摘要：暖通空調(diào)作為建筑施工的重要組成部分，其系統(tǒng)設(shè)計(jì)和施工質(zhì)量跟超高層建筑質(zhì)量和高品質(zhì)環(huán)境要求息息相關(guān)?；诔邔咏ㄖㄏ到y(tǒng)設(shè)計(jì)起步時(shí)間較晚，其設(shè)計(jì)過(guò)程還存在許多探討之處，本文以湖南星城光塔項(xiàng)目為例，闡釋超高層建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則及超高層建筑特點(diǎn)，簡(jiǎn)述超高層建筑暖通施工中存在的問(wèn)題，并且結(jié)合施工現(xiàn)狀提供可行性改進(jìn)措施。

關(guān)鍵詞：超高層? 建筑暖通? 空調(diào)系統(tǒng)? 設(shè)計(jì)

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

高層建筑工程規(guī)模大，可容納人員數(shù)量多，其承載功能更加豐富，在一定程度上反映了當(dāng)?shù)爻鞘邪l(fā)展現(xiàn)狀。在超高層建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中，暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)十分重要，暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)質(zhì)量不僅關(guān)乎人們生活舒適度還關(guān)乎超高層建筑整體質(zhì)量，暖通空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行科學(xué)合理的設(shè)計(jì)達(dá)到滿足運(yùn)營(yíng)需求和節(jié)能降耗的效果。

1 超高層建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則

1.1 經(jīng)濟(jì)性原則

超高層建筑暖通空調(diào)的設(shè)計(jì)中，經(jīng)濟(jì)性是需要遵循的基本原則之一，要保證設(shè)計(jì)能夠達(dá)到前期投資少、系統(tǒng)穩(wěn)定可靠、環(huán)境舒適性好、后期運(yùn)營(yíng)成本低和環(huán)保節(jié)能的要求。設(shè)計(jì)人員要綜合分析考慮進(jìn)行設(shè)計(jì)。例如，空調(diào)系統(tǒng)形式與供能業(yè)態(tài)相適應(yīng)性，合理分區(qū)降低承壓等級(jí)減少高承壓等級(jí)材料應(yīng)用降低造價(jià)，分布式集中能源應(yīng)用降低本項(xiàng)目機(jī)房面積、減少配電容量，各暖通空調(diào)系統(tǒng)形式的綜合對(duì)比分析，綠色建筑碳中和貢獻(xiàn);在材料選擇方面，要對(duì)市場(chǎng)進(jìn)行全面了解，選擇正規(guī)的廠家，確保材料可以達(dá)到相應(yīng)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，并且要保證在價(jià)格上有優(yōu)勢(shì)，避免以往材料選擇時(shí)的隨意性或者盲目性。在設(shè)備選擇方面，要保證設(shè)備的可靠性，確保設(shè)備具備良好的性能[1]。

1.2 操作方便性與適應(yīng)性原則

超高層建筑暖通空調(diào)使用的高峰期主要集中在冬季和夏季。因此，要通過(guò)設(shè)計(jì)提高暖通空調(diào)的調(diào)節(jié)性能，使其能夠在具備較強(qiáng)適應(yīng)性的基礎(chǔ)上，操作起來(lái)更加方便[2]。

1.3 循環(huán)與綠色原則

暖通空調(diào)具備良好的節(jié)能降耗效果。在具體的設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要從能源的利用方面進(jìn)行全面考慮，可以在以往系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化，從而降低對(duì)能源的消耗。在超高層建筑暖通空調(diào)的設(shè)計(jì)方面，要突破以往發(fā)展模式中的弊端，以綠色發(fā)展為基本方向，將綠色原則作為設(shè)計(jì)中的重要原則之一，確保設(shè)計(jì)能夠符合綠色理念的要求，做到低能耗循環(huán)利用。

1.4 滿足安全標(biāo)準(zhǔn)

超高層建筑暖通空調(diào)是否具備安全性，不僅直接影響著空調(diào)系統(tǒng)功能的發(fā)揮，并且直接影響著住戶的安全。超高層暖通空調(diào)系統(tǒng)不同于普通空調(diào)，有一定的復(fù)雜性，空調(diào)設(shè)備在具體的運(yùn)行過(guò)程中，維護(hù)工作十分困難。以本項(xiàng)目為例，在對(duì)高層建筑暖通空調(diào)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)主要集中水系統(tǒng)方面，需要對(duì)水系統(tǒng)進(jìn)行合理規(guī)劃豎向和水平分區(qū)，避免在后續(xù)運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)系統(tǒng)水不力平衡、承壓等級(jí)過(guò)高等穩(wěn)定性問(wèn)題及隱性安全問(wèn)題。

