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【摘 要】随着我国经济的快速发展，人民生活水平的不断提高，人民对生活质量的追求使得大空间建筑越来越多，对于这些大空间建筑的环境设备也要求在健康、舒适，以及能源有效利用等方面更趋合理，并不断完善。本文作者结合工作经验分析了大空间暖通空调设计的难点以及节能空调设计思路，以期交流探讨。
【关键词】节能；大空间；暖通空调设计
引言
由于暖通空调系统的节能占建筑节能的主要部分，所以进行暖通空调的节能设计对于降低建筑物的能耗有着重要的作用。此外这还关系到国家能源安全、资源消耗和环境污染是关系国计民生和国家可持续发展的重要行业，因此，暖通空调设计的从业人员应给予足够的重视。一个优秀的暖通空调工程设计方案，应对设计方案涉及的各種因素进行全面的考虑，使其综合效益最高。综合考虑的因素越多，通常其方案设计的水平越高，同时其设计工作量和难度就越大。
1、在对暖通空调设计前对建筑物要了解清楚
1.1 弄清该建筑物在总图中的位置，四邻建筑物及其周围供热、供水、供电等管线的敷设方式与可能的接口地点。
1.2 弄清建筑物内的人员数量，使用时间，有无废气要排等。作为计算负荷及划分系统的依据。
1.3 清楚建筑物是低层、多层还是高层建筑，不同的建筑有不同的设计参数，在高层设计中还要考虑到防火规范的条款。
1.4 现今大空间建筑，除古典音乐厅、大剧院、会堂等只具备有限的功能外，都有多功能要求，如体育运动、杂技、演剧、音乐会、展示会，因而要设置临时舞台、活动座椅等装备。不仅对空调带来多种环境要求，而且由于这些装备的存在也影响空调系统的设置。此外对空调系统的控制要求有相当的灵活性。这就使得应对空调系统负荷的分配以及冷热源的配置都作相应的考虑。
2、大空间建筑暖通空调设计难点
2.1 高大空间建筑防火难度大，对采暖、通风和空调系统的要求更高。例如，大空间建筑往往需要在主体建筑或裙房内布置一些象燃油或燃汽锅炉房、自备发电机房、空调机房和汽车库等一些危险性较大的空间。这方面应在设计中有所体现。
2.2 大空间建筑往往高度较大，这将加重采暖系统的垂直失调，同时由于系统水静压力较大，直接影响到室外管网的水力工况，其系统的形式及与室外管网的连接与多层建筑有较大差异。
2.3 高大空间建筑设计往往需要有单独的热源，以满足空调、采暖、制冷、热水供应等方面的需求。由于用地紧张和其他一些原因，有些大空间建筑需要在地下室内或屋顶上设置锅炉房。从目前发展趋热来看，这种设计方式越来越多，这使得大空间建筑的热源设计变得更为复杂。
2.4 大空间建筑的空调设计气流组织因温度梯度较大，需采用合理的送风方式。上送下回方式为从顶棚送风下部回风，现工程多采用可调节风量和射程的风口，提高冬季的送风风速；侧送下回方式送风口高度大多在3米左右，需要结合建筑装修设计布置风口位置以达到室内美观，同时需要精确的空调气流组织计算。
3、节能空调系统设计思路
3.1 方案设计
现在非常流行的空调设计方案是：在低能耗，高室内环境品质的前提下，风量可调的置换式送风系统、冷辐射吊顶系统、结合冰蓄冷的低温送风系统以及去湿空调系统。为了平衡高层办公楼中设备、照明等主要热源形成的辐射热量采用辐射形式供冷。冷辐射吊项应结合置换式送风，将新风采用下送风方式送入室内，既保证室内空气品质，又保证良好的室内热环境。而采用空调去湿方案，首先可以保证室内空气品质；其次采用去湿保证了绿色建筑对室内湿度控制在 60%以下的要求。
3.2 蒸发冷却技术
蒸发冷却空调技术是一种绿色仿生空调技术，包括间接蒸发冷却（IEC）和直接蒸发冷却（DEC）。该系统采用水作为制冷剂，实现空调运行对环境无污染，另外，蒸发冷却系统的COP 值比机械制冷大得多，且它的制冷不消耗压缩功能，它是一种节能环保型绿色空调技术。
