發布時間：2021-11-30所屬分類：建筑師職稱論文瀏覽：1次
摘 要： 摘 要：隨著人們對建筑環境的要求不斷提升，暖通空調系統已成為高層建筑的必備部分，而設計方案是暖通空調系統施工與應用的關鍵。以高層建筑暖通空調設計為研究對象，分析其存在的問題，并結合工作實例，給出了相應的解決措施，以期提高暖通空調的設計水平，為建筑用戶
摘 要：隨著人們對建筑環境的要求不斷提升，暖通空調系統已成為高層建筑的必備部分，而設計方案是暖通空調系統施工與應用的關鍵。以高層建筑暖通空調設計為研究對象，分析其存在的問題，并結合工作實例，給出了相應的解決措施，以期提高暖通空調的設計水平，為建筑用戶提供更舒適的建筑環境。
關鍵詞：高層建筑;暖通空調;消防;排煙設計
0 引言
在高層建筑中，暖通空調設計的內容相對復雜，設計人員需結合高層建筑結構特征，正確計算空調及供暖負荷，合理配置空調系統的各部分設備。在該過程中，還需考慮暖通空調的能耗、可操作性及經濟效益等，由于該過程易出現設計失誤，影響暖通空調的安全可靠運行，所以需設計人員提高重視。
1 高層建筑暖通空調設計常見問題
暖通空調設計是指對高層建筑空調調節系統進行全面綜合設計，包括送風系統、排風系統、制冷系統、供暖系統等。在建筑領域，暖通空調設計的復雜性較強，涉及制冷技術、機械設計及工程熱力學等多個學科。與普通建筑相比，高層建筑的結構更為復雜，其暖通空調設計難度更大，主要存在以下問題。
1.1 可行性不足
在高層建筑施工中，暖通空調設計方案為指導性文件，其可行性不足直接影響暖通空調的正常運行。在實際設計工作中，普遍存在可行性不足的問題，出現該問題的原因在于設計人員對相關政策規范、標準法規及工程要求的認識不足，導致暖通系統不符合高層建筑供水、供熱、供電要求。同時，部分設計人員在進行暖通空調設計時，未考慮區域氣候條件、不同季節的負荷及地下水源等因素的影響，導致暖通空調設計的可行性不足。另外，在高層建筑暖通空調設計中，設計人員通常按照全年中最不利的氣候參數來計算相關數據，以確保暖通空調具備調節功能。但在實際工作中，由于部分設計人員缺乏重視，導致暖通空調的調節性不足，難以發揮其調節建筑內環境溫濕度的作用。
1.2 安全性不足
在高層建筑暖通空調設計中，設計人員需注重設計方案的安全性，避免暖通空調存在安全隱患。部分設計人員缺乏對防火安全、設備安全、人員安全、系統安全及環境安全的重視，導致暖通空調存在火災隱患。例如，某設計人員因未考慮高層建筑中資料庫、檔案室等區域對環境的特殊要求，導致暖通空調的消防排煙設計不到位，一旦發生火災，將造成難以挽回的損失。
1.3 節能性不足
在市場經濟帶動下，建筑行業發展迅速，特別是高層建筑在城市建筑中占比較大，且建筑規模不斷擴大。在高層建筑發展的同時，建筑施工引發的能耗問題突出。相關數據統計顯示，我國建筑能源消耗在社會總能耗中占比超過 30%，而在建筑能耗中，暖通空調系統的能耗占比最高，節能性不足。
1.4 經濟性不足
在高層建筑暖通空調設計工作中，普遍存在經濟性不足的問題。部分設計人員雖然有方案對比意識，根據高層建筑特征設計多項方案，但受專業理念影響，其對比的設計方案并未制定統一的基準條件。例如，將供應新風的方案與不供應新風的方案對比，對比結果缺乏說服力，不能選出經濟效益最高的方案，需要改進。
2 高層建筑暖通空調設計問題的解決措施
針對高層建筑暖通空調設計中存在的問題，設計人員需結合工程實際，采取針對性的解決措施，優化暖通空調設計方案，為高層建筑暖通空調施工提供指導。本文以某超高層建筑為例，分析暖通空調設計的具體措施。該高層建筑共 40 層;地下 1~3 層為停車場;地上 1~4 層為裙樓，用作商業區、電影院線;地上 5 層以上為主樓，用作辦公區。
2.1 注重暖通空調設計的可行性
針對暖通空調設計存在的可行性不足問題，設計人員需遵循行業標準規范，強化暖通空調設計標準規范的執行力度。對于暖通空調中的特殊部分，設計人員需結合區域氣候條件，分析暖通空調全年條件下的運行工況，明確適用于不同外界環境的暖通空調參數;對于難以配置標準暖通設備的狀況，設計人員需結合標準規范，明確設備的參數要求，并根據高層建筑的氣候條件、地質條件及建筑參數，選擇最佳設備，提高設計方案的可行性。
如在某超高層建筑中，設計人員根據工程特點，設計風機盤管和新風機組中央空調系統，并在電影院線區域設計多聯機空調系統。建筑裙樓和主樓分別設置夏季冷源，冬季共同熱源。其中，裙樓的夏季冷源選用離心式冷水機組及螺桿式冷水機組，制冷量分別為 2 813kW 和 1 406kW，可為建筑提供 7℃ 或 12℃的冷水;主樓的冷源選用電制冷機及冰蓄冷設備，制冷量分別為 2 989kW 和 2 005kW。在建筑中配置不同數量的設備，實現冷媒供水溫度的有效控制。冬季熱源選用常壓真空熱水機組，制熱量為 3.489MW，可為建筑提供 65℃或 85℃的熱水，并在裙樓和主樓各配置 1 套換熱機組，為建筑提供不同溫度的熱水，滿足用戶需求。在上述案例中，設計人員結合高層建筑的特點及參數需求，考慮當地氣候條件，選擇相應參數的空調設備，使暖通空調系統符合高層建筑需求。
