高大空间公共建筑暖通空调系统设计分析

刘 瑞 军

(山西八建集团有限公司，山西 太原 030024)

高大空间公共建筑暖通空调系统设计分析

刘 瑞 军

(山西八建集团有限公司，山西 太原 030024)

在对高大空间建筑暖通空调系统特点分析的基础上，以分层空调系统、冬季辅助采暖系统、新风热回收系统等为切入点，对市场上常见的采暖通风空调系统的优缺点进行剖析，希望能对公共建筑暖通空调系统的设计有所帮助。

高大空间，公共建筑，通风排烟管道，暖通空调系统

高大空间公共建筑暖通空调系统的搭建是一个复杂的研发任务，它要求设计人员有很坚实的空调系统方面的专业知识，特别是要适用于高大空间建筑，并且还要进行灵活的运用，能够按照工程实际进行设计，选择最为合理的系统形式。

1 高大空间公共建筑暖通空调系统的特点

顾名思义，所谓的高大空间公共建筑必然具有一个高大的特点，那么相应的就会出现较高的房屋高度，当然，房间整体体积也是很大的。特别典型的例子就是一些诸如剧场和体育馆这样的建筑，据不完全统计，他们的单间高度普遍都在10 m以上，有些体育馆由于条件的需要，甚至会突破30 m的高度，这显然不能用一般的室内设计理念来衡量它们。其较之于一般建筑，拥有如下特点：

1)由于建筑高度较高，温度就会在不同的高度以不同的数值出现，这显然就产生了温度梯度，而普通的建筑则不会存在这样的问题，他们高度不高，因此室内温度均趋于同一数值。还有一点就是大空间建筑由于拥有巨大的体积，就相应的会有很大的墙体面积与外界接触，同时地表面积也是非常大的，这样的布局将不得不重点考虑外界环境的影响，因为外界温度的大幅变更显然会直接影响到建筑空间内的气流组织。2)高大空间公共建筑的使用是有其独特之处的，这类诸如影剧院的地方，普遍都是集中开放的，用的时间很少，但是人流量很大。而且作为服务性场所，其对舒适度是有很高要求的，设计人员必须克服空调冷、热负荷在室内空间的均匀分布问题等。这些都是暖通空调系统在设计时必须得重点考虑的问题。

2 高大空间公共建筑暖通空调系统的形式

经过相应的市场调研，再结合高大空间建筑的一些固有特性进行分析可以发现，发展相对成熟的市面上的采暖通风空调系统主要有下面几类:

1)上送下回的全空气空调系统。

高大空间公共建筑中有一部分可以采用一种特殊的空调系统，我们称之为上送下回的全空气空调系统。这种系统的典型建筑模式为体育馆和展览馆，原因在于这些地方均具有人员较为集中、送风量大和间断性使用的特点，针对这种情况，普遍采用具有大口径风道的全空气系统。该系统的送风口一般放置在屋顶，而回风口的位置一般在观众座椅附近，也有一些是安置在侧墙上的。空气由上端的送风口进入，直接流通到下方的人员区，再由人员区附近的回风系统导出。这种空调系统有其独特的优点，就是送来的处理过的空气到各个部位时都是均匀的，这更符合各个区域对于环境的需求。但不可否认的是，其也有部分不足之处，最典型的就是，其将人员上方这些多余的空间，也划入了处理区，这就需要消耗更多的能量。这显然与节能环保的设计理念严重不符，故而设计者应该进行综合比较，选出最佳的空调系统。

2)分层空调系统在高大空间公共建筑中的应用。

分层空调系统主要实现的是对特定空间的处理，首先经过加工产生适当的气流组织，然后对高大空间建筑物的有用空间采取空调处理，具体来说就是空间下部区域，没有价值的上方空间则不进行处理。这项功能主要是凭借中部区域的高速喷口实现的。这种形式的空调系统主要的优点在于节约能源，据统计可知，该系统比同类空调系统可节约30%～40%，节能环保效果尤为明显，更符合时代要求。