3.3 具备良好的通风系统
新风的作用某些建筑由于装修材料含有挥发性有害物质造成室内空气污染。因此，绿色建筑中的暖通空调应该具备良好的通风系统，实现合理的自然通风，因为新风在室内的流动对健康是必不可少的。
3.4 免费供冷空调系统
免费供冷技术通过水系统来利用自然冷源。它也称冷却塔供冷，是一种节能降耗的系统形式。免费供冷的实现方式是：当室外空气湿度温度下降到某值以下时关闭冷水机组， 以流经冷却塔的循环冷却水直接或间接向空调系统供冷，提供建筑空调所需要的冷负荷。在空调系统中，冷水机组的能耗占有极高的比例，如用冷却塔供冷技术可少开或不开冷水机组，其节能效率将会是显著的。
3.5 地源热泵空调系统
地源热泵空调系统是利用土壤、地下水或江河湖水作为冷热源的一种高效空调方式。土壤是一种很适宜的热源，其温度适宜、稳定，蓄热性能好且到处都有。地源热泵全年运行工况稳定，不需要其他辅助热源及冷却设备即可实现冬季供热夏季供冷。地源热泵的 COP 值可达 4.0 以上。对于采用深井回灌方式的水源热泵，由于地下水抽出后经过换热器回灌至地下，属全封闭方式。因此不使用任何水资源，也不会污染地下水源。
3.6 冷热源及空调水系统
常规的冷热源，电力型或热力型（如燃气）的压缩式制冷机（或热泵）、吸收式制冷机、直燃式冷热水机组均可用于大空间建筑。从供冷供热的角度出发应该考虑：当所在地区已有足够规模的区域供冷供热设施时，可利用其装置提供冷热量；在供冷供热的基本方式上应尽可能采用热泵和蓄冷蓄热技术；在有些场合燃气机热泵也是十分合理的能源方式。
4、空调自动控制系统
4.1 空气调节系统
自动检测各机组回风口（新风）温度，各机组盘管回水管上的回水温度，实现防冻保护：各机组防火阀的状态，并实现与送风机连锁：各机组送风机前后压差状态，实现风机故障报警。根据送风温度及设定值，自动调节各机组管回水阀开度，以保证房间温度达到设定值。
4.2 制冷机房控制
自动检测冷却水供回水温度：自动检测制冷机、冷却塔的运行状态、故障报警并根据测量值计算系统冷负荷，以实现制冷机运行台数的最优控制。根据冷水供回水压力，自动调节冷水供回水管间旁通阀的开度，以保证管网的压差和流量平衡。
5、回风系统
一般采用一次回风系统，即在集中处理空气过程中，室内回风和室外新风混合后，经过表冷器冷却降湿后，直接送入建筑内部或加热后再送入建筑内部。
6、水管固定支架的受力计算
从热源出来的空调冷热水总环管直径大、长度长，局部区域的水平长度达到100m，故需考虑补偿措施，通过计算，在该直管道上需设置补偿量为 70mm 的波纹补偿器，并在其两端设置固定支架和导向支架。由于总环管均需安装在地下室梁下，所以需详细计算固定支架受力，然后提交给结构专业，对安装固定支架的梁进行校核。固定支架所受水平荷载中，仅内压产生的推力就相当大，在此工程中，系统工作压力为 1.0MPa，以 DN60的水平干管为例，经计算内压所产生的推力为 441026N，再加上活动支架的摩擦反力、补偿器的弹性反力，固定支架总的受力约为531000N。
7、结束语
随着我国大空间建筑的兴起，大大促进了建筑技术的发展，同进也为采暖、通风空调系统的设计提出了新的课题。暖通空调设备如何适应这种需要也是现代大空间建筑暖通空调设计中值得注意和探讨的问题。
高大的民用建筑不但要求建筑本身的体型美观大方，各种设施齐全，而且还要舒适卫生的环境。人民对生活质量的追求使得大空间建筑越来越多，对于这些大空间建筑的环境设备也要求在健康、舒适，以及能源有效利用等方面更趋合理，并不断完善。现代的大空间建筑造型奇特，尺寸庞大，依靠传统的经验难以满足各方面的要求，需要借助计算机的模拟来进行设计预测。这就使得大空间空调的设计范围日趋扩大，因此，探讨大空间建筑的暖通空调设计方法具有一定的现实意义。
