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大空间建筑暖通空调设计分析李国强

发表时间：2021/8/9 来源：《时代建筑》2021年6期3月下作者：李国强

[导读] 随着社会的进步，人民对生活质量的追求使得大空间建筑越来越多，对于这些大空间建筑的环境设备也要求在健康、舒适，以及能源有效利用等方面更趋合理，并不断完善。因此，暖通空调设备如何适应这种需要也是现代大空间建筑暖通空调设计中值得注意和探讨的问题。

身份证号码： 3709821989111***9X 李国强山东

摘要：随着社会的进步，人民对生活质量的追求使得大空间建筑越来越多，对于这些大空间建筑的环境设备也要求在健康、舒适，以及能源有效利用等方面更趋合理，并不断完善。因此，暖通空调设备如何适应这种需要也是现代大空间建筑暖通空调设计中值得注意和探讨的问题。此外，由?于暖通空调系统的节能占建筑节能的主要部分，所以进行暖通空调的节能设计对于降低建筑物的能耗有着重要的作用。此外这还关系到国家能源安全、资源消耗和环境污染是关系国计民生和国家可持续发展的重要行业，因此，暖通空调设计的从业人员应给予足够的重视。
关键词：大空间建筑；暖通空调设计
        引言
        大空间建筑最主要的特点是空间上跨度大、面积大，通常是以体育场馆、电影剧院、大型建筑等形式表现出来，在郊区表现居多是仓库、工厂。由于大空间建筑的高度面积都比较大，因此温度存在较大幅度的变动，容易造成能源的严重损耗，探讨建筑暖通空调节能策略，意义重大。大空间的使用特征根据其性质的不同而有所不同，在设计当中应当考虑其实际情况，例如对于歌剧院、电影院等建筑而言就需要提供顶级的视听享受，着重视觉和听觉系统的提升，对于体育相关的场馆就需要根据运动性质的不同，为观众和运动员提供最好的观看体验，如果被用来进行演唱会等大型演艺活动的举办，还需要进行临时舞台灯光设备的搭建，这些设施的搭建都应当建立在大空间中建筑暖通空调建设的基础上，不进行科学的设置就会导致大空间运行的不顺畅。
        一、暖通空调系统分类
        暖通空调系统按照外界环境的改变情况进行划分：（1）处于湿热状况下，集中表现在对室内温度湿度进行调节：（2）针对污染气体进行控制，可以起到一个净化器的作用。上述两类的控制对象和功能又有相融之处。以设备集中程度区分为三类：集中、半集中及分散系统。若以承担冷、热、湿负荷介质区分有五大类：全空气、蒸汽、全水、冷剂和空气-水系统。还可按用途分为舒适性、工艺性系统。
        二、大空间暖通空调设计的特点
        （1）大空间建筑高度较大，暖空气一般会聚集在上层，因此就为采暖系统的温度平衡调节带来较大难度，很容易出现垂向失调的现象。再加上采暖系统的水静压力相对较大，会对气流组织产生一定影响，都会造成室内温度梯度很大的问题。因此在对大空间的暖通空调进行设计时，特别要注意对其送风方式的设计，必须要合理科学，减缓温度梯度。虽然也可以采用上送下回的送风方式，但在内部的结构形式与外部的管网连接上，大空间建筑与普通建筑的设计都是有很大差别。
        （2）大空间建筑都是一个整体建筑，在进行暖通空调设计时要设置独立热源，才能为空调系统、采暖系统提供足够热力。按照普通的设计方法，一般都将锅炉安装设计在地面上。但由于大空间建筑特殊的功能作用，再加上其他各种因素的影响，使地面没有太多空余的空间来安装锅炉，不得不考虑将锅炉安装设计在屋顶或地下室，增大锅炉运行系统的复杂性。
        （3）目前在大空调建筑暖通空调系统设计中，一般都采用能实现风量与射程调节的风口，使采暖系统更快的达到送暖效果。下回方式的送风口在设计时高度一般为3m，需根据室内的装修情况合理的稍作调整，以免影响室内美观。
        三、节能空调系统设计思路
        3.1蒸发冷却技术
        蒸发冷却空调技术是一种绿色仿生空调技术，包括间接蒸发冷却（IEC）和直接蒸发冷却（DEC）。该系统采用水作为制冷剂，实现空调运行对环境无污染。蒸发冷却系统的COP 值比机械制冷大得多，且其制冷不消耗压缩功能，是一种节能环保型绿色空调技术。
        3.2方案设计
        在低能耗，高室内环境品质的前提下，风量可调的置换式送风系统、冷辐射吊顶系统、结合冰蓄冷的低温送风系统及去湿空调系统。为平衡高层办公楼中设备、照明等主要热源形成的辐射热量采用辐射形式供冷。冷辐射吊项应结合置换式送风，将新风采用下送风方式送入室内，既保证室内空气品质，又保证良好的室内热环境。而采用空调去湿方案，首先可以保证室内空气品质；其次采用去湿保证绿色建筑对室内湿度控制在60%以下的要求。

