高层建筑暖通空调设计要点探究

2020-02-18杨林

居业 2020年12期

杨林

(盐城市盐工建筑设计研究院有限公司，江苏盐城 224000)

随着城市化进程愈演愈烈，以酒店、地标建筑和高端写字楼为主的高层建筑越发受到建筑行业的重视。除了要保证安全和提升质量，追求建筑的居住舒适度也尤为重要。暖通空调设计既能满足建筑的基本需求，还符合现代人所追求的居住潮流，因此，成为了当今设计者们重点的研究对象。

1 高层建筑暖通空调类型及设计原则

1.1 高层建筑暖通空调类型

高层建筑暖通空调种类多样，要根据建筑特点选用最合适的空调装备。首先，全空气系统，冷热介质进入的空间只是空调机房，而经受处理的冷热空气对其他空调房间的冷热负荷进行调节，多功能厅、大厅等容积较大的空间应用较多。其次，空气一水系统，经受处理的空气和冷热介质被输送到空调房间，前者能促使空气在房间内外的流动，后者则调整房间冷热负荷，目前应用于高层酒店。最后，直接蒸发系统，通过冷媒与空气发生热交换，减少了换热所需要的时间，如VRV空调系统，不仅节能减排，而且结构简单使用便捷，已经在高层建筑中得到普及。

1.2 高层建筑暖通空调的设计原则

1.2.1 方案的经济性

经济性是暖通空调设计需要遵循的设计理念，不仅要考虑器械、材料和安装费用，还要注意暖通空调是否节能。要严格遵循相关部门在节能方面的规章制度，根据建筑物自身特点比较选择，确定经济、合理的设计方案。

1.2.2 方案的可行性

暖通空调设计一定要保证自身能够正常运转。所采用设备的指标要符合相关部门在此方面的要求，还要符合建筑的实际情况。在设置参数时需要有精确的数据作为支撑，这样才能有条不紊地处理好难度较大、涉及环节较多的安装空调工作，确保空调能够平稳正常运行。

1.2.3 具有可调节性

根据调节范围，暖通空调系统可以分为分区调节、过渡季节(部分负荷使用下的调节)、末端房间独立启停等内容。在调节规模和面积较大的空调系统时，要注意北区、南区、内区、外区分开独立调节；在过渡季节，为了减少对电能的消耗，可以利用冷却塔实现正常供冷、随时开窗通风、可调新风或全新风的全空气调节系统进行运转或调制；在部分负荷使用的情况下，为达到节能减排的目的，可对冷热源机组的台数、容量配置、负荷性能IPLV指标进行审核、考察和密切关注，选取最合适的；末端房间的启用或关闭都是独立运行的，可减少不必要的能源浪费。

调节方式包括手动调节和自动调节。虽然自动调节费用较高，但使用时不要太多人工操作，且效果良好，逐渐受到行业的推崇。

2 高层建筑暖通空调设计存在的问题

首先，供暖问题。高层建筑的入水管和回水管应遵循相关指标安装暖通设备，包括温度表、压力表和除污器等。一般情况下工作人员更重视入口处的热力装置设计，不重视入口装置设计，所以设计方案中出现的纰漏会降低使用者的体验。此外，冬天气温过低，防护不到位水管很容易出现上冻，严重时还可能直接冻裂，所以在设计时可以考虑用水管将楼梯间的散热器连接起来，并在其支管上安置调节阀门，然而会破坏暖通空调的封闭性，一旦出现问题，会降低周边的供暖效果。

其次，设计图纸内容空缺。图纸设计是一切工程项目的基础，所有工作都要参考图纸进行施工。高层建筑在安装暖通空调时，如果图纸内容出现空缺会不利于开展工程施工，甚至会对整体建筑的施工和设计产生不可预计的严重后果。最具代表性的是阀门的分环设计，施工环节复杂，难度较大，增加后续对系统修缮的难度，空调在使用过程中可能会面临着很多技术性障碍；供水管和回水管上没有把排气阀安装上，所以在使用空调系统时会留存较多空气，不利于空调正常使用。

