摘要：高层建筑发展的最根本原因——人类生产力的发展与经济的繁荣，大工业兴起使人口集中到城市中来，造成用地紧张，地价上涨，城市范围逐步扩大仍感局促，为了在较小的土地范围内建造更多的建筑面积，建筑物不得不向高层发展。从80年代开始，随着我国经济建设的发展，高层建筑进入了快速发展时期，大量高层建筑如雨后春笋般拔地而起，尤其近年来，我国内地已成为世界高层建筑发展的中心之一。据统计，现代人类80%以上的时间是在室内度过的，我国建筑能耗约占社会总能耗的33%，而空调能耗约占整个建筑能耗的40%-60%，因此，如何保证高层建筑舒适的室内环境以及节约能耗和运行费用，给我们从事暖通空调专业的设计人员提出了全新的挑战。基于此，本文就高层建筑暖通空调设计要点进行探究，谈一下自己在高层建筑暖通空调专业设计中的一些想法。
关键词：高层建筑；暖通空调；设计要点
引言
我们知道高层建筑由于其高度高，采用将制冷制热机房放置于地下室的传统方式，将会对暖通空调设备的承压提出很高的要求，系统的安全性难以保证，同时由于热压作用，高层建筑内的烟囱效应尤其明显，这将会造成冬季底层门厅风速过大，热舒适性大大降低，并且存在火灾时蔓延速度快、采暖热负荷增加、电梯门难以关闭等难题。因此，在设计阶段就必须对暖通空调设计方案进行科学合理的比较和优选，从而推动高层建筑的可持续发展。
1 高层建筑暖通空调设计思路
1.1 由于其相对体量和高度，高层建筑对城市已有的周围环境及尺度影响甚大。不论是独立的或是混入在城市环境里，建筑物的体量越大，影响也就越大。不断增大尺度的高层建筑的空前激增已引起环境条件不断的恶化，因而变成城市生活质量的祸害。高层建筑插入到城市环境中，极大的剥夺了城市居民的光线、日照、和自然通风，对城市街区及其周围小气候环境的造成很大影响。例如在阳光照到街面上的主要几个小时以内，高层建筑投下的阴影可能极大地改变着该区域的性质，影响着小气候以及遮挡视景。塔楼也可能在底部形成强力的下行风和不舒服的旋风。还有这些大型建筑项目的能耗过大，如空调、取暖和照明等需要较大的能量供应，从而产生大量的热量，改变了城市原有的热平衡关系，加剧了城市的热岛现象，恶化了市民的生存环境。因此设计时必须充分了解高层建筑外部情况，包括气温、风速、日照等，条件允许时可采用模拟软件，对其周围的风环境、热环境、光环境等进行模拟，以寻求高层建筑与当地气候环境“和谐相处”。
1.2 首先，高层建筑不可避免的有一些竖向的通道，如防排烟竖井、楼梯间、电梯井等，发生火灾时，这些竖井就像高耸的烟囱，构成火势迅速蔓延的主要途径。其次，高层建筑层数多，人员集中，垂直疏散距离远，发生火灾时，要使人员迅速疏散到地面或建筑物内避难层及不受火灾威胁的安全部位，是十分艰难的。最后，高层建筑火灾的扑救由于受到消防设施条件的限制，给灭火工作带来很大难度。因此设计时应合理划分防火分区、防烟分区，并准确计算防排烟的风量、风压，合理选择防排烟设备。
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1.3 高层建筑往往单层建筑面积不一定很大，标准层平面一般为500-1000平米，但由于层数较多，叠加起来就很大，如果仅仅按冷热负荷指标选取制冷制热设备，将会造成机组容量过大，即大马拉小车的不合理现象，同时极大的增加了运行费用。考虑到太阳辐射热负荷可能随朝向和时间有很大变化，实际情况表明，紧邻外墙、外窗的区域，冬季由于室外气温低于室内，通过外墙、外窗的传热、空气渗透等影响，需要供暖，才能保持室内所需的温度。但是，远离外墙、外窗的区域，冬季却没有这些热损失，反而由于人体、照明等设备的发热可能还会产生热量。因此，设计时应进行科学合理的采暖空调平面分区，尽可能按实际的冷热负荷、湿负荷选择采暖空调设备。
