劉 瑞 軍

(山西八建集團(tuán)有限公司，山西 太原 030024)

高大空間公共建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析

劉 瑞 軍

(山西八建集團(tuán)有限公司，山西 太原 030024)

在對高大空間建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)特點(diǎn)分析的基礎(chǔ)上，以分層空調(diào)系統(tǒng)、冬季輔助采暖系統(tǒng)、新風(fēng)熱回收系統(tǒng)等為切入點(diǎn)，對市場上常見的采暖通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行剖析，希望能對公共建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)有所幫助。

高大空間，公共建筑，通風(fēng)排煙管道，暖通空調(diào)系統(tǒng)

高大空間公共建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)的搭建是一個(gè)復(fù)雜的研發(fā)任務(wù)，它要求設(shè)計(jì)人員有很堅(jiān)實(shí)的空調(diào)系統(tǒng)方面的專業(yè)知識，特別是要適用于高大空間建筑，并且還要進(jìn)行靈活的運(yùn)用，能夠按照工程實(shí)際進(jìn)行設(shè)計(jì)，選擇最為合理的系統(tǒng)形式。

1 高大空間公共建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)的特點(diǎn)

顧名思義，所謂的高大空間公共建筑必然具有一個(gè)高大的特點(diǎn)，那么相應(yīng)的就會出現(xiàn)較高的房屋高度，當(dāng)然，房間整體體積也是很大的。特別典型的例子就是一些諸如劇場和體育館這樣的建筑，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，他們的單間高度普遍都在10 m以上，有些體育館由于條件的需要，甚至?xí)黄?0 m的高度，這顯然不能用一般的室內(nèi)設(shè)計(jì)理念來衡量它們。其較之于一般建筑，擁有如下特點(diǎn)：

1)由于建筑高度較高，溫度就會在不同的高度以不同的數(shù)值出現(xiàn)，這顯然就產(chǎn)生了溫度梯度，而普通的建筑則不會存在這樣的問題，他們高度不高，因此室內(nèi)溫度均趨于同一數(shù)值。還有一點(diǎn)就是大空間建筑由于擁有巨大的體積，就相應(yīng)的會有很大的墻體面積與外界接觸，同時(shí)地表面積也是非常大的，這樣的布局將不得不重點(diǎn)考慮外界環(huán)境的影響，因?yàn)橥饨鐪囟鹊拇蠓兏@然會直接影響到建筑空間內(nèi)的氣流組織。2)高大空間公共建筑的使用是有其獨(dú)特之處的，這類諸如影劇院的地方，普遍都是集中開放的，用的時(shí)間很少，但是人流量很大。而且作為服務(wù)性場所，其對舒適度是有很高要求的，設(shè)計(jì)人員必須克服空調(diào)冷、熱負(fù)荷在室內(nèi)空間的均勻分布問題等。這些都是暖通空調(diào)系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)必須得重點(diǎn)考慮的問題。

2 高大空間公共建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)的形式

經(jīng)過相應(yīng)的市場調(diào)研，再結(jié)合高大空間建筑的一些固有特性進(jìn)行分析可以發(fā)現(xiàn)，發(fā)展相對成熟的市面上的采暖通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)主要有下面幾類:

1)上送下回的全空氣空調(diào)系統(tǒng)。

高大空間公共建筑中有一部分可以采用一種特殊的空調(diào)系統(tǒng)，我們稱之為上送下回的全空氣空調(diào)系統(tǒng)。這種系統(tǒng)的典型建筑模式為體育館和展覽館，原因在于這些地方均具有人員較為集中、送風(fēng)量大和間斷性使用的特點(diǎn)，針對這種情況，普遍采用具有大口徑風(fēng)道的全空氣系統(tǒng)。該系統(tǒng)的送風(fēng)口一般放置在屋頂，而回風(fēng)口的位置一般在觀眾座椅附近，也有一些是安置在側(cè)墻上的?？諝庥缮隙说乃惋L(fēng)口進(jìn)入，直接流通到下方的人員區(qū)，再由人員區(qū)附近的回風(fēng)系統(tǒng)導(dǎo)出。這種空調(diào)系統(tǒng)有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，就是送來的處理過的空氣到各個(gè)部位時(shí)都是均勻的，這更符合各個(gè)區(qū)域?qū)τ诃h(huán)境的需求。但不可否認(rèn)的是，其也有部分不足之處，最典型的就是，其將人員上方這些多余的空間，也劃入了處理區(qū)，這就需要消耗更多的能量。這顯然與節(jié)能環(huán)保的設(shè)計(jì)理念嚴(yán)重不符，故而設(shè)計(jì)者應(yīng)該進(jìn)行綜合比較，選出最佳的空調(diào)系統(tǒng)。

