李 璞

（永泰房地產(chǎn)（集團）有限公司，北京 100089）

目前，隨著經(jīng)濟收入的不斷增長，人們對于居住環(huán)境和整體建筑的功能性要求越來越高，尤其對暖通的建筑設(shè)計需求不斷增長，相關(guān)建筑暖通設(shè)計技術(shù)標準和規(guī)范也在不斷的優(yōu)化和改進。隨著高層建筑工程項目的持續(xù)發(fā)展和數(shù)量的增多，使得高層建筑已經(jīng)成為現(xiàn)代化城市建設(shè)當中主要的建筑類型，并且高層建筑的功能也從原有固定功能逐漸向多元化功能、系統(tǒng)化功能方向邁進。特別在控制技術(shù)、計算機技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及控制理論的持續(xù)進步推動下，高層建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計也迎來了新的發(fā)展空間。因此，對高層建筑中暖通設(shè)計進行研究分析，對于城市整體發(fā)展規(guī)劃及城市化建設(shè)有著重要的價值意義，對高層建筑暖通設(shè)計水平和促進暖通設(shè)計技術(shù)性、科學性發(fā)展也有著至關(guān)重要的作用。

1 工程概況

北京某高層建筑暖通空調(diào)設(shè)計項目，2 棟甲級辦公樓，裙房為商用，建筑高度為99.85 m，地上為21 層，地下3 層，屬于典型的高層建筑項目類型。建筑主體結(jié)構(gòu)設(shè)計為框剪結(jié)構(gòu)，外墻使用玻璃幕墻材料加石材幕墻材料，其暖通空調(diào)系統(tǒng)為大型中央暖通空調(diào)。本文僅對地上的空調(diào)、消防系統(tǒng)進行探討，地下車庫及人防部分均按國家相關(guān)規(guī)范、標準設(shè)計，本文不做贅述。

2 高層建筑暖通設(shè)計的要點概述

在高層建筑工程項目設(shè)計之初，就已經(jīng)針對建筑當中的暖通進行了部分預留設(shè)計，例如新風口、排風口的預留設(shè)計，空調(diào)機組具體安裝位置的預留設(shè)計。其主要目的是為后續(xù)暖通空調(diào)工程項目的接入安裝施工提供空間與結(jié)構(gòu)支撐，在高層建筑工程項目當中，暖通空調(diào)工程的安裝必須要預先進行合理的設(shè)計，一旦暖通設(shè)計存在不合理，就會造成工程項目二次返工，給后續(xù)暖通空調(diào)安裝帶來很大的不便。另外，高層建筑暖通設(shè)備的使用占其能源消耗的很大一部分。尤其暖通空調(diào)對能源的消耗量較大，這也意味著必須要重視將高層建筑暖通空調(diào)工程項目設(shè)計融入節(jié)能降耗這一理念。因此，高層建筑暖通設(shè)計的要點主要可以從以下幾點考慮。

1）滿足冷熱負荷要求

高層建筑當中所涉及的整體暖通工程具有很大的分布范圍且較為復雜。如本案例工程當中，高層建筑為商務高層建筑。所以涉及到不同的暖通設(shè)備，如果同時運行就需要耗費大量的電力能源。為此，在進行建筑設(shè)計當中，需要明確最大冷熱負荷與電力能源負荷，并以此為參考依據(jù)，在確保暖通設(shè)備最大化利用的情況下，系統(tǒng)依然能夠正常運行，而不會發(fā)生負荷超載的情況。

2）從整體上進行合理的規(guī)劃

高層建筑的暖通設(shè)計需要將其作為整體高層建筑設(shè)計的重要組成部分和關(guān)鍵點之一，要給予足夠的重視，在進行高層建筑暖通設(shè)計時要能夠從整體把握，要具有全局觀，立足于整個高層建筑并綜合考慮暖通設(shè)計功能效應。在進行暖通部分的局部規(guī)劃設(shè)計當中，也要做好預算工作，將暖通工程相關(guān)技術(shù)規(guī)范和標準作為設(shè)計參考，實現(xiàn)合理規(guī)劃和科學設(shè)計，避免暖通空調(diào)設(shè)計與建筑設(shè)計發(fā)生沖突。

3）注重節(jié)能減排設(shè)計

高層建筑的暖通設(shè)計當中，還必須響應國家節(jié)能減排降耗的號召，遵循我國所提出的生態(tài)文明建設(shè)與生態(tài)文明城市建設(shè)的理念，積極研究高層建筑暖通設(shè)計的節(jié)能降耗設(shè)計方案。所以，在進行暖通設(shè)計過程當中，需要將節(jié)能技術(shù)融入到暖通設(shè)計當中，借助國內(nèi)外高層建筑節(jié)能降耗方面較為成功的設(shè)計案例，汲取經(jīng)驗，不斷進行暖通設(shè)計方案的優(yōu)化改進，確保高層建筑暖通設(shè)計節(jié)能降耗效果[1]。

