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超高层建筑的中央空调水系统设计与分析王志刚

发表时间：2020/9/15 来源：《基层建设》2020年第15期作者：王志刚

[导读] 摘要：本文阐述了超高层建筑的中央空调水系统设计的重要性，对中央空调水系统设计的关键因素进行说明，做出超高层建筑中央空调水系统控制方案的细节优化设计的分析，希望对我国超高层建筑的中央空调水系统设计的发展有所帮助。

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        摘要：本文阐述了超高层建筑的中央空调水系统设计的重要性，对中央空调水系统设计的关键因素进行说明，做出超高层建筑中央空调水系统控制方案的细节优化设计的分析，希望对我国超高层建筑的中央空调水系统设计的发展有所帮助。
        关键词：超高层建筑；中央空调；水系统设计
        一、超高层建筑的中央空调水系统设计的重要性
        随着我国经济的不断发展，建筑行业在经济中的重要性持续显示，建筑行业得到飞速发展，国内建筑工地面积逐渐无法满足人口对居住空间的增长需求。因此，为解决这一问题，高层和超高层建筑不断出现，并成为重要建筑组成部分之一。超高层建筑设计方面处于竞争状态，要不断完善超高层建筑的设计方案，应对竞争压力。在设计超高层建筑时，对使用的建筑辅助工具有严格的要求。传统的设计思想和施工方法已无法满足超高建筑物的专业设计要求。本文分析并讨论了超高层建筑中央给水空调系统的设计方案。
        目前，在设计传统建筑的中央空调系统时，仍采用传统控制方式来控制和调节整个中央空调水系统。传统的中央空调水系统并非自动控制空调系统中的空气量，而是通过泵的数量和功率输出来确定空调系统中水的体积。因此，在该控制模式下，空调系统中的水位和水量控制的变化是恒定的，并且随着水泵数量和功率的变化而阶段性地变化，无法根据空调系统中当前的负载变化进行调整。当流量设置为任何值时，都无法达到空调的温度和湿度的精度控制，从而导致建筑物内部的加热和冷却不均匀。超高层建筑设计中要注意安全疏散、防火、电气和机械模型等方面的要求，并以常规多层建筑相同的方式进行设计。
        二、中央空调水系统设计的关键因素
        大型复杂项目（尤其是超高层建筑）中的中央水基空调系统在设计时应考虑以下几点。
        1.冷却机房的位置。考虑到制冷装置的质量和尺寸，制冷机房最好位于建筑物的底层区域，这可能会减少运输设备的复杂性，将来维护和更换关键设备。同时，减少产生噪音和振动。通常，应将冷却室放置在地下室中，项目制冷机房位于地下三楼。考虑到中央空调冷却单元的质量和尺寸相对较大，因此最好将其安装在建筑物较低的位置。这种设计不仅可以减少安装过程中运输和放置的复杂性，而且可以减少将来的维护和更换的工作量，但是，在使用时还必须考虑制冷装置的噪声污染和振动影响，现代高层建筑具有地下室结构，制冷单元最好位于地下室。
        2.冷却塔的位置。中央空调水系统设计中需要采用开放式冷却塔，冷却塔的作用主要是供应冷却水，多数会被放置在通风良好的位置，同时还需要关注建筑物的位置，避免出现遮挡建筑视线的情况。冷却塔和冷却液之间的高度差不应太大。需要关注冷却塔的漂浮病菌，同时噪音问题也应予以考虑。有些地方的中央空调冷却塔将通过布置安装在商业楼的屋顶上，以此减少噪声污染。空调供应系统冷却塔位置要关注超高层建筑的状况，通常大型中央空调系统需要开放式冷却塔来提供冷却水，冷却塔的位置设计多数会安装在日常通风较好的区域，而不会影响建筑物结构。
        3.水调节系统的压力。由于制冷设备、辅助管道和配件的压力无法任意增加，因此显示了常规设备和管道的压力水平。在高层建筑中，水调节系统设备的压力是中央水调节系统设计的关键因素。中央水调节系统安装过程中，如果使用冷水循环系统向整个建筑物供应冷水，则系统的工作压力将大大超过传统空调设备的压力等级。尽管某些制造商可能会监管超高压设备，但定制的特殊设备会增加成本，并增加中央水调节系统中供水泄漏的风险。水调节系统使用热交换器将水系统分成多个循环，以降低每个循环系统的工作压力。
        三、超高层建筑中央空调水系统控制方案的细节优化设计
        1. 中央空调系统可变水量设计方案的优化分析。

