高层建筑暖通设计的要点分析

刘鹏

(中铁十二局集团有限公司勘测设计分公司，山西 太原 030000)

暖通系统在现代高层建筑建设中占有举足轻重的地位，暖通系统项目复杂繁重，在设计过程中，对工作人员的专业水平以及设计能力具有较高的要求，同时也面临诸多困难。我国当前高层建筑暖通系统普遍出现的问题，需要提出相应的解决措施，在设计当中，要遵守暖通设计的基本原则，同时不断创新，更新设计理念。除此之外，也不能忽视设计的规范，重视设计的品质，进而创作出优秀的暖通工程方案。

1 高层建筑暖通设计的基本原则

1.1 经济性性原则

在高层建筑暖通项目的设计当中，经济问题是需要首先考虑的重要问题，并根据项目的特征和建设的需求，按照经济性的原则，对项目的设计进行改进和优化，以确保项目的经济效益，在确保项目的品质的前提下，尽可能地节约投资，创造出更多的经济和社会效益。设计前，有关工作人员要对项目有详尽的认识，这样才能做出科学而又精确的项目预算。通过对项目每个步骤的设计流程和特征进行深入分析，能够发掘出最佳的设计方案。同时，在空调主机的能力控制方面，要确保严格的标准。此外，对于暖通系统中的各种设备和设施，需要进行科学而又合理的配置，以达到优化效果[1-2]。

1.2 节能原则

关注于人民生活质量提升的同时，人们对环境保护和节能问题的认识也日益加深。因此，对高层住宅是否能够营造舒适、节能和绿色环境成为了大家关注的焦点。高层建筑在新时期的暖通工作必须严格遵循节能原则。设计方案时，应全面评估平均辐射温度、风速、劳动强度、湿度和温度等要素，确保这些基本指标在适当比例范围内，以提供节能舒适的居住环境，满足实际需求。在高层建筑的暖通工作中，节能原则是极为重要的考虑因素。设计方案必须全面评估平均辐射温度、风速、劳动强度、湿度和温度等参数，确保这些基本指标在最合适的比例范围内，以提供节能舒适的居住环境，满足人们的实际需求。

1.3 可调节性

暖通空调系统有四个大的种类，主要按照其调节范围的不同进行区分，四个种类分别是分区调节、过渡季节调节以及末端房间独立启停。当对大型的空调机进行调整时，应注意南北、内外分别进行单独调整；在过渡期，将正常的供冷和随时开窗通风与整体空调系统相结合，并根据需求调整新风或全新风的使用，可以实现减少电力损耗的目标。在部分负荷情况下，需要仔细审核和考察冷热源单元的数量、容量配置、负荷性能以及IPLV指标，并选择最适合的方案，以达到节约能源和降低排放的效果；终端室的开启和闭合均为单独操作，可降低无谓的能量损耗。

2 高层建设暖通工程的重要性

经济和科学技术的共同推动下，建筑业进入高速发展的时期，并在其中获得非常明显的成就，已经变成对国民经济发展产生重要影响的重要产业。建设正向着超大型、超高层发展，我国的高楼大厦也在不断增多。住宅建筑的设计思想和观念都有很大的改变。同时，与这个产业有关的其他方面，也在不断地发生着改变，这既是机会，也是挑战[3-4]。高层建筑物中，空调和采暖是非常重要的问题，也是人们普遍关心的问题。而在这些设备之中，空调是最重要的。高层建筑空调系统的重要性就更加凸显出来，要想取得理想的结果，就一定要保证质量。

3 高层建筑暖通设计中存在的问题研究

3.1 工程概况

北京一座由2座A级写字楼和3座商业用房组成的超高层建筑，其总高99.85m，地面21层，地面3层，是很有代表性的工程。该大楼的主要结构采用框架-剪切的形式，外墙采用玻璃和石头混合的幕墙。

3.2 相关设计图纸与设计说明缺乏完善性

按照我国有关法规，对暖通设计规范中所包括的内容进行详细的界定，有些工程设计师编写的规范却不够全面，仍有许多不合理之处；此外，对建筑布局的纵深要求也不高，有些需要勾画的地方被忽略；系统图的可读性不够，设计图的表述不够清晰，对暖通系统的具体问题没有得到全面的描述，许多具体问题的出现，以及不完整的设计，都会对整个暖通系统的设计品质造成很大的不利影响。

