摘 要：随着人们对建筑环境的要求不断提升，暖通空调系统已成为高层建筑的必备部分，而设计方案是暖通空调系统施工与应用的关键。以高层建筑暖通空调设计为研究对象，分析其存在的问题，并结合工作实例，给出了相应的解决措施，以期提高暖通空调的设计水平，为建筑用户提供更舒适的建筑环境。
关键词：高层建筑;暖通空调;消防;排烟设计
0 引言
在高层建筑中，暖通空调设计的内容相对复杂，设计人员需结合高层建筑结构特征，正确计算空调及供暖负荷，合理配置空调系统的各部分设备。在该过程中，还需考虑暖通空调的能耗、可操作性及经济效益等，由于该过程易出现设计失误，影响暖通空调的安全可靠运行，所以需设计人员提高重视。
1 高层建筑暖通空调设计常见问题
暖通空调设计是指对高层建筑空调调节系统进行全面综合设计，包括送风系统、排风系统、制冷系统、供暖系统等。在建筑领域，暖通空调设计的复杂性较强，涉及制冷技术、机械设计及工程热力学等多个学科。与普通建筑相比，高层建筑的结构更为复杂，其暖通空调设计难度更大，主要存在以下问题。
1.1 可行性不足
在高层建筑施工中，暖通空调设计方案为指导性文件，其可行性不足直接影响暖通空调的正常运行。在实际设计工作中，普遍存在可行性不足的问题，出现该问题的原因在于设计人员对相关政策规范、标准法规及工程要求的认识不足，导致暖通系统不符合高层建筑供水、供热、供电要求。同时，部分设计人员在进行暖通空调设计时，未考虑区域气候条件、不同季节的负荷及地下水源等因素的影响，导致暖通空调设计的可行性不足。另外，在高层建筑暖通空调设计中，设计人员通常按照全年中最不利的气候参数来计算相关数据，以确保暖通空调具备调节功能。但在实际工作中，由于部分设计人员缺乏重视，导致暖通空调的调节性不足，难以发挥其调节建筑内环境温湿度的作用。
1.2 安全性不足
在高层建筑暖通空调设计中，设计人员需注重设计方案的安全性，避免暖通空调存在安全隐患。部分设计人员缺乏对防火安全、设备安全、人员安全、系统安全及环境安全的重视，导致暖通空调存在火灾隐患。例如，某设计人员因未考虑高层建筑中资料库、档案室等区域对环境的特殊要求，导致暖通空调的消防排烟设计不到位，一旦发生火灾，将造成难以挽回的损失。
1.3 节能性不足
在市场经济带动下，建筑行业发展迅速，特别是高层建筑在城市建筑中占比较大，且建筑规模不断扩大。在高层建筑发展的同时，建筑施工引发的能耗问题突出。相关数据统计显示，我国建筑能源消耗在社会总能耗中占比超过 30%，而在建筑能耗中，暖通空调系统的能耗占比最高，节能性不足。
1.4 经济性不足
在高层建筑暖通空调设计工作中，普遍存在经济性不足的问题。部分设计人员虽然有方案对比意识，根据高层建筑特征设计多项方案，但受专业理念影响，其对比的设计方案并未制定统一的基准条件。例如，将供应新风的方案与不供应新风的方案对比，对比结果缺乏说服力，不能选出经济效益最高的方案，需要改进。
2 高层建筑暖通空调设计问题的解决措施
针对高层建筑暖通空调设计中存在的问题，设计人员需结合工程实际，采取针对性的解决措施，优化暖通空调设计方案，为高层建筑暖通空调施工提供指导。本文以某超高层建筑为例，分析暖通空调设计的具体措施。该高层建筑共 40 层;地下 1~3 层为停车场;地上 1~4 层为裙楼，用作商业区、电影院线;地上 5 层以上为主楼，用作办公区。
2.1 注重暖通空调设计的可行性
针对暖通空调设计存在的可行性不足问题，设计人员需遵循行业标准规范，强化暖通空调设计标准规范的执行力度。对于暖通空调中的特殊部分，设计人员需结合区域气候条件，分析暖通空调全年条件下的运行工况，明确适用于不同外界环境的暖通空调参数;对于难以配置标准暖通设备的状况，设计人员需结合标准规范，明确设备的参数要求，并根据高层建筑的气候条件、地质条件及建筑参数，选择最佳设备，提高设计方案的可行性。
如在某超高层建筑中，设计人员根据工程特点，设计风机盘管和新风机组中央空调系统，并在电影院线区域设计多联机空调系统。建筑裙楼和主楼分别设置夏季冷源，冬季共同热源。其中，裙楼的夏季冷源选用离心式冷水机组及螺杆式冷水机组，制冷量分别为 2 813kW 和 1 406kW，可为建筑提供 7℃ 或 12℃的冷水;主楼的冷源选用电制冷机及冰蓄冷设备，制冷量分别为 2 989kW 和 2 005kW。在建筑中配置不同数量的设备，实现冷媒供水温度的有效控制。冬季热源选用常压真空热水机组，制热量为 3.489MW，可为建筑提供 65℃或 85℃的热水，并在裙楼和主楼各配置 1 套换热机组，为建筑提供不同温度的热水，满足用户需求。在上述案例中，设计人员结合高层建筑的特点及参数需求，考虑当地气候条件，选择相应参数的空调设备，使暖通空调系统符合高层建筑需求。
2.2 做好消防排烟设计
为保障暖通空调的安全可靠运行，设计人员需做好消防排烟设计，根据高层建筑的不同运行要求，采取相应的安全措施。
