暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及現(xiàn)狀分析

#1高大空間暖通空調(diào)系統(tǒng)

現(xiàn)在很多大型的建筑一般具有高度高、體積大等顯著特點(diǎn)。一般的大型建筑高度都在 10 m以上，有一些體育場(chǎng)館的高度更高，達(dá)到 30 m以上。這些大型建筑具有如下特點(diǎn)：

（一）高度較高，在空間上形成溫差梯度。建筑外墻面積與地面面積比差異大，室內(nèi)氣流易受外界影響。

（二）人員聚集，使用時(shí)間集中，諸如影劇院、多功能會(huì)議中心等對(duì)舒適度提出了較高要求，空調(diào)冷、熱負(fù)荷分布不均勻。

（三）具有多個(gè)功能區(qū)域，對(duì)于不同功能區(qū)域的環(huán)境空調(diào)負(fù)荷要求不一。

例如，劇場(chǎng)舞臺(tái)外墻上外窗少，夏季圍護(hù)結(jié)構(gòu)的冷負(fù)荷相對(duì)小，觀眾廳密集，新風(fēng)量大，導(dǎo)致冷負(fù)荷較大；而舞臺(tái)區(qū)域人相對(duì)不多，冷負(fù)荷主要來(lái)自電氣設(shè)備發(fā)熱、燈光照明；劇場(chǎng)辦公、休息區(qū)域等與一般辦公樓一樣，采用一般的空調(diào)系統(tǒng)即可。

又如，體育場(chǎng)館人員、燈光照明、設(shè)備等散熱量占總冷負(fù)荷約70%，新風(fēng)冷負(fù)荷約20%，其余為圍護(hù)結(jié)構(gòu)。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)功能不同劃分不同區(qū)域，分別計(jì)算其制冷負(fù)荷，選擇更加合理的空調(diào)系統(tǒng)。

#2分析現(xiàn)狀

（一）上送下回全空氣空調(diào)系統(tǒng)

在這套系統(tǒng)內(nèi)，在上方的網(wǎng)架空間內(nèi)或在頂棚安裝有送風(fēng)口，在側(cè)墻或者下方座椅旁邊設(shè)置回風(fēng)口，可以從上到下把氣流輸送到人員區(qū)域內(nèi)，并由回風(fēng)系統(tǒng)將其排出。

機(jī)械集中的排風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)放置在舞臺(tái)空間的頂部或上部。設(shè)計(jì)過(guò)程中要注意，熱、冷源需在距離地面大概兩米的人員停留區(qū)域，氣流的平均風(fēng)速為 0.2~0.5 m/s，而送風(fēng)口的風(fēng)速一定要小于等于 10 m/s。

旋流風(fēng)口或噴口是上送風(fēng)系統(tǒng)中的主要適用風(fēng)口，主要特點(diǎn)是大風(fēng)量、低噪音、風(fēng)速可控、射程遠(yuǎn)、穩(wěn)定的阻力特性，所以很多空間很大的建筑會(huì)使用旋流風(fēng)口。該風(fēng)口不僅可以安裝在如會(huì)議室等層數(shù)較低的樓層，而且也可安裝在體育館、廠房、機(jī)場(chǎng)等層高很高的地方。

空氣處理完后會(huì)被上送風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)送到各個(gè)不同的地方，以滿足各種不同的需求。

然而，有利就有弊，該套系統(tǒng)與其他系統(tǒng)相比會(huì)消耗更多資源，且由于熱空氣的進(jìn)入會(huì)使人員區(qū)域內(nèi)的空氣質(zhì)量相對(duì)較差，不利于健康。所以，設(shè)計(jì)過(guò)程中，不僅要考慮環(huán)保，更要在環(huán)保的基礎(chǔ)上選擇性價(jià)比較高的系統(tǒng)。

（二）輔助房間內(nèi)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

在許多大型的公共建筑內(nèi)部，通常會(huì)有一部分輔助房間，如會(huì)議室、貴賓休息室、機(jī)房、器材室等。這些輔助房間的功能、構(gòu)造、部位、環(huán)境、使用條件與主體部位不一樣，所以對(duì)輔助房間的空調(diào)系統(tǒng)要單獨(dú)設(shè)置節(jié)約能源。

輔助房間的系統(tǒng)有加新風(fēng)系統(tǒng)、恒溫恒濕系統(tǒng)、多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)等可以選擇。