3 高層建筑暖通設(shè)計分析

以北京某商務中心高層建筑暖通設(shè)計為例。

1）確定暖通空調(diào)設(shè)計方案

高層建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計必須依據(jù)國家相關(guān)標準規(guī)范內(nèi)容規(guī)定，同時也要參照國家相關(guān)部門所制定的法律法規(guī)，結(jié)合具體的氣象參數(shù)來予以設(shè)計。

暖通空調(diào)設(shè)計人員需要參考當?shù)貧庀缶謿夂騾?shù)，這些參數(shù)主要是暖通空調(diào)設(shè)計當中節(jié)能降耗設(shè)計的參考依據(jù)。本案例當中高層建筑的暖通空調(diào)設(shè)計系統(tǒng)根據(jù)不同空間的特點提出了不同的供暖要求。如本工程是屬于商務中心高層建筑，其具有明顯的綜合化、系統(tǒng)化特點，依據(jù)不同需求進行內(nèi)部整體布局的劃分，而不同的房間在供冷供暖要求方面也不相同。例如1 層~4 層為商業(yè)，5 層及以上為辦公區(qū)，所以，在設(shè)計時必須充分考慮房間功能不同時對供暖的要求[2]。

本案例工程項目當中主要使用大型中央空調(diào)設(shè)備和局部空調(diào)共同使用的方案，中央空調(diào)部分和局部空調(diào)功能可以實現(xiàn)互補，并全面提高暖通系統(tǒng)的可靠性，中央空調(diào)設(shè)備具有故障率低、使用壽命較長的優(yōu)勢，而且施工安裝相對較為靈活。

中央空調(diào)冷源采用3 臺變頻離心式冷水機組，夏季為空調(diào)系統(tǒng)提供7℃~12℃的冷水。熱源采用2臺常壓熱水鍋爐，通過板式換熱器換熱，為空調(diào)系統(tǒng)提供50℃~60℃的熱水。制冷機房、鍋爐房及各樓均設(shè)置冷熱計量裝置，作為結(jié)算點的熱計量表選用超聲波或電磁式, 設(shè)置數(shù)據(jù)采集和遠傳系統(tǒng)。

2）暖通空調(diào)系統(tǒng)的選用

對于暖通系統(tǒng)設(shè)計當中，空調(diào)系統(tǒng)的選用主要采用中央空調(diào)和局部空調(diào)相搭配的方式。而其中中央空調(diào)與局部空調(diào)有著不同的特點，整體的應用范圍和空間布局也各不相同，中央空調(diào)與局部空調(diào)性能方面對比見表1。

表1 中央空調(diào)與局部空調(diào)性能優(yōu)缺點對比

從表1 中可以看出。本案例高層建筑主要使用混合式暖通系統(tǒng)。其中對于商業(yè)區(qū)域主要采用兩管制風機盤管+全空氣集中空調(diào)系統(tǒng)，辦公樓區(qū)域主要采用兩管制風機盤管+集中新風熱回收系統(tǒng)，其他區(qū)域采用局部空調(diào)方式，計算機機房、消防防控中心、電梯機房需要在24 h 內(nèi)維持一定的濕度，但中央空調(diào)屬于間歇式方式[3]。所以，此部分采用局部空調(diào)方式。

3）新風排風系統(tǒng)

新風機組設(shè)計整體的規(guī)劃必須按照最基本的設(shè)計要求，新風機基礎(chǔ)設(shè)計必須滿足系統(tǒng)正壓要求和局部通風情況及衛(wèi)生條件，要確保在此期間用戶可以獲得更加舒適的體驗感，尤其對于商業(yè)餐飲場所來講，其新風量的要求較高，所以，整體設(shè)計當中，本案例高層建筑新風量設(shè)定為30 m3/(h·人)~50 m3/(h·人)。

新風系統(tǒng)采用熱回收式新風處理機組，采用新風系統(tǒng)可以確保建筑內(nèi)部的正壓，有效防止外界空氣的滲入，同時，還能夠為室內(nèi)空氣溫度和衛(wèi)生條件提供支撐。新風送入是屬于不間斷狀態(tài)，因此，不會發(fā)生遺留“原用戶”痕跡的問題，能夠為用戶提供全新的環(huán)境，采用熱回收式新風機組，維修維護較為便利且能夠降低能耗。

本案例項目當中新風機組設(shè)置于地下1 層及頂層設(shè)備層的新風機房，于核心筒內(nèi)設(shè)置新風豎井及排風豎井，新風機組通過設(shè)備層集中防雨百葉取室外新風，經(jīng)過新風機組熱回收處理后，利用核心筒內(nèi)的新風豎井送至各層，各層的排風再由豎井排至新風機組，冷熱量回收后，排至室外。

