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高层建筑暖通空调系统设计探讨

2022-07-17赵奕瑄陶寒冰任邦华石赛琦陈国梁

科技资讯 2022年12期
关键词:暖通空调系统设计注意事项

赵奕瑄 陶寒冰 任邦华 石赛琦 陈国梁

摘要:为了充分满足现代人对高层建筑暖通空调系统设计的要求,提高高层建筑暖通空调设计质量,需要不断完善暖通空调系统设计。基于此,该文通过对暖通空调的简单介绍,分析了高层建筑暖通空调系统设计应当坚持的基本原则,并提出了暖通空调系统设计的关键点,最后结合案例分析,探讨了高层建筑暖通空调系统设计应注意的事项,以供相关人员参考。

关键词:高层建筑  暖通空调  系统设计  注意事项

中图分类号:TU83  文献标识码:A   文章编号:1672-3791(2022)06(b)-0000-00

现代社会发展过程中,中国建筑工程在慢慢朝着大、高与应用功能复杂的建筑形式发展,这尽管节约了土地资源,为人们带来了舒适、便捷、安全的使用空间,不过对建筑设计提出了严格的要求。在这之中,暖通空调系统设计是高层建筑设计中的重难点部分。暖通空调系统主要是调节室内温度的,假设系统设计缺乏合理性,那么就会造成能耗增加、舒适度削弱等问题发生,继而影响到居民对建筑的使用感。此次就针对高层建筑暖通系统设计相关问题展开了研究与论述,旨在提升暖通空调系统设计质量,防止系统运行能耗增加,影响居民正常工作与生活。

1  暖通空调简介

所谓暖通空调就是对房屋建筑工程中的空气、暖气以及通风起到调节性作用的一种设备。这些年来,经过各种分支技术研究的持续深入,暖通空调得到了快速发展与进步,而且也获得了充分的应用。过去经过水力定流系统运行的暖通空调已然无法满足现代房屋高层建筑需求,因此在相关研究人员努力研究的情况下,变流系统和变风量系统出现在人们的视线中。经过严格把控电动调节阀与风阀实现对房屋高层建筑环境温度的调节与控制。经过进一步研究传感器和控制器等各种元器件以后,持续借助其功能达到智能化操控暖通空调的调节阀,从而出现分布式控制体系,促使暖通空调系统分散性独立控制得以实现,提高暖通空调控制能力。经过仔细研究与分析各种数据表明,暖通空调处理空气的整个流程是引入新风、冷却空气、过滤处理[1]。在暖通空调持续发展的过程中,添加了适应时代发展的特征,也就是电子除尘器与加湿设备。前者经过捕捉分散于空气里面的灰尘以及漂浮物,经过过滤以后,全面清洁污染物;后者可以让人们居住的环境湿度始终控制在40%左右,让人们获得更好的居住体验。

2  设计需要遵循的基本原则

首先,在实际设计高层建筑暖通空调的环节中,理应先增加对相关设计方案经济性的关注力度,在某种条件下,需要在设施设备和安装等方面保证资金的使用,要具备一定的科学性与合理性。再者,应当增加对暖通空调运行过程中导致的能耗问题的关注度,通过本地区节能部门与实际情况的具体要求作为基础,设计不一样的方案,把方案展开比较,选择最科学以及最具经济性的设计方案[2]。其次,高层建筑暖通空调设计方案应当保证方案设计本身具有可信性,实现高层建筑高质量服务。设计方案中,每一项设备的指标需要与中国有关标准与规定相吻合,而且所设计出来的方案应当思考到高层建筑本身的情况[3]。

高层建筑设置暖通空调系统的过程中,通过调节的方式通常分成手动与自动化调节两种调节法。后者在安装过程中,要花费很多的资金,不过在后续使用过程中就可以减少人力投入成本,与此同时自动化调节的暖通空调系统调节效果比起手动调节方式好很多,同时在近期得到了相当多人的认可,并且各地方节能部门均已经逐渐开始推广与支持自动化调节方式。

3  暖通空调系统设计关键点

3.1  加强准备工作

高层建筑暖通空调系统设计工作者在进行设计工作以前,需要详细了解建筑内部情况,还有周边环境情况。根据融合建筑环境及其建筑本身内部设施特征,选取良好的供暖入口,严格检查建筑风力情况以及阳光照射情况,和空调系统应用环节中导致的负荷数据融合,将其看作空调供暖入口选取的关键依据。高度不相同的建筑需要采取差异化的设计方案,结合高层建筑使用人数与实际应用情况精准计算空调系统运行负荷。最核心的是需要合理划分防火和防烟分区,设置挡烟垂壁与防火墙。

3.2  设计规划合理

目前,高层建筑设计方案绝大多数选取的形式为辐射式,和吊顶系统与替换送风系统融合,实现灵活调节,让春夏秋冬均可以严格控制室内温度,满足人们对温度的需求。不过,暖通空调系统安装过程中,管道与暖通设备会占据一些室内空间,所以设计工作者需要具体掌握好高层建筑室内结构,科学规划管道,合理铺设暖通设备,确保室内温度稳定,降低资金投入。

