高层建筑暖通空调设计要点分析

李树民

【摘要】在高层建筑中暖通空调的设计与安装是重要组成部分，只有选择合理的暖通空调设计方案，才可以确保高层建筑暖通空调安装的质量。本文就高层建筑暖通空调设计的要点进行了分析。

【关键词】高层建筑 暖通空调 设计

引言

经济的飞速发展，带动了城市化发展步伐的加快，高层建筑成为了我国城市建筑的主流。人类对生活的要求也从基本生活条件的改善上升到生活质量的层面上来。随着环保意识的加强，人民对赖以生存的空气环境有了越来越高的要求。高层建筑的暖通空调系统给人民生活带来便利的同时也带了高耗能的问题，这就与当今节能环保的发展主题相冲突，既要满足人民生活在硬件上的需要，又要满足人们生活环境实现节能环保的需要。

一.高层建筑暖通空调系统分类

（一）全空气系统

在很多大型建筑中，尤其是酒店建筑和商业建筑，常常会采用这种系统，其主要使用空压机来完成加温、降温、加湿和除湿等功能，利用空气的变化对室内环境进行调节。

（二）空气-水空暖通调系统

其主要工作原理是利用空气和水之间的交换来完成空调中热量的流通和交换工作，并通过这一过程排出室内的湿气，该系统构造简单，而且生效迅速，因而在高层建筑暖通空调领域有比较好的应用。

（三）全水暖通空调系统

该系统主要利用用水来达到交换热能和调节建筑物内部空气质量的功能，对各种高层建筑物的调节室内环境的需求适应能力较好，也有着比较广泛的应用。

二.高层建筑暖通空调设计前期准备工作

（一）分析建筑物及周边环境

在开始设计之前，设计人员要详细了解建筑物的构造特点和周边环境情况，以以合理设计系统供热入口，同时在计算该系统的运转负荷的时候，也要将该地区的日照、风力等环境因素纳入考虑，并以此为基础来进一步分析和确定主入口的朝向。

（二）分析建筑物的高度

该步骤是为了确定是否需要按照高层建筑的要求来进行暖通空调系统的设计。根据相关规范的规定，将层数超过10层或者高度超过24米的建筑物划为高层建筑的范围。将层数超过40层或者高度超过100米以上的建筑则划归为超高层建筑，其设计要求和过程则更复杂。

（三）了解建筑物内部情况

该步骤需要将建筑物使用的人数、用途、和废气排放量等相关信息进行了解和分析，以确定暖通空调系统的类型和负荷。

（四）合理划分防火和防烟区

在设计时，要将建筑物的防火、防烟区域进行合理划分以及合理设置防火墙的位置，保证在紧急情况下能够顺利完成人员的避难和撤离工作。

三、高层建筑暖通空调设计要点分析

（一）规划设计

首先，在低能耗的前提以及充分利用室内环境的基础上以辐射形式作为智能技术的主体，并结合应用相应的低温送风系统、去湿系统、冷辐射吊顶系统以及替换式送风系统的，同时尽可能将设备运行时所散发的热量平衡掉。其次，将冷辐射吊顶系统和替换式送风系有效结合起来，以保证建筑物内部空气质量。第三，对规划设计和工程建设过程中涉及到的经济费用做详细的计算，如工程管理、设备安装等方面的费用，以尽可能避免不必要的浪费。

（二）计算空调负荷

暖通空调系统设计工作的核心就是对系统运行负荷进行准确的计算，确保系统功能的完善性和系统运行的合理性，合理控制能源消耗和经济投入。在计算负荷时，应当以设计手册中的相关负荷指标作为依据，但是要大量参考实际的荷载水平，而不是完全参照手册和设计师自身的经验进行设计，以保证设计结果有更好的实用性。

