天津市河北区房屋建筑工程公司 天津市 300142
摘要：由于中国社会的进步以及经济的飞速发展，我们的活动范围也在不断地扩大，这使得建筑行业迎来了发展的大好时机，但这和有限的土地资源形成了越来越激烈的矛盾。 在土地非常紧张的情况下，建筑的高层化发展可以解决土地资源不足的情况。而高层建筑中暖通空调系统是现代高层建筑构成的不可或缺的组成部分，对该系统的设计研究有着非常重要的实用价值。 本文分析了高层建筑暖通空调系统的现状，并提出暖通空调系统设计研究方案，以达到节能减排目的。
关键词：高层建筑；暖通空调；控制系统
近年来，随着我国经济活动的不断活跃和迅猛发展，以及积极推动城市化进程的深化，城市土地逐步紧缺化，所以人们开始将目光投向高层建筑这一建筑技术与理念，以使得最少的土地实现最大化的利用率。而高层建筑这一建筑领域内，有一个重要的、必须要解决的问题就是暖通空调系统。这一系统工程不仅贯穿工程的全过程，还涉及了建筑图纸、材料等众多环节，所以在设计中需要重点关注，如何充分利用现有资源，提高暖通空调的系统利用效率，降低建造成本，需要进行充分论证的内容。实践证明，能经得起验证的合理设计，能有效提高暖通空调系统的可靠性与实用性，降低施工难度，提高施工效率，对高层建筑的室内舒适度有显著提高。
一、暖通空调系统概述
1.1 高层建筑采暖、通风等情况分析
一般来说，楼层越高，建筑的占地面积就会越大，否则安全性就会大大降低。特别是一些摩天大楼的设计，往往看起来就好比一座大山，但是无论是低层建筑还是高层建筑，建筑的采暖、采光、和通风情况都必须达到基本的要求，否则高层建筑本身就会事与愿违，变得没有必要。
高层建筑的采暖不能完全依赖天然的太阳光的热量，由于高层建筑面积较大，其建筑的内部往往不可能直接受到太阳光的热量影响，所以其热量的来源就需要高层建筑的暖通设备来提供。而暖通设备的核心就是不断地向高层建筑内部注入暖风，因此通风条件是暖风是否可以有效的传送的关键。同时通风也是保证高层建筑内部环境清洁的核心，当暖通系统将干净清洁暖风空气注入到高层建筑的每一寸空间时候，同时也是去除掉高层建筑中国污浊空气的过程，这个过程不仅可以保证高层建筑内的气温适宜人体居住，也是保证人的身体健康的关键。
1.2 暖通空调系统的主要类型
高层建筑的暖通空调系统的类型根据高层建筑设计的不同也有所不同，主要分为三种类型，第一种是全水系统，第二种是全空气系统，第三种是空气-水的综合系统。暖通空调的全水系统是指高层建筑中的空气温度和湿度都会由水进行调节。其利用的原理是水的比热容更大，单位面积水可以容纳更多的热量，换言之水问的身高和降低都很缓慢，所以高层建筑就可以利用晚上的水循环将热量源源不断的输送到建筑当中。高层建筑暖通空调的全空气系统比全水系统更加直接，这种系统设计是直接将空气的温度加热到适宜人体居住的温度，让后通过复杂的运输系统，直接注入到高层建筑内部，同时抽走或者将冷空气和污浊的空气挤走，保证在高层建筑里的人可以随时享受到温暖且新鲜的空气。而高层建筑暖通空调的水-空气系统就是将同时借助水和空气两种方式同时供暖，取长补短，其效果也往往会更好。
二、分析高层建筑暖通空调耗能的现状
2.1高层建筑暖通空调的能耗十分高
这些年来，中央空调得到了很大的普及和应用，大部分的高层建筑中都安装了中央暖通空调，中央空调虽然具有一系列的优势，但是其功率十分巨大，使得高层建筑中的能耗特别高。
2.2能源损耗的季节性规律显著
随着季节的变化改变，在夏天和冬天的高层建筑暖通空调的消耗量明显增高，这也是城市热岛效应加剧的原因之一，所以暖通空调控制系统应该结合季节变化的规律性变化，针对暖通空调能耗进行控制和限制。
2.3高层建筑的暖通空调的负荷运行的十分平稳
