（四川省建筑设计研究院，四川 成都 610000）
摘要：随着社会化进程逐步加快，我国大型的建筑物如雨后春笋般出现。大型空间内部的空气一般都需要保持一定的温度、湿度和清洁度，因此，需要在建筑空间的内部设置完善的通风空调设备。文章详细阐述了大空间建筑暖通空调设计过程的重要环节，并对其节能的主要方式进行探析，为实际工程中大空间建筑暖通空调的节能设计提供借鉴。
关键词：大空间；建筑；暖通空调；节能设计
1.大空间建筑的特征
大空间建筑由于其特殊的建筑结构，与普通的建筑不同。我国目前的大空间建筑主要呈现以下三个方面的特点，首先就是空间尺度方面的，其次是居留区方面的，最后是使用方面的。我们一一来介绍。一、在空间尺度方面，大空间建筑的空间尺度都很大，高度很高，外墙的面积和地板的面积都很大。由于高度很高，有些建筑高度差甚至达到百米以上，这样很容易造成温度差，同时外墙面积过大也会造成外界界面对室内空间的自然对流影响较大，冬季易在四周造成下降冷气流的影响。二、在居留区方面，大空间的建筑的大一般指俩方面，既高度和面积。一般的大型剧场、体育场馆的高度都在几十米左右，面积的单位都是万平方米。容纳的人数一般都是以万人作为单位的。虽然感觉人很密集，但是由于空间更大，所以相对于一般的建筑，大空间建筑的人均面积还是比较大的。因此，对于大空间而言，人均体积大，从卫生角度看是好的，可采用较小的换气次数。三、使用方面，大空间建筑一般都是综合性建筑，大都有多功能要求，如体育运动、杂技、音乐会、展示会等，因而要设置临时舞台、活动座椅等装备。不仅对空调带来多种环境要求，而且由于这些装备的存在也影响空调系统的设置。此外对空调系统的控制要求有相当的灵活性。这就使得应对空调系统负荷的分配以及冷热源的配置都作相应的考虑。
2.大空间建筑暖通空调设计与节能
2.1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。
2.2冷源和热源方案
在空调系统中，冷热源的选取主要是根据建筑的自身结构和所处的地理位置来确定的。在大型空间的建筑中，冷热源一般采用电力型或是燃气型压缩式的制冷机，或者是吸收式以及直燃式冷热水机组。对冷热源方案进行确定时，需要充分考虑建筑周围的环境，若建筑所在的地区已经有足够多的供冷或供热设施时，就需要相应的减少冷热源的建设数量，保证冷热源建设的经济性。此外，还需要对建筑自身的结构特点进行分析，保使冷热源的建设不会对建筑的整体造成损害，保证冷热源方案的安全性。而对于空间较小的建筑，冷热源一般采用风冷式或是风冷热泵式的冷水机组，以保证在建筑面积较小的情况下，获得较好的供冷或供暖质量。
2.3空调水系统
针对空调水系统，首先要将水系统进行分区，一般情况下分区的方式有两种，一种是根据水系统承受的压力来分区，另一种是按照按承压能力分区来进行的水系统分区。在对水系统进行分区时，需要综合考虑空调制冷设备以及管道和附件的承载能力，避免系统压力超过了承载范围，而导致系统泄漏现象的发生。此外，为了进一步减少空调自身耗能，可以采用变频技术，使空调水系统根据动态负荷变化规律来对水量进行调节。由于在空调系统中，水泵的耗能占到了总耗能的百分之二十，因此，采取变频技术可以大大降低水泵的耗能，从而减少空调的整体耗能，达到节约资源的目的。
2.4空调风系统
2.4.1空调服务内外分区
在冬季，空调分区系统中内外区的冷、热负荷一般不同步。在这种情况下，需要选择合适的空调方式，把空调的服务区域划分为内区与周边区，并分别采取供冷和供热的方式，充分利用室外天然的冷源给内区供冷。这样无疑能够有效节约能源，减少运行的费用。
2.4.2采用变频风机
采用变频风机节能效果明显。由于完全开启了风门，降低了实际运行转速，因此将节约大量的电能，减少相应的电费支出。降低电动机实际转速，减少起动时对设备的冲击，降低维修费用及空调运行的成本。空调机组对于风机等设备要求有较高的稳定性，减少对设备的冲击及降速运行带来的隐性好处是非常大的。
2.4.3过渡季节采用全新风系统
采用独立送新风系统，在过渡季节充分利用自然资源，能够减少能源消耗，减少环境污染，有效保证空调区域的空调效果并显著提升空调区域的空气品质。新风自然冷却可减少制冷主机运行时间，延长机组和相关设备寿命，降低机组维修保养费用，提高经济性。通过自控系统，在过渡季节，制冷主机不开启情况下，调节风阀，控制新风量，控制加湿量使用户得到舒适的环境，降低过渡季节空调系统运行费用。
2.4.4采用热回收主机
在暖通空调节能设计的过程中，有时需要将空调系统设计成直流系统，这种系统在冬夏季节会在排风与室外新风之间产生巨大温差，这部分的排风往往会带有一些污染物，因此不能把这部分排风直接送入相应的空调系统，此时就应对排风进行湿热回收。
（1）制冷机冷凝热回收的过程。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆蒸汽压缩式的制冷机组或空气源热泵在工作的过程中产生冷凝热的热量能够达到机组制冷量的1.15―1.3倍，因此大量电能只制取了空调的用冷量，大量的热能就会释放到空气中，会造成大气的热污染及热岛效应等对大气的危害，如果把这个过程加以利用制取生活热水，只需2年就能够回收相应的设备费用。
