试论严寒地区高大空间建筑的暖通设计

饶峻荃

摘 要：高大空间建筑物具有人员密集、跨度较大、层高较高、玻璃幕墙较多、使用功能多样化及对室内环境要求高等特点，而且空间多为网架结构，屋顶承重荷载较小。所以，我们在供暖通风系统设计时必须充分考虑以上的特点，这样才能合理的选择设计方案。

关键词：严寒地区；高大空间建筑；暖通设计

现代高大空间公共建筑的一个显著特点就是室内高度较高，体积较大。一般的剧场、影院、体育馆的室内高度能够达到10m以上，一些体育场馆的高度可达到30m以上。随着大空间建筑的发展，很多大空间建筑内的空气需要保持一定的温度湿度、清洁度，许多大空间建筑内需要设置较为完善的通风、空调设备。因此，暖通空调系统设计应把握其特殊性及难点，积极配合各专业，使得整个建筑更加舒适合理。

1 高大空间建筑概述

大空间建筑所占用的施工面积比较大，比如大型的体育馆、电影院等，由于空间较大，所以空间内的温度并不均衡，高处与低处的温度差异较大，为了让空间内的暖通空调达到良好效果，设计人员必须对暖通空调的设计进行全面的考虑，以此来达到最佳的供暖效果。大空间建筑一般是为了满足某种需求而建设的，例如电影院提供视频欣赏的功能，所以设计人员在进行设计时，一定要考虑到建筑的用途，从而更好地对暖通系统进行合理设计。在严寒地区，夏季室外温度不是特别高，冬季室外温度低。因此，在暖通设计时，我们主要设计的内容为建筑室内采暖、通风和防排烟。在设计与施工过程中，会出现一些设计与施工或实际不符的问题，有些问题是比较容易忽视的。

2 严寒地区高大空间建筑的暖通设计要点

2.1 采暖设计

现代社会高大空间公共建筑往往间歇性使用，闲置时间较长，使用率较低。在北方的寒冷或者严寒地区，冬季采暖时可以采用空调制热采暖结合散热器采暖或者地板辐射采暖，一起作为冬季高大空间建筑的采暖方式。一是，送热风与散热器值班采暖相结合的方式，值班采暖温度按5℃或10℃考虑，开展或举办活动期间，由热风系统补充不足的热量。在建筑采暖设计中，对一些简单、对室内温湿度要求不是特别高的体育馆、餐厅和商场，其采暖方式可以选小型吊挂式暖风机+散热片。暖风机的最大优点为升温快、设备简单、初期投资低，适用于高大空间、单纯要求冬季供暖和噪声控制不严的场所。散热器为值班采暖系统，可以使室内保持在5℃左右；当有人员活动时可以采暖暖风机升温，其他时间保持关闭。二是，由于地板辐射采暖系统采用热辐射的方式进行采暖，舒适性较好，在一些对环境温度要求较高的场所，比如影剧院的观众厅等，适合采用地板辐射采暖系统。低温热水地板辐射采暖系统的供回水温度较低，一般在 55℃～45℃。设计中在布置盘管时，靠近外墙外窗等处应密集布置，而在房间中间部位等热负荷较小的区域，应加大盘管间距，从而实现最佳的采暖效果和节能效果。

2.2 通风设计

采用合理的送风方式可以有效缓解大空间建筑的空调设计时气流组织因温度梯度而变化较大。上送下回就是采用从顶棚开始送风，在底部设置回风，为了能够最大程度上提高冬天送风风速，可调节风量及射程的风口是现在大多数工程都会采用的。侧送下回方式这样的风循环更广阔，冷量自然下沉，舒适性也是最好的，一般将送风口设置在3m左右，根据你的装修风格来调整，要在机组余压满足的情况下，尽量大些，以使气流颁均匀。