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优化空调冷却系统中可变水量的设计主要旨在节能，逐步提高系统的使用效率。中央空调水系统设计要运用节能减排的理念，采用节能方案的两种设计方案。一是选择和调整空调供水系统中的管道和管道网络，以保持中央水调节系统的管道畅通，并减少死角和弯曲引起的管道损坏问题；另一个解决方案是调整和优化空调泵系统。结合高层建筑的建筑结构特点，空调泵系统通常采用调整和优化方案。中央水调节系统优化可以适当的调整水系统，以调节水泵流量，以适应空调系统末端的冷却负荷变化，确保空调系统中的加热和冷却，保证双循环的稳定性。
        2.优化水调节系统流量。在设计过程中其管道建设相对繁琐，水流量设置注意调整水流量的阀门设计方案。使用真空阀来增加管道中的阻力以实现水流量减少的目标，中央水调节系统优化具有较低的经济性能和手动应用。阻力会增加管道中的损耗，随着流速的降低，水流能量的下降尚不明确。在检查阀门时，我们建议使用三通自动阀门控制电路，它不仅可以减少手动操作的问题，还可以在自动控制的情况下提高空调系统控制的准确性。
        3.优化空调供应系统中水泵数量的控制方案。水调节系统中水泵系统的设计和优化是维持水调节系统内部压力的关键。具体的优化设计可以在水泵系统中使用辅助泵设计。辅助泵的数量适合设计供气和回水管来控制压差，一旦安装了压差控制器，该控制器将取决于空调系统的实际使用用户。根据负载变化控制相应的水泵，以控制压差。优化水泵系统不仅可以调节压力变化来提高空调系统的精度，而且可以控制流量，以确保整个空调系统正常运行，并实现储水和充水，满足高层建筑的性能要求。
        4.空调供应系统冷却塔位置的设计计划。超高层建筑通常使用大型中央空调系统。当前需要开放式冷却塔来提供冷却水设计解决方案。冷却塔的位置设计为安装在日常通风较好的区域，而不会影响建筑物结构的视野。在设计过程中，应考虑到冷却塔和冷却单元之间的高度差。中央水调节系统中涉及的冷却塔需要根据建筑结构和环境的特点进行划分。在进行设计建设过程中它可以设计在建筑物外部或屋顶上，在超高层建筑物中，通常需要在建筑物外部设计冷却塔。在当前的设计中，通过自动控制阀安装在空调器中以及空调系统的终端位置，以提高控制精度并减少操作员错误。当减少空调系统的内部负荷时，通过自动阀自动调节开度，以减少冷却水流向空气处理单元的流量，从而达到温度平衡控制的目的。
        5.汽车空调系统输送带压力回路设计。不能任意增加超高层建筑物或普通建筑物空调系统的中央供水系统中的各个管道和阀门的承载能力。因此，在超高层建筑中设计中央空调系统时，应考虑使用常规设备以及管道周转。在设计用于高层建筑物的关键水基空调系统时，一个普遍的问题是，当冷却水循环系统向整个建筑物供应冷却水时，空调系统的压力会超过负载能力。辅助设备如果出现故障，在这种情况下，中央水基空调系统与热交换器结合将整个系统分为几个小单元的循环系统，以降低空调系统的工作压力。
        四、总结
        综上所述，在为超高层建筑设计中央给水空调系统时，有必要根据各种功能设计适当的建筑材料处理方案。系统的结构以及在当前的中央水调节系统建设项目中，有必要将建筑物的建造特点和建造技术结合起来，选择详细的优化调整方案，在正常运行的情况下，还应该考虑噪声污染问题以及使用空调的环境状况。
        参考文献
        [1]刘东亮,胡居传.超高层建筑的中央空调水系统设计与分析[J].制冷与空调,2012,12(05):94-96+90.
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