選擇好之后，要按照房間的使用時(shí)間和功能的不同來(lái)區(qū)分控制，同時(shí)也要與主系統(tǒng)區(qū)分，以節(jié)約能源，達(dá)到最好的效果。

（三）采暖系統(tǒng)

現(xiàn)在的高大空間公共建筑使用的次數(shù)一般較少，大部分時(shí)間都在閑置中。

相對(duì)來(lái)說(shuō)，更為寒冷的北方的大型建筑在冬季一般會(huì)采用以空調(diào)采暖為主、地暖或者散熱器等其他采暖方式為輔的采暖方式。

建造時(shí)，幾種不同的采暖系統(tǒng)不能設(shè)計(jì)在一起。建筑在平時(shí)不使用時(shí)，關(guān)閉主系統(tǒng)，只使用輔助取暖，輔助取暖的溫度一般為 5～10℃。開(kāi)始使用后，同時(shí)開(kāi)啟兩種系統(tǒng)共同采暖。地暖也就是地板輻射采暖的原理是利用熱輻射來(lái)達(dá)到采暖的目的，相對(duì)比較舒適。

所以，在一些需要高溫度的場(chǎng)所采用地暖系統(tǒng)更為合適。地暖系統(tǒng)中，供回水的溫度不高，約 45～55℃。地暖在建造時(shí)，為了達(dá)到最好的效果，從中間到外圍應(yīng)該逐漸增大管道的距離。

（四）下送風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)

在大型建筑的大廳內(nèi)，因?yàn)槭褂妙l率低、空間大且人多，對(duì)噪聲的要求很嚴(yán)格。這種類型的大廳一般要使用下送風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)。送風(fēng)口建造在座椅下面，頂棚會(huì)建造回風(fēng)口。

為了使使用者更加舒服，送風(fēng)口送的風(fēng)溫差小于 5 ℃，以 4 ℃為宜。在送風(fēng)口旁另設(shè)送風(fēng)道，并有一定的防火措施和降低噪音的措施等。

采用該系統(tǒng)，大廳溫度會(huì)從下到上逐漸提高，各方面的指標(biāo)都很好，非常適合電影院的觀眾廳。

不過(guò)要注意，送風(fēng)口距離前面觀眾手肘處的距離在一米之內(nèi)，從舒適度方面考慮，一定要嚴(yán)格控制觀眾所在區(qū)域的溫度和空氣流速。

首先，送風(fēng)口的風(fēng)溫以4 ℃為宜；其次，送風(fēng)口風(fēng)速要小于1.8 m/s。只有小于1.8 m/s，風(fēng)到達(dá)觀眾腿部的風(fēng)速才會(huì)不大于0.2 m/s，才能使觀眾擁有最好的體驗(yàn)。

（五）分層空調(diào)系統(tǒng)

特點(diǎn)：該系統(tǒng)是利用更為合適的氣流對(duì)建筑的工作區(qū)域、非工作區(qū)域除外，進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚?，在空間的中部設(shè)置高速噴口來(lái)作為工作區(qū)和非工作區(qū)的分界線。該系統(tǒng)的回風(fēng)口在送風(fēng)口的一側(cè)靠下位置，比其他系統(tǒng)更加節(jié)省能源，降低了20%～40% 的能耗。

該系統(tǒng)的氣流組織：側(cè)送下回是使用最多的方式。在建筑周圍的墻上設(shè)置送風(fēng)口，按照一定角度開(kāi)始送風(fēng)，初始風(fēng)速為 6～12 m/s、送風(fēng)溫差為 8～12 ℃。

當(dāng)射流落下時(shí)，低速通過(guò)工作區(qū)域，此時(shí)風(fēng)速為0.2～0.5 m/s 左右。為避免其他的物體擋風(fēng)，應(yīng)在四米之上的高度設(shè)置送風(fēng)口。設(shè)計(jì)時(shí)的注意要點(diǎn)：

因?yàn)樗惋L(fēng)口的設(shè)置點(diǎn)比工作區(qū)域高得多，噴口噴出的氣流正常情況不可能到達(dá)工作區(qū)域。為了使回流風(fēng)到達(dá)工作區(qū)域，需要在噴口的同一側(cè)面設(shè)置回風(fēng)口，使系統(tǒng)能夠達(dá)到使用的需要。

