高大空间建筑暖通空调系统设计与节能作用分析

高大空间建筑暖通空调系统设计与节能作用分析

 ,宋磊 

山东力诺瑞特新能源有限公司  济南市 250100

摘要：如今,形式多样、功能复杂的高大空间建筑越来越多,这给暖通空调系统的设计和安装带来许多新挑战。另外,随着国家大力提倡节能环保理念以及国民环保意识的增强,设计人员需要根据建筑工程的不同情况来综合考虑建筑布局、使用功能、使用时间、室内环境要求等内容来制订最优的设计方案,从而满足建筑使用需求,实现节能环保目标。

关键词：高大空间；建筑暖通；空调系统设计；节能作用分析

1高大空间建筑暖通空调系统设计要点与节能作用

1.1分层空调系统

分层空调系统的运行原理是：空调机组及相关设备借助空气流动,针对性地调节建筑内部空间（人们日常生活和办公的主要区域）的暖通效果。通常,工作人员需要在高大空间建筑的中部设置高速喷口装置,使送风过程中形成的射流层会成为分层空调系统工作区域和非工作区域的分界线,以保证该空调系统在后续运行过程中能够准确地将风传送至指定区域。设计此类空调系统时,设计人员一般会选择侧面送、下面回的气流组织模式,将送风口安装在侧面墙壁不低于4m的位置上,同时在送风口侧下方设置回风口。在此环节,设计人员应控制好送风射流的速率以及送风温差,确保送风到达射程范围后还能降速回流到人员流动区域。其中,送风口的喷射角度应基于建筑实际高度进行计算,空调运行区域的送风速率一般为0.2m/s～0.5m/s。设计人员在设计分层空调系统时,还应做好以下几项工作。（1）因为分层空调系统送风口点位高度距离人员流动区域较远,所以在自然状态下,射流层下方的气流很难顺利到达指定区域。为此,设计人员需要在送风口侧面设置回风口,从而在确保气流回流的同时,向人员流动区域送风。（2）高大空间建筑的空间跨度普遍较大,因而设计人员应根据实际情况来合理选择空调系统的送风回风模式,常用送风回风模式有单侧和双侧两种。（3）设计人员在分层计算、分析空调系统冷负荷参数时,切勿忽视非工作区域对工作区域造成的热对流和热辐射问题,它们是加重系统整体冷负荷的主要因素。一般来说,系统冷负荷与空调系统分界层高度成正比关系,系统冷负荷值会随着分界层高度的降低而减小。（4）在分层空调系统向侧边送风时,送风口传送出来的气流通常射程较远。由于空调系统与室内温度的温差较大,因此设计人员在夏季对建筑空间内部进行制冷时,经常会遇到热空气上升、冷空气下降的情况。此时,设计人员就需要在分层空调系统中安装可调节喷口,并在喷口位置加装用于控制风量的调节阀。这样一来,业主在冬夏季节转换期间,也可以根据实际需要来灵活调整喷口的送风角度或者送风量。（5）如果空调送风的覆盖面积超过30m2,那么设计人员就需要在墙面上设置多个不同高度的送风口,高处送风口负责远距离送风,低处送风口负责近距离送风。（6）为更好地释放非工作区域的余热,设计人员应在该区域顶部安装排风系统,尽可能降低上层空间的温度,同时抑制该区域对下方空调运行区域产生热辐射和对流干扰。这种设计能够减少能耗,因此应用较为广泛。

