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摘要:本文对在高层建筑空调通风系统设计中存在的一些问题及节能措施做了简单的介绍。
关键词：高层建筑暖通空调 通风系统设计 节能设计措施
Abstract: in this paper, the air conditioning and ventilation system in the high-rise building some of the problems existing in the design and energy saving measures do briefly introduced.
Keywords: high building heating, air conditioning and ventilation system design energy saving design measures
中图分类号：TU96+2 文献标识码：A 文章编号：
引言
随着经济的迅猛发展 ，高层建筑越来越多，空调通风系统设计应考虑通风、空调系统本身的安全及整个建筑物，保证人员安全疏散与扑救的防、排烟系统。对作为高层建筑关键性内容之一的通风系统进行分析和探讨具有十分重要的意义。
1.空调通风设计方面存在的问题
1.1制冷机装机容量偏大
目前在空调系统设计过程中，部分设计人员采用负荷指标估算，致使制冷机装机容量普遍偏大，造成初投资的很大浪费，同时影响部分负荷下的冷机效率。
空调与制冷技术手册、采暖空调制冷手册等给出的商场类建筑夏季冷负荷的概算指标为210W/m2～240W/m2，旅馆办公类的冷负荷指标为94W/m2～163W/m2。在实际设计过程中，由于考虑各种各样的安全系数，使单位空调面积的制冷机装机容量大多比手册中冷负荷概算还要大，远大于实际运行中单位空调面积峰值冷量，造成空调系统初投资的大量增加，而且从全年来看，建筑的实际负荷处于峰值的时间很短，所以实际上冷机的大多数时间将在比较小的负荷率下运行，COP不高，从太原地区统计的结果来看，商场冷负荷在100W/m2～150W/m2之间，办公冷负荷在70W/m2～90W/m2之间即可满足使用要求。
1.2风量选择不当
防烟楼梯间及前室、合用前室和消防电梯间前室的机械加压送风量，应由计算确定，当计算值和规范规定的值不一致时，应按两者中较大值确定。有设计人员直接按规范给定的值确定，往往导致选用的风机风量偏小，不能满足要求。目前加压送风量的确定其计算方法有压差法、风速法、平均风量法、查表法等方法多达20多种，主要原因是影响正压送风量的因素较复杂，而且推导或编制各种计算公式的出发点不同。选用不同的计算方法，其结果差别较大。高层民用建筑设计防火规范、建筑设计防火规范推荐压差法和流速法进行计算。根据笔者在设计种的体会，压差法计算的结果往往偏小，建议仅采用风速法进行计算，其结果再与查表法结果进行比较，取其大者。对于地下室防烟楼梯间，有设计人员认为高层民用建筑设计防火规范表格值与建筑设计防火规范表格值过大--特别是以上两规范均要求对于前室不加压送风的防烟楼梯间加压送风量不小于25000m3/h。笔者以为，前室不加压送风的防烟楼梯间加压送风量不小于25000m3/h对主体和地下室均适用，因为地上和地下为两个不同的防火分区
1.3余压选择不当
主要表现为只有地下室防烟楼梯间加压送风时，由于其加压送风量不能低于25000m3/h，而相似风量的风机的余压都比较大，明显大于规范中要求的防烟楼梯间机械加压送风系统的余压值(40～50Pa)。 由于没有性能曲线非常平坦的加压送风机，此时基本没有恰当的风机可供选择。有设计人员直接在楼梯间设置一台风量能满足要求的风机，而所选风机余压往往过大，甚至超过500Pa，是规范要求的余压的10倍之多!高层建筑防火分区的人员疏散流程是:第一安全地带(走廊)→第二安全地带(楼梯间前室) →第三安全地带(疏散楼梯) →室外。楼梯间或前室疏散门开启方向与加压作用力方向相反，当楼梯间或前室压力过高时，疏散门开启困难，甚至不能开启(有资料介绍，当正压值大约在100Pa时，开启疏散门就很困难)。由此看来，余压过大时门根本打不开，人员也疏散不出去。高层民建筑和地下建筑通风和防排烟建议设置泄压装置，笔者以为这种办法能较好的解决余压过大的问题，现把此法介绍给大家:
