高大空间建筑暖通空调设计与节能问题分析

高大空间建筑暖通空调设计与节能问题分析

发表时间：2018-05-06T11:44:21.227Z 来源：《防护工程》2017年第36期作者：申健平

[导读] 大空间建筑较一般建筑其最大的不同之处就在于它的高度高、体积大，多为大型场所，如体育场馆、剧院、影院等。

中信建筑设计研究总院有限公司湖北武汉 430014

摘要：大空间建筑作为现代社会中一种重要的建筑结构形式，在对大空间建筑暖通空调系统进行设计的过程中，需要结合建筑的主体功能和能源使用情况，选择合适的系统形式，优化设备运行方式，实现暖通空调系统的节能减排。鉴于此，本文对大空间建筑暖通空调设计与节能问题进行了分析探讨。

关键词：大空间建筑；暖通空调；节能

一、大空间建筑概述

大空间建筑较一般建筑其最大的不同之处就在于它的高度高、体积大，多为大型场所，如体育场馆、剧院、影院等。目前随着我国经济建设的发展，工作和娱乐对空间的需求不断提升，大空间建筑的建设规模迅速扩大。大空间建筑在满足生活、娱乐需求的同时，也对暖通空调的设计水平提出了更高的要求。受占用空间、面积较大的影响，空间内的温湿度存在不均衡的现象，尤其是垂直方向上温差梯度比较大。一般大空间建筑具有人员聚集、使用时间集中的特点，例如影剧院、多功能会议厅等，对空间舒适度提出了较高的要求。因此大空间建筑暖通空调设计的主要课题就是如何通过有效的设计方案确保人员活动区域的空调效果。这就要求暖通空调设计人员在进行设计的过程中必须综合考虑多方面的因素，使设计的系统有效、合理。

大空间建筑暖通空调系统的节能问题是制约大空间建筑未来发展的重要因素，大空间建筑可以给使用者带来极大的舒适度及空间自由度，但是同样对于建筑设计要求较高。大空间建筑有些具有多个功能区域，对于不同功能区域的环境空调负荷要求不一。由于其空间的特殊性容易导致空调效果并不理想，对设计的要求更为严格。因此给我国目前大空间建筑的暖通空调设计和节能工作带来了一定的压力和挑战。而大空间建筑是未来建筑发展的重要趋势，因此作为一名暖通空调设计人员，需加强对大空间建筑暖通空调设计与节能课题的重视程度，在设计中采取有效措施解决相关难题，提高大空间建筑暖通空调设计水平和节能效果，推动我国大空间建筑的发展。

二、设计难点

1、暖通空调设备的选型和布置需综合考虑

在对暖通空调设备的型号及布设位置进行选择的时候，需要根据建筑内部的具体情况和功能来进行确定，既要保证暖通空调设备的选择满足建筑功能的需求，又要对设备的颜色、外形与室内整体环境的协调性进行考虑，也就是在考虑实用性的前提下考虑建筑内部的美观需求，故需对暖通空调设备的选型和布设进行更多的考虑。

2、大空间建筑的空调系统形式

大空间建筑具有其独特的使用功能及形式特点，这就要求设计者根据具体情况来确定暖通空调系统的送回风形式。与普通空间建筑不同，大空间建筑往往高度较大、垂直方向温度梯度大，采暖系统的垂向失调严重，因此，在对供暖舒适性要求较高的区域，地暖成为了大空间建筑常见的供暖形式。由于高大空间空调系统的特殊性，空调系统的送风如何有效地到达人员活动区是选择空调形式的重要考虑因素。常见的送风形式有上送下回、侧送下回。上送下回方式为从顶棚送风下部回风，多采用可调节风量、角度及射程的风口，冬季调整送风的风速及送风方向，使热空气更好地送至人员活动区。侧送下回形式其送风口高度约在3米左右，需要结合建筑装修设计来布置风口位置以达到美观的需求，同时需精确地计算空调气流组织。电影院、剧场等场所，因为使用频率较低、空间高大且人员密度大、对噪声控制的要求很严格，这种类型的大厅经常采用下送风、座椅送风的空调形式。送风口建造在座椅下面，顶棚设置回风口。送入房间内的空气先带走人员负荷，然后升温的空气上升至上部空间，被灯光等设备散发的热量加热，带走上部空间的余热及污染物。为了保证使用者的舒适性，送风口送的风温差不宜过大。该系统对土建专业的配合要求较高，并需采用一定的防火措施和降低噪音的措施等。采用该系统，大厅温度会从下到上逐渐提高，既保证了人员活动区的空调效果，又减少了非人员活动区的空调耗能，非常适合电影院的观众厅。

三、大空间建筑暖通空调节能技术的应用

1、选择合适的空气热回收系统

对于体育馆、大剧院等这些人员更加密集散热量较大的地方，优先采用带空气热回收的系统，以实现节能的目的。常见的热回收装置由板式热回收装置及轮转新风热回收装置。

板式热回收分为显热热回收和全热热回收两种。板式显热热回收装置的基材多为铝箔等导热性能好的金属使排风与新风之间进行热交换。板式全热热回收装置通常采用金属平板膜片与高分子平板膜片组合而成，当隔板两侧气流之间存在温度差和水蒸汽分压力差时，两侧气流之间就产生传热和传质的过程，进行全热交换。转轮式热回收装置是转轮在旋转过程中让排风与新风以相逆的方向流过转轮（蓄热器）而各自转换能量。它既能回收显热，又能回收潜热，排风与新风交替逆向流过转轮，可以通过对转轮转速的控制来适应不同的室内外空气参数。根据设计的要求选择合适的热回收装置，工程设计中，经常由于空调房间某些工艺要求将空调系统设计成直流系统( 如制药厂此类房间很多) ，其排风和室外新风之间的温差在冬夏季很大，而这部分排风又带有一定污染物，因此不能直接进入空调系统，此时应对排风进行显热回收。

2、合理安排冷却塔的开启台数

在暖通空调的使用耗电中，冷却塔的耗电占据百分之八左右，因此降低冷却塔的耗电也可以达到有效节能的目的。一般情况下，在夏季气温最高的时候，需开启全部的冷却塔，而在过渡季节则无需开启全部冷却塔。通常情况下要根据温度来合理控制开启的冷却塔数目。而具体多少的进水温度才能达到整个空调系统最节能状态，需综合整个系统的能耗进行分析。另外，利用冷却塔提供空调冷冻水，作为一种节能技术，在冬季存在供冷需求的建筑中经常得到应用。

3、采用可实现全新风运行或空调新风比的措施

在人员密度较大的大空间建筑，如影剧院、商场建筑、会展中心等，常选择全空气定风量空调系统。在室外空气焓值低于室内焓值的过渡季节，可以采用全新风运行，利用室外较低温度的新风来供冷，可以得到明显的节能效果，尤其是在室外空气焓值低于室内焓值时间