3)高大空间公共建筑的下送风空调系统。

对于大型影剧院来说，它们的观众区人员密集，故而对噪声控制有一定的标准，这就决定该区域将会采取下送上回的低风速全空气空调系统。这种系统的送风口普遍放置在靠椅之下，而回风口的位置一般在观众厅上部的屋顶。其次，基于人性化设计，必须要考虑到观众的舒适度体验，这就决定送风的温度差不能高于4 ℃。送风道安置在座椅下方，也就是在地表以下挖通一个空间进行送风，同时也要考虑到送风道的防护与后续维修问题。这种空调系统优点明显，温度变化较为平缓，温度和湿度都较为稳定且不会有大的波动，均匀平缓流动的气流会给人以十分舒适的感觉，此外由于系统负荷和送风量比较低，故而在进行设备选型时不用考虑太多因素，总之，这种下送风空调系统很适合影剧院使用。

4)冬季辅助采暖系统。

在当前社会中，凡是高大空间公共建筑几乎都有一个共性，那就是使用不会很频繁，也就是说一般都会放置很长时间，实际使用时间远小于闲置时间。在温度普遍很低的北方，冬天采暖的形式一般为，空调制热与地板辐射相协调来产生温度，共同维持寒冬中的高大空间建筑的适宜温度。在进行空间布置时，两种系统是隔离开的。在建筑处于非工作状态时，就仅使用地板辐射进行少量的温度制造，据调研看来，空闲时最佳的采暖温度在5 ℃～10 ℃左右。当然，在此高大空间建筑进行使用时，则是两种产热形式配合工作。

5)辅助房间的空调系统。

高大空间公共建筑一般不会单一的出现，它通常会配备一些会议室和休息室等辅助房间。这些辅助房间属于小型空间，它在使用上和高大空间主体都是不一样的，因此，设计人员要单独考虑这些房间的空调通风系统。在控制方面，这些辅助房间要与主体分开控制，划分标准则是根据使用功能和使用时间来判定的，目的在于达到最佳的空调效果。

6)新风热回收系统。

对于体育馆、大剧院等这些人员更加密集散热量也很多的地方，一般采用新风热回收系统，主要是实现一种良好的节能效果。在该系统中空调机组一般在夏冬两季开启，这时关闭排风机，外界环境中的新风会首先涌入空气热交换机组，在这个设备中新风和室内排风混合达成热量的交换，之后再通入空调机组，最后一步就是吹入观众厅。值得注意的是，它进行节能的方式是，巧妙的循环利用了建筑空间内风里的热量。剩下的两个闲置季节里，则只是打开排风机，直接让外界环境的新风进入观众厅，新风量送入的越多，人的舒适感就越佳，能量消耗就越少。该系统是利用余热来抵消一部分制冷量(或制热量)，从而减少能耗与成本的。需要重点关注的是，这种设备在某些极度寒冷的地区使用时，要注意做好防冻措施，一旦排风温度在5 ℃以下时，就需要进行加热处理了，这是避免因霜冻影响工作的重要环节。

3 结语

建筑行业的发展催生出了许多高大空间公共建筑，它们形式不一、功能多样，这就为暖通空调专业带来了诸多挑战。行业设计人员应该在扎实的专业知识的基础上，根据工程实际，再辅以科学的分析、严密的计算，选出最为科学合理的空调系统方案，再在实践基础上进行优化设计。最后，不得不提到的一点就是，高大空间公共建筑的暖通空调系统的设计还要考虑与一个外界系统的配合使用，那就是与建筑配套的消防联动控制系统，这就要空调系统的设计不但符合使用要求，而且还要兼顾安全要求，当然还得时刻考虑到节能环保的设计理念。

[1] 李跃虎.高大空间公共建筑暖通空调系统设计的要点分析[J].山西建筑,2016,42(23):130-132.

[2] 陈望超.高大空间暖通空调通风系统的设计[J].现代制造技术与装备,2017(2):38-39.

[3] 饶峻荃.试论严寒地区高大空间建筑的暖通设计[J].建材发展导向(下),2017,15(2):112.

LargespacepublicbuildingHVACsystemdesignandanalysis

LiuRuijun

(ShanxiEightConstructionGroupCo.,Ltd,Taiyuan030024,China)

Based on analyzing the characteristics of the air conditioning system of HVAC in large space buildings, with stratified air conditioning system, auxiliary heating system in winter, fresh air heat recovery system as the breakthrough point, analyzes the advantages and disadvantages of heating ventilation and air conditioning system in the common market, hoping to design of HVAC systems of public buildings help.

large space, public building, ventilation and smoke exhaust pipe, HVAC system

1009-6825(2017)32-0108-02

2017-09-03

刘瑞军(1972- )，男，工程师

TU831.3

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