1.4保温材料选用不当
保温材料的选择应考虑到使用寿命及使用场合，市场上的保温材料品种不少，但由于费用与便于施工等原因，很多工程采用铝箔玻璃棉保温。铝箔玻璃棉制品作为风管的保温材料效果还可以，因为风管的表面温度高，不易结露，但在施工过程中应对材料的容量及铝箔胶带的质量加强控制，以保证材料的使用寿命和绝热效果。由于玻璃棉的吸水性太强，不适宜用于冷凍水管特别是立管的保温。前几年由于经验不足，早期空调设计中使用玻璃棉保温的水管系统已经出现了结露现象，所以建议业主尽可能使用较好的保温材料，如“欧文斯克宁”、“福乐斯”等闭孔保温材料，或目前市场普遍使用的“橡塑”材料，以免今后造成不必要的返工及浪费。
1.5水泵扬程选择不当
水系统扬程选择，各个设计差异很大，如某工程冷却塔放置在60多米高的屋顶，冷却水为闭式循环系统，而设计者在选择水泵扬程时竟将高程也加进了水泵的扬程中，结果所选水泵扬程高达80多米。还有的设计在选择冷冻水泵时，不考虑冬季与夏季流量的不同，夏季空调冷冻水循环量要比冬季采暖热水循环量大得多，所以冬夏季合用一台水泵是不合适的。冷冻水泵热水泵应分别设置。
1.6空调通风系统防火、防烟阀的设置问题
防火阀与排烟防火阀不同，不能将这两种不同功能的阀门混合使用，防火阀一般设在通风空调管路穿越防火分区或变形缝处，平时开启，火灾时，当烟气温度达到70℃时，阀体内的易熔片熔断，从而切断烟、火沿通风管道向其他防火分区蔓延。高规中规定，风管应在穿过防火墙处设防火阀;穿过变形缝时，应在两侧设防火阀。然而，有的设计在风管穿防火墙处未设防火阀，有的风管穿过变形缝时仅在一侧设有防火阀，而另一侧则未设。另外，有些工程防火阀的位置设置不当。按要求防火阀应紧靠防火墙位置，且连接防火阀的穿墙风道厚度δ≥1.6mm，防火墙两侧各2m范围内的风道应采用不燃材料保温。但有些工程通风空调风管上的防火阀随意设置，远离防火墙，其间的风管既未说明加厚，亦未采取任何保护措施。而排烟防火阀是设在专用排烟风道或兼用风道上，排烟阀体上加装280℃熔断的温度熔断器，当排烟温度高达280℃时温度熔断器动作，阀门关闭，停止排烟。
2.通风系统节能设计措施
2.1集中空调系统的排风热回收
2.1.1风机盘管加新风系统，全楼设计最小新风量大于或等于20000m3/h时，应设计集中排风系统，并至少有总新风量的百分之四十设置热回收装置；
2.1.2送风量大于或等于3000m3/h的空气调节系统，且新风与排风的温度差大于或等于8摄氏度，应至少总风量的百分之七十设置热回收装置；
2.1.3设计新风量大于或等于4000m3/h的空气调节系统，且新风与排风的温度差大于或等于8摄氏度，宜设置热回收装置；
2.1.4宜设置跨越热回收装置的旁通风管，以便于当空调系统在制冷模式下运行，且室外气温低于室内温度时如夏夜，新风换气机检测到这种情况，就会自动切换到旁通热回收设备的运行模式，吸入室外的冷空气来减少空调器的制冷负荷，达到最大节能的目的。
2.2有人员长期停留且不设置集中新风、排风系统的空调房间或空调建筑（如一些设置分体式或多联机空调系统的房间或建筑），宜在各空调区分别安装带热回收功能的双向换气装置(新风换气机).
2.3排风热回收装置的选用
2.3.1排风热回收装置（全热和显热）的额定热回收效率不应低于百分之六十；
2.3.2冬季也需要除湿的空调系统，应采用显热回收装置；
2.3.3其余热回收系统，宜采用全热回收装置
3.结语 ：
建筑工程空调通风系统设计，不仅可以简化、优化暖通专业设计及与其它专业的配合，同时能反映出设计人员对规范及各种通风、防排烟机理的认识深度，更能为建设单位减少投资、设计出安全舒适的建筑环境起到很重要的作用。
参考文献：
1.采暖通风与空气调节设计规范（GB50019-2003）[S].
