高层建筑暖通空调设计要点分析

曾应贤　吴全胜

（中机国际工程设计研究院有限责任公司湖南长沙　410007）

高层建筑暖通空调设计要点分析

曾应贤吴全胜

（中机国际工程设计研究院有限责任公司湖南长沙410007）

高层建筑的垂直高度较高、楼层多、人口密度大，需通过安装暖通空调系统，实现对人们的工作、生活环境的有效改善。本文首先介绍了高层建筑暖通空调系统的基本类型和设计原则，然后对高层建筑暖通空调设计要点进行了详细探究。在高层建筑暖通空调设计中，必须严格把关所有的设计环节，促进高层建筑使用性能和质量的提高。

高层建筑；暖通空调；设计要点

1　引言

随着人们生活水平的提高，高层建筑的使用功能要求也日益增加。在此背景下，暖通空调在高层建筑中得到了十分广泛的应用，由于暖通空调能耗较多，因此，需不断优化其设计，推动高层建筑的可持续发展。

2　高层建筑暖通空调系统的基本类型

①高层建筑全空气暖通空调系统。全空气暖通系统主要适用于大型高层建筑中，例如商业大厦或者高级酒店，其工作原理是通过空压机对空气加温、加湿或者降温、除湿，以此调节建筑内部的环境。②高层建筑空气—水暖通空调系统。该暖通空调系统在各类高层建筑中都有应用，其工作原理是通过交换水和空气，释放出空调中的热量，并且通过水循环作用调节室内温度和湿度，利用空气确保室内气体的流动，由于该空调系统结构形式比较简单，制冷速度较快，因此应用范围比较广泛。③高层建筑全水暖通空调系统。该系统主要是通过水循环的作用调节室内环境，具有结构形式简单的优点，基本可以满足大部分高层建筑的暖通要求。

3　高层建筑暖通空调设计要点

3.1循环水泵的选型

对暖通空调循环水泵进行合理选型是高层建筑暖通空调设计中的重要环节，如果循环水泵的容量较大，则会增加设备运行成本。在暖通空调设计过程中，应该依据不同时间段产生的不同扬程以及冷负荷进行调整，合理控制定速泵数量，根据实际需要调节变频泵速度，尽量降低能耗。

3.2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。

3.3空调通风方面

在对高层建筑暖通空调的通风系统进行设计时，可能会出现暖通空调装机容量过大的问题，主要原因有两点：①在设计阶段，综合考虑到各类安全系数，因此单位空调面积的制冷剂装机容量比手册中的冷负荷概算大；②在对暖通空调系统进行设计时，有些设计人员会使用负荷指标的估算方法，而通过这一估算方式得出的制冷剂装机容量偏大，很容易造成资源浪费的问题。

3.4在设计过程中要注重其调节性以及操作性的提升

在高层建筑暖通空调设计阶段，设计人员应该尽量采取有效措施提升系统的可调节性能以及可操作性能，尽量发挥暖通空调系统的实际作用，提升暖通空调系统价值。良好的调节性能以及操作性能能够促使暖通空调设备根据气候、环境的变化调节自身负荷，实现节能目标。

4　高层建筑暖通空调设计实例分析

本次高层建筑暖通空调设计工程处于某市核心地段，该写字楼建筑面积为341101m2，地上面积251201m2，地下89901m2，用地面积小、体量大、容积率高。地下室设有两层停车场，地上设有日用百汇、办公写作楼、KTV娱乐场所、室内等等。各场所空调室内设计参数如表1所示。

4.1冷热源设计

根据综合体的建筑规模、特征、气像条件、所在地能源结构以及相关政策、价格等确定综合体暖通空调系统冷热源。为便于后期的运行管理工作，在设计阶段将冷热源划分为数个独立系统。

表1　综合楼室内空调设计参数

4.1.1空调冷、热负荷

该综合楼主要分为日用百货、公寓办公、商务酒店等几个独立系统，制冷机房设置在低下二层。项目地区的电力资源和燃气资源丰富，因此，冷源热方案选择采用电制冷加燃气锅炉的联合形式。超市制冷方是指两台400USRT水冷螺杆机组；百货冷机房设置两台750USRT水冷离心机组；A/B塔楼分别设置两台550USRT水冷离心机组；连锁经营酒店设置两台154USRT水冷螺杆机组，冷却水温设为6/12℃。

