高层建筑暖通空调设计

高层建筑暖通空调设计探析 【摘要】我国高层建筑建设的能耗非常大，暖通空调系统作为高层建筑工程的一部分，其设计显得十分重要，而过快的发展也使得工程设计、施工压力骤增，随之也产生了各种问题需要发现解决。本文主要从高层建筑暖通空调系统的设计方面进行探讨。 abstract: the high-rise buildings will consume vast amounts of energy in the construction, among them, the hvac the biggest contributor; its too fast development has put ever –increasing pressure on both the design and construction, there are many kind of problems that need to be identified and solved accordingly. based on such aspects, the paper work out some explorations. 【关键词】高层建筑 暖通空调设计 key words: high-rise building, hvac, design 中图分类号：tu97 文献标识码：a文章编号： 前言 空调系统应用环境也不断延伸，大量运用在工业民用项目中空调系统的设计有了很大的进步，其应用技术要求也在不断提高。而设计是工程的第一件需要做的事，其重要性不言而喻，在暖通空调系统的设计中，采取必要的节能措施，是降低建筑能耗、建设节约型社会的重要举措和迫切需要。 一、设计方面存在的问题 1．公众对节能的认识问题 过去公众对节能的了解不够，并且对暖通空调的观点也非常片面。对于一个舒适性的空调系统或者是采暖系统，应当使人体有非常好的舒适性。但是目前普遍存在的一种观点是：空调越冷越好，暖气越热越好。这显然与我们所追求的舒适性空调的观点是相违背的。事实上，这样不仅大大增加了空调采暖的能耗，同时由于室内外温差的增大，也使人体对不同环境的适应性下降，身体免疫力降低。因此，我们要提高宣传力度，改变公众对于传统的空调及采暖的理解，大力宣传和提倡按节能建筑标准和冷热量计量装置收费，提高民众节能意识。 2、暖通空调系统的设计及施工管理方面 空调系统的设计优劣对空调系统的节能性能有着重要的影响。然而在实际设计过程中，往往由于得不到设计人员的足够重视，造成建筑系统不仅初投资大，运行能耗也相当惊人，大大超过了国家标准，甚至有的公共建筑的暖通空调能耗占建筑总能耗的60％。另外，目前建筑设计、施工、监理行业中暖通空调专业人员水半参差不齐，很大一部分人员非本专业院校毕业或非对口专业，甚至一部分人员根本未经过任何培训，对本专业理论知识似懂非懂，常凭经验行事，采用 惯用方案或甲方指定方案进行设计、施上管理，由此在设计或施工中遇到的一些涉及方案性调整问题不能进行及时正确的处理和解决，给系统的运行、管理留下隐患，最终导致系统无法挽回的 后果。为此，我们有必要建议政府有关职能部门加强对暖通空调设计项目的管理，可以委托相关技术部门等对设计图纸文件进行严格审查，对未达到国家有关节能标准的设计严禁施工建造。 3、新技术的推广问题 新技术在暖通空调系统中的应用，为节能提供了一个新的方向。例如地源热泵空调系统、太阳能制冷供热系统，不仅可以实现可再生能源的有效利用，并且可以带来显著的经济效益。是值得大力推广的。但是同任何新技术一样，这些新技术在造价上往往偏高，而且使用的地域条件有一定的限制，并且从技术上讲还存在着许多需要改进提高的地方。因此，对于新的节能技术，我们应当因地制宜，总结经验，积极推广。 二、具体设计分析 暖通空调系统是高层建筑的主要耗能大户，在设计主要需要注意的就是节能设计，减少能耗，下面主要从节能角度分析高层建筑的暖通空调设计。 1 、热源系统的设计 暖通空调的热源系统的选择将对相应系统的节能设计造成影响，在空调系统的实际设计过程中，应选择合理的热源系统，根据具体的工程建筑选择实用且高效的热源系统。目前市场上的热源包括热电站、热泵、直燃型溴化锂吸收式冷热水机组、小型锅炉、区域锅炉房等。热电站的能量利用率是最高的，热泵在其之后。热泵是以自然中的较低温度的低品味热能如大气、地表水、地热能或工 厂废气为热源，通过热电站的压缩机提高低品味热能的温度随后传递给高温热源。地源的热泵能节约30% 得能源，而对于直燃型溴化锂吸收式的热源机组，大型区域的燃油锅炉系统将明显优于小型的锅炉系统。暖通空调的节能设计应根据工程建设的现实状况，对相应的节能系统进行有效选择，从热源的设计阶段就与实际情形相结合才能真正实现空调系统的节能优化设计。 2、减少热媒介输送过程中的能源消耗的设计 暖通空调系统的节能设计应在各环节上减少能源的消耗，从具体的设计和运环节出发 ， 建立整体的节能空调体系。热媒介输送系统的节能设计应在材料的选择热能输送系统等方面的设计上实现。热媒介输送系统应选择新型的保温材料，如用热水预制保温的直埋管等措施，从而减少热能在运输过程中的损失。还应利用算机系统对空调供暖系统进行全面测试，并采用平衡阀以及智能管网，实现对管流量的科学分配和有效管理，通过提高传输效率实现节能。空调系统的节能设计应建立有效的动力传输系统，从而能实现对动力系统的优化设计和施工，为建立效的空调系统的施工和节能奠定良好的基础。动力系统可选择效率较高、负荷特好，具有大温差、低流速以及低摩阻的动力供应管道，运用输送效率较高的载能的动力设备，有效提高输送效率，建立节能的空调系统运行模式。 3、进行能量回收利用设计 空调房间一般设有新风系统，同时，有许多房间设有排风系统，排风的空气参数接近空调房间的室内空气参数，从而造成能量损 耗。因此，如果送人的新风可以吸收部分排风中的能耗(包括冷量和热量)，这种能量的回收利用称为热回收。热回收的方式很多，如转轮换热器、中间热媒式换热器、板式显热换热器等。不同方式的热回收设备的效率、设备费用以及维护保养要求有所不同。 (1)排风余热回收充分利用排风的能量，对其进行回收，从而对新风进行预冷或预热，减小新风负荷是暖通空调节能的重要途径。排风余热回收可分为显热回收和全热回收，热回收设备可大致分为转轮全热交换器、板式显热交换器、板翘式全热交换器、中间热媒式热交换器和热管式换热器等等。 (2)制冷机组的冷凝热回收制冷机组冷凝热回收的换热设备目前逐渐引起人们的重视。这一类的热回收设备可以与不同的系统结合起来使用。如果与生活用热水系统相结合，使压缩之后的制冷剂首先进入板式热交换器，生活用热水通过热交换器的另一侧，由于被压缩后的制冷剂温度较高，只要设计合理，它能够提供的热量完全可以将热水加热到洗澡用的温度，可以储存在保温水箱中，满足人们的需要。当制冷机组的冷凝器所产生的热量不能够将热水加热到需要的温度时，亦可在系统中添加水源热泵作为辅助热源以满足用户需要。这样的系统既可以避免冷凝热排放到大气中造成热污染，又可以节省为提供热水而设的锅炉及其附属设备，避免了由于燃料的燃烧向大气排放的有害物，应该说是一种效果明显，又有环保作用的节能技术。 三、实例分析 下面是北京工业大学体育馆空调系统设计的相关情况： 1、工程概况：北京工业大学体育馆为2008年北京奥运会羽毛球和艺术体操比赛馆，坐落在北京东南四环边北京工业大学校园内，体育馆共4层，主要用途为主体育馆、热身馆及附属办公室、接待大厅等，主体育馆观众席区固定座位5480个，活动座位2028个，设全年舒适性空调系统。 2、 室内设计参数(见表1)