2 超高層建筑暖通空調(diào)設(shè)計(jì)要點(diǎn)概述

2.1 滿足冷熱負(fù)荷要求

超高層建筑中涉及的整體暖通空調(diào)工程具有很大的覆蓋范圍且較為復(fù)雜，其中，涉及到不同的暖通設(shè)備，如果同時(shí)運(yùn)行需要耗費(fèi)大量的電力能源。在進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)當(dāng)中，需要明確最大冷熱負(fù)荷與電力能源負(fù)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(yùn)行，而不會(huì)發(fā)生負(fù)荷超載的情況。

2.2 從整體上進(jìn)行合理的規(guī)劃

超高層建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要將其作為整體建筑設(shè)計(jì)的重要組成部分和關(guān)鍵點(diǎn)之一，要給予足夠的重視，在進(jìn)行暖通設(shè)計(jì)時(shí)要能夠從整體把握，要具有全局觀，立足于整個(gè)建筑并綜合考慮暖通設(shè)計(jì)功能效應(yīng)[3]。在進(jìn)行暖通部分的局部規(guī)劃設(shè)計(jì)當(dāng)中也要做好預(yù)算工作，將暖通工程相關(guān)技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)作為設(shè)計(jì)參考，實(shí)現(xiàn)合理規(guī)劃和科學(xué)設(shè)計(jì)，避免暖通空調(diào)設(shè)計(jì)與建筑設(shè)計(jì)發(fā)生沖突[4]。

2.3 注重節(jié)能減排設(shè)計(jì)

超高層建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)當(dāng)中，還必須響應(yīng)國(guó)家節(jié)能減排降耗的號(hào)召，遵循我國(guó)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，積極研究超高層建筑暖通設(shè)計(jì)的節(jié)能降耗設(shè)計(jì)方案。在進(jìn)行暖通設(shè)計(jì)過(guò)程當(dāng)中，需要將節(jié)能技術(shù)融入暖通設(shè)計(jì)當(dāng)中，借助國(guó)內(nèi)外超高層建筑節(jié)能降耗方面較為成功的設(shè)計(jì)案例，汲取經(jīng)驗(yàn)，不斷進(jìn)行暖通設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化改進(jìn)，確保超高層建筑暖通設(shè)計(jì)節(jié)能降耗效果[5]。

3 超高建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題

3.1 超高層建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖紙過(guò)于形式化

在暖通系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中，暖通空調(diào)設(shè)計(jì)圖紙主要發(fā)揮著規(guī)范施工的作用，圖紙?jiān)O(shè)計(jì)質(zhì)量直接關(guān)乎暖通施工質(zhì)量。設(shè)計(jì)圖紙務(wù)必要求較高的合理性與科學(xué)性。數(shù)據(jù)顯示，在暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中，圖紙標(biāo)準(zhǔn)過(guò)于籠統(tǒng)的現(xiàn)象屢有發(fā)生，且材料規(guī)格及細(xì)節(jié)存在漏洞[6]。

3.2 經(jīng)濟(jì)性、舒適性和安全性問(wèn)題

建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)期間，需要以全年氣候條件作為參照物，繼而對(duì)建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行精確化設(shè)計(jì)，有利于建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)能在不同季節(jié)發(fā)揮相應(yīng)的作用，繼而使得建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，無(wú)論是經(jīng)濟(jì)性還是協(xié)調(diào)性都能得到保障。

3.3 設(shè)計(jì)人員專業(yè)素養(yǎng)不高，安全意識(shí)淡薄

暖通系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員專業(yè)素養(yǎng)關(guān)乎暖通設(shè)計(jì)質(zhì)量，如果設(shè)計(jì)者安全意識(shí)薄弱，安全事故的發(fā)生概率就會(huì)有所提高，在設(shè)計(jì)超高層建筑暖通系統(tǒng)時(shí)，設(shè)計(jì)人員專業(yè)素養(yǎng)參差不齊，對(duì)工程質(zhì)量造成了極大的負(fù)面影響。

4 實(shí)例分析超高層建筑暖通空調(diào)的設(shè)計(jì)

