关于高层建筑暖通设计的探析

魏龙

摘要：随着经济的高速发展、人们生活水平的提高以及建筑行业的发展，暖通空调成为现代建筑中一项必不可少的设备。因此，人们对这一设备的要求普遍有所提高。本文主要从暖通设计的基本原则及具体案例分析介绍了一个高层建筑暖通设计的一系列问题。

关键词：高层建筑；暖通设计；防排烟系统；基本原则

前言

暖通工程是当今建筑行业中不可或缺的一部分，它的存在可以说是居民对提高生活品质的一种变相要求。为了让人们能够有更好的居住环境，能够享受到高层建筑中暖通空调带来的优雅舒适，就需要设计人员付出更多的心血与努力。根据种种实际情况与因素，总结出了一套方案。

1高层建筑暖通空调设计的基本原则

在设计暖通空调过程中，应着重注意以下几点：

（1）设计人员必须充分了解和掌握暖通空调体系在整个建筑施工图中的具体位置、附近建筑、四周供电、供水和供热等多方面的管线埋设方法和接口地点，并以此作为供热人口的设计依据，这样便能准确的计算出日照和风力，避免建筑负荷受到严重影响。

（2）仔细观察建筑物的层数、层高和总高度，判断其是否为高层建筑，若为高层建筑，那么就要在设计过程中严格遵守有关规定的设计标准。

（3）核对建筑物内所有人员的总数与工作时间，查看是否有排放废气等情况，为计算负荷与规划系统提供依据。

2工程概况

某建筑的总造价约2亿元，地上三十层，地下三层，总建筑面积335780㎡，建筑高度为145m，屬一类高层。它是集国际信息，金融商情，会议、餐饮、和办公用综合性建筑。地下三层为制冷机房，变配电室，水泵房，发电机房等，地下一层为停车场，地上一至五层为公共场所，设有中厅，多功能厅，健身房，培训室，中西餐厅等，六到二十四层标准客房，二十五为多功能厅，面积约为900㎡。

3空调室内计算参数

4空调冷热源

建筑空调冷负荷为3100kW，热负荷为2800kW，根据甲方要求选用两台BE200VIBHI直燃机，一机三用，在制冷或供热的同时，也可产生卫生热水。冷冻水出/人口温度为7/12℃，冷却水为37/32℃，采暖水60/55℃，卫生热水为60/44℃。机组采用燃气型，蒸发器加大1号，机组为高压型，工作压力为1.2MPa。

5空调水系统

建筑空调区的建筑总高度（包括地下二层）为96m，系统的最大静压为0.95MPa，循环水泵的扬程为25m，合计为1 21MPa。空调水系统的以前通常作法是按空调建筑高度80m进行竖向分区，而现在大多100m以内的高层建筑大多采用高承压设备，水系统竖向不分区，此方式既可减少设备的占地面积和初投资，又便于集中管理，本次设计采用未分区的方案。水系统为两管制，考虑到不同功能的空调房间有不同的使用规律和要求，将水系统分成两个环路，一至五层为一个环路，六至二十四层为另一个环路，两个环路均采用同一程序，以利于各管路之间的平衡。空调水系统采用闭式、同程、双水管系统，冷源侧定流量，负荷侧变流量，冷源侧和负荷侧之间的供回水管路上设有旁通管，在旁通管上设有压差控制器，调节旁通管上的二通阀。空调水系统采用高位水箱补水。

6空调风系统

根据各场所的使用功能及建筑条件要求，建筑采用了不同的空调方式。一至五层及二十四层，每层设一至二个空调机房，内设组合式空调机组。采用全空气低风速空调系统，上送上回，为提高空气的质量，在机组内设有初级过滤器和加湿段，以满足冬夏季房间的洁净度和冬季房间的湿度要求。六至二十四层客房均采用风机盘管加新风的水一空气系统，客房内采用卧式暗装风机盘管。安装在进门过道的吊顶内，侧送上回，服务台和电梯前室均设有卡式风机盘管，上送上回。新风处理到室内参数的等焓线上，不承担房间的负荷。大空间全空气系统的新风经各空调机房内的组合式空调机组处理后送入室内；标准层客房的新风由吊顶式新风机组承担。

