摘要：隨著我國的大型建筑的發(fā)展，而大型建筑物內(nèi)的空氣需要保持一定的溫度濕度、清潔度。所以對(duì)大型建筑物內(nèi)通風(fēng)、空調(diào)設(shè)備的設(shè)置要求較高。暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能占建筑節(jié)能的主要部分，暖通空調(diào)的節(jié)能設(shè)計(jì)對(duì)于降低建筑物的能耗有著重要的作用。

　　關(guān)鍵詞：大空間,建筑,暖通空調(diào),設(shè)計(jì),節(jié)能

　　0、引言

　　隨著社會(huì)的進(jìn)步，人民對(duì)生活質(zhì)量的追求使得大空間建筑越來越多，對(duì)于這些大空間建筑的環(huán)境設(shè)備也要求在健康、舒適，以及能源有效利用等方面更趨合理，并不斷完善。現(xiàn)代建筑的必要組成部分暖通空調(diào)領(lǐng)域也已經(jīng)受到這種趨勢的影響，暖通空調(diào)系統(tǒng)中的節(jié)能正引起暖通空調(diào)設(shè)計(jì)者的注意，研究大空間暖通空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與節(jié)能，具有很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義。

　　1、大空間建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)的難點(diǎn)

　　1.1 高大空間建筑防火難度大，對(duì)采暖、通風(fēng)和空調(diào)系統(tǒng)的要求更高。例如，大空間建筑往往需要在主體建筑或裙房內(nèi)布置一些象燃油或燃汽鍋爐房、自備發(fā)電機(jī)房、空調(diào)機(jī)房和汽車庫等一些危險(xiǎn)性較大的空間。這方面應(yīng)在設(shè)計(jì)中有所體現(xiàn)。

　　1.2 大空間建筑往往高度較大，這將加重采暖系統(tǒng)的垂向失調(diào)，同時(shí)由于系統(tǒng)水靜壓力較大，直接影響到室外管網(wǎng)的水力工況，其系統(tǒng)的形式及與室外管網(wǎng)的連接與多層建筑有較大差異。

　　1.3 是高大空間建筑設(shè)計(jì)往往需要有單獨(dú)的熱源，以滿足空調(diào)、采暖、制冷、熱水供應(yīng)等方面的需求。由于用地緊張和其他一些原因，有些大空間建筑需要在地下室內(nèi)或屋頂上設(shè)置鍋爐房。從目前發(fā)展趨熱來看，這種設(shè)計(jì)方式越來越多，這使得大空間建筑的熱源設(shè)計(jì)變得更為復(fù)雜。

　　1.4 大空間建筑的空調(diào)設(shè)計(jì)氣流組織因溫度梯度較大，需采用合理的送風(fēng)方式。上送下回方式為從頂棚送風(fēng)下部回風(fēng)，現(xiàn)工程多采用可調(diào)節(jié)風(fēng)量和射程的風(fēng)口，提高冬季的送風(fēng)風(fēng)速;側(cè)送下回方式送風(fēng)口高度大多在3米左右，需要結(jié)合建筑裝修設(shè)計(jì)布置風(fēng)口位置以達(dá)到室內(nèi)美觀，同時(shí)需要精確的空調(diào)氣流組織計(jì)算。

　　2、大空間建筑的特征

　　2.1 使用特征

　　現(xiàn)今大空間建筑，除古典音樂廳、大劇院、會(huì)堂等只具備有限的功能外，都有多功能要求，如體育運(yùn)動(dòng)、雜技、演劇、音樂會(huì)、展示會(huì)，因而要設(shè)置臨時(shí)舞臺(tái)、活動(dòng)座椅等裝備。不僅對(duì)空調(diào)帶來多種環(huán)境要求，而且由于這些裝備的存在也影響空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)置。此外對(duì)空調(diào)系統(tǒng)的控制要求有相當(dāng)?shù)撵`活性。這就使得應(yīng)對(duì)空調(diào)系統(tǒng)負(fù)荷的分配以及冷熱源的配置都作相應(yīng)的考慮。

　　2.2空間尺度的特征

　　2.2.1大空間的特征之一是高度高。普通體育館、音樂廳、劇場高度為10～20m之間;室內(nèi)棒球場為 30～50m;高層建筑的中庭高度達(dá) 100m 以上。這是形成溫度梯度的主要原因。

　　2.2.2大空間的外墻面積與地板面積之比較大;辦公樓建筑標(biāo)準(zhǔn)層為 0.2～0.3m²/m²，而大空間可能為 1m²/m²，這就形成了外界界面對(duì)室內(nèi)空間的自然對(duì)流影響較大，冬季易在四周造成下降冷氣流。