1.4 由于不同的楼层或房间为不同的使用对象，可能存在同一时间有些房间有人使用，有些房间无人使用。因此，设计时必须了解建筑内部人员、设备的特点，选择适当的末端装置，合理布置风口，组织好气流，并配备相应的调节控制措施，如变新风量调节、风机盘管采用电动两通阀调节。
2 高层建筑暖通空调设计存在的问题及原因分析
2.1 冷热源机组装机容量偏大，造成实际运行大部分时间偏离额定工况。我国高层建筑采暖空调制冷系统的相关规范明确表明，办公类建筑的冷负荷指标应控制在95W/m2～160W/m2，商场类高层建筑夏季暖通空调系统的冷负荷指标应控制在200W/m2～230W/m2。设计人员往往一味的套取规范规定的指标而没有进行认真的分析计算，而忽略了我国幅员辽阔，不同的地区建筑的冷热负荷指标往往相差很大，另外为保险起见设计人员又附加各方面的安全系数，最终导致单位面积的空调设备装机容量比实际偏大，甚至远远超过峰值负荷。
2.2 循环水泵的配置偏大或没有采取变频控制措施。循环水泵的能耗一般约占空调系统总能耗量的8%～15%。循环水泵配置偏大将会使空调系统的供回水温差减小，系统在大流量小温差下运行，白白消耗很多电能。这也是我国空调系统中普遍存在的问题，造成极大的能源浪费。
2.3 水系统不平衡。设计时没有进行准确的平衡计算，正式投入使用前又没有进行全面的系统调试，造成实际运行时水量失调严重，达不到满意的制冷制热效果。
2.4 气流组织不合理。气流组织是室内空调的一个重要环节，它直接影响着空调系统的使用效果。空调房间内要有送风、回风和排风，气流组织应保证房间内没有送风死角，舒适性空调应使人员处于回流区或混流区，避免冷风直接吹向人体。为了节省能源，空调房间应尽量减少室外未经处理的空气渗入到空调房间内，所以空调房间宜保持正压，其压差值宜取5～l0Pa，不应大于50Pa（5mmH20）。
3 针对以上出现的问题采取相应的解决办法
3.1 详细计算建筑室内的冷、热负荷。严格按照空调负荷计算得到的数值选择空调机组，并不得随意进行放大和附加。
3.2 准确计算确定循环泵的流量、扬程，并满足规范对循环水泵EC（H）R的规定。同时，应根据实际的冷热负荷需求对水泵的运行台数予以控制，或者采用变频技术对水泵的运行转速进行调节，尽可能地减少水泵运行能耗。
3.3 管网应进行详细的水力平衡计算，对不满足平衡条件的环路和房间安装平衡调节装置。
3.4合理组织气流。合理的气流组织可以有效的排除室内有污染的空气，并及时将室外新风送至人员所需要的区域。尽可能将排风口布置在靠近污染源的地点，送风口布置在靠近人员工作的区域。对于冷热量的排除也一样的，例如，将排风口靠近外墙外窗布置是一种不错的方式，夏季可以有效排除建筑围护结构传热形成的冷负荷，冬季可以有效排除窗户的冷风渗透和建筑围护结构传热形成的热负荷。
4 结论
暖通空调是高层建筑内的一个极其重要的组成部分，其设计是否合理直接关系到高层建筑工程项目的成败和经济效益的优劣，因此设计时需对众多影响因素进行科学全面的分析，使其综合效益达到最高。
论文作者:曹远江
论文发表刊物:《基层建设》2016年12期
论文发表时间:2016/9/27
标签：高层建筑论文; 负荷论文; 空调论文; 建筑论文; 水泵论文; 暖通空调论文; 气流论文; 《基层建设》2016年12期论文;