建筑工程暖通空调设计探讨

摘要：建筑工程的密封性较强，需要使用暖通空调进行通风换气，并对建筑内部的温度、湿度进行调节；从而提高用户的生活质量。暖通空调已经成为现代建筑的一个组成部分，暖通空调设计也日益受到人们的关注。本文将对建筑工程暖通空调设计的几个关键问题展开讨论，希望对相关从业人员起到借鉴作用。

关键词：建筑工程；暖通空调设计；关键问题

1设计准备工作

在暖通空调设计准备阶段，设计人员必须认真研究设计要求，理解设计中的具体需求，同时也需要考虑居民的生活要求，确保设计内容的适用性；必须详细研究建筑工程的图样与原始资料，掌握建筑工程所在地的地理位置、大气压力、室外温度、室外相对湿度、室外风速和冬季主导风向、建筑工程室内设计参数等情况。然后根据建筑工程的具体特点、功能要求和特性，选择合适的空调方式。在此期间，要注意的关键问题是：设计人员不但要遵循建筑供暖通风与空气调节设计规范，还要坚持节能、环保、人性化的原则，提升所设计内容的可靠性。

2设计冷热源方案

设计人员需要详细研究建筑工程所在地的具体情况，了解建筑工程附近是否有已建或者在建的冷热源供给站，根据数据采集结果来设计冷热源方案。目前在建设过程中，可选择的冷热源方案主要有以下几种：第一，“电制冷+工业余热”冷热源方案。这种方案机房占地面积较大、投资费用较高、运行费用低、环保性好、节能性好。若建筑工程附近有市政热力管道，冷热源方案可采用“市政热力+电制冷”。这种方案机房占地面积属于中等规模、投资费用、运行费用均属于中等水平、环保性好、节能性好。第二，水源热泵供冷供热系统（如北京约克、开利水源热泵）。水源热泵供冷供热系统噪声低，体积小，能效比高、设置灵活，有多种静压可供选择。采用水源热泵供冷供热系统，机房占地面积较大，投资费用较高，运行费用较低，环保性好、节能性好。第三，电制冷加锅炉房冷热源方案。电制冷加锅炉房冷热源方案属于一种较为传统的冷热源方案，机房占地面积较大，初期投资较高，运行费用属于中等水平，运行管理难度属于中等水平，节能性也属于中等水平，但环保性较差。第四，地源热泵冷热源方案。地源热泵以建筑工程所在地周围的岩土体为蓄热体，充分利用浅层地热资源。在冬季，地源热泵利用夏季蓄存的热量供热，另一方面又蓄存冷量，以备夏用；在夏季，地源热泵利用冬季蓄存的冷量供冷，另一方面又蓄存热量，以备冬用；因此，地源热泵完全可以满足供暖、制冷两种工况。地源热泵节能性好，相较于常规空气源空调，地源热泵节能40%~50%左右，相较于锅炉采暖，地源热泵节能50%左右，相较于电采暖，地源热泵节能60%左右；地源热泵无须燃烧设备，环保性强，地源热泵运行稳定，热源温度全年较为稳定（一般为10~25℃），几乎不受天气影响。地源热泵运行费用低，制冷制热系数比传统的空气源热泵高出40%左右，使用寿命也较长，地源热泵系统的环保性、节能性在诸多冷热源方案中也居于最高水平。但地源热泵并非没有缺点：地源热泵系统施工工期较长，地源热泵系统更加复杂、地源热泵系统制冷的速度较慢，地源热泵系统的成本造价较高。安装地源热泵系统，还需要在地下打井，因而地源热泵系统适用于别墅户型，不适用于高层建筑。设计人员要综合考虑建筑的具体户型，业主的要求，灵活选择适宜的冷热源方案。

3选择空调系统形式

目前，建筑工程中常用的空调系统包括全空气空调系统、空气—水空调系统等形式。全空气空调系统以普通的低速单风管系统为代表,主要采用一次回风或二次回风方式，室内热湿负荷全部由空调系统处理过的空气来负担，空气比热、密度小,需空气量多,风管断面大,输送耗能大。空气—水空调系统采用风机盘管与新风相结合的系统、诱导空调系统，由处理过的空气和水共同负担室内热湿负荷，耗能相对较小。若建筑工程冷负荷密度大、潜热负荷大、室内热湿比小，或建筑工程内部空间较大，可采用全空气空调系统。若建筑工程内有多个房间（或区域），各个房间（或区域）的负荷不一致，各个房间（或区域）对制冷的要求各不相同，可采用空气—水空调系统。

