摘要：目前，高大空间公共建筑形式多样、功能复杂，与之配套的空调系统设计面临着不少新的挑战。设计方案不仅要满足基本的使用和安全需求，还应兼顾运行节能，对各关键设计点进行明确及优化。
关键词：公共建筑，暖通空调系统，冷热源
引言：
高大空间公共建筑暖通空调系统的搭建是一个复杂的研发任务，它要求设计人员有很坚实的空调系统方面的专业知识，特别是要适用于高大空间建筑，并且还要进行灵活的运用，能够按照工程实际进行设计，选择最为合理的系统形式。
1大型公共建筑暖通空调系统设计现状
1.1设备选型
在暖通空调系统设计中，普遍存在着设备选型不恰当的问题，没有对系统负荷与设备性能进行全面的考虑。通过有关调查显示，在最热的室外条件下，大部分建筑的制冷机组依然存在闲置的问题，并且大部分建筑都没有达到满负荷状态。现阶段，设计人员在设计暖通空调系统的时候，经常借助设计手册提供的设计方案或者冷热负荷估算、热负荷指标等，直接作为设计依据，对冷热负荷进行确定。因为总负荷较大，致使装机容量较大、水泵配置较大、管道直径较大、末端设备较大，进而增加了暖通空调系统的能耗。
1.2水系统
在设计暖通空调系统时，对水系统的设计一般都是冷热源侧定水量系统，这个系统主要是根据最大负荷和5℃供回水温差来确定的，但这和实际的运行情况不符，因而导致出现大流量小温差的现象。
1.3冷热源选择
大部分设计师设计比较保守，主机装机容量都很大，实际运行中经常出现制冷主机闲置或大容量制冷主机小负荷运行，造成主机初投资高，设备运行效率低且容易损坏主机。
2高大空间公共建筑暖通空调系统的形式
2.1上送下回的全空气空调系统
高大空间公共建筑中有一部分可以采用一种特殊的空调系统，我们称之为上送下回的全空气空调系统。这种系统的典型建筑模式为体育馆和展览馆，原因在于这些地方均具有人员较为集中、送风量大和间断性使用的特点，针对这种情况，普遍采用具有大口径风道的全空气系统。该系统的送风口一般放置在屋顶，而回风口的位置一般在观众座椅附近，也有一些是安置在侧墙上的。空气由上端的送风口进入，直接流通到下方的人员区，再由人员区附近的回风系统导出。这种空调系统有其独特的优点，就是送来的处理过的空气到各个部位时都是均匀的，这更符合各个区域对于环境的需求。但不可否认的是，其也有部分不足之处，最典型的就是，其将人员上方这些多余的空间，也划入了处理区，这就需要消耗更多的能量。这显然与节能环保的设计理念严重不符，故而设计者应该进行综合比较，选出最佳的空调系统。
2.2分层空调系统在高大空间公共建筑中的应用
（1）分层空调系统的特点
分层空调系统是指利用合理的气流组织，仅对高大空间建筑物的下部区域（工作区域）进行空调处理，而对上部区域（非工作区域）不做空调处理的方式，在大空间中间高度部位设有高速喷口，其送风形成的射流层作为空调区域与非空调区域之间的分界层。分层空调系统制冷、制热时将空调风送至人员停留区，空调回风口设于送风口的侧下方。相比起其他全部空间的空调系统，可节约空调系统能耗20%～40%，具有明显的节能效益。
（2）分层空调系统的气流组织
在分层空调系统的设计中最广泛使用的气流组织为侧送下回的形式。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆将送风喷口设置在高大空间周边侧墙上，送风射流以6m/s～12m/s的初始速度、8℃～12℃的送风温差和一定的喷射角度向场内送风，射流到达一定射程后折回下落，使其以较低的速度回流并经过人员工作区域，一般工作区的空调风流速可达到0．2m/s～0．5m/s。送风喷口安装高度通常在4m以上，以避开障碍物对送风射流的阻挡。
（3）设计中应考虑的因素
