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高层建筑暖通空调设计要点研究尹万宗

发表时间：2021/5/17 来源：《基层建设》2021年第2期作者：尹万宗

[导读] 摘要：城市化与工业化进程的加快，使我国可利用土地资源被快速消耗，但社会对住房以及建筑空间的需求始终处于高速上涨状态，因此，我国逐步提高建筑的空间利用效率，以提升建筑高度的方式来满足社会对建筑空间的需求，从而不断建设大量高层建筑。

        中国建筑标准设计研究院有限公司北京 100000
        摘要：城市化与工业化进程的加快，使我国可利用土地资源被快速消耗，但社会对住房以及建筑空间的需求始终处于高速上涨状态，因此，我国逐步提高建筑的空间利用效率，以提升建筑高度的方式来满足社会对建筑空间的需求，从而不断建设大量高层建筑。但高层建筑使建筑的结构、房屋布局都发生了变化，在保障其宜居性以及舒适性上，暖通空调发挥着重要的调节空气质量与温度的作用，但当前高层建筑配备的暖通空调系统功能并不完善，仍然需要不断优化设计，使其功能以及效果尽最大限度得以提升。
        关键字：高层建筑；暖通空调；设计要点
        导言
        高层建筑暖通空调设计关系着工程质量、经济效益、社会效益。因此，设计过程中要求工作人员给予高度重视，落实规程要求、选择适合的施工技术，做到发现问题及时处理，确保暖通空调设计合理性。但目前，高层建筑暖通空调设计还存在很多不足，亟待进一步完善。
        1暖通空调系统概述
        暖通空调系统种类繁多，但是基本原理都是相通的。其常见的种类型有：分散式供冷或供暖、热泵系统、热回收系统和蓄冷。另外还有：空气-水系统、全空气系统和全水系统。空气-水系统：这类系统通常是用冷水带走空调空间的大多数显热负荷，而用空气提供通风以保证空气质量并带走由于空间的潜热负荷造成的湿气，当然空气也提供一些额外的显热冷却。全空气系统：在这类系统中，空调空间的所有要求（如加热、加湿、冷却及除湿等）都靠送风来满足。全水系统：这类系统指那些具有风机一盘管、组合通风装置或重力循环式室内末端的系统，未调节的流通空气通过墙上的通风口送入或渗入。其最大的优点在于能够适应许多建筑物空气调节要求，并且可灵活地应用在空调系统的改造中。
        2暖通空调方案的设计原则
        2.1可靠性原则与可行性原则
        设计方案应符合国家和当地政府有关和规范的要求，并考虑到系统的长期运行和发展变化。对于温湿度等参数要求较高或比较特殊的工藝性暖通空调设计项目，应对设计方案进行全年工况分析，以确保其在全年各种室外气象条件下的适应性。对于一些无法采用标准设备的特殊情况，则应提出详细、合理的参数要求。
        2.2安全性
        高层建筑供暖通风与空调设计的安全性，不仅关系着供暖通风空调系统的正常使用，还直接影响着建筑内部人员的人身安全。高层建筑供暖通风与空调设计的安全性设计主要包括以下几点：1.线路安全设计，指的就是对线路的走势进行合理的设计，确保线路在使用过程中不会受到其他不利因素的影响，从而保证线路的使用安全;2.环境安全设计，指的是在暖通空调系统附近，应做好相应的防火措施，周边不能有易燃易爆物品，防止火灾事故的发生;3.运行安全设计，指的就是在建筑暖通空调设计中，应充分考虑后期运行的安全性，确保暖通空调系统后期运行的安全性。
        2.3稳定性
        高层建筑暖通空调系统稳定性分为人为环境、防火安全、易燃易爆环境、系统设备等问题，比如：设计库房、煤矿等易燃易爆的通风空调系统稳定性是主要影响要素，要求制定防爆技术方案燃油燃气锅炉房设计要避免液体泄漏危险、可燃性气体安全性，要求安装可燃性气体泄漏报警系统、事故通风系统。防火安全应根据防火设计要求分析，设备安装运行问题包括制冷系统。
        3高层建筑暖通空调设计存在的问题
        3.1图纸设计问题
        在所有工程项目中最重要的就是图纸的设计。高层建筑安装暖通空调时，设计图纸不完善将会对工程效果造成严重的影响，甚至会在后续工作中造成不必要问题的出现。如设计图纸上对安装阀门的设计在每个分环上，加大施工难度的同时，增加后续对系统检修工作的难度，对空调系统后续使用造成一定的影响;没有在回水管和供水管上安装排气阀，致使空调系统在使用时，由于空调系统中存在气体，也对空调的使用有影响。