3.3  科学挑选循环水泵

在进行设计工作的阶段,相關设计师需要先了解高层建筑实际需求,把其当成前提和基础,科学挑选空调循环水泵。打个比方,水泵容量相当大,除去会导致投资成本增加,也会导致运行成本增加的情况发生。运用暖通空调系统以前,应当精准计算水利平衡数据信息,严禁发生水利失调的情况;合理区分循环阻力与静水压力,降低产生因为数据混淆出现不良现象的几率。设计人员在系统设计过程中,需要对各个时间冷负荷与水泵扬程加以调整,调节定速泵台数,严格把控水泵速度,实现节能减排的目标。

3.4  室内参数设计

诸多高层建筑均是综合性商业建筑,其特征就是建筑空间较大、结构比较复杂,在不一样的功能区分中,对于暖通空调系统室内参数设计要求也有一定的差别。通常而言,在商铺区域,夏天的温度最好控制在26到28℃,冬天的温度控制在16到18℃;夏天湿度控制在65%以内,冬天湿度控制在30%左右;新风量控制在20m3/(h.p);噪音控制在60dB(A)。步行街和公共区域内,夏天的温度控制在28℃,冬天的温度控制在16到18℃;夏天湿度控制在65%左右,动态的湿度控制在30%左右;新风量和噪音标准与上述保持一致。在餐饮和娱乐区域,夏天温度控制在24到27摄氏度,冬天的温度控制在18到22摄氏度;夏天湿度和冬天的湿度与上述保持一致;新风量同样如此[4]。

4  高层建筑暖通空调系统设计案例分析

此次以某高层建筑为例,该建筑面积为12万m2,设置了3层地下室,地上部分总计有50层,地下部分设置多是车库以及设施设备储存室,地上1层是大厅,地上2层到4层是餐饮和商业,地上5层到50层是办公区,另外建筑还设置了避难层,方便人们发生突发情况时,转移场地。当前根据建筑实际情况,对高层建筑暖通空调系统设计展开全面分析。

4.1  功能区暖通设计参数

此次高层建筑关键有餐饮区、商业区以及办公区这三个功能区域,在这之中,餐饮区的夏季温度设置为26到28℃、湿度设置为6%以内,冬季温度设置为18到22℃;商业区域,夏季温度设置为26到28℃,湿度设置为65%以内,冬季温度设置为16到18℃;辦公区域,夏季温度设置为24到26℃,湿度设置为45%到55%左右,冬季的温度设置为21到23℃,湿度设置为45%以内。设计工作人员在实际设计过程中,需要严格根据综上所说的参数进行。

4.2空调负荷设计

4.2.1  照射强度。

高层建筑所受到的照射越强,则大气的透明程度就越高。此次高层建筑使用玻璃幕墙,会受到阳光照射很大的影响,因而在开展负荷计算的时候,需要使用这些举措:1.夏天的时候,西面的房间空调负荷需要在原本基础之上提高10%,冬天的时候,负荷需要减少5%;2.冬天的时候,北面的房间空调负荷需要在原本的基础之上提高10%;3.对外遮阳造成的影响无需思考,只是当成一种富余系数。

4.2.2  热压

冬天来临,由于存在热压作用,室外的冷空气会不断进入室内,从而减少底层房间的温度。为了防止冷空气持续进入,确保人们使用舒适性,应当开展这些方面的设计:首先,在建筑的出入口位置设置旋转门;其次,在建筑的楼梯间进出门安装弹簧门;最后,需要在地上一层安装供暖设施。

4.2.3  室外风速

众所周知,风速对于高层建筑放热系统有一定的影响,由于风速与建筑高度存在正相关关系,在风速增加时,会出现大的漩涡气流,造成放热系统持续增长。据此,按照现有资料,在计算分析冷负荷的过程中,无需思考风速造成的影响;在分析计算热负荷时,把15层作为竖向分区,而每增长一个竖向分区就需要增加5%的放热系数。

4.2.4  冬季温度计算

有关资料表明,高度每增长100 m,那么温度就会减少1 ℃。鉴于该种情况,相关设计工作人员在计算分析热负荷的过程中,应当及时修正温度。尽管其对于建筑的影响并不大,不过和暖通空调系统运行紧密相连,因而应当增加对其的关注度。

4.3  水系统分区设计

对水系统来说,通常是根据工作压力加以分区的,伴随建筑高度持续增加,水静压上升,资料表示,假设管材与设施设备工作压力超过2.0 MPa,就会提高工程造价成本。该次设计把水系统划分为低、中、高三个区。在这之中,低区就是地上2层到22层;中区就是地上23层到36层;高区就是地上37层到50层。在地上22层设置换热站,经过该设计,可以把工作压力控制在2.0 MPa以内。为了避免高区二次供水温度高,把高区换热设置也设计在地上22层,利用制冷机组提供一次水,详细的方式就是:第一,供回水系统温差设置在65 ℃,低区是由制冷机组开展供回水;第二,中高区都是由地上22层位置换热站展开供回水。经过该种设计,可以充分满足高区供水温度需求,还可以增强制冷机组运行效率。

