高层民用建筑暖通空调设计注意事项探讨

慕爱民

（德州市建筑规划勘察设计研究院，山东德州 253020）

0 引言

在高层民用建筑中暖通空调相对特殊，需要保证其实用性、满足安全标准、符合低碳环保理念的要求。在进行设计时，需要从规划设计、空调负荷设计、循环水泵设计、供暖设计、管道设计、通风系统设计几个方面来加强管理，保证暖通空调系统满足高层民用建筑的使用需求和安全标准。

1 暖通空调系统的概念

暖通空调系统是建筑工程项目中的重要内容，属于建筑机电工程中的分项内容。虽然暖通空调系统的工程量比较小，但是其重要性是不可忽略的，可以改善建筑室内环境，调节室内温度，提高空气质量，当前的高层民用建筑非常依赖暖通空调系统，也是高层民用建筑中不可缺少的一部分。暖通空调系统存在多样化的特点，在具体的设计环节，需要结合高层民用建筑的实际需求，合理确定暖通空调系统类型，随即才可以将暖通空调系统的优势展现出来。暖通空调系统可以在夏季温度相对较高时，对室内温度进行调节，把室内多余的热量进行排除，在冬季气温角度的时候，对室内空气进行加温处理，另外，当代的暖通空调系统除了具有控温功能之外，还具有空气湿度的调节以及风速度调节，在暖通空调系统的运行过程中，制冷技术是其中的核心技术，是暖通空调系统重要功能得以实现的关键，在制冷技术的应用下，人们的生活环境质量得以显著提高，特别是在高层民用建筑之中，暖通空调系统所起到的作用至关重要。

2 高层民用建筑暖通空调的设计原则

2.1 符合低碳环保理念

在进行高层建筑暖通系统设计的过程之中，要严格遵照低碳环保理念，来严控制能耗成本，杜绝铺张浪费。在满足低碳环保的需求下，需要将能耗成本降到最低。如对于办公建筑的暖通空调可采用规律的停机时间控制能耗，而民用建筑开机时间较长，要从节能技术的角度进行优化，尝试引进新部件、新技术，降低暖通空调的运行成本。

2.2 满足安全标准

高层民用建筑暖通空调的安全性不仅关系到空调系统能否正常发挥功能，还关系到住户的安全。由于暖通空调分布较为复杂，造成空调设备运行维护不便利。如北方地区采取的供暖方式，对高层民用建筑暖通系统更重视锅炉设计，需要对锅炉区和库房进行合理规划，避免留下安全隐患。高层民用建筑暖通空调设计送风口要区分消防排烟通道，避免系统压力受损，同时还可预防漏气事故引发爆炸或者燃烧的安全隐患。暖通空调设计必须要严格按照行业标准，达到安全标准。

2.3 保证实用性

在暖通空调设计上，项目存在“一刀切”的问题。设计人员要根据工程实际条件进行设计，应考虑到工程所在地的气候条件，加大建筑的宜居性。设计单位得要加大机组容量，促使建筑工程达到使用负荷，虽该设计方式在前期投资成本大，然而在项目性能与后期运行维护压力却得到很大程度的缓解，方便建筑后期的管理。目前暖通空调系统自动化水平逐渐提高，设计人员要积极组建空调系统和建筑移动网络，为自动化功能奠定基础，以便于暖通空调出现内部故障时，可利用数字控制系统进行筛查和检修，提高暖通工程的实用性功能。

3 高层民用建筑暖通空调的设计要点

3.1 设计需具有规划性

在高层民用建筑暖通空调系统设计的过程之中，诸多系统之间要互相配合，能够合理利用能源，这也是符合当今发展规律的。一般来说，在室内环境正常运转的形势下采用辐射制冷技术，使各个系统之间相互配合，确保冷空气在室内运行。在具体的实践中，如果系统设计满足各项功能，还需要考虑成本，尽可能减少各个环节的费用。经济、高效、节能是当今暖通空调系统所追求的目标，也是设计者在设计过程中所要达到的要求。

3.2 合理计算空调负荷

设计一个功能完善舒适安全的暖通空调系统，各方面设计都要考虑到，而在整个设计过程中，合理计算空调负荷则是重中之重。冷热负荷体系是整个空调暖通系统运行的关键所在，一旦设计不科学，便会威胁到暖通空调系统运行的安全稳固性，假使无法持续性维持稳定化，那么在具体运用阶段之中，便会发生诸多问题，后续的维护成本也会相应增加。

3.3 做好消防排烟设计

为保障暖通空调的安全可靠运行，设计人员需做好消防排烟设计，根据高层民用建筑的不同运行要求，采取相应的安全措施。

（1）合理划分防烟分区及设置挡烟垂壁。高层民用建筑结构相对繁杂，内部管路分布错落有致。在进行挡烟垂壁的过程之中，得要达到规范标准的基础之下来减少挡烟垂壁的设置数量。结合当下常规化高层民用建筑层高来分析，由于清晰度、高度和单个排烟口排烟量因素的影响，储烟仓厚度相对较大，挡烟垂壁和地面之间的距离相对较近，运用卷帘式电动挡烟垂壁则比较适宜。封闭吊顶，则可以直接性的在吊顶板上方贴临位置设置卷帘盒，暗装于吊顶内，或结合精装设置于吊顶外；不封闭吊顶或不吊顶时，在管线经过的位置或不封闭吊顶上端则适宜运用固定挡烟垂壁，方便管线之间的穿越，再将其固定在挡烟垂壁下方，并进行电动挡烟垂壁的设置，从而来达到在火灾的时候对于储烟仓厚度的标准。

