超高层建筑暖通空调系统的设计原则探究

超高层建筑暖通空调系统的设计原则探究

贾坤

身份证号 210622197408205029

摘要：在超高层建筑中暖通空调系统是必不可少的，对于人们的生活具有很重要的意义，暖通空调系统一般在夏季和冬季的消耗会比较大，能帮助人们调整好室内外的温度为人们提供更加舒适的居住环境，同时帮助人们提升更高的生活品质。在对暖通空调系统进行设计的过程中，要遵循节能环保理念，同时要保障设计符合经济性原则、安全性原则、稳定性原则、健康性原则、以及舒适性原则，严格的按照基本设计原则进行设计则能实现节能降耗的效果。

关键词：超高层建筑；通暖空调；设计原则

1 超高层建筑暖通空调系统设计原则

1.1 经济性原则

在超高层建筑当中要对暖通空调进行设计时要遵循其设计原则，才能更加符合具体需求，在对暖通空调设计的过程中经济性是非常重要的一项基本原则，所谓经济性就是投入费用比较少回报率比较高，想实现暖通空调使用过程中满足环保、节能、稳定、同时投资费用少。设计师在对暖通空调系统进行设计的过程中要从综合的角度出发，不仅要促使投入的造价成本有所降低，还要考虑到其与功能业态是否能相适应，在设计的过程中尽量要减少高承压等级材料的使用，降低配电容量，所选择的材料当中要选择质量符合标准的材料，而且要确保供应材料的供应商是正规厂家，同时要了解市场行情货比三家来选择性价比最高的材料。

1.2 健康舒适原则

在高层建筑中应用暖通空调系统主要目的是能起到调节室内温度的作用，室内温度适宜对于人的舒适度和健康都会有很大帮助。暖通空调在设计的过程中要遵循健康和舒适的基本原则，所选择的材料也要符合节能环保需求，避免选择劣质材料危害人类健康。暖通空调一般在冬季和夏季两个季节消耗得比较多，要想控制暖通空调的效率则需要通过设计进行控制，在设计的过程中要充分的考虑到暖通空调的适应性，设计时要充分的考虑到自动化技术的优势减少人员的投入。

1.3 循环与绿色原则

新时代的发展对于资源的需求量越来越大，大量开采资源导致资源出现了匮乏的情况，国家越来越重视节能环保问题社会也同样关注节能环保，所以每个行业都在能源消耗方面采取了有效措施进行遏制，暖通空调在超高层建筑中的设计也考虑到了节能环保问题，并且在设计过程中将能耗降低措施加入到设计中。在对暖通空调系统设备进行选型时，制冷机组的性能系数要考虑是否符合设计标准，同时要对循环泵的耗电情况进行详细计算，确保耗电的具体数值在规定的范围内，从而能起到节能的效果。利用机房群控系统来控制冷热能源中心，按照具体需求来提供冷、热量的供应，暖通空调中的自动化系统不会被人随意进行篡改，在实际应用过程中运行效率会更高，而且还能减少能源的消耗人工成本也能有所降低。

1.4 满足安全标准

暖通空调在应用的过程中要确保其安全性，超高层建筑当中暖通空调是非常重要的，但是在应用的过程中也要考虑其安全性，避免对人员造成生命威胁。对于超高层建筑当中所使用的暖通空调系统和一般的空调进行比较是有很大区别的，由于这种空调具有一定的复杂性后期维护过程中会存在一定的难度，对于超高层建筑当中的暖通空调设计时重点要考虑水系统，确保水系统能合理的规划避免后期由于水力不平衡而出现不稳定的情况。

2 超高层负荷计算

2.1 控制太阳辐射强度影响

一般建筑高度越高，大气透明度和太阳辐射强度会越大，超高层建筑围护结构较为特殊，其容易受到玻璃幕墙、太阳辐射的影响，对此设计者在具体计算时需要制定以下对策：第一，对于朝向太阳的房间增加夏季空调负荷，减少冬季空调负荷；第二，对于背向太阳的房间需要增加冬季空调负荷；第三，对于外遮阳影响，可以将其作为最终的计算结果进行综合分析。