1.2全空气空调系统

全空气空调系统常见于高大空间公共建筑,例如展览馆、体育馆等。这种空调系统的送风模式有上面送风、侧面回风和上面送风、下面回风这两种。通常情况下,在高大空间公共建筑内,人员流动较为集中,整体热负荷较大,新风比例高,送风量大。因此,设计人员在设计该类建筑的空调暖通系统时更倾向于选择全空气空调系统,此系统内设置了大尺寸的风道结构,能更好地满足高大空间建筑的送风需求。此外,全空气空调系统的送风口一般安装在建筑顶棚区域或者建筑上层的网格结构中,回风口则安装在建筑下方墙体处或者人员集中区域的座椅附近。这样一来,气流将由上至下自然流入人员集中区域,再由回风系统带回安装在建筑顶部的排风系统,最后由排风系统排出,形成循环。在此过程中,设计人员需注意控制送风气流的流速。全空气空调系统的送风装置通常有喷口型、旋流风口型等类型,其中,旋流风口型送风口具有整体送风量大、送风射程远、噪声小、灵活度高、可控性强等显著优势,能够实现建筑空间各部位的均匀送风,同时满足多种类型建筑空间的送风需求,因而应用范围更广。但是,此类空调系统的工作区域较大,实际运行过程中所产生的能量消耗会高于其他系统。同时,此类系统也会对建筑上方进行送风,很有可能将建筑上方的热气回输到人员集中区域,进而影响整体送风效果。因此,设计人员需综合比对、谨慎选择。

1.3下送风空调系统

下送风空调系统常见于大型剧院或影院等观众相对集中的高大空间建筑,这类建筑对空调系统的降噪水平的要求较高,因而设计人员大多使用“下方送风、上方回风”的低速空调系统。下送风空调系统的送风口一般设置在座椅下方,设计人员通常会将送风通道隐藏在座椅地面的夹层结构中,并在安装后及时做降噪和防火处理；下送风空调系统的回风口则设置在观众密集区域的建筑顶棚上。与此同时,为保证观众的舒适度,设计人员还需要严格控制送风温差,一般将温差控制在4℃左右即可。下送风空调系统运行期间,室内温度自下而上逐渐上升,但观众密集区域却能保持相对稳定的湿度和温度。该区域内气流分布比较均匀,空调送风量较小,运行负荷不大,因而设计人员在选择空调时不需要过多考虑参数。此外,还应注意的是,因为座椅下方的送风口离观众比较近,所以设计人员要在确保温差达标的基础上,严格控制该区域的送风流量和实际温度,使系统的送风速度不超过1.8m/s,以确保空调气流传送到观众腿部的实际速度不超过0.2m/s,从而在落实节能环保理念的同时,满足观众的舒适度等需求。

1.4辅助房间空调系统

高大空间建筑除了主体功能区以外还配有相应的辅助房间,例如休息室、机房、器材室等。这些辅助房间对暖通空调的使用需求往往有别于主体功能区,因此设计人员需要单独设计辅助房间空调系统。常见的辅助房间空调系统包括多联机空调系统、新风系统搭配风机盘管、恒温恒湿空调系统等。此外,辅助房间空调系统需要单独设置控制设备,以便业主根据实际使用需求启动或关闭,进而达到最佳的节能效果。

1.5冬季辅助采暖系统

部分高大空间建筑不需要持续使用,且存在长短不一的闲置时间,所以空调系统的使用率并不高。基于此,设计人员在寒冷地区进行采暖设计时,通常会采用散热器与地暖相结合的空调制热采暖模式。其中,散热器、地暖装置以及辅助采暖设备应有序、独立安装。当建筑处于闲置期时,业主只需要开启散热器采暖装置,将建筑内部空间的整体采暖温度维持在较低温度即可；当建筑处于使用状态时,业主就需要同时开启室内的散热器、地暖采暖系统和辅助采暖系统,以确保室内温度能够满足人们的需求。此外,对于影院等对室内温度要求较高的高大空间建筑,设计人员可选择地暖系统,一般将供热回水温度控制在45℃～35℃即可。在设计地暖系统盘管时,设计人员应增加门窗和外墙区域采暖管道的排布密度,并适当扩大室内热负荷较小区域采暖管道的排布间距,从而在提升采暖效果的同时,实现节能环保目标。

2结语

高大空间建筑的室内结构普遍具有高度高、内部空间大等特点。因此,此类建筑的室内温度在不同高度也会呈现明显差异,这是普通建筑所不具备的。此外,高大空间建筑通常为会议中心、影院之类的公共建筑,这类建筑普遍存在冷热负荷分布不均、内部功能分区繁杂等情况,因而对暖通空调系统的设计要求更高。

参考文献

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