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        3.2高层建筑供暖方面的问题
        高层建筑要在入口处的供水管和回水管生按照相关标准严格设置压力表、温度计、除污器等暖通设备。通常设计人员对入口处热力装置上的设计工作关注度较高，忽略对入口装置的设计，最后由于设计方案中存在问题导致用户体验效果受到严重的影响。除此之外，在冬季可能出现由于温度过低导致水管结冰或冻裂的状况出现，因此，在设计时，可以把楼梯间的散热器使用一条支管互相连接，并且将调节阀门安装在散热器支管上，但是会影响暖通空调的密封性，供暖发生问题时，也将影响附近的供暖状况。
        4高层建筑暖通空调设计要点
        4.1深入研究建筑特点
        优秀的设计方案首先必须适用于具体的建筑特点和环境需求，因此准备阶段大量的资料研究和现场调查必不可少。设计中应弄清建筑物在总图中的位置，四邻建筑物及其周围供热、供水、供电等管线的敷设方式与可能的接口地点。将建筑物内的人员数量、使用时间、建筑高度、层数作为规划依据，制定合理的防烟、防火分区，设置防火墙及火灾疏散路线。此外，工程师还必须了解建筑结构（剪力墙的位置，屋面做法，外墙做法等），并确定冷却塔、电源、仪表室、水泵房，热力点等的位置。
        4.2合理设计供暖系统
        高层建筑空气调节、采暖、通风都有相应的设计标准，应该据此合理设计暖通系统的入口入户设备。对于热水暖通空调系统，在其设计阶段，应该在入口管道位置安装温度计、除污器和压力表，并根据高层建筑的设计要求设置热量计。对于高层建筑暖通空调系统的入口数量的设置，应该综合靠暖通设备的施工便捷性、合理性，以及高层建筑暖通空调系统的管线布置形式。在高层建筑的楼梯间，可以使用独立的散热器进行供热，对于相邻的房间，可以使用一根立管连接房间内部的散热器。但是楼梯间散热器的密闭性较差，因此，很容易导致暖通空调系统出现故障，影响暖通空调设备的正常工作。如果高层建筑的地层设置有商铺，则应该严格依据相关设计规范，对于公共区域设置单独的热计量设备以及暖通空调装置。
        4.3能耗设计
        随着我国能源缺乏和对建筑节能性以及可持续发展能力的重视，不仅要求建筑具备较强的节能性，还要求建筑整体功能能够正常发挥。而建筑供暖通风与空调系统作为主要的建筑能源消耗主体，它的设计效果直接决定着建筑节能性的高低。所以，在对建筑暖通空调系统进行设计的时候，设计人员需要确保设计的节能性以及经济性，在保证暖通空调系统功能可以正常发挥的前提下，尽可能的降低其运行过程中的能源消耗，减少运行成本，进而促进建筑的可持续发展。
        4.4空调通风
        空调和制冷技术手册稳、空调制冷手册等提出办公类冷负荷指标为94-163w/m2;商场类建筑夏季冷荷载概算指标为210-240w/m2。不过，实际设计时经常出现空调装机容量较大的问题，这个是因为各种安全参数影响导致单位空调面积的制冷机装机容量大于手册冷负荷概算，超出运行中单位空调面积峰值冷量。同时，设计师以负荷指标估算方法为主导致制冷机装机容量过大，初期经济投入过高。水泵扬程选择不合理是主要问题，优于设计差别较大导致参差不齐。比如：某项目冷却塔在90m高房顶，冷却水为闭式循环系统，设计师稳选择水泵扬程过程中错误的将高程加进了水泵扬程内，造成水泵扬程达到95m。此外，选择冷冻水泵过程中缺少季节考虑，比如：某工程夏季空调温度在7℃-12℃，冷冻水循环流量为400m3/h，冬季温度在50℃-60℃，热水循环量为200m3/h。由此可见，夏季冷冻水循环多于冬季循环量，因而冬夏季节水泵热水泵需要分别设置。
        结束语
        相关工作人员在实际进行高层民用建筑暖通空调设计时，需保障暖通空调设计始终与建筑功能及建筑实际情况相符。严格依照国家相关设计规程规定，合理设计暖通空调负荷，并科学选用空调循环水泵等相关装置，在充分保障暖通空调设计的安全性与舒适性的基础上，积极将各种先进节能技术引入其中，从而更好地完成高层民用建筑暖通空调设计工作。
        参考文献
        [1]宋一村.高层建筑暖通设计中的创新思路研究[J].中国住宅设施，2018（12）：94-95.
        [2]魏建民.高层建筑暖通空调设计要点探讨[J].住宅與房地产，2018（36）：41.