高层建筑一般都是面向写字楼、办公楼等大型应用场合，暖通空调在这一场合之中的开放时间基本固定在早上八点到晚上八点左右，在这一时间段内，高层建筑中的空调的运行负荷基本上不会出现大的变化，故而对于空调来说，其负荷是十分平稳的。
三、分析高层建筑暖通空调控制系统的设计以及其节能措施
3.1高层建筑暖通空调控制系统的设计
针对高层建筑的暖通空调控制系统，传统的控制系统没有对设备在启动阶段与运行阶段中的能耗问题进行考虑，所以最近发展起来的暖通空调控制系统在启动暖通设备时，都是使用变频器软启动来进行，通过这种方式来减少暖通空调的能耗。但是软启动只能在启动阶段内降低暖通空调的能耗，将其用在运行阶段中无法取得较好的效果。所以在运行阶段内，还是要通过控制系统的控制模式来实现运行，进而才能够有效降低暖通空调在运行阶段内的能耗。本文主要以基于PID参数整定实现的控制系统为例来对控制系统进行研究。
3.2合理设计通风系统
通风系统是高层建筑暖通空调设计的重要内容之一，一年大部分的季节里，良好的通风措施可以代替空调系统。而且通风是否流畅直接影响了使用者的工作生活舒适度，所以为了避免建筑装修材料严重污染室内空气质量，必须做好通风系统的设计工作，提高通风性能。根据现有的一些研究数据表明，现阶段的空调系统通风不仅能耗高，而且局部的通风做的并不好，受限于高层建筑的复杂环境，需要设计者根据实际情况进一步优化设计，才能推动暖通空调的良好通风。
3.3消防排烟及安全
由于高层建筑的特殊性，高层建筑的防排烟对于火灾时的逃生至关重要，需相应设计机械排烟系统及加压送风系统等措施。安全问题无小事，尤其是整个系统比较综合地涉及到了电、气、结构等方面。暖通空调设备放置的位置应当安全可靠，需设置相应的设备基础，同时应当将设备荷载提供给结构专业，由结构专业考虑设备摆放区的梁、柱，否则很可能影响到建筑的结构安全；对于特殊的空调、采暖系统应考虑到相应的安全措施，如燃气辐射采暖系统，需保证室内一定的通风换气次数；如锅炉房的设计，应当充分考虑到易燃易爆液体和气体泄漏事故等安全问题，相应的气体浓度报警系统和事故通风系统这时就是必须的。消防安全问题应严格按照消防安全设计标准的有关规定执行。
3.4节能设计
从传热的原理及负荷计算的结果可以看出，夏季室内设计温度越低，相对湿度越低，系统能耗较大；冬季室内设计温度越高，相对湿度越高，系统能耗大；系统能耗增大，初投资和运行费用的相应增加。在保障人体健康和舒适度的前提下，可以控制与正确利用室外新风量来达到节能的目的。对于夏季制冷、冬天供热的空调房来说，室外新风量越大，系统能耗越大。所以应当按照国家规范及客户要求，确定合理的空调新风量，同时要明确在空调房内禁止吸烟。这样可以减少需要与外界进行的新风交换，降低能耗。空调系统总耗能的另一大部分耗能是循环水泵及空调风机的电能消耗。设计时可以提高供回水温差，采用大温差的空调主机从而节约水泵能耗，一般在8℃左右为较优选择；还可以在满足人员舒适性的前提下，尽量加大送风温差降低送风量，减小空调风机能耗。设计师在进行设计时如果能充分利用自然冷热源，也是一个很大的节能点。比如利用室内外的空气温度差，利用地下水与室外空气的温度差，提供一部分冷源与热源。其次就是可以从排风中回收热量从而减少新风负荷，对于排风量较大的区域尤其有效。
结语
综上所述，建筑尤其是高层建筑的暖通空调对建筑正常使用有重要影响，同时也在很大程度上决定了建筑的能耗水平，如果暖通空调系统设计不合理，则不仅影响建筑使用舒适度，还会增加能耗。因此，在实际的设计工作中，应根据建筑使用性质，制定相应的分区设计方案，保证系统设计的合理性与可行性。
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,2019(36):96-97.
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