再次，水系统的分区、压力设计不科学，空调循环水泵的型号不符合应用标准。水系统的分区、压力设计不够科学会导致水力失去平衡、管道设备泄露及选用偏大水泵等问题，所以有必要合理对水系统进行划分、竖向系统分区且进行严密和精确的计算。当选用的空调循环水泵型号不符合使用标准时，水泵的容量会远远高出实际的需求量，严重时会超过两倍多。水泵容量过大会增加使用成本开支，在日常维护和安装方面会有更多的成本花费，产生不必要的经济投入。设计者在调试空调系统时，可能会无法正确计算水力平衡的数据，由此致使空调系统的水力不能平衡运行。甚至在计算暖通空调的实际负荷时会混淆井水压力和循环阻力。

最后，空调通风设计不完善。高层建筑在安装暖通空调时会有非常明确且严格的指标规定，然而在实际安装时，由于设计者会把各种安全系数糅杂在一起测算，选用的空调制冷器的容量远远大于正常的冷负荷数值，此外设计者在估测符合标准时没有依据规定的指标进行测算，结果出现误差，最后测出的结果与真实结果脱节，由此导致高层建筑空调装机的容量高于正常值。该问题导致的突出后果就是对于电能、水能等资源的浪费相当严重，由此加大经济投入，成本高昂，同时也会降低制冷机的使用效率，加大负荷量，加快零部件的磨损，缩短使用寿命。

在对碧桂园华东总部大楼空调系统进行设计时，首先全方位多角度梳理建筑的各项功能，合理划分空调的水系统，强化使用性能，提升空调工程的设计水平。要发挥设计软件在分析空调系统中的作用，进行精确的负荷计算、水力计算，根据计算的结果对系统进行合理的改良和优化，由此保证空调系统能够充分满足建筑的基本功能需求，还能削减系统的承受压力，确保空调工程能够在正常情况下使用最少的成本获得最大的效果。

3 高层建筑暖通空调设计的要点

3.1 设计需具有规划性

在高层建筑暖通空调系统的设计中，需要使各个系统之间相互配合。各个系统之间相互配合，能够合理利用能源，这也是符合当今的发展规律的。一般来说，在室内环境正常运转的形势下采用辐射制冷技术，使各个系统之间相互配合，确保冷空气在室内运行。在具体的实践中，如果系统设计满足了各项功能，还需要考虑成本，尽可能减少各个环节的费用。经济，高效，节能是当今暖通空调系统所追求的目标，也是设计者在设计过程中所要达到的要求。

3.2 合理计算空调负荷

设计一个功能完善舒适安全的暖通空调系统，各方面设计都要考虑到，而在整个设计过程中，合理计算空调负荷则是重中之重。冷热负荷体系是整个空调暖通系统运行的核心，如果设计不合理，就会影响暖通空调系统运行的稳定性，如果不能持续维稳，那么在使用的过程中，会陆续出现很多问题，后续的维护成本也会相应增加。

3.3 科学设置水力平衡装置

想要水利平衡装置达成更好的效果，就必须将以下事情落实到位。(1)选用科学的管理方式，确保系统间处于平衡状态，这是水利平衡装置达成更好效果的前提条件和重点；(2)设计系统时要将更替方案做好，但是有特殊要求的位置不适用这样的方案；(3)在设计时要将系统的调节、计算环节作为重点，水利平衡装置需设定于热力入口上。上述事情若是落实到位，就可以确保系统的平衡。

3.4 科学设计通风系统

安装暖通空调系统时，现实容量和计划通常差异都不小，发生这种事情的重要缘由是，暖通空调系统设计时未曾将建筑全阶段安全系数纳入考虑之中。若是暖通空调系统设计出现了不科学的情况，那么容量必然会发生负荷情况，使得部分容量损耗。此外一个经常出现的情况是设计师设计系统时偏爱负荷估算方式，这样的估算和实际容量总是会存在差异，频繁发生制冷剂容量较大，使得成本开支无形之中增加不少。