2.高层民用建筑设计防火规范（GB50045-95）[S].
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
关键词：高层建筑暖通空调 通风系统设计 节能设计措施
Abstract: in this paper, the air conditioning and ventilation system in the high-rise building some of the problems existing in the design and energy saving measures do briefly introduced.
Keywords: high building heating, air conditioning and ventilation system design energy saving design measures
中图分类号：TU96+2 文献标识码：A 文章编号：
引言
随着经济的迅猛发展 ，高层建筑越来越多，空调通风系统设计应考虑通风、空调系统本身的安全及整个建筑物，保证人员安全疏散与扑救的防、排烟系统。对作为高层建筑关键性内容之一的通风系统进行分析和探讨具有十分重要的意义。
1.空调通风设计方面存在的问题
1.1制冷机装机容量偏大
目前在空调系统设计过程中，部分设计人员采用负荷指标估算，致使制冷机装机容量普遍偏大，造成初投资的很大浪费，同时影响部分负荷下的冷机效率。
空调与制冷技术手册、采暖空调制冷手册等给出的商场类建筑夏季冷负荷的概算指标为210W/m2～240W/m2，旅馆办公类的冷负荷指标为94W/m2～163W/m2。在实际设计过程中，由于考虑各种各样的安全系数，使单位空调面积的制冷机装机容量大多比手册中冷负荷概算还要大，远大于实际运行中单位空调面积峰值冷量，造成空调系统初投资的大量增加，而且从全年来看，建筑的实际负荷处于峰值的时间很短，所以实际上冷机的大多数时间将在比较小的负荷率下运行，COP不高，从太原地区统计的结果来看，商场冷负荷在100W/m2～150W/m2之间，办公冷负荷在70W/m2～90W/m2之间即可满足使用要求。
1.2风量选择不当
防烟楼梯间及前室、合用前室和消防电梯间前室的机械加压送风量，应由计算确定，当计算值和规范规定的值不一致时，应按两者中较大值确定。有设计人员直接按规范给定的值确定，往往导致选用的风机风量偏小，不能满足要求。目前加压送风量的确定其计算方法有压差法、风速法、平均风量法、查表法等方法多达20多种，主要原因是影响正压送风量的因素较复杂，而且推导或编制各种计算公式的出发点不同。选用不同的计算方法，其结果差别较大。高层民用建筑设计防火规范、建筑设计防火规范推荐压差法和流速法进行计算。根据笔者在设计种的体会，压差法计算的结果往往偏小，建议仅采用风速法进行计算，其结果再与查表法结果进行比较，取其大者。对于地下室防烟楼梯间，有设计人员认为高层民用建筑设计防火规范表格值与建筑设计防火规范表格值过大--特别是以上两规范均要求对于前室不加压送风的防烟楼梯间加压送风量不小于25000m3/h。笔者以为，前室不加压送风的防烟楼梯间加压送风量不小于25000m3/h对主体和地下室均适用，因为地上和地下为两个不同的防火分区
1.3余压选择不当
主要表现为只有地下室防烟楼梯间加压送风时，由于其加压送风量不能低于25000m3/h，而相似风量的风机的余压都比较大，明显大于规范中要求的防烟楼梯间机械加压送风系统的余压值(40～50Pa)。 由于没有性能曲线非常平坦的加压送风机，此时基本没有恰当的风机可供选择。有设计人员直接在楼梯间设置一台风量能满足要求的风机，而所选风机余压往往过大，甚至超过500Pa，是规范要求的余压的10倍之多!高层建筑防火分区的人员疏散流程是:第一安全地带(走廊)→第二安全地带(楼梯间前室) →第三安全地带(疏散楼梯) →室外。楼梯间或前室疏散门开启方向与加压作用力方向相反，当楼梯间或前室压力过高时，疏散门开启困难，甚至不能开启(有资料介绍，当正压值大约在100Pa时，开启疏散门就很困难)。由此看来，余压过大时门根本打不开，人员也疏散不出去。高层民建筑和地下建筑通风和防排烟建议设置泄压装置，笔者以为这种办法能较好的解决余压过大的问题，现把此法介绍给大家:
