管志伟

摘要:暖通空调系统的节能占建筑节能的主要部分，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。通过大空间建筑暖通空调系统设计工程实例，阐述了该设计过程的重要环节，以达到节能降耗的最终目标有一定的参考价值。

关键词:大空间；建筑暖通空调；系统设计难点；

中图分类号：S611文献标识码： A

1大空间暖通空调设计的难点

大空间暖通空调设计的难点主要体现在以下四个方面:

(1)大空间建筑设计往往需要有单独的热源，以满足空调、采暖、制冷、热水供应等方面的需求。由于用地紧张和其他一些原因，很多大空间建筑需要在地下室或屋顶上设置锅炉房，这使得大空间建筑的热源设计变得更为复杂。

(2)大空间建筑往往高度较高，这也加重了采暖系统的垂向失调，同时由于系统水静压力较大，直接影响到室外管网的水力工况，其系统的形式及与室外管网的连接与多层建筑有较大差异。

(3)大空间建筑的空调设计气流组织因温度梯度较大，需采用合理的送风方式。上送下回方式为从顶棚送风下部回风，现工程多采用可调节风量和射程的风口，提高冬季的送风风速;侧送下回方式送风口高度大多在3m左右，需要结合建筑装修设计布置风口位置以达到室内美观，同时需要精确的空调气流组织计算。

2大空间建筑暖通空调系统设计实例

2．1工程概况

某体育馆是一座单体建筑，该建筑主体在地上只有一层，建筑面积19795m2。体育馆平面呈半径约为56m的圆形，比赛大厅平面呈半径约为43m的圆形，可举办体操、篮球、排球、羽毛球、乒乓球等国际性单项比赛。比赛大厅设2层看台，1层看台下空间主要用于布置运动员、管理人员、贵宾、后勤服务人员用房，2层主要用于布置观众休息厅、小卖部、卫生间等。

2．2空调室内设计参数

室内空调设计参数见表1。

表1室内主要空调设计参数

注:乒乓球、羽毛球比赛时风速控制在0.2m/s以内，其余比赛控制在0.5m/s以内。

2．3冷热源及空调水系统

2．3.1热源

体育馆冬季采用市政热网供热，供水温度为110℃，回水温度为70℃，市政热源一次水供回水管道采用直埋敷设，直接接至冷热源机房。空调和供暖系统与市政热网均采用间接连接，分别经换热机组换热后提供空调和供暖系统用热水;空调系统热水供水温度为60℃，回水温度为50℃;散热器供暖系统热水供水温度为85℃，回水温度为60℃;低温地板辐射供暖系统热水供水温度为55℃，回水温度为45℃。有比赛时的设计计算总热负荷为4146 kW(包括新风负荷)，热负荷指标为203W/m2;无比赛时和满足值班供暖的设计计算总热负荷为761kW，热负荷指标为37W/m2。空调及供暖系统补水为市政自来水经全自动软水器处理后的软化水，由低位闭式膨胀定压罐自动补给。

2．3.2冷源

夏季集中空调系统设计计算冷负荷为4202kW(包括新风负荷)，冷负荷指标为206W/m2。选用3台1410kW水冷螺杆式冷水机组，冷水供回水温度为7℃/12℃，冷却水供回水温度为32℃/37℃，制冷机房独立设置于体育馆西北侧。

2．3.3空调水系统

由于体育馆使用的间歇性，在比赛与非比赛期间房间使用负荷差异较大，故选用3台水冷螺杆式冷水机组，空调水系统设计采用一次泵变流量系统，在系统供回水总管处设压差旁通阀进行负荷侧流量调节。空调水系统分为两部分:一部分为风机盘管水系统;另一部分为空调机组水系统。系统定压补水采用低位闭式膨胀定压罐，定压点压力为0.25MPa，位于系统回水总管处。