2)分層空調(diào)系統(tǒng)在高大空間公共建筑中的應(yīng)用。

分層空調(diào)系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)的是對特定空間的處理，首先經(jīng)過加工產(chǎn)生適當(dāng)?shù)臍饬鹘M織，然后對高大空間建筑物的有用空間采取空調(diào)處理，具體來說就是空間下部區(qū)域，沒有價(jià)值的上方空間則不進(jìn)行處理。這項(xiàng)功能主要是憑借中部區(qū)域的高速噴口實(shí)現(xiàn)的。這種形式的空調(diào)系統(tǒng)主要的優(yōu)點(diǎn)在于節(jié)約能源，據(jù)統(tǒng)計(jì)可知，該系統(tǒng)比同類空調(diào)系統(tǒng)可節(jié)約30%～40%，節(jié)能環(huán)保效果尤為明顯，更符合時(shí)代要求。

3)高大空間公共建筑的下送風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)。

對于大型影劇院來說，它們的觀眾區(qū)人員密集，故而對噪聲控制有一定的標(biāo)準(zhǔn)，這就決定該區(qū)域?qū)扇∠滤蜕匣氐牡惋L(fēng)速全空氣空調(diào)系統(tǒng)。這種系統(tǒng)的送風(fēng)口普遍放置在靠椅之下，而回風(fēng)口的位置一般在觀眾廳上部的屋頂。其次，基于人性化設(shè)計(jì)，必須要考慮到觀眾的舒適度體驗(yàn)，這就決定送風(fēng)的溫度差不能高于4 ℃。送風(fēng)道安置在座椅下方，也就是在地表以下挖通一個(gè)空間進(jìn)行送風(fēng)，同時(shí)也要考慮到送風(fēng)道的防護(hù)與后續(xù)維修問題。這種空調(diào)系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)明顯，溫度變化較為平緩，溫度和濕度都較為穩(wěn)定且不會有大的波動，均勻平緩流動的氣流會給人以十分舒適的感覺，此外由于系統(tǒng)負(fù)荷和送風(fēng)量比較低，故而在進(jìn)行設(shè)備選型時(shí)不用考慮太多因素，總之，這種下送風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)很適合影劇院使用。

4)冬季輔助采暖系統(tǒng)。

在當(dāng)前社會中，凡是高大空間公共建筑幾乎都有一個(gè)共性，那就是使用不會很頻繁，也就是說一般都會放置很長時(shí)間，實(shí)際使用時(shí)間遠(yuǎn)小于閑置時(shí)間。在溫度普遍很低的北方，冬天采暖的形式一般為，空調(diào)制熱與地板輻射相協(xié)調(diào)來產(chǎn)生溫度，共同維持寒冬中的高大空間建筑的適宜溫度。在進(jìn)行空間布置時(shí)，兩種系統(tǒng)是隔離開的。在建筑處于非工作狀態(tài)時(shí)，就僅使用地板輻射進(jìn)行少量的溫度制造，據(jù)調(diào)研看來，空閑時(shí)最佳的采暖溫度在5 ℃～10 ℃左右。當(dāng)然，在此高大空間建筑進(jìn)行使用時(shí)，則是兩種產(chǎn)熱形式配合工作。