1.4保温材料选用不当
保温材料的选择应考虑到使用寿命及使用场合，市场上的保温材料品种不少，但由于费用与便于施工等原因，很多工程采用铝箔玻璃棉保温。铝箔玻璃棉制品作为风管的保温材料效果还可以，因为风管的表面温度高，不易结露，但在施工过程中应对材料的容量及铝箔胶带的质量加强控制，以保证材料的使用寿命和绝热效果。由于玻璃棉的吸水性太强，不适宜用于冷凍水管特别是立管的保温。前几年由于经验不足，早期空调设计中使用玻璃棉保温的水管系统已经出现了结露现象，所以建议业主尽可能使用较好的保温材料，如“欧文斯克宁”、“福乐斯”等闭孔保温材料，或目前市场普遍使用的“橡塑”材料，以免今后造成不必要的返工及浪费。
1.5水泵扬程选择不当
水系统扬程选择，各个设计差异很大，如某工程冷却塔放置在60多米高的屋顶，冷却水为闭式循环系统，而设计者在选择水泵扬程时竟将高程也加进了水泵的扬程中，结果所选水泵扬程高达80多米。还有的设计在选择冷冻水泵时，不考虑冬季与夏季流量的不同，夏季空调冷冻水循环量要比冬季采暖热水循环量大得多，所以冬夏季合用一台水泵是不合适的。冷冻水泵热水泵应分别设置。
1.6空调通风系统防火、防烟阀的设置问题
防火阀与排烟防火阀不同，不能将这两种不同功能的阀门混合使用，防火阀一般设在通风空调管路穿越防火分区或变形缝处，平时开启，火灾时，当烟气温度达到70℃时，阀体内的易熔片熔断，从而切断烟、火沿通风管道向其他防火分区蔓延。高规中规定，风管应在穿过防火墙处设防火阀;穿过变形缝时，应在两侧设防火阀。然而，有的设计在风管穿防火墙处未设防火阀，有的风管穿过变形缝时仅在一侧设有防火阀，而另一侧则未设。另外，有些工程防火阀的位置设置不当。按要求防火阀应紧靠防火墙位置，且连接防火阀的穿墙风道厚度δ≥1.6mm，防火墙两侧各2m范围内的风道应采用不燃材料保温。但有些工程通风空调风管上的防火阀随意设置，远离防火墙，其间的风管既未说明加厚，亦未采取任何保护措施。而排烟防火阀是设在专用排烟风道或兼用风道上，排烟阀体上加装280℃熔断的温度熔断器，当排烟温度高达280℃时温度熔断器动作，阀门关闭，停止排烟。
2.通风系统节能设计措施
2.1集中空调系统的排风热回收
2.1.1风机盘管加新风系统，全楼设计最小新风量大于或等于20000m3/h时，应设计集中排风系统，并至少有总新风量的百分之四十设置热回收装置；
2.1.2送风量大于或等于3000m3/h的空气调节系统，且新风与排风的温度差大于或等于8摄氏度，应至少总风量的百分之七十设置热回收装置；
2.1.3设计新风量大于或等于4000m3/h的空气调节系统，且新风与排风的温度差大于或等于8摄氏度，宜设置热回收装置；
2.1.4宜设置跨越热回收装置的旁通风管，以便于当空调系统在制冷模式下运行，且室外气温低于室内温度时如夏夜，新风换气机检测到这种情况，就会自动切换到旁通热回收设备的运行模式，吸入室外的冷空气来减少空调器的制冷负荷，达到最大节能的目的。
2.2有人员长期停留且不设置集中新风、排风系统的空调房间或空调建筑（如一些设置分体式或多联机空调系统的房间或建筑），宜在各空调区分别安装带热回收功能的双向换气装置(新风换气机).
2.3排风热回收装置的选用
2.3.1排风热回收装置（全热和显热）的额定热回收效率不应低于百分之六十；
2.3.2冬季也需要除湿的空调系统，应采用显热回收装置；
2.3.3其余热回收系统，宜采用全热回收装置
3.结语 ：
建筑工程空调通风系统设计，不仅可以简化、优化暖通专业设计及与其它专业的配合，同时能反映出设计人员对规范及各种通风、防排烟机理的认识深度，更能为建设单位减少投资、设计出安全舒适的建筑环境起到很重要的作用。
参考文献：
1.采暖通风与空气调节设计规范（GB50019-2003）[S].
2.高层民用建筑设计防火规范（GB50045-95）[S].
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。