1)合理划分防烟分区及设置挡烟垂壁 高层建筑结构复杂，内部管路分布紧密有序。设置挡烟垂壁时，应在满足规范的前提下尽量减少挡烟垂壁的设置。根据目前的常规高层建筑层高考虑，受清晰高度与单个排烟口排烟量的影响，储烟仓厚度一般较大，挡烟垂壁距地面较近，采用卷帘式电动挡烟垂壁较合理。封闭吊顶，直接在吊顶板上方贴临位置设置卷帘盒，暗装于吊顶内，或结合精装设置于吊顶外;不封闭吊顶或不吊顶时，在管线经过的位置或不封闭吊顶上方应采用固定挡烟垂壁，以便于管线的穿越，再在固定挡烟垂壁下方设置电动挡烟垂壁，以满足火灾时对储烟仓厚度的要求。
2)合理布置排烟口 与空气相比，火灾产生的烟气更轻，大多聚集在建筑上方。针对该特点，在进行排烟口设计时，设计人员将其设计在较高位置，在满足设计需求时，排烟口尽量设置在风管侧向或顶端，以增加风口距储烟仓底部的高度，减少风口数量，且排烟口的风速不应大于 10m/s。风管顶部设置排烟口时，排烟口距离楼板不能过近，应考虑不小于 2 倍风口当量直径的距离，否则排烟口排烟能力将折半。
3)避难层设置固定外窗 在超高层建筑中，楼梯间的分段设置导致避难层交通核内部楼梯间无法满足规范要求，在顶层设置 1.0m2 的固定窗，根据经验可考虑在避难层设置夹层，将 1.0m2 的固定外窗与内部楼梯间连通，或设置满足耐火极限等级的风管，将 1.0m2 的固定外窗与楼梯间连通。
2.3 引进先进节能技术
为强化高层建筑暖通空调的节能效果，设计人员应坚持节能减排的理念，控制暖通空调的能源损耗，提高高层建筑的环保效益。在项目条件允许的前提下，采用如下节能技术，降低暖通空调能耗。
1)蓄能空调 在建筑领域，蓄能空调的使用与建筑内电能的应用相互配合，并非直接实现节能，而是移峰填谷，提高发电厂的一次性能源使用效率，进而降低发电厂的能耗，实现节能减排的目的。
蓄能空调技术并非从高层建筑本身入手节约其能耗，而是从整体入手降低区域内的能耗，推动低碳经济发展。在高层建筑的高区水系统中，传统板换方式属于闭式循环，会损失能量品位，且多次换热后高区冷冻水的温度较高，空调温度调节效果降低。针对该问题，该超高层建筑引入冰蓄冷技术，通过低温冷水替代换热方式，但该技术会引入乙二醇供冷及放冷系统，加大能耗，投入成本较高。该高层建筑在应用冰蓄冷技术的同时，进行温湿度独立控制设计，应用新风独立除湿加干式风机盘管的暖通系统，降低冰蓄冷技术带来的输配能耗，避免暖通空调系统的温湿度调节效果受层高影响。
2)智慧控制 与家用空调设备或小型中央空调相比，高层建筑的暖通空调系统更复杂，采用先进的智慧控制技术可协调空调的用冷、送冷及制冷等子系统，最大限度地降低空调系统的能耗。例如，该超高层建筑选用 SIEMENS PLC 自控系统，在暖通系统设计中，通过送风量的变化实现室内温湿度的调节，将空调系统末端的静压箱、软管及出风口等结构进行一体化设计，调节软管的布局、敷设方向和长度等参数，确保不同出风口的风量差异低于 10%，并根据室内 CO2 浓度，调节新风风量，使暖通系统控制更灵活，减少设备能耗。
2.4 对比多项设计方案
在开展高层建筑暖通空调设计时，设计人员需注重工程的经济效益，按照规范标准提出多种设计方案，保障设计方案的可行性、可操作性及安全性，计算出不同设计方案的成本，对比设计方案的能源价格、舒适性、暖通空调设备的性能及使用寿命、暖通空调的运行费用等要素，选出综合效益最高的设计方案，为工程施工提供保障与指导。在该超高层建筑中，设计人员为验证设计方案的可行性，应用 BIM 技术进行设计方案的仿真模拟，根据仿真模拟的结果，计算设计方案的成本，选出最佳设计方案。
另外，在暖通空调设计时，BIM 技术可用于管路的碰撞检查，输入相应的标高设计，明确系统管道的配置状况，使设计人员能够及时发现设计的不足，为设计人员优化设计方案提供技术帮助。在该超高层建筑施工中，设计人员将暖通空调系统和其他分项工程管路进行碰撞检测，发现管路存在交叉现象，及时修改设计方案中的相应部分，提高设计方案的可行性。
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3 结语
在高层建筑暖通空调设计中存在可行性、安全性、节能性与经济性不足的问题，影响暖通空调的正常使用。设计人员需注重暖通空调设计的可行性;做好消防排烟设计，提高安全性;引进先进节能技术，提高节能性;对比多项设计方案，选择经济性最高的方案，以提升暖通空调设计的整体效益。——论文作者：苏道林，王后帅
参考文献：
[1] 于戈.浅谈绿色建筑技术在暖通空调设计中的应用[J]. 四川建材，2019，45(6)：170-171.
[2] 马丽娜.BIM 在暖通空调中的应用和发展前景[J].城市建筑，2019，16(8)：164-165.
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