大空间暖通空调设计问题分析中心

【摘要】我国的大型建筑随着社会化进程的加快，也加速自身的建造速度。其中很多大型空间内的空气需要保持一定的温度湿度、清洁度，许多大空间建筑内需要设置较为完善的通风、空调设备。大空间建筑的发展，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。本就此提出了一些个人的观点，可供同行参考借鉴。
【关键词】大空间；暖通空调设计；大空间建筑特征
前言
随着我国经济的不断发展，大空间建筑不断增加，使得大空间空调的设计范围日趋扩大化。而我国建筑能源消耗占社会总能耗的比例较大，建筑节能是建筑发展的基本趋势，也是当代建筑科学技术的一个新的生长点。现代建筑的必要组成部分暖通空调领域也已经受到这种趋势的影响，暖通空调系统中的节能正引起暖通空调设计者的注意，并且针对不同国家、地区的能源特点和不同建筑的采暖、通风、空调要求发展着相关的节能技术。研究大空间暖通空调系统的设计与节能，具有很强的现实意义。

1 大空间建筑的特征分析

1.1 空间尺度的特征：①大空间的特征之一是高度高。普通体育馆、音乐厅、剧场高度为10～20m 之间；室内棒球场为 30～50m；高层建筑的中庭高度达 100m 以上。这是形成温度梯度的主要原因。②大空间的外墙面积与地板面积之比较大；办公楼建筑标准层为0.2～0.3m2/m2，而大空间可能为1m2/m2，这就形成了外界界面对室内空间的自然对流影响较大，冬季易在四周造成下降冷气流。
1.2 居留区的特征。由于大空间建筑高度大，室内体积亦远较正常建筑为大，大型剧场体积可能为1～2 万 m3，中型体育场可能为5～8万m3，大型体育场可能为十几万到数十万m3。而其室内人员比较密集，每m2约1～2人（除体育馆中心比赛场地），因而人均体积（气积注）显然就不相同（体育馆 >10m3/人，剧场7～8m3/ 人），当然不同于办公楼的标准层（人员密度为 0.1～0.2 人/m2）。人均体积大，从卫生角度看是好的，可采用较小的换气次数。
1.3 使用特征。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系统的特点分析

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 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。
2.3 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。
2.4 大空间建筑往往高度较大，这将加重采暖系统的垂向失调，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。

3 大空间建筑暖通空调系统设计问题分析

3.1 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。
3.2 空调自动控制系统：一是制冷机房控制。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。二是空气调节系统。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 空调风量和换气次数

空调风量的确定因素可按：1.冷热负荷的处理要求；2.室内清洁度的保持；3.换气次数的确保；4.满足法规的要求。1、2、3三者是通过常规计算可确定，但3项有时缺少实践的经验作依据。通过室内负荷计算及送风温差所得的人均风量是相似的，相应的换气次数一般在4~6次/之间，但对于体型复杂、空间大小不规则、居留密度偏高的场合，这些指标不一定能套用。

5 大空间建筑节能

80年代的大空间建筑在节能问题上只要着眼于节约能源和对舒适性方面的关心。进入90年代以后，除了以上的考虑外，更加关注空调建筑物对地球环境的影响。应充分利用自然能（太阳、风、雨、土等），以便最大限度的节约能源和资源，并减低对环境的负荷。传统的行之有效的利用能源的手段对大空间建筑物仍然是适用的。在空调方面减少设计负荷（建筑设计上配合），采用居留区空调，合理确定送风量和新风量，减低空气和水的输送能耗、利用新风供冷、合理的能源组合、选用高效率的制冷设备和空气末端装置、蓄冷和低位热源的利用等，都是重要的节能措施。在有条件的情况下，下面的方法可以采用：一是建筑采用覆土埋入式将体育馆做成下沉式，即半地下化，周围覆以土层，在隔声、保温、提高建筑物稳定性方面十分有利。二是利用自然通风对于没有环境噪声干扰的大空间建筑，最大限度地利用自然通风改善室内环境和节约能量消耗是最为合理的。三是土壤热的利用建筑物占地面积大，利用其地下的土壤作为蓄热材料蓄热十分有利。例如在进厅地面下埋设盘管，利用夜间由廉价电力制冷（热）水，由盘管将热量蓄在土层，白天取出供空调用，同时由于地下蓄热，使地板起辐射供冷（热）的作用。此外，为了减低新风负荷，将新风流经专用的配管沟道进行预冷或预热，间接利用了土壤的热量（土壤与空气换热）。
6 结语
随着社会的进步，人民对生活质量的追求，除物质生活之外，对精神、文化、各个方面的情趣有了越来越高的要求，为此人们期盼着有更多的功能合理的质量上乘的环境舒适的公共活动空间的建设。对于这些空间的环境设备也要求在健康、舒适、能源有效利用和地球环境保护方面有新的创造。同时作为大空间建筑的功能各国都在朝功能综合化发展，以期社会资源的充分利用，亦有利于该类型建筑的经营，即在经济上得以支撑。因此暖通空调设备如何适应这种需要（对多功能的灵活运行）也是现代大空间建筑设计、运行和管理等方面值得强调的问题。
参考文献
范存养.大空间建筑空调设计及工程实录[M].北京:中国建筑工业出版社，2001.
陈瑾等.大礼堂暖通空调通风设计[J].南京师范大学学报（工程技术版），2008（2）
[3] 范存养著. 大空间建筑空调设计及工程实录. 中国建筑工业出版社 200

1.09.

[4]华东建筑设计院编

摘自：毕业论文标准格式www.udooo.com

著. 高层公共建筑设计实例. 中国建筑工业出版社. 1997.04.．