新时期高层建筑暖通空调设计探究

程永祥

（克孜勒苏柯尔克孜自治州第一建筑安装工程有限责任公司 845350）

新时期高层建筑暖通空调设计探究

程永祥

（克孜勒苏柯尔克孜自治州第一建筑安装工程有限责任公司 845350）

近年来暖通空调设备在高层建筑中得到了广泛的应用。它能极大满足人们对建筑的采暖、通风、净化空气方面的要求。但由于国内高层建筑暖通空调设计与安装环节仍存在着不少薄弱环节，极大影响到暖通空调设备使用的质量问题。基于此，本文从高层建筑暖通空调工程建设的角度出发，着重阐述高层建筑暖通空调工程在设计与安装环节中暴露出的主要问题，并探讨解决对策，以期进一步完善暖通空调设计细节，提高暖通空调安装质量。

高层建筑；暖通空调；设计

伴随着我国城市化进程的不断深化，城市中高层建筑的数量呈迅速增长态势。从办公写字楼到商品房、从宾馆酒店到商业金融建筑等等，各种各样的高层建筑如雨后春笋般拔地而起。新的建筑、新的使用功能对建筑设备提出了更高的要求。暖通空调属于高层建筑中重要的组成部分，其设计水平的高低直接影响着建筑工程的社会效益及经济效益。因此，设计人员必须因地制宜，合理设计高层建筑的暖通空调，并严格审查设计图纸，不断加以完善，以确保图纸的设计质量。

1 暖通空调系统的概述

暖通空调是指安装在车内或室内的具有通风、调节空气、暖气等功能的设施或系统。作为机械工程领域中的一大分支学科，暖通空调系统的设计主要涉及到下列知识：热力学、流体力学、流体机械等。目前，暖通系统技术已得到不断的完善，其种类也非常多，一般有三种：①全水系统暖通空调：其主要构件包括风机一盘管、组合通风装置、重力循环式室内末端等。此类暖通空调的优势在于可满足大部分高层建筑对空气调节的不同需求。②全空气系统暖通空调：该空调系统主要通过送风来实现加热、加湿、除湿、冷却等功能。③空气-水系统暖通空调：其工作原理是利用冷水消除空调空间中存在的相关显热负荷，并且也能消除由于空调空间内的潜热负荷所形成的湿气。

2 暖通空调设计的主要原则

在设计暖通空调的过程中，必须遵循以下原则：①明确该建筑在总图中的具体位置，并了解其周围建筑物及其周边的供热、供水、供电等管线的实际敷设情况以及可能的接口地点。这样才能合理设计本建筑的供热入口。②了解本建筑的总高度、实际的层数与层高，从而判断其是否为高层建筑。根据现行的相关规定，层高不低于10层的建筑住宅或建筑高度在24m以上的相关民用建筑，均需严格执行高层民用建筑设计防火规范中的相关要求。③掌握建筑物内的人员数量，使用时间，判断是否会排放废气，便于进行负荷计算与系统划分工作[1]。④合理划分防火分区，确定防火墙的具体位置，设计有效的火灾疏散线路，从而为防烟排烟系统的设计奠定好基础。

3 暖通空调设计中应着力解决的问题

暖通空调设计方案带有全局性、方向性等特点，它直接影响到建筑的工程投资、维护成本、舒适性以及系统的安全性、可靠性等。同时，它还关系到该建筑的室内环境参数是否达标，并影响着很多建筑参数，如环境参数、建筑美观、机房面积等。因此，不合理的设计方案通常会导致较大的损失，并且整改难度大，耗时长。

3.1 可靠性与可行性

暖通空调系统设计工作必须考虑的首要问题是能否满足高层建筑通风采暖的使用要求。这也是决定设计方案可行性的重要标志。因此，设计方案必须满足国家及当地政府的相关规定与标准，其中，包括环保这一要求。同时，还应着重满足供水、供热、供气、供电等方面的实际要求，并考虑到这些因素的长期变化情况[2]。遇到较为特殊的工艺性暖通空调设计项目或对温湿度等参数要求特别严格的项目，首先应对设计方案作全年工况研究，以保证该暖通空调系统能够顺利适应全年各种室外气象条件。针对部分不能运用标准设备的特殊情况，应对相关非标准设备提出具体可行的参数要求。此外，是否有充足的机房面积也是评定设计方案可行性的一项标准。对于一些建筑面积较为紧张或部分改造工程，更应注意机房面积这一问题。

3.2 经济性

在高层建筑暖通空调方案设计中考虑得较多的一个问题就是经济性。在同一设计规定及条件下对比方案的经济性，才能保证方案的合理性及经济性。投资方最关心一次性投资问题，因此，在计算过程中必须小心谨慎，避免漏项。暖通空调设计方案中的一次性投资主要涉及到原材料、设备、管道方面的投资、安装、调试及工程管理方面的费用，水处理、配电与控制方面的费用，室外管线及机房建设等费用。由于生产厂家不同，设备的价格也有所差异，因此，在比较不同方案经济性的时候，对设备的价格应选择中间价。

