高层建筑暖通空调设计要点分析

高层建筑暖通空调设计要点分析

于晓辉 付晓腾 符丽萍

青岛市人防建筑设计研究院有限公司 山东青岛 266100 青岛沿海建筑设计有限公司 山东青岛 266000

摘要：城市化与工业化进程的加快，使我国可利用土地资源被快速消耗，但社会对住房以及建筑空间的需求始终处于高速上涨状态，因此，我国逐步提高建筑的空间利用效率，以提升建筑高度的方式来满足社会对建筑空间的需求，从而不断建设大量高层建筑。但高层建筑使建筑的结构、房屋布局都发生了变化，在保障其宜居性以及舒适性上，暖通空调发挥着重要的调节空气质量与温度的作用，但当前高层建筑配备的暖通空调系统功能并不完善，仍然需要不断优化设计，使其功能以及效果尽最大限度得以提升。

关键词：高层建筑；暖通空调；设计要点

引言

本项目地上分别有两栋高层办公塔楼，一栋高层商业塔楼，一栋高层酒店塔楼。总建筑面积102947.36平方米，其中地上总建筑面积59816.40平方米，地下总建筑面积43121.96平方米，地上计容建筑面积共计59133.40平方米。项目将充分利用用地及周边的有利条件，结合七宝老街的历史文脉和当代都市生活节奏，通过引进国际高端商务办公、休闲购物娱乐的综合开发模式，打造出独具魅力的商务休闲购物中心。

一、高层建筑暖通空调设计的基本原则

暖通空调设计首先要解决的则是设计方案具有可行性，而且不对高层建筑的运行以及暖通空调系统的运行造成负面影响。这需要在设计时做好充足的考虑，如暖通空调的位置、周围水电等管线的分布等，保持与建筑以及建筑内部各组成部分的协调;同时，在绿色可持续发展理念的倡导下，也需要考虑暖通空调的能耗问题，根据高层建筑的面积、功能进行暖通空调各系统的设计，以便其能耗满足国家要求。

暖通空调设计逐渐成为高层建筑全寿命周期内成本最高的一项内容，不仅在建设时会消耗大量资金成本，在运行中也会产生影响大气环境的物质或气体，从而消耗大量环保成本。因此，在设计过程中，应结合高层建筑面积以及供热人口、供热时间对其资金消耗、废气排量等参数进行准确的预估，以便将暖通空调的成本控制在最低。

暖通空调作为高层建筑的组成部分，其安全性也是影响高层建筑安全的重要因素。总体来讲，高层建筑安全包括五个方面，一是防火、二是环境、三是系统设备、四是人员、五是重要设备物品环境，暖通空调是高层建筑的重要系统，需要保障其运行安全以及所处环境的安全，因此，在设计过程中要以安全为基本前提选择合适的位置、设计合适的系统构成［1］。

二、高层建筑暖通设计要点分析

（一）合理的改善高层建筑物的围护结构以及保温性能

一般情况之下，要更进一步的实现高层建筑物暖通空调设计的结论，就必须进一步改善高层建筑物的围护结构方式，确保建筑具备有良好的保温性能。此时，可以通过减少建筑物的冷热损失等，更进一步达到绿色节能的要求。而想要更进一步的探究其是否具有良好的节能效果，就必须正确的选择建筑物的朝向，通过围护结构的设置进一步的实现节能目的，合理的控制外表面积及空调冷负荷，在建筑物暖通空调设计过程中，还可以通过控制建筑物体型系数这一因素，考虑到建筑物造型以及美观性的要求，进一步的增强围护结构的热阻值。而为了进一步的确保地下建筑物的节能效果，还可以从建筑物的围护结构，同室内的热量以及太阳辐射所占围护结构造成热量比例展开考虑，尽可能地减少地下建筑物外窗的面积，同时采取较为有效的保温措施，实现节约暖通资源的目的。