本項(xiàng)目位于湖南省長(zhǎng)沙市，總用地面積45 806m2，總建筑面積268 373m2，其中裙房商業(yè)10 982m2，五星級(jí)酒店34 859m2，酒店式辦公67 903m2，甲級(jí)辦公53 030m2，云觀光2397m2，地下室65 154m2，建筑高度380m;集辦公、酒店、公寓、觀光等多業(yè)態(tài)于一體的綜合體塔樓。

4.1 暖通空調(diào)系統(tǒng)的類型

超高層建筑暖通，大致可以分為三類：空氣-水暖通、全水暖通、全空氣暖通?？諝?水暖通空調(diào)系統(tǒng)就是在冷水和空氣的熱交換作用下實(shí)現(xiàn)制冷或制熱，以此來(lái)調(diào)節(jié)建筑內(nèi)部溫度?？諝?水暖通空調(diào)可實(shí)現(xiàn)熱量交換，可以提高人們辦公或居住的舒適度。與空氣-水暖通相比，全水暖通是基于水的熱能交換來(lái)實(shí)現(xiàn)室內(nèi)溫度調(diào)節(jié)的[4]。全水暖通在調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度的基礎(chǔ)上，還可以調(diào)節(jié)室內(nèi)空氣質(zhì)量，廣泛應(yīng)用于超高層暖通系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中。全空氣暖通系統(tǒng)是城市建筑應(yīng)用最為廣泛的空調(diào)系統(tǒng)，主要通過(guò)空氣處理機(jī)來(lái)調(diào)節(jié)濕度和溫度，可以改善室內(nèi)空氣質(zhì)量。

4.2 管線的設(shè)計(jì)

與低層建筑暖通設(shè)計(jì)相比，超高層建筑管道種類繁多，目前，超高層建筑暖通系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要采用空調(diào)水系統(tǒng)管道、空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)管道、熱能動(dòng)力系統(tǒng)管道、供配電系統(tǒng)管線等。超高層建筑設(shè)計(jì)需科學(xué)布置各類管道，避免管道交叉，管道走線需要按照施工圖紙合理布置。采用BIM管線綜合設(shè)計(jì)應(yīng)用，在滿足施工標(biāo)準(zhǔn)的前提下，提高管道走線的合理性，有效避免管線交叉。

4.3 空調(diào)水系統(tǒng)分區(qū)的設(shè)計(jì)

本工程的中央空調(diào)系統(tǒng)空調(diào)冷熱源根據(jù)各系統(tǒng)形式方案綜合對(duì)比分析和營(yíng)運(yùn)方需求后按功能業(yè)態(tài)選取合適形式，裙房商業(yè)采用獨(dú)立VRV系統(tǒng)，云觀光采用獨(dú)立風(fēng)冷熱泵系統(tǒng)，五星級(jí)酒店采用“電制冷+鍋爐”系統(tǒng)，酒店式辦公和甲級(jí)辦公采用分布式集中能源站提供的冷熱源，均選用環(huán)保冷媒，設(shè)置如下。

（1）酒店式辦公和甲級(jí)辦公位于62層（263.7m）以下，空調(diào)冷熱源選用分布式區(qū)域集中能源站供能（能源站采用污水源熱泵、河水源熱泵、燃?xì)馊?lián)供等多能互補(bǔ)供能，節(jié)能高效綠色環(huán)保），采用兩管制，一級(jí)換熱站設(shè)置在B1層，總冷負(fù)荷17 200kW，供水側(cè)冷凍水供回水溫度7/13℃，空調(diào)熱水供回水溫度45/39℃，承壓一次側(cè)1.0MPa，二次側(cè)1.6MPa;二級(jí)換熱站設(shè)置在28F（121.0m），供水側(cè)冷凍水供回水溫度8/14℃，空調(diào)熱水供回水溫度44/38℃，承壓1.6MPa。