（2）空气热回收的过程。对于排风系统风量大于1000，新风比大于40%的空调系统，如果新风和排风之间的温度差大于或等于8，需要进行独立的新风与排风系统设置。
（3）暖通空调节能的其它工程措施
暖通空调的能耗主要取决于空调的冷、热负荷确定与空调系统的合理配置，空调系统布置与空调设备选择是以空调的负荷为依据的。所以暖通空调节能设计的关键是确定空调外界和内部的负荷，而暖通空调的节能工作也应当从这个方面入手，对建筑物的位置进行合理的布置，正确的选择外墙、门、窗、屋顶的形式以及材料等，尽量降低空调的负荷。
2.5空调自动控制系统
2.5.1制冷机房控制
自动检测冷却水供回水温度：自动检测制冷机、冷却塔的运行状态、故障报警并根据测量值计算系统冷负荷，以实现制冷机运行台数的最优控制。根据冷水供回水压力，自动调节冷水供回水管间旁通阀的开度，以保证管网的压差和流量平衡。
2.5.2空气调节系统
自动检测各机组回风口（新风）温度，各机组盘管回水管上的回水温度，实现防冻保护：各机组防火阀的状态，并实现与送风机连锁：各机组送风机前后压差状态，实现风机故障报警。根据送风温度及设定值，自动调节各机组管回水阀开度，以保证房间温度达到设定值。
2.5.3回风系统
一般采用一次回风系统，即在集中处理空气过程中，室内回风和室外新风混合后，经过表冷器冷却降湿后，直接送入建筑内部或加热后再送入建筑内部。在教堂底下一层设有两台排风排烟风机，总排风排烟量为80000m3/h。根据《建筑设计防火规范》GB50015-2006，内部的的排烟量以60m3/h・m2换气标准计算，折合12次/h换气标准计算。设两台排烟风机其中一台为变频，平时可根据季节变化，选择开启台数。发生火灾需要排烟时，两台风机全部切换到最大排烟状态。
2.5.4水管固定支架的受力计算
从热源出来的空调冷热水总环管直径大、长度长，局部区域的水平长度达到100m，故需考虑补偿措施，通过计算，在该直管道上需设置补偿量为70mm的波纹补偿器，并在其两端设置固定支架和导向支架。由于总环管均需安装在地下室梁下，所以需详细计算固定支架受力，然后提交给结构专业，对安装固定支架的梁进行校核。固定支架所受水平荷载中，仅内压产生的推力就相当大，在此工程中，系统工作压力为1.0MPa，以DN60的水平干管为例，经计算内压所产生的推力为441026N，再加上活动支架的摩擦反力、补偿器的弹性反力，固定支架总的受力约为531000N。
2.6减少输送过程热能耗
暖通空调系统运行中产生的能量消耗部分是由于建筑物围护结构的损耗，对墙、窗等防护结构使用保温性能好的材料，对管道系统选择高效的隔热材料,能防止能量在传输过程中不当损失。此外，在输送系统管理设计上,可使用计算机系统对供暖系统进行全面的水利平衡调试,采用以平衡阀及其专用智能仪表为核心的管网水力平衡技术,以便科学有效的实现对管网流量的合理分配和控制,进一步提高输送能量的效率，以达到节能的效果。也可选用效率高、部分负荷特性好和温差大、流速低、管道摩阻低并且输送效率高的载能介质的动力设备,这样就可以有效的减少输送过程的能耗从而提高输送效率既改善供暖质量又节约能源。
2.7围护结构
建筑节能的主线是设法提高建筑围护结构热工相关的性能，并同时使热负荷降低，在进行节能设计的时候，要把建筑物和周围环境看作一个整体来进行考虑，同时还要确保管路系统的设计简便易行，减少对管材的耗费，节省能源，并且对环境的保护产生积极的意义。
2.7.1采用更为高效的节能系统
中央空调系统是一个庞大而复杂的系统，设计水平的高低会对系统的使用性能产生最直接的影响。因此，在进行暖通空调的设计时，需要依据相关的空调系统设计原则进行节能设计的改善。例如可以增加新风冷量，采用新回风的混合或全新风供冷，不使用就可以不打开相应的冷冻机。
2.7.2通空调节能的新方向
相关的新技术会在暖通空调系统中得到更好的应用，为系统的节能提供了一个很好的途径。例如可以采用太阳能制冷供热系统和地源热泵空调系统，不进而实现对于可再生能源的有效合理利用，同时产生较为显著的经济效益。此外还可以在地热丰富的地区，选用地热作为暖通空调的相关能量资源，在空调制冷中应用地热(冷)能以及太阳能具有一定的节能优势，清洁无污染。此外还有地源热泵等新型的节能方法。
结语
随着社会的进步，人民对生活质量的追求使得大空间建筑越来越多，对于这些大空间建筑的环境设备也要求在健康、舒适，以及能源有效利用等方面更趋合理，并不断完善。因此，暖通空调设备如何适应这种需要也是现代大空间建筑暖通空调设计中值得注意和探讨的问题。此外，由于暖通空调系统的节能占建筑节能的主要部分，所以进行暖通空调的节能设计对于降低建筑物的能耗有着重要的作用。
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论文作者:李鹏 文春燕
论文发表刊物:《新材料.新装饰》2018年3月下
论文发表时间:2018/9/11
标签：建筑论文; 系统论文; 空调论文; 空调系统论文; 节能论文; 热源论文; 空间论文; 《新材料.新装饰》2018年3月下论文;