（二）水力平衡设备设置设计。

水力平衡与空调系统的正常运行有着密切的关系，而且空调系统运行中出现的系统水利失调、系统能耗过高情况也都与水力平衡有着直接的关系，始终保持水力平衡处于最佳状态，能够保障空调系统的运行状态最佳、能耗最低。通常情况下，定流量水系统，其水力平衡只有唯一一个状态，即为静态水力平衡，这种平衡状态的实现通过在主要分支的供回水管安装静态平衡阀即可。但变流量水系统，其运行流量通常与设计工况有很大不同，因此，为了避免系统流量出现大幅度变化，会使用旁通调节阀对水力进行调节［2］。由此来看，水力平衡设备的设置还需要根据具体的设计情况以及使用对象流通能力进行选择，但在设计中也存在特殊情况，当使用多台冷水机变流量一级泵系统时，如果水泵与机组共用相同的集管，应将电动两通阀门安装在每台主机、进出水管上，实现其与水泵的联动。

（三）冷热源节能环保设计。

在绿色、可持续发展理念的倡导下，建筑节能运行已成为建筑领域探究的重点课题，并引起了国家以及社会的高度关注，因此，在设计过程中，应在不影响建筑安全、质量、功能的情况下，提高能源的利用效率，减少建筑的能源消耗。而冷热源是建筑能耗的主体，在暖通空调系统中有大量冷热源供给设备，其设备本体价格高昂，运行与维护也有较高的成本，为此，该部分的节能环保设计十分关键，应从投资以及建筑经济效益目标角度进行综合分析。中央空调有两种冷凝方式，一种为风冷，另一种为水冷。根据冷热载体的不同又可划分成冷媒系统与水系统，高层建筑暖通系统中经常使用的空调为风冷热泵螺杆机组、VＲV、水冷螺杆机组等，基于这一现状，应遵循因地制宜原则，通过多种能源的配合制定冷热源方案，以便减少不可再生资源的消耗，例如使用太阳能、地源热泵等方式，都可以有效的保持室内温度恒定、舒适，减少不可再生资源的消耗，降低对自然环境造成的影响，并节约建筑运营成本［3］。

（四）降低输送系统动力能耗

一般而言，高层建筑物当中的动力能耗指的就是在能够获得系统运行过程中的风机以及水泵所消耗的电能，通过采取科学合理的方式，进一步的降低风机以及水泵所消耗的电能，从而更进一步的实现整个暖通空调系统的节能目的。而在工程的设计及实践过程中，想要更进一步的节省暖通空调的动力能耗，就可以通过将大温差应用于水系统当中，进一步的减少暖通空调冷冻水系统以及冷却塔水系统当中的气堵，从而更进一步的节约水量，降低水量输送过程中需要消耗的能量。除此之外，还能够通过降低管道的直径，进一步节约建设中的投入资金而达到节能目的。除此之外，还可以通过降低流速等，更进一步的控制水泵以及风机能耗以及管路系统当中的流速，通过采取低流速，能够使得整个暖通空调获取更高的节能效果，从而更进一步提高整个暖通系统的稳定性。第三，还可以使用具备更高输送效率的载能介质，通过应用输冷及输热过程中耗电能量小于空气的水进行输送，能够在输送相同的冷热量过程中，进一步节省水管管径，也能够进一步的解决高层建筑物当中水管管径所占的比例。在目前地下建筑物系统当中风机、水泵这二者电力消耗中的集中供冷系统以及供热系统的水泵消耗的电能，占据了我国城镇建筑物运行电力消耗的1/10，而通过采取节能技术以及应用变频调速技术，能够进一步的节省这一部分的电力消耗，甚至有可能降低60%~70%的电力消耗。通过在地下建筑的能量设计过程中应用变频调速技术，能够实现地下建筑物节能的要求。

结束语

综上所述，面对当前土地资源紧张的现状，在未来我国将建设越来越多的高层建筑，而考虑到高层建筑的高度、大气污染致使室外空气环境的恶化等情况，暖通空调系统在高层建筑中的地位也将进一步突出，未来暖通空调设计不应单纯从功能、效果上考虑，还要从建筑运行需要出发，从环保性、经济性等多方面进行考量，提升暖通空调系统运行的稳定性以及环保性，减少其能源的消耗，从而大大提升暖通空调系统运行效益，使高层建筑的整体运行水平大大提升，并为实现高层建筑的可持续发展做出贡献。

参考文献

[1]郭锐.高层建筑暖通空调设计要点分析[J].工程技术研究,2019,4(03):205-206.

[2]魏建民.高层建筑暖通空调设计要点探讨[J].住宅与房地产,2018(36):41.