7通风系统

地下一层，二层均设有送排风系统，且排风系统兼做排烟用，送、排风系统由混凝土风道与室外大气相通，为了防止两个送风或排风系统串气，在每个系统的风管上设有逆止阀，送风竖井和排风竖井分设在不同的朝向。

由于柴油发电机房发热量大，且机房设在地下二层，故设有专用的送排风机，通过混凝土风道与大气相通，因为送排风竖井相距太近，因此为了防止气流短路，排风竖井尽可能高于送风竖井。

由于直燃机发电量大，为了满足高空排放要求，混凝土烟道一直通到建筑顶部，连接竖井的室内保温，烟道有一定的坡度，便于凝结水的排出，使烟道免受腐蚀或结垢。

客房卫生间的排风经装在吊顶内的通气器排至排风竖井，由于二十五层为多功能厅，排风竖井无法直接引至室外，在二十四层内利用玻璃钢风管代替混凝土风道，且玻璃钢风管贴着柱子，装修时将风管和柱子一块包起来，这样既保证了排风效果，又不影响美观和大厅使用。

首层外门设大门空气幕；各电梯机房、屋顶水箱间及配电室设轴流风机排风。三层厨房通风系统由业主委托专业公司另行设计。风管穿越变配电间隔墙处设70℃全自动防火阀；穿越风机房隔墙与楼板处、防火分区处、连接通风竖井处设70℃防火阀。

8防排烟系统

两个防烟楼梯间和两个消防电梯前室分别设有加压送风系统，前者与后者的正压值分别为50Pa和25Pa，四台加压斜流式风机均设于二十五层屋顶上。楼梯间采用自垂百叶送风口，每三层设一个，各风口的风量为1/n，（n为送风口个数）各层前消防电梯前室均设有一个多叶送风口，每个送风口的送风量为1/3，发生火灾时，打开失火层及上下两层的加压送风口，且打开楼梯间加压送风系统。考虑到我国目前生产安装防火门的实际情况，依靠从门缝泄压不会有困难，因此在楼梯间与前室的隔墙上没有安装余压阀。

地下一、二层排风系统兼作排烟用，平时低速排风，发生火灾时，排风机高速排烟，每层分成两个或三个防烟分区，当某个防烟分区发生火灾时，关闭另外防烟分区送排风机上的防烟防火阀，保证火灾区烟气的顺利排出，当烟气超过280℃时，该区防烟防火阀自动关闭，连锁送排风风机停止运行。

9空调自控

该工程设有楼宇自控系统，中央控制室设在首层，空调自控作为楼宇自控的一部分，采用以下控制方式。

9.1制冷机与水泵的连锁控制

直燃机的运行情况由厂家提供的微电脑控制，并按预编程控冷水机组和一次泵及配套设备的联销启停，按冷却水泵→冷却塔风机（风机启停由冷却水回水温度控制）→冷冻水泵→冷水机组的顺序启动；按冷水机组→冷冻水泵→冷却水泵→冷却塔风机的顺序停止，备用水泵按需要自动投入运行。

9.2组合式室调机组的自动控制

一是由设于回风管道上的温度传感器所测温度与直接数字温控器的设定值比较，用比例积分控制，输出电信号，控制设在回水管上电动调节阀的开度；二是设在回风及新风管上的温度传感器将所测的温度送往温控器，进行回风及新风焙值计算，按回风及新风焙值比较，输出电信号，控制回风及新风阀门的比例；三是由设在回风管上的湿度传感器所测的湿度与设定的湿度值比较，以控制加湿器的启停。

