通空調就是對房屋建筑工程中的空氣、暖氣以及通風起到調節性作用的一種設備。這些年來，經過各種分支技術研究的持續深入，暖通空調得到了快速發展與進步，而且也獲得了充分的應用。過去經過水力定流系統運行的暖通空調已然無法滿足現代房屋高層建筑需求，因此在相關研究人員努力研究的情況下，變流系統和變風量系統出現在人們的視線中。經過嚴格把控電動調節閥與風閥實現對房屋高層建筑環境溫度的調節與控制。經過進一步研究傳感器和控制器等各種元器件以后，持續借助其功能達到智能化操控暖通空調的調節閥，從而出現分布式控制體系，促使暖通空調系統分散性獨立控制得以實現，提高暖通空調控制能力。經過仔細研究與分析各種數據表明，暖通空調處理空氣的整個流程是引入新風、冷卻空氣、過濾處理[1]。在暖通空調持續發展的過程中，添加了適應時代發展的特征，也就是電子除塵器與加濕設備。前者經過捕捉分散于空氣里面的灰塵以及漂浮物，經過過濾以后，全面清潔污染物;后者可以讓人們居住的環境濕度始終控制在40%左右，讓人們獲得更好的居住體驗。

2??設計需要遵循的基本原則

首先，在實際設計高層建筑暖通空調的環節中，理應先增加對相關設計方案經濟性的關注力度，在某種條件下，需要在設施設備和安裝等方面保證資金的使用，要具備一定的科學性與合理性。再者，應當增加對暖通空調運行過程中導致的能耗問題的關注度，通過本地區節能部門與實際情況的具體要求作為基礎，設計不一樣的方案，把方案展開比較，選擇最科學以及最具經濟性的設計方案[2]。其次，高層建筑暖通空調設計方案應當保證方案設計本身具有可信性，實現高層建筑高質量服務。設計方案中，每一項設備的指標需要與中國有關標準與規定相吻合，而且所設計出來的方案應當思考到高層建筑本身的情況[3]。

高層建筑設置暖通空調系統的過程中，通過調節的方式通常分成手動與自動化調節兩種調節法。后者在安裝過程中，要花費很多的資金，不過在后續使用過程中就可以減少人力投入成本，與此同時自動化調節的暖通空調系統調節效果比起手動調節方式好很多，同時在近期得到了相當多人的認可，并且各地方節能部門均已經逐漸開始推廣與支持自動化調節方式。

3??暖通空調系統設計關鍵點

3.1??加強準備工作

高層建筑暖通空調系統設計工作者在進行設計工作以前，需要詳細了解建筑內部情況，還有周邊環境情況。根據融合建筑環境及其建筑本身內部設施特征，選取良好的供暖入口，嚴格檢查建筑風力情況以及陽光照射情況，和空調系統應用環節中導致的負荷數據融合，將其看作空調供暖入口選取的關鍵依據。高度不相同的建筑需要采取差異化的設計方案，結合高層建筑使用人數與實際應用情況精準計算空調系統運行負荷。最核心的是需要合理劃分防火和防煙分區，設置擋煙垂壁與防火墻。

3.2??設計規劃合理

目前，高層建筑設計方案絕大多數選取的形式為輻射式，和吊頂系統與替換送風系統融合，實現靈活調節，讓春夏秋冬均可以嚴格控制室內溫度，滿足人們對溫度的需求。不過，暖通空調系統安裝過程中，管道與暖通設備會占據一些室內空間，所以設計工作者需要具體掌握好高層建筑室內結構，科學規劃管道，合理鋪設暖通設備，確保室內溫度穩定，降低資金投入。

3.3??科學挑選循環水泵

在進行設計工作的階段，相關設計師需要先了解高層建筑實際需求，把其當成前提和基礎，科學挑選空調循環水泵。打個比方，水泵容量相當大，除去會導致投資成本增加，也會導致運行成本增加的情況發生。運用暖通空調系統以前，應當精準計算水利平衡數據信息，嚴禁發生水利失調的情況;合理區分循環阻力與靜水壓力，降低產生因為數據混淆出現不良現象的幾率。設計人員在系統設計過程中，需要對各個時間冷負荷與水泵揚程加以調整，調節定速泵臺數，嚴格把控水泵速度，實現節能減排的目標。