2.2 做好消防排煙設計
為保障暖通空調的安全可靠運行，設計人員需做好消防排煙設計，根據高層建筑的不同運行要求，采取相應的安全措施。
1)合理劃分防煙分區及設置擋煙垂壁 高層建筑結構復雜，內部管路分布緊密有序。設置擋煙垂壁時，應在滿足規范的前提下盡量減少擋煙垂壁的設置。根據目前的常規高層建筑層高考慮，受清晰高度與單個排煙口排煙量的影響，儲煙倉厚度一般較大，擋煙垂壁距地面較近，采用卷簾式電動擋煙垂壁較合理。封閉吊頂，直接在吊頂板上方貼臨位置設置卷簾盒，暗裝于吊頂內，或結合精裝設置于吊頂外;不封閉吊頂或不吊頂時，在管線經過的位置或不封閉吊頂上方應采用固定擋煙垂壁，以便于管線的穿越，再在固定擋煙垂壁下方設置電動擋煙垂壁，以滿足火災時對儲煙倉厚度的要求。
2)合理布置排煙口 與空氣相比，火災產生的煙氣更輕，大多聚集在建筑上方。針對該特點，在進行排煙口設計時，設計人員將其設計在較高位置，在滿足設計需求時，排煙口盡量設置在風管側向或頂端，以增加風口距儲煙倉底部的高度，減少風口數量，且排煙口的風速不應大于 10m/s。風管頂部設置排煙口時，排煙口距離樓板不能過近，應考慮不小于 2 倍風口當量直徑的距離，否則排煙口排煙能力將折半。
3)避難層設置固定外窗 在超高層建筑中，樓梯間的分段設置導致避難層交通核內部樓梯間無法滿足規范要求，在頂層設置 1.0m2 的固定窗，根據經驗可考慮在避難層設置夾層，將 1.0m2 的固定外窗與內部樓梯間連通，或設置滿足耐火極限等級的風管，將 1.0m2 的固定外窗與樓梯間連通。
2.3 引進先進節能技術
為強化高層建筑暖通空調的節能效果，設計人員應堅持節能減排的理念，控制暖通空調的能源損耗，提高高層建筑的環保效益。在項目條件允許的前提下，采用如下節能技術，降低暖通空調能耗。
1)蓄能空調 在建筑領域，蓄能空調的使用與建筑內電能的應用相互配合，并非直接實現節能，而是移峰填谷，提高發電廠的一次性能源使用效率，進而降低發電廠的能耗，實現節能減排的目的。
蓄能空調技術并非從高層建筑本身入手節約其能耗，而是從整體入手降低區域內的能耗，推動低碳經濟發展。在高層建筑的高區水系統中，傳統板換方式屬于閉式循環，會損失能量品位，且多次換熱后高區冷凍水的溫度較高，空調溫度調節效果降低。針對該問題，該超高層建筑引入冰蓄冷技術，通過低溫冷水替代換熱方式，但該技術會引入乙二醇供冷及放冷系統，加大能耗，投入成本較高。該高層建筑在應用冰蓄冷技術的同時，進行溫濕度獨立控制設計，應用新風獨立除濕加干式風機盤管的暖通系統，降低冰蓄冷技術帶來的輸配能耗，避免暖通空調系統的溫濕度調節效果受層高影響。
2)智慧控制 與家用空調設備或小型中央空調相比，高層建筑的暖通空調系統更復雜，采用先進的智慧控制技術可協調空調的用冷、送冷及制冷等子系統，最大限度地降低空調系統的能耗。例如，該超高層建筑選用 SIEMENS PLC 自控系統，在暖通系統設計中，通過送風量的變化實現室內溫濕度的調節，將空調系統末端的靜壓箱、軟管及出風口等結構進行一體化設計，調節軟管的布局、敷設方向和長度等參數，確保不同出風口的風量差異低于 10%，并根據室內 CO2 濃度，調節新風風量，使暖通系統控制更靈活，減少設備能耗。
2.4 對比多項設計方案
在開展高層建筑暖通空調設計時，設計人員需注重工程的經濟效益，按照規范標準提出多種設計方案，保障設計方案的可行性、可操作性及安全性，計算出不同設計方案的成本，對比設計方案的能源價格、舒適性、暖通空調設備的性能及使用壽命、暖通空調的運行費用等要素，選出綜合效益最高的設計方案，為工程施工提供保障與指導。在該超高層建筑中，設計人員為驗證設計方案的可行性，應用 BIM 技術進行設計方案的仿真模擬，根據仿真模擬的結果，計算設計方案的成本，選出最佳設計方案。
另外，在暖通空調設計時，BIM 技術可用于管路的碰撞檢查，輸入相應的標高設計，明確系統管道的配置狀況，使設計人員能夠及時發現設計的不足，為設計人員優化設計方案提供技術幫助。在該超高層建筑施工中，設計人員將暖通空調系統和其他分項工程管路進行碰撞檢測，發現管路存在交叉現象，及時修改設計方案中的相應部分，提高設計方案的可行性。
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3 結語
在高層建筑暖通空調設計中存在可行性、安全性、節能性與經濟性不足的問題，影響暖通空調的正常使用。設計人員需注重暖通空調設計的可行性;做好消防排煙設計，提高安全性;引進先進節能技術，提高節能性;對比多項設計方案，選擇經濟性最高的方案，以提升暖通空調設計的整體效益。——論文作者：蘇道林，王后帥
參考文獻：
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