2．3.4其他

在各类设备控制机房和布置电子显示屏等散热量较大的设备的地方，设计独立的分体空调系统，在设备运行使用期间制冷降温，满足分区空调要求。

2．4空调自动控制系统及比赛大厅气流组织

2．4.1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。

2．4.2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。

2．4.3观众区送、回风方式

综合考虑建筑使用功能和节能要求，将比赛大厅观众区划分为8个空调风系统，设计了座椅下送风、屋架顶部回风、排风，空调机组设置在空调机房内的空调送风方式，这样既能使观众得到充足的新风，又能避免把灯光负荷和屋顶吸热产生的空调负荷带入观众区，使空调负荷大为减小，节能效果明显。

2．4.4比赛区送回风方式

将比赛场地及活动座位观众区划分为4个空调风系统，设计了喷口上送风、看台下侧回风的空调送风方式，这样既可保证比赛场地及活动座位观众区平时的空调送风，又可在比赛区有小球比赛时关掉喷口侧送风，保证比赛区的风速不大于0.2m/s，满足比赛要求;尤其是在冬季使用场馆时，可提前运行此系统使场地内温度迅速提高，满足使用要求。

2．5供暖系统

2．5.1供暖方式

对于位于建筑出入口的2层观众休息大厅，考虑到建筑空间高度和使用功能及落地玻璃窗的装修要求，采用散热器供暖系统难以满足使用要求，笔者设计了独立的低温地板辐射供暖系统，以满足大空间的供暖效果和建筑美观要求;训练厅及其他辅助用房考虑比赛使用时的空调运行和平时的值班温度供暖，设计了双管散热器供暖系统，并配置了温控阀，这样既满足了使用功能要求，又节约了能源。

2．5.2供暖系统

本工程供暖系统为一次泵变流量系统，供暖系统以下供下回双管同程式系统为主。散热器供暖系统和低温地板辐射供暖系统分别设计换热机组，换热机组和系统定压补水装置集中设置在冷热源机房内，系统采用低位闭式膨胀定压罐自动补水定压，定压点压力均为0.25MPa，系统定压点位于循环水泵吸入口处。散热器均采用装饰型内防腐钢制散热器，承压1.0MPa。在连接散热器的供水支管上设温控调节阀。管道系统采用镀锌钢管，管径小于等于32mm的，采用螺纹连接;管径大于32mm的，采用焊接或法兰连接。低温地板辐射供暖管道采用PB聚丁烯管材，埋地管道不允许有接头。穿过非采暖房间的供暖管道及其他需保温的供暖管道，其保温材料采用外包铝箔保护层的离心玻璃棉。供暖系统设备及附件未特别注明的，要求承压不小于1.0MPa。

2．5.3供暖系统运行调节

为提高环境的舒适性和节能，在冬季比赛时采用空调系统和散热器供暖系统联合供暖的运行模式;在冬季非比赛时段，仅利用散热器供暖系统进行供暖，满足值班供暖温度，换热机组的一次水进口处设有电动调节阀，根据二次水出水温度调节一次水的水量，以达到环保、节能的目的。

3节能设计

3．1合理选取设计参数是基础

空调室内计算温、湿度的确定应取合理值，不能过低(夏季)或过高(冬季)。新风量的计算与取值，在保证卫生要求、生产工艺要求、符合规范要求的前提下尽量节省。

(1)室内温、湿度从节能的角度来确定其标准是节能的重要因素。空调系统能耗大小除与当地室外气象参数、建筑物的外围护结构及室内发热散湿量有关外，室内设计温、湿度标准也是直接影响负荷大小的重要因素。在保证生产工艺和人体健康的条件下，夏季将室内空气的设计温度每提高1℃，约可减少热负荷11.2%，节省量是极为可观的。同样，在夏季如将室内空气湿度由60%提高到70%，则可节约能量17%左右。据资料测算，仅仅将夏季室内空气的设计温度提高1℃，就可使空调初投资总额减低约6%，运行费用减少8%左右。