第一，由于送风喷口的位置大大高于人员工作区，导致射流下方的诱导卷吸气流在自然状态下无法流经人员工作区，因此空调回风口需设置在送风喷口的同一侧，使人员停留区域处于空调风回流区域，满足人员区域的空调环境要求。第二，根据高大空间建筑的空间跨度特征，设计时可采用单侧送风单侧回风的系统形式和双侧送风双侧回风的系统形式。第三，进行空调冷负荷计算时，要考虑到非空调区域对空调区域的热辐射和热对流引起的冷负荷，而且应按分层计算空调冷负荷，分界层高度越低，下层空调区域越小，冷负荷越小。进行空调热负荷计算时，应按照全部空间计算空调热负荷。第四，分层空调系统采用侧送风形式时，由于空调送风温差大、气流射程远，导致夏季制冷时冷空气下降和冬季制热时热空气上升的现象比较明显。
此时，送风喷口应选择可调节型喷口，在夏季、冬季转换空调工况时，可以调节喷口的送风角度，同时喷口应选用自配风量调节阀型，能够根据季节的不同和负荷的变化调节风量的大小，以达到夏季和冬季均能满足人员区域的环境要求。第五，当分层空调系统的送风覆盖范围较大时（＞30m），可以考虑侧送喷口在高度上分层设置，较高的喷口用来承担距离较远的工作区的送风，而较低的喷口承担距离较近的工作区的送风。第六，可以在非空调区域的顶部设置排风系统，排除非空调区域聚集的余热，降低上部空间的温度，减少非空调区域对空调区域的热辐射影响和热对流影响，保证人员区域室内环境的品质和稳定。分层空调系统是一种可靠的、节能的空调系统，在越来越多的高大空间建筑中得到广泛地运用。
2.3冬季辅助采暖系统
在当前社会中，凡是高大空间公共建筑几乎都有一个共性，那就是使用不会很频繁，也就是说一般都会放置很长时间，实际使用时间远小于闲置时间。在温度普遍很低的北方，冬天采暖的形式一般为，空调制热与地板辐射相协调来产生温度，共同维持寒冬中的高大空间建筑的适宜温度。在进行空间布置时，两种系统是隔离开的。在建筑处于非工作状态时，就仅使用地板辐射进行少量的温度制造，据调研看来，空闲时最佳的采暖温度在5℃～10℃左右。当然，在此高大空间建筑进行使用时，则是两种产热形式配合工作。
2.4新风热回收系统
在体育馆、礼堂、剧院等人员较为密集，设备散热量较大的建筑内，设置新风热回收系统，会具有显著的节能效果。夏季、冬季空调系统运行时空调机组开启，排风机关闭，室外新风先进入空气热交换机组与室内排风进行充分热交换后，再进入空调机组处理，最后送入观众厅内，充分利用了室内排风中所含的余热量，减少了空调机组的能耗。春、秋季过渡季节时，关闭空气热交换机组，开启排风机，室外新风直接送入观众厅，加大送风量即全新风模式，可以增加室内的新风量，提高人体舒适感，同时节约了空调系统的能耗。同时，在新风回收系统设计过程中，冬季使用时应注意做好相应的防冻保护措施；若排风温度小于5℃时，应及时进行加热处理，防止影响整个系统的正常运行。
2.5机械通风及防排烟系统设计
地下室都根据防火分区进行排风、排烟、补风系统设计，将塔楼分成三个区域，进行加压送风。在厨房、餐厅、健身、泳池等位置单独设置排油、排风系统。在设计卫生间排风系统的时候，可以和空调新风系统进行结合，实现排风热回收，降低空调能耗。
结束语
总而言之，暖通空调系统作为建筑物的重要组成部分，对于提高建筑物的使用功能具有重要的意义。因此，设计人员要提高对暖通空调系统设计的重视程度，积极的采取先进的设计方法和管理措施，以提高暖通空调设计的科学性和合理性，只有这样才能提高建筑物的使用功能，实现经济效益和社会效益的统一。
参考文献
[1]陈望超.高大空间暖通空调通风系统的设计[J].现代制造技术与装备.2017（02）
[2]刘瑞军.高大空间公共建筑暖通空调系统设计分析[J].山西建筑.2017（32）
[3]李跃虎.高大空间公共建筑暖通空调系统设计的要点分析[J].山西建筑.2016（23）
论文作者:刘德娣
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第34期
论文发表时间:2019/4/4
标签：空调系统论文; 空调论文; 区域论文; 高大论文; 空间论文; 系统论文; 负荷论文; 《建筑学研究前沿》2018年第34期论文;