高层建筑暖通空调设计要点研究

王晨

摘  要：暖通空调是高层建筑设计的一个重要组成部分，其会对建筑能耗与环保性产生极大影响，加强其科学设计是高层建筑设计的一个重要内容。文章以高层建筑为例，重点研究了暖通空调设计原则与要点，以期为建筑暖通空调设计的相关研究提供必要的指导。

关键词：高层建筑;暖通空调;设计要点

中图分类号：TU83 文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2020）26-0085-02

Abstract： HVAC （Heating， Ventilation and Air Conditioning） is an important part of high-rise building design， which will have a great impact on building energy consumption and environmental protection. Strengthening its scientific design is an important part of high-rise building design. Taking high-rise buildings as an example， this paper focuses on the principles and key points of HVAC design， in order to provide necessary guidance for the relevant research of HVAC design.

Keywords： high rise building; HVAC （Heating， Ventilation and Air Conditioning）; key points of design

隨着高层建筑项目的增多，人们对建筑的居住功能提出了越来越高要求，除了对其耐久性与安全性具有较高要求外，对其美观性与居住舒适性同样提出了更高要求。其中暖通空调设计是影响高层建筑内环境适宜性的一个关键设计要素，加强其科学设计，有效提升暖通空调设计效果是当前建筑行业发展的一个重要方向。

1 高层建筑暖通空调设计的原则

为了保证高层建筑暖通空调设计可以高效开展，需要注意遵从如下一些基本的设计原则，具体如下：其一，实事求是原则。在开展暖通空调设计实践中需要本着实事求是的设计原则，深入实地去调查和了解现场及周边的建筑物以及电、热、水等相关管线的敷设情况，这是设计高层建筑入口的重要基础。其二，规范性原则。在暖通空调设计中，始终以规范为依据开展各项设计工作，如需要根据建筑总高度、层数与层高对建筑是否属于高层建筑进行判断，或者对建筑内部人员数量以及空调使用时间与有无废气排放等进行仔细地调查与统计，之后结合相关设计标准与规范来划分负荷系统。其三，安全性原则。要注意科学、合理地划分防火分区，期间要对火灾疏散路线、防火墙设计位置以及防烟分区等进行科学设计，保证防火阀门与排烟系统等设计的准确性与安全性。

2 高层建筑暖通空调设计的要点

2.1 空调负荷设计的要点

基于《制冷与空调技术手册》等关于暖通空调设计的相关规定可知，夏季的商用建筑与旅馆办公类建筑的冷负荷指标分别可以控制在210W/m2～240W/m2与94W/m2～163W/m2。但是设计人员在实际的空调负荷设计实践中，常常会因为这样或那样的问题而增加空调的实际装机容量，进而会增加初期空调系统建设中的投资金额，相应的成因主要表现在如下两个方面：其一，设计人员如果仅仅利用负荷指标估算法开展计算，那么容易增加制冷剂装机容量，这样不仅会诱发一些不必要的投资浪费问题，同样会对部分负荷作用下的冷机效率产生极大影响。其二，在综合考虑各种安全系数的基础上，容易使单位空调制冷面积超出设计规范和手册当中的冷负荷概算，进而会使得空调系统在运行中的单位空调面积峰值冷量超过相应的规定标准值。立足于全年设计视角可知，建筑负荷的持续峰值一般时间比较短，相应的冷机负荷率在大多数时间段都会处于相对较低的状态，COP本身也相对较低。针对这种情况，结合有关的空调设计手册与规范，商场单位和办公室单位的相应冷负荷指标取值可以分别确定为70W/m2～90W/m2与100W/m2～150W/m2，这样可以满足日常的基本使用规定和要求。

2.2 空调循环水泵设计的要点

在当前设计空调循环水泵期间，设计值偏大是比较常见的一类设计问题，并且所设计的水泵容量常常会超出实际需求值的2倍左右，这样会极大地浪费投资费用与运行费用。究其根本原因，主要是由于设计人员所设计的冷负荷偏大，系统水利平衡计算结果和静水压力计算结果不准确，系统循环阻力计算结果偏高等造成的。又或者在选择冷水泵期间没有高度重视冬季和夏季时流量差异性情况。比如，某高层建筑工程在夏季需要400m3/h的10℃循环冷冻水，冬季需要200m3/h的55℃循环热水，二者具有差异化的循环水流量，所以在开展暖通空调设计期间要对夏季用的冷水泵与冬季用的热水泵进行分开设计。如果设计人员采用同一台循环水泵，那么势必会浪费不必要的一些能源。因此，在实际的空调循环水泵设计实践中，需要基于不同时间段中冷负荷和扬程的实际变化来校准相应的设计方案，基于变频泵速度的控制来对相应的定速泵数量进行有效控制，确保它们在各种使用条件下都可以始终保持最佳运行状态。通过该种设计方法，可以极大地提升整体的节能性。

