摘要：暖通空调作为建筑施工的重要组成部分，其系统设计和施工质量跟超高层建筑质量和高品质环境要求息息相关。基于超高层建筑暖通系统设计起步时间较晚，其设计过程还存在许多探讨之处，本文以湖南星城光塔项目为例，阐释超高层建筑暖通空调系统设计原则及超高层建筑特点，简述超高层建筑暖通施工中存在的问题，并且结合施工现状提供可行性改进措施。

关键词：超高层  建筑暖通  空调系统  设计

Based on the Design and Analysis of the HVAC System of Super High-rise Buildings

LONG Xianjin

（Changsha Greenland Xingwan Real Estate Co.， Ltd.， Changsha， Hunan Province， 410000 China）

Abstract： As an important part of building construction， its system design and construction quality are closely related to the quality of super-high-rise building and high-quality environmental requirements.Based on super high-rise building HVAC system design started late， the design process still has many discussion， this article in Hunan star city light tower project as an example， analyzes the super high-rise building HVAC system design principles and super high-rise building characteristics， summarizes the problems in super high-rise building HVAC construction， and combined with the construction situation to provide feasible improvement measures.

Key Words： Super high-rise; Building HVAC; Air conditioning system; Design

高层建筑工程规模大，可容纳人员数量多，其承载功能更加丰富，在一定程度上反映了当地城市发展现状。在超高层建筑设计过程中，暖通空调系统设计十分重要，暖通空调系统设计质量不仅关乎人们生活舒适度还关乎超高层建筑整体质量，暖通空调系统进行科学合理的设计达到满足运营需求和节能降耗的效果。

1 超高层建筑暖通空调系统设计原则

1.1 经济性原则

超高层建筑暖通空调的设计中，经济性是需要遵循的基本原则之一，要保证设计能够达到前期投资少、系统稳定可靠、环境舒适性好、后期运营成本低和环保节能的要求。设计人员要综合分析考虑进行设计。例如，空调系统形式与供能业态相适应性，合理分区降低承压等级减少高承压等级材料应用降低造价，分布式集中能源应用降低本项目机房面积、减少配电容量，各暖通空調系统形式的综合对比分析，绿色建筑碳中和贡献;在材料选择方面，要对市场进行全面了解，选择正规的厂家，确保材料可以达到相应的质量标准，并且要保证在价格上有优势，避免以往材料选择时的随意性或者盲目性。在设备选择方面，要保证设备的可靠性，确保设备具备良好的性能[1]。

1.2 操作方便性与适应性原则

超高层建筑暖通空调使用的高峰期主要集中在冬季和夏季。因此，要通过设计提高暖通空调的调节性能，使其能够在具备较强适应性的基础上，操作起来更加方便[2]。

1.3 循环与绿色原则

暖通空调具备良好的节能降耗效果。在具体的设计过程中，需要从能源的利用方面进行全面考虑，可以在以往系统的基础上，对其进行优化，从而降低对能源的消耗。在超高层建筑暖通空调的设计方面，要突破以往发展模式中的弊端，以绿色发展为基本方向，将绿色原则作为设计中的重要原则之一，确保设计能够符合绿色理念的要求，做到低能耗循环利用。

1.4 满足安全标准

超高层建筑暖通空调是否具备安全性，不仅直接影响着空调系统功能的发挥，并且直接影响着住户的安全。超高层暖通空调系统不同于普通空调，有一定的复杂性，空调设备在具体的运行过程中，维护工作十分困难。以本项目为例，在对高层建筑暖通空调进行设计时，设计主要集中水系统方面，需要对水系统进行合理规划竖向和水平分区，避免在后续运行过程中出现系统水不力平衡、承压等级过高等稳定性问题及隐性安全问题。

2 超高层建筑暖通空调设计要点概述

2.1 满足冷热负荷要求

超高层建筑中涉及的整体暖通空调工程具有很大的覆盖范围且较为复杂，其中，涉及到不同的暖通设备，如果同时运行需要耗费大量的电力能源。在进行建筑设计当中，需要明确最大冷热负荷与电力能源负荷，并以此为参考依据，在确保暖通设备最大化利用的情况下，系统依然能够正常运行，而不会发生负荷超载的情况。