5)輔助房間的空調(diào)系統(tǒng)。

高大空間公共建筑一般不會單一的出現(xiàn)，它通常會配備一些會議室和休息室等輔助房間。這些輔助房間屬于小型空間，它在使用上和高大空間主體都是不一樣的，因此，設(shè)計(jì)人員要單獨(dú)考慮這些房間的空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)。在控制方面，這些輔助房間要與主體分開控制，劃分標(biāo)準(zhǔn)則是根據(jù)使用功能和使用時(shí)間來判定的，目的在于達(dá)到最佳的空調(diào)效果。

6)新風(fēng)熱回收系統(tǒng)。

對于體育館、大劇院等這些人員更加密集散熱量也很多的地方，一般采用新風(fēng)熱回收系統(tǒng)，主要是實(shí)現(xiàn)一種良好的節(jié)能效果。在該系統(tǒng)中空調(diào)機(jī)組一般在夏冬兩季開啟，這時(shí)關(guān)閉排風(fēng)機(jī)，外界環(huán)境中的新風(fēng)會首先涌入空氣熱交換機(jī)組，在這個(gè)設(shè)備中新風(fēng)和室內(nèi)排風(fēng)混合達(dá)成熱量的交換，之后再通入空調(diào)機(jī)組，最后一步就是吹入觀眾廳。值得注意的是，它進(jìn)行節(jié)能的方式是，巧妙的循環(huán)利用了建筑空間內(nèi)風(fēng)里的熱量。剩下的兩個(gè)閑置季節(jié)里，則只是打開排風(fēng)機(jī)，直接讓外界環(huán)境的新風(fēng)進(jìn)入觀眾廳，新風(fēng)量送入的越多，人的舒適感就越佳，能量消耗就越少。該系統(tǒng)是利用余熱來抵消一部分制冷量(或制熱量)，從而減少能耗與成本的。需要重點(diǎn)關(guān)注的是，這種設(shè)備在某些極度寒冷的地區(qū)使用時(shí)，要注意做好防凍措施，一旦排風(fēng)溫度在5 ℃以下時(shí)，就需要進(jìn)行加熱處理了，這是避免因霜凍影響工作的重要環(huán)節(jié)。

3 結(jié)語

建筑行業(yè)的發(fā)展催生出了許多高大空間公共建筑，它們形式不一、功能多樣，這就為暖通空調(diào)專業(yè)帶來了諸多挑戰(zhàn)。行業(yè)設(shè)計(jì)人員應(yīng)該在扎實(shí)的專業(yè)知識的基礎(chǔ)上，根據(jù)工程實(shí)際，再輔以科學(xué)的分析、嚴(yán)密的計(jì)算，選出最為科學(xué)合理的空調(diào)系統(tǒng)方案，再在實(shí)踐基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。最后，不得不提到的一點(diǎn)就是，高大空間公共建筑的暖通空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)還要考慮與一個(gè)外界系統(tǒng)的配合使用，那就是與建筑配套的消防聯(lián)動控制系統(tǒng)，這就要空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)不但符合使用要求，而且還要兼顧安全要求，當(dāng)然還得時(shí)刻考慮到節(jié)能環(huán)保的設(shè)計(jì)理念。

[1] 李躍虎.高大空間公共建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要點(diǎn)分析[J].山西建筑,2016,42(23):130-132.

[2] 陳望超.高大空間暖通空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備,2017(2):38-39.

[3] 饒峻荃.試論嚴(yán)寒地區(qū)高大空間建筑的暖通設(shè)計(jì)[J].建材發(fā)展導(dǎo)向(下),2017,15(2):112.

LargespacepublicbuildingHVACsystemdesignandanalysis

LiuRuijun

(ShanxiEightConstructionGroupCo.,Ltd,Taiyuan030024,China)

Based on analyzing the characteristics of the air conditioning system of HVAC in large space buildings, with stratified air conditioning system, auxiliary heating system in winter, fresh air heat recovery system as the breakthrough point, analyzes the advantages and disadvantages of heating ventilation and air conditioning system in the common market, hoping to design of HVAC systems of public buildings help.

large space, public building, ventilation and smoke exhaust pipe, HVAC system

1009-6825(2017)32-0108-02

2017-09-03

劉瑞軍(1972- )，男，工程師

TU831.3

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