谈高层建筑的暖通设计

谈高层建筑的暖通设计宫长飞李福德山东省城镇建筑设计院250000山东力诺瑞特新能源有限公司250103摘要：因地制宜的合理选择能源资源，充分有效的用能，提高高层建筑用能系统的效率，合理设计创造舒适的室内环境而同时尽可能减少对室外环境的负面影响，是高层建筑暖通空调设计中必须解决的问题。本文探讨了高层建筑的暖通设计。关键词：高层；建筑；暖通；设计中图分类号：S611文献标识码：A文章编号：随着人民生活水平也得到了普遍提高，中央空调小型化，家用空调商业化，家用中央空调将成为未来家庭空调的主流。由于暖通工程项目越来越多，暖通空调系统的能量消耗占整个建筑耗电量的以上，目前绝大多数空调处在低效运行，能源浪费严重。因此，合理设计创造舒适的室内环境而同时尽可能减少对室外环境的负面影响，是高层建筑暖通空调设计中必须解决的问题。一、高层建筑暖通设计的基本原则1、经济性原则经济性是目前暖通设计施工考虑最多的一个问题。在进行各项工程建设时，经济投入是决定工程建设能否顺利开展的关键因素。在进行设计施工之前，应针对工程建设作出详细的工程预算，在坚持经济性原则的前提下选择合理的设计施工方案。如果在进行高层建筑暖通设计时，忽视了经济性原则的存在，工程很可能会因资金问题而难以开展，甚至出现中途停建的状况。在考虑经济性原则时，不仅要考虑投资、运行费用以及设备的使用寿命，还要控制空调主机容量，选择合理的冷热源系统和设备管道配置。2、节能性原则近几年来，节约能源、降低能耗，创建绿色工程是工程建设的其中一个目标，因此我们在进行高层建筑暖通设计时也应遵循这样一个原则。二、高层建筑的暖通设计1、可靠性与可行性能够满足使用要求，这是方案可行性应考虑的主要问题。设计方案应符合国家和当地政府有关法规和规范的要求，包括有关环境保护的要求；设计方案应能满足有关方面的要求（如供电、供气、供水、供热等），并应特别顾及这些条件的长期、变化情况。对于一些无法采用标准设备的特殊情况，对非标准设备应提出详细的参数要求，并且所提出的参数要求应合理可行。能否有足够的机房面积也是评判设计方案可行性必须考虑的问题，尤其是对于一些改造工程和建筑面积比较紧张的情况。对于一些要求全年保证室内空气参数的重要工程以及空调系统故障停机将产生严重损失的场所，应考虑系统中设备的工作可靠性和备份问题，进行系统工作可靠性分析。2、经济性比较经济性比较是高层建筑暖通空调方案比较中考虑最多的一个问题。应在相同的设计要求与条件下进行比较，这样才能确保方案比较结果的合理性和科学性。一次性投资是投资方最为关注的，在计算时应全面准确、不能漏项。暖通空调设计方案的一次投资包括各种设备、材料、管道的投资，和相应的安装、调试和工程管理费用，相关水处理和配电与控制投资，机房土建投资与相应室外管线的费用等。由于同一种设备的生产厂家价格不同，因此在不同方案经济性计算比较时各种设备的价格应采用平均价格。运行能耗和运行费用是暖通空调设计方案技术经济性比较必须考虑的重要参数。运行能耗应计算暖通空调主机(锅炉和制冷机等)和其他辅助设备(如风机和水泵等)的能耗。计算时必须考虑在全年季节变化的情况下，建筑物实际负荷的变化，以及设备非标准状态下的效率。高层办公楼、教学楼、写字楼等建筑物能耗比较时，考虑暖通空调设备运行时间应扣除停机时间，不同地区、不同时期、不同时段各种能源的价格可能不同。由于影响因素和不确定因素较多，如何准确地计算建筑物暖通空调设备全年的实际能耗和运行费用，目前仍然是一个没有完全解决的技术难题。3、调节性与操作性建筑的暖通空调系统是季节性的,所以要考虑具有灵活的调节性能,满足冬夏季节负荷的变化。目前我国的建筑空调系统调节性能好的设计方案有VA空调系统和VR变频空调系统,这两种系统的控制性较高。虽然在安装时的一次投资费用较高,但投入使用后运行能耗较小,设计方案的选择应该综合考虑设备的一些因素,从而确立最恰当的设计方案。