基于高层建筑暖通空调设计中的问题分析与研究

摘要：虽然暖通空调并不会影响建筑的整体设计,但是随着现代化建筑的不断发展,有关暖通空调设计中存在的问题不容忽视。本文首先对暖通空调系统进行了概述,然后深入分析了暖通空调系统设计中应注意的问题,以及空调系统设计新思路。
前言
伴随着城市化的不断发展，高层建筑占据了越来越多的大城市，不管是从文化体育到医疗保险还是从宾馆酒店到商业金融建筑，各具特色和功能齐全的高层建筑鳞次栉比。而随之发生变化的是建筑设备将面临前所未有的挑战，譬如暖通空调就成为了现代化建筑中一种不可缺失的设施之一，同时暖通空调也步入了黄金发展时期。因地制宜选择合适的能源资源、促进高层建筑能源利用率的有效提升，在减少对室外环境不利影响的前提下设计出舒适的室内环境现阶段已经成为了高层建筑暖通空调设计过程中急需解决的难题。
一、暖通空调系统概述
暖通空调系统种类繁多，但是基本原理都是相通的。其常见的种类型有：分散式供冷或供暖、热泵系统、热回收系统和蓄冷。另外还有：空气一水系统、全空气系统和全水系统。空气一水系统：这类系统通常是用冷水带走空调空间的大多数显热负荷，而用空气提供通风以保证空气质量并带走由于空间的潜热负荷造成的湿气，当然空气也提供一些额外的显热冷却。全空气系统：在这类系统中，空调空间的所有要求（如加热、加湿、冷却及除湿等）都靠送风来满足。全水系统：这类系统指那些具有风机一盘管、组合通风装置或重力循环式室内末端的系统，未调节的流通空气通过墙上的通风口送入或渗入。其最大的优点在于能够适应许多建筑物空气调节要求，并且可灵活地应用在空调系统的改造中。
二、暖通空调设计的原则分析
1、弄清该建筑物在总图中的位置，四邻建筑物及其周围供热、供水、供电等管线的敷设方式与可能的接口地点。这可为本建筑物设计供热入口时的客观条件。也可作为计算负荷时考虑风力、日照等因素的参考，还可以根据主要入口的朝向，确定大门的做法。
2、层数、层高及建筑物的总高度，看其是否属于高层建筑。按现行的规范规定：１０层及１０层以上的住宅；建筑高度超过２４ｍ的其他民用建筑，应遵守高层民用建筑设计防火规范的条款。
3、弄清建筑物内的人员数量，使用时间，有无废气要排等。作为计算负荷及划分系统的依据。
4、防火分区的划分，防烟分区的划分及防火墙的位置及火灾疏散路线。不了解这些问题就无法设计防烟排烟系统，也不知道该在什么位置设防火阀门。
三、暖通空调系统设计中的问题分析
1、空调循环水泵的选型问题。循环水泵容量过大在我国是普遍存在的问题，其容量通常能达到实际需要的两倍，这将造成极大的投资费用和运行费用的浪费，究其原因主要是：（１）系统循环阻力计算结果偏大。（２）设计冷负荷偏大。（３）净水压力问题。错误的将净水压力算作系统的循环阻力，造成系统循环阻力计算偏大。（４）系统水力平衡计算问题。
2、供暖方面。高层建筑暖通入１：３入户装置根据采暖通风与空气调节设计规范规定，热水采暖系统，应在热力入口的供回水总管上设置温度计、压力表及除污器，必要时应装热量计。而设计人员往往只注意入户热力装置的设置，忽略了入口装置，造成设计失误。入口数量问题应考虑开发商后续管理方便的基础上，设计人员不仅要考虑室内供暖系统的合理性，又要考虑室外管线衔接的合理性，不能顾此失彼。规范规定楼梯间或其他有冻结危险的场所，散热器应由独立的立支管供热，且不得装设调节阀。工程中共用一根立管一侧连接邻室房间散热器另一侧连接楼梯间散热器的做法，因密闭性难以得到保证，供暖发生故障，将影响邻室的供暖效果。带有底层商铺的住宅设计规范明确规定，对建筑内的公共用房和公用空间，应单独设置采暖系统和热计量装置。但设计中总存在商铺未单独设热计量装置，或与住宅采用共用系统，都将对以后使用后引起不必要的麻烦。采用共用立管系统的高层住宅，设计中要根据系统水力平衡、承压能力、散热设备及化学管材的特性等因素对供暖系统及共用立管进行竖向分区设置，并应考虑管道热补偿问题。工程上忽略伸缩器设置、未认真校核热膨胀量以决定补偿器的位置、在补偿器上下的位置安装固定支架消弱补偿器作用等会因立管的热胀伸缩拉裂了支管的现象。
3、空调通风系统防火、防烟阀的设置问题。防火阀与排烟防火阀不同，不能将这两种不同功能的阀门混合使用，防火阀一般设在通风空调管路穿越防火分区或变形缝处，平时开启，火灾时，当烟气温度达到７０℃时．阀体内的易熔片熔断，从而切断烟、火沿通风管道向其他防火分区蔓延．高规中规定。风管应在穿过防火墙处设防火阀；穿过变形缝时，应在两侧设防火阀。然而，有的设计在风管穿防火墙处未设防火阀，有的风管穿过变形缝时仅在一侧设有防火阀，而另一侧则未设。另外，有些工程防火阀的位置设置不当。按要求防火阀应紧靠防火墙位置，且连接防火阀的穿墙风道厚度＆≥１．６，防火墙两侧各２ｍ范围内的风道应采用不燃材料保温。但有些工程通风空调风管上的防火阀随意设置．远离防火墙，其间的风管既来说明加厚，亦未采取任何保护措施，而捧烟防火阀是设在专用排烟风道或兼用风道上，排烟阀体上加装２８０℃熔断的温度熔断器，当排烟温度高达２８０℃时温度熔断器动作，阀门关闭，停止排烟。
四、空调系统设计新思路分析
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６０％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（ｉｅｃ）和直接蒸发冷却（ｄｅｃ）。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ｃｏｐ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。
4、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ｃｏｐ值可达４．０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。
五、结语
总之，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。暖通空调工程设计员必须对设计方案中涉及到的种种因素进行综合考虑，在此基础上进行科学设计，以寻找到符合最大经济效益和功能要求的暖通空调工程设计方案。