暖通空調系統(tǒng)設計及現(xiàn)狀分析

#1高大空間暖通空調系統(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。一般的大型建筑高度都在 10 m以上，有一些體育場館的高度更高，達到 30 m以上。這些大型建筑具有如下特點：

（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，室內氣流易受外界影響。

（二）人員聚集，使用時間集中，諸如影劇院、多功能會議中心等對舒適度提出了較高要求，空調冷、熱負荷分布不均勻。

（三）具有多個功能區(qū)域，對于不同功能區(qū)域的環(huán)境空調負荷要求不一。

例如，劇場舞臺外墻上外窗少，夏季圍護結構的冷負荷相對小，觀眾廳密集，新風量大，導致冷負荷較大；而舞臺區(qū)域人相對不多，冷負荷主要來自電氣設備發(fā)熱、燈光照明；劇場辦公、休息區(qū)域等與一般辦公樓一樣，采用一般的空調系統(tǒng)即可。

又如，體育場館人員、燈光照明、設備等散熱量占總冷負荷約70%，新風冷負荷約20%，其余為圍護結構。設計時應根據(jù)功能不同劃分不同區(qū)域，分別計算其制冷負荷，選擇更加合理的空調系統(tǒng)。

#2分析現(xiàn)狀

（一）上送下回全空氣空調系統(tǒng)

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

機械集中的排風系統(tǒng)應放置在舞臺空間的頂部或上部。設計過程中要注意，熱、冷源需在距離地面大概兩米的人員停留區(qū)域，氣流的平均風速為 0.2~0.5 m/s，而送風口的風速一定要小于等于 10 m/s。

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

空氣處理完后會被上送風系統(tǒng)運送到各個不同的地方，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)相比會消耗更多資源，且由于熱空氣的進入會使人員區(qū)域內的空氣質量相對較差，不利于健康。所以，設計過程中，不僅要考慮環(huán)保，更要在環(huán)保的基礎上選擇性價比較高的系統(tǒng)。

（二）輔助房間內系統(tǒng)的設計

在許多大型的公共建筑內部，通常會有一部分輔助房間，如會議室、貴賓休息室、機房、器材室等。這些輔助房間的功能、構造、部位、環(huán)境、使用條件與主體部位不一樣，所以對輔助房間的空調系統(tǒng)要單獨設置節(jié)約能源。

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

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

（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，大部分時間都在閑置中。

相對來說，更為寒冷的北方的大型建筑在冬季一般會采用以空調采暖為主、地暖或者散熱器等其他采暖方式為輔的采暖方式。

建造時，幾種不同的采暖系統(tǒng)不能設計在一起。建筑在平時不使用時，關閉主系統(tǒng)，只使用輔助取暖，輔助取暖的溫度一般為 5～10℃。開始使用后，同時開啟兩種系統(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達到采暖的目的，相對比較舒適。

所以，在一些需要高溫度的場所采用地暖系統(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，為了達到最好的效果，從中間到外圍應該逐漸增大管道的距離。

（四）下送風空調系統(tǒng)

在大型建筑的大廳內，因為使用頻率低、空間大且人多，對噪聲的要求很嚴格。這種類型的大廳一般要使用下送風空調系統(tǒng)。送風口建造在座椅下面，頂棚會建造回風口。

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

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

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

首先，送風口的風溫以4 ℃為宜；其次，送風口風速要小于1.8 m/s。只有小于1.8 m/s，風到達觀眾腿部的風速才會不大于0.2 m/s，才能使觀眾擁有最好的體驗。

（五）分層空調系統(tǒng)

特點：該系統(tǒng)是利用更為合適的氣流對建筑的工作區(qū)域、非工作區(qū)域除外，進行適當?shù)奶幚?，在空間的中部設置高速噴口來作為工作區(qū)和非工作區(qū)的分界線。該系統(tǒng)的回風口在送風口的一側靠下位置，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：側送下回是使用最多的方式。在建筑周圍的墻上設置送風口，按照一定角度開始送風，初始風速為 6～12 m/s、送風溫差為 8～12 ℃。

當射流落下時，低速通過工作區(qū)域，此時風速為0.2～0.5 m/s 左右。為避免其他的物體擋風，應在四米之上的高度設置送風口。設計時的注意要點：

因為送風口的設置點比工作區(qū)域高得多，噴口噴出的氣流正常情況不可能到達工作區(qū)域。為了使回流風到達工作區(qū)域，需要在噴口的同一側面設置回風口，使系統(tǒng)能夠達到使用的需要。

由于高大空間建筑的空間跨度較大，應該使用兩側送風回風或者單側送風回風等形式進行設計。

計算冷負荷時，一定要注意到非工作區(qū)域對工作區(qū)域的熱對流以及熱輻射所產(chǎn)生的冷負荷，并采用分層計算的方法計算冷負荷。分界層的高度越高，下層的空調區(qū)域就越大，所以冷負荷就會越大。對熱負荷進行計算時，應該使用全空間計算的方法。

當該系統(tǒng)使用側送風時，因為空調所送的風射程較遠、所送氣流溫差較大等原因，會造成該系統(tǒng)制熱過程中熱空氣的抬升及該系統(tǒng)在制冷時內部冷空氣的下降等現(xiàn)象明顯。

解決的方法有換送風噴口，選擇一種可以根據(jù)要求隨時調節(jié)的噴口，在該系統(tǒng)使用的不同時間段內，按照不同的要求調整噴口的送風位置，同時噴口的筏形應該使用可以自配風量的類型，按照使用時間的不同和對風速要求的不同，不斷調整風量，達到任何時間都能滿足人員需要的要求。

當該系統(tǒng)的覆蓋范圍大于 30m 時，可以在不同的高度位置上設置多個噴口來滿足需要。較高位置的噴口可以把風送到更遠的區(qū)域內，位置較低的噴口可以負責近處的區(qū)域，從而實現(xiàn)對整個區(qū)域的覆蓋。

將排風系統(tǒng)設計在非工作區(qū)域的上部分，以排出工作區(qū)域發(fā)散出來的多余熱量。

同時，可以將上部分位置的溫度調降下來，減少非工作區(qū)域與工作區(qū)域的熱對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，使其達到指定的環(huán)境要求，同時使其所在的建筑有一個良好的工作環(huán)境。分層空調系統(tǒng)具有很好的節(jié)能性、安全性、環(huán)保性，是一套相當好的系統(tǒng)。

目前，該系統(tǒng)已經(jīng)運用到更多的高大空間建筑。

（六）新風熱回收系統(tǒng)

對于人員密集、設備散熱量高的大型場所，如體育館、劇院、禮堂等，新風熱回收系統(tǒng)的應用效果非常明顯。

冬夏季節(jié)空調系統(tǒng)的運行主要是啟動空調機組、關閉排風機，以確保室外新風可以先在空氣熱交換機組內和室內排風系統(tǒng)中得到充分的熱交換處理。后經(jīng)過空調機組處理運輸至觀眾廳，使室內排風系統(tǒng)的余熱量充分利用，有效降低空調機組能耗。

春秋季空調系統(tǒng)的運行主要是啟動排風機、關閉空調機組，室外新風直達觀眾廳，開啟全新風模式可提高室內新風量，改善人體的舒適感，降低空調系統(tǒng)能耗。

該系統(tǒng)提高了空調系統(tǒng)余熱量的利用率，降低了系統(tǒng)能耗。設計時要嚴格防止冬季設備使用時被凍壞，嚴格控制排風溫度不低于 5℃。

編輯：黃飛