（2）合理布置排烟口。与空气相比，火灾产生的烟气更轻，大多聚集在建筑上方。针对该特点，在进行排烟口设计时，设计人员将其设计在较高位置，在满足设计需求时，排烟口尽量设置在风管侧向或顶端，以增加风口距储烟仓底部的高度，严格控制封口数量，且排烟口的风速适宜控制在10m/s 之内。风管顶端来设置排烟口的时候，排烟口距离楼板不能过近，应考虑不小于2 倍风口当量直径的距离，否则排烟口排烟能力将折半。

（3）避难层设置固定外窗。在超高层民用建筑中，楼梯间的分段设置导致避难层交通核内部楼梯间无法满足规范要求，在顶层设置1.0m2的固定窗，根据经验可考虑在避难层设置夹层，将1.0m2的固定外窗与内部楼梯间连通，或设置满足耐火极限等级的风管，将1.0m2的固定外窗与楼梯间连通。

3.4 循环水泵设计

在设计循环水泵的过程中，常出现设计值过大的问题。由于设计值过大，水泵容量远超需求值，从而造成运行费用和投资成本的增加。循环水泵设计值过大多由冷负荷设计过大造成，对水利平衡、静水压力计算不准确，造成系统循环阻力偏高。另外，选择冷水泵期间没有关注夏季和冬季流量的差异性，假设某高层民用建筑在夏天需要500m3/h 循环冷冻水，水温10℃；冬季则需要250m3/h 循环热水，水温55℃，两者存在循环水流量的差异。所以在暖通空调设计上需要分开对冷水泵和热水泵来进行设计，如果采用一台循环水泵，势必造成能源浪费。在设计循环水泵时，要综合考虑冷负荷和扬程来进行设计，通过控制频泵速度对定速泵数量加以控制，保证其在常规使用条件下能够保持良好的运行状态。设计暖通空调时，选择水泵扬程也十分关键。如高层民用建筑冷却塔采取闭式循环系统，放置于100m 屋顶上，设计人员得要将高程添加到水泵扬程，以至于导致水泵扬程过大。在进行水泵选择的时候，得要严格依照设计规定来选择适宜的水泵类型。设计人员更要关注循环水流量的变化，由于循环水流量并不是固定的，得要保障水泵水量处在一个高效区，假使夏季与动机水量会有区别，那么随即得要设置热水泵与冷水泵，以保证空调系统稳定运行。

3.5 引进先进节能技术

（1）蓄能空调。在建筑领域，蓄能空调的使用与建筑内电能的应用相互配合，并不是可以直接实现节能，但是通过移峰填谷，来进一步提高发电厂的一次性能源使用效率，进而降低发电厂的能耗，实现节能减排的目的。

蓄能空调技术并非从高层民用建筑本身入手节约其能耗，而是从整体入手降低区域内的能耗，推动低碳经济发展。在高层民用建筑的高区水系统中，传统板换方式属于闭式循环，会损失能量品位，且多次换热后高区冷冻水的温度较高，空调温度调节效果降低。针对该问题，该超高层民用建筑引入冰蓄冷技术，通过低温冷水替代换热方式，但该技术会引入乙二醇供冷及放冷系统，加大能耗，投入成本较高。该高层民用建筑在应用冰蓄冷技术的同时，进行温湿度独立控制设计，应用新风独立除湿加干式风机盘管的暖通系统，降低冰蓄冷技术带来的输配能耗，避免暖通空调系统的温湿度调节效果受层高影响。

（2）智慧控制。与家用空调设备或小型中央空调相比，高层民用建筑的暖通空调系统更复杂，采用先进的智慧控制技术可协调空调的用冷、送冷及制冷等子系统，最大限度降低空调系统的能耗。例如，该超高层民用建筑选用SIEMENSPLC 自控系统，在暖通系统设计中，通过送风量的变化实现室内温湿度的调节，将空调系统末端的静压箱、软管及出风口等结构进行一体化设计，调节软管的布局、敷设方向和长度等参数，确保不同出风口的风量差异低于10%，并根据室内CO2浓度，调节新风风量，使暖通系统控制更灵活，减少设备能耗。

4 结束语

高层民用建筑暖通空调设计质量对高层民用建筑设计有着重要影响，也关系到高层民用建筑人员入住后的生活品质。高层民用建筑暖通空调系统设计需要将人放在首位，设计科学的系统构架，提升设计水准，让设计单位在建筑行业更受欢迎，给人们营造更适宜的居住工作环境。