另外，在比较不同设计方案经济性时，运行能耗与运行费用均属于两个重要参数。运行能耗是指暖通空调主机（锅炉与制冷机等）与相关辅助设备的总能耗。在计算的时候还应考虑到一些实际问题，如季节变化的影响，建筑物负荷的改变，相关设备非标准状态下的效率。由于高层办公楼、写字楼、教学楼属于能耗量大的建筑，因此在计算暖通空调设备运行时间时应减去停机时间[3]。能源价格受地区、时间的影响较大。加上各种不确定因素及诸多影响因素的制约，当前仍无法准确得出建筑物暖通空调设备全年的具体能耗以及运行费用。

3.3 调节性与可操作性

通常根据接近一整年来最不利的气息信息与条件来确定高层建筑暖通空调系统的实际容量。这样才能最大限度减少能耗，符合经济实惠原则。对于大型空调系统与控制频率高的空调系统、管理难度大与操作复杂的空调系统均应遵循自动控制原则，设计自动控制开关，以尽量节约投资成本，提高其运行效率。

3.4 安全性

在任何建筑设计中，安全问题总是排在首位，高层建筑暖通空调设计环节也不例外。为确保人员、环境、设备及物品环境的安全，必须把好下列几大关：①工程方案设计；②系统设备研制与更新；③规范操作系统，科学管理；④确保相关系统设备正常运转的安全问题；⑤加强对燃油燃气的管控，做好对易燃易爆物的安全防范措施；⑥根据防火设计规范做好防火措施，并制定相应的应急方案。

4 高层建筑暖通空调系统设计中的关键环节

4.1 空调循环水泵的选型问题

在我国循环水泵容量一般为实际需要的2倍，可见，其容量过大是当前的常见问题之一，这严重浪费了投资经费与运行经费。根据研究显示，引起这一问题的主要原因有三点：①设计冷负荷过大；②净水压力问题，设计人员误将净水压力当作系统的循环阻力计算，从而得出系统循环阻力值较大的结果；③水力平衡计算不够精确，在正式使用前未进行全面调试，从而导致水力失调。在实际设计时，应根据各时刻冷负荷与扬程的变化而改变，从而满足相应条件下优化运行的要求。同时，对定速泵的数量进行控制，对变频泵的速度进行调节，从而实现节能的要求。

4.2 空调通风方面

根据空调与制冷技术手册以及采暖空调制冷手册的要求，商场类建筑夏季冷负荷的概算指标保持在210～240W/m2之间，旅馆办公类建筑的冷负荷指标在94～163W/m2之间[4]。从长期设计实践中我们发现，空调装机容量偏大问题主要由两方面原因引起。①不少设计人员一般采用负荷指标估算法计算，从而造成制冷机装机容量过大，并且会降低一些负荷下的冷机效率。同时，这也会极大浪费投资经费。②在设计过程中需考虑很多安全系数，容易造成单位空调面积的制冷机装机容量明显大于手册规定中的冷负荷概算值，并且也明显大于实际运行过程中单位空调面积峰值冷量。

4.3 供暖方面

根据采暖通风以及空气调节设计的相关要求，高层建筑暖通入口入户装置中应将温度计、压力表、除污器等设备安装在热力入口的供回水总管上，如有必要还可增加热量计。很多设计人员通常只重视入户热力装置的安装，而忽视了入口装置，极易引起设计失误。在确定入口数量时，设计人员要考虑到室内供暖系统以及室外管线衔接方面的合理性，并且还应便于开发商后续管理[5]。对于含有共用立管系统的高层住宅，在设计时还应考虑供暖系统与共用立管的竖向分区问题与管道热补偿问题。其中，竖向分区问题应参考系统承压能力、水力平衡、散热设备、相关管材特性等因素。

总之，暖通空调系统属于高层建筑中一个重要组成部分，其设计方案水平的优劣在很大程度上影响着高层建筑的功能。而高层建筑的暖通空调设计工作属于一项专业性、复杂性的技术工作，因此，设计人员必须对涉及到的相关因素进行全盘考虑，根据建筑设计要求精心设计暖通空调方案，并遵循“自审、审核、审定”的三审原则，保证设计方案质量，以期充分发挥出暖通空调系统的作用。

[1]胡清蓉.高层建筑暖通空调设计探析[J].现代商贸工业，2010，9（22）：302～303.

[2]裴启超，武雷，曲志刚.高层建筑暖通空调设计特点探讨[J].房地产导刊，2014，24（31）：95.

[3]赵秀玉.暖通空调系统方案设计的几点分析[J].黑龙江科技信息，2012，15 （43）：108～111.

[4]贾建芳.探析高层建筑暖通空调设计技术[J].城市建设理论研究，2015，5 （7）：253.

[5]韦洁，于海.高层建筑暖通空调设计要点分析[J].工程建设与设计，2010，32（5）：378～379.

TU831

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2015-8-26