超高层建筑暖通空调系统设计原则分析

超高层建筑暖通空调系统设计原则分析

任志杰

西安万科企业有限公司，陕西西安710000

作者介绍：任志杰(1980.8.5)男，汉族，本科，工作单位:

西安万科企业有限公司,研究方向：暖通空调设计

摘要：随着社会的发展，科技的进步，我国的超高层建筑越来越多。超高层建筑既是一个整体提升城市竞争力的标志，又是一个国家整体实力的重要标志。随着我国城市建设的不断发展，超高层建筑的新应用，对施工工艺的要求也越来越高。暖通空调已经成为现代超高层建筑不可或缺的重要设施，暖通空调产业也步入了发展的黄金时期。根据实际情况，合理选用能量、综合高效地使用、改善超高层建筑的能量利用率、合理的设计、营造舒适的居住环境、最大限度地降低对外界的不利影响，是目前超高层建筑在进行暖通空调设计时必须注意的问题。

关键词：超高层建筑；暖通空调系统；设计原则

随着社会经济的迅速发展和科学技术的飞速发展，城市中的高楼大厦越来越多。超高层的构造比一般的楼房要复杂得多。因为其体积较大，能够容纳更多的人员，更好地发挥其作用，因此在设计中必须考虑到许多因素。在超高层建筑中，通风和空气调节是建筑的一个关键环节，它直接关系到建筑的正常使用。为了达到节能、改善环境、降低对环境的负面影响，使空调行业与社会、环境、资源协调发展。

1.超高层建筑的特点

建筑采暖是通过建筑内部的热传导，合理调整内部环境，营造出一个适宜的居住环境。所有的现代化建筑物都需要供热，而采暖是最基础的。目前，由于建筑的设计和区域的不同，供热方法也存在较大的差别。大楼的另一项重要需求是通风。通风能在建筑内部和外部进行换气，为室内和室外提供新鲜的空气，以替代受污染的空气，保证建筑内部的健康。在超高层建筑中，采暖、通风、制冷、除湿、净化等空调系统的设计将直接影响到住宅内部的居住环境，所以必须对其进行改善。近年来，我国的建筑市场行业设计发展较快，但也面临着噪声、公共空间被占用等问题。室内的空气质量较差，噪声较大。高楼的高度在100米以上，随着楼层的升高，室内体积系数降低，同时也会对风速产生更大的阻力。风速对室内环境有一定的影响，会使人感到不舒服。而在超高层建筑中，由于风速过大，会引起较大的噪声，从而给居民的生活、娱乐、办公带来不利的影响。该调查显示，15-25层的大楼内部环境相对较差，而这恰恰是它们的重点。超高层建筑既能节省用地又能减轻住户的负担，又能减少公共空间，会影响到使用者感到舒适，因此必须确保建筑的品质。

2.暖通空调系统的概述

“暖通空调系统”一般由制冷、采暖、新风、排风（排烟）等组成。因此，暖通空调是建筑物的一个重要部分。就建筑设计而言，这也是建筑设计中不可缺少的一部分。这并不只是一个“空调”。要知道，大楼的暖通空调系统可以是「集中式空调」、「集中式与分开式的混合式空调」。所有这些都要看项目的目标和投资人的意愿和实际需求。暖通空调系统的种类很多，但是其原理却是一样的。常用的是分散式冷却或加热系统，热泵系统，热回收系统，冷却系统，空气-水系统，新风空气系统。空气-水系统在制冷状态下，一般采用冷冻水，在空调室内进行通风，以保证室内的空气品质，并将室内的潜热负载除去。全空气系统，在这个系统里，所有的空调设备，如加热，加湿，冷却和除湿，都是通过供给的空气来完成的。全通风系统，包括风机盘管机组、联合通风机组或重力末端机组。其最大的优势在于能适应大部分建筑物的空调系统，并能在空调系统中灵活运用。

3.超高层建筑暖通空调系统设计的原则

3.1安全性原则

暖通空调系统的设计应遵循安全原则，即：设计者应充分了解高层建筑的具体状况，按规划确定防火分区，密切注意消防安全规划，合理规划通风系统，合理规划风道，保证满足消防安全要求，并使下一步施工顺利进行，通过智能规划避免燃气、通信、电力等线路的碰撞。在设计中要充分考虑使用后出现的问题，以保证安全问题可以及时处理。分析与评价必须与暖通空调系统的实际情况相结合，找出提高系统运行安全性的可行途径。暖通空调系统的复杂程度，需要对其进行有效的能量管理，科学设置通风与防护体系，对其进行检测与监控，并对其进行及时的安全隐患排除。