9.3新风机组的自动控制

新风机组和风机盘管的水流量调节；采用室内温度控制器，控制设在回水管上的电动二通调节阀的开度，实现水流量调节，风机盘管另有三速开关控制調节风量。

10设计体会

（1）高层竖向分区的目的是减少设备的承压，但需要增加板式热交换器和水泵等设备，高区的水温将改变，由于高区供回水温度的改变，势必造成传热系统的降低，提高了高区末端设备的型号。一方面增加了初投资；另一方面又需要设备层，浪费了不少面积。

（2）高层建筑一般层高有限，为了不使吊顶过低，笔者认为最好采用竖向同程，尽量不用水平同程。对于客房来讲，因为有管道竖井很容易实现。对于大空间来讲，若把各层空调机房设在同一位置，也可实现竖向同程。这样不仅抬高了吊顶，而且有利于凝结水的排放。

（3）原方案设计在每层设一个48.6㎡的新风机房，笔者认为太浪费，在施工图时，采用每层两台吊顶式新风机组，节省了大约875㎡的使用面积。

（4）大空间空调回风方式，对于宴会厅等面积较大的空间，多采用全空气低风速的组合式空调机组，常用回风方式有三种：第一种是吊顶设回风管；第二种是吊顶设回风口，吊顶不设回风管；第三种是吊顶既不设回风，也不设回风管。第二种回风经吊顶空间，利用机房侧墙上的大回风口回至机房。第三种回风经过空调空间，利用机房侧墙上的大回风口回至机房。从能量角度考虑，第二种方式最浪费；从使用情况考虑，第三种方式使用效果最差。因为一方面机房侧墙不好用（怕遮挡回风口）；另一方面大回风口附近风速太大，让人有不舒服的感觉。上述方式应根据实际情况进行选择，本项目笔者认为机房离最远点比较远，应设回风管。

（5）客房卫生间排风，一般利用竖风管（或竖井砖风道）从下往上排风，竖风管一直延伸到屋面排入大气，但往往因为设备层或某层房间功能的改变无法直接引至屋顶，通常利用中间某层或顶层吊顶空间（层高需持殊加高）布置水平排风干管，将竖风管内的排风汇集起来，通过竖井与层顶排风机相接排出室外。设置屋顶风机排风，我认为有两个不利因素：一是屋顶排风机需一直运行，造成风机经常坏；另一方面过多地排室内的风对空调系统不利，因此结合本项目的具体情况，二十五层为多功能厅，排风管无法直通过多功能厅而引至室外，采用玻璃钢风管贴柱布置解决了这一问题。

（6）设备承压。高层建筑由于水系统的压力比较高，因而对设备的承压能力应引起足够的重视。承压能力高的设备一般价格也比较高，因此合理选用设备，既能满足使用要求，又兼顾设备造价。为了较好解决这个问题，该项目采用了以下措施：

a直燃溴化锂冷热水机组的工作压力为1.2MPa，并且冷冻水泵设置在机组蒸发器的出水端。

b冷冻水管上的阀门、水过滤器、橡胶软接头等所有配件的承压能力必须大于或等于1.6MPa。

c组合式空调机组、新风机组、风机盘管的表冷器，其承压能力必须满足以下条件：一至十五层，承压能力必须大于或等于1.2MPz；十六至二十五层，承压能力必须大于或等于1.0MPa。

11结语

众所周知，暖通空调在建筑领域中的应用非常广泛，而且前进发展的速度非常迅猛，它给空调行业带来的前进的趋势。综上所述，我们发现，导致暖通设计工作发生不利现象的要素非常的多，一些是设计师们的经验不足，还有一些是对相关规定不太熟悉，或者是工作者对责任意识显得有些淡薄。要想合理的应对这些不利现象，第一，就需要工作者积极地开展学习活动，提升自身的能力，而且要具体到场地之中和安装者之间能协调互助，从具体实际情况出发。其次，还应该熟悉项目的运营状态，认真地听从使用方的建议。总之，我们只有认真地开展好设计活动，才可以确保安全、质量体系对顺畅发展，才可以带动整个国家不断的朝着更加积极合理的方向发展，民众才可以安居乐业，共创美好家园。