3.4??室內參數設計

諸多高層建筑均是綜合性商業建筑，其特征就是建筑空間較大、結構比較復雜，在不一樣的功能區分中，對于暖通空調系統室內參數設計要求也有一定的差別。通常而言，在商鋪區域，夏天的溫度最好控制在26到28℃，冬天的溫度控制在16到18℃;夏天濕度控制在65%以內，冬天濕度控制在30%左右;新風量控制在20m3/（h.p）;噪音控制在60dB（A）。步行街和公共區域內，夏天的溫度控制在28℃，冬天的溫度控制在16到18℃;夏天濕度控制在65%左右，動態的濕度控制在30%左右;新風量和噪音標準與上述保持一致。在餐飲和娛樂區域，夏天溫度控制在24到27攝氏度，冬天的溫度控制在18到22攝氏度;夏天濕度和冬天的濕度與上述保持一致;新風量同樣如此[4]。

4??高層建筑暖通空調系統設計案例分析

此次以某高層建筑為例，該建筑面積為12萬m2，設置了3層地下室，地上部分總計有50層，地下部分設置多是車庫以及設施設備儲存室，地上1層是大廳，地上2層到4層是餐飲和商業，地上5層到50層是辦公區，另外建筑還設置了避難層，方便人們發生突發情況時，轉移場地。當前根據建筑實際情況，對高層建筑暖通空調系統設計展開全面分析。

4.1??功能區暖通設計參數

此次高層建筑關鍵有餐飲區、商業區以及辦公區這三個功能區域，在這之中，餐飲區的夏季溫度設置為26到28℃、濕度設置為6%以內，冬季溫度設置為18到22℃;商業區域，夏季溫度設置為26到28℃，濕度設置為65%以內，冬季溫度設置為16到18℃;辦公區域，夏季溫度設置為24到26℃，濕度設置為45%到55%左右，冬季的溫度設置為21到23℃，濕度設置為45%以內。設計工作人員在實際設計過程中，需要嚴格根據綜上所說的參數進行。

4.2空調負荷設計

4.2.1??照射強度。

高層建筑所受到的照射越強，則大氣的透明程度就越高。此次高層建筑使用玻璃幕墻，會受到陽光照射很大的影響，因而在開展負荷計算的時候，需要使用這些舉措：1.夏天的時候，西面的房間空調負荷需要在原本基礎之上提高10%，冬天的時候，負荷需要減少5%;2.冬天的時候，北面的房間空調負荷需要在原本的基礎之上提高10%;3.對外遮陽造成的影響無需思考，只是當成一種富余系數。

4.2.2??熱壓

冬天來臨，由于存在熱壓作用，室外的冷空氣會不斷進入室內，從而減少底層房間的溫度。為了防止冷空氣持續進入，確保人們使用舒適性，應當開展這些方面的設計：首先，在建筑的出入口位置設置旋轉門;其次，在建筑的樓梯間進出門安裝彈簧門;最后，需要在地上一層安裝供暖設施。

4.2.3??室外風速

眾所周知，風速對于高層建筑放熱系統有一定的影響，由于風速與建筑高度存在正相關關系，在風速增加時，會出現大的漩渦氣流，造成放熱系統持續增長。據此，按照現有資料，在計算分析冷負荷的過程中，無需思考風速造成的影響;在分析計算熱負荷時，把15層作為豎向分區，而每增長一個豎向分區就需要增加5%的放熱系數。

4.2.4??冬季溫度計算

有關資料表明，高度每增長100?m，那么溫度就會減少1?℃。鑒于該種情況，相關設計工作人員在計算分析熱負荷的過程中，應當及時修正溫度。盡管其對于建筑的影響并不大，不過和暖通空調系統運行緊密相連，因而應當增加對其的關注度。

4.3??水系統分區設計

對水系統來說，通常是根據工作壓力加以分區的，伴隨建筑高度持續增加，水靜壓上升，資料表示，假設管材與設施設備工作壓力超過2.0?MPa，就會提高工程造價成本。該次設計把水系統劃分為低、中、高三個區。在這之中，低區就是地上2層到22層;中區就是地上23層到36層;高區就是地上37層到50層。在地上22層設置換熱站，經過該設計，可以把工作壓力控制在2.0?MPa以內。為了避免高區二次供水溫度高，把高區換熱設置也設計在地上22層，利用制冷機組提供一次水，詳細的方式就是：第一，供回水系統溫差設置在65?℃，低區是由制冷機組開展供回水;第二，中高區都是由地上22層位置換熱站展開供回水。經過該種設計，可以充分滿足高區供水溫度需求，還可以增強制冷機組運行效率。