3.2可行性原则

暖通空调系统的设计应遵循可行性原则，也就是保证系统的可行性，使之符合建筑暖通空调的设计要求。为了使设计更加合理，在实际设计中应该采用相应的规范。暖通空调系统具有制冷与采暖双重功能，其耗能较大，对环境有较大的影响，所以在设计时要注意环保，并落实暖通空调的具体设计要求，以确保室内的温度、湿度，提高室内的空气品质。

3.3节能环保原则

在超高层暖通空调系统的设计中，要突破传统的发展模式，遵循绿色发展的潮流，遵循绿色的设计理念，达到节能减排、再循环的目的。在正确认识超高层建筑能源消耗的基础上，设计暖通空调系统应该包含新产品、新技术、新能源利用、节能减排等方面的具体分析。太阳能和地热能是可再生能源，应该遵循节约能源、环境友好的原则，在节约能源、降低能耗的前提下，确保工程建设的效益。

3.4健康舒适原则

暖通空调系统的首要作用是控制室内温度，而适宜的室内温度则是优化居住环境的关键。因此，在暖通空调系统的设计中，应本着“健康、舒适”的原则，选用对人体有益的材料，使其不会对人体的健康造成危害，同时也能极大地提高建筑物的居住性能。暖通空调在超高层建筑中的耗能峰值集中在冬季和夏季。所以，由于其高度的适应性，使得其易于使用，所以，改进暖通空调的控制效果非常重要。在运用自动化技术的过程中，必须对建筑物的基本特性进行认识，并对其进行改进。自动化技术的优点在于降低了人力的消耗。

4.建筑暖通空调系统中绿色节能设计与应用

4.1自然通风技术

自然通风是一种最原始、最有效的方法来提高室内的舒适性和空气品质；通风不会造成任何的资源浪费，也不会造成污染，因而在环保方面起到了十分显著的作用。因此，必须在合理利用自然通风技术，并结合不同区域的实际需求，建立高效的自然通风技术应用机制，从而推动其合理的设计与安装。比如，在采用自然通风技术时，要利用风压进行设计，以保证室内的空气流通，使居民的居住环境更加健康，从而改善人体的呼吸舒适性和舒适度。在此背景下，要合理选择施工场地，合理安排施工方案与施工场地，确定施工模式的方向与需求，并针对当地风向调整风向，以取得较好的通风效果。同时，要充分运用热应力原理，保证不同的空气密度间的流通，从而实现冷热两种气体的周期性交换。在建筑设计时，为了使室内的暖气和自然通风，应该在室内的上部设置一个可调整的开孔。

4.2创新应用蓄能系统

将能量储存技术引入建筑工程，能够有效地减少建筑整体的能源消耗，并对室内的环境进行动态调节，从而达到绿色、宜居的建筑目的。通过对建筑的节能设计，可以更好地反映出建筑物内的空调系统的作用，并直观地分析了各种能源的利用方式。在节能减排方案中，能量存储技术的创新运用，将会产生更稳定的空气净化效果，对周围的温度、湿度进行更好的控制，从而更好地发挥其优势。但是，在采用蓄能系统时，需要对各个环境参数进行精确的输入、输出，保证各个空调设备的正常运行。大量的能量存储系统可以精确的输出各种控制信号，对整个空调系统的运行状态进行监测、汇报，并对系统的能耗进行统计和分析。这种新型的能量储存系统的应用，将会极大地提高供热循环技术的实际应用价值，同时也会为建筑的环境管理提供一种更为低碳、环保的方式。

结束语：

综上所述，建筑暖通空调系统对于人类的现代生活具有重要的意义，它可以让人们的居住环境得到满足，从而改善人们的居住质量，同时还应积极应用节能、环保的设计思想，以确保其安全、稳定的运行，从而推动其节能降耗效果的不断提高，切实践行可持续发展的思想。

参考文献：
[1] 郭丽岩. 分析超高层建筑暖通空调系统设计原则[J]. 城市建筑, 2016(27):1.

[2] 张月强. 超高层建筑暖通空调系统设计探讨[J]. 市场调查信息：综合版, 2019(2):1.