超高层建筑暖通设计方式研究

王嘉澍、卢秀青

机械工业第六设计研究院有限公司 河南郑州 450007

摘要：随着社会经济的发展，在城市中会出现越来越多的超高层建筑。超高层一方面提高了土地的利用率，彰显城市风采，另一方面也对建筑的设计施工提出了更高的要求。本文以某超高层为例，对超高层建筑暖通设计方式进行探讨。

前言

为顺应时代发展，超高层建筑数量显著增多。与常规低层建筑相比，高层建筑施工工艺更为复杂，并且施工难度系数更高。高层建筑工程规模大，可容纳人员数量多，其承载功能更加丰富，在一定程度上反映了当地城市发展现状。在超高层建筑设计过程中，暖通系统设计十分重要，暖通系统设计质量不仅关乎人们生活舒适度，还关乎高层建筑整体质量。对暖通系统进行科学合理的设计，可以达到节能降耗的效果。

1工程概况

本项目总用地面积72623m²，分为东西两个区，东区为一期，西区为二期。东区主要设置了小型商业用房及住宅，二期为集商业、酒店、办公于一体的城市综合体。

2超高层建筑暖通系统设计原则

2.1节能降耗原则

因为超高层建筑年均暖通空调能耗量巨大，所以节能降耗是其主要施工目标。资料显示，超高层建筑暖通系统能耗约占建筑总能耗的30%以上，可见高层建筑能耗量巨大。为响应国家号召，工程施工需要遵循节能降耗的原则：一方面，可实现资源最优化利用的目标；另一方面，可以降低污染物排放，为净化城市空气环境奠定基础。

2.2健康舒适原则

民用暖通空调系统的主要作用是调节室内空气参数，提高室内舒适度。因此，暖通空调设计应遵循人性化设计原则，利用环保无公害的施工材料，把提高人们的舒适度作为主要设计方向，为人们创造健康的居住、工作环境。

3超高建筑暖通空调系统设计中存在的问题

3.1设计人员专业素养不高，安全意识淡薄

暖通设计人员专业素养关乎暖通设计质量，如果设计者安全意识薄弱，安全事故的发生概率就会有所提高。在设计超高层建筑暖通系统时，设计人员专业素养参差不齐，对工程质量造成了极大的负面影响。

3.2超高层建筑暖通空调系统设计图纸过于形式化

在设计过程中，暖通空调设计图纸发挥着规范施工的作用，图纸设计质量直接关乎暖通施工质量。因此，设计图纸务必要求较高的合理性与科学性。在暖通空调系统设计过程中，图纸标准过于笼统的现象屡有发生，且材料规格及细节存在漏洞。这便降低了图纸的精度，甚至会误导施工人员施工，不利于施工顺利开展，严重影响了暖通空调系统施工质量。

4超高层建筑暖通空调的设计

4.1空调系统的类型

超高层建筑空调系统大致可以分为三类：空气-水系统、全水系统、全空气系统。空气-水系统的空调负荷由空气和水共同负担，如风机盘管+新风系统，辐射板系统+新风系统。空气-水系统在调节室内温度的基础上还可以调节室内空气质量，广泛应用于超高层暖通空调系统设计过程中。全水系统的室内空调负荷全部由水来负担，如不含新风的风机盘管系统和辐射板系统，常用于不需通风换气的场所。全空气系统的室内空调负荷全部由处理过的空气负担，如定风量系统、变风量系统。全空气空调系统是城市建筑应用最为广泛的空调系统，其通过空气处理机来调节湿度和温度，还可以改善室内空气质量。

4.2管线的设计

与低层建筑暖通设计相比，超高层建筑管道种类繁多，目前，超高层建筑暖通系统设计主要采用配电线管道、空气管道、给排水管道、热力管道等。超高层建筑设计需科学布置各类管道，减少管道交叉。同时，建筑施工管线过多时，施工单位需要在施工前进行合理规划，在满足施工标准的前提下，提高管道走线的合理性，有效避免管线交叉。

4.3空调水系统分区的设计

本工程的中央空调系统空调冷热源选用环保冷媒R134a，设置如下：商业位于8层（40m）以下，空调冷源选用三台10kV离心式冷水机组，每台制冷量5274kW，冷冻水供回水温度7/12℃，冷却水供回水温度32/37℃。空调热源由市政0.6MPa～0.85MPa饱和蒸汽经管壳式换热机组换热后提供，空调热水供回水温度62/50℃。