2.2 从整体上进行合理的规划

超高层建筑暖通空调系统设计需要将其作为整体建筑设计的重要组成部分和关键点之一，要给予足够的重视，在进行暖通设计时要能够从整体把握，要具有全局观，立足于整个建筑并综合考虑暖通设计功能效应[3]。在进行暖通部分的局部规划设计当中也要做好预算工作，将暖通工程相关技术规范和标准作为设计参考，实现合理规划和科学设计，避免暖通空调设计与建筑设计发生冲突[4]。

2.3 注重节能减排设计

超高层建筑暖通空调系统设计当中，还必须响应国家节能减排降耗的号召，遵循我国所提出的生态文明建设与生态文明城市建设的理念，积极研究超高层建筑暖通设计的节能降耗设计方案。在进行暖通设计过程当中，需要将节能技术融入暖通设计当中，借助国内外超高层建筑节能降耗方面较为成功的设计案例，汲取经验，不断进行暖通设计方案的优化改进，确保超高层建筑暖通设计节能降耗效果[5]。

3 超高建筑暖通空调系统设计中存在的问题

3.1 超高层建筑暖通空调系统设计图纸过于形式化

在暖通系统设计过程中，暖通空调设计图纸主要发挥着规范施工的作用，图纸设计质量直接关乎暖通施工质量。设计图纸务必要求较高的合理性与科学性。数据显示，在暖通空调系统设计过程中，图纸标准过于笼统的现象屡有发生，且材料规格及细节存在漏洞[6]。

3.2 经济性、舒适性和安全性问题

建筑暖通空调系统节能设计期间，需要以全年气候条件作为参照物，继而对建筑暖通空调系统各项参数进行精确化设计，有利于建筑暖通空调系统能在不同季节发挥相应的作用，继而使得建筑暖通空调系统运行时，无论是经济性还是协调性都能得到保障。

3.3 设计人员专业素养不高，安全意识淡薄

暖通系统设计人员专业素养关乎暖通设计质量，如果设计者安全意识薄弱，安全事故的发生概率就会有所提高，在设计超高层建筑暖通系统时，设计人员专业素养参差不齐，对工程质量造成了极大的负面影响。

4 实例分析超高层建筑暖通空调的设计

本项目位于湖南省长沙市，总用地面积45 806m2，总建筑面积268 373m2，其中裙房商业10 982m2，五星级酒店34 859m2，酒店式办公67 903m2，甲級办公53 030m2，云观光2397m2，地下室65 154m2，建筑高度380m;集办公、酒店、公寓、观光等多业态于一体的综合体塔楼。

4.1 暖通空调系统的类型

超高层建筑暖通，大致可以分为三类：空气-水暖通、全水暖通、全空气暖通。空气-水暖通空调系统就是在冷水和空气的热交换作用下实现制冷或制热，以此来调节建筑内部温度。空气-水暖通空调可实现热量交换，可以提高人们办公或居住的舒适度。与空气-水暖通相比，全水暖通是基于水的热能交换来实现室内温度调节的[4]。全水暖通在调节室内温度的基础上，还可以调节室内空气质量，广泛应用于超高层暖通系统设计过程中。全空气暖通系统是城市建筑应用最为广泛的空调系统，主要通过空气处理机来调节湿度和温度，可以改善室内空气质量。

4.2 管线的设计

与低层建筑暖通设计相比，超高层建筑管道种类繁多，目前，超高层建筑暖通系统设计主要采用空调水系统管道、空调风系统管道、热能动力系统管道、供配电系统管线等。超高层建筑设计需科学布置各类管道，避免管道交叉，管道走线需要按照施工图纸合理布置。采用BIM管线综合设计应用，在满足施工标准的前提下，提高管道走线的合理性，有效避免管线交叉。

4.3 空调水系统分区的设计

本工程的中央空调系统空调冷热源根据各系统形式方案综合对比分析和营运方需求后按功能业态选取合适形式，裙房商业采用独立VRV系统，云观光采用独立风冷热泵系统，五星级酒店采用“电制冷+锅炉”系统，酒店式办公和甲级办公采用分布式集中能源站提供的冷热源，均选用环保冷媒，设置如下。