4.4??空調通風控制設計

4.4.1??冷水機組和水系統

針對建筑冷凍機房，此該種控制法需要設計師在實際設計環節中采取就地控制方式，繼而有效輔助中控室加以嚴格的監督和控制。機組和水泵等使用連鎖運行的模式，根據如下順序開啟，即水泵、冷凝器、冷卻塔、風機、一次泵、蒸發器、二次泵、機組。高層建筑暖通空調系統自動化控制將供回水總管溫度作為主要依據，準確計算空調負荷數據信息，并且嚴格把控機組和水泵數目與組合，累計機組和水泵運行時間，借此達到輪時啟動的目的。蒸發器出水管位置需要設置水流開關，與主機間進行連鎖。假設管內的水無法流動，那么主機就會自行暫停運行。對空調水系統，關鍵采取二次泵嚴控變流量，一次水系統使用定流量進行控制，而總管之間安裝平衡管，將水環路壓差當成重要依據進行變頻調節，如此可以讓系統處在正常的運行狀態中，繼而獲得理想中的節能之效。

4.4.2??處理裝置和風系統

中央控制主要是為了嚴控新風處理裝置，采取輔助就地控制方法。機組加濕器和水閥、風閥和送風機進行連鎖，于出水管組織有關工作人員合理安裝平衡閥，通過水流量的變化達到嚴格控制送風的溫度。風機盤管控制方法就是中央控制方式，于中控室進行遠程群控?？刂葡到y是由電動二通閥、三速開關、溫控裝置構成的。系統正式運轉的時候，溫控裝置對溫度信號加以比較，并且將比較結果作為主要依據輸出電壓，合理控制二通閥動作，經過對水流量的變化精準把控室內溫度，以三速開關調節出風風速。安裝二氧化碳探測裝置與溫濕度傳感器等，及時收集且比較每一項參數設置，比如二氧化碳濃度、新風溫濕度，以此調節風閥開度，保證系統運行處在良好的狀態中。

4.4.3??通風與排煙系統

經過安裝一氧化碳探測裝置，嚴格把控風系統開啟、關閉和風機運行數量，與此同時嚴格監測風機運行狀態，借此達到自動化預警的目的。假設出現火災，傳感器可以及時向控制中心傳遞信號，系統會自行開啟排煙裝置，并聯動和其有關的一切裝置，及時切斷電源。

5??高層建筑暖通空調系統設計應注意事項

5.1??通風系統方面

在高層建筑暖通空調系統設計過程中，比較重要的一個內容就是通風系統。在一年四季中，優質的通風舉措能夠取代空調系統。且通風能不能流暢影響著使用人員工作與生活的舒適性，因而要想防止建筑裝修材料污染室內空氣質量，那么在系統設計過程中就需要注意到通風系統設計工作，增強通風性能。按照當前的研究數據表明，現下空調系統通風不但能源消耗大，同時局部通風做得并不到位，主要是因為高層建筑環境復雜，故而必須要設計人員按照實況合理優化設計，方可促進暖通空調具備優質的通風[5-6]。

5.2??環境壓力方面

新時代發展對環境保護有很高的關注度，高層建筑環境保護理念表現在各個方面，材料選取，設計施工能耗減少均表現了這一點，因此對一些已經明確的氟利昂和對大氣有害的氣體是嚴禁作為空調系統主機介質的，如此便影響到了空調設備的挑選，需要注意到多種氟利昂制冷劑的工藝要求，避免使用禁用產品。高層建筑空調設計人員應當承擔起環保的責任，思考到成本與用戶承受力，不但需要防止出現不必要的經濟負擔，還需要保護好環境，思考到成本的廢氣、水、噪音等帶來的影響。

6??結語

總而言之，要想確保居民具備優質的居住環境，那么就應當增加對暖通空調系統設計的關注度，讓高層建筑暖通空調系統設計與建筑實際需求相符，并且需要把多種技術相融，提升暖通空調系統設計水平。因而，在設計暖通空調系統的過程中，需要選擇最合適的設計方案，積極引進最新的技術與成功的經驗，確保設計方案合理性與科學性，保證暖通空調系統安裝能夠發揮應有之效。

參考文獻

[1]王振華.暖通空調的自動故障檢測及診斷分析[J].中國設備工程，2022（3）：174-175.

[2]田帥.暖通空調系統的節能優化設計分析[J].四川建材，2022，48（1）：211-213.

[3]毛棟.建筑暖通空調的節能及優化處理研究[J].工程技術研究，2021，6（24）：92-95.

[4]徐丹.暖通空調系統施工安裝問題與解決方法[J].居舍，2021（33）：178-180.

[5]田一辛.?寒冷地區辦公建筑性能優化設計研究[D].天津：天津大學，2020.

[6]高力強.寒冷地區校園綜合體的低能耗模塊化設計研究[D].天津：天津大學，2019.