大空间建筑暖通空调设计与节能问题分析

南联建（中国核电工程有限公司郑州分公司，河南 郑州 450052）

大空间建筑暖通空调设计与节能问题分析

南联建
（中国核电工程有限公司郑州分公司，河南 郑州 450052）

摘 要：大空间建筑的发展，给人们的生活带来舒适体验。但是由于大空间建筑内的一般装有较为完善的通风或空调系统，以保持空气的湿度和温度。其中暖通空调系统的应用在实现大空间建筑供热供冷的要求同时，会带来较大的能源损耗。本文从大空间建筑概念以及大空间暖通空调设计的难点入手，对大空间建筑暖通空调设计与节能措施进行了探究，具有较高的指导意义。

关键词：大空间建筑；暖通空调；节能

一、大空间建筑概念

1 大空间建筑分析。相对于普通建筑，大空间建筑具有高度跨度大、面积宽阔等特点。常见的大空间建筑包括体育场馆、影院、剧院、教堂以及大型仓库等。由于大空间建筑室内空气上下温度存在明显差异，需要对其采暖通风问题进行具体设计。

2 大空间使用特点分析。根据建筑工程设计需求的不同，大空间建筑结构提供不同的功能。对于影院、剧院等场所提供视觉享受、音乐欣赏的功能，而对于体育场馆则需要以运动员和观众的需求为主，提供场地及观众台。同时在大空间建筑，还要根据需要搭建临时舞台、活动桌椅等设备。建筑室内空调采暖设计与这些设备的布局有很大关系，需要根据场馆结构和设备布局对空调进行合理设置和安装。若没有合理安排设备布局，将会给采暖设计带来很大的困难。

二、大空间暖通空调设计的难点

大空间暖通空调设计需要考虑多方面的影响因素，其主要的技术难点如下：

1 在建筑居住环境中，供暖供热等方面的需求是必不可少，因此必须采用单独的热源来满足多方面的需求。同时，由于空间分配紧张，需要在屋顶或者地下室中建设锅炉房，这样就需要仔细考虑建筑环境中热源的布局问题。

2 通常情况下，大空间建筑对高度要求较高，这也加大了供暖体系在纵向上的设计难度。并且整个供暖系统不同于多层建筑的设计方式，系统的水静压力更大，需要重新部署室外管网的施工设计，加大了设计难度。

3 由于大空间建筑空间高大，室内空气上下温度差别较大，应结合建筑的装修布局方式对送风方式进行合理设计，通过调节空调风速和送风量，确保室内温度适宜。

三、空调系统优化设计

近年来，随着经济建设的快速发展，大面积高层建筑的需求越来越大，而对建筑中空调系统的优化设计也越来越重要。空调系统产热能力高，如果无法及时将产生的热量排出到建筑外，就会严重影响到空调系统的运行。因此应对空调系统进行合理设计，通常的做法是利用水环热泵空气调节系统将热量转移，这种方法成本低且散热效果好。此外，空调系统分为开式系统和闭式系统两种，开式系统中水与外界环境有接触，容易造成热量流失，并且造价费用高；闭式系统不与外界空气接触，不会让外界释放能量，在设计空调系统时充分考虑二者的利弊与自身需求，选择合适的系统。并且，由于大空间建筑面积大，空调系统的覆盖面积也相应增大，对空调系统管径回路的设计直接决定了运行成本，因此可以采用双级泵系统降低系统成本。

四、大空间建筑暖通空调设计与节能

在节能型建筑中，空调的自身耗能在建筑耗能中的比例是比较大的，使空调的自身能耗降低是建筑暖通设计中重要的环节。由于在较大面积的建筑主体中，空调和空调系统的服务半径相对较大，因此，减少空调自身能耗对于节能的作用是十分大的。由于空调系统可以分为冷热源、空调风系统和水系统三个方面。因此，空调的节能降耗可以从这三个方面入手。