4.4  空调通风控制设计

4.4.1  冷水机组和水系统

针对建筑冷冻机房,此该种控制法需要设计师在实际设计环节中采取就地控制方式,继而有效辅助中控室加以严格的监督和控制。机组和水泵等使用连锁运行的模式,根据如下顺序开启,即水泵、冷凝器、冷却塔、风机、一次泵、蒸发器、二次泵、机组。高层建筑暖通空调系统自动化控制将供回水总管温度作为主要依据,准确计算空调负荷数据信息,并且严格把控机组和水泵数目与组合,累计机组和水泵运行时间,借此达到轮时启动的目的。蒸发器出水管位置需要设置水流开关,与主机间进行连锁。假设管内的水无法流动,那么主机就会自行暂停运行。对空调水系统,关键采取二次泵严控变流量,一次水系统使用定流量进行控制,而总管之间安装平衡管,将水环路压差当成重要依据进行变频调节,如此可以让系统处在正常的运行状态中,继而获得理想中的节能之效。

4.4.2  处理装置和风系统

中央控制主要是为了严控新风处理装置,采取辅助就地控制方法。机组加湿器和水阀、风阀和送风机进行连锁,于出水管组织有关工作人员合理安装平衡阀,通过水流量的变化达到严格控制送风的温度。风机盘管控制方法就是中央控制方式,于中控室进行远程群控。控制系统是由电动二通阀、三速开关、温控装置构成的。系统正式运转的时候,温控装置对温度信号加以比较,并且将比较结果作为主要依据输出电压,合理控制二通阀动作,经过对水流量的变化精准把控室内温度,以三速开关调节出风风速。安装二氧化碳探测装置与温湿度传感器等,及时收集且比较每一项参数设置,比如二氧化碳浓度、新风温湿度,以此调节风阀开度,保证系统运行处在良好的状态中。

4.4.3  通风与排烟系统

经过安装一氧化碳探测装置,严格把控风系统开启、关闭和风机运行数量,与此同时严格监测风机运行状态,借此达到自动化预警的目的。假设出现火灾,传感器可以及时向控制中心传递信号,系统会自行开启排烟装置,并联动和其有关的一切装置,及时切断电源。

5  高层建筑暖通空调系统设计应注意事项

5.1  通风系统方面

在高层建筑暖通空调系统设计过程中,比较重要的一个内容就是通风系统。在一年四季中,优质的通风举措能够取代空调系统。且通风能不能流畅影响着使用人员工作与生活的舒适性,因而要想防止建筑裝修材料污染室内空气质量,那么在系统设计过程中就需要注意到通风系统设计工作,增强通风性能。按照当前的研究数据表明,现下空调系统通风不但能源消耗大,同时局部通风做得并不到位,主要是因为高层建筑环境复杂,故而必须要设计人员按照实况合理优化设计,方可促进暖通空调具备优质的通风[5-6]。

5.2  环境压力方面

新时代发展对环境保护有很高的关注度,高层建筑环境保护理念表现在各个方面,材料选取,设计施工能耗减少均表现了这一点,因此对一些已经明确的氟利昂和对大气有害的气体是严禁作为空调系统主机介质的,如此便影响到了空调设备的挑选,需要注意到多种氟利昂制冷剂的工艺要求,避免使用禁用产品。高层建筑空调设计人员应当承担起环保的责任,思考到成本与用户承受力,不但需要防止出现不必要的经济负担,还需要保护好环境,思考到成本的废气、水、噪音等带来的影响。

6  结语

总而言之,要想确保居民具备优质的居住环境,那么就应当增加对暖通空调系统设计的关注度,让高层建筑暖通空调系统设计与建筑实际需求相符,并且需要把多种技术相融,提升暖通空调系统设计水平。因而,在设计暖通空调系统的过程中,需要选择最合适的设计方案,积极引进最新的技术与成功的经验,确保设计方案合理性与科学性,保证暖通空调系统安装能够发挥应有之效。

参考文献

[1]王振华.暖通空调的自动故障检测及诊断分析[J].中国设备工程,2022(3):174-175.

[2]田帅.暖通空调系统的节能优化设计分析[J].四川建材,2022,48(1):211-213.

[3]毛栋.建筑暖通空调的节能及优化处理研究[J].工程技术研究,2021,6(24):92-95.

[4]徐丹.暖通空调系统施工安装问题与解决方法[J].居舍,2021(33):178-180.

[5]田一辛. 寒冷地区办公建筑性能优化设计研究[D].天津:天津大学,2020.

[6]高力强.寒冷地区校园综合体的低能耗模块化设计研究[D].天津:天津大学,2019.

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