3、空调系统冷热源 全馆空调系统总冷负荷为4000 kw，总热负荷为3500kw，冬、夏季冷热源采用地源热泵螺杆式制冷机组，装机容量为2台制冷量1410 kw，1台制冷量1080kw；冬季供暖梯级利用地热井水的能量，取消了空调系统的冷却塔，体现了绿色奥运与科技奥运的宗旨。 4、空调系统方式 观众席比赛大厅采用全空气式空调系统，观众席区共设12个全空气空调系 统，分别设置于首层、2层、3层的8个空调机房，夏季送风温度为20℃。回风由百叶经回风管至组合式空气处理机的混风箱，回风与新风混合后，进入空气处理机，经过滤、降焓除湿(冬季加湿)后，再与二次回风混合后，经送风管送至固定座椅下部送风静压箱，用座椅可调旋流式风口经阶梯侧面送至空调区域，5480个固定座位 装设了9 100个sd型可调旋流式风口，每个风口送风量为60—70 m3／h，平均每个座位送风量为99 m3／h，因而送风口数量比固定座位数量多3620个；楼座空调系统回风口设在楼座后部侧墙上，下部座位空调系统回风口设在下部座位与楼座之间的侧墙上。为适应运行的节能，楼座与下部座位空调系统分开设置。过渡季通过调节新、回风电动多叶调节阀，实现全新风运行。比赛场地通过座位送风气流的涌流来达到空调降温的目的。座椅旋流式送风口出口风速≤0.2m／s，观众席人员活动区域及比赛区域风速不超过0.2 m／s，完全符合设计规范和体育工艺的要求，满足了羽毛球及艺术体操比赛及人体舒适度对风 速的要求。 空调送口风气流剖面图

5、空调水系统设计 空调水系统采用两管制同程式系统，夏季供冷，冬季供暖，冬夏季冷热源由地源热泵螺杆制冷机组供给；供暖梯级利用地热井水的能量，即根据室内热负荷通过板式换热器直接供热或由地源热泵螺杆制冷机组供热，节省了能源，地热水与空调系统冷水通过板式换热器分隔，地热水全部回灌，真正体现绿色奥运与科技奥运的宗旨。 6、排烟设计 根据《北京工业大学体育馆消防性能化设计报告》及《北京市