（2）五星酒店位于63F～78F（269.1～333.3m）樓層段，后勤區(qū)位于B1，宴會(huì)廳位于2F/3F，空調(diào)系統(tǒng)：“電制冷+鍋爐”組合，總空調(diào)冷負(fù)荷4149kW，總空調(diào)熱負(fù)荷2489kW，3臺(tái)螺桿式冷水主機(jī)，冷凍水一級(jí)供回水溫度均為6/12℃，冷凍水二級(jí)供回水溫度均為7/13℃，冷卻水供回水溫度均為32/37℃，燃?xì)庹婵諢崴仩t提供空調(diào)熱水，鍋爐熱水供回水溫度85/65℃，空調(diào)熱水供回水溫度60/50℃;系統(tǒng)主機(jī)和一級(jí)換熱機(jī)組均布置在B1，二級(jí)換熱機(jī)組布置在28F，四管制。中央空調(diào)冷熱源配以相應(yīng)的冷卻塔、冷卻水泵、冷凍水泵和空調(diào)熱水泵，冷卻塔設(shè)于裙房屋頂[5]，冷水機(jī)組、冷凍水泵、冷卻水泵及低區(qū)換熱機(jī)組設(shè)于負(fù)一層冷凍機(jī)房，高區(qū)換熱機(jī)組設(shè)于28層換熱機(jī)房?？照{(diào)水系統(tǒng)按四管制配置，空調(diào)水系統(tǒng)采用閉式膨脹水箱定壓，分布在相應(yīng)機(jī)房?jī)?nèi)。

（3）云觀光位于79層（338.7m）：獨(dú)立業(yè)態(tài)配置獨(dú)立的風(fēng)冷熱泵空調(diào)系統(tǒng)，總冷負(fù)荷533kW，總熱負(fù)荷320kW;空調(diào)冷源選用模塊式風(fēng)冷熱泵機(jī)組，采用兩管制系統(tǒng)，冷凍水供回水溫度7/12℃，空調(diào)熱水供回水溫度45/40℃，主機(jī)設(shè)備位于塔樓屋頂。

4.4 冷水機(jī)組和空調(diào)水系統(tǒng)的自動(dòng)控制

本項(xiàng)目空調(diào)水系統(tǒng)，依照供回水溫度及其流向計(jì)算系統(tǒng)運(yùn)行負(fù)荷等自控運(yùn)行策略，確定冷水機(jī)組運(yùn)行狀況，測(cè)量其參數(shù)，依照運(yùn)行時(shí)間累計(jì)觀察，按照輪時(shí)方式啟動(dòng)冷水機(jī)組及空調(diào)水泵。本項(xiàng)目通過(guò)主機(jī)和冷水機(jī)組蒸發(fā)器出水管的水流開關(guān)連接的方式，自動(dòng)控制空調(diào)水系統(tǒng)。當(dāng)管道水流量達(dá)到最低值時(shí)，主機(jī)會(huì)自動(dòng)截停機(jī)組，整個(gè)系統(tǒng)暫停運(yùn)行?？照{(diào)水系統(tǒng)采用一次泵變流量系統(tǒng)，在供回水總管間安裝平衡管，水泵根據(jù)其服務(wù)水環(huán)路上最不利用水點(diǎn)的供回水管之間的壓差進(jìn)行變頻調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)空調(diào)水系統(tǒng)的節(jié)能運(yùn)行。

4.5 通風(fēng)與排煙系統(tǒng)的自動(dòng)控制

為保證地下通風(fēng)，本工程在地下車庫(kù)設(shè)置了一氧化碳檢測(cè)器，對(duì)車庫(kù)通風(fēng)及風(fēng)機(jī)進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)管，隨時(shí)監(jiān)測(cè)車庫(kù)空氣質(zhì)量。當(dāng)空氣質(zhì)量威脅人們健康時(shí)，檢測(cè)器會(huì)發(fā)出相應(yīng)警報(bào)，提醒人們避難，以此來(lái)避免造成人員傷亡。與此同時(shí)，本工程建筑內(nèi)部每層都設(shè)立了煙感器。煙感器可以監(jiān)測(cè)建筑內(nèi)部煙氣含量，當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，自動(dòng)控制暖通系統(tǒng)開設(shè)排煙口，同時(shí)打開送風(fēng)機(jī)，輔助排煙。為降低火災(zāi)擴(kuò)散，煙感器可以在發(fā)出預(yù)警后自動(dòng)切斷空調(diào)電源。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，本文以湖南長(zhǎng)沙某項(xiàng)目為例，分析了超高層暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題及設(shè)計(jì)方式，以實(shí)踐為基礎(chǔ)，提出了設(shè)計(jì)措施，旨在為相關(guān)領(lǐng)域提供借鑒和參考。想要提高暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)水平，設(shè)計(jì)人員需要不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，認(rèn)真思考發(fā)展難題，推動(dòng)暖通工程質(zhì)量的穩(wěn)步提高，為我國(guó)建筑行業(yè)長(zhǎng)足發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

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作者簡(jiǎn)介：隆先進(jìn)（1980—），男，本科，工程師，主要從事房產(chǎn)開發(fā)機(jī)電設(shè)計(jì)管理工作。