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        3.3具备良好的通风系统
        新风的作用某些建筑由于装修材料含有挥发性有害物质造成室内空气污染。因此，绿色建筑中的暖通空调应具备良好的通风系统，实现合理的自然通风。
        3.4免费供冷空调系统
        免费供冷技术通过水系统来利用自然冷源，也称冷却塔供冷，是一种节能降耗的系统形式。免费供冷的实现方式是：当室外空气湿度温度下降到某值以下时关闭冷水机组，以流经冷却塔的循环冷却水直接或间接向空调系统供冷，提供建筑空调所需要的冷负荷。在空调系统中，冷水机组的能耗占有极高比例，如用冷却塔供冷技术可少开或不开冷水机组，其节能效率将是显著的。
        3.5地源热泵空调系统
        地源热泵空调系统是利用土壤、地下水或江河湖水作为冷热源的一种高效空调方式。土壤是一种适宜热源，其温度适宜、稳定，蓄热性能好。地源热泵全年运行工况稳定，不需要其他辅助热源及冷却设备即可实现冬季供热夏季供冷。对采用深井回灌方式的水源热泵，由于地下水抽出后经过换热器回灌至地下，属全封闭方式。因此不使用任何水资源，也不会污染地下水源。
        3.6 冷热源及空调水系统
        常规的冷热源，电力型或热力型的压缩式制冷机、吸收式制冷机、直燃式冷热水机组均可用于大空间建筑。从供冷供热的角度出发应考虑：当所在地区已有足够规模的区域供冷供热设施时，可利用其装置提供冷热量；在供冷供热的基本方式上应尽可能采用热泵和蓄冷蓄热技术；在有些场合燃气机热泵也是十分合理的能源方式。
        四、空调自动控制系统
        4.1制冷机房控制
        自动检测冷却水供回水温度：自动检测制冷机、冷却塔的运行状态、故障报警并根据测量值计算系统冷负荷，以实现制冷机运行台数的最优控制。根据冷水供回水压力，自动调节冷水供回水管间旁通阀的开度，以保证管网的压差和流量平衡。
        4.2空气调节系统
        自动检测各机组回风口（新风）温度，各机组盘管回水管上的回水温度，实现防冻保护：各机组防火阀的状态，并实现与送风机连锁：各机组送风机前后压差状态，实现风机故障报警。根据送风温度及设定值，自动调节各机组管回水阀开度，以保证房间温度达到设定值。
        4.3回风系统
        一般采用一次回风系统，即在集中处理空气过程中，室内回风和室外新风混合后，经过表冷器冷却降湿后，直接送入建筑内部或加热后再送入建筑内部。
        4.4水管固定支架的受力计算
        从热源出来的空调冷热水总环管直径大、长度长，局部区域的水平长度达到 100m，故需考虑补偿措施，通过计算，在该直管道上需设置补偿量为 70mm 的波纹补偿器，并在其两端设置固定支架和导向支架。由于总环管均需安装在地下室梁下，需详细计算固定支架受力，提交给结构专业，对安装固定支架的梁进行校核。固定支架所受水平荷载中，仅内压产生的推力就相当大，在此工程中，系统工作压力为1.0MPa，以 DN60的水平干管为例，经计算内压所产生的推力为 441026N，再加上活动支架的摩擦反力、补偿器的弹性反力，固定支架总的受力约为531000N。
        结束语：?社会经济及科技手段不断发展和进步，人们对生活质量和品质也在不断提高。人们对于一些高大的民用建筑需求越来越多，不仅仅要求建筑的设计造型要美观，基础设置配置要完备，卫生条件也要做到安全舒适。人们对新型建筑品质的种种要求加快了大空间建筑的优化和发展节奏，各项设备设施正在不断完善和趋于完美，各项设施建设越来越合理齐全。暖通空调设备也在不断探索和实践中发生着日新月异的变化，让我们拭目以待，期望大空间建筑的暖通空调设备会发展的更加科学化和生活化。
参考文献：
[1]焦秋娥.大空间建筑暖通空调设计分析[J].建筑与文化，2012（11）：15-18.
[2]殷恺.浅析大空调暖通空调的设计[J].民营科技，2011（16）：26-29.