高层建筑暖通空调设计的常见问题与应对途径分析

林爱鑫

厦门合力道工程设计集团股份有限公司（361000）

高层建筑暖通空调设计的常见问题与应对途径分析

林爱鑫

厦门合力道工程设计集团股份有限公司（361000）

目前，暖通空调系统已成为高层建筑中必须配置的系统之一。这里针对高层建筑在暖通空调系统设计方面面临的主要问题进行分析与阐述，并据此提出了几点针对性的措施与建议。

高层建筑；暖通空调；设计；问题；应对途径

0 引言

在现代经济社会快速发展的背景下，人们对于建筑物居住空间舒适性以及安全性的要求日益提高，因此有关暖通空调系统的科学设计必须引起业内人士的高度关注与重视。实践表明，暖通空调系统是高层建筑中能耗最为集中的部分之一，在系统设计过程应做到系统合理性与使用舒适性的最大化，同时还需要尽可能降低系统运行能耗，兼顾运行经济性目标的实现。

1 高层建筑暖通空调设计常见问题

1.1 制冷机装机容量大

当前，高层建筑暖通空调设计人员多以负荷指标作为估算依据，造成制冷机装机容量偏大，初始投资浪费严重，还会对部分负荷状态下制冷机工作效率产生影响。在实际设计中，暖通空调系统单位面积下的制冷机装机容量显著高于相关标准手册中的冷负荷概算水平。实际情况下，高层建筑中负荷处于峰值的时间非常有限，这也就意味着制冷机长期处于较低负荷状态下运行。

1.2 风量选择不当

防烟楼梯间及前室、合用前室和消防电梯间前室的机械加压送风量，应由计算确定。当计算值和规范规定的值不一致时，应按两者中较大值确定。有设计人员直接按规范给定的值确定，往往导致选用的风机风量偏小，不能满足要求。受到正压送风量相关因素的影响。目前确定加压送风量的计算方法有压差法、风速法、平均风量法、查表法等，在不同计算方法下，计算所得结果存在较大差异。目前，高层建筑防火设计规范以及相关标准中多采用风速法或压差法进行计算，但两者计算结果仍然存在一定差异，故而在空调系统风量的选择上出现一定争议[1]。

1.3 余压选择不当

高层建筑暖通空调制冷系统在设计中存在余压选择不当的问题，此问题主要表现为：在高层建筑中仅有地下室防烟楼梯间加压送风的状态下，所对应的加压送风量难以达到设计标准，且显著高于现行设计规范中针对防烟楼梯间机械加压送风系统余压值的要求。由于没有性能曲线非常平坦的加压送风机，此时基本没有恰当的风机可供选择。有设计人员直接在楼梯间设置一台风量能满足要求的风机,而所选风机余压往往过大,甚至超过500 Pa，与现行规范相差甚远。

2 高层建筑暖通空调设计应对途径

2.1 通风系统节能设计

在保证高层建筑暖通空调系统安全平稳运行的前提下，最大限度地降低高层建筑暖通空调通风系统的运行能耗，必须合理选用排风热回收装置，以达到节能效果。换言之，排风热回收装置的合理应用能够有效解决高层建筑暖通空调在排风系统设计中存在的不足与缺陷，使排风系统的运行更为高效与稳定[2]。

具体措施可以从以下几个方面入手：

第一，可以于暖通空调风机盘管位置加装新风系统。在高层建筑全楼设计新风量最小值≥20 000.0 m3/h的情况下，可设计集中排风系统，同时保证总新风量40.0%以上设置热回收装置，在满足暖通空调通风性能的同时,达到合理节约能耗的目的。

第二，针对送风量在3 000.0 m3/h以上的空调调节系统而言，若新风温度与排风温度的差异在± 8.0℃,则在空调通风系统的设计中必须考虑设置热回收装置，且保证总新风量70.0%以上的要求。

第三，针对设计新风量达到4 000.0 m3/h及以上的暖通空调调节系统而言，若同时满足新风温度与排风温度差异≥±8.0℃的要求，必须考虑设置专门的热回收装。

第四，在排风热回收装置的设置过程中，应当尽量选择设置跨越热回收装置的旁通风管，使高层建筑暖通空调系统在制冷模式运行状态下，且室外气温逐渐低于室内温度的情况下，由新风换气机及时检测该状态，并使空调系统自动切换至旁通热回收设备运行模式，及时吸入室外冷空气,以降低空调系统自身制冷负荷，发挥良好的节能效果。

第五，针对室内人员密集、停留时间长，未设置集中排风、新风系统的高层建筑暖通空调系统而言，可以在各相应空调区安装具有热回收功能的双向换气装置，借助于新风换气机达到满意的节能效果。

2.2 合理选用排风热回收装置

排风热回收装置的合理选型同样会直接影响高层建筑暖通空调排风系统的节能效果。一般情况下，为达到满意的节能效果，在排风热回收装置的选择上，必须遵循以下几个方面的基本原则：

第一，排风热回收装置额定热回收率在60.0%以上。

第二，针对冬季采暖模式下同时需要除湿功能的空调系统，应当优先选用湿热回收装置。

第三，针对其余热回收系统，应当以全热回收装置为首选方案。

2.3 蒸发器改良

蒸发器是暖通空调系统制冷模块中非常重要的组成部分之一，主要由铜管以及铝翅片这两个部分构成。铝翅片通常有两种结构形式，一类是波纹片,另一类是桥片，厚度多在0.095～0.1 mm范围内。为了避免蒸发器在暖通空调制冷系统运行期间出现故障，通常需要于铝翅片上涂抹一层亲水膜，以免水分在铝翅片上过多积累。从铜管上来看，常见形式包括光管以及内螺纹管两种类型，外径均为7.0 mm。相对于光管而言，内螺纹管的换热能力更为优秀，对提高蒸发器换热能力有重要意义。

2.4 变频技术应用

变频技术能够改变暖通空调系统风量，使风机作出相应调整,暖通空调系统功率发生相应的改变。基于变频技术的无极调速风机多属于低速送风下的变风量系统，主要由无极调速风机电机以及自动调节风量节流风阀两部分构成，可通过送风温度、室内温度以及静压等多种方式进行控制。总的来说，在变频技术的应用下，能够显著降低暖通空调系统在各种状态下的风机转速，进而节约耗电量，达到节能减排的效果。

3 结语

暖通空调系统的设计质量将会直接对高层建筑各项性能的优劣程度产生影响。本文针对高层建筑暖通空调系统设计方面存在的主要问题进行分析,指出制冷机装机容量大、风量选择不当、余压选择不当以及制冷效果不佳是当前暖通空调系统设计中面临的主要的问题，并据此提出了针对性的措施与建议。

[1]黄中,林向阳,袁白妹.某大型综合医院扩建工程暖通空调设计[J].暖通空调,2013,43(2)：12-17.

[2]闫坤惠,丁子虎,潘峰.天津滨海国际机场T2航站楼暖通空调设计[J].暖通空调,2016,46(10)：106-111.