3.3 采暖系统设计中的问题

供暖系统设计的过程中，当主管道被引入到该系统之后，需要将其划分成多个回路，在各个回路上没有安装相应的调整和维修阀，这将会对系统的正常运转造成很大的影响，也会加大后续系统维修工作的难度。此外，有些设计者在给回水干管的设计中，回水干管上没有安装与之对应的放气设备，或放气斜率不满足规定，导致放气不顺畅，进而影响整个系统的运转。同时有部分设计人员，在设计供暖系统时，采用双侧连接，是以两侧负载以及散热效果不一，设计中却并没有对这种问题进行合理的调整与修改，导致使用效果欠佳。在安装供暖系统管道时，如果缺乏与建筑相关的专业人士进行有效合作，或者没有进行科学的管道设计，将对系统的正常运行产生不利影响，并可能影响其外观效果。因此，在进行供暖系统管道安装时，应与相关专业人士密切合作，确保管道设计科学合理，并与建筑结构相协调，以保证系统能够正常运行，并且不对外观造成不良影响。

3.4 通风空调设计方面的问题

在高层建筑中，根据相关标准的明文规定，除非特殊原因，通风管道设计不得通过变形缝或防火隔墙。然而，一些暖通设计师为了图省事，在具体的通风管道设计中忽略了这一要求，并将通风管道设置成通过变形缝或防火墙。更糟糕的是，在实施后，他们还未对消防阀门进行适当的防护措施。这种做法严重违反了建筑相关的安全标准和规定，可能带来严重的消防安全风险。因此，在通风管道设计和实施过程中，设计师和相关人员必须严格遵守标准的要求，确保通风系统的安全性和防火性能，以保障建筑物及其居住者的安全。

3.5 空调系统的选择不合理

在高层建筑的暖通工程中，选择合适的空调设备是至关重要的，它直接影响着整体设计的效果。然而，在现实生活中，经常会看到高层建筑的暖通设计存在着不合理的空调系统，这主要是由于设计人员只考虑了业主的需求，而没有充分思考设计方案的完整性和后期维修的可行性。为了避免这种情况发生，设计人员在进行高层建筑的暖通设计时应该采取以下措施。首先，与业主充分沟通，了解他们的需求和期望，同时将自己的专业知识和经验融入其中，提供更合理的建议。其次，设计方案应综合考虑空调设备的适用性、能效性能以及维修保养的便利性。

4 高层建筑暖通设计要点分析

4.1 规范暖通设计安全性

高层建筑的空调工程中，工程技术含量较高，对工程质量要求较高。有关的建设工作应移交给专门的建筑工人来进行。而实际的情况则是，在建筑工程中，以农民工为主，文化程度较低，职业素质较差，违章作业时常出现。这不但对建筑工程的建设造成影响，也给建筑工程的建设带来很大的困难。专业和高质量的人才只占少数。建筑企业应认识到这一问题，并及时采取相应的对策。加强对员工的教育和技术训练，使员工积极参加。在正式施工之前，应组织设计人员与施工人员进行会面，这次会面的目标是促进设计人员与施工人员之间的密切沟通，以便共同达成施工目标。设计人员应向施工人员详细解释设计方案、施工图纸和技术规范等重要文件，强调关键工艺和施工要点，并解答施工人员可能遇到的问题[5]。

4.2 热水采暖系统的设计

1)高层建筑的采暖系统入口装置设计需要根据相关规范和标准进行合理设置，包括安装温度计、除垢器、压力表等设备，并设定热量计。同时，要充分考虑室内系统的合理性，以及与室外管线的连接，确保安全可靠并避免问题。设计者应注意设备位置、监测参数、热量计设定，以及室内系统与室外管线的协调性。总之，设计高层建筑的采暖系统入口装置要遵循规范，确保安装合理、运行安全，提供舒适的室内环境。在一些工程项目中，一味设置过多的采暖入口，无疑给室外管线施工和系统调整带来了严重隐患。需要谨慎考虑入口设置的数量，以确保施工和调整过程的顺利进行。2)规范中明确公众建筑物中，在有冰冻风险的电梯井或其它地方，采暖系统采用单独的竖支管道，并且不允许安装控制阀。实际应用中，采用同一立管一端连相邻单元的暖气，而另外一端连楼梯间的暖气，楼梯间密闭程度较差，导致供热设备失效，会对相邻单元的供热质量产生一定的影响。3)高层住宅楼一楼安装时，有关工作人员根据有关标准和规范进行设计，并在公用部位安装独立的热量计量器，由此创造出良好的供暖系统设计品质。对于使用共享立管系统的高层住宅，在设计的时候，要以系统的水力平衡、承压能力、散热设备和所选择管子的特点等为基础，对采暖系统和共享立管展开垂直的分区，同时还要对管道的热补偿问题进行充分的考虑。