【关键词】节能；大空间；暖通空调设计
引言
由于暖通空调系统的节能占建筑节能的主要部分，所以进行暖通空调的节能设计对于降低建筑物的能耗有着重要的作用。此外这还关系到国家能源安全、资源消耗和环境污染是关系国计民生和国家可持续发展的重要行业，因此，暖通空调设计的从业人员应给予足够的重视。一个优秀的暖通空调工程设计方案，应对设计方案涉及的各種因素进行全面的考虑，使其综合效益最高。综合考虑的因素越多，通常其方案设计的水平越高，同时其设计工作量和难度就越大。
1、在对暖通空调设计前对建筑物要了解清楚
1.1 弄清该建筑物在总图中的位置，四邻建筑物及其周围供热、供水、供电等管线的敷设方式与可能的接口地点。
1.2 弄清建筑物内的人员数量，使用时间，有无废气要排等。作为计算负荷及划分系统的依据。
1.3 清楚建筑物是低层、多层还是高层建筑，不同的建筑有不同的设计参数，在高层设计中还要考虑到防火规范的条款。
1.4 现今大空间建筑，除古典音乐厅、大剧院、会堂等只具备有限的功能外，都有多功能要求，如体育运动、杂技、演剧、音乐会、展示会，因而要设置临时舞台、活动座椅等装备。不仅对空调带来多种环境要求，而且由于这些装备的存在也影响空调系统的设置。此外对空调系统的控制要求有相当的灵活性。这就使得应对空调系统负荷的分配以及冷热源的配置都作相应的考虑。
2、大空间建筑暖通空调设计难点
2.1 高大空间建筑防火难度大，对采暖、通风和空调系统的要求更高。例如，大空间建筑往往需要在主体建筑或裙房内布置一些象燃油或燃汽锅炉房、自备发电机房、空调机房和汽车库等一些危险性较大的空间。这方面应在设计中有所体现。
2.2 大空间建筑往往高度较大，这将加重采暖系统的垂直失调，同时由于系统水静压力较大，直接影响到室外管网的水力工况，其系统的形式及与室外管网的连接与多层建筑有较大差异。
2.3 高大空间建筑设计往往需要有单独的热源，以满足空调、采暖、制冷、热水供应等方面的需求。由于用地紧张和其他一些原因，有些大空间建筑需要在地下室内或屋顶上设置锅炉房。从目前发展趋热来看，这种设计方式越来越多，这使得大空间建筑的热源设计变得更为复杂。
2.4 大空间建筑的空调设计气流组织因温度梯度较大，需采用合理的送风方式。上送下回方式为从顶棚送风下部回风，现工程多采用可调节风量和射程的风口，提高冬季的送风风速；侧送下回方式送风口高度大多在3米左右，需要结合建筑装修设计布置风口位置以达到室内美观，同时需要精确的空调气流组织计算。
3、节能空调系统设计思路
3.1 方案设计
现在非常流行的空调设计方案是：在低能耗，高室内环境品质的前提下，风量可调的置换式送风系统、冷辐射吊顶系统、结合冰蓄冷的低温送风系统以及去湿空调系统。为了平衡高层办公楼中设备、照明等主要热源形成的辐射热量采用辐射形式供冷。冷辐射吊项应结合置换式送风，将新风采用下送风方式送入室内，既保证室内空气品质，又保证良好的室内热环境。而采用空调去湿方案，首先可以保证室内空气品质；其次采用去湿保证了绿色建筑对室内湿度控制在 60%以下的要求。
3.2 蒸发冷却技术
蒸发冷却空调技术是一种绿色仿生空调技术，包括间接蒸发冷却（IEC）和直接蒸发冷却（DEC）。该系统采用水作为制冷剂，实现空调运行对环境无污染，另外，蒸发冷却系统的COP 值比机械制冷大得多，且它的制冷不消耗压缩功能，它是一种节能环保型绿色空调技术。
3.3 具备良好的通风系统