由于高大空間建筑的空間跨度較大，應(yīng)該使用兩側(cè)送風(fēng)回風(fēng)或者單側(cè)送風(fēng)回風(fēng)等形式進(jìn)行設(shè)計(jì)。

計(jì)算冷負(fù)荷時(shí)，一定要注意到非工作區(qū)域?qū)ぷ鲄^(qū)域的熱對(duì)流以及熱輻射所產(chǎn)生的冷負(fù)荷，并采用分層計(jì)算的方法計(jì)算冷負(fù)荷。分界層的高度越高，下層的空調(diào)區(qū)域就越大，所以冷負(fù)荷就會(huì)越大。對(duì)熱負(fù)荷進(jìn)行計(jì)算時(shí)，應(yīng)該使用全空間計(jì)算的方法。

當(dāng)該系統(tǒng)使用側(cè)送風(fēng)時(shí)，因?yàn)榭照{(diào)所送的風(fēng)射程較遠(yuǎn)、所送氣流溫差較大等原因，會(huì)造成該系統(tǒng)制熱過(guò)程中熱空氣的抬升及該系統(tǒng)在制冷時(shí)內(nèi)部冷空氣的下降等現(xiàn)象明顯。

解決的方法有換送風(fēng)噴口，選擇一種可以根據(jù)要求隨時(shí)調(diào)節(jié)的噴口，在該系統(tǒng)使用的不同時(shí)間段內(nèi)，按照不同的要求調(diào)整噴口的送風(fēng)位置，同時(shí)噴口的筏形應(yīng)該使用可以自配風(fēng)量的類型，按照使用時(shí)間的不同和對(duì)風(fēng)速要求的不同，不斷調(diào)整風(fēng)量，達(dá)到任何時(shí)間都能滿足人員需要的要求。

當(dāng)該系統(tǒng)的覆蓋范圍大于 30m 時(shí)，可以在不同的高度位置上設(shè)置多個(gè)噴口來(lái)滿足需要。較高位置的噴口可以把風(fēng)送到更遠(yuǎn)的區(qū)域內(nèi)，位置較低的噴口可以負(fù)責(zé)近處的區(qū)域，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)區(qū)域的覆蓋。

將排風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)在非工作區(qū)域的上部分，以排出工作區(qū)域發(fā)散出來(lái)的多余熱量。

同時(shí)，可以將上部分位置的溫度調(diào)降下來(lái)，減少非工作區(qū)域與工作區(qū)域的熱對(duì)流以及熱輻射所造成的不必要麻煩，從而保證該系統(tǒng)的順利工作，使其達(dá)到指定的環(huán)境要求，同時(shí)使其所在的建筑有一個(gè)良好的工作環(huán)境。分層空調(diào)系統(tǒng)具有很好的節(jié)能性、安全性、環(huán)保性，是一套相當(dāng)好的系統(tǒng)。

目前，該系統(tǒng)已經(jīng)運(yùn)用到更多的高大空間建筑。

（六）新風(fēng)熱回收系統(tǒng)

對(duì)于人員密集、設(shè)備散熱量高的大型場(chǎng)所，如體育館、劇院、禮堂等，新風(fēng)熱回收系統(tǒng)的應(yīng)用效果非常明顯。

冬夏季節(jié)空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行主要是啟動(dòng)空調(diào)機(jī)組、關(guān)閉排風(fēng)機(jī)，以確保室外新風(fēng)可以先在空氣熱交換機(jī)組內(nèi)和室內(nèi)排風(fēng)系統(tǒng)中得到充分的熱交換處理。后經(jīng)過(guò)空調(diào)機(jī)組處理運(yùn)輸至觀眾廳，使室內(nèi)排風(fēng)系統(tǒng)的余熱量充分利用，有效降低空調(diào)機(jī)組能耗。

春秋季空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行主要是啟動(dòng)排風(fēng)機(jī)、關(guān)閉空調(diào)機(jī)組，室外新風(fēng)直達(dá)觀眾廳，開(kāi)啟全新風(fēng)模式可提高室內(nèi)新風(fēng)量，改善人體的舒適感，降低空調(diào)系統(tǒng)能耗。

該系統(tǒng)提高了空調(diào)系統(tǒng)余熱量的利用率，降低了系統(tǒng)能耗。設(shè)計(jì)時(shí)要嚴(yán)格防止冬季設(shè)備使用時(shí)被凍壞，嚴(yán)格控制排風(fēng)溫度不低于 5℃。

編輯：黃飛