（1）酒店式办公和甲级办公位于62层（263.7m）以下，空调冷热源选用分布式区域集中能源站供能（能源站采用污水源热泵、河水源热泵、燃气三联供等多能互补供能，节能高效绿色环保），采用两管制，一级换热站设置在B1层，总冷负荷17 200kW，供水侧冷冻水供回水温度7/13℃，空调热水供回水温度45/39℃，承压一次侧1.0MPa，二次侧1.6MPa;二级换热站设置在28F（121.0m），供水侧冷冻水供回水温度8/14℃，空调热水供回水温度44/38℃，承压1.6MPa。

（2）五星酒店位于63F～78F（269.1～333.3m）楼层段，后勤区位于B1，宴会厅位于2F/3F，空调系统：“电制冷+锅炉”组合，总空调冷负荷4149kW，总空调热负荷2489kW，3台螺杆式冷水主机，冷冻水一级供回水温度均为6/12℃，冷冻水二级供回水温度均为7/13℃，冷却水供回水温度均为32/37℃，燃气真空热水锅炉提供空调热水，锅炉热水供回水温度85/65℃，空调热水供回水温度60/50℃;系统主机和一级换热机组均布置在B1，二级换热机组布置在28F，四管制。中央空调冷热源配以相应的冷却塔、冷却水泵、冷冻水泵和空调热水泵，冷却塔设于裙房屋顶[5]，冷水机组、冷冻水泵、冷却水泵及低区换热机组设于负一层冷冻机房，高区换热机组设于28层换热机房。空调水系统按四管制配置，空调水系统采用闭式膨胀水箱定压，分布在相应机房内。

（3）云观光位于79层（338.7m）：独立业态配置独立的风冷热泵空调系统，总冷负荷533kW，总热负荷320kW;空调冷源选用模块式风冷热泵机组，采用两管制系统，冷冻水供回水温度7/12℃，空调热水供回水温度45/40℃，主机设备位于塔楼屋顶。

4.4 冷水机组和空调水系统的自动控制

本项目空调水系统，依照供回水温度及其流向计算系统运行负荷等自控运行策略，确定冷水机组运行状况，测量其参数，依照运行时间累计观察，按照轮时方式启动冷水机组及空调水泵。本项目通过主机和冷水机组蒸发器出水管的水流开关连接的方式，自动控制空调水系统。当管道水流量达到最低值时，主机会自动截停机组，整个系统暂停运行。空调水系统采用一次泵变流量系统，在供回水总管间安装平衡管，水泵根据其服务水环路上最不利用水点的供回水管之间的压差进行变频调节，实现空调水系统的节能运行。

4.5 通风与排烟系统的自动控制

为保证地下通风，本工程在地下车库设置了一氧化碳检测器，对车库通风及风机进行自动监管，随时监测车库空气质量。当空气质量威胁人们健康时，检测器会发出相应警报，提醒人们避难，以此来避免造成人员伤亡。与此同时，本工程建筑内部每层都设立了烟感器。烟感器可以监测建筑内部烟气含量，当发生火灾时，自动控制暖通系统开设排烟口，同时打开送风机，辅助排烟。为降低火灾扩散，烟感器可以在发出预警后自动切断空调电源。

5 结语

综上所述，本文以湖南长沙某项目为例，分析了超高层暖通空调系统设计中存在的问题及设计方式，以实践为基础，提出了设计措施，旨在为相关领域提供借鉴和参考。想要提高暖通空调系统设计水平，设计人员需要不断总结经验教训，认真思考发展难题，推动暖通工程质量的稳步提高，为我国建筑行业长足发展奠定坚实的基础。

参考文献

[1] 张欣欣，熊炜，王玮.暖通空调送风方式对宿舍热环境的影响分析[J].安装，2021（12）：36-37，40.

[2] 曹经福，杨艳娟，陈跃浩，等.天津市超高层建筑暖通空调设计气象参数评估[J].气象与环境学报，2019（4）：133-138.

[3] 桑海涛，周昕.暖通空调胶接结构搭接接头承载力优化研究[J].中国胶粘剂，2021，30（11）：51-54，72.

[4] 王江涛.流量调节阀噪声机理分析[D].北京：北方工业大学，2020.

[5] 许广胜.高层建筑暖通空调设计要点探讨[J].科技创新导报，2018（21）：155，157.

[6] 唐培忠.暖通空调系统（HVAC）的精准节能控制策略研究[J].科技创新导报，2020（15）：74-75.

作者简介：隆先进（1980—），男，本科，工程师，主要从事房产开发机电设计管理工作。