新风的作用某些建筑由于装修材料含有挥发性有害物质造成室内空气污染。因此，绿色建筑中的暖通空调应该具备良好的通风系统，实现合理的自然通风，因为新风在室内的流动对健康是必不可少的。
3.4 免费供冷空调系统
免费供冷技术通过水系统来利用自然冷源。它也称冷却塔供冷，是一种节能降耗的系统形式。免费供冷的实现方式是：当室外空气湿度温度下降到某值以下时关闭冷水机组， 以流经冷却塔的循环冷却水直接或间接向空调系统供冷，提供建筑空调所需要的冷负荷。在空调系统中，冷水机组的能耗占有极高的比例，如用冷却塔供冷技术可少开或不开冷水机组，其节能效率将会是显著的。
3.5 地源热泵空调系统
地源热泵空调系统是利用土壤、地下水或江河湖水作为冷热源的一种高效空调方式。土壤是一种很适宜的热源，其温度适宜、稳定，蓄热性能好且到处都有。地源热泵全年运行工况稳定，不需要其他辅助热源及冷却设备即可实现冬季供热夏季供冷。地源热泵的 COP 值可达 4.0 以上。对于采用深井回灌方式的水源热泵，由于地下水抽出后经过换热器回灌至地下，属全封闭方式。因此不使用任何水资源，也不会污染地下水源。
3.6 冷热源及空调水系统
常规的冷热源，电力型或热力型（如燃气）的压缩式制冷机（或热泵）、吸收式制冷机、直燃式冷热水机组均可用于大空间建筑。从供冷供热的角度出发应该考虑：当所在地区已有足够规模的区域供冷供热设施时，可利用其装置提供冷热量；在供冷供热的基本方式上应尽可能采用热泵和蓄冷蓄热技术；在有些场合燃气机热泵也是十分合理的能源方式。
4、空调自动控制系统
4.1 空气调节系统
自动检测各机组回风口（新风）温度，各机组盘管回水管上的回水温度，实现防冻保护：各机组防火阀的状态，并实现与送风机连锁：各机组送风机前后压差状态，实现风机故障报警。根据送风温度及设定值，自动调节各机组管回水阀开度，以保证房间温度达到设定值。
4.2 制冷机房控制
自动检测冷却水供回水温度：自动检测制冷机、冷却塔的运行状态、故障报警并根据测量值计算系统冷负荷，以实现制冷机运行台数的最优控制。根据冷水供回水压力，自动调节冷水供回水管间旁通阀的开度，以保证管网的压差和流量平衡。
5、回风系统
一般采用一次回风系统，即在集中处理空气过程中，室内回风和室外新风混合后，经过表冷器冷却降湿后，直接送入建筑内部或加热后再送入建筑内部。
6、水管固定支架的受力计算
从热源出来的空调冷热水总环管直径大、长度长，局部区域的水平长度达到100m，故需考虑补偿措施，通过计算，在该直管道上需设置补偿量为 70mm 的波纹补偿器，并在其两端设置固定支架和导向支架。由于总环管均需安装在地下室梁下，所以需详细计算固定支架受力，然后提交给结构专业，对安装固定支架的梁进行校核。固定支架所受水平荷载中，仅内压产生的推力就相当大，在此工程中，系统工作压力为 1.0MPa，以 DN60的水平干管为例，经计算内压所产生的推力为 441026N，再加上活动支架的摩擦反力、补偿器的弹性反力，固定支架总的受力约为531000N。
7、结束语
随着我国大空间建筑的兴起，大大促进了建筑技术的发展，同进也为采暖、通风空调系统的设计提出了新的课题。暖通空调设备如何适应这种需要也是现代大空间建筑暖通空调设计中值得注意和探讨的问题。
高大的民用建筑不但要求建筑本身的体型美观大方，各种设施齐全，而且还要舒适卫生的环境。人民对生活质量的追求使得大空间建筑越来越多，对于这些大空间建筑的环境设备也要求在健康、舒适，以及能源有效利用等方面更趋合理，并不断完善。现代的大空间建筑造型奇特，尺寸庞大，依靠传统的经验难以满足各方面的要求，需要借助计算机的模拟来进行设计预测。这就使得大空间空调的设计范围日趋扩大，因此，探讨大空间建筑的暖通空调设计方法具有一定的现实意义。