大空间建筑暖通空调设计与节能问题探讨

姚景杰

（山东林李建筑设计有限公司，山东 济南 250014）

0 引言

节能是大型空间建筑的空调设计中需要注意的基本问题，因此设计人员应引起高度重视，这主要是由于大型空间建筑物的空间大和面积大。为了体现节能设计的节能舒适性，有必要通过紧密集成大型空间建筑物的复杂结构来加强设计，以下探讨了在大型空间建筑空调工程中的设计实例[1]。

1 大空间建筑的特征

大空间建筑物由于其特殊的建筑结构而不同于普通建筑物。我国目前的大型空间建筑在空间规模上主要表现出以下三个特征，在居住区域上表现出第二个特征，最后在用途上表现出以下三个特征：①就空间规模而言，大型建筑物的空间很大，高度很高，外墙和地板面积很宽。由于高度高，某些建筑物中的高度差可能会超过100米，这很容易引起温度差。同时，大的外壁面积导致外界面自然对流，对室内空间的影响更大气流的影响。②对于住宅区，大空间建筑物通常指两个方面：高度和面积。通常，大型剧院和体育馆高约数十米，面积为10,000平方米，容纳人数通常为10,000人，尽管人口非常密集，但由于空间较大，与常规建筑相比，大型空间建筑的人均面积仍然相对较大[2]。因此，对于大空间，每人的体积很大，从卫生的角度来看这是具有优势的，并且可以使用少量的空气交换。③在使用方面，大型空间建筑物一般是综合性建筑物，其中大多数具有运动、健身、展览等多功能要求，因此必须有临时舞台，活动座椅等设备的设定，这样不仅给空调带来了各种环境要求，而且影响了空调系统的设置。

2 大空间建筑暖通空调设计的基本前提

2.1 安全至上

在大型空间建筑的HVAC设计中，必须始终将安全作为前提；为此，大型空间建筑的HVAC设计人员必须在设计之前加强现场勘测并紧密集成安全需求，以有效地优化大型空间HVAC。应尽可能合理地优化设计图纸的内容，例如太空建筑物内的天然气、通信管道、供电管道等，并应使各种类型的工作完全交汇。基于此，有必要提高大型空间建筑HVAC设计方案的实用性和安全性，以有效提高大型空间建筑HVAC系统的安全性。这主要是因为大型空间建筑的HVAC系统复杂且设计内容很多，因此必须做好现场检查和监督，以便及时发现问题。

2.2 节能环保

随着当今生态文明建设的日益重视，在考虑安全为先的基本前提下，节能环保应被视为大型空间建筑的HVAC设计的前提，特别是大型HVAC设计方案。航天建筑注重节能环保，有效加强节能环保材料的应用，更好地满足绿色智能建筑的需求。例如，对于在大型空间建筑物中由HVAC系统形成的废水和废气的再循环，必须精心设计废水和废气处理系统，并且必须将节能和环境保护的需求结合起来。应更加重视经济和科学方面的考虑，从而有效降低大型空间建筑中暖通空调系统的建设成本。

3 大空间暖通空调设计的难点

（1）由于在建筑物的居住环境中加热是必不可少的，因此必须使用单独的热源来满足各种需求。同时，由于空间的狭窄分配，有必要在屋顶或地下室上建一个锅炉房，因此需要仔细考虑建筑环境中热源的布置。（2）在通常情况下，大型空间建筑物对高度有很高的要求，这使得加热系统的垂直设计变得困难。另外，由于整个供热系统不同于多层建筑的设计，系统的静水压力更大，并且需要重新布置室外管网的构造设计[3]。（3）空间大由于建筑物空间大，室内上下空气之间的温差较大，应结合建筑物的装修布置，风速和风量合理设计供气方式速度。必须调节空调的供气量，以使其适合室温。

4 大空间建筑暖通空调设计中存在的问题

4.1 大空间建筑防火难度较大

对于大空间建筑物，防火有些困难，并且对加热，通风和冷却的基本要求非常高。例如，大型空间建筑物需要适当安装干线或讲台，例如空间危险较大的燃气锅炉房，自备发电机室等。

4.2 大空间建筑高度问题棘手

这是因为与普通建筑物相比，大型空间建筑物的高度问题非常严重，加热系统会发生垂直不平衡，并且系统的静水压力会影响室外管网的水力状况。系统的形式，室外管道的网络以及多层建筑物的连接都非常不同。

4.3 要求具备单独的热源

大空间建筑物在设计过程中必须具有单独的热源，这是相对明显的特征之一，但是要满足空调和暖气等各个方面的

实际需求，这也是一个难题。一些受土地短缺影响的大型建筑物对大型建筑物构成安全风险，因为锅炉房必须安装在地下或屋顶上方。结合当前的现实世界分析，设计方法显示出各种趋势，并且大型空间建筑物的热源设计变得非常复杂[4]。