在暖通空调设计实践中，合理选择水泵扬程也是设计人员需要综合考虑的一个要点。比如，某高层建筑工程的冷却塔可以搁置在高度为80m的屋顶上面形成一个闭式循环系统。但是在实际设计中，设计人员如果在水泵扬程中错误加入高程，使得最终设计得到的水泵扬程超过93m。在水泵选择期间，设计人员一般需要选择恰当的计算方法，严格依据相应的设计手册与规范中的系数规定，选择恰当类型的水泵。此外，需要高度重视中央空调水循环流量的实际变化情况，考虑到循环水流量本身并非属于恒定的，所以要确保所应用水泵水量变化位于高效区当中。如果夏季水量和冬季水量之间存在比较大的变化，那么为了确保整个空调系统运行的稳定性，要注意分别设置热水泵与冷水泵。

2.3 供暖设计的要点

在高层建筑供暖设计实践中，许多设计人员常常会存在只设计建筑内部供暖系统而没有进行户外供暖系统设计的问题，这样会使得最终的高层建筑实际供热负荷值与设计负荷值二者存在很大的差异，影响了整体的建筑供暖效果。基此，在设计供暖系统期间除了需要对室内供暖的相关影响因素进行综合考虑之外，同样需要考虑楼道管道等公共建筑部分的供暖设计情况。比如，针对某一商务高层建筑，在对其供暖系统进行设计期间必须要安置一个单独的热计量。但是实际的设计人员却常常会忽视这一设计环节，有的高层建筑内部的立管系统本身可以划归到公共部分范畴，实际的设计中需要对散热装置、化学钢材、承载情况以及水利平衡性等众多影响因素进行综合考虑，保证最终确定的供热负荷准确性，同时也要注意管道热补偿所带来的影响，借助这种设计方式不仅可以防范热胀冷缩作用所造成的管道支管拉裂问题，同样可以对热膨胀量进行仔细考量，并对补偿设备规格及其安置位置进行精确确定。通过这种设计方式，可以显著提升供暖设计的整体效果。

2.4 旁通管道设计的要点

旁通管道是供回水总管上的一个重要组成部分，其使用性能会直接影响整体供回水总管的使用效果。为了对空调系统中冷水机组内部通过的水量进行有效稳定，那么可以将旁通管道合理地设置在冷水机组当中的供回水管上面，并且可以相应地设计一个恰当的调节阀来对实际的压差进行有效控制。在设计旁通管道期间，必须要严格依据冷水机组内部的冷冻水量等实际情况，对其最大水流量进行合理设计，同时也要依据最大流速来对旁通管道的直径进行科学设计，切不可在没有经过科学计算与综合分析的基础上仅凭个人设计经验来对旁通管道的直径尺寸进行确定。通常而言，旁通管道设计中的旁通阀一般可以选择电动类型的调节阀，如ZAPC型或ZAPB型（图1）等都是当前我国旁通管道中常用的旁通阀设备。如果末端设备本身的管道压力不小于0.2MPa，必须要严格依据有关管理规定和要求，对冷水机组旁通阀的直径进行科学、合理地确定。

2.5 通风系统设计的要点

在写字楼、商务楼等高层建筑内部，无论是储藏室、设备间或者厨房与卫生间等区域都会相应地配备恰当类型的一些通风系统，这关系高层建筑内部通风的质量。针对高层酒店卫生间所设置的排风系统，可以采取回收式机组在室外进行科学安排。新风机组与空调机组上面都要注意加装一些袋式初效过滤器（图2）来进行过滤处理。而厨房、锅炉房以及空调制冷机房的内部相应地设置事故通风系統，并且通风换气次数不应小于12次/h。只有科学设计高层建筑通风系统，才能够保证高层建筑内部拥有一个良好的内环境。

3 结束语

总之，暖通空调是新时期高层建筑设计的一个重要组成部分，其设计质量关系整个建筑内环境的质量。在实际的暖通空调设计中，要注意遵从实事求是、规范性和安全性几个基本原则的基础上，做好空调负荷、空调循环水泵、供暖、旁通管道与通风系统几个设计工作，力求全面提升高层建筑暖通空调设计效果。

参考文献：

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