高层建筑暖通空调设计要点分析

杜长城

摘 要：与传统建筑相比高层建筑设计与施工的要求更高，在高层建筑大量涌现的今天，必须将其设计工作做好，以充分适应社会的发展趋势。文章以暖通空调设计实践为背景，针对高层建筑暖通空调系统设计的相关问题展开了分析和探讨，意在说明高层建筑设计工作中有关暖通空调系统应该统筹的要点，以供行内人员参考。

关键词：高层建筑；暖通空调；设计

中图分类号：TU834.25 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）15-0149-02

随着城市化进程的不断推进，高层建筑数量越来越多，新建的建筑对建筑设备提出了更高的要求，暖通空调开始成为现代化建筑中一项不可缺少的重要设施。合理选择能源资源，使高层建筑用能系统效率得到提升，成为当前高层建筑暖通空调设计工作中必须解决的重要问题。下面笔者主要结合自己的工作经验，主要对高层建筑暖通空调设计中的要点进行了分析，并指出了设计中应该注意的几点问题，下面针对高层建筑暖通空调设计的相关问题进行分析。

1 高层建筑暖通空调系统基本类型

高层建筑中暖通空调系统主要分为以下几种类型：

第一种，全空气暖通空调系统，这种系统是大型建筑中常用的一种空调系统，通过压空机实现对空气的加温、加湿以及除湿等操作，因为基本使用空气变化时调节室内环境的主要要素，所以对这种空调系统进行分析非常重要；

第二种，空气-水暖通空调系统，这种系统当前在很多高层建筑中得到了应用，其主要操作原理为利用冷水-空气之间的相互交换，将空气中热量交换出来，然后利用其交换过程将室内湿气带走，这种系统制冷非常迅速，整体结构也比较简单，是很多高层建筑暖通空调设计中普遍采用的一种系统；

第三种，全水暖通空调系统，这种系统可以与大部分高层建筑空气调节要求相适应，具有便于改造、结构灵活等特点，可以利用水中热能的交换来调节室内空气质量。

2 方案设计需要解决设计中的问题

2.1 可行性和可靠性

方案可行性首先用考虑的问题是高层建筑通风采暖使用要求是否可以得到满足，设计方案应该与国家及地方相关规范及要求相符合，满足供电、供气及供热等方面的要求，同时对这些条件的长期变化进行兼顾。如果遇到了对温度、湿度等参数要求较高的工艺性暖通空调设计项目，应该针对设计方案展开全年工况的分析和研究，从最大程度上保证全年各种室外气象条件下方案的适应性。对于那些不能采用标准设备的情况，应该针对非标准设备在参数上提出详细的要求，而所提出的参数要求要做到合理性与可行性。

此外，机房面积是否足够也是判定设计方案可行性需要重点考虑的问题，特别是对于建筑面积比较紧张以及改造工程中。

2.2 经济性比较

在高层建筑暖通空调方案比较过程中，应该对经济性进行充分考虑，在相同设计条件、设计要求下展开比较，这样才能充分保证方案比较结果的科学性与合理性。通常投资方一次性投资，同时在计算过程中应注意准确性和全面性。设计方案一次投资主要涉及到设备、材料的投资，以及预期相应的安装、调试及管理上的费用等。如同种类型设备不同的生产厂家其价格可能有一定的相差，所以不同方案在经济性计算和比较过程中，应该对各种设备价格采用平均价格。

暖通空调设计方案在经济性比较过程中，会非常关注运行能耗及运行费用问题，其中，运行能耗应该对暖通空调主机和相关辅助性设备的能耗进行计算，计算过程中应该对全面不同季节下，建筑物负荷的变化进行计算，对设备在非标准状态下的效率进行考虑。高层写字楼、办公楼等建筑物在能耗比较过程中，应该对暖通空调设备在运行过程中的时间进行比较时，应该将停机时间扣除，不同时段、不同时期以及不同地区不同能源的价格可能会存在一定差异。

因为存在很多不确定性因素，怎样对建筑物暖通空调设备在全面中的实际费用及能耗进行准确计算，到目前为止依然是一个需要解决的技术性问题。

2.3 调节性与操作性

通常情况下会将全年最不利的气象条件作为暖通空调系统容量的确定依据，而暖通系统自身具有调节性能，可以很好根据气侯环境进行调节，因此充分适应全面负荷的变化，调节性能好的系统方案一般都是一次性投资，费用相对比较高，但其电能消耗小是最大的优势，因此在经济性分析过程中应该对多方面因素进行综合评估。

同时，空调系统操作是否方便与自动控制存在较大关系，设计过程中应该结合实际情况，按照技术与经济性比较进行最终的确定。

在空调系统中采用自动控制，可以有效减少管理人员的工作强度，降低人工上的费用，但是一次性投资会增加很多，与此同时，还对操作人员各方面素质提出了较高要求。在设计过程中，大型空调系统或者需要经常进行调节的设备往往需要采用自动控制，但是自动控制系统必须实现简化的目标，以促进系统可靠性与经济性的提高。

3 高层建筑暖通空调系统设计中应注意的问题

3.1 空调泵选型

在暖通空调设计过程中，应该结合用户需要冷热情况、负荷扬程等方面变化情况展开优化设计，通过暖通空调泵选型、变频泵速度控制、台数控制等方面达到对其进行及时调节的目的。

3.2 供暖方面

暖通空调设计人员在工作中，应该充分考虑到室内供暖系统的合理性，同时还需要考虑到与室外管线衔接的科学性，注意不能顾此失彼，应该对供暖效率、承压能力及水力平衡等方面参数进行重点考虑，以保证暖通空调供暖的能力，达到预期效果。

3.3 空调通风方面

在空调通风设计过程中，通常有两方面问题会导致空调装机容量出现偏大的问题，首先，在设计过程中需要对各种安全系数进行考虑，通常单位空调面积制冷剂的装机容量会比手册中冷负荷的概算大一些，远远大于运行过程中单位空调面积的峰值冷量；其次，在当前的暖通空调系统设计工作中，很多设计人员都在利用负荷指标估算的方法，在这种方法的影响下，制冷机的装机容量通常会偏大一些，造成了严重的投资浪费问题，甚至对部分负荷下的冷机效率造成了不利影响。

与此同时，水泵扬程选择不合理也是暖通空调中普遍存在的问题，水系统扬程选择过程中，由于设计存在差异因此扬程选择也存在较大差异。例如，某工程冷却塔放在的位置高为80 m，其冷却水采用闭式循环系统，在选择水泵扬程时，设计者误将高程加入到了水泵扬程中，最终水泵扬程高达95 m。还有一些设备在冷冻水泵选择过程中，严重忽视了不同季节之间流量差异，例如，某工程其夏季空调需要7～12 ℃冷水，循环流量为400 m3/h，冬季空调需要50～60 ℃热水，循环流量为200 m3/h，由此可见，与冬季相比，夏季空调冷冻水循环量要大很多，因此，应该对冬季、夏季冷水泵进行分别设置，冬季、夏季合用一台显然是不合理的。

4 结 语

总之，高层建筑暖通空调设计工作直接关系到高层建筑设计的成与败，同时与暖通空调系统建设的整体质量也直接相关。因此，在实践工作中必须从暖通空调建设的实际情况开始出发，全面控制设计工作中的重点与关键问题，对高层建筑暖通空调设计工作中的细节问题进行不断完善。

本文主要对高层建筑暖通空调系统的种类进行了介绍，还阐述了方案设计的重要性，指出了设计中应该注意的问题，旨在为暖通空调业的同行能够有所裨益。

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