　　2.3 居留區(qū)的特征

　　由于大空間建筑高度大，室內(nèi)體積亦遠(yuǎn)較正常建筑為大，大型劇場體積可能為1～2 萬m³，中型體育場可能為 5～8 萬m³，大型體育場可能為十幾萬到數(shù)十萬m³。而其室內(nèi)人員比較密集，每 m²約 1～2 人(除體育館中心比賽場地)，因而人均體積(氣積注)顯然就不相同(體育館>10m³/人，劇場 7～8m³/人)，當(dāng)然不同于辦公樓的標(biāo)準(zhǔn)層(人員密度為 0.1～0.2人/m²)。人均體積大，從衛(wèi)生角度看是好的，可采用較小的換氣次數(shù)。

　　3、節(jié)能空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路

　　3.1 方案設(shè)計(jì)

　　現(xiàn)在非常流行的空調(diào)設(shè)計(jì)方案是：在低能耗，高室內(nèi)環(huán)境品質(zhì)的前提下，風(fēng)量可調(diào)的置換式送風(fēng)系統(tǒng)、冷輻射吊頂系統(tǒng)、結(jié)合冰蓄冷的低溫送風(fēng)系統(tǒng)以及去濕空調(diào)系統(tǒng)。為了平衡高層辦公樓中設(shè)備、照明等主要熱源形成的輻射熱量采用輻射形式供冷。冷輻射吊項(xiàng)應(yīng)結(jié)合置換式送風(fēng)，將新風(fēng)采用下送風(fēng)方式送入室內(nèi)，既保證室內(nèi)空氣品質(zhì)，又保證良好的室內(nèi)熱環(huán)境。而采用空調(diào)去濕方案，首先可以保證室內(nèi)空氣品質(zhì);其次采用去濕保證了綠色建筑對(duì)室內(nèi)濕度控制在 60%以下的要求。

　　3.2 蒸發(fā)冷卻技術(shù)

　　蒸發(fā)冷卻空調(diào)技術(shù)是一種綠色仿生空調(diào)技術(shù)，包括間接蒸發(fā)冷卻(IEC)和直接蒸發(fā)冷卻(DEC)。該系統(tǒng)采用水作為制冷劑，實(shí)現(xiàn)空調(diào)運(yùn)行對(duì)環(huán)境無污染，另外，蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)的COP 值比機(jī)械制冷大得多，且它的制冷不消耗壓縮功能，它是一種節(jié)能環(huán)保型綠色空調(diào)技術(shù)。

　　3.3 具備良好的通風(fēng)系統(tǒng)

　　新風(fēng)的作用某些建筑由于裝修材料含有揮發(fā)性有害物質(zhì)造成室內(nèi)空氣污染。因此，綠色建筑中的暖通空調(diào)應(yīng)該具備良好的通風(fēng)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)合理的自然通風(fēng)，因?yàn)樾嘛L(fēng)在室內(nèi)的流動(dòng)對(duì)健康是必不可少的。

　　3.4 免費(fèi)供冷空調(diào)系統(tǒng)

　　免費(fèi)供冷(FREE COOLING)技術(shù)通過水系統(tǒng)來利用自然冷源。它也稱冷卻塔供冷，是一種節(jié)能降耗的系統(tǒng)形式。免費(fèi)供冷的實(shí)現(xiàn)方式是：當(dāng)室外空氣濕度溫度下降到某值以下時(shí)關(guān)閉冷水機(jī)組， 以流經(jīng)冷卻塔的循環(huán)冷卻水直接或間接向空調(diào)系統(tǒng)供冷，提供建筑空調(diào)所需要的冷負(fù)荷。在空調(diào)系統(tǒng)中，冷水機(jī)組的能耗占有極高的比例，如用冷卻塔供冷技術(shù)可少開或不開冷水機(jī)組，其節(jié)能效率將會(huì)是顯著的。

　　3.5 地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)

　　地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)是利用土壤、地下水或江河湖水作為冷熱源的一種高效空調(diào)方式。土壤是一種很適宜的熱源，其溫度適宜、穩(wěn)定，蓄熱性能好且到處都有。地源熱泵全年運(yùn)行工況穩(wěn)定，不需要其他輔助熱源及冷卻設(shè)備即可實(shí)現(xiàn)冬季供熱夏季供冷。地源熱泵的 COP 值可達(dá) 4.0 以上。對(duì)于采用深井回灌方式的水源熱泵，由于地下水抽出后經(jīng)過換熱器回灌至地下，屬全封閉方式。因此不使用任何水資源，也不會(huì)污染地下水源。

　　36 冷熱源及空調(diào)水系統(tǒng)

　　常規(guī)的冷熱源，電力型或熱力型(如燃?xì)?的壓縮式制冷機(jī)(或熱泵)、吸收式制冷機(jī)、直燃式冷熱水機(jī)組均可用于大空間建筑。從供冷供熱的角度出發(fā)應(yīng)該考慮：當(dāng)所在地區(qū)已有足夠規(guī)模的區(qū)域供冷供熱設(shè)施時(shí)，可利用其裝置提供冷熱量;在供冷供熱的基本方式上應(yīng)盡可能采用熱泵和蓄冷蓄熱技術(shù);在有些場合燃?xì)鈾C(jī)熱泵也是十分合理的能源方式。