4选择空调系统的具体类型

定风量全空气空调系统，风机盘管加新风空调系统、单元式空调机是常见的三种空调系统。它们的特点各有不同，要根据建筑工程的具体特点选择不同类型的空调系统：（1）定风量全空气空调系统。其主要特点是，送回风管系统复杂、支风管口和风口数量较多、各个风管互相串通，可以严格控制各个房间的室内温度与室内相对湿度，可以对空气进行严格过滤，气流分布比较理想，可以根据室外气象参数与室内负荷的变化实现全年多工况节能运行调节，使用寿命长，造价高。若建筑工程空间大、室内温度、湿度控制要求严格，可选择定风量全空气空调系统。（2）风机盘管加新风空调系统。其主要特点是，风管系统较小，若直接安放到室内，可以不接送风管、回风管。采用风机盘管加新风空调系统，建筑工程内各个房间可以根据各自的负荷变化、以及对参数的具体要求各自进行温度、湿度调节。但风机盘管加新风空调系统的空气过滤性能差，气流分布也受到约束，不能根据室外气象参数与室内负荷的变化实现全年多工况节能运行调节。若建筑工程内各个房间布置分散、各个房间使用空调的时间各不相同，或无法为建筑工程设置集中式冷热源，可选择风机盘管加新风空调系统。（3）单元式空调机。单元式空调机安装在室内时，可以不接送风管、回风管，单元式空调机灵活性大、节能效果好，使用寿命长；但单元式空调机过滤性能较差、气流分布受一定制约，不能实现全年多工况节能运行调节。若建筑空间对室内温度、湿度控制要求不高，或建筑工程的楼层数较少，可酌情考虑选择单元式空调机。

5为暖通空调选择水系统和适宜的水泵

目前，国内大部分高层建筑暖通空调水系统采用两管制系统。两管制系统管路少、结构简单、投资费用低。但两管制系统进行供热，无法同时在供冷、供热两种工况下运作，因此在系统应用中，不能选用共用管道进行供热，需要结合具体应用情况进行管道调整，以满足工程的建设需求。两管制系统有一个缺点：两管制系统一般采用循环水泵，在通常情况下，设计人员会按照空调系统的供冷运行工况选择循环水泵；那么，当冬季来临空调转入供热工况时，循环水泵往往无法在高效率区运行，继而造成电能的极大浪费。因此，若暖通空调水系统采用两管制系统，宜分别设置冷水循环泵和热水循环泵。除了两管制系统，空调水系统还有三管水系统与四管水系统。三管水系统可以同时供冷、供热，但不利于节能。四管水系统不仅可以同时供冷、供热，而且节能性好，但结构复杂、造价较高。若建筑工程对暖通空调要求高，需要频繁交替供冷、供热两种工况，可考虑选用四管水系统。在选择水泵时，还要注意：泵系统冷水泵的台数和流量，应与冷水机组的台数及蒸发器的额定流量相对应。这样可以确保流经冷水机组蒸发器的水量始终保持恒定，并向用户提供适应负荷变化的空气调节冷水流量。同时泵系统的冷水泵台数应按系统的分区和每个分区的流量调节方式确定，一般来说，每个分区不宜少于2台。这样可以通过调节水泵变速来实现调节冷水泵的流量，使其处于稳定的工作状态，满足区域供冷或供暖的相关要求。

6气流组织设计

做好气流组织设计，可以保证室内空气温度的均匀性，提高空调的制冷（制热）效果、并且防止空调对人体直接吹风，从而提升用户的舒适度。进行气流组织设计，需要计算风口出风速度、射流在某点距风口的距离、风口直径、风口紊流系数。进行气流组织设计，还要考虑不同的气流组织方式：（1）上送上回方式。上送上回是高层民用建筑空调中广泛采用的一种气流组织方式。采用上送上回方式，送风口可采用散流器或条形风口，回风口可采用百叶式风口或条形风口。上送上回方式将送风量、回风量均匀分布在室内吊顶上，基本上不占用建筑面积，还可令回风总管直接进入吊顶，从而充分利用吊顶上部空间。若采用上送上回方式，必须注意房间的净空不能太高，送风口与回风口必须保持一定的距离。（2）上送下回方式。上送下回方式将回风管布置在房间的下部，需要占用一定的室内建筑面积。但上送下回方式可以使空调室内空气参数更加均匀，这种气流组织方式也更为合理。（3）侧送。如果某个房间内有两个不同高度的吊顶，气流组织方式可采用侧送，送风口采用条形或百叶式风口，喷射贴附射流。采用侧送方式，气流组织较好，人员基本上处于回流区，因此舒适感更高。

7结语

做好暖通空调系统设计，可以有效提升暖通空调系统的效能，并节约暖通空调的能耗。因此，我们应当认真研究暖通空调设计的各个关键问题，狠抓细节，不断提高暖通空调设计质量。

参考文献：

[1]林波.高层建筑暖通空调设计常见问题及策略[J].建材与装饰.

[2]郭锐.高层建筑暖通空调设计要点分析[J].工程技术研究,2019,4(03):205-206.

作者：黄鑫 单位：陕西城际铁路有限公司