特别是一些公共建筑,不是全天24小时使用空调,调节性就更显得重要,这是从节能角度考虑的。目前普遍采用的空调系统自动化控制,是节能和节约成本的因素。一次性投资增加了,后续使用中的成本减少了,当然这种情况对运行工作人员素质的要求也相应的高了。具体方案的确定,应根据建筑的实际情况和要求来确定,综合考虑设计的经济型和技术性。一些需要自动控制的大型空调系统,设计方案要从简,这样减少操作人员的工作量,尽量提高自动化程度,提高系统的经济性和可靠性。空调系统中,只是季节转换时才需要进行操作的阀门尽量设置为手动。而且还要考虑建筑中不同单位分量计算空调费用的具体情况。4、安全性问题高层建筑物暖通空调系统的安全性主要包括易燃易爆环境安全、防火安全、人员环境安全、重要设备物品环境安全、系统设备运行安全5个方面的问题，比如空气传染性疾病和有毒有害气体在空调系统中的扩散和蔓延。暖通空调系统的安全性的提高途径要在通过工程设计、设备研制、运行管理、规范和技术措施等诸多方面的改进加以实现。比如设计库房、煤矿和弹药厂房等易燃易爆工程的通风空调系统时，安全性是必须考虑的重要因素，应采取相应的防爆技术方案和措施。在设计燃油燃气锅炉房时应考虑可燃性气体、液体泄漏带来的安全性问题，应设置可燃性气体泄漏报警系统和事故通风系统，并相互联锁。防火安全问题应按照有关防火设计规范来考虑，设备安全运行的问题主要包括制冷系统的安全等。总之，高层建筑物暖通空调系统需要调节的量一般包括空调对象的温度和相对湿度的调节，送风量、湿度的调节，冷却水泵和冷冻水泵的转速调节，冷却塔风扇以及风机转速的调节，工况转换监测和控制，变送风流量调节及变水量流量调节等。这些量可以作为空调系统控制的被控量也可作为系统要优化的量。三、高层建筑暖通设计的节能1、方案设计现在非常流行的空调设计方案是：在低能耗，高室内环境品质的前提下，风量可调的置换式送风系统、冷辐射吊顶系统、结合冰蓄冷的低温送风系统以及去湿空调系统。为了平衡高层办公楼中设备、照明等主要热源形成的辐射热量采用辐射形式供冷。冷辐射吊项应结合置换式送风，将新风采用下送风方式送入室内，既保证室内空气品质，又保证良好的室内热环境。而采用空调去湿方案，首先可以保证室内空气品质；其次采用去湿保证了绿色建筑对室内湿度控制在以下的要求。2、具备良好的通风系统新风的作用某些建筑由于装修材料含有挥发性有害物质造成室内空气污染。因此，绿色建筑中的暖通空调应该具备良好的通风系统，实现合理的自然通风，因为新风在室内的流动对健康是必不可少的。3、蒸发冷却技术蒸发冷却空调技术是一种绿色仿生空调技术，包括间接蒸发冷却（）和直接蒸发冷却（）。该系统采用水作为制冷剂，实现空调运行对环境无污染，另外，蒸发冷却系统的值比机械制冷大得多，且它的制冷不消耗压缩功，它是一种节能环保型绿色空调技术。、地源热泵空调系统地源热泵空调系统是利用土壤、地下水或江河湖水作为冷热源的一种高效空调方式。土壤是一种很适宜的热源，其温度适宜、稳定，蓄热性能好且到处都有。地源热泵全年运行工况稳定，不需要其他辅助热源及冷却设备即可实现冬季供热夏季供冷。地源热泵的值可达以上。对于采用深井回灌方式的水源热泵，由于地下水抽出后经过换热器回灌至地下，属全封闭方式。因此不使用任何水资源，也不会污染地下水源。5、免费供冷空调系统免费供冷技术通过水系统来利用自然冷源。它也称冷却塔供冷，是一种节能降耗的系统形式。免费供冷的实现方式是：当室外空气湿度温度下降到某值以下时关闭冷水机组，以流经冷却塔的循环冷却水直接或间接向空调系统供冷，提供建筑空调所需要的冷负荷。在空调系统中，冷水机组的能耗占有极高的比例，如用冷却塔供冷技术可少开或不开冷水机组，其节能效率将会是显著的。总之，在现代化高层建筑的后期建设过程中，暖通工程的设计是一项复杂的综合性服务工程。在该工程的设计过程中。设计人员应在遵循经济性、适用性等原则的同时，严格按照相关设计规范和标准来开展设计工作，同时应严格要求自己，