4.4 气流组织温度梯度大

由于大型空间建筑物的空气分配温度梯度较大，因此应合理选择供气方式，采用从上至下引导空气的方法，并通过天花板将空气引导至下方的通风系统。当前的项目通常采用可调节的风量和出风口范围以增加实际情况。在侧送底返回模式下，出风口的高度通常最高为3m。为了更好地维护和准确维护室内环境，必须与建筑装饰设计和布局位置仔细结合，以科学的方式计算空调的气流结构。

5 大空间建筑暖通空调设计与节能对策

5.1 大空间建筑暖通空调设计应注意的问题

（1）选择合理的设计参数。空调室内设计中需要注意的参数包括温度、湿度和新鲜空气量。空调系统的能耗与房间设计的温度和湿度标准直接相关。在夏天将室温提高而又不影响生产过程和人体健康的情况下，可将热负荷降低11度，并节省大量资金。根据数据计算，只需将夏季室内空气的设计温度提高1°，即可降低总体初始值。空调投资减少约6%，成本减少约8%。新鲜空气的负荷约占空调器总负荷的20%至40%，其大小直接决定了空调器的负荷，进而影响主机、水泵和冷却塔的消耗。风机盘管及其他结构电气状况的空调系统。湿度值也应合理设置和优化，在对风量有较高要求的地方，应适当增加湿度值，反之亦然。这样可以减轻负荷，达到节能的目的[5]。

（2）解决措施。确定空调的负荷是HVAC节能的关键部分，因为HVAC的大部分能耗都取决于空调的供暖和制冷负荷以及系统配置。为了解决该问题，建筑物，内墙，门窗等的位置必须很好地放置在包括建筑材料在内的大空间建筑物中。同时，改善了建筑物围护结构的热性能，并从整体上考虑了建筑物及其周围环境。空调系统的电路设计应简单科学，减少材料损失，从而有效提高空调系统的性能。

5.2 大空间建筑暖通节能途径

（1）空调系统的合理优化。近年来，随着经济建设的逐步发展和高层建筑的不断增加，人们越来越重视建筑空调系统的合理优化。空调系统本身会产生大量热量，如果热量不能及时散掉，就会威胁到空调系统的合理运行，必须进行优化设计，提高管理效率和后续维护，确保空调系统达到最佳性能。一般采用传热充分、成本低、散热良好的水封式热泵空调系统，主要由开放式系统和封闭式系统组成，开放式系统是实现水与外界环境直接接触，这样会造成大量的热损失，成本较高，增加了经济负担。封闭系统本质上不与外部环境接触，也不从外部散发任何能量。在设计空调系统的时候，要全面分析两者的优劣，根据实际需求进行选择。由于大空间本身的建筑面积较大，空调系统的应用范围广，空调系统的管径设计往往直接影响实际运行成本。采用双级泵系统可以及时减少系统本身的成本，有效降低能耗。

（2）空调系统节能设计的实施。在冬季，室内外冷热温度差异较大。为了解决这个问题，需要将空调服务区合理划分为制冷内区和供热周边区。由于冬季室外温度低，可以合理利用，作为冷源及时为内区供冷，体现空调优良的制冷效果，在一定程度上节约了成本和能源，提高了空调工作效率。根据空调系统本身的特点，采用变频风机是有效减少能量损失的可行方案，全部打开变频风机的风门，及时降低空调的运行速度，减少高运行速度对设备的负面影响。在节约电费的同时，还要注意妥善控制空调损耗和维修费用。合理使用变频风机可以及时满足空调设备的基本要求，实现风机的高稳定性和安全性，提高设备的使用寿命。

（3）冷、热源方案。在确定冷热源计划时，应结合当地资源的特点，并从经济和安全角度进行示范。大型项目应采用水冷装置。由于这些建筑物在短期内是密集的，因此子房间面积仅占总建筑物面积的一小部分。人员负荷，照明负荷和新鲜空气负荷占空调和冷却负荷的大部分。在选择设备数量时，必须考虑以下两个因素，以满足负载变化要求，在没有活动的情况下，少数辅助房间（例如室外工作场所和办公室）需要供暖和制冷。当员工人数发生了显着变化，新鲜空气的负荷也发生了显着变化。必须充分结合建筑物的结构特点，使冷热源的选择能够体现最基本的安全性，因为冷空气和热源的建设不会威胁到建筑物本身的结构。对于空间较小的建筑，冷热源本质上是风冷热泵冷却器，在建筑面积相对较小的情况下，保证了相应的采暖和制冷质量。

6 结语

在设计空间较大的建筑物时，应注意合理选择节能解决方案。暖通空调系统项目，真正的目标只有绿色生态和节能减排，建设项目的支柱和每个环节都必须严格执行。这一过程促进了节能项目的严格执行，促进了建筑项目的稳定发展，并灌输了现代管理理念以充分体现其重要性。暖通空调项目是相对长期的项目之一，将直接影响社会的整体发展进程。