2.2 控制室外风速影响

一般情况下，风速会影响建筑物外部的放热系数大小，室外风速的大小和建筑物高度有着直接的关系，高度越高，风速越大，在风速增加的情况下会导致建筑物外侧旋涡气流增加，导致建筑物外部维护结构表层的放热系数增大。研究发现，人们在计算夏季冷负荷时往往会忽略风速不计，在冬季计算热负荷时可以将一定高度的楼层作为竖向分区，以此累积增加围护结构外侧的放热系数。

2.3 控制热压的影响

一般在冬季，由于使用热压会导致室外冷空气进入室内，导致建筑物底层温度发生变化，影响人们的正常居住。为了解决此问题，需要控制外部冷空气的进入，确保底层室内温度不受影响，对此设计者可以采取以下几种方法进行处理：可以对第一层出入口设置旋转门；对于楼梯间门可以设置弹簧门；对于大堂的地板可以设置辐射供暖系统。

2.4 控制冬季室外计算温度的影响

研究发现，当高度不断增加时，温度会下降，尤其是在冬季的室外，对此设计者在进行采暖负荷计算时，需要控制室外计算温度。由于该项目高度有一定的限制，因此冬季室外计算温度也会随着建筑物高度的增加不断降低，虽然其对最终的计算结果没有显著的影响，但是对于超高层建筑而言，其影响非常大。

3 超高层建筑暖通空调系统节能设计

3.1 应用热回收技术

在冬季时，设计者可以在超高层建筑室内空间中的排风口处设置冷热交换器，促使室内新风和室内排风可以交替转化，相互作用转热，有效回收利用室内的余热；在夏季时，也可以采用该原理进行设计，可以设置热回收装置来减少室内新风的存在。

3.2 应用热泵技术

热泵技术是指在自然热能的基础上代替人工制造热能，在超高层建筑暖通空调系统设计时，可以采用压缩机吸收自然环境中的热能，且对吸收后的热能进行处理，形成高温热能，该方法可以有效减少传统能源的利用，减少煤炭和石油等不可再生能源的使用，最终实现节能目标。

3.3空调通风控制系统设计

为了满足系统冷冻机房设置中双重控制要求，需要对机房进行就地控制，对中控室进行集中监控，确保冷水机组、冷水泵、冷却塔可以联动控制。在运行时需要先启动冷却水泵，后启动冷水机组冷凝器进水管电动阀、冷却塔进水管内的电动阀、冷却塔风机、冷冻水一次泵、冷水机组蒸发器进水管电动阀、冷冻水二次泵、冷水机组冷凝器进水管电动阀、冷却塔进水管电动阀、冷却塔风机、冷冻水一次泵、冷水机组蒸发器进水管电动阀、冷冻水二次泵、冷水机组。

3.4应用冷热电三联供技术

在超高层建筑暖通空调系统设计中也可以采用冷热电三联供技术，在该技术下可以采用天然气发电，然后将发电下的余热转入室内调节温度，以此节约暖通空调系统本身的能源消耗量，最终实现节约目标。

3.5 应用蓄能空调技术

蓄能空调技术本身无法直接节能降耗，需要将一定时间内不使用的高峰电负荷引入低谷时期，有效增强发电厂对一次性能源的使用率，通过中间途径节约能源。总之，在超高层建筑暖通空调系统中采用蓄能空调技术可以有效节约资源，提高效益。

4 结束语

总之，在超高层建筑暖通空调系统设计时，设计者需要遵循一定的原则，根据相关规范要求进行设计，科学选择设计方法，采用现代化的设计理念，做好室内参数设计、冷热源系统设计、空调系统形式选择、空调自控系统设计、通风排烟设计等工作，并在设计的过程中科学选择各种先进的技术和方法，最终实现节约资源的目标。

参考文献：

[1]陈鑫.分析超高层建筑暖通空调系统的设计原则[J].城市建设理论研究(电子版),2023(14):140-142.DOI:10.19569/j.cnki.cn119313/tu.202314046.

[2]计彪.超高层建筑综合体暖通空调系统设计研究[J].江西建材,2023(02):142-143+148.

[3]张家兴.超高层建筑暖通空调系统设计探讨[J].中国住宅设施,2023(02):40-42.