　　4、空調(diào)自動(dòng)控制系統(tǒng)

　　4.1 制冷機(jī)房控制

　　自動(dòng)檢測冷卻水供回水溫度：自動(dòng)檢測制冷機(jī)、冷卻塔的運(yùn)行狀態(tài)、故障報(bào)警并根據(jù)測量值計(jì)算系統(tǒng)冷負(fù)荷，以實(shí)現(xiàn)制冷機(jī)運(yùn)行臺(tái)數(shù)的最優(yōu)控制。根據(jù)冷水供回水壓力，自動(dòng)調(diào)節(jié)冷水供回水管間旁通閥的開度，以保證管網(wǎng)的壓差和流量平衡。

　　4.2 空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)

　　自動(dòng)檢測各機(jī)組回風(fēng)口(新風(fēng))溫度，各機(jī)組盤管回水管上的回水溫度，實(shí)現(xiàn)防凍保護(hù)：各機(jī)組防火閥的狀態(tài)，并實(shí)現(xiàn)與送風(fēng)機(jī)連鎖：各機(jī)組送風(fēng)機(jī)前后壓差狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)故障報(bào)警。根據(jù)送風(fēng)溫度及設(shè)定值，自動(dòng)調(diào)節(jié)各機(jī)組管回水閥開度，以保證房間溫度達(dá)到設(shè)定值。

　　5、回風(fēng)系統(tǒng)

　　一般采用一次回風(fēng)系統(tǒng)，即在集中處理空氣過程中，室內(nèi)回風(fēng)和室外新風(fēng)混合后，經(jīng)過表冷器冷卻降濕后，直接送入建筑內(nèi)部或加熱后再送入建筑內(nèi)部。在教堂底下一層設(shè)有兩臺(tái)排風(fēng)排煙風(fēng)機(jī)， 總排風(fēng)排煙量為80000m³/h。根據(jù)《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB50015-2006，內(nèi)部的的排煙量以 60m³/h·m²換氣標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算，折合 12 次/h 換氣標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算。設(shè)兩臺(tái)排煙風(fēng)機(jī)其中一臺(tái)為變頻，平時(shí)可根據(jù)季節(jié)變化，選擇開啟臺(tái)數(shù)。發(fā)生火災(zāi)需要排煙時(shí)，兩臺(tái)風(fēng)機(jī)全部切換到最大排煙狀態(tài)。

　　6、水管固定支架的受力計(jì)算

　　從熱源出來的空調(diào)冷熱水總環(huán)管直徑大、長度長，局部區(qū)域的水平長度達(dá)到100m，故需考慮補(bǔ)償措施，通過計(jì)算，在該直管道上需設(shè)置補(bǔ)償量為 70mm 的波紋補(bǔ)償器，并在其兩端設(shè)置固定支架和導(dǎo)向支架。由于總環(huán)管均需安裝在地下室梁下，所以需詳細(xì)計(jì)算固定支架受力，然后提交給結(jié)構(gòu)專業(yè)，對(duì)安裝固定支架的梁進(jìn)行校核。固定支架所受水平荷載中，僅內(nèi)壓產(chǎn)生的推力就相當(dāng)大，在此工程中，系統(tǒng)工作壓力為 1.0MPa，以 DN60的水平干管為例，經(jīng)計(jì)算內(nèi)壓所產(chǎn)生的推力為 441026N，再加上活動(dòng)支架的摩擦反力、補(bǔ)償器的彈性反力，固定支架總的受力約為531000N。

　　7、結(jié)束語

　　隨著社會(huì)的進(jìn)步，人民對(duì)生活質(zhì)量的追求使得大空間建筑越來越多，對(duì)于這些大空間建筑的環(huán)境設(shè)備也要求在健康、舒適，以及能源有效利用等方面更趨合理，并不斷完善。因此，暖通空調(diào)設(shè)備如何適應(yīng)這種需要也是現(xiàn)代大空間建筑暖通空調(diào)設(shè)計(jì)中值得注意和探討的問題。此外，由于暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能占建筑節(jié)能的主要部分，所以進(jìn)行暖通空調(diào)的節(jié)能設(shè)計(jì)對(duì)于降低建筑物的能耗有著重要的作用。此外這還關(guān)系到國家能源安全、資源消耗和環(huán)境污染是關(guān)系國計(jì)民生和國家可持續(xù)發(fā)展的重要行業(yè)，因此，暖通空調(diào)設(shè)計(jì)的從業(yè)人員應(yīng)給予足夠的重視。