除了依附于新風機組的部分室內(nèi)排風之外，本項目還有一些區(qū)域采用了獨立的排風系統(tǒng)，如商業(yè)餐飲、衛(wèi)生間，辦公層的公共衛(wèi)生間等。因建筑層數(shù)較高，排風系統(tǒng)采用了室內(nèi)排風扇與屋頂排風機相結(jié)合的方式，衛(wèi)生間換氣次數(shù)按12 次/h 考慮，排風扇將室內(nèi)空氣排至排風豎井，屋頂排風機將豎井內(nèi)空氣排至室外，以確保室內(nèi)的空氣質(zhì)量。

4）空調(diào)水系統(tǒng)設(shè)計

空調(diào)水系統(tǒng)部分的設(shè)計主要考慮采用兩管制異程式系統(tǒng)，在地下主干管及豎向管井內(nèi)立管采用異程式系統(tǒng)，為了能夠確保水力平衡，在建筑內(nèi)每層支管上設(shè)置平衡閥進行調(diào)節(jié)。出管井的每層空調(diào)水管則采用同程式系統(tǒng)，確保末端的風機盤管機組之間水力平衡。夏季冷凍水供回水溫度為7℃~12℃，冬季熱水供回水溫度為50℃~60℃，冬夏通過機房內(nèi)開關(guān)切換實現(xiàn)溫度轉(zhuǎn)換。所使用的兩管制異程式運行方式可以確保持續(xù)性且均勻地進行供熱供冷。變頻補水泵定壓系統(tǒng)控制原理見圖1。

圖1 變頻補水泵定壓系統(tǒng)控制原理圖

本項目空調(diào)水系統(tǒng)最高工作壓力為1.6 MPa，無需豎向分區(qū)，選用閥門的壓力均為2.0 MPa。空調(diào)水系統(tǒng)補水定壓采用變頻補水泵定壓，因水泵長期在低轉(zhuǎn)速下運行效率較低，故設(shè)置2 臺補水泵，1 用1 備。變頻補水泵的揚程應保證比系統(tǒng)補水壓力高30 kPa~50 kPa，變頻泵流量應為系統(tǒng)水容量的5%~10%。

5）防排煙系統(tǒng)設(shè)計

高層建筑暖通設(shè)計過程當中，必須要重點注意建筑加壓送風與排煙系統(tǒng)的設(shè)計，不具備自然排煙條件的封閉樓梯間、防煙樓梯間、獨立前室、合用前室、消防電梯前室均設(shè)置機械加壓送風系統(tǒng)，火災時啟動加壓風機及相應風口，防止煙氣入侵，實現(xiàn)人員疏散。

本項目高度＜100 m，加壓送風系統(tǒng)不需豎向分段設(shè)置，可采用一套豎向加壓送風裝置，加壓送風機設(shè)置于屋頂機房內(nèi)，在8 層樓梯間及每層獨立前室、合用前室、消防電梯前室設(shè)置壓力傳感器，控制加壓風機出口處的旁通泄壓閥，調(diào)整余壓值，使樓梯間余壓值維持在50 Pa，獨立前室、合用前室、消防電梯前室余壓值維持在25 Pa。

排煙系統(tǒng)豎向分段設(shè)置，1 層~10 層為一段，排煙風機設(shè)置于10 層排煙機房，11 層~21 層為一段，排煙風機設(shè)置于21 層排煙機房，保證火災時煙氣順利排出。

高層建筑暖通設(shè)計當中常會受到一些因素的影響或由于人為疏忽而產(chǎn)生不合理的問題，這就需要設(shè)計人員能夠全面掌握高層建筑項目的實際情況和具體精確的參數(shù)，才能夠設(shè)計出優(yōu)質(zhì)的暖通設(shè)計方案[4]。

4 結(jié)語

在當前國家所提倡的生態(tài)文明城市建設(shè)、可持續(xù)發(fā)展理念及節(jié)能降耗理念的推行下，為了能夠?qū)崿F(xiàn)資源與能源的節(jié)約，對高層建筑的暖通設(shè)計必須要做到全方位的考慮，充分滿足在用戶實際需求的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)科學合理的設(shè)計，同時也要融入節(jié)能降耗理念。一方面能夠有效降低成本，而另一方面也能夠提高整體的效率。尤其要注重暖通工程設(shè)計應符合國家相關(guān)法律法規(guī)和標準規(guī)范，如此才能夠有效的利用資源，并設(shè)計出高質(zhì)量的高層建筑暖通設(shè)計方案，這也是新時期高層建筑節(jié)能的主要設(shè)計發(fā)展方向。