酒店：中央空调冷源选用两台螺杆式冷水机组,每台制冷量1920kW，冷冻水供回水温度均为6/11℃，冷却水供回水温度均为32/37℃。空调系统热源由市政0.6MPa～0.85MPa饱和蒸汽经管壳式换热机组换热后提供，供回水温度62/50℃。中央空调冷热源配以相应的冷却塔、冷却水泵、冷冻水泵和空调热水泵，冷却塔设于裙房屋顶，冷水机组、冷冻水泵、冷却水泵及低区换热机组设于负二层冷冻机房，高区换热机组设于17层换热机房。空调水系统分高、低两区，负2～9层为低区，25～41层为高区，空调水系统采用开式膨胀水箱定压，膨胀水箱位于18层管理间及42层暖通机房内。办公位于10～24层（48m～114m）：空调冷源选用两台螺杆式冷水机组，每台制冷量1503kW，冷冻水供回水温度7/12℃，冷却水供回水温度32/37℃。空调热源由市政0.6MPa～0.85MPa饱和蒸汽经管壳式换热机组换热后提供，空调热水供回水温度62/50℃。中央空调冷热源配以相应的冷却塔、冷却水泵、冷冻水泵和空调热水泵，冷却塔设于裙房宴会厅屋顶，冷水机组、冷冻水泵、冷却水泵及换热机组设于10层冷冻机房。空调水系统采用开式膨胀水箱定压，膨胀水箱位于26层暖通机房内。依照工作承载压力，将其分区，楼层越高，空调系统水静压越大。随着楼层的增高，其设备性能及管道承载力需要随之提高，会在一定程度上增加投资成本。本项目将空调水系统竖向分为低（9层以下）、中（10～24层）和高（25层以上）三个档位。低层空调区设备承载力需满足1.6MPa,中层及高层需满足2.0MPa，管道承受力需控制在2.5MPa以内。空调热水换热系统设置带气候补偿功能的控制器，控制器根据室外温度的变化，自动调整二次侧出水温度的设定值，进行室外温度补偿。

4.4冷水机组和空调水系统的自动控制

本项目商业冷源选用10kV、380V离心式冷水机组，螺杆式冷水机组若干台，采用冷水机组群控系统，通过对多台冷水机组和冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔的自动化控制使制冷系统达到节能、精确控制和操作维护方便的目的。制冷系统依照供回水温度及其流量计算系统运行负荷，确定冷水机组运行状况，测量其参数，依照对运行时间的累计观察，比较运行时间，系统优先加载使用时间最短的机组。空调水系统采用一次泵变流量系统，在供回水总管间安装平衡管，水泵根据其服务水环路上最不利用水点的供回水管之间的压差进行变频调节，实现空调水系统的节能运行。

4.5通风与防排烟系统的设计

本工程地下车库排风与排烟系统合用，送风与补风系统合用，并在地下车库设置一氧化碳检测器，通过监测车库空气质量控制风机启停，以达到节能的目的。地上及地下的防排烟系统严格按照现行国家标准、规范设计。特别注意的是，本工程建筑高度大于100m，其机械加压送风系统应竖向分段独立设置，且每段高度不应超过100m。排烟系统竖向分段独立设置，且公共建筑每段高度不应超过50m，住宅建筑每段高度不应超过100m。

本工程建筑内部设置了火灾自动报警系统，当发生火灾时，消防控制室控制可自动或手动控制防排烟系统开启加压送风口、排烟口，同时打开相应的加压送风机、排烟风机、补风机。为降低火灾扩散，火灾发生时，消防自控系统可以自动切断通风、空调电源。

结语

在新时代背景下，暖通设计应遵循创新理念，以节能降耗、人性化为基础原则，重视设计的自控性与协调性。想要提高暖通空调系统设计水平，设计人员需要不断总结经验教训，认真思考发展难题，只有这样才能够推动暖通工程质量的稳步提高，为我国建筑行业长足发展奠定坚实的基础。

参考文献:

［1］民用建筑供暖通风与空气调节设计规范:GB50736-2012［S］．

［2］建筑防烟排烟系统技术标准:GB51251-2017［S］.

［3］车库建筑设计规范:JGJ100-2015［S］.