1 冷源和热源方案。在空调系统中，冷热源的选取主要是根据建筑的自身结构和所处的地理位置来确定的。在大型空间的建筑中，冷热源一般采用电力型或是燃气型压缩式的制冷机，或者是吸收式以及直燃式冷热水机组。对冷热源方案进行确定时，需要充分考虑建筑周围的环境，若建筑所在的地区已经有足够多的供冷或供热设施时，就需要相应的减少冷热源的建设数量，保证冷热源建设的经济性。此外，还需要对建筑自身的结构特点进行分析，保使冷热源的建设不会对建筑的整体造成损害，保证冷热源方案的安全性。而对于空间较小的建筑，冷热源一般采用风冷式或是风冷热泵式的冷水机组，以保证在建筑面积较小的情况下，获得较好的供冷或供暖质量。

2 空调风系统。由于在冬季，空调服务内外分区的冷热温度一般差别较大，针对此问题，可以将空调的服务区域划分为供冷的内区和进行供热的周边区两个区域。充分利用冬天室外温度较低，可以很好地作为冷源来给内区供冷，在保证空调供冷效果的同时，节省了空调的运行费用和能源消耗。另一方面，针对空调风系统的特点，可以采用变频风机来减少电能的损耗。通过变频风机将风门完全开启，使空调的运行转速降低，减少运转速度过快对设备的冲击。从而在减少电费支出的同时，可以减少空调的损耗和维修费用。同时变频风机的应用还可以很好地满足空调机组对于风机高稳定性和安全性的要求，增强空调使用的安全性和持久性。空调系统的优化和节能除了上述两个方面以外，还可以采用独立送新风系统，在过渡季节对自然风进行充分的利用。由于自然风具有较高的空气品质，同时自然风送风系统的应用还可以减少空调主机运行时间，延长空调寿命。在过渡季节，制冷主机不开启情况下，调节风阀，控制新风量，控制加湿量使用户得到舒适的环境，降低过渡季节空调系统运行费用。

3 空调水系统。针对空调水系统，首先要将水系统进行分区，一般情况下分区的方式有两种，一种是根据水系统承受的压力来分区，另一种是按照按承压能力分区来进行的水系统分区。在对水系统进行分区时，需要综合考虑空调制冷设备以及管道和附件的承载能力，避免系统压力超过了承载范围，而导致系统泄漏现象的发生。此外，为了进一步减少空调自身耗能，可以采用变频技术，使空调水系统根据动态负荷变化规律来对水量进行调节。由于在空调系统中，水泵的耗能占到了总耗能的百分之二十，因此，采取变频技术可以大大降低水泵的耗能，从而减少空调的整体耗能，达到节约资源的目的。

4 其他措施。由于暖通空调的能耗中有很大的比例是由空调冷热负荷以及系统配置所决定的，因此，对空调的负荷进行确定是暖通空调节能的关键环节。针对此问题，需要在大空间建筑中对建筑的位置以及内部的墙面、门窗等进行良好的布置，包括建筑材料等。同时对建筑围护结构热工相关的性能进行提升，将建筑物和周围环境作为一个整体进行综合考虑。在空调系统线路设计方面要做到简便科学，在保证空调系统性能的同时，尽量的减少材料损耗，以达到节约能源的目的。

结语

近年来，随着大空间建筑的广泛发展，暖通空调系统对于大空间建筑中空气质量的提升具有重要的意义。同时，暖通空调系统的节能设计对于整个大空间建筑的节能效果都有重要的作用。在对暖通空调系统进行节能设计的时候需要充分考虑建筑的综合情况，通过对冷热源、水系统和风系统等进行优化和节能设计，实现真正的能源节约。在保证大空间建筑暖通空调系统工作质量的前提下，实现节约能源的目的。

参考文献

[1]朱文思.暖通设计中常见问题分析[J].科技情报开发与经济，2008，18（16）：202-203.

中图分类号：TE08

文献标识码：A