由于新风量新风负荷约占空调总负荷的20%～40%，对其标准值高低的取舍，与节能设计关系重大，不容忽视。为了满足室内人员的卫生方面需求及部分工艺空调维持所需的室内外压差，所以引进新风显得尤为重要。而新风量的多少将直接影响到空调的负载，进而会影响到空调系统的主机、水泵、冷却塔及风机盘管等的电量消耗。因此在设计时，可以采用新风换气机来通风换气。需要注意的是，新风换气机要选用效率高的热回收装置；且在严寒地区，新风换气机要选用显热回收装置。新风温度不宜低于-10℃，否则排风会出现结霜，此时就需要在热回收装置前设置空气预热器。在布置进、排风百叶时，应与建筑专业紧密协调，避免百叶窗的不合理设置影响建设立面效果。

此外，为了降低电能的损耗，设计人员可以安装一个变频风机，这不仅可以让空调更好地运行，还能减小空调自身的损害，提高空调的性能。设计人员还可以对自然资源进行合理利用，通过设置一个独立供风系统，将自然风引进室内，这不仅可以减少空调的能耗，还改善了环境，对于用户的更好使用有着重大的意义。

2.3 防排烟设计

为了降低烟气的沉降速度，为被困人员的获得疏散时间，更有利于消防人员开展救援以及进行灭火，方便搜寻起火的具体位置，并减少热烟气对建筑物本身及建筑内的物品造成较大破坏，以上所列的这些都是设置烟气控制系统的主要目的。

在一些体育馆、餐厅和商场等的大空间建筑物中，由于人员密集、空间面积大、可燃物较多，因此必须做排烟系统。当发生火灾时必须及时有效地组织人员疏散和有效的烟气控制，防止其蔓延。《建筑防火规范》中规定：设置防烟设施的部位且可开启外窗面积满足自然通风时，宜优先选用自然通风。而大空间的建筑一般使用玻璃幕墙或开窗面积大，具备自然排烟条件。在设计过程中，应与建筑专业紧密协调，达到自然排烟的要求。在设计建筑排烟时要注意：首先，自然排烟要满足排烟房间可开启外窗面积不小于该房间面积的2%，且可开启外窗面积不包括外门面积。其次，在设计时建筑的开窗高度一般在1.5m左右。当发生火宅时，烟气温度比较高，会往高处走。所以開窗的高度按照理论上来讲会比较高，在2m 以上效果会比较好。第三，当窗子的高度变高后，会不方便人开启，这是窗子就需要电动控制，即电动排烟窗。当发生火宅时，开启遥控或开关打开窗户来及时排烟。

在建筑设计防排烟工程中，通常使用以下几种排烟方式：机械排烟，机械加压送风防烟和自然排烟。自然排烟系统在操作上较容易，结构也简单，比较经济，若建筑可以在顶棚开设排烟口的，其效果最好。因为建筑较高，其内的蓄烟能力较强；且大空间的建筑一般会在顶棚或者侧墙处设置较大面积的采光通风带，这就可以结合自然排烟一起使用，在设计采用高侧窗时，若在建筑物的迎风面设置排烟口，其排烟量会随着室外风向改变而随之发生变化；当烟气的浮升力大于室外风的作用力时，则会导致排烟量减少；当室外风的作用力与烟气的浮升力相同时，则烟气无法排出；当室外风的作用力较大且大于烟气的浮升力时，那么室外风会进入建筑内加快了建筑内的烟气流动，自然排烟失败。通过以上分析可知，在设计自然排烟时，必须要充分了解当地盛行的风向及地形。

3 结语

综上所述，各种高大空间公共建筑的不断出现，给暖通空调专业提出了不少新的要求。设计者需要根据建筑物的建筑布局、使用功能、使用时间、室内环境要求等要素，经过严谨的计算，进行科学的技术经济比较，选择最合理的系统方案，进行最优化的设计。

参考文献

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[3] 关雁鸣.某高大空间厂房分层空调系统节能设计[J].建筑节能，2010 （03）.