浅析高层建筑暖通空调控制系统设计

2018-02-13李存荣

建材与装饰 2018年5期

李存荣

（山西潞安工程有限公司山西长治 046204）

1 高层建筑暖通空调设计的基本原则

在我国各大建筑企业以及设计院，对于高层建筑暖通空调设计与施工的实践中，总结出了以下三点暖通空调设计的基本原则：①精确进行负荷计算，准确计算高层建筑中的总人数并进行风量平衡计算，为空调系统的设计容量提供依据；②核查所设计的高楼楼层的层数、楼层和建筑物的总高度，以确定按照什么样的规格与标准进行暖通空调系统设计，然后严格按照设计标准的有关规定进行设计流程；③工程设计师必须充分了解和掌握暖通空调系统安装位置附近的建设情况，整体把握高层建筑施工图在供电、供水、供暖、管道的铺设方法和界面位置等方面细节，作为空调管线的设计基础。

2 分析高层建筑暖通空调耗能的现状

2.1 高层建筑暖通空调的能耗十分高

这些年来，中央空调得到了很大的普及和应用，大部分的高层建筑中都安装了中央暖通空调，中央空调虽然具有一系列的优势，但是其功率十分巨大，使得高层建筑中的能耗特别高。

2.2 能源损耗的季节性规律显著

随着季节的变化改变，在夏天和冬天的高层建筑暖通空调的消耗量明显增高，这也是城市热岛效应加剧的原因之一，所以暖通空调控制系统应该结合季节变化的规律性变化，针对暖通空调能耗进行控制和限制。

2.3 高层建筑的暖通空调的负荷运行的十分平稳

高层建筑一般都是面向写字楼、办公楼等大型应用场合，暖通空调在这一场合之中的开放时间基本固定在早上八点到晚上八点左右，在这一时间段内，高层建筑中的空调的运行负荷基本上不会出现大的变化，故而对于空调来说，其负荷是十分平稳的。

3 分析高层建筑暖通空调控制系统的设计以及其节能措施

3.1 高层建筑暖通空调控制系统的设计

针对高层建筑的暖通空调控制系统，传统的控制系统没有对设备在启动阶段与运行阶段中的能耗问题进行考虑，所以最近发展起来的暖通空调控制系统在启动暖通设备时都是使用变频器软来进行，通过这种方式来减少暖通空调的能耗。但是软启动只能在启动阶段内降低暖通空调的能耗，将其用在运行阶段中无法取得较好的效果。所以在运行阶段内，还是要通过控制系统的控制模式来实现运行，进而才能够有效降低暖通空调在运行阶段内的能耗。本文主要以基于PID参数整定实现的控制系统为例来对控制系统进行研究。

3.2 合理设计通风系统

通风系统是高层建筑暖通空调设计的重要内容之一，一年大部分的季节里，良好的通风措施可以代替空调系统。而且通风是否流畅直接影响了使用者的工作生活舒适度，所以为了避免建筑装修材料严重污染室内空气质量，必须做好通风系统的设计工作，提高通风性能。根据现有的一些研究数据表明，现阶段的空调系统通风不仅能耗高，而且局部的通风做的并不好，受限于高层建筑的复杂环境，需要设计者根据实际情况进一步优化设计，才能推动暖通空调的良好通风。

3.3 消防排烟及安全

由于高层建筑的特殊性，高层建筑的防排烟对于火灾时的逃生至关重要，需相应设计机械排烟系统及加压送风系统等措施。安全问题无小事，尤其是整个系统比较综合地涉及到了电、气、结构等方面。暖通空调设备放置的位置应当安全可靠，需设置相应的设备基础，同时应当将设备荷载提供给结构专业，由结构专业考虑设备摆放区的梁、柱，否则很可能影响到建筑的结构安全；对于特殊的空调、采暖系统应考虑到相应的安全措施，如燃气辐射采暖系统，需保证室内一定的通风换气次数；如锅炉房的设计，应当充分考虑到易燃易爆液体和气体泄漏事故等安全问题，相应的气体浓度报警系统和事故通风系统这时就是必须的。消防安全问题应严格按照消防安全设计标准的有关规定执行。

3.4 节能设计

从传热的原理及负荷计算的结果可以看出，夏季室内设计温度越低，相对湿度越低，系统能耗较大；冬季室内设计温度越高，相对湿度越高，系统能耗大；系统能耗增大，初投资和运行费用的相应增加。在保障人体健康和舒适度的前提下，可以控制与正确利用室外新风量来达到节能的目的。对于夏季制冷、冬天供热的空调房来说，室外新风量越大，系统能耗越大。所以应当按照国家规范及客户要求，确定合理的空调新风量，同时要明确在空调房内禁止吸烟。这样可以减少需要与外界进行的新风交换，降低能耗。空调系统总耗能的另一大部分耗能是循环水泵及空调风机的电能消耗。设计时可以提高供回水温差，采用大温差的空调主机从而节约水泵能耗，一般在8℃左右为较优选择；还可以在满足人员舒适性的前提下，尽量加大送风温差降低送风量，减小空调风机能耗。设计师在进行设计时如果能充分利用自然冷热源，也是一个很大的节能点。比如利用室内外的空气温度差，利用地下水与室外空气的温度差，提供一部分冷源与热源。其次就是可以从排风中回收热量从而减少新风负荷，对于排风量较大的区域尤其有效。