（三）合理设置水力平衡装置

首先，要针对建筑物的流量体系来合理不止管路系统；其次，在设计变流量系统时，要对压差控制阀做好合理的动态控制，从而达到对整个系统的动态流量的控制，如果某些区域特殊要求则另当考虑；第三，为了有效减少系统中可能出现的不平衡问题，需要一个暖通系统的调节和水力计算等作为依据，在热力入口处设置相应的平衡阀，从而确定总平衡阀的动态流量，并且将调节阀布置在对应的新风机管路上，保证调节系统的完善。

（四）合理设计通风系统

根据以往的设计和实际运行的经验来看，很多高层建筑的暖通空调系统的设计容量和实际装机容量之间往往都有比较大的差距，而且一般都和相关规定有一定的出入。经分析，在整个系统设计的过程中，对每个部位的安全因数的考虑不够合理，同时没有进行足够的综合性分析，导致实际装机容量远远超过实际需求的冷负荷，从而导致相当容量的浪费。

四、高层建筑暖通空调设计过程中需注意的问题

（一）空调循环水泵的选型问题

循环水泵容量过大在我国是普遍存在的问题，其容量通常能达到实际需要的两倍，这将造成极大的投资费用和运行费用的浪费，究其原因主要是：①设计冷负荷偏大。②系统循环阻力计算结果偏大。③净水压力问题。错误的将净水压力算作系统的循环阻力，造成系统循环阻力计算偏大。④系统水力平衡计算问题。水力平衡计算不精确，正式投入使用前又没进行全面的调试，会造成水力失调。在具体的设计过程中，应该随不同时刻冷负荷及扬程的变化而变化，能够满足不同条件下优化运行的要求，通过对定速泵的台数控制及变频泵的速度调节达到节能的目的，控制方法简单，节能效果明显。

（二）供暖的合理性问题

首先，设计人员既要合理考虑室内供暖系统的设置，同时还要充分考虑好室内外管线衔接的合理，如果只偏向于一个方面会导致整个系统的失衡。第二，合理设置散热器和热计量装置，对于特殊部位，如楼梯间和可能发生冻结危害的部位，应当设置独立支管对散热器进行供热，且不应设置调节阀，对于商业空间，其公共部分和商用部分都要设置独立的供暖系统和热计量系统，避免日后计量上出现纠纷。第三，若高层住宅建筑中采用公共立管进行供暖，则要综合考虑各方面的因素，如管材、承压水平等因素，合理布置其立管系统和供热管道热补偿方面的问题，做好系统的保护措施。

（三）空调通风问题

空调通风设计容量过大通常可能有三种原因导致，一、设计师对于安全系数考虑不够准确，导致装机容量超过系统的实际需求量；二、设计过程中，很多设计人员没有对实际需求进行仔细调查，而是根据设计手册和自身经验对符合进行估值，从而导致装机容量挺大的问题出现；三、水泵扬程选择，有些高层建筑中使用一台水泵对于夏季的冷水情况和冬季的热水循环进行供水，而实际上夏季空调冷水循環的需求远超过冬季对热水循环的需求量，因而此种做法存在比较明显的不合理。高层建筑物暖通空调系统需要调节的量一般包括空调对象的温度和相对湿度的调节，送风量、湿度的调节，冷却水泵和冷冻水泵的转速调节，冷却塔风扇以及风机转速的调节，工况转换监测和控制，变送风流量调节及变水量流量调节等。这些量可以作为空调系统控制的被控量也可作为系统要优化的量。

结语

高层建筑暖通空调设计是一项比较复杂的系统设计工作，在设计前期需要对建筑物及其周边环境做全面的调查，了解设计的目标和实际需求，然后才能正式开展设计工作。设计过程中，要选择合适的暖通空调系统，充分考虑各种相关的因素，从实际出发，并对方案进行不断的优化设计和机组的调试工作，以保证设计方案的合理性、实用性和经济性。

参考文献

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[3]龙雨，万传奇.高层住宅建筑室内采暖设计的探讨[J].中华民居（下旬刊）；2014 （04）.