4.3 空调选型

从宏观上讲，空气调节系统可分成两大类：含氟空气调节系统与水调节系统。两种方法都有各自的优势和劣势。前者操作简单，在运转过程中还能节省电能，它的初始投资比较高。而后者虽然在使用过程中需要有人来进行操作，在负载上的时候，消耗的电能会比较高，它的投资更低，受到用户的欢迎。在风口的安装过程中，有关工作人员还对装修施工图和暖通施工图进行审查，特别是对于天花板形状比较复杂的大厅和多功能大厅，保证它们的外形与消防喷头、灯具和风口的布局完全一致。在安装此类房间的风口风管时，应当注意，在施工前不能提前进行开孔。必须等待设计和装修图纸会审完毕，并确认好风气区的位置后方可进行开孔工作。有些建筑在建造过程中，为保证外形美观，通常会把风管断面变得较小，或是按照装饰图纸来确定风口的位置，这样不但会增大系统的阻力，还会增大风机的噪音，对该系统的正常使用造成很大的不利。调节风机时，监督人员要以保证空调的总体性能为依据，根据项目的具体情况来调节，以使总体暖通空调的设计更加科学合理，使其真正的价值得到最大程度的发挥。

4.4 循环水泵的选型

选择过程中，有关工作人员科学合理地选择暖通空调的循环水泵，这是保证高层建筑总体设计品质的重要一环，若选择的循环水泵能力较强，则会导致设备的运营费用持续上升，造成有关部门的财务负担。在暖通空调的设计过程中，有关工作人员要根据不同时期的扬程和负荷等进行适当的调整，同时要合理地控制定速泵的数目，同时还要根据所需变频器的速度来进行调速，以达到将能量消耗降到最低的目的。

4.5 把控好热量问题

如何有效地解决热耗问题，是提升高层建筑节能效果的重要环节。下面将重点讨论如何有效地减少热损失。1)装散热器。散热器是室内不可缺少的装置，一般都安装在楼梯上或冷冻的空间内，通过对它的正确应用，可以增强室内的暖通性能。2)应用太阳能量。将太阳能应用于高层建筑的空调系统，设计人员可以考虑使用太阳能。太阳能作为洁净的新能源，几乎可以说是无穷无尽，只要有阳光照耀，几乎就没有枯竭的可能。最关键的是，它的生态友好，没有任何的污染。也正如此，它的作用才会越来越大。在冬天，利用特殊的太阳能装置将太阳能储存并转换成热能，将热能输送到建筑物内，降低对采暖和空调等采暖装置的需求。3)利用墙面空隙。墙壁上的缝隙对储存热能有特殊的功能。在具体的建筑设计中，应该考虑到空间上的狭小空间，达到蓄热的目的，减少对采暖的要求，达到节约能源、保护环境的目的。4)使用穿堂风需要适度控制，考虑到过大的风量和风速可能对人体带来不适和健康影响，尤其在寒冷季节。必须合理调控进风和出风口的位置、大小和方式，避免穿堂风路径穿过人们长时间停留的区域，如座位区或办公区，导致不必要的风寒感觉。合理选择门窗布置和应用，以确保室内空气流通，创造舒适、健康的室内环境。

4.6 应用智能计费系统

多联机空调是常见且广泛应用于商业和住宅建筑的空调系统。由一台中央室外机和多个室内机组成，通过冷媒管路连接，实现对多个房间的独立控制和空调。其特点包括提供独立温度调节、占据较小空间、节能高效、运行稳定、安装维护方便等优势。在商业和住宅建筑中，它灵活满足不同需求，提供个性化舒适环境。它也有不可忽略的缺陷，即收费方法不合理，费用较高。传统的电力收费方法较为陈旧，以面积和用电量为主。按面积收取费用，把用户支付的费用当作固定的价值，与实际的用途毫无联系，这是一种不公正不合理的收费方式。但是按照消耗的能量来计算费用，不仅不能保证精度，还会增加人力，增加人力成本。应该采用更加科学化、智能化的价格体系。

5 结语

在中国大力推动生态文明城市建设、可持续发展和节能降耗的理念下，高层建筑的暖通设计需要综合考虑资源和能源的有效利用。设计必须充分满足用户实际需求的前提下，进行科学、理性的设计和施工，并将节能降耗理念融入其中。