整个建筑暖通空调系统选用内置换热器的燃气型真空热水锅炉，锅炉设置在地下锅炉房内，且与制冷装置分开设置。连锁经营酒店采用卫生热水与空调结合性，其他为单空调热水型。空调热媒水为60/50℃。

4.1.2综合商业的冰蓄冷设计

由于整个综合楼配备了大量商业写作间，因此，空调负荷较大，且主要集中在白天运行，若采用单独的电制冷方式，则容易对市政用电造成很大的冲击作用，且运行费用极为高昂。基于此，采用暖通空调冷水制冰且依据蓄冷量大于总制冷70%以上进行暖通空调系统设计，满足电网高峰条件下的制冷量。

4.1.3免费供冷设计

综合楼内配置了较多的内区，包括大量餐饮店铺，在过度季节，一些店铺并不需要制冷，而整个暖通空调系统已停止运行，因此，为满足一部分用户的制冷需求，可设计冷却塔对这部分用户进行免费供冷系统。利用冷却塔作为整个暖通空调系统的冷源，并采用换热器来为部分用户集中供冷，从而降低整个建筑群的能耗。

4.2空调水系统

空调水系统选择使用两管制。塔楼空调冷热水系统的水平干线以及主立管部分都选择同程式系统，裙房空调冷热水系统的水平以及竖向主干线均选择异程式。利用高位膨胀水箱定压，软化水对制冷机房补水。

系统的冷冻水选择一次泵变流量系统，系统的供、回水主管分别设置相应的辅助压差旁通阀，通过进回水总管反馈的压力信号进行水量调节，来满足水量变化。冷却水泵采取定流运行方式，冷却塔出水口安装温度传感器进行温度的调节，维持冷却塔出水水温恒定。各主管和分支管理都部分自力式压差控制阀，进行水系统的动态平衡调节。

4.3空调风系统

针对综合写字楼的百货区、会议室、休息间采用风机盘管加新风系统，利用热回收新风机组对新风进行集中处理，新风口设在建筑外墙处。机组可集中布置在屋顶或设备层等位置，也可进行分层布置。对于一部分过渡季节商业场所，采取免费供冷，在空调末端选择使用吊顶式空调器。全空气系统采用变频方式进行风量调节，气流由上送上回，组合式空调器风机选择变频风机。

4.4通风系统

整个综合写字楼的设备间、储藏室、卫生间、厨房等均配备相应的通风系统。酒店卫生间设排风系统，利用回收式机组排至室外。空调机组和新风机组均加装袋式初效过滤器进行过滤。空调制冷机房、锅炉房以及厨房设置事故通风系统，事故通风的换气次数按12次/h计算。

5　结语

在整个高层建筑能耗中，暖通空调系统的能耗较多，因此暖通空调设计方案的优劣会对建筑项目的经济效益产生较大影响，而且还会影响人们的日常生活。在高层建筑暖通空调设计过程中，设计人员应该坚持可行性原则、可行性原则以及可调节原则，严格把握各个设计要点，包括循环水泵的选型、供暖系统设计、通风系统设计等，确保设计方案符合实际需求，尽量做到节能减排，保障暖通空调系统运行质量。

[1]伍春艳.高层建筑暖通空调设计要点[J].城市建设理论研究：电子版，2013（18）：09.

[2]薛亚伟.高层建筑暖通空调设计要点[J].商品与质量：科教与法，2014（05）：72～73.

[3]尹泉.高层建筑暖通空调设计要点研究[J].城市建设理论研究：电子版，2015（06）：132～133.

TU83

A

1673-0038（2015）48-0195-02

2015-11-13

曾应贤（1983-），男，工程师，本科，主要从事暖通、动力工程设计等工作。

吴全胜（1984-），男，工程师，本科，主要从事暖通空调设计等工作。